Quan trắc dl-PCP theo mùa bằng thiết bị lấy mẫu không khí thụ động với phin lọc PUF

 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 07, 10 - 2014 69
QUAN TRẮC dl-PCB THEO MÙA BẰNG THIẾT BỊ LẤY MẪU 
KHÔNG KHÍ THỤ ĐỘNG VỚI PHIN LỌC PUF 
TRỊNH KHẮC SÁU, NGUYỄN THỊ THU, NGUYỄN THỊ DUNG 
1. MỞ ĐẦU 
Nghiên cứu sử dụng thiết bị lấy mẫu không khí thụ động với phin lọc xốp 
polyurethane (PUF) để quan trắc dioxin và furan theo mùa đã được chúng tôi thực 
hiện tại Hà Nội từ tháng 4 năm 2012 đến tháng 4 năm 2013 [1]. Với mục đích mở 
rộng khả năng ứng dụng của thiết bị này cho quan trắc các chất ô nhiễm hữu cơ khó 
phân hủy, đã tiếp tục thử nghiệm thiết bị với các chất polyclobiphenyl tương tự 
dioxin (dl-PCB). dl-PCB gồm 12 chất đồng loại của PCB có ký hiệu theo IUPAC là: 
PCB#77, 81, 105, 114, 118, 123, 126, 156, 157, 167, 169 và 189. Đây là những chất 
được Tổ chức y tế thế giới đánh giá có độc tính tương tự dioxin [2]. Để đánh giá khả 
năng lưu giữ dl-PCB trên phin lọc PUF và độ lặp lại của phương pháp lấy mẫu trong 
quá trình quan trắc, đã sử dụng các chất chuẩn đồng hành đồng vị đánh dấu 13C-dl-PCB 
thêm lên phin lọc từ khi bắt đầu lấy mẫu. Trên cơ sở các số liệu quan trắc của nghiên 
cứu này đã xác định đặc trưng ô nhiễm các chất dl-PCB trong không khí và sự biến 
động của chúng trong các mùa khác nhau. 
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 
2.1. Thiết bị lấy mẫu không khí thụ động 
Sử dụng thiết bị lấy mẫu không khí thụ động ngoài trời TE-200 PAS của Tisch 
Environmental Inc (Mỹ). Thiết bị có cấu tạo là một buồng chứa phin lọc do hai nắp 
hình vòm bằng thép không rỉ úp vào nhau. Phin lọc PUF hình tròn, đường kính 14 cm, 
dày 1,3 cm. Làm sạch phin lọc bằng cách chiết soxlet với axeton, sau đó với hexan 
trong 24 h để loại bỏ hết các chất nhiễm bẩn. Làm khô phin lọc trong tủ sấy chân 
không ở 50ºC trong 5 h và bảo quản kín trước khi sử dụng. 
2.2. Các chất chuẩn PCB tự nhiên và đồng vị đánh dấu 13C-PCB 
Chuẩn bị dung dịch gồm 12 chất chuẩn đồng vị đánh dấu 13C-dl-PCB có ký 
hiệu CLB để thêm lên các phin lọc PUF bằng cách pha từ dung dịch chuẩn gốc EC-4937 
của hãng Cambridge Isotope Laboratories. Nồng độ mỗi chất chuẩn 13C-dl-PCB 
trong dung dịch CLB là 2000 pg/mL trong axeton. Các chất chuẩn dl-PCB tự nhiên 
và các chất chuẩn đồng vị đánh dấu 13C-PCB khác dùng trong thực nghiệm được 
nhập từ các hãng Cambridge Isotope Laboratories và Wellington Laboratories. 
2.3. Phương pháp thực nghiệm 
Các thực nghiệm được tiến hành trong thành phố Hà Nội là khu vực đại diện 
cho miền bắc Việt Nam với đặc trưng của khí hậu nhiệt đới 4 mùa rõ rệt: xuân, hạ, 
thu và đông. Trong mỗi mùa, chúng tôi sử dụng hai thiết bị lấy mẫu không khí thụ 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 07, 10 - 2014 70
động với các phin lọc PUF sạch. Ở một số thiết bị lấy mẫu các chất chuẩn đồng hành 
đồng vị đánh dấu 13C-dl-PCB (dung dịch CLB) được đưa thêm vào phin lọc ngay từ 
khi bắt đầu lấy mẫu. Mục đích của thí nghiệm này là đánh giá sự ổn định của các 
chất chuẩn 13C-dl-PCB và khả năng lưu giữ chúng trên phin lọc. Ở các thiết bị lấy 
mẫu còn lại không cho thêm dung dịch CLB, chủ yếu là để nhằm xác định hàm lượng 
các chất đồng loại dl-PCB tự nhiên trong môi trường không khí đã được hấp phụ 
trên phin lọc. Việc so sánh hàm lượng dl-PCB tự nhiên trên các phin lọc trong cùng 
một mùa cho phép đánh giá độ lặp lại của phương pháp lấy mẫu. 
Các thiết bị lấy mẫu được treo ngoài trời ở độ cao 2,5 m, cách nhau 10 m. Thu 
lấy các phin lọc PUF sau khoảng 12 tuần thử nghiệm trong mỗi mùa. Ký hiệu mẫu 
và thời gian thực hiện như sau: PAS07 và PAS08 vào mùa thu từ ngày 22 tháng 8 
năm 2012; PAS09 và PAS10 vào mùa đông từ ngày 14 tháng 11 năm 2012; PAS11 
và PAS12 vào mùa xuân từ ngày 04 tháng 02 năm 2013; PAS13 và PAS14 vào mùa 
hè từ ngày 03 tháng 5 năm 2013; PAS15 và PAS16 vào mùa thu từ ngày 26 tháng 7 
năm 2013; PAS17 và PAS18 vào mùa đông từ ngày 17 tháng 10 năm 2013; PAS19 
và PAS20 vào mùa xuân từ ngày 09 tháng giêng năm 2014. 
2.4. Phương pháp phân tích PCB 
Các phin lọc PUF không thêm dung dịch CLB, sẽ được thêm các chất chuẩn 
chiết đồng vị đánh dấu 13C-dl-PCB, sau đó là các chất chuẩn làm sạch, chất chuẩn 
tiêm mẫu. Với các phin lọc PUF thêm dung dịch CLB, không cần thêm các chất 
chuẩn 13C-dl-PCB nhưng phải thêm ngay các chất chuẩn tiêm mẫu 13C-PCB để xác 
định hiệu suất lưu giữ các chất đồng loại 13C-dl-PCB trên phin lọc PUF, sau đó là 
các chất chuẩn làm sạch. Tiến hành chuẩn bị mẫu và phân tích dl-PCB theo phương 
pháp US.EPA1668B [3]. 
Phân tích các chất đồng loại PCB bằng máy sắc kí khí phân giải cao HRGC 
Agilent 7890A ghép nối khối phổ phân giải cao HRMS AutoSpec Premier, Waters. 
Độ phân giải của MS ≥ 10.000. 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
Hiệu suất lưu giữ các chất chuẩn đồng hành đồng vị đánh dấu 13C-dl-PCB trên 
các phin lọc PUF trong các mùa khác nhau được minh họa ở hình 1. 
Hình 1 cho thấy hầu hết các chất chuẩn 13C-dl-PCB đều bền vững và ổn định 
trên các phin lọc PUF trong quá trình lấy mẫu ở tất cả các mùa đã thử nghiệm. Về cơ 
bản hiệu suất lưu giữ chúng trên các phin lọc đạt từ 27,2% đến 190%. Tuy nhiên, 
trong mùa hè năm 2013, hiệu suất lưu giữ các chất chuẩn 13C-PCB#114, #105 và 
#126 là tương đối cao và lớn hơn 200%. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 07, 10 - 2014 71
 Hình 1. Hiệu suất lưu giữ các chất chuẩn 13C-dl-PCB trên phin lọc PUF theo mùa 
Nồng độ các chất dl-PCB tự nhiên tìm thấy trên các phin lọc PUF được trình 
bày ở bảng 1 và minh họa trên hình 2. 
Bảng 1 cho thấy thiết bị lấy mẫu không khí thụ động với phin lọc PUF khi quan 
trắc dl-PCB theo mùa có thể phát hiện được phần lớn các chất quan tâm. Tổng độ độc 
tương tự dioxin TEQdl-PCB cao nhất là 0,063 pg/phin lọc/ngày đo được vào mùa đông 
năm 2013 và thấp nhất là 0,023 pg/phin lọc/ngày vào mùa xuân năm 2013. 
Hình 2. Nồng độ dl-PCB tự nhiên trên các phin lọc PUF trong các mùa khác nhau 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 07, 10 - 2014 72
So sánh hàm lượng dl-PCB tìm thấy ở bảng 1 trên các phin lọc PUF có thêm 
và không thêm các chất chuẩn đồng hành 13C-dl-PCB (dung dịch CLB) từ khi bắt đầu 
lấy mẫu ở các mùa khác nhau ta thấy: Đa số (96,4%) các kết quả nhận được có sự 
khác biệt không vượt quá 33,7%. Như vậy, phương pháp lấy mẫu có độ lặp lại tốt. 
Trong số 5 chất chuẩn 13C-dl-PCB (#123, #118, #114, #105, #126) có hiệu suất lưu 
giữ trên phin lọc PUF lớn hơn 190% vào mùa hè thì chỉ có 3 chất dl-PCB tự nhiên là 
PCB#123, #118 và #114 có sự khác biệt về hàm lượng vượt quá 35%. Hệ số khác 
biệt cụ thể: 51,3%; 58,5% và 66,6% là hoàn toàn chấp nhận được. 
Bảng 1. Hàm lượng (pg/phin lọc/ngày) của dl-PCB trên các phin lọc PUF 
Ký hiệu mẫu PAS07 PAS08 PAS09 PAS10 PAS11 PAS12 PAS13 
Loại mẫu Thêm CLB 
Thêm 
CLB 
Thời gian 
thử nghiệm 
Mùa thu 
2012 
Mùa thu 
2012 
Mùa đông 
2012 
Mùa đông 
2012 
Mùa xuân 
2013 
Mùa xuân 
2013 
Mùa hè 
2013 
PCB#81 0,518 0,530 0,455 0,378 0,213 0,184 0,255 
PCB#77 9,956 9,703 5,381 5,114 2,085 1,867 3,109 
PCB#123 ND ND ND ND ND ND 1,414 
PCB#118 36,07 33,87 27,78 36,77 18,55 15,31 62,36 
PCB#114 1,347 1,435 ND ND 0,565 0,576 2,238 
PCB#105 16,18 15,53 10,53 12,18 7,318 6,344 15,79 
PCB#126 0,365 0,342 0,350 0,332 0,239 0,207 0,294 
PCB#167 0,836 0,870 ND 1,085 0,556 0,517 1,214 
PCB#156 2,034 2,001 1,980 2,260 1,196 1,193 2,558 
PCB#157 ND 0,679 0,331 0,417 0,324 0,291 0,520 
PCB#169 0,070 0,081 0,069 0,043 0,044 0,039 ND 
PCB#189 0,185 0,166 ND ND 0,143 0,120 0,185 
Tổng TEQ 0,041 0,039 0,039 0,037 0,026 0,023 0,032 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 07, 10 - 2014 73
Ký hiệu mẫu PAS14 PAS15 PAS16 PAS17 PAS18 PAS19 PAS20 
Loại mẫu Thêm CLB 
Thêm 
CLB 
Thêm 
CLB 
Thêm 
CLB 
 Thêm 
CLB 
Thời gian 
thử nghiệm 
Mùa hè 
2013 
Mùa thu 
2013 
Mùa thu 
2013 
Mùa đông 
2013 
Mùa đông 
2013 
Mùa xuân 
2014 
Mùa xuân
2014 
PCB#81 0,293 0,417 0,393 0,623 0,644 0,648 0,554 
PCB#77 2,983 4,862 4,685 6,303 6,600 5,160 4,871 
PCB#123 0,836 1,092 1,059 1,279 1,151 0,736 0,668 
PCB#118 34,12 46,25 43,97 47,96 49,47 25,78 23,35 
PCB#114 1,120 1,498 1,459 1,837 1,962 1,134 1,023 
PCB#105 12,76 18,67 16,87 17,30 18,51 10,24 9,715 
PCB#126 0,262 0,316 0,336 0,548 0,587 0,431 0,402 
PCB#167 0,864 1,099 1,060 1,151 1,213 0,820 0,790 
PCB#156 1,939 2,714 2,597 2,863 3,068 2,119 2,010 
PCB#157 0,430 0,609 0,552 0,698 0,775 0,494 0,484 
PCB#169 # 0,047 # 0,044 0,049 0,100 # 0,059 0,086 0,069 
PCB#189 0,149 0,117 0,162 0,189 0,229 0,221 0,200 
Tổng TEQ 0,029 0,035 0,038 0,061 0,063 0,048 0,044 
ND: Không phát hiện thấy chất này; 
Dấu #: Phát hiện được nhưng không phù hợp tiêu chí định lượng 
Những kết quả này cho thấy: Các chất chuẩn 13C-dl-PCB khá bền và ổn định 
trong suốt thời gian lấy mẫu theo mùa. Vì vậy, có thể sử dụng chúng làm chất chuẩn 
đồng hành trong quá trình quan trắc. 
Nhìn chung, hàm lượng các chất dl-PCB tìm thấy trên các phin lọc thêm các 
chất chuẩn đồng hành 13C-dl-PCB có cao hơn so với các phin lọc không thêm 
13C-dl-PCB. Điều này hoàn toàn hợp lý vì khi thêm các chất đồng hành 13C-dl-PCB 
đã loại trừ được sự mất mát các chất dl-PCB tự nhiên trên phin lọc trong quá trình 
lấy mẫu do hàm lượng của các chất dl-PCB tự nhiên được tính toán trên cơ sở so 
sánh với hàm lượng của các chất chuẩn đồng hành 13C-dl-PCB. Như vậy, số liệu 
quan trắc nhận được sẽ có độ tin cậy cao hơn. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 07, 10 - 2014 74
Đặc trưng ô nhiễm các chất dl-PCB trong không khí môi trường ở khu vực 
nghiên cứu được minh họa ở hình 3. Trong tất cả các mùa nghiên cứu, PCB#118 có 
nồng độ cao nhất, từ 15,3 đến 62,4 pg/phin lọc/ngày. Tiếp theo là PCB#105 (6,3 - 18,7 
pg/phin lọc/ngày), PCB#77 (1,9 - 10,0 pg/phin lọc/ngày) và PCB#156 (1,2 - 3,1 
pg/phin lọc/ngày). Các chất có nồng độ thấp là PCB#169 (0,04 - 0,10 pg/phin lọc/ngày) 
và PCB#189 (0,12 - 0,23 pg/phin lọc/ngày). 
Hình 3. Đặc trưng ô nhiễm các chất dl-PCB trong không khí môi trường 
Đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng đã được thực hiện. Kết quả phân 
tích các mẫu trắng phương pháp với phin lọc PUF sạch cho thấy không có bất cứ sự 
lây nhiễm nào của các chất đồng loại dl-PCB trong quá trình chuẩn bị mẫu của 
phòng thí nghiệm. Nồng độ dl-PCB tìm thấy trong các mẫu không khí thụ động đều 
cao hơn vài lần so với giới hạn phát hiện trong các mẫu trắng. Mẫu lặp duplicate với 
hệ số khác biệt < 35% cho thấy thiết bị lấy mẫu hoạt động ổn định và kết quả phân 
tích là chấp nhận được. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 07, 10 - 2014 75
4. KẾT LUẬN 
- Tại Hà Nội, trong cả 4 mùa thử nghiệm, về cơ bản các chất chuẩn đồng hành 
đồng vị đánh dấu 13C-dl-PCB có hiệu suất lưu giữ 13C-dl-PCB cơ bản đạt từ 27,2% 
đến 190%, đều bền vững và ổn định trên phin lọc PUF. Hàm lượng dl-PCB tìm thấy 
trên các phin lọc có thêm và không thêm các chất chuẩn đồng hành 13C-dl-PCB có hệ 
số khác biệt không vượt quá 35%. Phương pháp quan trắc có độ lặp lại tốt, và có thể 
sử dụng 13C-dl-PCB làm chất chuẩn đồng hành trong quá trình quan trắc. 
- Đã xác định được đặc trưng ô nhiễm dl-PCB trong không khí ở khu vực 
nghiên cứu. PCB#118 luôn luôn có nồng độ cao nhất từ 15,3 đến 62,4 pg/phin lọc/ngày. 
Tổng TEQdl-PCB cao nhất ghi nhận được vào mùa đông năm 2013 là 0,063 pg/phin lọc/ngày. 
- Việc sử dụng thiết bị lấy mẫu không khí thụ động với phin lọc PUF để quan 
trắc dl-PCB theo mùa trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ở miền bắc Việt Nam là 
hoàn toàn phù hợp, đảm bảo độ tin cậy và đáp ứng được yêu cầu của các phương 
pháp quan trắc. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Trịnh Khắc Sáu, Nguyễn Thị Thu Lý, Nghiên cứu sử dụng thiết bị lấy mẫu 
không khí thụ động với phin lọc xốp polyurethane để quan trắc PCDD/PCDF 
theo mùa, Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, 2013, 4, tr.36-43. 
2. Martin VB, Linda SB, Michael D, Mike DV, William F, Mark F, Heidelore F, 
Helen H, Annika H, Laurie H, Martin R, Stephen S, Dieter S, Chiharu T, 
Angelika T, Jouko T, Mats T, Nigel W, Richard EP, Review the 2005 world 
health organization reevaluation of human and mammalian toxic equivalency 
factors for dioxins and dioxin-like compounds, Toxicological Sciences, 2006, 
93(2):223-241. 
3. U.S. Environmental Protection Agency, Method 1668B: Chlorinated biphenyl 
congeners in water, soil, sediment, biosolids, and tissue by HRGC/HRMS, 
Washington DC, 2008. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 07, 10 - 2014 76
SUMMARY 
SEASONAL MONITORING OF dl-PCBs BY USING 
THE PASSIVE AIR SAMPLER WITH PUF FILTER 
We have carried out seasonal monitoring of twelve congeners of dioxin like-PCB 
(dl-PCB) in urban ambient air in Hanoi using passive air sampler with polyurethane 
foam (PUF) filter. 13C-labeled dl-PCB surrogate standards have been added on the 
PUF filters at the beginning of sampling to evaluate the efficiency of dl-PCB 
retention during the monitoring period. Most of 13C-labeled dl-PCBs are stable and 
well maintained on the PUF filters in all seasons. In general, the efficiency of their 
retention ranged from 27.2% to 190%. The concentration of native dl-PCB 
congeners, which found on PUF filters with or without 13C-labeled dl-PCBs in 
different seasons have a coefficient of variance ≤ 35%. It means that this sampling 
method has good replication. Profile of dl-PCBs in ambient air in the study area has 
been determinated. PCB#118 always has the highest concentration from 15.3 to 62.4 
pg/filter/day. Total TEQdl-PCBs highest is 0.063 pg/filter/day in winter of 2013. The 
results indicated that seasonal monitoring of dl-PCBs may be carried out by using 
passive air sampler with PUF filter in the tropical climate in Northern Vietnam. 
Từ khóa: dl-PCB, quan trắc không khí thụ động theo mùa, phin lọc PUF. 
Nhận bài ngày 03 tháng 6 năm 2014 
Hoàn thiện ngày 28 tháng 9 năm 2014 
Phân viện Hóa - Môi trường, Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga