Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan
Những nội dung trong luận văn này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của
TS. Trịnh Thu Hà và TS. Dương Thị Hạnh. Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều
được tơi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất cứ cơng trình nào

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2021

Học viên

Nguyễn Thị Thu Hằng

1


Lời cảm ơn
Luận văn Thạc sĩ khoa học - Chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường với đề tài
“Nghiên cứu chất chống cháy Brom trong bụi khơng khí trong nhà” được thực
hiện tại phịng thí nghiệm Hóa sinh Mơi trường - Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam, dưới sự hướng dẫn của TS. Trịnh Thu Hà và TS. Dương
Thị Hạnh. Trong suốt quá trình thực hiện luận văn, từ khi nhận đề tài cho đến khi kết
thúc thực nghiệm, em luôn nhận được sự quan tâm, động viên, hỗ trợ từ các cô hướng
dẫn. Bằng tất cả sự kính trọng, lịng biết ơn, em xin phép được gửi tới TS. Trịnh Thu
Hà và TS. Dương Thị Hạnh lời cảm ơn chân thành nhất.
Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban lãnh đạo Viện Hóa - Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi cho em

được hoàn thành tốt luận văn này.
Em cũng xin được gửi lời cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Môi trường Viện Công nghệ Môi trường - Học viện Khoa học và Công nghệ -Viện Hàn lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam, đã giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện về cơ
sở vật chất và hướng dẫn em hồn thành chương trình học tập và thực hiện luận văn.
Em cũng chân thành cảm ơn tới tồn thể các anh chị trong phịng Hóa sinh Mơi
trường đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo và truyền đạt cho em những kiến thức và kinh
nghiệm quý báu trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Dù không phải là cộng sự, không cùng làm việc, nhưng gia đình ln ở bên, động
viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất về cả tinh thần và vật chất cho em được nghiên
cứu khoa học. Em xin bày tỏ lịng biết ơn vơ hạn tới cha mẹ, gia đình đã cho em niềm
tin, là chỗ dựa vững chắc trên con đường học tập của em!
Hà Nội, ngày tháng năm 2020
Học viên


Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt

Kí hiệu viết tắt
CV
DCM
EPA
GC
GC/ECD
GC/EI-MS
GC/MS
HPLC
LC
LOQ
LOD
MS

ppm
ppb
ReT
RSD
Rev
SD
SDS
SPE
TCVN

Tiếng Việt
Hệ số biến động của phép đo
Dichloromethane
Cơ quan Bảo vệ Mơi trường Mỹ
Sắc ký khí
Sắc ký khí detector cộng kết điện tử
Sắc ký khí với detector ion hóa electron khối phơ
Sắc ký khí khối phơ
Sắc ký lỏng hiệu năng cao
Sắc ký lỏng
Giới hạn định lượng
Giới hạn phát hiện
Phô khối lượng
Nồng độ phần triệu
Nồng độ phần tỷ
Thời gian lưu
Độ lệch chuẩn tương đối
Độ thu hồi
Độ lệch chuẩn
Sodium dodecyl sulfate

Chiết pha rắn
Tiêu chuẩn Việt nam


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài...............................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu...................................................................................................3
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................................3
4. Nội dung nghiên cứu................................................................................................... 3
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài.........................................................4
6. Bố cục luận văn gồm 3 chương và kết luận.................................................................4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.......................................................................................... 6
1.1. KHÁI NIỆM VỀ CÁC CHẤT CHỐNG CHÁY.......................................................6
1.2. VAI TRÒ CỦA CÁC CHẤT CHỐNG CHÁY TRONG ĐỜI SỐNG....................... 6
1.3. CHẤT CHỐNG CHÁY BROM, ỨNG DỤNG.........................................................8
1.4. NHÓM CHẤT CHỐNG CHÁY DIPHENYL POLYBROMINATED (PBDEs).......10
1.5. SỰ HIỆN DIỆN CỦA CHẤT CHỐNG CHÁY BROM TRONG MÔI TRƯỜNG. 12
1.6. NGUY CƠ PHƠI NHIỄM CỦA CON NGƯỜI VỚI CHẤT CHỐNG CHÁY.......13

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................18
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU................................................................................ 18
2.2. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ................................................................ 18
2.2.2. Thiết bị, dụng cụ..................................................................................................22
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...........................................................................23
2.3.2. Phương pháp xử lý số liệu....................................................................................24
2.3.3. Đảm bảo chất lượng của phương pháp..................................................................25
2.4. THỰC NGHIỆM....................................................................................................28
2.4.1. Khảo sát phương pháp phân tích chất chống cháy brom trong mẫu bụi trên thiết bị


GC/MS......................................................................................................................... 28
2.4.1.1. Điều kiện thiết bị cho phân tích PBDEs............................................................. 28
2.4.1.2. Khảo sát các điều kiện đo PBDEs trên thiết bị GC/MS......................................29
2.4.2. Khảo sát điều kiện chiết tách chất chống cháy trong mẫu bụi không khí...............29
2.4.2.1. Chuẩn bị mẫu và thí nghiệm chiết tách..............................................................29
2.4.2.2. Khảo sát các loại dung môi sử dụng chiết tách các hợp chất PBDEs.................30
2.4.2.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách.....................................31


CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................................33
3.1. KẾT QUẢ QUY TRÌNH PHÂN TÍCH PBDEs TRÊN THIẾT BỊ GC-MS..........33
3.1.1. Kết quả khảo sát các điều kiện phân tích PBDEs trên thiết bị GC-MS..................33
3.2. PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH CHẤT CHỐNG CHÁY BROM TRONG MẪU

BỤI TRONG NHÀ.......................................................................................................39
3.2.1.1. Hiệu quả chiết tách PBDEs sử dụng hỗn hợp dung môi methanol: dichloromethane

với tỷ lệ 1 : 1.................................................................................................................39
3.2.1.2. Hiệu quả chiết tách PBDEs sử dụng hỗn hợp dung môi acetone:dichloromethane

với tỷ lệ 1:1...................................................................................................................
40
3.2.1.3. Hiệu quả chiết tách PBDEs sử dụng hỗn hợp acetone: hexane với tỷ lệ 1:1.......41
3.2.1.4. Hiệu quả chiết tách PBDEs sử dụng dung môi dichloromethane.........................42

3.2.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến q trình chiết tách.......................................43
3.3. QUY TRÌNH PHÂN TÍCH CHẤT CHỐNG CHÁY BROM TRONG MẪU BỤI

TRONG NHÀ TRÊN THIẾT BỊ GC/MS......................................................................47

3.3.1. Xác định giá trị sử dụng của phương pháp............................................................49

3.4.2. Đánh giá mức độ rủi ro của PBDEs có trong bụi nhà...........................................56
1. Kết luận.....................................................................................................................58
2. Kiến nghị.................................................................................................................. 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................ 59
PHỤ LỤC.....................................................................................................................63


Danh mục bảng
Bảng 1.1: Danh sách các chất phân tích..................................................................... 10
Bảng 1.2: Tính chất hóa lý của các chất PBDE phân tích.......................................... 10
Bảng 2.1: Nồng độ các dung dịch chuẩn gốc.............................................................18
Bảng 2.2: Nồng độ các dung dịch chuẩn....................................................................21
Bảng 2.3: Điều kiện thiết bị phân tích cho các hợp chất PBDEs theo EPA 1614A.....28
Bảng 3.1: Các hợp chất PBDEs và các mảnh phô khảo sát.........................................33
Bảng 3.2: Điều kiện khảo sát để định lượng PBDE trên thiết bị GC-MS....................34
Bảng 3.3. Mảnh phô chuẩn và thời gian lưu của các chất phân tích........................... 36
Bảng 3.4: Kết quả phân tích PBDEs khi sử dụng hỗn hợp dung môi......................... 39
methanol : dichloromethane.......................................................................................39
Bảng 3.5: Kết quả phân tích PBDE khi sử dụng hỗn hợp dung mơi
acetone:dichloromethane............................................................................................ 40
Bảng 3.6: Kết quả phân tích PBDEs khi sử dụng hỗn hợp dung môi acetone:hexane. 41
Bảng 3.7: Kết quả phân tích PBDE khi sử dụng dung mơi dichloromethane..............42
Bảng 3.8: Kết quả PBDE trong điều kiện chiết tách ở nhiệt độ thường và nhiệt độ được
điều chỉnh ở mức 25 - 28oC.......................................................................................44
Bảng 3.9: Kết quả phân tích mẫu trắng và mẫu lặp thêm chuẩn.................................46
Bảng 3.10 MDL của phương pháp xác định PBDEs..................................................50
Bảng 3.11. Sai số và độ lặp lại của phép đo tại các nồng độ khác nhau.....................51

Bảng 3.12: Đánh giá mô phỏng về nguy cơ sức khỏe của PBDEs đối với cư dân tại khu
vực lấy mẫu.............................................................................................................. 57

1


Danh mục hình
Hình 1.1: Cơng thức cấu tạo của các chất chống cháy PBDE.................................... 12
Hình 2.1: Sơ đồ thiết bị sắc kí khí kết nối khối phơ (GC/MS)................................... 22
Hình 2.2: Sơ đồ thiết bị GC/MS................................................................................ 23
Hình 2.3: Mẫu bụi trong nhà để phân tích PBDEs.....................................................32
Hình 3.1: So sánh hiệu suất thu hồi của 13 PBDEs khi sử dụng các hỗn hợp dung mơi
chiết tách khác nhau..................................................................................................43
Hình 3.2. Quy trình chiết tách PBDE trong mẫu bụi..................................................48
Hình 3.3: Phân bố hàm lượng của các BDE tại các địa điểm lấy mẫu tại Hà Nội......54
Hình 3.4: Hàm lượng  10 PBDEs và BDE-209 ở trong các mẫu bụi nhà................54
Hình 3.5: Mức độ tương đồng về hàm lượng và thành phần các PBDE.....................55
ở các vị trí lấy mẫu....................................................................................................55


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Chất chống cháy được sử dụng rộng rãi trong hoạt động công nghiệp do nó
được thêm vào trong nhựa, hàng dệt may và mạch điện tử để đáp ứng các tiêu
chuẩn dễ cháy trên toàn thế giới [1]. Các chất chống cháy nhóm brom (BFR), bao
gồm các ete diphenyl polybrominated (PBDEs) đã được sử dụng rộng rãi trong
nhiều thập kỷ. Tuy nhiên, những lo ngại về tích lũy sinh học và ảnh hưởng xấu đến
sức khỏe con người của PBDEs đã dẫn đến việc cấm sản xuất và sử dụng chúng ở
một số quốc gia, dẫn đến tăng việc sản xuất và sử dụng chất chống cháy thay thế,

bao gồm cả OPFRs [2; 3].
Chất chống cháy brom (BRF) đã được phát hiện trong các thành phần môi
trường khác nhau như đất, nước, không khí. Tần suất và nồng độ phát hiện cao của
cả BFR và OPFR được thấy ở trong bụi khơng khí trong nhà, điều này ảnh hưởng
trực tiếp đến sức khỏe của con người trong thời gian tiếp xúc lâu dài, đặc biệt là
đối với trẻ em, do tần suất tiếp xúc với mặt đất thường xuyên hơn do đó phơi
nhiễm bụi cao hơn so với người lớn [4]. Do đó việc phân tích hàm lượng các chất
chống cháy trong bụi khơng khí trong nhà ngày càng được quan tâm, đặc biệt đối
với BFR . Hiện nay trên thế giới nhiều phương pháp phân tích đã được phát triển
nhằm phân tích đồng thời nhiều nhóm chất chống cháy trong mẫu môi trường, đặc
biệt là mẫu khơng khí bằng việc sử dụng cùng một phương pháp chiết tách mẫu.
Các đường phơi nhiễm của con người với các chất chống cháy PBDE bao
gồm ăn uống thức ăn, tiêu hóa, hít phải khơng khí, bụi bị ô nhiễm PBDE và nuốt
phải bụi, đặc biệt là bụi trong nhà. Phơi nhiễm cũng có thể xảy ra trong nơi làm
việc trong q trình hít vào khơng khí trong nhà bị ơ nhiễm. Có sự tương quan tỷ lệ
thuận giữa nồng độ PBDE (ngoại trừ BDE-209) ở sữa mẹ và bụi trong nhà. Nồng
độ PBDE trong huyết thanh người tương quan cao nhất với các mức nồng độ
PBDE tìm thấy trong bụi trong nhà. Khoảng từ 20 % đến 40 % dân số trưởng thành
ở Mỹ tiếp xúc với PBDEs là thông qua việc ăn uống, phần còn lại tiếp xúc chủ
1


yếu là do hít phải

2


bụi hoặc nuốt phải. Các chất chống cháy có liên quan đến rối loạn nội tiết, suy
nhược miễn dịch, độc tính sinh sản, ung thư và tác dụng phụ trên sự phát triển của
thai nhi và trẻ sơ sinh và chức năng thần kinh.

Trước đây, các cơ quan quản lý chỉ xem xét những lợi ích của việc sử dụng
các chất chống cháy chứ không quan tâm đến những hạn chế tiềm ẩn. Sau nhiều
thập kỷ sử dụng các chất chống cháy, hàng trăm nghiên cứu khoa học trên khắp thế
giới đã phát hiện ra hậu quả xấu đối với sức khoẻ và môi trường của một số chất
chống cháy đặc biệt là nhóm chất chống cháy brom. Điều này được minh chứng
bởi một loạt các công bố về nhóm chất chống cháy brom (PBDE...) trong các sản
phẩm chống cháy xuất hiện trong mơi trường bụi và khơng khí trong nhà, khơng
khí, nước, trầm tích và vi sinh vật. Vấn đề về các chất chống cháy brom đã trở
thành một vấn đề lớn trên phạm vi toàn thế giới. Theo thời gian nhiều chất khác
nhau đã được thêm vào danh sách các chất có nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe và
môi trường, và nhiều chất đã được đưa vào nhóm các chất ô nhiễm hữu cơ bền
vững (POP).
Mối quan tâm về các chất chống cháy ngày càng gia tăng đã thúc đẩy một số
nước châu Âu cấm sử dụng một số các chất chống cháy theo nguyên tắc phòng
ngừa hơn phô biến. Một loại các quy định, tiêu chuẩn về các chất chống cháy đã
được đưa ra ở Liên minh châu Âu, Mỹ và một số nước trên thế giới.
Để đánh giá đầy đủ hơn về mức độ ô nhiễm chất chống cháy, đặc biệt là chất
chống cháy brom Chúng tơi đã xây dựng quy trình phân tích chất chống cháy brom
trong bụi khơng khí trong nhà bằng phương pháp sắc ký khí khối phơ
(GC/MS/MS).
Thủ đơ Hà Nội có mật độ dân cư đông cùng với mật độ xây dựng cao, các
cao ốc văn phòng, các khu chung cư cao tầng mọc lên khắp nơi dẫn đến sự gia tăng
nhanh chóng trong sản xuất và tiêu thụ hóa chất công nghiệp, bao gồm các chất
chống cháy brom (BFRs). Các chất chống cháy brom có các vật liệu, đồ dùng trang
thiết bị, nhất là các trang thiết bị điện và điện tử nên chúng dễ phát tán vào môi


trường khơng khí trong q trình sản xuất và tiêu thụ dẫn đến nguy cơ người dân sẽ
bị phơi nhiễm nhiều với các chất này.



Luận văn này dự kiến tập trung nghiên cứu xây dựng phương pháp phân tích
các chất chống cháy brom trong các mẫu bụi khơng khí trong nhà, từ đó áp dụng để
đánh giá sự xuất hiện của các hợp chất này trong mơi trường khơng khí trong nhà
tại Thành phố Hà Nội và đánh giá sự phơi nhiễm cũng như ảnh hưởng của các hợp
chất này đối với người dân sinh sống ở đây. Do đó em thực hiện luận văn “Nghiên
cứu chất chống cháy nhóm brom trong bụi khơng khí trong nhà”.
2. Mục đích nghiên cứu

-Mục tiêu chung: Xây dựng quy trình xác định chất chống cháy nhóm brom
trong bụi khơng khí trong nhà.
- Mục tiêu cụ thể: Ứng dụng quy trình đã được xây dựng nhằm phân tích

chất chống cháy trong bụi khơng khí trong nhà trên một số quận địa bàn thành phố
Hà Nội.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Chất chống cháy nhóm brom và mẫu bụi khơng khí

trong nhà tại Hà Nội.
- Phạm vi nghiên cứu: thành phố Hà Nội trong thời gian từ tháng 5/2020 –

tháng 11/2020.
4. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tông quan về chất chống cháy brom trong bụi khơng khí trong

nhà, phương pháp phân tích chất chống cháy nhóm brom trong bụi khơng khí.
- Khảo sát các loại dung môi sử dụng chiết tách các hợp chất chất chống

cháy brom trong bụi khơng khí trong nhà và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
chiết bằng các phương pháp chiết tách khác nhau.

- Khảo sát độ lặp lại của quy trình chiết tách, kiểm sốt chất lượng phân tích

bằng việc phân tích mẫu lặp, mẫu trắng,…
- Xây dựng quy trình chiết tách chất chống cháy brom trong mẫu bụi khơng

khí trong nhà trên thiết bị sắc ký khí kết nối khối phơ.
- Thu thập mẫu bụi khơng khí trong nhà tại Hà Nội.


- Ứng dụng quy trình chiết tách đã nghiên cứu để phân tích chất chống cháy

brom trong các mẫu bụi thực tế thu thập được.
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: Đề tài nghiên cứu thành công sẽ giúp làm rõ được các

yếu tố liên quan đến các chất chống cháy nhóm brom trong bụi khơng khí trong
nhà.
- Ý nghĩa thực tiễn: Từ quy trình phân tích xây dựng được sẽ ứng dụng vào
việc phân tích xác định các các chất chống cháy trong bụi khơng khí trong nhà. Từ
các kết quả phân tích được sẽ đánh giá các nguy cơ phơi nhiễm và ảnh hưởng sức
khỏe của chất chống cháy brom đến con người. Từ đó góp phẩn cảnh báo cho các
nhà quản lý về việc sử dụng các chất chống cháy độc hại không tốt cho sức khỏe
con người, và định hướng sử dụng các chất chống cháy thân thiện với con người và
môi trường vào trong các sản phẩm tiêu dùng.
6. Bố cục luận văn gồm 3 chương và kết luận

Chương 1: Tông quan
Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương này cung cấp các thông tin về các phương pháp nghiên cứu và nội
dung thực nghiệm trong luận án, trong đó có các nội dung chính là:

- Nghiên cứu phương pháp chiết tách các chất chống cháy brom (PBDE)

trong mẫu bụi khơng khí trong nhà.
- Nghiên cứu phương pháp phân tích các chất chống cháy brom (PBDE)

trong mẫu bụi khơng khí trong nhà trên thiết bị GC/MS.
- Nghiên cứu phân tích xác định các các chất chống cháy brom (PBDE)

trong mẫu bụi khơng khí trong nhà tại một số quận ở Hà Nội.
Chương 3: Phần kết quả và thảo luận
Chương này tập trung vào 4 nội dung kết quả chính:
- Khảo sát các điều kiện chiết táchcác chất chống cháy brom (PBDE) trong

mẫu bụi không khí trong nhà.


- Khảo sát các điều kiện phân tích chất chống cháy brom trong mẫu bụi trên

thiết bị GC/MS.
- Xác định thành phần, hàm lượng, các chất chống cháy brom (PBDE) trong

mẫu bụi khơng khí trong nhà ở một số quận ở Hà Nội.
- Kết luận

Chúng tôi hy vọng rằng kết quả nghiên cứu của luận văn về mặt khoa học sẽ
định hướng về nghiên cứu phân tích các chất chống cháy trong bụi khơng khí, qua
đó sẽ đóng góp những công cụ để giúp cho việc đánh giá tác động môi trường của
các nhà nghiên cứu và quản lý môi trường về mặt thực tiễn cũng như đánh giá các
nguy cơ phơi nhiễm của con người với các chất chống cháy trong mơi trường khí
trong nhà.



CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. KHÁI NIỆM VỀ CÁC CHẤT CHỐNG CHÁY

Các chất chống cháy (Flame retardants: FRs) là các hóa chất được thêm vào
vật liệu dễ cháy để tăng khả năng chống cháy của chúng. Khi vật liệu tiếp xúc với
một nguồn nhiệt nhỏ như thuốc lá, nến hoặc chập điện. Nếu vật liệu hoặc vật liệu
lân cận đã bốc cháy, các chất chống cháy sẽ làm chậm sự bốc cháy và ngăn lửa lan
sang các vật dụng khác.
Vì thuật ngữ "Các chất chống cháy" mô tả một chức năng và có một loạt các
hóa chất khác nhau được sử dụng cho mục đích này. Thơng thường các chất chống
cháy được sử dụng kết hợp với các vật liệu trong quá trình sản xuất.
Sự đa dạng của các sản phẩm các chất chống cháy là rất cần thiết, bởi vì các
vật liệu và sản phẩm cần được an toàn cháy nơ rất khác nhau về bản chất và thành
phần. Ví dụ, nhựa là vật liệu có một loạt các tính chất cơ học, hóa học rất tốt nhưng
cháy. Do đó, chúng cần phải được kết hợp với các chất chống cháy thích hợp để
giữ lại chức năng chính của vật liệu và vẫn chống được cháy. Các chất chống cháy
rất cần thiết để đảm bảo an tồn cháy nơ của một loạt các vật liệu như nhựa, mút
cao su và sợi vật liệu cách nhiệt, mút cao su được sử dụng để sản xuất đồ nội thất,
nệm, sản phẩm gỗ, hàng dệt may tự nhiên và nhân tạo, dùng trong các bộ phận của
thiết bị điện, ô tô, máy bay và các cấu kiện xây dựng...
1.2. VAI TRÒ CỦA CÁC CHẤT CHỐNG CHÁY TRONG ĐỜI SỐNG

Từ những năm 1970, trên toàn cầu người ta đã sử dụng các chất chống cháy
brom, clo và phosphate hữu cơ và các chất chống cháy vô cơ. Các nhà sản xuất
thêm các hóa chất này vào một loạt các sản phẩm để tăng khả năng chống bắt lửa
của chúng. Mặc dù đã phát triển nhiều loại các chất chống cháy đối với hầu hết các
polyme nhân tạo, nhưng các chất chống cháy halogen vẫn được sử dụng nhiều
nhất.

Việc sử dụng các chất chống cháy để thêm vào các vật liệu nhằm hạn chế


quá trình cháy của sản phẩm và vật gia dụng đã được sử dụng một cách triệt để.
Các chất


chống cháy được thêm vào các vật liệu sản xuất trong các lĩnh vực như chất dẻo,
hàng dệt may, sản xuất thiết bị điện tử, vải dệt, nhựa polyme, trong ngành cơng
nghiệp ơ tơ và bề mặt hồn thiện, chất phủ. Các chất chống cháy được sử dụng
rộng rãi ở nồng độ tương đối cao trong nhiều ứng dụng. Hầu hết các trang thiết bị
sử dụng trong nhà đều có sự hiện diện của các chất chống cháy.
Các thiết bị gia dụng và văn phòng đều tiềm ẩn những nguy cơ cháy từ các
vật liệu dễ cháy như các thiết bị điện, điện tử, các đồ dùng trong trong sinh hoạt
(đồ đạc, ghế sofa, thảm, đồ chơi, tạp chí và sách báo ...), đặc biệt là những thiết bị
điện tử tốc độ xử lý cao với những vi mạch điện tử thu nhỏ, dẫn đến nguy cơ quá
nhiệt cục bộ hoặc nguy cơ chập cháy điện. Các chất chống cháy có thể ngăn chặn
sự gia tăng nguy cơ cháy từ sự gia tăng số người tiêu dùng với thiết bị điện tử trong
nhà và văn phòng. Các chất chống cháy bảo vệ các vật liệu hiện đại như nhựa kỹ
thuật, cách nhiệt xây dựng, bảng mạch và dây cáp dễ bắt lửa và lan truyền.
Năm 2008, Mỹ, châu Âu và châu Á tiêu thụ 1,8 triệu tấn các chất chống
cháy, trị giá 4,20 - 4,25 tỷ USD. Năm 2010, châu Á Thái Bình Dương là thị trường
lớn nhất về các chất chống cháy, chiếm 41 % nhu cầu toàn cầu, tiếp đến là Bắc Mỹ
và Tây Âu[5]. Năm 2013, lượng các chất chống cháy tiêu thụ trên thế giới là hơn 2
triệu tấn.
Lĩnh vực sử dụng các chất chống cháy nhiều nhất là lĩnh vực xây dựng, ví dụ
các chất chống cháy rất cần cho các đường ống, dây điện và cáp được làm bằng
chất dẻo[6]. Theo Ceresana thị trường các chất chống cháy đang tăng lên do các
tiêu chuẩn an toàn về việc sử dụng các chất chống cháy ngày càng tăng trên toàn
thế giới [7].

Giống như nhiều sản phẩm và dịch vụ, việc sử dụng các chất chống cháy phụ
thuộc hồn tồn vào các lợi ích và chi phí tơng thể cho xã hội.
 Lợi ích của việc sử dụng các chất chống cháy


- Số lượng các đám cháy được ngăn ngừa hoặc giảm mức độ nghiêm trọng

của đám cháy, số lượng đám cháy nhỏ hơn và diễn ra chậm hơn với sự tắt lửa sớm.
Kết quả giảm tôn thất về tài sản, thương tích và thương vong do hoả hoạn. Mặc dù
thương tích và tử vong do hỏa hoạn có thể tương đối nhỏ so với các nguyên nhân
khác nhưng hậu quả đối với cá nhân, cộng đồng và doanh nghiệp có thể rất nghiêm
trọng khi xảy ra hỏa hoạn, do đó cả xã hội đều phải có ý thức về phòng ngừa và
giảm thiểu hỏa hoạn.
- Giảm thiểu ô nhiễm môi trường do ngăn ngừa hoặc hạn chế hỏa hoạn.
- Cải thiện khả năng chống cháy của các polyme để mở rộng phạm vi ứng

dụng an toàn, do đó giảm chi phí và tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển cải
tiến các sản phẩm và ứng dụng.
 Những bất lợi của việc sử dụng các chất chống cháy
- Một số các chất chống cháy phụ gia thoát ra khỏi các sản phẩm hoặc sử

dụng quá nhiều trong quá trình sản xuất các sản phẩm. Sau đó nó có thể được đi
vào vào mơi trường khơng khí trong nhà, gây nên sự phơi nhiễm cho người sống
tại đó, một số trường hợp, chúng đã được phân tán rộng rãi vào trong mơi trường
ngồi trời, thậm chí tập trung ở các vùng sâu vùng xa như vùng Bắc Cực [7]. Việc
thoát ra và phân tán vào môi trường của một số chất chống cháy có hoạt tính sinh
học và độc tính đối với con người và hệ sinh thái giành được mối quan tâm lớn.
- Một số hệ thống chống cháy có thể có một số tác dụng có lợi trên một số

khía cạnh của hoạt động hỏa hoạn, nhưng chúng cũng có thể làm tăng sự phát tán

các chất độc hại khi các sản phẩm chống cháy bị đốt trong hỏa hoạn, do đó gây ra
các tác động tiêu cực đến sức khỏe con người hoặc môi trường.
1.3. CHẤT CHỐNG CHÁY BROM, ỨNG DỤNG

Chất chống cháy brom (BFR) là các hợp chất brom hữu cơ có tác dụng ức
chế hóa học đối với quá trình đốt cháy và có xu hướng giảm tính dễ cháy của các
sản phẩm có chứa chúng. Các chất chống cháy hóa học rất đa dạng và chiếm ưu


thế,


chiếm khoảng 19,7% thị trường. Chúng được ứng dụng hiệu quả trong các sản
phẩm nhựa, dệt may, điện tử, xây dựng và đồ nội thất.
Các hợp chất polybrominated diphenylethers (PBDEs) được coi là một nhóm
quan trọng trong các hợp chất chống cháy, chúng được sản xuất với sản lượng lớn
và được sử dụng rộng rãi trong nhiều sản phẩm hàng ngày, giúp cho các thiết bị vật
dụng không dễ dàng bị cháy hoặc bị cháy chậm hơn trong hỏa hoạn. Tuy nhiên,
trong những năm gần đây, các nghiên cứu đã cho rằng PBDE là chất gây ô nhiễm
đáng kể trong môi trường sống trong nhà và gây nên những ảnh hưởng tiêu cực đến
sức khỏe cộng đồng.
PBDE có 10 nguyên tử brom gắn với phân tử diphenylether, trọng lượng
phân tử cao và độ bền nhiệt cao.Họ PBDE bao gồm 209 chất đồng đẳng, các sản
phẩm thương mại thường là hỗn hợp của một số các chất đồng đẳng này.
Ứng dụng chính của PBDE là trong polyme styrenic, polyolefin polyeste,
nylons và hàng dệt may. Các hợp chất này thường có mặt trong thành phần các
chất phụ gia, và được trộn với các chất tạo dẻo, tạo bọt tuy nhiên không có sự hình
thành các liên kết hóa học, chính vì vậy mà các chất chống cháy này có khả năng
khuếch tán ra khỏi sản phẩm bám vào các hạt bụi và xâm nhập vào mơi trường
khơng khí, gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người [8].

OctaBDE thương mại (còn được gọi là "Octabrom") là một hỗn hợp kỹ thuật
của các đồng loại PBDE khác nhau có trung bình 7,2 đến 7,7 nguyên tử brôm cho
mỗi phân tử của diphenyl ether. Các đồng đẳng chiếm ưu thế trong octaBDE
thương mại là những chất của heptabromodiphenyl ether và octaBDE. Thuật ngữ
octaBDE đơn thuần đề cập đến các đồng phân của ete octabromodiphenyl (PBDE
194–205); và BDE-203 (2,2 ’, 3,4,4’, 5,5 ’, 6-octabromodiphenyl ether).
Nồng độ của PBDE trong khơng khí và bụi trong nhà nói chung cao hơn so
với nồngđộ ở ngồi trời bởi vì chúng được sử dụng rộng rãi trong các vật dụng và
thiết bị trong nhà [9;10].Với mật độ xuất hiện dày đặc trong nhà, cùng với khoảng


không trong nhà thường là nhỏ, kéo theo sự luân chuyển khơng khí yếu hơn nên
nồng độ PBDEs trong bụi trong nhà cao hơn gấp nhiều lần so với bụi ngồi trời.
Hơn nữa, sự lưu thơng khơng khí yếu hơn trong nhà cũng làm tăng lượng chất,
lắng đọng các hạt và do đó PBDE có nhiều khả năng được hấp phụ lên bề mặt các
vật liệu khác và tồn dư lâu hơn trong khơng khí [11;12].
1.4. NHĨM CHẤT CHỐNG CHÁY DIPHENYL POLYBROMINATED (PBDEs)

Trong nghiên cứu này chúng tôi tập trung nghiên cứu xây dựng phương pháp
chiết tách nhóm chất chống cháy gốc Brom là nhóm diphenyl polybrominated
(PBDEs) bao gồm 13 đồng đằng của chất chống cháy PBDE là BDE-28, 47, 99,
100, 153, 154, 183, 196, 197, 203, 206, 207, và 209 (bảng 1.1).
Bảng 1.1: Danh sách các chất phân tích
Đồng đẳng
Di-BDEs
Tri-BDEs
Tetra-BDEs
Penta-BDEs
Hexa-BDEs
Hepta-BDEs

Octa-BDEs
Nona-BDEs
Deca-BDE

Hợp chất
BDE-15
BDE-28
BDE-47
BDE-99, -100
BDE-153, -154
BDE-183
BDE-196, -197-203
BDE-206, -207
BDE-209

Tính chất hóa lý của PBDEs phân tích được liệt kê trong bảng 1.2 và hình 1.1
Bảng 1.2: Tính chất hóa lý của các chất PBDE phân tích
Tên

BDE-28

Cơng thức
phân tử
C12H7Br3O

Tên gọi

2,4,4′-TriBDE, 2,4,4′Tribromodiphenyl ether

Khối

lượng
phân tử
(g/mol)
406.90

Điểm
chẩy
64-64.5 °C

Bề
ngồi
Rắn


BDE-47

C12H6Br4O

BDE-99

C12H5Br5O

BDE-100

C12H5Br5O

BDE-153

C12H4Br6O


BDE-154

C12H4Br6O

BDE-183

C12H3Br7O

BDE-196

C12H2Br8O

BDE-197

C12H2Br8O

BDE-203

C12H2Br8O

BDE-206

C12HBr9O

BDE-207

C12HBr9O

BDE-209


C12Br10O

2,2′,4,4′-TetraBDE,
2,2′,4,4′Tetrabromodiphenyl ether
2,2′,4,4′,5-PentaBDE,
2,2′,4,4′,5Pentabromodiphenyl ether
2,2′,4,4′,6-PentaBDE,
2,2′,4,4′,6Pentabromodiphenyl ether
2,2′,4,4′,5,5′-HexaBDE,
2,2′,4,4′,5,5′Hexabromodiphenyl ether
2,2′,4,4′,5,6′Hexabromodiphenyl ether
2,2′,3,4,4′,5′,6-HeptaBDE,
2,2′,3,4,4′,5′,6Heptabromodiphenyl ether
2,2′,3,3′,4,4′,5,6′-octabromodiphenyl ether
2,2′,3,3′,4,4′,6,6′-octabromodiphenyl ether
2,2',3,4,4',5,5',6Octabromodiphenyl ether
2,2′,3,3′,4,4′,5,5′,6NonaBDE,
2,2′,3,3′,4,4′,5,5′,6Nonabromodiphenyl ether
2,2′,3,3′,4,4′,5,6,6′NonaBDE,
2,2′,3,3′,4,4′,5,6,6′Nonabromodiphenyl ether
Decabromodiphenyl ether,
Decabromodiphenyl oxide

485.79

82-82.5 °C

Rắn

564.69


-5 °C

Rắn

564.69

97-98 °C

Rắn

643.58

157.6 °C

Rắn

643.58

142-143 °C Rắn

722.48
801.379
801.379
801.379
880.275

880.275

959.17


BDE-28

BDE-47

BDE-99

BDE-100

294-296 °C Trắng,
vàng
nhạt


BDE-153

BDE-154

BDE-183

BDE-196

BDE-197

BDE-203

BDE-206

BDE-207


BDE-209

Hình 1.1: Cơng thức cấu tạo của các chất chống cháy PBDE
SỰ HIỆN DIỆN CỦA CHẤT CHỐNG CHÁY BROM TRONG MÔI
TRƯỜNG
1.5.

Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra rằng nồng độ PBDEs trong bụi
trong nhà cao 50 lần so với nồng độ ngoài trời trong trong một nghiên cứu mẫu bụi
ở Ottawa, Canada.


Những nguy cơ về sức khoẻ liên quan đến chất chống cháy: Các chất chống
cháy có liên quan đến các vấn đề sức khỏe con người như rối loạn nội tiết, suy
giảm hệ miễn dịch, độc tính sinh sản, ung thư và tác dụng phụ trên sự phát triển
của thai nhi và trẻ sơ sinh và chức năng thần kinh. Con người có thể bị phơi nhiễm
với các chất chống cháy từ các sinh hoạt hằng ngày, từ các phương tiện giao thông,
từ nơi làm việc....
Chất chống cháy brom (BRF) đã được phát hiện trong các thành phần môi
trường khác nhau như đất, nước, khơng khí. Tần suất và nồng độ phát hiện cao cao
của cả BFR và OPFR được thấy ở trong bụi khơng khí trong nhà, điều này ảnh
hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người trong thời gian tiếp xúc lâu dài, đặc
biệt là đối với trẻ em, do tần suất tiếp xúc với mặt đất thường xuyên hơn do đó
phơi nhiễm bụi cao hơn so với người lớn [4].Do đó việc phân tích hàm lượng các
chất chống cháy trong bụi khơng khí trong nhà ngày càng được quan tâm, đặc biệt
đối với BFR . Hiện nay trên thế giới nhiều phương pháp phân tích đã được phát
triển nhằm phân tích đồng thời nhiều nhóm chất chống cháy trong mẫu môi trường,
đặc biệt là mẫu không khí bằng việc sử dụng cùng một phương pháp chiết tách
mẫu.
1.6. NGUY CƠ PHƠI NHIỄM CỦA CON NGƯỜI VỚI CHẤT CHỐNG CHÁY


Các nhà khoa học đã xác định được mức độ đáng kể và tăng nhanh nồng độ
BFR trong mô người bao gồm máu, mô mỡ và mô sữa. Nguồn tiếp xúc của con
người vẫn còn kém đặc trưng kém, mặc dù các tuyến đường có khả năng là hít phải
các hạt bị ô nhiễm hoặc nuốt phải thực phẩm bị ô nhiễm. BFR có thể bốc hơi từ các
sản phẩm tiêu dùng và được lắng đọng trên các hạt bụi sau đó được con người ăn
hoặc hít thở phải. Các nhà nghiên cứu đã ghi nhận phơi nhiễm nghề nghiệp trong
ngành điện tử và các ngành công nghiệp máy tính với mức độ cao BFR trong máu
của cơng nhân. Hấp thụ BFR thông qua tiếp xúc với da với các sản phẩm như điện
tử và dệt may không có khả năng đóng góp đáng kể đến mức BFR tăng trong cơ
thể.


* Phơi nhiễm qua con đường ăn uống: Một con đường phơi nhiễm ở người là
thông qua chế độ ăn uống, đặc biệt là ăn cá nhiễm mỡ và chất béo thực phẩm, bao