ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Công Tập ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM BTEX TRONG KHÔNG KHÍ KHU VỰC DÂN CƯ THUỘC QUẬN HAI BÀ TRƯNG, THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Công Tập ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM BTEX TRONG KHÔNG KHÍ KHU VỰC DÂN CƯ THUỘC QUẬN HAI BÀ TRƯNG, THÀNH PHỐ HÀ NỘI 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 TS ĐỖ TRẦN HẢI Hà Nội 2015 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1.TỔNG QUAN 1.1 Tính chất hóa lý BTEX 1.2 Nguồn phát sinh BTEX môi trường 1.3 Hình thái chuyển hóa BTEX môi trường 1.3.1 Benzen 1.3.2 Toluen 1.3.3 Etylbenzen 1.3.4 Xylen 1.4 Tác động BTEX đến môi trường 1.5 Tác động BTEX đến sức khỏe người 1.5.1 Benzen 1.5.2 Toluen 10 1.5.3 Etylbenzen 12 1.5.4 Xylen 14 1.6 Các phương pháp lấy mẫu định lượng BTEX không khí 15 1.7 Tình hình nghiên cứu BTEX Thế giới Việt Nam 18 1.7.1 Tình hình nghiên cứu BTEX số quốc gia Thế giới 18 1.7.2 Tình hình nghiên cứu BTEX Việt Nam 20 1.8 Đánh giá rủi ro môi trường BTEX 22 1.8.1 Xác định nguy gây hại 22 1.8.2 Đánh giá liều lượng đáp ứng 22 1.8.3 Đánh giá nguy phơi nhiễm 22 1.8.4 Mô tả đặc tính rủi ro 22 1.9 Tổng quan quận Hai Bà Trưng 25 1.9.1 Vị trí địa lý 25 1.9.2 Địa hình 27 1.9.3 Khí hậu 27 1.9.4 Đặc điểm giao thông 27 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 Đối tượng nghiên cứu 29 2.2 Phương pháp nghiên cứu 29 2.2.1 Phương pháp lấy mẫu trường 29 2.2.2 Phương pháp vận chuyển bảo quản mẫu 34 2.2.3 Phương pháp phân tích sắc ký khí xác định BTEX 34 2.2.4 Thực nghiệm 36 2.2.5 Phương pháp vấn 40 2.2.6 Đánh giá rủi ro sức khỏe tiềm 40 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Thể tích mẫu quy đổi theo điều kiện chuẩn 41 3.1.1 Thể tích lấy mẫu nút giao thông Đại La - Minh Khai vị trí T1, T2 quy đổi theo điều kiện chuẩn 43 3.1.2 Thể tích lấy mẫu nút giao thông Đại Cồ Việt - Trần Khát Chân vị trí T3, T4 quy đổi theo điều kiện chuẩn 43 3.1.3 Thể tích lấy mẫu nút giao thông Trần Khát Chân - Kim Ngưu vị trí T1, T2 quy đổi theo điều kiện chuẩn 43 3.2 Nồng độ BTEX vị trí nghiên cứu 41 3.2.1 Nồng độ BTEX không khí khu vực nút giao thông Đại La - Minh Khai 43 3.2.2 Nồng độ BTEX không khí khu vực nút giao thông Đại Cồ Việt - Trần Khát Chân 44 3.2.3 Nồng độ BTEX không khí khu vực nút giao thông Trần Khát Chân - Kim Ngưu 45 3.3 Đặc điểm ô nhiễm chất BTEX không khí khu vực nghiên cứu 46 3.3.1 Đặc điểm ô nhiễm phân bố theo thời gian 46 3.3.2 Đặc điểm ô nhiễm phân bố theo không gian 53 3.4 Đánh giá nguy rủi ro sức khỏe tiềm 55 3.5 Kết vấn tình hình sức khỏe người dân 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 67 DANH MỤC BẢNG Bảng Tính chất vật lý BTEX Bảng Các thiết bị dụng cụ lấy mẫu khí 16 Bảng Các loại pha rắn dùng để hấp phụ BTEX 16 Bảng So sánh hai phương pháp giải hấp nhiệt giải hấp dung môi 17 Bảng Các nghiên cứu BTEX số thành phố Thế giới 19 Bảng Kết quan trắc BTEX số thành phố Thế giới 20 Bảng Nồng độ trung bình BTEX vị trí quan trắc TPHCM 20 Bảng Nồng độ trung bình, thấp nhất, cao BTEX bên đường Hà Nội tháng 11-12 năm 2004 (µg/m3) 21 Bảng Nồng độ trung bình BTEX cao điểm thấp điểm ngày tuần cuối tuần 21 Bảng 10 Thông số lấy mẫu điểm T1, T2 nút giao thông Đại La lấy ngày 01/10 ngày 11/10 31 Bảng 11 Thông số lấy mẫu điểm T3, T4 nút giao thông Đại Cồ Việt lấy ngày 06/10 ngày 12/10 33 Bảng 12 Thông số lấy mẫu điểm T5, T6 nút giao thông Trần Khát Chân lấy ngày 09/10 ngày 11/10 33 Bảng 13 Quy đổi đơn vị BTEX từ ppm sang mg/m3 38 Bảng 14 Nồng độ BTEX mẫu chuẩn 38 Bảng 15 Các phương trình định lượng BTEX GC/FID 38 Bảng 16 Định lượng nguy gây ung thư nồng độ tham chiếu 39 Bảng 17 Thể tích mẫu lấy vị trí T1 T2 nút giao thông Đại La ngày 01/10 11/10 quy đổi thể tích điều kiện chuẩn 40 Bảng 18 Thể tích mẫu lấy vị trí T3, T4 nút giao thông Đại Cồ Việt ngày 06/10 12/10 quy đổi thể tích điều kiện chuẩn 40 Bảng 19 Thể tích mẫu lấy vị trí T5, T6 nút giao thông Trần Khát Chân ngày 09/10 11/10 quy đổi thể tích điều kiện chuẩn 41 Bảng 20 Kết xác định nồng độ BTEX khu vực nút giao thông Đại La - Minh Khai theo vị trí T1, T2 43 Bảng 21 Kết xác định nồng độ BTEX khu vực nút giao thông Đại Cồ Việt - Trần Khát Chân theo vị trí T3, T4 44 Bảng 22 Kết xác định nồng độ BTEX khu vực nút giao thông Chần Khát Chân - Kim Ngưu theo vị trí T5, T6 45 Bảng 23 Nồng độ trung bình BTEX cao điểm thấp điểm vào ngày tuần cuối tuần vị trí T1, T2 48 Bảng 24 Nồng độ trung bình BTEX cao điểm thấp điểm vào ngày tuần cuối tuần vị trí T3, T4 49 Bảng 25 Nồng độ trung bình BTEX cao điểm thấp điểm vào ngày tuần cuối tuần vị trí T5, T6 49 Bảng 26 Nồng độ trung bình BTEX nút giao thông 52 Bảng 27 Các giá trị sử dụng cho đánh giá phơi nhiễm ước tính 56 Bảng 28 Đánh giá rủi ro tiềm cho BTEX 57 Bảng 29 Tình hình bệnh tật theo nhóm tuổi 59 Bảng 30 Tình hình bệnh tật theo nhóm khoảng cách 59 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Công thức cấu tạo BTEX Hình Hình thái chuyển hóa benzen không khí Hình Phản ứng tạo gốc tự toluen với chất ô nhiễm khác không khí Hình Sự vận chuyển BTEX thể người Hình Sự chuyển hóa toluen thể người động vật 11 Hình Sự chuyển hóa etylbezen thể người động vật 13 Hình Sự chuyển hóa xylen thể người 15 Hình Cột hấp phụ Micro Packed Injector (MPI) 17 Hình Hệ thống giải hấp nhiệt 18 Hình 10 Thiết bị lấy mẫu khí MP-30 Minipump 29 Hình 11 Sơ đồ vị trí lấy mẫu BTEX quận Hai Bà Trưng 30 Hình 12 Các ống hấp phụ BTEX đưa phòng thí nghiệm 34 Hình 13 Bình khí chuẩn BTEX nồng độ 10 ppm 38 Hình 14 Đường ngoại chuẩn etylbenzen 39 Hình 15 Biểu đồ diễn biến nồng độ BTEX ngày 01/10/2014 vị trí T1 46 Hình 16 Biểu đồ diễn biến nồng độ BTEX ngày 01/10/2014 vị trí T2 46 Hình 17 Biểu đồ diễn biến nồng độ BTEX ngày 06/10/2014 vị trí T3 47 Hình 18 Biểu đồ diễn biến nồng độ BTEX ngày 06/10/2014 vị trí T4 47 Hình 19 Biểu đồ diễn biến nồng độ BTEX ngày 09/10/2014 vị trí T5 48 Hình 20 Biểu đồ diễn biến nồng độ BTEX ngày 09/10/2014 vị trí T6 48 Hình 21 Diễn biến nồng độ BTEX theo thời gian 51 Hình 22 Nồng độ trung bình BTEX so sánh với QCVN theo khoảng cách vị trí T1, T2 54 Hình 23 Nồng độ trung bình BTEX so sánh với QCVN theo khoảng cách vị trí T3, T4 54 Hình 24 Nồng độ trung bình BTEX so sánh với QCVN theo khoảng cách vị trí T5, T6 54 Hình 25 Đường ngoại chuẩn BTEX 67 Hình 26 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 01/10/2014 vị trí T1 máy GC-FID 68 Hình 27 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 11/10/2014 vị trí T1 máy GC-FID 68 Hình 28 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 7h-9h ngày 06/10/2014 vị trí T3 máy GC-FID 68 Hình 29 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 11h-13h ngày 06/10/2014 vị trí T3 máy GC-FID 68 Hình 30 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 13h-15h ngày 06/10/2014 vị trí T3 máy GC-FID 68 Hình 31 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 06/10/2014 vị trí T3 máy GC-FID 69 Hình 32 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 06/10/2014 vị trí T4 máy GC-FID 69 Hình 33 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 09/10/2014 vị trí T5 máy GC-FID 69 Hình 34 Các vị trí lấy mẫu BTEX 77 Hình 35 Phân tích mẫu BTEX 78 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BTEX : Benzen, Toluen, Etylbenzen, Xylen BTX : Benzen, Toluen, Xylen BVMT : Bảo vệ môi trường ECD : Detectơ cộng kết điện tử (Electron capture detector) FID : Detectơ ion hóa lửa (Flame ionization detector) GC : Hệ thống sắc kí khí (Gas Chromatography) IACR : Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế (International Agency for Cancer Research) LADD : Liều lượng trung bình tiếp nhận hàng ngày nhận thời gian sống (Lifetime Average Daily Dose) NIOSH : Viện Quốc gia an toàn sức khỏe nghề nghiệp (National Institue for Occupational Satefy and Health) QCVN : Quy chuẩn Việt Nam USEPA : Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (United States Environmental Protection Agency) VOCS : Các hợp chất hữu dễ bay (Volatle organic compounds) WHO : Tổ chức y tế Thế giới (World Health Organization) 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, TS Đỗ Trần Hải, Viện trưởng Viện nghiên cứu Khoa học kỹ thuật bảo hộ lao động giao đề tài tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình thực luận văn thạc sỹ Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ths Thái Hà Vinh, Trưởng phòng Giám sát Phân tích môi trường, Trạm Quan trắc Phân tích môi trường lao động tạo điều kiện thuận lợi cho em thực tập Viện giúp đỡ em trình thực luận văn Em xin cảm ơn thầy, cô giáo Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội dành tâm huyết truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt thời gian học tập trường Xin cảm ơn bạn bè, người thân gia đình giúp đỡ, động viên em hoàn thành tốt khóa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Hà Nội, tháng 08/2015 Học viên cao học Nguyễn Công Tập TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Ban soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng không khí, Bộ tài nguyên môi trường (2009), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia số chất độc hại không khí xung quanh QCVN 06:2009/BTNMT [2] Đào Thu Giang (2011), Nghiên cứu xác định Hidrocacbon thơm nhóm BTEX phương pháp phân tích động lực học kết hợp vi chiết pha rắn màng kim rỗng sắc kí khí, Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội [3] Nguyễn Thị Thúy Hà (2015), Nghiên cứu đặc điểm ô nhiễm BTEX không khí nút giao thông Giảng Võ - Đê La Thành, Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội [4] Trần Thị Hiền (2012), Diễn biến nồng độ BTEX không khí ven trục giao thông thành phố Hồ Chí Minh năm 2010, Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hồ Chí Minh [5] Nguyễn Việt Hùng, Lê Thị Thanh Hương (2013), “Ảnh hưởng sức khỏe ô nhiễm không khí Hà Nội: Tăng cường nghiên cứu khoa học sách nhằm nâng cao sức khỏe”, Tạp chí Y học dự phòng, 23(4) [6] Trịnh Thị Thanh (2003), Độc học môi trường sức khỏe người, NXB ĐHQGHN [7] Trung tâm Dịch vụ Phân tích thí nghiệm TPHCM (2008), Qui trình phân tích BTEX không khí [8] Ủy ban nhân dân quận Hai Bà Trưng, TP Hà Nội (2011), Quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020, kế hoạch sử dụng đất năm (2011-2020), quận Hai Bà Trưng Tiếng Anh [9] Andrea L.Hinwood, Clemencial Rodriguez,…(2007), Risk factors for increased BTEX exposure in four Australian cities, Center for Ecosystem Management, Chemosphere 66, p.533-541 [10] Barbara J Finlayson-Pitts, James N Pitts, Jr (1999), Chemistry of the upper and lower atmosphere, Department of Chemistry School of physscal Sciences, University of California, p.207-210 [11] CRC Handbook of Chemistry and Physics (1985), 65th, CRC Press, Inc Boca Raton, Florida 64 [12] Fabio Murena (2007), Air quality nearby road traffic portals: BTEX monitoring, Chemical Engineering Department, University of naples “Federico II, 80125 Naples, Italy”, p.578-583 [13] Julie M.Klotzbach, Mario Citra (2007), Toxicological Profile for Etylbenzen, US Department of health and Human Services, Public Health Service, Agency for toxic substances and Disease Registry [14] Mike Fay, John F.Risher, Margaret Fransen,…(2007), Toxicological Profile for Xylen, US Department of health and Human Services, Public Health Service, Agency for toxic substances and Disease Registry [15] NCR (1983) Risk Assessment in the Federal Government: Managing the Process Washington, D.C: National Academy Press [16] NJDEP (2009) Guidance on Risk Assessment for Air Contaminant Emission New Jersey: New Jersey Department ofEnvironmental Protection [17] NJDEP (2011) Estimating Risk from Air Toxics Retrieved 2012, from http://www.nj.gov/dep/aqpp/risk.html [18] Nguyen Tran Huong Giang, Nguyen Thi Kim Oanh (2014), Roadside levels and traffic emission rates of PM2.5 and BTEX in Ho Chi Minh City, Vietnam, Atmospheric environment [19] Nguyen Hong Phuc (2012), Assessment of air quality, health and climate co-benefit potential for residential cooking: a case stydy of a commune in Viet Nam, Thesis master, Asian Institute of Technology School of Environment, Resources and Development Thailand [20] Obaid Faroon, Sari Paikoff,…(2007), Toxicological Profile for Benzen, US.Department of health and Human Services, Public Health Service, Agency for toxic substances and Disease Registry [21] Peter R.McClure, A Rose McDonald,…(2000), Toxicological Profile for Toluen, US Department of health and Human Services, Public Health Service, Agency for toxic substances and Disease Registry [22] US environmental protection agency (1990), Handbook-Quality Assurance/Quality Control (QA/QC) Procedures for Hazardous waste incineration, EPA-625/6-89-023, method 0010, Washington DC, United of state [23] USEPA (1989) Risk Assessment Guidance for Superfund Human Health Evaluation Manual Part A Washington, DC: U.S Environmental Protection Agency 65 [24] USEPA (2012) Integrated Risk Information System Benzene CASRN 71-43-2 Retrieved 2012, from http://www.epa.gov/iris/subst/0276.htm [25] Vo Thi Quynh Truc, Nguyen Thi Kim Oanh (2007), Roadside BTEX and other gaseous air pollutants in relation to emission sources, Atmospheric environment 41 [26] http://www.nchmf.gov.vn/ [27] http://www.epa.gov/iris 66 [...]... Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội [3] Nguyễn Thị Thúy Hà (2015), Nghiên cứu đặc điểm ô nhiễm BTEX trong không khí tại nút giao thông Giảng Võ - Đê La Thành, Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội [4] Trần Thị Hiền (2012), Diễn biến nồng độ BTEX trong không khí ven các trục giao thông chính ở thành phố Hồ Chí Minh năm 2010, Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học khoa... “Ảnh hưởng sức khỏe của ô nhiễm không khí ở Hà Nội: Tăng cư ng nghiên cứu khoa học và chính sách nhằm nâng cao sức khỏe”, Tạp chí Y học dự phòng, 23(4) [6] Trịnh Thị Thanh (2003), Độc học môi trường và sức khỏe con người, NXB ĐHQGHN [7] Trung tâm Dịch vụ Phân tích thí nghiệm TPHCM (2008), Qui trình phân tích BTEX trong không khí [8] Ủy ban nhân dân quận Hai Bà Trưng, TP Hà Nội (2011), Quy hoạch sử... chất lượng không khí, Bộ tài nguyên và môi trường (2009), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về một số chất độc hại trong không khí xung quanh QCVN 06:2009/BTNMT [2] Đào Thu Giang (2011), Nghiên cứu xác định các Hidrocacbon thơm nhóm BTEX bằng phương pháp phân tích động lực học kết hợp vi chiết pha rắn màng kim rỗng và sắc kí khí, Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội [3]... trong không khí [8] Ủy ban nhân dân quận Hai Bà Trưng, TP Hà Nội (2011), Quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020, kế hoạch sử dụng đất 5 năm (2011-2020), quận Hai Bà Trưng Tiếng Anh [9] Andrea L.Hinwood, Clemencial Rodriguez,…(2007), Risk factors for increased BTEX exposure in four Australian cities, Center for Ecosystem Management, Chemosphere 66, p.533-541 [10] Barbara J Finlayson-Pitts, James N Pitts,... levels and traffic emission rates of PM2.5 and BTEX in Ho Chi Minh City, Vietnam, Atmospheric environment [19] Nguyen Hong Phuc (2012), Assessment of air quality, health and climate co-benefit potential for residential cooking: a case stydy of a commune in Viet Nam, Thesis master, Asian Institute of Technology School of Environment, Resources and Development Thailand [20] Obaid Faroon, Sari Paikoff,…(2007),... Sciences, University of California, p.207-210 [11] CRC Handbook of Chemistry and Physics (1985), 65th, CRC Press, Inc Boca Raton, Florida 64 [12] Fabio Murena (2007), Air quality nearby road traffic portals: BTEX monitoring, Chemical Engineering Department, University of naples “Federico II, 80125 Naples, Italy”, p.578-583 [13] Julie M.Klotzbach, Mario Citra (2007), Toxicological Profile for Etylbenzen, US... Agency 65 [24] USEPA (2012) Integrated Risk Information System Benzene CASRN 71-43-2 Retrieved 2012, from http://www.epa.gov/iris/subst/0276.htm [25] Vo Thi Quynh Truc, Nguyen Thi Kim Oanh (2007), Roadside BTEX and other gaseous air pollutants in relation to emission sources, Atmospheric environment 41 [26] http://www.nchmf.gov.vn/ [27] http://www.epa.gov/iris 66