Nghiên cứu chế tạo màng hấp phụ phục vụ đánh giá phơi nhiễm hơi Nicotin bằng phương pháp lấy mẫu thụ động

Download

Kết quả nghiên cứu KHCN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG HẤP PHỤ

PHỤC VỤ ĐÁNH GIÁ PHƠI NHIỄM HƠI NICOTIN

BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU THỤ ĐỘNG

Trần Phương Thảo, Thái Hà Vinh, Nguyễn Phương Hiên

Viện Khoa học An toàn và Vệ sinh lao động

Tóm tắt:

Thuốc lá là sản phẩm tiêu dùng hợp pháp duy nhất gây tử vong cho một nửa số người sử dụng

nó cùng hàng trăm nghìn người không hút thuốc lá khác. Theo số liệu của Tổ chức Y tế thế giới

(WHO) cuối tháng 5/2017, mỗi năm thế giới có khoảng 7 triệu người tử vong do các bệnh liên

quan đến hút thuốc lá và 600.000 người chết do phơi nhiễm với khói thuốc lá thụ động. Nicotine

là thành phần chính trong thuốc lá và là nguyên nhân gây nghiện cho những người hút thuốc [1].

Trong nghiên cứu này đánh giá lựa chọn loại màng lọc làm vật liệu mang và tối ưu hoá nồng độ

hoá chất tẩm NaHSO để đạt hiệu suất thu hồi mẫu Nicotine theo yêu cầu phân tích lượng vết

bằng phương pháp lấy mẫu thụ động. Đã chế tạo được hai loại màng hấp phụ trên cơ sở màng

lọc Quartz và màng lọc sợi thuỷ tinh loại A (GF/A). Kết quả thí nghiệm cho thấy màng lọc Quartz

có hiệu suất thu hồi cao hơn màng lọc GF/A ở các thí nghiệm, tuy nhiên sự khác biệt không rõ

ràng. Màng lọc GF/A có khả năng lưu giữ mẫu lâu hơn, hệ số thu hồi sau 14 ngày thí nghiệm với

nồng độ tẩm NaHSO 4% đạt trên 90%.

I. MỞ ĐẦU

Chính vì vậy, việc xác định nồng độ nicotine

trong không khí khu vực làm việc là giải pháp dự

phòng đầu tiên có cơ sở khoa học để ngăn ngừa

sự ảnh hưởng tới sức khỏe của người lao động

[4],[5].

heo báo cáo năm 2010 củaTổng hộiYkhoa

Hoa Kỳ, khói thuốc lá chứa 7.000 hóa

chất, trong đó có 69 chất gây ung thư.

Một số chất độc hại điển hình trong khói thuốc lá

gồm: Nicotine, Tar, CO, benzene, nitrosamines,

ammonia, formaldehyde\ Nicotine là thành phần

chính có trong thuốc lá và là tác nhân gây nghiện

cho những người hút thuốc.

Trên thế giới, phương pháp phân tích và

đánh giá nicotine trong không khí bao gồm

phương pháp lấy mẫu chủ động bằng cách sử

dụng một bơm hút thu mẫu có tốc độ hút biết

trước, hút một lượng không khí nhất định qua

ống hấp phụ chứa vật liệu hấp phụ (XAD-2,

XAD-4, Tenax hoặc than hoạt tính) và phương

pháp thụ động bằng cách treo đầu lấy mẫu chứa

vật liệu hấp phụ trong không khí để các vật liệu

này hấp thu mẫu một cách tự nhiên [6]. Các mẫu

này được phân tích bằng các thiết bị sắc ký GC-

Nicotine được tìm thấy có liên quan và tác

động đến các bệnh và bộ phận: Ung thư đường

ruột-dạ dày, bệnh ung thư tuyến tụy, bệnh ung

thư vú, ảnh hưởng hệ thống tim mạch, hệ thống

hô hấp, hệ tiêu hóa, hệ thống miễn dịch, hệ

thống thị giác, hệ thống thận, hệ thống sinh sản-

giống đực, chu kỳ kinh huyệt, tế bào trứng, phụ

nữ mang thai [2],[3].

Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2020

109

Kết quả nghiên cứu KHCN

NPD, thiết bị sắc ký GC-MS và HPLC [7], [8], [9],

[10]. Bài báo này tập trung nghiên cứu vật liệu

mang và tỉ lệ chất hấp phụ nhằm nâng cao hiệu

suất và độ tin cậy cho phương pháp lấy mẫu hơi

nicotin thụ động.

1%, 4% và 10% cho mỗi loại màng, thí nghiệm

lặp lại 5 mẫu tại mỗi nồng độ. Ký hiệu các thí

nghiệm như sau:

- GA1: Màng lọc GF/A tẩm NaHSO 1%

- GA4: Màng lọc GF-A tẩm NaHSO 4%

II. PHƯƠNG PHÁP

- GA10: Màng lọc GF-A tẩm NaHSO 10%

2.1. Xác định hơi nicotin bằng thiết bị GC/NPD

- Q1: Màng lọc Quart tẩm NaHSO 1%

Nguyên lý của phương pháp: Hơi nicotine

được hấp thu một cách thụ động lên vật liệu hấp

phụ, sau đó Nicotine trên lớp hấp phụ được chiết

tách chuyển thành dạng dung dịch và được định

tính, định lượng bằng thiết bị sắc ký khí ghép nối

detector NPD. Detector nitơ-phốt pho (NPD)

chọn lọc cho các hợp chất hữu cơ có chứa nitơ

hoặc phốt pho. NPD cũng đáp ứng phân tích

hydrocarbon bình thường, nhưng ít hơn khoảng

100.000 lần so với các hợp chất chứa nitơ hoặc

phốt pho [11]. Do tính chọn lọc và độ nhạy của

nó, NPD thường được sử dụng để phát hiện các

hợp chất vi lượng có chứa N, P khác nhau.

- Q4: Màng lọc Quart tẩm NaHSO 4%

- Q10: Màng lọc Quart tẩm NaHSO 10%

Tiến hành thêm chuẩn nicotine nồng độ

5µg/mL và thực hiện quá trình phân tích tại các

thời điểm khác nhau: Ngày đầu tiên (sau khi

thêm chuẩn nicotine lên màng), sau thời gian 3

ngày, 7 ngày và 14 ngày. Ở mỗi nồng độ cho mỗi

loại màng chuẩn bị đủ loạt 20 mẫu cho bốn

khoảng thời gian khảo sát. Tổng số mẫu thí

nghiệm là 120 mẫu. Điều kiện bảo quản như

sau: màng được đặt trong túi nilon kín khí, tránh

ánh sáng mặt trời, điều kiện bảo quản mẫu ở

nhiệt độ phòng. Tất cả các loại màng sau khi

được tẩm chất hấp phụ để khô và được bảo

quản trong chai kín, tối màu.

Mẫu nicotine trên màng được chuyển sang

dạng nicotin tự do khi thêm dung dịch NaOH vào

mẫu và lắc đều. Dùng n-Heptane và chiết lỏng lỏng

để tách pha nicotine từ dung dịch NaOH vào n-

Heptane. Định lượng Nicotin trong mẫu từ đường

chuẩn sử dụng phương pháp nội chuẩn với

Quinoline. Sử dụng thiết bị GC/NPD Shimadzu

2010 Plus với cột tách GC HP-FFAP 25m, 0,32mm,

2.3. Đánh giá hình ảnh vật liệu hấp phụ trên

màng tẩm.

Tiến hành tẩm NaHSO lên màng lọc ở 3

khoảng nồng độ khác nhau là 1%, 4%, 10%.

Chụp hình ảnh lớp vật liệu hấp phụ lên màng

bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM - Scanning

Electron Microscope) để xác định mật độ và khả

năng phân bố chất hấp phụ trên màng.

0,5µm; nhiệt độ cổng bơm mẫu: 230 C; Nhiệt độ lò

cột 120 C; nhiệt độ NPD: 220 C; tốc độ dòng khí

mang: 3,6mL/phút; thể tích bơm mẫu: 1,0µL.

2.2. Thí nghiệm lựa chọn màng tẩm

Đánh giá hiệu quả hấp thu mẫu qua hiệu suất

thu hồi khi tiến hành phân tích đánh giá độ thu

hồi qua các loạt mẫu thêm chuẩn nicotine.

Tiến hành khảo sát trên hai loại vật liệu mang

là màng lọc làm bằng sợi thủy tinh loại A (GF/A)

được mua thương mại của hãng Whatman

(GF/A, 25mm, Cat No.1820-025) và màng Quazt

25 mm của hãng SKC (225-1824, 25mm, 1,2µm).

III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Khoảng tuyến tính

Trước khi tẩm chất hấp phụ NaHSO , các

Từ dung dịch chuẩn của nicotine và chất nội

chuẩn quinoline pha thành dãy dung dịch chuẩn

nicotine có nồng độ từ 0,5-20µg/mL với nồng độ

chất nội chuẩn quinoline là 5µg/mL.

màng lọc được chiết Soxhlet bằng methanol

trong vòng 24h. Màng lọc được để khô trong

bình hút ẩm có chứa silica gel sạch. Sau đó tiến

hành tẩm NaHSO ở ba nồng độ khác nhau là

Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2020

110

Kết quả nghiên cứu KHCN

^AreaY^Rat=^ioaX + b

a = 0.487357

b = -0.0273863

R^2 = 0.9998790

0.0

2.5

5.0

7.5

10.0

12.5

15.0

17.5 Conc. Ratio

Hình 1. Đường chuẩn tuyến tính của nicotin với nội chuẩn Quinolin

thấp nhất. Hiệu suất thu hồi trung bình ở nồng

độ tẩm còn lại lần lượt là 93,2% và 93,7% trên

màng lọc GF/A và màng lọc Quartz.

Hệ số tương quan R = 0,9998 thỏa mãn điều

kiện 0,995≤ R ≤1 và độ chệch các điểm chuẩn

trong khoảng 10% [12], đạt yêu cầu kỹ thuật

cho phân tích lượng vết nicotine trong không khí.

3.3. Khảo sát thời gian lưu mẫu

3.2. Hiệu suất thu hồi mẫu

Sử dụng hiệu suất thu hồi qua các khoảng

thời gian lưu mẫu khác nhau để đánh giá khả

năng lưu giữ mẫu. Nhìn chung, sau thời gian lưu

mẫu 14 ngày trên hai loại màng lọc hiệu suất thu

hồi còn lại đạt trên 85%.

Kết quả thí nghiệm loạt mẫu đánh giá hiệu

suất thu hồi trên hai loại màng nghiên cứu cho

thấy tất cả các mẫu đều cho hiệu suất thu hồi

trên 90%, trong đó ở dải nồng độ NaHSO 4%

Ở cả ba khoảng nồng độ tẩm NaHSO khảo

cho hiệu suất thu hồi trung bình cao nhất lần

lượt là 94,9% đối với màng GF/A và 96,6% đối

với màng Quartz.

sát, hiệu suất thu hồi của màng Quartz cao hơn

màng GF/A tuy nhiên không có sự khác biệt

đáng kể. Hiệu suất thu hồi giảm dần kể từ ngày

đầu tiên đến sau ngày thứ 14 của cả hai loại

màng lọc nghiên cứu. Kết quả hệ số góc đường

xu hướng 4%, 1%, 10% chất tẩm trên màng

Quartz có giá trị nghịch lớn hơn màng GF/A lần

lượt là -0,9003; -0,8241; -0,781 và -0,5547; -

0,6094; -0,7134 cho thấy xu hướng mất mẫu sau

14 ngày thí nghiệm của màng Quartz lớn hơn

màng GF/A (Hình 3).

Ở nồng độ tẩm NaHSO 10% ở cả hai loại

màng lọc đều cho hiệu suất thu hồi trung bình

96,6

94,9

93,7

93,2

92,9

91,3

Đối với màng Quartz diễn biến giảm hiệu suất

thu hồi từ ngày đầu tiên đến sau ngày thứ 14

của 3 khoảng nồng độ NaHSO 1%; 4%; 10%

lần lượt là 10,9%; 11,5%; 12,5%. Đối với màng

GF/A diễn biến giảm hiệu suất thu hồi từ ngày

đầu tiên đến sau ngày thứ 14 của ba khoảng

GA1

GA4

GA10

Q10

Hình 2. Hiệu suất thu hồi trung bình của hai

nồng độ NaHSO 1%; 4%; 10% lần lượt là 7,6%;

loại màng GF/A và Quartz

7,7%; 9,3%.

Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2020

111

Kết quả nghiên cứu KHCN

KӃt quҧ khҧ năng lѭu mүu cӫa màng Quartz

KӃt quҧ khҧ năng lѭu mүu cӫa màng GF/A

102

100

100,2

99,6

98,5

97,9

93,9

95,8

94,2

88,7

92,2

91,2

90,8

86,6

88,7

N gày ÿҫu tiên

Sau 3 ngày

Sau 7 ngày

Q10

Sau 14 ngày

N gày ÿҫu tiên

Sau 3 ngày

GA1 GA4

Sau 7 ngày

GA10

Sau 14 ngày

Xu hѭӟng giҧm hiӋu suҩt thu hӗi cӫa màng Quartz

Xu hѭӟng giҧm hiӋu suҩt thu hӗi cӫa màng GF/A

103

100

101

y = -0,5547x + 98,342

R² = 0,96553

y = -0,9003x + 102,23

R² = 0,92996

y = -0,7134x + 95,709

y = -0,6094x + 96,984

R² = 0,89992

y = -0,781x + 97,806

R² = 0,93956

y = -0,8241x + 98,825

R² = 0,76438

R² = 0,71177

10 11 12 13 14 15

Linear (Q4)

Q10

GA1

Linear (GA1)

GA4

GA10

Linear (Q1)

Linear (Q10)

Linear (GA4)

Linear (GA10)

Hình 3. KӃW TXҧ ÿiQK JLi NKҧ QăQJ OѭX PүX FӫD FiF ORҥL Pàng

chứng minh qua kết quả hiệu suất thu hồi trung

bình ở nồng độ này là lớn nhất. Đối với nồng độ

3.4. Kết quả đánh giá hình ảnh bề mặt chất

tẩm NaHSO

NaHSO 1% cho thấy bề mặt các sợi thuỷ tinh có

Sau khi có kết quả đánh giá độ thu hồi trên

các loại màng lọc. Để đánh giá về mặt hình ảnh

mật độ các hạt NaHSO rất thưa thớt (Hình 4b)

điều này cũng được chứng minh bằng thực

nghiệm là hiệu suất thu hồi trung bình của nó ít

trực quan của lớp chất hấp phụ NaHSO tẩm lên

màng GF/A ở cả 3 nồng độ, chúng tôi tiến hành

chụp phóng đại hình ảnh màng lọc trước khi tẩm

và sau khi tẩm bằng kính hiển vi điện tử quét.

hơn ở nồng độ 4%. Đối với nồng độ NaHSO 10%

qua hình ảnh chụp ở kích thước 10um và 500nm

(Hình 4d) cho thấy NaHSO bám thành từng

mảng lớn trên bề mặt màng GF/A đồng thời phủ

kín đều thành mảng trên bề mặt sợi không phải

dạng các hạt nên diện tích bề mặt bị giảm rất

nhiều so với nồng độ 1% và 4%, điều này cũng

được minh chứng qua hình 4 khi hiệu suất thu hồi

Từ ảnh chụp SEM có thể nhận thấy với nồng

độ tẩm NaHSO 4% cho bề mặt chất hấp phụ

phân tán đều và không quá dày đặc trên bề mặt

màng lọc, các hạt NaHSO bám thành chùm nhỏ

trên bề mặt sợi thuỷ tinh (Hình 4c) tạo được diện

tích bề mặt hấp phụ lớn nhất. Điều này được

trung bình của nồng độ NaHSO 10% là thấp nhất.

Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2020

112

Kết quả nghiên cứu KHCN

a. Màng lӑF

FKѭD WҭP

b. Màng lӑF WҭP

NaHSO₄1%

c. Màng lӑF WҭP

NaHSO₄4%

d. Màng lӑF WҭP

NaHSO₄10%

Hình 4. Ảnh chụp SEM của vật liệu GF-A chưa tẩm và tẩm NaHSO ở các nồng độ khác nhau

Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2020

113

Kết quả nghiên cứu KHCN

IV. KẾT LUẬN

Minh Khôi (1997), “Hướng dẫn giám định 21

bệnh nghề nghiệp được bả hiểm”, Viện giám

định y khoa, Bộ Y Tế, tr.128-134,320-326.

[5]. LêTrung (1987), “Nhiễm độc Nicotin nghề

nghiệp, Bệnh nghề nghiệp”, tập I, Nhà xuất bản

Y học, tr.241-250.

Qua kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất

thu hồi của cả hai loại màng lọc thí nghiệm

không có sự khác biệt nhau đáng kể, đều đáp

ứng các yêu cầu kỹ thuật cho quan trắc hàm

lượng vết nicotin trong không khí. Tuy nhiên, kết

quả thí nghiệm chỉ ra sự mất mẫu sau 14 ngày

thí nghiệm trên màng Quartz lớn hơn màng

GF/A. Ngoài ra giá thành của màng Quartz lớn

hơn màng GF/A rất nhiều. Chính vì thế chúng tôi

lựa chọn màng lọc GF/A cho các thí nghiệm thiết

kế chế tạo công cụ lấy mẫu hơi nicotin thụ động.

[6]. Khanh Huynh C1, Moix JB, Dubuis A, (2008),

“Development and application of the passive

smoking monitor MoNIC, Rev Med Suisse,

4(144):430-3”.

[7]. Nicotine: “method NIOSH 2544. Manual of

analytical method (NMAM): fourth edition”, 1994.

[8]. Nicotine: “method NIOSH 2551. Manual of

analytical method (NMAM): fourth edition”, 1998

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. US Department of Health and Human

Services, Mental Health, Available from:

h t t p : / / w w w. s a m h s a . g o v / d a t a / 2 k 1 2 /

MHUS2010/MHUS-2010.pdf. [Last accessed on

2014 Sep].

[9]. ASTM D5075-01:2001: “Standard test

method for nicotine and 3-ethenylpyridine in

indoor air”.

[10]. ISO 18145:2003: “Environmental tobacco

smoke-Determinaiton of vapour phase nicotine

and 3-ethenylpyridine in air- Gas chroatographic

method”.

[2]. Aseem Mishra, Pankaj Chaturvedi, Sourav

Datta, Snita Sinukumar, Poonam Joshi, Apurva

Garg (2015), “Harmful effect of nicotine”, India J

Med Paediatr Oncol, 36 (1), 24-31.

[11]. Nguyễn Văn Ri, (2014), “Các phương pháp

tách, Giáo trình giảng dạy dành cho sinh viên

chuyên ngành Hóa Phân tích”, Trường Đại học

Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội.

[3]. IARC Working Group on the Evaluation of

Carcinogenic Risks to Humans, (2004),

“Tobacco smoke and involuntary smoking, IARC

Monogr Eval Carcinog Risks Hum”; 83:1-1438.

[12]. AOAC International (2016), appendix F:

“Guidelines for standard method performance

requirements”.

[4]. Đặng Ngọc Trúc, Phạm Đắc Thủy, Phạm

Ảnh minh họa. Nguồn: Internet

Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2020

114

6 trang yennguyen 16/04/2022 3720

Download

Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu chế tạo màng hấp phụ phục vụ đánh giá phơi nhiễm hơi Nicotin bằng phương pháp lấy mẫu thụ động", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

nghien_cuu_che_tao_mang_hap_phu_phuc_vu_danh_gia_phoi_nhiem.pdf