Luận án Nghiên cứu sự tồn tại của hợp chất PFOS và PFOA trong nước và trầm tích sông Cầu

Tên luận án:

Nghiên cứu đánh giá sự ô nhiễm của hợp chất Perfluoroalkyl (PFOS và PFOA) trong nước và trầm tích sông Cầu tại thành phố Thái Nguyên

Ngành:

Thông tin về ngành không được cung cấp trong văn bản.

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu về các hợp chất Perfluoroalkyl (PFCs), đặc biệt là Perfluorooctane sulfonic acid (PFOS) và Perfluorooctanoic acid (PFOA), những chất ô nhiễm bền vững có khả năng gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường. Mặc dù việc sản xuất và sử dụng PFCs đã được hạn chế, chúng vẫn tồn tại trong môi trường, đặc biệt là tại Việt Nam, nơi các nghiên cứu về PFCs còn hạn chế.

Mục tiêu chính của luận án là tối ưu hóa điều kiện phân tích PFOS và PFOA trong mẫu nước và trầm tích bằng kỹ thuật sắc ký lỏng khối phổ nối tiếp (LC-MS/MS), đánh giá sự biến thiên hàm lượng ô nhiễm của PFOS và PFOA trong nước và trầm tích (đặc biệt là trầm tích bề mặt) tại sông Cầu – thành phố Thái Nguyên, từ đó đánh giá sơ bộ rủi ro môi trường và ảnh hưởng của các thông số hóa lý đến sự phân bố của chúng. Sông Cầu được chọn làm khu vực nghiên cứu do có vị trí địa lý đặc biệt, kinh tế phát triển năng động với nhiều hoạt động công nghiệp tại Thái Nguyên.

Kết quả nghiên cứu cho thấy các điều kiện phân tích PFOS và PFOA bằng LC-MS/MS đã được tối ưu hóa, với quy trình xử lý mẫu nước bằng chiết pha rắn (SPE) và mẫu trầm tích bằng chiết dung môi gia tốc (ASE) kết hợp SPE. PFOS và PFOA được phát hiện trong cả nước và trầm tích sông Cầu ở cả mùa khô và mùa mưa. Nồng độ PFOA trong nước thường cao hơn PFOS, trong khi nồng độ PFOS trong các lớp trầm tích cột lại cao hơn PFOA. Nồng độ cao nhất của cả hai hợp chất trong nước và lớp trầm tích bề mặt được tìm thấy tại các vị trí tiếp nhận nước thải sinh hoạt và công nghiệp ở thành phố Thái Nguyên, và nồng độ giảm dần theo độ sâu của trầm tích. Đánh giá sơ bộ rủi ro môi trường cho thấy rủi ro không đáng kể (RQ < 0,01) đối với cả hai hợp chất trong cả nước và trầm tích.

Hệ số phân bố trầm tích-nước (K_d) của PFOS và PFOA có sự khác biệt đáng kể, với PFOS có ái lực hấp phụ cao hơn với trầm tích, trong khi PFOA có khả năng hấp phụ yếu và hòa tan tốt trong nước. Hàm lượng Carbon hữu cơ (TOC) trong trầm tích là thông số chính chi phối quá trình hấp phụ PFOS và PFOA lên trầm tích. Các thông số hóa lý khác như pH, hàm lượng cation hóa trị II, hàm lượng sét và phân bố kích thước hạt không thể hiện sự ảnh hưởng rõ rệt đến sự hấp phụ trong nghiên cứu này.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU
  • 1. Tính cấp thiết của luận án
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu
  • 3. Nội dung nghiên cứu
  • 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
  • 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
  • 6. Điểm mới của luận án
  • 7. Cấu trúc của luận án
• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
  • 1.1 Tổng quan về hợp chất PFOS và PFOA
  • 1.2 Các phương pháp phân tích PFOS và PFOA trong mẫu nước và trầm tích
  • 1.3 Sự ô nhiễm hợp chất PFOS và PFOA trong nguồn nước mặt
  • 1.4 Sự ô nhiễm hợp chất PFOS và PFOA trong trầm tích
  • 1.5 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và hiện trạng chất lượng nước sông Cầu tại thành phố Thái Nguyên
• CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
  • 2.1. Đối tượng nghiên cứu
  • 2.2 Phạm vi nghiên cứu
  • 2.3 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị
  • 2.4 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
  • 2.5 Khảo sát sự ô nhiễm và đánh giá sơ bộ rủi ro môi trường của PFOS và PFOA trong nước và trầm tích
    • 1) Lấy mẫu và bảo quản mẫu
    • 2) Xử lý sơ bộ mẫu nước
    • 3) Xử lý sơ bộ mẫu trầm tích
    • 4) Kiểm soát và đảm bảo chất lượng phân tích
  • 2.6 Đánh giá sơ bộ rủi ro môi trường của PFOS và PFOA trong nước mặt và trầm tích
    • 1) Đánh giá rủi ro trong môi trường nước
    • 2) Đánh giá rủi ro trong trầm tích
  • 2.7. Đánh giá sự phân bố của PFOS và PFOA trong nước và trầm tích
  • 2.8 Xử lý số liệu và phân tích thống kê
• CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
  • 3.1. Tối ưu hóa các điều kiện phân tích PFOS và PFOA bằng kỹ thuật LC-MS/MS trong mẫu nước và trầm tích
    • 3.1.1 Tối ưu hóa điều kiện khối phổ
    • 3.1.2 Tối ưu hóa điều kiện sắc ký
    • 3.1.3 Thẩm định phương pháp phân tích
      • 1) Tính đặc hiệu của phương pháp
      • 2) Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng
      • 3) Độ tuyến tính và đường chuẩn
      • 4) Độ chụm
      • 5) Độ chính xác
  • 3.2 Hiện trạng ô nhiễm và đánh giá rủi ro PFOS và PFOA trong nước và trầm tích sông Cầu, thành phố Thái Nguyên
    • 3.2.1 Các nguồn phát sinh nước thải vào lưu vực sông Cầu tại thành phố Thái Nguyên
    • 3.2.2 Hiện trạng chất lượng nước sông Cầu
    • 3.2.3 Đặc tính hóa lý của trầm tích sông Cầu
    • 3.2.4 Hiện trạng ô nhiễm PFOS và PFOA trong nước sông Cầu, thành phố Thái Nguyên
      • 1) Xu hướng biến thiên nồng độ theo không gian
      • 2) Xu hướng biến thiên nồng độ theo thời gian
    • 3.3.2 Hiện trạng ô nhiễm PFOS và PFOA trong trầm tích
      • 1) Xu hướng biến thiên nồng độ theo không gian
      • 2) Xu hướng biến theo theo độ sâu của trầm tích
      • 3) Xu hướng ô nhiễm và sử dụng PFOS và PFOA tại sông Cầu
    • 3.2.7 Đánh giá rủi ro môi trường do sự hiện diện của PFOS và PFOA trong nước và trầm tích sông Cầu
      • 1) Đánh giá rủi ro trong môi trường nước
      • 2) Đánh giá rủi ro trong trầm tích
  • 3.3 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
    • 3.4.1 Hệ số phân bố K_a giữa nước và trầm tích của PFOS và PFOA
    • 3.4.2 Sự ảnh hưởng của các đặc tính hóa lý môi trường nước đến sự phân bố PFOS và PFOA trong nước và trầm tích
      • 1) pH
      • 2) Sự có mặt các ion vô cơ trong nước
      • 3) Độ mặn
    • 3.4.3 Sự ảnh hưởng của đặc tính hóa lý đến sự phân bố PFOS và PFOA trong nước và trầm tích
      • 1) Hàm lượng carbon hữu cơ trong trầm tích
      • 2) Sự phân bố kích thước hạt
      • 3) Hàm lượng sét
    • 3.4.4 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
• KẾT LUẬN
  • 1/ Các điều kiện phân tích hợp chất PFOS và PFOA trong mẫu nước và trầm tích bằng hệ thống sắc ký lỏng khối phổ nối tiếp (LC-MS/MS) đã được nghiên cứu tối ưu hóa.
  • 2/ PFOS và PFOA được phát hiện trong nước sông Cầu ở cả hai mùa khô và mưa, và nồng độ PFOA đều cao hơn đáng kể so với PFOS. Ngược lại trong các lớp trầm tích cột, nồng độ PFOS cao hơn so nồng độ PFOA.
  • 3/ Đã đánh giá sơ bộ rủi ro môi trường sinh thái do sự hiện diện của PFOS và PFOA trong nước và trầm tích.
  • 4/ Hệ số phân bố trầm tích-nước (K_d) của PFOS và PFOA có sự khác biệt đáng kể giữa hợp chất PFOS và PFOA.
  • 5/ Sự ảnh hưởng của đặc tính hóa lý của môi trường nước và trầm tích đến nồng độ PFOS và PFOA trong trầm tích, hệ số phân bố nước-trầm tích được đánh giá.