Luận án tiến sĩ sử dụng phương pháp sắc kí khí khối phổ để đánh giá tiềm năng hì

ĐẠI HỌC QUOC GIA HA NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN DUONG HONG ANH SU DUNG PHUONG PHAP SAC Ki KHi KHOI PHO DE DANH GIA TIEM NANG HINH THANH CAC BOC TO HUU CO NHOM TRIHALOGENMETAN TRONG QUA TRINH KHU TRUNG NƯỚC CAP BANG CLO TAI THÀNH PH HA NOI CHUYEN When: Tan TỊCH LUẬN ÁN TIEN SI HOA HOC NGƯỜI HƯỚNG DÂN KHOA HỌC; GS. LÂM NGỌC THỤ GS. PHẠM HÙNG VIỆT HÀ NỘI, 2003 V- 16/72 MỤC LỤC Trang MỤC LỤC | DANH MỤC CÁC KI HIEU VA CHU VIET TAT 4 DANH MUC CAC BANG 5 DANH MUC CAC HINH VE, DO THI 7 MỞ ĐẦU 9 CHUONG 1. TONG QUAN II [.

Hoa hoc của clo trong nước II 1. Phản ứng của clo với nước II 1. Phản ứng của clo với các chất hữu cơ trong nước tự nhiên 13 1. Sự hình thành THM trong quá trình clo hoá nước và các yếu tổ ảnh hướng 14 1.

Phan ting cla clo voi amoni trong nuớc 20 1. Các phương pháp loại bỏ THM và VOC khoi nước uong 22 1. Phương pháp phân tích VOC trong nước 23 1. Các kỹ thuật tách chiết VOC khỏi mẫu nước 23 1.

Phương pháp sắc ký khí phần tích định tính và định lượng voc 32 1. Tính rủi ro ung thu gay ra boi THM 33 1. Một số nhận xét rút ra từ phản tổng quan 34 CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36.

Noi dung nghiên cứu 36 2. Phương pháp nghiên cứu 37 2. Kĩ thuật lấy mau không gian hơi và phương pháp sắc kí khí khối phổ phân tích xác dịnh 22 VOC trong nước 2. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu khác 2.

Phương pháp thực hiện các thí nghiệm clo hoá 2. Dụng cụ, thiết bị, hoá chất 2. Các phương pháp tính toán xử lý kết quả CHƯƠNG 3. KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN 3.

Kết quả khảo sát, đánh giá kĩ thuật lấy màu không gian hơi và phương pháp sắc kí khí khối phố phân tích xác định 22 VÓC trong nước 3. Phân tích sác kí khí - khối phố 3. Xử lí mẫu bằng kĩ thuật lấy mâu không gian hơi 3. Đánh giá phương pháp phân tích Áp dụng thực tế 3.

Quan trắc nồng độ VOC trong các nguồn nước ngầm sử dụng cho 8 nhà máy nước ở khu vực Hà Nội 3. Quan trac néng dé THM trong nuée dau ra cla 8 nha máy nước ở khu vực Hà Nội .3, Khao sat su cé mat cla THM trong một số tuyến nước cấp 4. Nhận xét về sự có mặt của THM trong nước cấp Hà Nội Nghiên cứu tại phòng thí nghiệm vẻ phản ứng tạo thành THM từ các nguồn nước ngầm đặc trưng của Hà nội 3. Xác định tiểm năng tạo thành THM của nước nguồn cung cấp cho các nhà máy nước Hà Nội 3.

Xác định điểm đột biến cho quá trình clo hoá nước nguồn của các nhà máy nước Hà Nội 39 41 42 44 49 49 68 69 70 73 76 78 80 tà) tr) 22 Sư tạo thành THM nói chung và các THM chứa brom nói riêng tại các khu vực khác nhau của đỏ thị clo hoá 82 3,3. Xác định hằng số tốc độ của phản ứng tạo thành THMI từ các tiền chất phản ứng châm 87 3. Tính toán sơ bộ và cảnh báo rủi ro ung thư 91 gay ra boi THM PHAN KET LUAN 94 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIÁ 97 TAI LIEU THAM KHAO 98 PHU LUC 113 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TÁT ABTS HS- GC/MS : THM THMEP, THMEP" THMEP, USEPA voc WHO. 2,2-azino-bis(3-etylbenzothiazolin-6-sufonat) Phương pháp sắc kí khí khối phố sử dụng kĩ thuật lấy mẫu không gian hơi ; Các hợp chat trihalogenmetan : Tiém năng tạo trihalogenmetan từ các tiền chất phản ứng nhanh ; Tiểm năng tạo trihalogenmetan từ các tiền chất phản ứng chậm Tiềm năng tối đa tạo thành trihalogenmetan : Tổ chức Bảo vệ Môi trường Mỹ : Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi : Tổ chức Y tế Thế giới Bảng 1.

DANH MUC CAC BANG Một số tiêu chuẩn qui định về nồng độ các VOC trong nude uéng Hệ số Henry không thứ nguyên của các VOC Thứ tự rửa giải và thời gian lưu của các VOC Chế độ quan sắt ion chọn lọc của đetectơ khối phổ đổi với 22 VOC và chất nội chuân Tính toán lý thuyết vẻ hiệu quả của hiệu ứng muối tồi tỷ lệ chất cần phân tích được chuyển lên pha hơi Thời gian đạt tới trạng thái cân băng pha đổi với một sỏ VOC tiéu biéu Kết quả kiểm tra độ đúng của phương pháp phân tích Voc Độ lệch chuẩn tương đối và giới hạn phát hiện của phương pháp phản tích VOC Tổng nồng dé VOC trong nước ngầm sử dụng cho các nhà máy nước Hà nội (1998 — 2000) Kết quả phân tích các mẫu nước lấy tại 3 nhà máy nước Ngô Sỹ Liên, Yên Phụ, Hạ Đình và các tuyến cấp nước tương ứng (7/2001) Tổng nồng độ THM trong nước cấp Hà Nội và một số nước trên thế giới Tiềm năng tạo thành THM (THMEP,) của nước nguồn cung cấp cho các nhà máy nước Hà Nội so sánh với một số nguồn nước khác Trang 66 69 73 Tỉ 79 Bang 3.1 Ly 3 Ze oo 0 Kết quả tính lý thuyết lượng bromua được chuyển thành axit hypobromơ tại các vùng khác nhau của đồ thị clo hoá Hằng số tốc độ phản ứng giữa clo và các tiền chất THM phan ting chậm của một số loại nước ngầm và nước mặt cung cấp cho các nhà máy nước Hà Nội, Nam Định, Ninh Bình, Hoà Bình Rủi ro ung thư trong thời gian sống gây ra bởi các THM trong nước và không khí 90 Hình I. DANH MUC CAC HINH VE, DO THI Ty lệ của HOCI và OCI' trong nước ở các giá trị pH khác nhau Tỷ lệ tương đối của các sản phẩm phụ chứa halogen so với tổng hữu cơ chứa halogen trong nước uống được khử tring bang clo Một số cấu trúc sự kiến của các chất humie Cơ chế giả thiết hình thành một số sản phẩm phụ của quá trình khử trùng khi clo hoá rezocxinol Đồ thị clo hoá nước có điểm đột biến Thiết bị thực hiện kĩ thuật lấy mầu không gian hơi Sắc kí đồ mẫu chuẩn chứa 22 VOC' (20 ng từng chất) với chế độ quan sát khối phổ tổng 8o sánh khối phổ đồ của một số tín hiệu phản tích với khối phổ đồ chuẩn của các THM Sắc kí đồ mẫu chuẩn chứa 22 VOC' (20 ng từng chất) với chế độ quan sát khối phổ ion chọn lọc (SIM mode) Sự phụ thuộc của diện tích tín hiệu một số VOC vào nồng độ muối thêm vào mẫu Sự phụ thuộc diện tích tín hiệu (a) CHC];, (b) CHBr, vao điều kiện nhiệt độ (22- R0?C) và thời gian điểu nhiệt (5- 60 phút) Vị tri 8 nha may nước ở Hà Nội và sơ đồ qui trình xử lí nước Tổng nồng độ THM trong nước sau khử trùng ở các nhà máy nước Hà Nội Trang Hình 3. Tỉ lệ đóng góp (theo nồng độ mol/L) của các dạng THM riêng biệt so với tổng THM trong nước sau khử trùng Đồ thị clo hoá một số mẫu nước tiền xử lí Sự tạo thành THM tại các vùng khác nhau của đồ thị clo hoá. đối với mẫu nước nguồn Mai Dịch Sự tạo thành THM từ nước nguồn Yên Phụ ở điều kiện dư clo Đồ thị xác định hãng số tốc độ phản ứng tạo thành THM từ tiền chất phản ứng chậm của nguồn nước Yên Phụ $l 84 88 89 Mo dau Tir cach day gân 4000 năm.

con người đã có ý thức làm sạch nước phục vụ cho sinh hoạt, nhưng phải tới tận thế kỉ thứ 19 người ta mới nhận thấy nhu cầu cần phải bảo vệ nước uống khỏi các nhiễm bẩn vi sinh. Năm 1909, lần đầu tiên Kĩ thuật clo hoá nước được đưa vào qui trình xử lí nước tại Middelkerke. Bị với mục đích khử trùng [71]. Clo có khả năng tiêu diệt và võ hiệu hoá một số vị khuẩn, virtt có mặt trong nước, do đó làm giảm đáng kể các bệnh tật, chủ yeu là bệnh đường tiểu hoá do nhitng vi sinh nay gay ra.

Tới ngày nay, vor mue dich khử trùng, nhiều tác nhân hóa học khác được sử dụng kết hợp hoae thay thé cho clo nhu ozon, clodioxit, tia cuc tim. Tuy vay, clo van được đánh giá là tác nhân khử trùng phố biến nhất là ở các nước đang phát triển vì nhiều lí do: có khả năng tiêu diệt nhiều loại vị trùng, vi rút, có giá thành thấp, thuận tiện khi sử dụng. Và ưu điểm quan trọng là lượng dư clo trong nước sau xử lí sẽ tiếp tục đóng vai trò chất khử trùng cho nước cấp, ngăn chặn sự sinh trưởng của các vi sinh trong đường ống dân nước [40, 69, 71, 99]. Mặt trái của việc sử dụng clo trong quá trình xử lí nước cấp bát nguồn chính từ kha nang hoạt động mạnh của clo.

Nó dễ dàng phản ứng với các chất hữu cơ có mặt trong nước tạo ra sản phẩm là các hợp chất cơ halogen có thể gây ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ người dùng nước. Đầu thập kỉ 70, Rook [80] đã công bố việc tìm thấy clorofom khi clo hoá nước sông hồ. Clorofom được chứng minh là sản phẩm của phản ứng giữa clo với humic - tức là chất hữu cơ tự nhiên có mặt trong nước; và thuật ngữ sản phẩm phụ của quá trình khử trùng bät đầu xuất hiện. Từ đó tới nay, nhiều nhóm chất hữu cơ dẻ bay hơi và không bay hơi được xác nhận là sản phẩm phụ của quá trình khử trùng bảng clo [4.

10) Trihalogenmetan (viel tat la THM - bao gom 4 hop chat CHCI,, CHCI,Br. CHCIBr, va CHBr,) là nhóm sản phẩm phụ của quá trình khử trùng có mặt phổ biến trong nước cấp được xử lý bảng clo từ cỡ vài đơn vị tới vài tram pe /L [22, 26,34, 35, 37, 50, 69. Cac nghiên cứu thống kế về dịch tế học hiện nay cho thấy hàm lượng THÁM cao trong nước máy có quan hệ với sự tăng các chứng bệnh ung thư bàng quang, gan. hiện tượng trẻ sơ sinh nhẹ cân trong cong dong dan cư.

Trong các hợp chất THM, clorofom được khẳng định là chat c6 kha nang gay ung thư, còn các THM chứa brom đặc biệt là diclobrom metan ảnh hưởng không tốt tới bà mẹ và trẻ sơ sinh [71, 75, 82, 100]. Theo khuyến cáo của Tổ chức Bảo vệ Môi trường Mỹ (USEPA) và Cộng dong chau Au, tong néng dO cho phép của các hợp chất THM trong nước uống la 100 ug/L [40, 74]. Côn tiều chuẩn của Bộ Y tế Việt Nam 2002 [I] với từng hợp chất THM (CHCI,, CHCI;Br, CHCIBr, va CHBr,) tương ứng là 200, 60, 00 và 100 Hg/L.