Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu xác định phthalate trong mẫu nước bằng phương pháp sắc kí khí ghép nối khối phổ (GC MS)

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH PHTHALATE
TRONG MẪU NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP
SẮC KÍ KHÍ GHÉP NỐI KHỐI PHỔ (GC/MS)
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN THỊ NGỌC ÁNH

Hà Nội - Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực
và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Những số liệu trong các
bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập
từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Học viên


Nguyễn Thị Ngọc Ánh

i


LỜI CẢM ƠN
Em xin cảm ơn đến các quý thầy cô, đặc biệt các thầy cô trong Khoa Môi trường,
trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tận tình và truyền đạt kiến thức
cho em trong suốt thời gian học tập tại trường.
Em đặc biệt gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Trần Mạnh Trí và PGS.TS. Lê Thị
Trinh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và chỉ dạy em những kinh nghiệm quý báu trong
quá trình làm luận văn tốt nghiệp.
Đồng thời em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã tạo điều
kiện cũng như giúp đỡ để em hoàn thành luận văn.
Trong quá trình viết luận văn cũng còn nhiều thiếu sót, vì vậy em rất mong nhận
được những ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy, cô để bài luận văn tốt nghiệp được
hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Học viên

Nguyễn Thị Ngọc Ánh

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN..................................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ..................................................... v
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................................vi
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................vii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................... 3
1.1. Giới thiệu chung về phthalate................................................................................... 3
1.1.1. Công thức cấu tạo của phthalate............................................................................ 3
1.1.2. Tính chất lý hóa của phthalate ............................................................................... 5
1.1.3. Độc tính của phthalate ........................................................................................... 6
1.1.4. Ứng dụng của phthalate ......................................................................................... 9
1.1.5. Các nguồn gây ô nhiễm phthalate đến môi trường nước, quá trình chuyển hóa
các phthalate trong cơ thể con người............................................................................... 9


1.1.6. Một số tiêu chuẩn về giới hạn của phthalate trong môi trường, thực phẩm và
hiện trạng, mức độ ô nhiễm của phthalate trong mẫu đồ uống, nước mặt .................... 12
1.2. Phương pháp phân tích ........................................................................................... 16
1.2.1. Phương pháp sắc kí khí ....................................................................................... 16
1.2.2. Detector khối phổ trong hệ thống GC/MS .......................................................... 18
1.3. Các thông số cơ bản của phương pháp phân tích ................................................... 20
1.3.1. Độ thu hồi ............................................................................................................ 20
1.3.2. Độ lặp lại của phương pháp................................................................................. 20
1.3.3. Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng.............................................................. 21
1.3.4. Khoảng tuyến tính ............................................................................................... 21
1.4. Khái quát một số đặc điểm tự nhiên, kinh tế-xã hội của một số quận của thành phố
Hà Nội............................................................................................................................ 21
1.4.1. Điều kiện tự nhiên ............................................................................................... 21
1.4.2. Điều kiện kinh tế - xã hội .................................................................................... 22
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 24
2.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................. 24
2.2. Hóa chất, thiết bị..................................................................................................... 24
2.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 25
2.3.1. Phương pháp thu thập, kế thừa số liệu ................................................................ 25
2.3.2. Phương pháp lấy mẫu, bảo quản, xử lý và phân tích mẫu................................... 25
2.3.3. Phương pháp thống kê, thu thập, phân tích, tổng hợp số liệu ............................. 33
2.3.4. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................... 33

3


CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................... 34
3.1. Xác nhận giá trị sử dụng phân tích đồng thời một số phthalate trong mẫu nước... 34
3.1.1. Lựa chọn cột tách sắc ký ..................................................................................... 34
3.1.2. Khảo sát chương trình nhiệt độ ........................................................................... 34
3.1.3. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của thiết bị và phương pháp ............ 35
3.1.4. Độ chọn lọc của phương pháp ............................................................................. 36
3.1.5. Đường chuẩn và khoảng tuyến tính..................................................................... 38
3.1.6. Quy trình phân tích mẫu trắng ............................................................................. 39
3.1.7. Đánh giá quy trình phân tích mẫu trắng .............................................................. 40
3.2. Đề xuất quy trình để phân tích mẫu........................................................................ 42
3.3. Áp dụng quy trình để xác định hàm lượng phthalate trong mẫu nước................... 42
3.3.1. Xác định nồng độ của phthalate trong mẫu đồ uống. .......................................... 42
3.3.2. Xác định sự phân bố của các phthalate trong mẫu đồ uống ................................ 44
3.3.3. Đánh giá nồng độ phthalate trong nước sông Tô Lịch và sông Kim Ngưu ........ 48
3.3.4. Xác định sự phân bố của các phthalate trong mẫu nước tại sông Tô Lịch và sông
Kim Ngưu ...................................................................................................................... 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 57
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 62

4


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
AOAC
BzBP

Tên Tiếng Anh

Tên Tiếng Việt

Association of Official Analytical Hiệp hội các nhà hóa học phân tích
Chemistry

chính thống

Benzylbutyl phthalate

IDL

Instrumental Detection Dimit

IQL

Instrumental Quantification Limit Giới hạn định lượng của thiết bị

DBP

Di-n-butylphthalate

DCHP

Dicyclohexyl phthalate

DEHP

Di-2-ethylhexyl phthalate

DEP

Diethyl phthalate

DiBP

Di-iso-buthylphthalate

DMP

Dimethyl phthalate

DnHP

Di-n-hexylphthalate

DnOP

Di-n-octyl phthalate

Giới hạn phát hiện của thiết bị

DPP

Di-n-propyl phthalate

GC

Gas Chromatography

Sắc ký khí

Method Detection Limit

Giới hạn phát hiện phương pháp

Mass Spectrometry

Khối phổ

Method Quantification Limit

Giới hạn định lượng của phương pháp

Standard Deviation

Độ lệch chuẩn

MDL
MS
MQL
SD
TCVN
RSC

Tiêu chuẩn Việt Nam
Relative Standard Deviation

5

Độ lệch chuẩn tương đối


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Một số phthalate thường gặp ..........................................................................3
Bảng 1.2: Tính chất lý, hoá học của các phthalate trong nghiên cứu này .......................5
Bảng 1.3: LD50 của một số phthalate...............................................................................7
Bảng 1.4: Quy định giới hạn của phthalate trong các môi trường khác nhau ...............13
Bảng 1.5: Quy định về hàm lượng phthalate ở một số nước trên thế giới ....................13
Bảng 2.1: Vị trí các điểm lấy mẫu tại Sông Tô Lịch .....................................................25
Bảng 2.2: Vị trí các điểm lấy mẫu tại Sông Kim Ngưu ................................................27
Bảng 3.1: Các mảnh ion dùng định lượng các chất phthalate:

34

Bảng 3.2: IDL và IQL của phthalate

35

Bảng 3.3: MDL và MQL của phthalate

36

Bảng 3.4: Thời gian lưu của phthalate

37

Bảng 3.5: Nồng độ các dung dịch chuẩn

38

Bảng 3.6: Các phương trình đường chuẩn

38

Bảng 3.7: Độ thu hồi, độ lặp lại của các d4 -phthalate trong mẫu trắng

40

Bảng 3.8: Lượng phthalate trong mẫu trắng

41

Bảng 3.9: Nồng độ của phthalate trong mẫu nước đồ uống

43

Bảng 3.10: So sánh nồng độ phthalate trong nước đồ uống

46

Bảng 3.11: Nồng độ của phthalate trong mẫu nước tại sông Tô Lịch

51

Bảng 3.12: Nồng độ của phthalate trong mẫu nước tại sông Kim Ngưu

52

Bảng 3.13: Kết quả so sánh với một số nghiên cứu

54

6


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Công thức cấu tạo chung của các phthalate ....................................................3
Hình 1.2: Chất DEP chuyển hóa thành monoester ........................................................10
Hình 1.3: Các chất chuyển hóa giai đoạn I....................................................................10
Hình 1.4: Các chất chuyển hóa giai đoạn II ..................................................................11
Hình 1.5: Chất DEHP chuyển hóa sang monoester phthalate .......................................11
Hình 1.6: Chất DEHP chuyển hóa sang MECPP ..........................................................11
Hình 1.7: Hệ thống sắc ký khí .......................................................................................17
Hình 1.8: Cấu tạo của hệ thống GC/MS ........................................................................18
Hình 2.1: Bản đồ vị trí lấy mẫu nước tại sông Tô Lịch.................................................27
Hình 2.2: Bản đồ vị trí lấy mẫu nước tại sông Kim Ngưu ............................................29
Hình 3.1: Sắc ký đồ của chất chuẩn phthalate 500 ng/mL ............................................37
Hình 3.2: Sơ đồ phân tích phthalate trong mẫu trắng....................................................39
Hình 3.3: Sơ đồ phân tích mẫu đồ uống và mẫu nước ..................................................42
Hình 3.4: Tổng nồng độ các phthalate trong mẫu đồ uống. ..........................................44
Hình 3.5: Sự phân bố các phthalate trong mẫu đồ uống ...............................................45

vii


MỞ ĐẦU
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm các loại hóa chất tổng hợp trong nước đang là một
trong những thực trạng đáng lo ngại của toàn nhân loại. Tại Việt Nam, tốc độ công
nghiệp hóa và đô thị hóa cũng như sự gia tăng dân số đã ảnh hưởng nhiều đến tài
nguyên nước. Ô nhiễm nước đang là một thách thức lớn mặc dù các cấp, các ngành đã
có nhiều quan tâm về chính sách, pháp luật về bảo vệ môi trường. Các nguồn ô nhiễm
này làm gia tăng hàm lượng các chất độc hại trong nước trong đó có hợp chất
phthalate. Phthalate là các ester của acid phthalic được sử dụng như chất làm dẻo trong
một loạt các ứng dụng công nghiệp và thương mại [29], sản xuất nhựa làm cho nhựa
mềm hoặc linh hoạt hơn, sản xuất các sản phẩm chăm sóc cá nhân, đồ gia dụng, vật
liệu xây dựng, thiết bị y tế, đồ chơi, bao bì thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm, dầu
gội. Con người tiếp xúc với phthalate thông qua con đường ăn uống, hô hấp, hấp thụ
qua da và do đó chúng được tìm thấy trong sữa, huyết thanh và nước tiểu. Phthalate có
thể được chuyển hóa thành các hợp chất độc hại hơn trong cơ thể con người, gây ảnh
hưởng lớn đến sức khỏe của con người. Hiện nay phthalate đang được nhiều nhà khoa
học quan tâm và nghiên cứu trong môi trường như không khí, thực phẩm, nước tiểu...
Tuy nhiên nghiên cứu về sự có mặt của phthalate trong nước tại Việt Nam còn chưa
nhiều và cũng chưa có phương pháp tiêu chuẩn để đánh giá hàm lượng phthalate trong
một số loại mẫu nước cụ thể . Do đó em chọn đề tài : “Nghiên cứu xác định
phthalate trong mẫu nước bằng phương pháp sắc kí khí ghép nối khối phổ
(GC/MS)”
Mục tiêu của đề tài:
- Xác nhận giá trị sử dụng phương pháp phân tích đồng thời một số phthalate
trong nước.
- Xác định hàm lượng phthalate trong mẫu đồ uống, và một số mẫu nước tại khu
vực nội đô Hà Nội, bước đầu đánh giá mức độ ô nhiễm phthalate trong mẫu nghiên
cứu.
Nội dung nghiên cứu:

1


a. Xác nhận giá trị sử dụng phương pháp phân tích các hợp chất phthalate trong
mẫu nước:
- Lựa chọn điều kiện phân tích sắc ký phù hợp để xác định đồng thời một số chất
phthalate trên thiết bị sắc kí khí ghép nối khối phổ (GC/MS).
- Xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của thiết bị và của phương
pháp, độ thu hồi, độ lặp lại, đối với các chất nhóm phthalate
- Xây dựng phương trình đường chuẩn định lượng các hợp chất phthalate để xác
định các chất phthalate trong các mẫu nước.
b. Áp dụng quy trình dựng được để phân tích phthalate trong mẫu đồ uống và
mẫu nước sông trong nội đô Hà Nội.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về phthalate
1.1.1. Công thức cấu tạo của phthalate
Các phthalate (hay còn gọi là các diester của 1,2-benzenedicarboxylic acid hoặc
phthalic acid). R và R’ là 2 gốc hydrocarbon. Cấu trúc khác nhau của 2 nhánh này sẽ
tạo ra những tính chất hóa học và vật lý rất riêng của phân tử và làm thay đổi hoạt tính
sinh học của chúng [36]. Hình 1.1 là công thức cấu tạo chung của các phthalate.

Hình 1.1: Công thức cấu tạo chung của các phthalate
Phthalate là một nhóm các hóa chất tổng hợp được ứng dụng nhiều trong công
nghiệp, y tế, lần đầu tiên được giới thiệu là chất làm mềm nhựa [38]. Việc sử dụng
chính (90%) phthalate với trọng lượng phân tử cao hơn, như di (2-ethylhexyl)
phthalate (DEHP) làm cho một số vật liệu nhựa có chứa polyvinyl cloride (PVC) có
tính linh hoạt và dễ uốn. Sản lượng PVC hàng năm ở châu Á là hơn 16 triệu tấn, chiếm
46,5% sản lượng toàn cầu năm 2007 [41]. Trong năm 2010, sản lượng phthalate toàn
cầu được ước tính là 4,9 triệu tấn, chiếm 84% tổng sản lượng chất hóa dẻo [40]. Mặt
khác, những loại có trọng lượng phân tử thấp hơn, như diethyl phthalate (DEP),
dibutyl phthalate (DBP) và dimethyl phthalate (DMP), được sử dụng làm dung môi,
chất kết dính, sáp, mực, dược phẩm, mỹ phẩm và thuốc trừ sâu [ 29]. Trong sản xuất
thiết bị y tế, phthalate cho thấy sự xuất hiện của nó trong các túi nhựa đựng máu, nước
và hóa chất, ống thông và ống dạ dày gia súc. Trong thực tế, DEP đã được áp dụng để
điều trị bệnh ghẻ [27] kể từ nhiều năm trước. Tên gọi, công thức hóa học của một số
phthalate thông dụng được thể hiện ở bảng dưới đây:
Bảng 1.1: Một số phthalate thường gặp
STT

Tên gọi

Viết tắt

1

Dimethyl
phthalate

DMP

Công thức phân tử
C10H10O4
M=194.18

3

Công thức cấu tạo


STT

Tên gọi

Viết tắt

2

Diethyl
phthalate

DEP

3

Di-nbutylphthalate

DBP

4

Di-iso-butyl
phthalate

DiBP

5

n-Butyl phenyl
phthalate

BPP

6

Di-n-hexyl
phthalate

DnHP

7

Di-2-ethyl
hexyl phthalate

Công thức phân tử

C12H14O4
M=222.24

C14H14O4
M=278.34

C16H22O4
M=278.34

C18H19O4
M=312.36

C20H30O4
M: 334.45

DEHP

C24H38O4
M: 390.56

4

Công thức cấu tạo


STT

Tên gọi

Viết tắt

8

Di-n-octyl
phthalate

DnOP

9

Di-n-propyl
phthalate

DPP

10

Benzyl butyl
phthalate

BzBP

Công thức phân tử

Công thức cấu tạo

C24H38O4
M: 390.56

C14H18O4
M=250

C18H19O4
M=312.36

1.1.2. Tính chất lý hóa của phthalate
Phthalate là các chất có thể ở thể lỏng khan hoặc rắn, trong suốt hoặc gần như
không có màu và rất khó nhận biết mùi vị. Nó tan trong những loại dung môi hữu cơ
thông thường như xăng, dầu, methanol, acetonitril, hexane, chất béo nhưng kém tan
trong nước. Phthalate không tác dụng với các muối nitrate, kiềm, acid hay những chất
oxy hóa mạnh. Khi bị nhiệt phân hủy các phthalate này có khí mùi hơi chát.
Phthalate khác nhau nhiều về tính chất hóa học do độ dài chuỗi khác nhau của
chúng nên sự phân bố của chúng trong các môi trường cũng khác nhau. Trọng lượng
phân tử dao động từ khoảng 194 đến 550 g/mol, độ hòa tan trong nước và hệ số phân
tán octanol- nước tăng theo trọng lượng phân tử, dễ bị hòa tan trong nước ngọt hơn là
nước mặn [39]. Tính chất vật lý, hóa học của một số phthalate trong nghiên cứu được
thể hiện ở bảng 1.2.
Bảng 1.2: Tính chất lý, hoá học của các phthalate trong nghiên cứu này
Nhiệt hóa

STT

Phthalate

1

DMP

284

1,5-2,1

2

DEP

295

2,5

o

hơi( C)

logKow

5

Độ tan
trong nước
o

Áp suất hóa hơi
(mmHg)
-3

o

-3

o

4 mg/L (25 C) 3,08. 10 (25 C)
1080 mg/L

1,65.10 (25 C)


STT

Phthalate

Nhiệt hóa
o

hơi( C)

logKow

Độ tan
trong nước

Áp suất hóa hơi
(mmHg)

o

(25 C)
3

DBP

340

4,6

4

DiBP

320

-

5

BzBP

370

4,8

6

DnHP

186

-

7

DEHP

285

7,5

8

DnOP

385

5,22

9

DCHP

222

6,2

10

DPP

318

-

1,047 mg/L
o

(20 C)
6,2 mg/L
o

(24 C)
2,69 mg/L
o

(25 C)
0,05 mg/L
o

(25 C)
0,983 mg/L
o

(20 C)
0,2 mg/L
o

(25 C)
4,0 mg/L

o

< 0,001 (20 C)
-5

o

-6

o

4,76.10 (25 C)
8,25.10 (25 C)
-5

o

1,4.10 (25 C)
o

<0,001 (20 C)
-4

o

-7

o

1,44.10 (25 C)

o

8,69.10 (25 C)

-

-

(24 C)

1.1.3. Độc tính của phthalate
Hợp chất phthalate và các chất chuyển hóa của chúng gần đây đã được nhắc đến
như một nguyên nhân gây ra bệnh về rối loạn nội tiết tố động vật phòng thí nghiệm.
Một nghiên cứu lần đầu tiên được công bố trong Environmental Health Perspectives
năm 2010 chỉ ra rằng việc tiếp xúc với DEP, một hợp chất gốc của chất chuyển hóa
MEP, có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh ung thư vú, rối loạn nội tiết, trong các nghiên
cứu về động vật gặm nhấm,khi chúng tiếp xúc với các phthalate nhất định ở liều lượng
cao sẽ gây thay đổi mức độ hormone và các dị tật bẩm sinh, một nghiên cứu của Anh
cho thấy DBP hoặc chất chuyển hóa MBP của nó ngăn chặn steroid bởi thai-loại tế bào
Leydig ở linh trưởng như ở loài gặm nhấm, những nghiên cứu trên loài cá cho thấy,
các xenoestrogens sẽ làm rối loạn giai đoạn sinh tinh trùng (spermatogenesis), hậu quả
là cả số lượng lẫn hoạt động của tinh trùng đều giảm thấp [33].
LD50(Lethal Dose- là liều lượng của hoá chất phơi nhiễm trong cùng một thời
điểm, gây ra cái chết cho 50% (một nửa) của một nhóm động vật dùng thử nghiệm) là

6


một chỉ số có thể đánh giá mức độ độc tính của phthalate và được khảo sát trên chuột
hoặc thỏ [23] như sau:
Bảng 1.3: LD50 của một số phthalate
Phthalate

Ghi chú

LD50

Qua đường tiêu hóa(chuột)

7499 mg/kg

Qua da (thỏ)

20000mg/kg

Qua hít thở (chuột)

25000mg/m/2h

Qua đường tiêu hóa(chuột)

6,9g/kg

Qua đường tiêu hóa(thỏ)

4,4g/kg

DEP

Qua đường tiêu hóa (chuột)

8,6g/kg

DBP

Qua đường tiêu hóa (chuột)

12,6g/kg

Qua đường tiêu hóa (chuột)

30,6g/kg

Qua đường tiêu hóa (thỏ)

33,9g/kg

DBP

DMP

DEHP

Cụ thể độc tính đối với một số phthalate thường gặp như sau:
a) Diethyl phthalate (DEP)
Trong nghiên cứu cho thấy chuột trước khi sinh tiếp xúc với DEP gây ra biến
dạng xương, trì hoãn sự cứng xương ở chuột sơ sinh. Tiếp xúc với DEP trong thời kì
trước khi sinh và cho con bú làm tinh trùng bất thường và giảm testosterone ở chuột
trưởng thành. Chuột đã trưởng thành tiếp xúc với DEP làm trọng lượng gan tăng đáng
kể. Mới đây, Cơ quan bảo vệ môi trường của Hoa kỳ (U.S.EPA) đã đánh giá lại về độc
tính của DEP và kết luận rằng DEP có độc tính nhẹ qua đường miệng và da. Sau khi
xem xét lại, U.S.EPA đã lưu ý về sự tăng xương sườn ở thế hệ sau từ những cá thể mẹ
bị nhiễm độc được quan sát, và kết luận rằng” không có bằng chứng về sự tăng nhạy
cảm khi nghiên cứu về sinh sản ở chuột” [35].
b) Di(2-ethylhexyl) phthalate
Mức độ chuyển hóa DEHP của loài gặm nhấm, động vật có vú và con người
tương đối cao.
Đối với hàm lượng 500-1000mg/kg/ngày không gây ảnh hưởng đến chuột.

7


Từ liều lượng 5000 – 10000 mg/kg/ngày, khi tiếp xúc với chuột khiến giảm trọng
lượng cơ thể, nhưng lại làm tăng khối lượng của thận, tim, não, tuyến thượng thận và
gan.
Sự tăng tỉ lệ mắc bệnh hen suyễn ở trẻ em có liên quan đến sự tăng nồng độ
DEHP trong bụi. DEHP tiếp xúc với trẻ nhỏ, trẻ sơ sinh qua các thiết bị y tế có thể dẫn
đến làm giảm lưu lượng mật và rối loạn phổi bất thường. Một nghiên cứu khác của trẻ
vị thành niên tiếp xúc với DEHP trong quá trình điều trị ECMO như trẻ sơ sinh thì
không có tác dụng phụ với nồng độ hoormone kiểm tra [35].
Chuột tiếp xúc với DEHP trước sinh dẫn đến gây quái thai ở con lai bao gồm
xương dị tật, tăng tỷ lệ hở hàm ếch, và giảm số lượng bào thai sống khi sinh. Trẻ sơ
sinh, trẻ nhỏ vẫn đang bú sữa mẹ tiếp xúc với DEHP có thể dẫn đến giảm hoạt động
của enzym gan. Chuột cái trưởng thành tiếp xúc với DEHP sẽ bị giảm số lượng trứng
sản sinh từ buồng trứng [23].
MEHP và acid 2-ethyl hexanoic (các chất chuyển hóa của DEHP) đã được chứng
minh là gây quái thai ở chuột cống và chuột nhắt [35].
c) Butyl benzyl phthalate (BBP)
Một nghiên cứu báo cáo rằng sự tăng tỉ lệ mắc bệnh eczema và bệnh viêm mũi ở
trẻ em có liên quan đến sự tăng tỉ lệ BBP ở bụi trong nhà. Chuột trước khi sinh tiếp
xúc với BBP gây ra dị tật cho những đời sau, bao gồm biến dạng xương, tăng tỉ lệ hở
hàm ếch, giảm tỉ lệ bào thai sống sau khi sinh. Chuột mang thai tiếp xúc với BBP làm
giảm buồng trứng, khối lượng tử cung, nồng độ progesterone và các nang trứng rụng.
Ở chuột cái trưởng thành, tiếp xúc với BBP dẫn đến tăng tỉ lệ bạch cầu ở tế bào gan và
các hiệu ứng đơn nhân, bao gồm kích thước gan tăng tối đa. MBP-chất chuyển hoá của
BBP, được chứng minh là gây quái thai ở chuột khi tiếp xúc trong thời kì mang thai
[35].
d) Dibutyl phthalate (DBP)
Qua các nghiên cứu cho thấy tiếp xúc với DBP gây ra số lượng tinh trùng giảm ở
con đực và giảm khả năng sinh sản ở cả động vật đực và cái. Các loài động vật mang
thai tiếp xúc với DBP đã dẫn đến dị tật xương của thai nhi và giảm khoảng cách
anogenital ở con đực. Ảnh hưởng đến hệ thống sinh sản nam giới đã được nhìn thấy ở
một số loài, bao gồm chuột, chuột và lợn guinea. Chuột đực tiếp xúc trực tiếp với DBP
trong khoảng thời gian ở các giai đoạn khác nhau của sự phát triển cũng gây những bất
thường trong sinh sản phát triển chức năng, bao gồm cả tinh hoàn teo, giảm tinh trùng.
Một số các nghiên cứu có chỉ ra rằng: chuột sau một thời gian tương đối ngắn tiếp xúc
với DBP gây ảnh hưởng xấu đến chức năng sinh sản của giống đực [23].

8


1.1.4. Ứng dụng của phthalate
Phthalate là loại hóa chất công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong ngành nhựa
để tạo ra tính mềm dẻo và độ bền chắc cho sản phẩm. Phthalate cũng là chất có mặt
trong nhiều mặt hàng khác nhau, từ chất tẩy gia dụng đến mỹ phẩm để ổn định màu
sắc và giữ hương thơm. Cùng với việc đóng gói thực phẩm, phthalate cũng được thấy
trong đồ chơi trẻ em, hàng dệt may, đất sét, sơn, dược phẩm, và mực in. Nguồn
phthalate gây sốc nhất có thể là chất bổ sung dinh dưỡng, dược phẩm, và nhiều loại
thuốc, các phụ kiện y tế khác như thiết bị truyền máu cũng có chứa phthalate [35, 42].
Đặc biệt, DEP được dùng làm chất hóa dẻo trong bao phim viên thuốc, nhưng lớp
phim bao này thường rất mỏng cộng với việc sử dụng hàng ngày chỉ một lượng nhỏ
nên coi như lượng vào cơ thể không đáng kể [33, 43].
Những hóa chất nguy hiểm này cũng có thể có mặt trong hầu hết các chất tẩy rửa
gia đình và các vật dụng khác bao gồm thảm và mành tắm.
Nhiều loại thực phẩm được sử dụng hàng ngày như thịt sữa, bơ được đựng trong
những bao bì nhựa có chứa chất phthalate độc hại.
Trên thực tế, các hóa chất này hiện nay cũng có mặt trong không khí và có thể
hấp thụ vào cơ thể thông qua việc hít thở hoặc qua da.
1.1.5. Các nguồn gây ô nhiễm phthalate đến môi trường nước, quá trình chuyển
hóa các phthalate trong cơ thể con người
Các phthalate không có liên kết cộng hóa trị để tổng hợp thành chuỗi polymer
nên nó có thể dễ dàng phơi nhiễm ra môi trường đặc biệt ở nhiệt độ cao [36] từ các sản
phẩm trong quá trình sử dụng và chôn lấp. Sau đó nó đi vào môi trường nước, và được
tích tụ trong các lớp trầm tích [2].
- Trong sản xuất công nghiệp: Sản xuất sơn, nhựa vinyl, cao su, các đồ chơi trẻ
em.
- Các thiết bị y tế (ống I.V có thể chứa 20-40% DEHP theo khối lượng).
- DEHP và các phthalate khác được tìm thấy ở hầu hết các mẫu sữa, kem, bơ,
phô mai ở Anh, Na-uy và Tây Ban Nha.
Cơ quan Hóa chất Châu Âu (ECHA) đã cảnh báo nguy cơ phơi nhiễm phthalate
trên cơ thể người, bên cạnh những nguồn chứa phthalate đặc thù như đồ chơi, đồ dùng,
các vật dụng ở trường học đối với trẻ em và sự phơi nhiễm qua da đối với người lớn
thì con đường xâm nhập chủ yếu của phthalate vẫn là từ đường tiêu hóa, hô hấp hay
qua da do sống trong môi trường bị ô nhiễm hóa chất này.
Sau khi tiếp xúc và đi vào trong cơ thể, các phthalate nhanh chóng được chuyển
hóa và bài tiết qua nước tiểu. Trong giai đoạn I của quá trình biến đổi sinh học, các
9


Phthalate có khối lượng phân tử thấp (ví dụ: DEP) sẽ chuyển hóa thành các
monoester thủy phân của chúng bằng cách thủy phân một nhóm ester.

Hình 1.2: Chất DEP chuyển hóa thành monoester
Ngược lại, những phthalate có khối lượng phân tử lớn, đầu tiên sẽ được chuyển
hóa thành các monoester thủy phân tương ứng của chúng, sau đó, enzym sẽ oxy hóa
mạch alkyl thành các chất chuyển hóa oxy hóa, làm tăng tính thấm nước của chúng.
Các monoester và các chất chuyển hóa oxy hóa của phthalate có thể được bài tiết qua
nước tiểu hoặc chúng tiếp tục đến giai đoạn II của quá trình biến đổi sinh học, tạo
thành đường đôi, làm tăng khả năng tan trong nước giúp việc bài tiết qua nước tiểu dễ
dàng hơn [31].
Tiếp theo các phthalate monoester có thể sẽ bị biến đổi bởi các quá trình oxy hóa
hoặc hydroxyl hóa ở trong giai đoạn I của quá trình sinh học như sau:

Hình 1.3: Các chất chuyển hóa giai đoạn I
Các phthalate sẽ được gắn thêm các phân tử đường ở giai đoạn II của quá trình
chuyển hóa sinh học như sau:

10


Hình 1.4: Các chất chuyển hóa giai đoạn II
Đặc biệt với DEHP trong cơ thể con người sẽ được chuyển hóa như sau:

Hình 1.5: Chất DEHP chuyển hóa sang monoester phthalate

Hình 1.6: Chất DEHP chuyển hóa sang MECPP

11


Cơ chế này được đề xuất, nhờ quá trình xác định phthalate trong cơ thể người.
Khi đó, không tìm thấy dạng diester phthalate mà chỉ tìm thấy được dạng monoester
phthalate [17].
Nghiên cứu trên động vật (cụ thể là chuột ở cả hai giống đực và cái) đã cho ta
thấy những kết quả đáng sợ về độc tính của các phthalate này. Theo nghiên cứu, tác
giả V. Zitko đã nêu ra độc tính của các phthalate này trên những con chuột được tiêm
vào một lượng phthalate nhất định. Tất cả các phthalate được kiểm tra đều có những
tác hại ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh sản.
Khối lượng phân tử các phthalate càng thấp thì càng độc hơn so với những
phthalate có gốc rượu từ C6-C9. Các phthalate khi được tiêm vào tĩnh mạch chuột, cơ
thể chuột tích tụ các phthalate lại trong phổi, gan và lá nách với những lượng khác
nhau các phthalate và dần dần làm mất chức năng của các bộ phận đó [37].
Phthalate còn gây xáo trộn nội tiết và các trung tâm hormonally hoạt động bởi vì
khả năng can thiệp vào hệ thống nội tiết trong cơ thể của các phthalate. Tiếp xúc với
phthalate lâu dài sẽ dẫn đến tỷ lệ mắc các bệnh bất thường như hở hàm ếch, các dị tật
và tăng số thai chết trong các nghiên cứu trên động vật thí nghiệm. Hệ thống nhạy cảm
nhất của cơ thể khi tiếp xúc với các phthalate này là hệ sinh sản chưa phát triển hoàn
toàn của nam giới. Khi bị nhiễm các phthalate ở một mức độ, cơ thể bị gia tăng tỷ lệ
tinh hoàn không xuống, tinh hoàn giảm trọng lượng hoặc giảm khoảng cách giữa hậu
môn và cơ sở dương vật. Đối với nữ giới, khi các phthalate tiếp xúc lâu dài với cơ thể
sẽ gây ra xáo trộn nội tiết, gây tăng tiết hormon nữ tính, làm cho trẻ nữ bị dậy thì sớm
hơn và dễ gây ra hiện tượng dị thường thai trong quá trình mang thai nếu tiếp xúc quá
nhiều với các phthalate [33].
1.1.6. Một số tiêu chuẩn về giới hạn của phthalate trong môi trường, thực phẩm
và hiện trạng, mức độ ô nhiễm của phthalate trong mẫu đồ uống, nước mặt
*) Trên thế giới
Tiêu chuẩn cho phép chất DEHP của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) là 8 ppt/kg
thực phẩm, tiêu chuẩn của Mỹ là 6 ppt/kg thực phẩm.
Năm 2007, Luật Hóa chất của Hội đồng Châu Âu đã đưa 03 phthalate bao gồm
DEHP, DBP và BzBP vào mục 52, phụ lục XVII nhằm hạn chế sự sản xuất, buôn bán
và sử dụng các hợp chất này [11]. Năm 2009, đạo luật về cải tiến an toàn sản phẩm
tiêu dùng của Mỹ (CPSIA) cũng qui định đồ chơi và đồ dùng dành cho trẻ em không
được phép chứa 3 phthalate trên với hàm lượng vượt quá 0,1% [34]. Hơn nữa, đạo
luật về cải tiến an toàn sản phẩm tiêu dùng của Mỹ CPSIA) quyết định thành lập một
tổ chức có trách nhiệm kiểm tra nồng độ phthalate trong các sản phẩm tiêu dùng [34].
12


Trong cùng năm đó, tám phthalate bao gồm di-n-butyl phthalates (DBP), di-isobutyl
phthalate (DiBP), butyl benzyl phthalate (BzBP), di (2-ethylhexyl) phthalate (DnOP),
di-isodecyl phthalate, di-n-phenyl phthalate và di-isononyl phthalate đã được thêm vào
danh sách các hóa chất cần quan tâm của Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (USEPA
2009) [37]. Ngoài ra, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (USEPA) hiện tại đã phân
loại DEHP là chất gây ung thư có thể xảy ra ở người [26].
Tại các nước tiên tiến trên thế giới đã có một số quy định được đưa ra về việc
khuyến cáo hạn chế tiếp xúc và sử dụng với nhóm chất này như sau [32].
Bảng 1.4: Quy định giới hạn của phthalate trong các môi trường khác nhau
BPP

DBP

DEHP

DIDP

DINP

(mg/kg)

(mg/kg)

(mg/kg)

(mg/kg)

(mg/kg)

Trong đồ chơi trẻ em bằng
nhựa tại Canada, EU, US

≤1000

≤1000

≤1000

≤1000

≤1000

Trong chai nhựa hoặc vỏ
bọc thức ăn tại EU

≤30

≤0,3

≤1,5

≤9

≤9

Hạn chế

Cấm

Cấm

Hạn chế

Hạn chế

Môi trường

Phthalate

Trong mĩ phẩm tại EU

Bảng 1.5: Quy định về hàm lượng phthalate ở một số nước trên thế giới
Quốc gia

Đối tượng áp dụng

Giới hạn (w/w %)

Đồ chơi trẻ em

DEHP, DBP, BBP ≤
Sản phẩm chăm sóc dành
0,1%
cho trẻ dưới 3 tuổi

Châu Âu (EU)

Đồ chơi trẻ em và các sản DINP, DIDP, DNOP ≤
phẩm được cho vào miệng
0,1%
BBP: hạn chế

Mỹ phẩm

DBP, DEHP: cấm

Chai nhựa, vỏ bọc thức ăn

13

BBP ≤ 0,03%
DBP ≤ 0,03%


Quốc gia

Đối tượng áp dụng

Giới hạn (w/w %)
DEHP ≤ 0,015%

Đồ chơi cho trẻ em dưới 12
DEHP, DBP, BBP ≤
tuổi không được cho vào
0,1%
miệng
Hoa kỳ
Sản phẩm và đồ chơi dành
DEHP,
DBP,
BBP,
dành cho trẻ em dưới 12 tuổi
DINP, DNOP ≤ 0,1%
có thể cho vào miệng
Đồ chơi ethenylvinyl và các DEHP, DBP, BBP ≤
sản phẩm cho trẻ em
0,1%
Canada

Đồ chơi mềm ethenylvinyl
DINP, DIDP, DNOP ≤
và sản phẩm cho trẻ em dưới
0,1%
4 tuổi có thể cho vào miệng
Đồ chơi trẻ em và các sản DEHP, DBP, BBP ≤
phẩm cho trẻ em dưới 3 tuổi 0,1%

Argentina

Đồ chơi trẻ em và các sản DEHP,
DBP,
BBP,
phẩm cho trẻ em có thể cho DINP, DIDP, DNOP ≤
vào miệng
0,1%
Đồ chơi ethenylvinyl và các DEHP, DBP, BBP ≤
sản phẩm cho trẻ em
0,1%

Brazil

DEHP,
DBP,
BBP,
Đồ chơi ethenylvinyl và sản
DINP, ĐIP, DNOP ≤
phẩm cho trẻ dưới 3 tuổi
0,1%
Đồ chơi nhựa tổng hợp

Nhật Bản

DEHP: cấm

Sản phẩm có tiếp xúc vào
DEHP và DINP: cấm
miệng cho trẻ em dưới 6 tuổi

14


Các quy chuẩn để hạn chế hoặc cấm các hợp chất phthalate trong đồ chơi đã có ở
châu Âu, Mỹ và Canada.
Vào tháng 10 năm 2009, Quỹ người tiêu dùng, Trung Quốc (Đài Bắc) CFCT đã
công bố kết quả kiểm tra tìm thấy 5 trong số 12 mẫu lấy chứa hơn 0,1% hàm lượng
chất làm dẻo phthalate, bao gồm DEHP, vượt quá tiêu chuẩn an toàn đồ chơi CNS
4797 của chính phủ. CFCT khuyên người dùng nên đeo tất để tránh tiếp xúc trực tiếp
với da.
Năm 2012, Bộ trưởng Môi trường Đan Mạch Ida Auken đã thông báo lệnh cấm
của DEHP, DBP, DIBP và BBP, tại Đan Mạch trước Liên minh châu Âu đã bắt đầu
một quá trình loại bỏ phthalate. Tuy nhiên, nó đã bị trì hoãn hai năm và đã có hiệu lực
vào năm 2015 và không phải trong tháng 12 năm 2013 như kế hoạch ban đầu, lý do là
bốn phthalate phổ biến hơn nhiều so với dự kiến và các nhà sản xuất không thể loại bỏ
phthalate nhanh như Bộ Môi trường yêu cầu. Năm 2012, Pháp trở thành quốc gia đầu
tiên trong EU cấm sử dụng DEHP ở các khoa nhi, trẻ sơ sinh và thai sản trong bệnh
viện.
Hạn chế của phthalate theo RoHS (Restriction of Hazardous Substances - Sự
hạn chế các chất độc hại. RoHS là một bộ quy tắc tiêu chuẩn được pháp luật Châu Âu
ban hành). DEHP, BBP, DBP và DIBP sẽ bị hạn chế từ ngày 22 tháng 7 năm 2019 đối
với tất cả các thiết bị điện và điện tử. Thiết bị y tế, thiết bị giám sát và điều khiển sẽ
bắt đầu có hiệu lực vào ngày 22 tháng 7 năm 2021.
Sự hiện diện phổ biến các phthalate trên dòng sông Songhua nằm ở vùng Đông
Bắc Trung Quốc có tổng nồng độ của bảy phthalate được phát hiện trong khoảng từ
1.153 đến 7.867 μg/ L, với di (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) chiếm ưu thế. Dimethyl
phthalate (DMP), diethyl phthalate (DEP), di-n-butyl phthalate (DBP) và DEHP đã có
mặt trong tất cả các mẫu nước được phân tích. Nồng độ tổng phthalate trong dòng
sông Songhua ban đầu được chứng minh là giảm, với sự gia tăng sau đó được phát
hiện do dòng chảy từ các nhánh bị nhiễm phthalate có nồng độ cao hơn [44]. Một
nghiên cứu khác về sự hiện diện của phthalate trong sông Kaveri, Ấn Độ có tổng
phthalate trong các mẫu nước dao động trong khoảng từ 313 đến 1.640 ng /L, diethyl
phthalate (DEP) và dimethyl phthalate (DMP) đã được tìm thấy trong mọi mẫu, trong
khi butylbenzyl phthalate (BBzP) và diethylhexyl phthalate (DEHP) được phát hiện
trong 92% mẫu nước [45]. Tại cửa sông Pearl, Trung Quốc tổng nồng độ 6 phthalate
lần lượt là từ 0,5 đến 28,1g/L, nồng độ cao nhất được phát hiện vào mùa hè. Nồng độ
phthalate cao hơn được tìm thấy ở khu vực Yamen (YM) và Humen (HM) so với các
khu vực khác. Bis (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) và dibutyl phthalate (DBP) được
tìm thấy từ 61 đến 95% phthalate trong nước [46]. Nguồn và sự phân bố của các

15


phthalate đã được ghi nhận toàn diện ở nhiều sông, cửa sông và bờ biển bao gồm:
Cảng Cao Hùng, Đài Loan (Chen và cộng sự. 2013), Vịnh Marseille, Mediter- biển
ranean (Paluselli và cộng sự. 2018), cửa sông Trường Giang, Chia (Zhang và cộng sự.
2018), sông Juilong, Trung Quốc (Li và cộng sự. 2017), biển Địa Trung Hải và sông
Rhone (Paluselli và cộng sự. 2018).
Sự hiện diện của phthalate trong mẫu đồ uống như nước uống trong chai PET từ
nhỏ hơn giới hạn định định lượng của phương pháp (DMP) tới 0,54 ±0,03 ng/mL
(DEP), 0,17 ±0,04 ng/mL (DBP), 0,39 ±0,04 ng/mL (DEHP); nước uống trobg chai PE
có hàm lượng phthalate tương đối thấp từ nhỏ hơn giới hạn định định lượng của
phương pháp (DBP, DEHP) tới 0,27 ±0,02 ng/mL (DMP) [40]. Trong nghiên cứu của
(Jasna Bosnir và cộng sự. 2007) nước giải khát chứa C7H5NaO2 với 0,23 ng/mL
(DMP), 0,20 ng/mL (DEP), 0,14 ng/mL DEHP; nước giải khát chứa C6H7KO2 với 3
ng/mL (DMP), 0,0003 ng/mL (DEP), 0,08 ng/mL (DEHP)…
*) Ở Việt Nam
Năm 2011, Bộ Y tế của Việt Nam ban hành quy định tạm thời mức giới hạn
nhiễm chéo DEHP trong thực phẩm được cho phép là 1,5 mg/kg đối với thực phẩm
dạng rắn và 1,5 mg/L đối với thực phẩm dạng lỏng (không bao gồm nước uống đóng
chai) [6]. Bộ Y tế cũng khuyến cáo cảnh báo, phát hiện, không sử dụng các loại thực
phẩm chứa DEHP. Đồng thời cũng nên dùng cẩn thận các sản phẩm nhựa dẻo như
PVC vì có thể chứa các dẫn chất phthalate. Không nên chế biến thức ăn quá nóng
trong các tô chén, bao bì bằng nhựa mà nên thay bằng vật đựng bằng sứ, thủy tinh vì ở
nhiệt độ cao các phthalate sẽ bị phơi nhiễm ra.
Ở Việt Nam, các nghiên cứu về sự có mặt của phthalate trong mẫu đồ uống và
mẫu nước mặt còn rất hạn chế, có một số nghiên cứu của tác giả Trần Thị Ánh Nguyệt,
Trần Ngọc Minh Tuấn về xây dựng quy trình xác định DEHP, DINP trong thức uống
hoặc nghiên cứu khác trong lưu vực sông Sài Gòn- Đồng Nai với DEHP có tần suất
cao nhất (4/11 vị trí) tiếp theo là DBP và DINP (một vị trí duy nhất) và ba PE khác
(BBP, DNOP và DIDP) đều không phát hiện được. Dư lượng của DEHP biến thiên
khá lớn, thay đổi từ 9 – 53 µg/L [2].
1.2. Phương pháp phân tích
1.2.1. Phương pháp sắc kí khí
Sắc kí khí là phương pháp sắc kí mà pha động là một dòng khí liên tục chạy qua
pha tĩnh. Các chất được tách ra khỏi hỗn hợp bởi tương tác khác nhau của chúng với
tĩnh. Do khả năng hòa tan rất kém của chất khí, dòng khí này không đóng vai trò của
một pha động thực sự trong hệ thống mà nó chỉ làm nhiệm vụ lôi cuốn các chất trong

16


pha hơi chạy theo pha tĩnh để chúng có thể tuơng tác với pha tĩnh. Do đó, dòng khí
chạy trong cột sắc ký được gọi là khí mang. Các chất có nhiệt độ bay hơi khác nhau sẽ
bị lưu giữ hay bị lôi cuốn bởi các dòng khí mang với thời gian khác nhau. Từ đó các
chất được tách ra khỏi nhau. Do phải được hóa hơi để có thể được lôi cuốn đi do đó,
sắc kí khí chỉ áp dụng cho các chất có khả năng bay hơi ở nhiệt độ tiến hành sắc ký
[4,5].
Cấu tạo của một hệ thống sắc ký cơ bản bao gồm những thành phần chính sau:
Khí mang và hệ thống điều chỉnh khí
Cổng bơm mẫu
Cột sắc ký, lò cột
Detector (đầu dò)
Máy tính dùng để điều khiển thiết bị, ghi nhận và lưu giữ kết quả
Có 2 loại cột: cột nhồi và cột mao quản.
Cột nhồi: pha tĩnh được nhồi vào trong cột, cột có đường kính 2-4mm và chiều
dài 2-3m.
Cột mao quản: pha tĩnh được phủ mặt trong (độ dày màng pha tĩnh 0,2-0,5µm),
cột có đường kính trong 0,1-0,5mm và chiều dài 30-100m.
Đầu dò (detector) dùng phát hiện tín hiệu để định tính và định lượng các chất cần
phân tích. Có nhiều loại đầu dò khác nhau tùy theo mục đích phân tích:
FID (Flame Ioniation Detetor): ion hóa ngọn lửa
TCD (Thermal Conductivity Detector): đầu dò dẫn nhiệt
ECD (Electron Capture Detector): đầu dò cộng kết điện tử
FPD (Flame Photometric Detector): đầu dò quang hóa ngọn lửa
NPD (Nitrogen Phospho Detector)
MS (Mass Spectrometry): đầu dò khối phổ [5].

Hình 1.7: Hệ thống sắc ký khí
17


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×