Luận án tiến sĩ: Sự tồn tại PFOS và PFOA trong nước trầm tích sông Cầu - Trường Đại học X

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. iv DANH MỤC BẢNG BIÊU. vi DANH MỤC HÌNH VẼ. viii MỞ ĐẦU.

Tính cấp thiết của luận án. Mục tiêu nghiên cứu của luận án. Nội dung nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Điểm mới của luận án. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .1 Tổng quan về hợp chất PFOS và PFOA .1 Giới thiệu chung .2 Cấu trúc hóa học và một số đặc tính hóa lý của PFOS và PFOA .3 Sản xuất và ứng dụng PFOS và PFOA .4 Sự phơi nhiễm và độc tính của PFOS và PFOA .5 Nguồn phát thải PFOS và PFOA vào môi trường .2 Các phương pháp phân tích PFOS và PFOA trong mẫu nước và trầm tích .1 Các phương pháp xử lý mẫu .2 Các kỹ thuật phân tích .3 Phương pháp xử lý và phân tích mẫu chứa hợp chất PFOS và PFOA tại Việt Nam .3 Sự ô nhiễm hợp chất PFOS và PFOA trong nguồn nước mặt .1 Hiện trạng ô nhiễm PFOS và PFOA tại khu vực châu Á .2 Hiện trạng ô nhiễm PFOS và PFOA tại Việt Nam .4 Sự ô nhiễm hợp chất PFOS và PFOA trong trầm tích .1 Cơ chế hấp phụ của PFOS và PFOA lên trầm tích .2 Động học hấp phụ của PFOS và PFOA lên trầm tích .3 Hiện trạng ô nhiễm PFOS và PFOA trong trầm tích tại một số quốc gia khu vực châu Á .4 Hiện trạng ô nhiễm PFOS và PFOA trong trầm tích tại Việt Nam .5 Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và hiện trạng chất lượng nước lưu vực sông Cầu…………………………………………………………………………………32 i 1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội .2 Hiện trạng chất lượng nước sông Cầu đoạn qua thành phố Thái Nguyên 35 1.6 Kết luận phần Tổng quan.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .1 Đối tượng nghiên cứu .2 Phạm vi nghiên cứu .3 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị .4 Tối ưu hóa điều kiện phân tích PFOS và PFOA trong mẫu nước và trầm tích bằng kỹ thuật LC-MS/MS .1 Tối ưu hóa điều kiện khối phổ .2 Tối ưu hóa điều kiện sắc ký .3 Xác nhận phương pháp phân tích .5 Đánh giá hiện trạng ô nhiễm của PFOS và PFOA trong nước và trầm tích .1 Lấy mẫu, bảo quản mẫu .2 Phân tích đặc tính hóa lý nước, trầm tích sông Cầu .3 Quy trình xử lý mẫu nước .4 Quy trình xử lý mẫu trầm tích .5 Kiểm soát và đảm bảo chất lượng phân tích.6 Đánh giá sơ bộ rủi ro môi trường của PFOS và PFOA trong nước mặt và trầm tích………………………………………………………………………………….1 Nồng độ môi trường dự báo/đo được (PEC/MEC) .2 Nồng độ dự báo không ảnh hưởng (PNEC) cho môi trường nước.3 Nồng độ dự báo không ảnh hưởng (PNEC) cho trầm tích .7 Tính toán hệ số phân bố nước và trầm tích .8 Phương pháp xử lý số liệu và phân tích thống kê. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.1 Tối ưu hóa các điều kiện phân tích PFOS và PFOA bằng kỹ thuật LC-MS/MS trong mẫu nước và trầm tích .1 Tối ưu hóa điều kiện khối phổ .2 Tối ưu hóa điều kiện sắc ký .3 Xác nhận phương pháp phân tích .2 Hiện trạng chất lượng nước và đặc tính hóa lý trầm tích sông Cầu, thành phố Thái Nguyên.1 Các nguồn phát sinh nước thải vào lưu vực sông Cầu tại thành phố Thái Nguyên .2 Hiện trạng chất lượng nước sông Cầu tại thành phố Thái Nguyên .3 Đặc tính hóa lý của trầm tích sông Cầu tại thành phố Thái Nguyên .3 Hiện trạng ô nhiễm và đánh giá rủi ro PFOS và PFOA trong nước và trầm tích sông Cầu, thành phố Thái Nguyên .1 Hiện trạng ô nhiễm PFOS và PFOA trong nước sông Cầu tại thành phố Thái Nguyên .2 Hiện trạng ô nhiễm PFOS và PFOA trong trầm tích sông Cầu tại thành phố Thái Nguyên .3 So sánh nồng độ PFOS và PFOA trong nước và trầm tích sông Cầu với các khu vực khác tại Việt Nam .4 Đánh giá rủi ro môi trường do sự hiện diện của PFOS và PFOA trong nước và trầm tích sông Cầu tại thành phố Thái Nguyên .4 Sự ảnh hưởng của các đặc tính hóa lý của nước và trầm tích đến sự phân bố PFOS và PFOA trong nước và trầm tích .1 Hệ số phân bố Kd giữa nước và trầm tích của PFOS và PFOA .2 Sự ảnh hưởng của đặc tính hóa lý môi trường nước đến sự phân bố PFOS và PFOA trong nước và trầm tích .3 Sự ảnh hưởng của đặc tính hóa lý trầm tích đến sự phân bố PFOS và PFOA trong nước và trầm tích .4 Sự ảnh hưởng đồng thời của đặc tính hóa lý của môi trường nước và trầm tích đến hệ số phân bố giữa nước và trầm tích. 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 112 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN.

122 iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Tên Tiếng Việt Tên Tiếng Anh APCI Ion hóa hóa học tại áp suất khí Atmospheric pressure chemical quyển ionization API Ion hóa tại áp suất khí quyển Atmospheric pressure ionization ASE Chiết dung môi gia tốc Accelerated solvent extraction DO Oxy hòa tan Dissolved Oxygen EC Ủy ban Châu Âu European Commission ECF Flo hóa điện hóa Electrochemical fluorination ESI Ion hóa tia điện Electrospray ionization GC-MS Sắc ký khí khối phổ Gas chromatography–mass spectrometry Kd Hệ số phân bố Distribution Coefficients Koc Hệ số phân bố Carbon hữu cơ - Organic carbon water partition Nước coefficient Kow Hệ số phân bố Otanol - Nước Octanol water partition coefficient LC 50 Nồng độ gây chết 50% Lethal Concentration 50 LC 50-48h Nồng độ gây chết 50% tại 48 giờ Lethal Concentration 50 in 48 hours LC 50-96h Nồng độ gây chết 50% tại 96 giờ Lethal Concentration 50 in 96 hours LC-MS/MS Sắc ký lỏng khối phổ ba tứ cực Liquid chromatography tandem mass spectrometry LLE Chiết lỏng - lỏng Liquid–liquid extraction LOAEL Mức độ ảnh hưởng bất lợi thấp Lowest observed adverse effect nhất quan sát được level LOD Giới hạn phát hiện Limit of Detection LOQ Giới hạn định lượng Limit of Quantitation MDL Giới hạn phát hiện của phương Method Detection Limit pháp NOAEL Mức độ ảnh hưởng bất lợi không No observed adverse effect level quan sát được OECD Tổ chức Hợp tác Kinh tế và Phát The Organisation for Economic triển Co-operation and Development iv PEC Nồng độ môi trường dự đoán Predicted Environmental Concentrations PFCA Perfluoroalkylcarboxylic acid Perfluoroalkylcarboxylic acid PFCs Hợp chất per flo hóa Perfluorinated chemicals PFOA Perfluorooctanoic acid Perfluorooctanoic acid PFOS Perfluorooctane sulfonic acid Perfluorooctane sulfonic acid PFSA Perfluoroalkyl Sulfonates Perfluoroalkyl Sulfonates PNEC Nồng độ môi trường dự báo Predicted No-Effect- không gây ảnh hưởng Concentrations POPs Các chất ô nhiễm hữu cơ khó Persistent organic pollutants phân hủy RQ Thương số rủi ro Risk Quotient SPE Chiết pha rắn Solid phase extraction TSS Tổng chất rắn lơ lửng Total suspended solid TOC Tổng carbon hữu cơ Total organic carbon UNEP Chương trình môi trường của United Nations Environment Liên hợp quốc Programme US EPA Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Environmental Protection Agency Kỳ of United States v DANH MỤC BẢNG BIÊU Bảng 1.1 Lịch sử phát hiện và sử dụng hợp chất PFOS và PFOA .2 Tóm tắt một số đặc tính hóa lý khác của PFOA và PFOS .3 Các ứng dụng của PFOS, PFOA. Ước tính lượng hấp thu hàng ngày đối với người trưởng thành (ng/kg thể trọng/ngày).5 Giá trị LD50 và LC50 của PFOS và PFOA .6 So sánh một số phương pháp phân tích các hợp chất PFCs.7 Quy trình xử lý và phân tích mẫu của các nghiên cứu về PFOS và PFOA tại Việt Nam .8 Nồng độ PFOS và PFOA trong nước mặt tại một số quốc gia châu Á .9 Các thông số của đường đẳng nhiệt hấp phụ Freudlich mô tả sự hấp phụ của PFOS/PFOA lên chất hấp phụ tự nhiên (đất và trầm tích).10 Nồng độ PFOS và PFOA trong trầm tích tại một số quốc gia châu Á.11 Nồng độ PFOS và PFOA trong trầm tích tại các khu vực ở Việt Nam .12 Thông tin chung và các nguồn thải tại các tỉnh trên lưu vực sông Cầu .1 Thông số chất chuẩn và chất nội chuẩn………………………………….2 Thông số của hệ khối phổ .3 Vị trí lấy mẫu nước và trầm tích lưu vực sông Cầu tại Tp. Thái Nguyên 45 Bảng 2.4 Tổng hợp số lượng mẫu nước và trầm tích .5 Các thông số đặc tính hóa lý của nước và trầm tích được phân tích tại hiện trường và Phòng thí nghiệm .6 Các mức rủi ro môi trường theo Thương số rủi ro (RQ) .7 Hệ số đánh giá đối với từng loại dữ liệu .8 Giá trị EC50 và PNEC của PFOS và PFOA trên một số loài sinh sống trong môi trường nước .9 Đặc tính của các thành phần môi trường .1 Các thông số tối ưu hóa của hệ LC-MS/MS phân tích PFOS và PFOA………………………………………………………………………………63 Bảng 3.2 Giá trị giới hạn phát hiện của phương pháp phân tích PFOS và PFOAtrong mẫu nước và trầm tích .3 Kết quả khảo sát độ chụm và độ đúng của phương pháp .4 Thông tin một số nguồn thải tại thành phố Thái Nguyên .5 Nồng độ PFOS/PFOA trong trầm tích sông trên thế giới .6 Nồng độ PFOS và PFOA trong nước và trầm tích tại một số tỉnh/thành phố ở Việt Nam .7 Thương số rủi ro (RQ) trong nước mặt sông Cầu .8 Thương số rủi ro (RQ) trong trầm tích sông Cầu.9 So sánh RQ tại sông Cầu với một số khu vực trên thế giới .10 Hệ số phân bố Kd và KOC giữa nước và trầm tích sông Cầu .11 So sánh giá trị logKd và logKOC tại sông Cầu với một số thủy vực trên thế giới và Việt Nam .12 Kết quả phân tích tương quan giữa các thông số môi trường nước và trầm tích đến nồng độ và sự phân bố PFOS và PFOA trong nước và trầm tích .13 So sánh các giá trị phân tích hồi quy đa biến giữa hệ số phân bố Kd và đặc tính trầm tích của luận án với các nghiên cứu khác. 109 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Phân loại các hợp chất Perfluoroalkyl và Polyfluoroalkyl .2 Cấu tạo hóa học của hợp chất PFOS và PFOA .3 Con đường lan truyền ô nhiễm PFOS và PFOA vào môi trường .4 Tỷ lệ các nguồn phát thải PFOS vào môi trường .5 Tỷ lệ các nguồn phát thải PFOA vào môi trường .6 So sánh mức độ ô nhiễm PFCs tại các quốc gia .7 Cơ chế tương tác tĩnh điện của quá trình hấp phụ PFCs .8 Cơ chế tương tác kỵ nước của quá trình hấp phụ PFCs .9 Mô hình mô tả cơ chế hấp phụ PFCs lên trầm tích .1 Sơ đồ quy trình nghiên cứu………………………………………………38 Hình 2.2 Bản đồ vị trí lấy mẫu nước và trầm tích sông Cầu tại Tp.3 Quy trình xử lý mẫu nước .4 Quy trình xử lý mẫu trầm tích .1 Các tín hiệu (peak) PFOS/PFOA với năng lượng F khác nhau………….2 Các tín hiệu (peak) của PFOS/PFOA với năng lượng CE khác nhau .