Tài liệu Nghiên cứu đặc điểm ô nhiễm btex trong không khí tại nút giao thông giảng võ đê la thành

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Thúy Hà NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM Ô NHIỄM BTEX TRONG KHÔNG KHÍ TẠI NÚT GIAO THÔNG GIẢNG VÕ – ĐÊ LA THÀNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội, 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Thúy Hà NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM Ô NHIỄM BTEX TRONG KHÔNG KHÍ TẠI NÚT GIAO THÔNG GIẢNG VÕ – ĐÊ LA THÀNH Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Đỗ Quang Huy Hà Nội, 2014 LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Đỗ Quang Huy, Giảng viên Khoa Môi Trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn thạc sỹ. Em xin gửi lời cảm ơn đến chân thành đến ThS. Thái Hà Vinh, Trưởng phòng Giám sát và Phân tích môi trường, Trạm Quan trắc và Phân tích môi trường lao động thuộc Viện nghiên cứu Khoa học Kỹ thuật Bảo hộ Lao động đã chỉ dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện nội dung của luận văn. Em xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện nghiên cứu Khoa học Kỹ thuật Bảo hộ Lao động,Trạm Quan trắc và Phân tích môi trường lao động đã tạo mọi điều kiện để em được đến thực tập và làm luận văn thạc sỹ tại Viện. Cuối cùng em xin cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Môi Trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội đã dành tâm huyết truyền đạt kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tại trường. Xin cảm ơn bạn bè, người thân trong gia đình đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt nhất khóa học tại trường Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội. Hà Nội, tháng 11/2014 Học viên cao học Nguyễn Thị Thúy Hà MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 3 1.1. Tính chất hóa lý của BTEX .................................................................... 3 1.2. Nguồn phát sinh của BTEX trong môi trường........................................ 4 1.3. Hình thái và chuyển hóa của BTEX trong không khí ............................. 6 1.3.1. Benzen............................................................................................... 6 1.3.2. Toluen ............................................................................................... 6 1.3.3. Etylbenzen......................................................................................... 7 1.3.4. Xylen ................................................................................................. 7 1.4. Tác động của BTEX đến môi trường ...................................................... 7 1.5. Tác động của BTEX đến sức khỏe con người ........................................ 8 1.5.1. Benzen............................................................................................... 8 1.5.2. Toluen ............................................................................................. 10 1.5.3. Etylbenzen....................................................................................... 12 1.5.4. Xylen ............................................................................................... 13 1.6. Các phương pháp xác định BTEX trong không khí ............................. 15 1.7. Quy chuẩn chất lượng môi trường không khí ....................................... 18 1.8. Tình hình nghiên cứu ô nhiễm BTEX trên thế giới và Việt Nam ........ 18 1.8.1. Tình hình nghiên cứu BTEX ở một số quốc gia trên thế giới ........ 18 1.8.2. Tình hình nghiên cứu BTEX ở Việt Nam....................................... 20 1.9. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ........................................................ 22 1.9.1. Vị trí địa lý ...................................................................................... 22 1.9.2. Hiện trạng nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành ..................... 24 CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......... 30 2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................... 30 2.2. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 30 2.2.1. Phương pháp hồi cứu, thu thập và tổng hợp tài liệu ..................... 30 2.2.2. Phương pháp lấy mẫu hiện trường ................................................. 30 2.2.3. Phương pháp vận chuyển và bảo quản mẫu................................... 34 2.2.4. Phương pháp sắc ký khí xác định BTEX ........................................ 35 2.2.5. Thực nghiệm ................................................................................... 38 2.2.6. Phương pháp phỏng vấn ................................................................ 41 2.2.7. Phương pháp tính toán đánh giá nguy cơ rủi ro bởi BTEX ............ 42 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 46 3.1. Xác định nồng độ BTEX tại các vị trí nghiên cứu................................ 46 3.1.1. Nồng độ BTEX trong không khí lấy ở vị trí H1,H2,H3,H4 ........... 46 3.1.2. Nồng độ BTEX trong không khí lấy ở vị trí P1,P2 ........................ 47 3.2. Đặc điểm ô nhiễm các chất BTEX trong không khí khu vực Nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành ................................................................... 48 3.2.1. Đặc điểm ô nhiễm phân bố theo thời gian ..................................... 48 3.2.2. Đặc điểm ô nhiễm phân bố theo không gian ................................. 51 3.3. Đánh giá nguy cơ của BTEX đến sức khỏe con người dựa trên công thức và cách tiếp cận của US EPA............................................................... 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 59 PHỤ LỤC ....................................................................................................... 61 DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Công thức và một số tính chất hóa lý của BTEX ..................................................... 4 Bảng 2. Các thiết bị và dụng cụ lấy mẫu khí ....................................................................... 15 Bảng 3. Các loại pha rắn dùng để hấp phụ BTEX ............................................................... 16 Bảng 4. So sánh 2 phương pháp giải hấp nhiệt và giải hấp bằng dung môi ........................ 16 Bảng 5. Nồng độ tối đa cho phép của BTX trong không khí xung quanh theo QCVN 06/2009/ BTNMT ................................................................................................................ 18 Bảng 6. Nồng độ trung bình (μg/m3) của BTEX trong mỗi mùa tại Bắc Kinh ở những năm khác nhau ............................................................................................................................. 19 Bảng 7. Kết quả quan trắc BTEX ở một số thành phố trên thế giới .................................... 20 Bảng 8. Nồng độ trung bình BTEX tại các vị trí quan trắc ở TPHCM ............................... 20 Bảng 9. Nồng độ trung bình, thấp nhất, cao nhất của BTEX bên đường ở Hà Nội tháng 1112 năm 2004 (µg/m3) ........................................................................................................... 21 Bảng 10. Nồng độ trung bình của BTEX ở giờ cao điểm và thấp điểm ngày trong tuần và cuối tuần ............................................................................................................................... 22 Bảng 11. Lưu lượng qua nút Láng Hạ– Giảng Võ trong 1 giờ cao điểm theo các hướng (từ 7h00-8h00 ngày 8/10/2014 ) ................................................................................................ 28 Bảng 12. Lưu lượng qua nút Láng Hạ – Giảng Võ trong 1 giờ cao điểm theo các hướng (từ 17h00-18h00 ngày 8/10/2014) ............................................................................................. 28 Bảng 13. Thông số lấ mẫu tại điểm H1,H2,H3,H4 ở nút giao thông Giảng Võ-Đê La Thành lấy ngày 7/10/2014 và ngày 11/10/2014 .............................................................................. 32 Bảng 14. Thông số lấ mẫu tại điểm P1,P2 ở nút giao thông Giảng Võ-Đê La Thành lấy ngày 6/10/2014 và ngày 12/10/2014 .................................................................................... 33 Bảng 15. Quy đổi đơn vị BTEX từ ppm sang mg/m3 .......................................................... 40 Bảng 16. Nồng độ BTEX trong mẫu chuẩn ......................................................................... 40 Bảng 17. Các phương trình định lượng BTEX trên GC/FID ............................................... 41 Bảng19. Kết quả xác định nồng độ BTEX theo giờ tại vị trí H1, H2, H3, H4 .................... 46 Bảng 20. Kết quả xác định nồng độ BTEX theo giờ tại vị trí P1, P2 .................................. 47 Bảng 21. Nồng độ trung bình của BTEX tại giờ cao điểm và giờ thấp điểm vào ngày trong tuần và cuối tuần .................................................................................................................. 49 Bảng 22. Nồng độ trung bình của BTEX tại nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành ...... 52 Bảng 23. Tổng hợp các giá trị thông số sử dụng cho đánh giá tính toán phơi nhiễm.......... 53 Bảng 24. Đánh giá rủi ro BTEX .......................................................................................... 55 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Công thức cấu tạo của BTEX ................................................................................... 3 Hình 2. Phản ứng tạo gốc tự do của Toluen với các chất ô nhiễm khác trong không khí ..... 8 Hình 3. Sự vận chuyển của BTEX trong cơ thể người .......................................................... 9 Hình 4. Sự chuyển hóa của Toluen trong cơ thể người và động vật .................................... 12 Hình 5. Sự chuyển hóa của Xylen trong cơ thể người ......................................................... 14 Hình 6. Hệ thống giải hấp nhiệt .......................................................................................... 17 Hình 7. Nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành ............................................................... 24 Hình 8. Mặt cắt ngang đường dẫn Giảng Võ – Láng Hạ ................................................... 26 Hình 9. Mặt cắt ngang đường Láng Hạ - Giảng Võ ............................................................ 26 Hình 10. Mặt cắt ngang đường Đê La Thành ...................................................................... 26 Hình11. Các dòng xe lưu thông tại nút giao thông Giảng Võ – Láng Hạ ........................... 27 Hình 12. Sơ đồ vị trí lấy mẫu ............................................................................................... 32 Hình 13. Các ống đã hấp phụ BTEX đưa về phòng thí nghiệm ......................................... 35 Hình 14. Sơ đồ khối thiết bị sắc ký khí detectơ ion hóa ngọn lửa ...................................... 36 Hình 15. Máy sắc ký khí Simadzu GC-2010 ....................................................................... 37 Hình 16. Đường ngoại chuẩn của Etylbenzen ..................................................................... 41 Hình 17. Diễn biến nồng độ BTEX theo thời gian .............................................................. 51 Hình 18. Nồng độ trung bình của BTEX so sánh QCVN ở các khoảng cách 3m trước hướng gió; 3m, 30m, 60m theo hướng gió .......................................................................... 52 Hình 19. Đường ngoại chuẩn của benzen ............................................................................ 61 Hình 20. Đường ngoại chuẩn của toluen ............................................................................. 61 Hình 21. Đường ngoại chuẩn của Etylbenzen ..................................................................... 61 Hình 22. Đường ngoại chuẩn của o-xylen ........................................................................... 62 Hình 23. Đường ngoại chuẩn của m- xylen ......................................................................... 62 Hình 24. Đường ngoại chuẩn của p-xylen ........................................................................... 62 Hình 25. Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 07/10/2014 tại vị trí 1 trong máy GC/FID ................................................................................................................................ 63 Hình 26. Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 11/10/2014 tại vị trí 1 trong máy GC/FID ................................................................................................................................ 63 Hình 27. Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 9h-11h ngày 11/10/2014 tại vị trí 2 trong máy GC/FID ................................................................................................................................ 64 Hình 28. Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 11h-13h ngày 11/10/2014 tại vị trí 2 trong máy GC/FID ................................................................................................................................ 64 Hình 29. Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 13h-15h ngày 11/10/2014 tại vị trí 2 trong máy GC/FID ................................................................................................................................ 64 Hình 30. Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 11/10/2014 tại vị trí 2 trong máy GC/FID ................................................................................................................................ 65 Hình 31. Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 7h-11h ngày 11/10/2014 tại vị trí 3 trong máy GC/FID ................................................................................................................................ 65 Hình 32. Vị trí lấy mẫu thứ 1 ............................................................................................... 66 Hình 33. Vị trí lấy mẫu thứ 2 ............................................................................................... 66 Hình 34. Vị trí lấy mẫu thứ 3 ............................................................................................... 67 Hình 35. Vị trí lấy mẫu thứ 4 ............................................................................................... 67 Hình 36. Vị trí lấy mẫu thứ 5 ............................................................................................... 68 Hình 37. Vị trí lấy mẫu thứ 6 ............................................................................................... 68 Hình 38. Nồng độ BTEX tại vị trí 1 .................................................................................... 69 Hình 39. Nồng độ BTEX tại vị trí 2 .................................................................................... 69 Hình 40. Nồng độ BTEX ở vị trí 3 ...................................................................................... 70 Hình 41. Nồng độ BTEX ở vị trí 4 ...................................................................................... 70 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BTEX : Benzen, Toluen, Etylbenzen, Xylen BTX : Benzen, Toluen, Xylen BVMT : Bảo vệ môi trường ECD : Đầu dò cộng kết điện tử (Electron capture detector) FID : Đầu dò ion hóa điện tử (Flame ionization detector) GC : Hệ thống sắc kí khí (Gas Chromatography) GTVT : Giao thông vận tải IACR : Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế (International Agency for Cancer Research) LADD : Liều lượng trung bình hàng ngày trong suốt thời gian sống (Lifetime Average Daily Dose) NIOSH : Viện Quốc gia về an toàn và sức khỏe nghề nghiệp (National Institue for Occupational Satefy and Health) USEPA : Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (United States Environmental Protection Agency) VOCS : Chất hữu cơ dễ bay hơi (Volatle organic compounds) WHO : Tổ chức y tế thế giới (World Health Organization) MỞ ĐẦU Ô nhiễm không khí ở đô thị trên thế giới có nguồn gốc từ hoạt động sản xuất trong công nghiệp, giao thông vận tải, xây dựng và các hoạt động sống khác của người dân đô thị, trong đó ô nhiễm không khí do hoạt động của giao thông là lớn nhất, chiếm khoảng 70% . Hoạt động giao thông vận tải đóng góp 95% lượng hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) và khí thải từ các loại xe cơ giới là nguồn gây ô nhiễm không khí lớn nhất và nguy hại nhất tại các đô thị [2]. Những yếu tố gây ô nhiễm môi trường không khí do phương tiện giao thông cơ giới đường bộ chủ yếu là bụi, tiếng ồn, SO2, CO2, CO, NOx, VOCs, CxHy,khác, trong đó có nhiều chất gây hại đối với sức khỏe và môi trường như các hợp chất thơm đa vòng (PAH), các chất BTEX (gồm benzen, toluen, etylbenzen, xylen). BTEX được biết là độc hại và ảnh hưởng đến ADN và đóng góp tích cực vào các phản ứng quang hóa [2]. Chẳng hạn, Benzen có thể thải trực tiếp vào môi trường không khí từ quá trình đốt cháy không hoàn toàn của xăng trong xe cũ, hoặc từ sự bay hơi của xăng trong những thùng nhiên liệu và trạm xăng. Benzen cũng được hình thành và phát thải vào không khí khi đốt cháy một phần của các thành phần nhiên liệu phức tạp hơn. Số lượng xe cộ gia tăng nhanh chóng ở các thành phố lớn của Việt Nam trong những năm gần đây. Trong 10 năm qua, số lượng trung bình xe gắn máy, phương tiện chủ yếu ở Việt Nam đã tăng trưởng khoảng 15% mỗi năm [2]. Điều này dẫn đến tắc nghẽn giao thông dẫn đến làm tăng khí thải ô nhiễm không khí trong thành phố. Hiện nay, các thiết bị kiểm soát khí thải không được sử dụng phổ biến, đặc biệt là đối với xe máy. Có thể dự đoán rằng số lượng lớn xe máy không được bảo dưỡng và bảo dưỡng kém có thể làm phát thải một lượng lớn sản phẩm cháy không hoàn toàn như hydrocarbons, bao gồm BTEX, và carbon monoxide (CO)…vào trong không khí. Con người bị phơi nhiễm BTEX sẽ gây ra các kích thích ở da và các giác quan; gây suy yếu hệ thần kinh trung ương và ảnh hưởng đến hệ thống 1 hô hấp. Phơi nhiễm lâu dài với các chất ô nhiễm này sẽ ảnh hưởng đến gan, thận và máu. Theo tổ chức Bảo vệ Môi trường của Mỹ ( USEPA) , mặc dù cơ chế tác động của benzen đối với sức khỏe cộng đồng chưa rõ ràng nhưng benzen có liên quan đến việc tăng tỷ lệ mắc bệnh bạch cầu và tạo khối u. Hiện nay ở Việt Nam chưa có nhiều số liệu và các nghiên cứu về BTEX . Do đó việc nghiên cứu đặc điểm ô nhiễm BTEX trong không khí sẽ giúp đề xuất các giải pháp làm giảm ô nhiễm BTEX trong không khí, bảo vệ sức khỏe người dân sống trong các khu vực bị ô nhiễm là một việc cần thiết. Với mục đích trên , tôi chọn đề tài nghiên cứu : “Nghiên cứu đặc điểm ô nhiễm BTEX trong không khí tại nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành” Nội dung nghiên cứu gồm : - Thiết lập bản đồ lấy mẫu và thực hiện lấy mẫu khí để xác định nồng độ BTEX trong môi trường không khí tại khu vực nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành, thành phố Hà Nội. - Đánh giá đặc điểm ô nhiễm BTEX trong môi trường không khí tại khu vực nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành, thành phố Hà Nội. - Trên cơ sở số liệu xác định nồng độ BTEX trong môi trường không khí ở khu vực nghiên cứu, tính toán và đánh giá nguy cơ rủi ro của BTEX đến sức khỏe người dân sống trong khu vực này. 2 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Tính chất hóa lý của BTEX BTEX là cụm từ viết tắt của benzen, toluen, etylbenzen, và xylen. Đây là hợp chất thơm dễ bay hơi thường được tìm thấy trong sản phẩm dầu khí, chẳng hạn như xăng và diesel. Các chất trên có công thức cấu tạo như sau: Benzen Toluen Etylbenzen o,m,p- Xylen Hình 1. Công thức cấu tạo của BTEX [2] Benzen là chất lỏng không màu, dễ bay hơi, dễ cháy, ít tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ, được sử dụng làm dung môi trong công nghiệp [15]. Toluen là chất lỏng trong suốt, không màu, có mùi gần giống benzen, không tan trong nước, rất dễ cháy. Toluen được ứng dụng trong sản xuất sơn, pha loãng sơn, nước làm bóng móng tay, sơn mài, keo dính, cao su, in ấn, thuộc da, dùng làm dung môi hoà tan nhiều loại vật liệu [16]. Etylbenzen là chất lỏng, không màu, có mùi giống xăng dầu, bay hơi ở nhiệt độ thường, dễ cháy nổ [10]. Xylen là chất lỏng không màu, mùi đặc biệt của dung môi thơm, không tan trong nước, tan tốt trong các dung môi không phân cực, dễ cháy. Xylen được ứng dụng làm dung môi trong ngành in, cao su, công nghiệp da, pha loãng sơn, vani, công nghiệp xơ sợi tổng hợp, có mặt trong lớp ủ ngoài của vải và giấy [12]. Tính chất vật lý của BTEX được trình bày trong bảng 1. 3 Bảng 1. Công thức và một số tính chất hóa lý của BTEX [3] STT Đặc tính 1 Công thức phân Benzen Toluen Etylbenzen m-Xylen C6H6 C6H5CH3 C6H5C2H5 mCH3C6H4CH3 87,12 92,15 106,17 106,17 80,1 110,6 136,2 139,1 -95 -95 -47,9 tử 2 Khối lượng phân tử (gam/mol) 3 Điểm sôi (oC)ở 760mmHg 4 Điểm nóng chảy 5,5 (oC) 5 Tỷ trọng(g/cm3) 0,8765 0,8669 0,8670 0,8642 6 Độ phân cực 3,0 2,3 - 2,4 7 Tính trộn lẫn Không Không - Không 0,225 0,224 - 0,232-0,248 với nước 8 Hệ số K’H (ở 25oC) 9 Một số tính chất Là hợp chất không màu, ở điều kiện bình thường tồn tại chung dạng lỏng, dễ cháy, có mùi đặc trưng của Hiđrocacbon thơm, tan trong ancol, clorofom, ete, cacbonđisunfua, axeton,…. 1.2. Nguồn phát sinh của BTEX trong môi trƣờng - Nguồn tự nhiên: Benzen được phát hiện và phân lập từ hắc ín những năm 1800, là 1 hợp chất hữu cơ tự nhiên. Nó là hợp chất của dầu thô (1-4 %) [2] và có thể tìm thấy trong nước biển (0.8 µg/lít) và trong những lớp trầm tích của dầu và khí thiên nhiên [2]. Ngoài ra, benzen còn phát sinh từ hoạt động của núi lửa là các đám cháy rừng, rò rỉ từ các túi chứa dầu thô trong tự nhiên [15]. 4 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Toluen có trong dầu thô và cây tolu [16]. Etylbenzen và xylen có trong dầu thô [10],[12]. - Nguồn nhân tạo: Dung môi hữu cơ nói chung và các hidrocacbon thơm nhóm BTEX nói riêng được sử dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp khác nhau như sản xuất sơn, giầy da, dệt vải, thuốc bảo vệ thực vật, công nghiệp hoá chất,… Chúng được dùng như một loại dung môi pha chế thường xuyên nhằm phân tán hoàn toàn các hoá chất tác nhân chính và do đó chúng thường được dùng với hàm lượng rất lớn. Trong quá trình sản xuất cũng như sử dụng các sản phẩm có sử dụng dung môi, sự phát tán vào môi trường sống như nước, không khí, đất là không thể tránh khỏi. Khi đó con người cũng như các loại động vật nói chung tiếp xúc và hấp thụ chúng vào cơ thể bằng nhiều con đường khác nhau như hô hấp, ăn uống, qua da trong thời gian liên tục hoặc cục bộ. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật, các động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng dầu cũng là nguồn phát thải mạnh mẽ các hidrocacbon thơm nhóm BTEX vào môi trường sống. Do quá trình đốt cháy trong các động cơ là không hoàn toàn và bộ phận xử lí khí thải ra hoạt động không hiệu quả. Ngay trong thành phần của xăng, dầu cũng chứa một hàm lượng hidrocacbon thơm nhóm BTEX nhất định. Trong quá trình khai thác, vận chuyển và sử dụng, một lượng không nhỏ xăng dầu phân tán dễ dàng vào môi trường do chúng là các hoá chất rất dễ bay hơi. Nguồn gốc của benzen từ những hoạt động của con người, bao gồm khói thải của các phương tiện giao thông, từ hoạt động đốt cháy nhiên liệu cho giao thông và từ khói thải của các ngành công nghiệp, và khói thuốc lá.Khói thải của các phương tiện giao thông được ước tính là nguồn phát thải benzen nhân tạo lớn nhất trên thế giới. Khói thuốc lá cũng là nguồn cung cấp benzen đáng kể. Trung bình 1 điếu thuốc lá thải ra từ 6- 73 µg benzene [2]. Benzen được tìm thấy ở những gia đình có người hút thuốc lá là 16 µg/m3 cao hơn tại những gia đình không có người hút thuốc lá là 9,2 µg/m3 . 5 Lượng benzen tại những nơi tập trung người hút thuốc lá như là các quầy bar ở Mỹ có thể từ 26 đến 36 µg/m3 [2]. Toluen được thêm vào trong quá trình sản xuất xăng dầu và những nhiên liệu khác từ dầu thô, quá trình sản xuất than cốc từ than đá và trong nhà máy sản xuất styrene. Toluen nhiễm vào nguồn nước mặt và nước ngầm do sự cố tràn dầu, rò rỉ kho dung môi, rò rỉ từ các bể chứa xăng dầu ở các trạm xăng dầu [16]. Một số quốc gia sản xuất etylbenzen như Mỹ, Trung Quốc,...để ứng dụng trong sản xuất styrene dùng làm monomer để sản xuất nhựa polystyrene, nó được tổng hợp từ benzen và ethylene với xúc tác acid. Một số sản phẩm có chứa etylbenzen: xăng dầu, sơn, mực, thuốc bảo vệ thực vật, varnishes, thuốc lá,.... Khí thải từ phương tiện giao thông cũng là nguồn đóng góp etylbenzen vào không khí [10]. Xylen phát sinh trong môi trường từ sản xuất công nghiệp: làm bao bì, đóng tàu, các ngành sản xuất có sử dụng xylen. Một lượng khá lớn xylen vào môi trường do sự rò rỉ của các kho chứa và bãi chôn chất thải công nhiệp. Một lượng nhỏ trong nhiên liệu dùng cho máy bay và xăng dầu. Khí thải do phương tiện giao thông cũng đóng góp một lượng xylen trong môi trường không khí [12]. 1.3. Hình thái và chuyển hóa của BTEX trong không khí 1.3.1. Benzen Trong đất và nước, benzen phân hủy chậm, tan ít trong nước, xuyên qua đất ngấm vào tầng nước ngầm. Ở lớp đất mặt và nước mặt, benzen bốc hơi vào trong không khí, phản ứng với một số chất khác trong không khí và phân hủy trong vòng vài ngày. Benzen trong không khí có thể trở lại trong đất do mưa và tuyết [15]. 1.3.2. Toluen Chất thải có chứa toluen khi thải ra môi trường có thể sẽ đi vào trong đất và nước ở những nơi gần vị trí bỏ chất thải. Toluen trong nước và đất bay 6 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi hơi đi vào trong không khí hoặc bị phân hủy thành những chất khác. Toluen có thể tích tụ sinh học trong cá, sò, thực vật và động vật sống trong nước có nhiễm toluen. Tuy nhiên, toluen không tích tụ đến hàm lượng cao vì hầu hết các loài động vật có thể chuyển hóa nó thành những hợp chất khác và bài tiết ra ngoài [16]. 1.3.3. Etylbenzen Etylbenzen từ đất và nước dễ dàng đi vào không khí hoặc nhiễm vào nguồn nước ngầm. Trong nước mặt (như là sông ngòi và đại dương), etylbenzen sẽ bị phá vỡ và tạo phản ứng với một số chất khác hiện diện trong nước. Trong đất, etylbenzen sẽ bị phân hủy bởi vi sinh vật trong đất [10]. 1.3.4. Xylen Hầu hết lượng xylen trong đất và nước (ngoại trừ nước ngầm) dễ bị bay hơi vào không khí, sau đó dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời sẽ bị phân hủy và kết kợp với các hóa chất có hại khác. Chính vì lí do này, xylen ít khi được tìm thấy trong lớp đất mặt và nước mặt trừ khi nguồn thải liên tục thải ra mà xylen chưa kịp phân hủy. Một lượng nhỏ xylen sẽ nhiễm vào thực vật, cá và chim. Xylen trong lớp đất mặt có thể ngấm vào đất và di chuyển vào tầng nước ngầm. Xylen có thể tồn tại trong nước ngầm 1 tháng trước khi phân hủy [12]. 1.4. Tác động của BTEX đến môi trƣờng BTEX là các hợp chất dễ bay hơi nên dễ phát tán trong không khí. Ở nồng độ cho phép, BTEX không gây hại cho môi trường, nhưng ở nồng độ cao sẽ gây ra những tác động đáng kể đến môi trường. Nếu BTEX đi vào môi trường do đổ vỡ hoặc rò rỉ từ các thùng chứa sẽ gây hại đến hệ sinh thái. BTEX hiện diện trong không khí sẽ phản ứng với một số chất ô nhiễm khác làm tăng tính độc hại đối với môi trường. Đặc biệt, BTEX có liên quan đến việc hình thành ozon (là chất oxy hóa mạnh tạo ra nhiều chất ô nhiễm khác), làm tăng hàm lượng ozon trong không khí, tham gia các phản ứng quang hóa hình thành khói ẩm quang hóa. Ngoài ra, trong không khí BTEX còn tham gia phản ứng tạo gốc tự do[8] 7 Hình 2. Phản ứng tạo gốc tự do của Toluen với các chất ô nhiễm khác trong không khí [9] 1.5. Tác động của BTEX đến sức khỏe con ngƣời 1.5.1. Benzen Mọi người đều bị phơi nhiễm một lượng nhỏ benzen mỗi ngày từ môi trường, nơi làm việc, ở nhà. Benzen có thể bị nhiễm vào cơ thể do hít thở không khí có chứa benzen, ăn uống thực phẩm có nhiễm benzen. Nguồn chính gây phơi nhiễm benzen là khói thuốc lá, các trạm xăng, bình chứa nhiên liệu của các phương tiện giao thông, khí thải từ phương tiện giao thông và khí thải công nghiệp. Một người hút thuốc lá (32 điếu thuốc/ ngày) sẽ bị nhiễm 1,8 mg benzen/ngày [2]. Những người sống gần các nhà máy lọc dầu, sản xuất hóa dầu, sản xuất khí đốt có khả năng bị phơi nhiễm cao. Mức độ bị phơi nhiễm benzen qua đường thực phẩm, thức uống, nước uống không cao bằng đường không khí. Những người bị phơi nhiễm benzen ở nồng độ cao thường là những người làm việc trong ngành công nghiệp sản xuất hoặc sử dụng benzen như: công nhân sản xuất cao su, giày, hóa chất, khí đốt,... [16]. Benzen xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, tiêu hóa và da. Sự vận chuyển BTEX trong cơ thể người đã được mô tả trong hình 3. 8 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Hình 3. Sự vận chuyển của BTEX trong cơ thể người [10] [12] [15] [16] Khi bị phơi nhiễm benzen ở liều lượng cao trong không khí, khoảng một phần nửa hàm lượng benzen do hít vào sẽ qua màng phổi và đi vào máu. Khi bị phơi nhiễm benzen ở liều lượng cao trong thực phẩm và thức uống, hầu hết lượng benzen này sẽ đi theo đường tiêu hóa vào máu. Chỉ một lượng nhỏ benzen đi qua da và vào máu trong quá trình da tiếp xúc với benzen hoặc sản phẩm có chứa benzen. Trong máu, benzen di chuyển khắp cơ thể và tích tụ trong tủy xương và mỡ. Trong gan và tủy xương, benzen bị chuyển hóa thành các dẫn xuất như là phenol, muconic acid, S-phenyl-N-axetyl cystein (PhAC). Hầu như chúng ta có thể tìm thấy các chất chuyển hóa này trong nước tiểu của người bị nhiễm sau khi bị phơi nhiễm trong vòng 48 giờ. Phơi nhiễm benzen trong không khí trong khoảng thời gian 5-10 phút ở liều lượng 10000-20000 ppm sẽ bị tử vong và ở liều lượng 700-3000 ppm sẽ bị đờ đẫn, chóng mặt, tim đập nhanh, nhức đầu, run, bấn loạn hoặc bất tỉnh. Trong hầu 9 hết các trường hợp, các triệu chứng trên sẽ mất đi sau một thời gian dài không bị phơi nhiễm và hít thở không khí trong lành [15]. Benzen tiếp xúc da gây bỏng đỏ và đau rát, benzen vương vào mắt sẽ gây kích ứng và gây hại cho giác mạc. Những người hít thở benzen trong thời gian dài có thể bị gây tác hại cho mô, sự hình thành tế bào máu và đặc biệt là xương tủy. Những ảnh hưởng này phá vỡ quá trình sản xuất máu bình thường và giảm một số thành phần quan trọng trong máu. Lượng hồng cầu giảm gây ra bệnh thiếu máu, bị chảy máu quá mức. Quá trình sản xuất máu có thể trở lại bình thường sau khi ngưng phơi nhiễm benzen. Phơi nhiễm benzen quá mức có thể gây hại cho hệ thống miễn dịch, làm tăng khả năng nhiễm trùng và giảm khả năng phòng chống bệnh ung thư. Phơi nhiễm benzen thời gian dài có thể gây ung thư những bộ phận hình thành máu còn gọi là bệnh bạch cầu. Việc phơi nhiễm benzen có liên quan đến sự phát triển của một loại bệnh ung thư gọi là ung thư tủy cấp. Cả hai tổ chức quốc tế về nghiên cứu ung thư IACR và USEPA đã xác nhận benzen là chất gây ung thư đối với con người [15]. Phơi nhiễm benzen có thể gây hại cho bộ phận sinh sản. Một số phụ nữ làm việc trong môi trường có nồng độ benzen cao khi kiểm tra sức khỏe kết quả cho thấy sự giảm kích cỡ buồng trứng. Ngoài ra, phơi nhiễm benzen còn ảnh hưởng thai nhi ở phụ nữ mang thai và khả năng làm cha ở nam giới. Tuy nhiên ngưỡng gây hại và cơ chế gây hại thì chưa biết [ 15]. 1.5.2. Toluen Con người có thể bị phơi nhiễm toluen từ nhiều nguồn như nước uống, thực phẩm, không khí, những sản phẩm tiêu dùng có chứa toluen, hít thở không khí trong môi trường làm việc, hít mùi từ keo và dung môi sử dụng. Khí thải thử động cơ xe cũng đóng góp một lượng toluen đáng kể vào không khí. Những người tiếp xúc với xăng dầu, dầu lửa, sơn, sơn mài có rủi ro phơi nhiễm cao nhất. Do toluen là một dung môi thường được sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng nên chúng ta có thể bị phơi nhiễm kể cả ở trong nhà và ngoài trời khi sử dụng xăng dầu, chất làm bóng móng tay, mỹ phẩm, cao su, 10 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi xi măng, sơn, chất tẩy rửa sơn, phẩm màu, thuốc nhuộm, mực in, chất làm sạch bộ chế hòa khí, chất pha lỏng trong sơn mài. Những người hút thuốc lá cũng bị nhiễm một lượng nhỏ toluen trong khói thuốc. Một người hút 1 gói thuốc lá/ngày sẽ bị nhiễm 1000 μg toluen. Một người làm việc ở nơi có sử dụng toluen, nếu nồng độ trung b.nh trong không khí là 50 ppm, người đó sẽ bị nhiễm 1000 mg/ngày với tốc độ hít thở bình thường [16]. Toluen xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, tiêu hóa và da và vào máu. - Đường hô hấp: nhiệt độ không khí càng cao toluen càng dễ bay hơi, khả năng cơ thể hấp thụ càng nhiều nên càng dễ bị nhiễm độc. - Đường miệng: đau đầu, buồn nôn, viêm dạ dày, hôn mê, … tùy theo lượng toluen nuốt vào. - Đường da: Toluen có thể hoà tan lớp mỡ bảo vệ da gây tác dụng cục bộ - Đường mắt: gây tổn thương do tiếp xúc. Tóm lại, toluen tác động mạnh nhất lên hệ thần kinh trung ương, gan, thận, da,… - Nhiễm độc cấp tính: khả năng gây mê và nhiễm độc thần kinh là nguy cơ chính của toluene. - Tiếp xúc ngắn hạn với nồng độ toluen quá cao có thể bị nhức đầu, buồn nôn, chóng mặt, hôn mê, khó thở, mạch yếu, suy thoái hệ thần kinh như mệt mỏi, giảm ý thức, nhầm lẫn, loạn nhịp tim, có thể tử vong do ngừng hô hấp. - Tiếp xúc với toluen còn có thể bị kích ứng mắt và đường hô hấp gây ho, đau ngực, khó thở hoặc hôn mê. Có thể bị tổn thương giác mạc. - Nếu người mẹ bị phơi nhiễm toluen trong suốt thời gian dài mang thai thì trẻ em sinh ra sẽ bị ảnh hưởng hệ thần kinh và chậm phát triển. Quá trình chuyển hóa toluen trong cở thể người và động vật được mô tả trong hình 4. 11