Dùng phương pháp phân tích ICP-MS để xác định hàm lượng kim loại nặng trong hạt vi bụi PM 2.5 và PM10. Tổng quan về hạt vi bụi, kim loại nặng Giới thiệu phương pháp ICP-MS Phân tích hạm lượng kim loại nặng bằng phương pháp ICP-MS, tham khảo 2 bài báo quốc tế để làm rõ vấn đề.

1. Seminar
Ứng dụng ICP-MS để phân tích ô nhiễm kim loại
trong bụi PM2.5, PM10
Học viên: Đoàn Hữu Hùng
1

2. NỘI DUNG
1. Tổng quan về bụi PM 2.5 và PM10
2. Tổng quan về kim loại nặng có trong bụi
3. Giới thiệu về phương pháp ICP-MS
4. Ứng dụng trong phân tích bụi tại một số khu vực của
Trung Quốc và Đài Loan
5. Kết luận
2

3. 1.1. Khái niệm và nguồn gốc phát sinh
1. TỔNG QUAN VỀ BỤI PM 2.5 VÀ PM10
- Khái niệm
+ Bụi PM (Particulate Matter) có nghĩa là chất dạng
hạt (rắn hoặc lỏng) trôi nổi trong không khí.
+ Bụi PM 2.5 là hạt bụi có kích thước ≤ 2.5 µm
+ Bụi PM 10 là hạt bụi có: 2.5 µm<d ≤ 10 µm
*Ngoài ra còn có bụi PM1.0 (với kích thước≤ 1µm)
3

4. - Nguồn gốc:
Các nguồn gốc tạo ra bụi PM 2.5
(Theo các nguồn: Health.ny.gov, Airnow.gov,
Archive.sltrib.com)
Có nhiều nguồn gốc tạo ra siêu vi
bụi như các hoạt động công nghiệp,
khai thác, giao thông, tự nhiên…
4

5. 5
Bản đồ ô nhiễm bụi PM2.5 trên toàn cầu
Tại Hà Nội nồng độ bụi PM2.5 cao hơn gập 5
lần so với ngưỡng trung bình của Thế giới

6. 6
Bản đồ ô nhiễm bụi PM2.5 tại Trung Quốc trong 4 mùa
Biểu đồ bụi tại một số tỉnh ở Việt Nam

7. - Hạt có đường kính dưới 10µm (siêu vi bụi) có thể xâm nhập vào cơ thể người qua
hoạt động hít thở
- Khi bụi siêu vi xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, chúng sẽ tích tụ trên phổi,
gây tác hại rất lớn về lâu dài. ng dụng:
1.2. Tác hại của siêu vi bụi
7

8. - Bụi PM2.5 đặc biệt nguy hiểm, có khả năng vào các túi phổi và tĩnh mạch phổi, gây chết người.
- Khi hít bụi PM2.5 thường xuyên, có thể giảm chức năng của phổi (làm thở nhanh, hụt hơi).
- Khi xâm nhập vào cơ thể, chúng có thể gây ảnh hưởng sức khỏe như: Gây kích ứng mắt, mũi, cổ họng,
chảy nước mắt nước mũi, hắt hơi và ho và gây nên các bệnh như hen suyễn hoặc bệnh tim.
- Bụi PM2,5 xâm nhập vào cơ thể người có thể khiến người đang bị bệnh tim mạch hoặc phổi tử vong sớm.
- Ngoài ra, các chuyên gia của Cơ quan bảo vệ Môi sinh Mỹ (EPA) nhận định: hạt PM2.5 chứa nhiều hạt kim
loại còn có khả năng gây ung thư và đột biến gen cho thế hệ con cháu.
8

9. 9
1.3. Cách phòng tránh tác hại của siêu vi bụi
- Các hại siêu vi bụi có kích thước rất nhỏ,
nên sử dụng các loại khẩu trang thông
thường là không hiệu quả.
- Một chiếc khẩu trang an toàn cần lọc được
gần như triệt để các loại bụi mịn PM10, bụi
siêu mịn PM2,5
- Ngoài việc sử dụng khẩu trang loại đặc biệt
để lọc siêu vi bụi, chủ động phòng tránh bằng
cách:
+ Chọn ô tô làm phương tiện di chuyển
+ Không tập thể dục tại nơi có nhiều khói bụi
+ Sử dụng các máy lọc không khí cho gia
đình và khu làm việc; cách ly với khu vực khói
bụi để đảm bảo không khí hít thở trong lành
+ Trồng nhiều cây xanh tại khu vực làm việc
và nhà ở

10. 1.4. Tiêu chuẩn về bụi PM2.5 và PM10
TCQGVN USA EU Trung Quốc
Tổ chức Y tế Thế
giới (WHO)
Bụi PM 2.5
25 µg/m3
(2013)
12 µg/m3
(2012)
25 µg/m3
(2015)
35 µg/m3
(y.2011)
10µg/m3
(y.2018)
Bụi PM10
50 µg/m3
(2013)
50 µg/m3
(1997)
40 µg/m3
(2005)
70 µg/m3
(y.2011)
20 µg/m3
(y.2018)
- Tính theo ngưỡng trung bình năm:
- Tính theo ngưỡng trung bình ngày:
TCQGVN USA EU Trung Quốc
Tổ chức Y tế Thế
giới (WHO)
Bụi PM 2.5
50 µg/m3
(2013)
35 µg/m3
(2006)
- 75 µg/m3
(y.2011)
25µg/m3
(y.2018)
Bụi PM10
150 µg/m3
(2013)
150 µg/m3
(y.2006)
50 µg/m3
(2005)
150 µg/m3
(y.2011)
50 µg/m3
(y.2018)
10

11. * Khái niệm: Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3,
có số nguyên tử cao và thường thể hiện tính kim loại ở nhiệt độ phòng.
* Phân loại: KLN được chia làm 3 loại:
- Các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn,…),
- Những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…),
- Các kim loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…)
Ở dạng nguyên tố thì kim loại nặng không có hại, nhưng khi tồn tại ở dạng ion thì
kim loại nặng lại rất độc hại cho sức khỏe chúng ta.
* Nguồn gốc phát sinh: KLN phát sinh từ khí thải giao thông, khai thác quặng,
công nghiệp nặng; sản xuất hóa chất, phân bón, thuốc trừ sâu; sinh hoạt,…
2. TỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI NẶNG (KLN)
2.1. Khái niệm KLN và đặc tính của một số KLN
11

12. * Đặc tính của một số KLN
TÊN KÍ HIỆU ĐẶC TÍNH PHƯƠNG PHÁP XÂM NHẬP
Chì Pb là nguyên tố có độc tính cao đối với sức khoẻ con người.
Chì gây độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh
ngoại biên, tác động lên hệ enzim có nhóm hoạt động
chứa hyđro. Người bị nhiễm độc chì sẽ bị rối loạn bộ
phận tạo huyết (tuỷ xương). Tuỳ theo mức độ nhiễm độc
có thể bị đau bụng, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp,
tai biến não, nhiễm độc nặng có thể gây tử vong.
Đặc tính nổi bật là sau khi xâm nhập vào cơ thể, chì ít bị
đào thải mà tích tụ theo thời gian rồi mới gây độc.
Chì đi vào cơ thể con
người qua nước uống,
không khí và thức ăn bị
nhiễm chì
Crom Cr tồn tại trong nước với 2 dạng Cr (III), Cr (VI). Cr (III)
không độc nhưng Cr (VI) độc đối với động thực vật.
Với người Cr (VI) gây loét dạ dày, ruột non, viêm gan,
viêm thận, ung thư phổi.
Qua nguồn nước. Crom
xâm nhập vào nguồn
nước từ các nguồn nước
thải của các nhà máy mạ
điện, nhuộm, thuộc da,
chất nổ, mực in, in tráng
ảnh…
12

13. TÊN KÍ HIỆU ĐẶC TÍNH PHƯƠNG PHÁP XÂM NHẬP
Asen As là kim loại có thể tồn tại ở dạng tổng hợp chất vô cơ và
hữu cơ.
Trong tự nhiên tồn tại trong các khoáng chất. Nồng độ
thấp thì kích thích sinh trưởng, nồng độ cao gây độc cho
động thực vật.
Asen xâm nhập vào cơ
thể bằng 3 cách: hô hấp,
da và ăn uống.
Cadimi Cd là kim loại được sử dụng trong công nghiệp luyện kim,
chế tạo đồ nhựa; hợp chất cađimi được sử dụng để sản
xuất pin..
Cd tích lũy trong thận và gan trong thời gian dài
(McLaughlin et al., 1999). Tiếp xúc ở mức độ thấp dài
hạn dẫn đến bệnh tim mạch và ung thư
Qua thức ăn, nước uống
và hô hấp.
Kẽm Zn Hấp thụ nhiều kẽm có thể gây nôn, tổn hại thận, lá lách
làm giảm khả năng hấp thu đồng và gây bệnh thiếu máu
liên quan đến sự thiếu hụt đồng
Qua thức ăn, nước uống
và hô hấp.
13

14. TÊN KÍ HIỆU ĐẶC TÍNH PHƯƠNG PHÁP XÂM NHẬP
Niken Ni Niken gây phôi độc và tác động gây độc cho thận, phản
ứng dị ứng và viêm da tiếp xúc. Nó gây ra viêm kết mạc,
viêm phổi tăng bạch cầu eosin, bệnh suyễn. Nickel là
một chất gây ung thư tiềm năng cho phổi và có thể gây
dị ứng da, xơ hóa phổi và ung thư đường hô hấp ở
những người tiếp xúc với chất này
Niken xâm nhập vào cơ
thể bằng 3 cách: hô hấp,
da và ăn uống
Mangan Mn Nó là một kim loại có độc tính tương đối thấp đến con
người, và gây tác động ngộ độc cấp tính ở nồng độ cao
hơn. Các rối loạn thần kinh được biết như kết quả ngộ
độc mangan từ tiếp xúc của Mn bụi khói cho công nhân
lao động. Ảnh hưởng của Mn là giảm huyết áp tâm thu,
bài tiết bị xáo trộn, sự thay đổi trong hồng cầu và sự
hình thành bạch cầu hạt
Qua hô hấp và ăn uống
Đồng Cu Dùng liều lượng Cu quá mức dẫn đến kích ứng nặng
niêm mạc, gan và tổn thương thận, dây thần kinh trung
ương, kích thích thần kinh trung ương dẫn đến trầm
cảm. Nhiễm độc đồng bao gồm các triệu chứng như :
tiêu chảy đi phân xanh có màu xanh và nước bọt, tan,
máu cấp tính, và các bất thường về chức năng của thận
Qua thức ăn, nước uống
và hô hấp.
14

15. Tiêu chuẩn VN: Theo QCVN 05:2013/BTNMT
TT Thông số Trung bình 1
giờ
Trung bình 8
giờ
Trung bình 24
giờ Trung bình năm
1 Tổng bụi lơ lửng
(TSP) 300 - 200 100
2 Bụi PM10
“ - 150 50
3 Bụi PM2.5
- - 50 25
4 Pb - - 1,5 0,5
Ghi chú: dấu (-) là không quy định; đơn vị: µg/m3
15
Chất gây ô nhiễm Hàm lượng Thời gian tính trung bình Ghi chú
Chì (Pb) 0.5 µg/m3 1 year Ambient Air Quality
Standards for the
European Union
Asen(As) 6 µg/m3 1 year
Cademi (Cd) 5 µg/m3 1 year
Niken (Ni) 20 µg/m3 1 year
Mangan (Mn) -
Đồng (Cu) -
Kẽm (Zn) -
Crom (Cr) -

16. 3.1. Sơ đồ thiết bị ICP-MS
1. Máy phun sương
2. Buồng phun
3. Plasma
4. Off-axis Lens
6. ORS 7. Thiết bị tách khối
8. Detector5. Van cách ly
3. GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP ICP-MS
16

17. Sơ đồ cấu tạo của hệ thống ICP-MS
Phương pháp phân tích này dựa trên các nguyên tắc của sự bay hơi, phân tách, ion
hóa của các nguyên tố hóa học khi chúng được đưa vào môi trường plasma có
nhiệt độ cao. Sau đó các ion này được phân tách ra khỏi nhau theo tỷ số khối
lượng/điện tích (m/z) của chúng, bằng thiết bị phân tích khối lượng có từ tính và độ
phân giải cao phát hiện, khuyếch đại tín hiệu và đếm bằng thiết bị điện tử kĩ thuật số
3.2. Nguyên tắc của phương pháp
17

18. Phổ ICP-MS sinh ra là:
- Do sự tương tác của EICP với đám hơi của ion(+) NT mà sinh ra,
- Đó là phổ khối, điện tích +1 của số khối (m/Z).
- Bản chất: Nó là phổ khối lượng.
- Một nguyên tử có bao nhiêu đồng vị, thì có bấy nhiêu pic khôi phổ.
Đặc điểm của phương pháp ICP-MS
- Nhiệt độ Plasma: khoảng 6.000 – 10.000K
- Phân tích đồng thời nhiều nguyên tố kim loại: 70 nguyên tố
- Đo phổ theo số khối m/z của ion M+
18

19. 19
4.1 BÀI BÁO 1
“Đặc tính và nhận dạng nguồn của kim loại nặng trong bụi PM10 và
PM2.5 trong Khu công nghiệp luyện thép so với khu vực nền (ZWY)”
4. THẢO LUẬN NGHIÊN CỨU

20. 20
- Sắt thép có nhiều ứng dụng trong xây dựng và sản xuất máy móc thiết bị đóng vai trò quan
trọng trong sự phát triển của văn minh nhân loại qua nhiều thiên niên kỷ.
- Đi cùng với các quy trình sản xuất, một số vấn đề môi trường xảy ra và phát thải bụi vào
không khí từ đốt cháy gỗ, nhà máy than cốc và nhà máy lò cao,… liên quan đến luyện thép
- Đặc tính của kim loại nặng trong không khí phát thải trong các hạt bụi từ các nhà máy thép đã
được báo cáo tại các quốc gia trên thế giới.
- Nồng độ của mười hai kim loại nặng (bao gồm Fe) trong PM10 và PM2.5 được thu thập tại
hai địa điểm lấy mẫu để đo lường mức độ, phân phối kích thước và nguồn của chúng.
+ Việc xác định nồng độ Ti, V, Cr, Cd, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn và Pb được thực hiện bởi Phương
pháp quang phổ khối plasma kết hợp tự cảm (ICP-MS)
(Thermo, X serial) (Hall, 1992; Bi et al., 2007).
+ Và nguyên tố As được xác định bằng huỳnh quang nguyên tử máy quang phổ (AFS-9230).
4.1.1 Giới thiệu:

21. 21
• Địa điểm: Cơ sở Banshan của các nhà máy sắt thép Hàng Châu đã được chọn làm đối tượng nghiên
cứu. Lấy mẫu tại 2 vị trí là:
- (1) Trạm giám sát Hanggang (HG) nằm trong Quận Gongshu ở phía bắc thành phố Hàng Châu
- (2) Vùng Zhiwuyuan (ZWY) được đặt tại vườn bách thảo Hàng Châu ở quận Xihu
• Thời gian Tại mỗi địa đểm, các mẫu PM10 và PM2.5 đã được thu thập từ tháng 2 năm 2011 đến
tháng 1 năm 2012. Mỗi lấy mẫu bắt đầu lúc 8:00 giờ địa phương và tiếp tục trong 18 - 22 h
4.1.2. Địa điểm và thời gian lấy mẫu

22. Các mẫu thu được để trong hộp nhựa kín và đưa về
nơi phân tích
Các bộ lọc sợi acetate được cân với khối lượng không đổi
Sử dụng máy thu khí TH – 150 để lấy mẫu (hoạt động với tốc độ
dòng chảy 100l/phút)
Lấy tổng cộng 142 mẫu (70 mẫu PM2.5 và 72 mẫu PM10)
22
4.1.3 Phương pháp lấy mẫu:
Máy thu khí TH-150

23. 2.3.1. Phương pháp xử lý mẫu
Sử dụng máy ICP-MS và máy quang phổ AFS-9230 để đo
hàm lượng các kim loại
Sau khi phá mẫu, dung dịch được pha loãng bằng 50ml
nước(đã khử ion)
Dùng lò vi sóng để thúc đẩy nhanh quá rình phá mẫu
Các mẫu này được cho vào dung dịch 6ml HNO3 (GR-
Guaranteed Reagent) và 2ml H2O2 (GR)
Mỗi bộ lọc được cắt thành từng miếng nhỏ
23
4.1.4 Phương pháp xử lý mẫu:
Máy quang phổ AFS-9230
Máy ICP-MS Thermo Xseries 2

24. 24
4.1.5 Kết quả và thảo luận:
Bảng 1: So sánh nồng độ kim loại nặng trong PM10 và PM2.5 được thu thập tại HG và ZWY (Đơn vị: ng/ m3)
Ref1: Mức trung bình của kim loại nặng trong khí quyển và As ở 44 thành phố lớn ở Trung Quốc trong 10 năm qua
Ref2: Địa điểm lấy mẫu nằm trong khu công nghiệp được bao bảo quanh bởi một số nhà máy sắt và thép ở thành phố Ji Tự Nam, miền đông Trung Quốc
Ref3: Một khu công nghiệp có một số nhà máy sản xuất thép lớn ở thành phố Vũ Hán, miền trung Trung Quốc
Ref4: Khu công nghiệp (Bảo Sơn) nằm ở phía đông bắc Thượng Hải, là khu vực sản xuất thép nổi tiếng ở Trung Quốc
Ref5: Một địa điểm lấy mẫu nằm trong khu công nghiệp lớn thứ nhất và thứ hai của thành phố Taejon, Hàn Quốc
Ref6: Một địa điểm giao thông nằm ở Zabrze, thị trấn có các hoạt động công nghiệp chuyên sâu, nằm ở Ba Lan
Ref7: Hai khu đô thị (Llodio và Basauri) bị ảnh hưởng bởi khí thải từ sản xuất thép ở Tây Ban Nha
Ref8: Ba địa điểm lấy mẫu được đặt tại khu vực lân cận các khu công nghiệp luyện thép và thép tích hợp ở New South Wales và Nam Úc.
Ref9: Khu công nghiệp gần các nhà máy thép với lò hồ quang điện nằm ở Izmir, Thổ Nhĩ Kỳ
Ref10: Địa điểm lấy mẫu (Trạm cứu hỏa) nằm trong vùng lân cận của khu liên hợp luyện thép đặt tại Port Talbot, ở Nam Wales, Vương quốc Anh

25. 25
Hình 2: Nồng độ của kim loại nặng trong PM10 và PM2.5 được thu thập tại hai vị trí lấy mẫu
- Trong bảng 1 và Hình 2: Sắt là kim loại chiếm tỉ lệ khối lượng lớn nhất trong tất cả các kim loại chứa trong bụi
PM2.5 và PM10.
- Tất cả các kim loại nặng ở khu CN sản xuất thép HG đều có nồng độ cao hơn khu vực nền ZWY. Đặc biệt là Fe,
Mn, Cr, Zn, Pb: là các yếu tố KLN chủ yếu trong khí thải của công nghiệp SX thép

26. 26
- Yếu tố làm giàu được thể hiện như sau: (EF - Enrichment Factor)
Trong đó:
[E] sample: Đại diện cho phần tử được xem xét trong mẫu khí
[R] sample: Là yếu tố được lấy để so sánh trong mẫu khí
[E] crustl: Đại diện cho phần tử được xem xét trong nền tự nhiên
[R] crust: Là yếu tố được lấy trong nền tự nhiên được chọn làm giá trị tham chiếu
([E]/[R]) sample: là tỉ lệ nồng độ của E so với R trong mẫu khí thu được
([E]/[R]) crustl: là tỷ lệ nồng độ trung bình của E so với R trong đất tự nhiên
- Trong nghiên cứu này, do tính tương đối ổn định của Ti và thiếu nguồn nhân tạo, các
yếu tố làm giàu (EF) đã được tính toán bằng cách sử dụng giá trị nền của Ti trong đất
Trung Quốc.

27. 27
Hình 3: Biểu đồ của các yếu tố làm giàu kim loại nặng trong các hạt bụi ở hai khu vực
- Hình 3 cho thấy rằng kim loại nặng được làm giàu nhiều nhất là Cd, Zn, Pb, Cu, As (gần như tất cả có EF> 100); Sự làm
giàu nhẹ của V, Mn, Fe và Co với EF giá trị gần 10.
- So với khu vực HG, các yếu tố trong cả hai kích thước hạt được thu thập tại ZWY đều có EF cao hơn, đặc biệt đối với
Cu, Zn, As, Cd và Pb – chứng tỏ nguồn gốc làm giàu các KL này là do nhân tạo, và đặc biệt là do khí thải giao thông.
- Các giá trị EF của tất cả các kim loại nặng trong PM2.5 hơn so với PM10, đặc biệt đối với Pb, Zn, Cu, Cd và As. Đây là
những nhân tố chính trong bụi mịn và đến chủ yếu từ nguồn nhân tạo.

28. 28
* Hệ số tương quan Pearson (r)
- Định nghĩa hệ số tương quan (r): là một chỉ số thống kê đo lường mối liên hệ tương quan giữa hai
biến số. Hệ số r có giá trị từ -1 đến 1. Nếu r = 0 (hay gần 0) có nghĩa là hai biến số không có liên hệ gì
với nhau; ngược lại nếu r = -1 hay 1 có nghĩa là hai biến số có một mối liên hệ tuyệt đối. Nếu giá trị
của hệ số tương quan là âm (r <0) có nghĩa là khi x tăng cao thì y giảm (và ngược lại, khi x giảm thì y
tăng); Nếu giá trị hệ số tương quan là dương (r > 0) thì ngược lại.
- Hệ số tương quan Pearson: Có nhiều hệ số tương quan, hệ số tương quan thông dụng nhất: hệ số
tương quan Pearson r, được định nghĩa như sau
Cho hai biến số x và y từ n mẫu, hệ số tương quan Pearson được ước tính bằng công thức sau đây:
Trong phân tích kiểm định hệ số tương quan Pearson dùng để kiểm tra mối liên hệ tuyến tính giữa
các biến số

29. 29
Bảng 2: Sự tương quan cho các kim loại nặng trong các mẫu PM10 được thu thập tại địa điểm HG và ZWY.
- Mối tương quan mạnh mẽ của Fe-Mn (0.935), Fe-Zn (0.933), Mn-Zn (0.851) trong các hạt PM10 tại HG mà khu vực ZWY thì không
có mối tương quan mạnh mẽ như thế. Điều đó nói lên chúng có nguồn gốc chung do khí từ các hoạt động CN luyện thép tại HG.
- Tương quan giữa As, Cr, Cd và Pb trong PM10 tại HG tiết lộ những kim loại nặng có thể có nguồn gốc từ cùng một nguồn do các
quá trình luyện gang và luyện thép. Bên cạnh đó, Cr, Ni và V cũng có mối tương quan đáng kể trong số đó cho thấy sự góp phần
đáng kể của đốt nhiên liệu than và dầu.

30. 30
Bảng 3: Sự tương quan cho các kim loại nặng trong các mẫu PM2.5 được thu thập tại địa điểm HG và ZWY.
- Mối tương quan của kim loại nặng trong PM2.5 và PM10 là tương tự nhưng có một số khác biệt giữa chúng. So với PM10, hệ số
tương quan của Fe-Mn-Zn trong PM2,5 yếu đáng kể. Chứng tỏ Fe-Mn-Zn chủ yếu phân bổ trong các hạt bụi thô.
- Đối với địa điểm HG, trái với PM10, Mn nguyên tố với Cr, Pb, As và nguyên tố Co với Ni, Cr, Ti, V có mối tương quan mạnh mẽ đáng
kể (> 0,5) trong PM2,5. Kết quả này có thể được giải thích bằng mô hình phân phối kim loại nặng theo kích thước. Ví dụ: Cd, Pb, Zn
và As chủ yếu tồn tại trong các hạt mịn và Mn, Co, Ti gần như kết hợp với các hạt thô.

31. 31
Bảng 4. Nguồn nhân tạo của kim loại nặng trong hạt bụi khí quyển
Kết hợp với phân tích nhân tố làm giàu, từ nhiều nguồn khác nhau có thể được xác định là: (1) Ti, Co và Mn từ bụi đất và
bụi lơ lửng trên đường; (2) Fe, Cd, Cu, Mn, Pb và Zn cho các quy trình sản xuất sắt thép; (3) Cd, Cr, Cu, Pb và Zn cho phát
thải của xe; (4) As, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb và Zn từ đốt than; (5) Ni và V cho đốt dầu.

32. 32
4.1.6 KẾT LUẬN BÀI BÁO 1:
- Qua kết quả nghiên cứu ta thấy Sắt (Fe) có nồng độ cao nhất tại HG cả trong bụi
PM10 (5,54 µg / m3) và bụi PM2.5 (2,32 µg / m3)
- Nồng độ các kim loại nặng tại HG có nồng độ cao hơn so với vùng ZWY, gấp từ 1 đến
3.6 lần.
- Fe-Mn-Zn có mối tương quan mạnh mẽ trong khu vực HG, và ít tương quan trong
vùng ZWY. Fe, Zn và Mn được coi là yếu tố phát thải sản xuất sắt thép cùng với Cr và
Pb. Các Kim loại là Cd, Zn, Pb, Cu, As và Ni, Cr được làm giàu trong cả hai kích thước
hạt.
- Các nguồn hỗn hợp của xe phát thải và bụi lơ lửng trên đường đã được xác định là
các nguồn KLN có trong vùng HG cùng với bụi thép (bao gồm đốt than của nhà máy
nhiệt điện than, than cốc quá trình sản xuất và phát thải thép).
- Ngoài địa điểm HG, bụi thép cũng được xác định là một nguồn kim loại nặng trong
khí quyển trong khu vực nền (ZWY), có nghĩa là bụi thép có ảnh hưởng đến toàn bộ
khu vực nghiên cứu.

33. 33
4.1 BÀI BÁO 2
“Đặc tính nguyên tố và phân bổ PM10 và PM2.5
ở khu vực ven biển phía tây của miền trung Đài Loan”

34. 34
- Các hạt bụi (PM) có đường kính khí động học nhỏ hơn 10 µm (PM10) có liên quan
trực tiếp đến tỷ lệ tử vong, do ảnh hưởng nghiêm trọng đến đường thở và suy giảm
chức năng phổi. Các kim loại trong hạt vi bụi (dù thực tế là các dấu vết kim loại có ít
hơn 10% khối lượng hạt bụi) nhưng có ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người khi hít
phải những vi bụi này.
- Đã có những ngành công nghiệp gây ô nhiễm nặng, bao gồm nhà máy lọc dầu, sản
xuất hóa dầu, phân bón và xi măng, quặng sắt và thép sản xuất, nhà máy nhiệt điện
than, luyện kim loại màu, sản xuất chất bán dẫn, sản xuất lốp xe, sản xuất thủy tinh, và
đốt rác thải… được hình thành ở miền tây duyên hải miền trung Đài Loan trong những
thập kỷ gần đây.
- Nghiên cứu này nhằm phân tích các biến đổi theo mùa của nồng độ các hạt PM10 và
PM2.5 nồng độ khối lượng kim loại trong vi bụi tại một khu cư dân của miền trung Đài
Loan
4.2.1 Giới thiệu:

35. 35
Địa điểm:
Trong nghiên cứu này, các
địa điểm lấy mẫu được đặt
tại một khu dân cư nông
thôn diện tích của huyện
Changhua (230 53 N, 1200
23 E, với chiều cao 16 m
trên mực nước biển) ở
miền trung Đài Loan.
Vị trí lấy mẫu tại 3 địa
điểm trên mái nhà, chiều
cao 9m tại các điểm A, B và
C như trong hình 1.
4.2.2. Địa điểm và thời gian lấy mẫu

36. 36
Thời gian:
Các mẫu PM10 và PM2.5 hàng ngày được thu thập
đồng thời tại ba địa điểm với khối lượng lớn với bộ lấy
mẫu (PQ200_PM2.5 và PQ200_PM10) vào mùa đông
(bắt đầu từ ngày 2 tháng 12) vào năm 2013 và mùa
xuân (bắt đầu từ ngày 5 tháng 5) và mùa hè
(bắt đầu từ ngày 4 tháng 8) năm 2014.
Mỗi mẫu được thu thập trên các bộ lọc PTFE
với đường kính 47 mm với tốc độ dòng chảy nhỏ nhất
là 16,7 L/ phút trong 24 giờ. Tổng thể tích không khí đi
qua bộ lọc được tính bằng cách sử dụng ghi lưu lượng
cho từng mẫu. Tốc độ dòng chảy được điều chỉnh lại
bằng cách sử dụng thông số hiệu chuẩn (MesaLabs
Defender 520).
Hình 2: The BGI PQ200 FRM Sampler

37. 37
4.2.3. Lấy mẫu và xử lý mẫu
Các mẫu thu lại và đưa về nơi phân tích
Các bộ lọc PTFE được cân với khối lượng không đổi
Các bộ lọc PTFE được cân bằng cân điện tử Mettler-Toledo
MX5 ở 23 ± 1 ° C với độ ẩm tương đối ở 40 ± 5%
Các mẫu khí được thu bằng máy PQ200
Lấy mẫu:
Hình 3: Cân điện tử Mettler-Toledo MX5
(Độ nhạy ± 1 µg)

38. 38
Xử lý mẫu:
Phân tích bằng phép đo khối phổ plasma kết hợp cảm ứng (ICP-
MS,AGILENT-7700x)
Sau đó, dung dịch chiết xuất được làm mát và pha loãng thành 15
ml với dung dich 5% HNO3
Tiếp tục cho 2,8 ml 5% H3BO3 trong 60 phút nữa bằng cách sử
dụng hệ thống vi sóng Anton-Paar Multiwave 3000
Mẫu được hòa tan với hỗn hợp axit (5 ml HNO3 và 0,3 ml HF)
trong 90 phút đầu tiên
Mỗi bộ lọc được cắt thành từng miếng nhỏ
Hình 4: Máy ICP-MS,AGILENT-7700x

39. 39
4.2.4 Kết quả và thảo luận:
Bảng 1:Nồng độ trung bình (độ lệch chuẩn) của PM10 và PM2,5 (g/m 3) và các kim loại liên quan (ng/m 3) hàng năm và theo mùa
- Nồng độ PM10 và PM2.5 đạt cực đại vào mùa đông (76,4 ± 22,6 và 47,8 ± 20,0 g/m3), nhưng trở nên thấp
hơn vào mùa hè (37,4 ± 17,0 và 16,3 ± 8,2 g/m3) và mùa xuân (33,2 ± 9,9 và 23,9 ± 11,2 g/m3). Do mùa đông
độ phân tán các hạt bụi kém.
- Một số kim loại vi lượng trong PM10 không lớn hơn so với PM2.5. Điều này là bởi vì PM10 và PM2.5 không
phải lúc nào cũng được thu thập đồng thời trong toàn bộ thời gian lấy mẫu và một số kim loại vi lượng có xu
hướng tập trung trong các hạt mịn hơn là trong các hạt thô.

40. 40
Hình 5: Yếu tố làm giàu (EF) các kim loại vi lượng theo mùa trong bụi MP10 (a) PM2.5 (b)
- Các yếu tố làm giàu của kim loại vi lượng cũng thay đổi theo mùa, và đa số là cao nhất vào mùa đông, thấp nhất là mùa hè.
- Trong mỗi mùa, Mo, Sb, Zn, Cd, Mg, Cr, As, Cu, Pb và Ni có giá trị EF cao hơn (EF > 5) trong khi V, Ca, Co có giá trị EF thấp hơn (từ 1 đến 5)
- Ngoài ra, giá trị EF của kim loại vi lượng có thể cũng được sử dụng để xác định nguồn. Ví dụ, mức độ cao của Pb, As, Sb và Cr đã chứng
minh mối liên hệ với quá trình đốt than.

41. 41
% %µg/m3 µg/m3
Hình 6: Phân bố nồng độ các kim loại từ 4 nguồn trong hạt PM10
44,2% S&C: Bụi đất kim loại
24,8% Khí đốt than đá
23,1% Khí thải xăng dầu
7,9% Khí thải từ
giao thông
- Bụi đất và bụi KL: Ca (72,4%), Ti (70,0%), Fe (68,7%), Sr (61,7%) và Ba (47,3%) đóng góp tỉ lệ lớn, vì các KL này là thành phần chính của bụi
đất trong không khí và bụi đường – chiếm thành phần lớn trong bụi thô.
- Kim loại vi lượng có liên quan đến đốt than có tỷ lệ cao là của Pb (55,3%), As (38,2%), Sb (30,6%) và Cr (29,7%).
- Ở Đài Loan đã cấm sử dụng xăng pha Chì, nên nguồn khí thải từ giao thông có hàm lượng chì không cao. Mà chủ yếu chì thải ra từ quá
trình thiêu đốt than đá.

42. 42
% %µg/m3
µg/m3
Hình 7: Phân bố nồng độ các kim loại từ 4 nguồn trong hạt PM2.5
34,7% Khí đốt than đá
24,2% Khí thải từ giao thông
22,3% Lò luyện nhôm thứ cấp
18,8 % Khí thải đốt dầu
- Với bụi PM2.5 nguồn kim loại vi lượng đầu tiên được coi là đốt than vì hàm lượng Pb cao (76,0%), Cd (72,4%) và As (67,5%); Sự phát hiện
các kim loại Sb, Mn, Zn và Fe (với tỉ lệ 73,3%, 56,7%, 55,4% và 40,2%, tương ứng) tỉ lệ cao do bụi đường và nhà máy thép.
- Với phát thải liên quan đến giao thông có hàm lượng như Mo (77,8%), Ca (48,9%), Co (35,8%), Mn (33,8%) và Fe(34,7%). Mo, Co và Mn
phát ra từ động cơ xăng / diesel có đã được báo cáo trong các nghiên cứu trước đây
- Nguồn thứ ba của khí thải kim loại được biết đến do lò luyện nhôm thứ cấp, có tỷ lệ Al (40,5%), Cr (35,9%), V (30,7%) cao.
- Và nguồn thứ tư là do khí thải từ đốt dầu với hàm lượng Ni và Ba cao.

43. 43
Hình 8: Mức trung bình tỉ lệ % kim loại nặng trong các hạt bụi PM2.5 (a) và PM 10 (b) ở các
nguồn
S&C: Bụi đất kim loại
OC: Khí thải từ xăng dầu
CC: Đốt than
TE: Khí thải giảo thông
SA: Lò luyện nhôm thứ cấp

44. 44
4.1.6 KẾT LUẬN BÀI BÁO 2:
- Qua nghiên cứu này kết luận nồng độ của cả PM10 và PM2.5 tại các điểm lấy mẫu
đều tăng trong mùa đông;
- Các nguồn chính của kim loại vi lượng trong PM10 và PM2.5 là bụi đất kim loại, đốt
than, khí thải liên quan đến giao thông, đốt dầu và lò luyện nhôm thứ cấp. Các nguồn
kim loại nặng chính độc hại.
Trong PM10 là từ đốt than và khí thải liên quan đến giao thông. Còn trong bụi PM2.5
chủ yếu liên quan đến đốt than.
- Các chất thải có bụi PM2.5 và PM10 chứa các kim loại độc hại gây nguy cơ mắc bệnh
ung thư cao (Bảng 2)

45. 45
a: Ngưỡng rủi ro bụi nhà máy đã được quy định
b: Ngưỡng rủi ro Asen vô cơ đã được sử dụng
c: Ngưỡng rủi ro của chế độ ăn
d: Ngưỡng rủi ro của Chì axetat
Bảng 2: Nguy cơ cao gây ung thư từ kim loại độc hại trong PM2.5 và PM10

46. 46
5. KẾT LUẬN
- Nồng độ các hạt siêu vi bụi PM2.5 và PM10 đều vượt quá so với tiêu chuẩn của tổ
chức y tế thế giớ WHO tại tất cả các điểm nghiên cứu.
- Qua các nghiên cứu ta thấy hàm lượng siêu bụi phân bố theo mùa, chủ yếu tập trung
vào mùa đông (với nồng độ cao do khí hậu lạnh, hạt bụi không bị phân tán).
- Các nguồn phát thải ra các hạt siêu bụi chủ yếu do sản xuất công nghiệp, luyện kim,
khí thải giao thông, bụi đất.
- Các kim loại nặng trong các hạt vi bụi có tác hại rất lớn đến sức khỏe con người, đặc
biệt là các kim loại độc hại như Pb, As, Ni, Cd đều vượt ngưỡng cho phép.
- Nguồn gốc chủ yếu của các KLN là từ các hoạt động công nghiệp luyện kim, khí thải
giao thông, đốt cháy nguyên liệu dầu mỏ, than đá và chiếm tỉ lệ lớn trong thành phần
các hạt bụi mịn PM2.5