Kiểm soát hàm lượng Polychlorinated Biphenyls (PCBs) gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người

Folder Kỹ thuật - Chuyên môn
Views 77
Last Updated 28/06/2024

Polychlorinated Biphenyls (PCBs) là hóa chất độc hại khó phân hủy, gây nguy hại đến sức khỏe con người và môi trường được quy định trong công ước Stockholm. Việt Nam là thành viên thứ 14 tham gia công ước Stockholm cam kết dừng sử dụng PCBs vào năm 2020 và tiêu hủy an toàn vào năm 2028.

1. PCBs là gì?

PCBs là hợp chất chlor hữu cơ bao gồm hai vòng benzen được liên kết bằng một liên kết cacbon-cacbon đơn có công thức chung là C12H10-nCln, trong đó n = 1 đến 10 (Hình 1) [1]. Trong 10 nguyên tử hydro trên vòng biphenyl có thể được thay thế bằng các nguyên tử clo để tạo ra 209 hợp chất khác nhau. Độc tính của PCB khác nhau phụ thuộc vào vị trí của nguyên tử clo thay thế trong vòng. PCBs có tính chất kỵ nước, dễ tan trong dung môi hữu cơ ít phân cực (n-hexane, isooctane, n-heptane, acetone và alcol), dầu và chất béo. Các hợp chất có ít nguyên tử chlor dễ bay hơi hơn so với các chất có số lượng nguyên tử chlor lớn hơn. Ở trạng thái tinh khiết, PCBs tồn tại ở dạng tinh thể nhưng PCBs thương mại là hỗn hợp của nhiều đồng đẳng dạng lỏng hoặc sệt, không mùi, không màu hoặc màu vàng nhạt.

cau-truc-hoa-hoc-cua-cPCBs

Hình 1: Cấu trúc hóa học của PCBs

(n biểu thị số nguyên tử chlor trên mỗi vòng)

PCBs có 10 đồng đẳng và 209 cấu tử trong đó có 130 cấu tử được đưa vào sản xuất thương mại. PCBs có nhiệt độ chớp cháy cao, các hợp chất này có khả năng chống cháy (170–380°C). Do đặc tính không cháy nổ, cách điện tốt, nhiệt độ sôi cao, từ năm 1929 PCBs được sản xuất và sử dụng rộng rãi, PCBs thường được sử dụng như một chất phụ gia trong nhiều ngành công nghiệp như dầu cách điện máy biến thế và tụ điện, dầu thủy lực, chất hóa dẻo trong sơn, mực in, giấy không chứa carbon, cao su nhân tạo, chất chống cháy…

PCBs được sản xuất ở nhiều quốc gia và các hợp chất này đã xuất hiện trên thị trường dưới nhiều nhãn hiệu và tên thương mại khác nhau (Arochlor, Chlophen, Kanechlor, Fenchlor...).

2. PCB và ảnh hưởng sức khỏe con người

PCBs đã bị cấm sản xuất và sử dụng tại hầu hết các quốc gia từ những năm cuối 1970, tuy nhiên có khoảng 10% PCBs sản xuất từ năm 1929 vẫn còn tồn tại trong môi trường cho đến nay. PCBs rất bền vững, có khả năng bay hơi, hòa tan kém trong nước nhưng hoà tan tốt trong các chất béo, nên chúng có thể tích lũy trong mô mỡ động vật, đi vào chuỗi thức ăn và tồn tại lâu dài trong môi trường. Ở nhiệt độ cao, PCBs có thể bị chuyển hóa và tạo ra các sản phẩm phụ độc hại, như dioxin và các chất tương tự dioxin [2]. Một số nguy cơ ảnh hưởng của PCBs tới sức khỏe con người như sau:

2.1 Nguy cơ gây ung thư

PCBs là một trong những chất gây ô nhiễm môi trường được nghiên cứu rộng rãi nhất. Nhiều nghiên cứu trên động vật và con người đã được thực hiện để đánh giá khả năng gây ung thư của PCBs. Năm 2013, Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) đã phân loại PCBs giống dioxin (dioxin-liked PCBs) là các chất gây ung thư ở người thuộc nhóm 2A.

Những nghiên cứu dịch tễ học ở quần thể người được cho là phơi nhiễm với PCBs đã được tiến hành. Dựa trên những báo cáo được ghi nhận bởi Cơ quan đăng ký chất độc hại và bệnh tật (ATSDR, 2000) cho thấy có sự gia tăng nguy cơ tử vong do những bệnh ung thư đường tiêu hóa, gan, hệ thống tạo máu và các khối u ác tính. Các loại PCBs có xu hướng tích lũy sinh học trong cá, các động vật khác và trong trầm tích là những hỗn hợp gây ung thư mạnh nhất.

2.2 Rối loạn hệ thần kinh và chức năng khác

Nhiều đánh giá dịch tễ học đã chỉ ra rằng việc tiếp xúc với PCBs trong quá trình phát triển của hệ thần kinh làm tăng nguy cơ suy giảm hệ thần kinh ở trẻ em, thông qua sự suy giảm chức năng nhận thức và thần kinh vận động, cũng như sự suy giảm khả năng tập trung, học tập và trí nhớ. Hơn nữa, các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng phơi nhiễm trước khi sinh với PCBs có thể làm tăng nguy cơ rối loạn tự kỷ và rối loạn tăng động giảm chú ý. Các nghiên cứu thực nghiệm trên động vật xác nhận rằng phơi nhiễm PCBs gây ra các tác động lên hành vi thần kinh tương tự như những tác động được quan sát thấy ở người [3].

Kết quả của các nghiên cứu dịch tễ học khác nhau chỉ ra rằng việc tiếp xúc với PCBs cũng liên quan đến rối loạn chức năng hệ thống miễn dịch, teo tuyến ức, ức chế phản ứng miễn dịch, và các bệnh tim mạch, chẳng hạn như đột quỵ và tăng huyết áp. Bên cạnh đó, người trưởng thành bị nhiễm hàm lượng cao PCBs làm giảm lượng hormone tuyến giáp triiodothyronine, loại hormone này ảnh hưởng đến hầu hết mọi quá trình sinh lý trong cơ thể, bao gồm sự tăng trưởng và phát triển, trao đổi chất, nhiệt độ cơ thể và nhịp tim. Nó cũng dẫn đến giảm khả năng miễn dịch và tăng rối loạn tuyến giáp.

Ngoài ra, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng PCBs không giống dioxine làm thay đổi cân bằng nội môi của Calci trong tế bào, làm tăng nồng độ ion Ca2+ nội bào và/hoặc kích hoạt các quá trình tế bào khác nhau qua trung gian của cùng một ion Ca2+.

2.3 Rối loạn nội tiết tố và ảnh hưởng đến cơ quan sinh sản

PCBs làm rối loạn nội tiết tố gây lên các bệnh như tiểu đường, tim mạch, tăng huyết áp, tuyến giáp và cơ quan sinh sản (mục tiêu chính của hầu hết các chất gây rối loạn nội tiết). Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng PCBs có thể can thiệp vào các quá trình nội tiết và việc tiếp xúc lâu dài với chúng có thể làm giảm khả năng sinh sản và chất lượng sinh sản của động vật và con người. Trên thực tế, độc tính của PCBs đã được chứng minh trong cả nghiên cứu trên động vật và con người.

PCBs đã được tìm thấy trong nang trứng, dịch ối, tử cung, mô buồng trứng, nhau thai, máu dây rốn của thai nhi và sữa mẹ. PCBs tích lũy theo thời gian trong dịch nang trứng của con người, huyết thanh. Việc phụ nữ tiếp xúc với PCBs có thể làm tổn hại chức năng buồng trứng, dẫn đến các vấn đề về sinh sản, chẳng hạn như nồng độ hormone bất thường, suy buồng trứng sớm và cuối cùng là vô sinh. Các tác dụng phụ khác ở phụ nữ, liên quan đến phơi nhiễm PCBs, là mãn kinh sớm hơn, chức năng kinh nguyệt thay đổi, tăng nguy cơ sẩy thai.

Việc nam giới tiếp xúc với các chất gây rối loạn nội tiết, chẳng hạn như PCBs và sự tích lũy sinh học sau đó của chúng, có liên quan đến việc giảm chất lượng tinh dịch, khả năng sinh sản. Đặc biệt, việc tiếp xúc với PCBs trong môi trường ảnh hưởng đến mức độ hormone sinh sản, nồng độ tinh trùng, khả năng vận động, hình thái, số lượng, đồng thời nó làm thay đổi trạng thái oxy hóa khử của huyết tương tinh dịch và các yếu tố tinh trùng khác.

Trên thực tế, PCBs có thể được truyền từ mẹ sang thai nhi qua nhau thai, dẫn đến các hiệu ứng chuyển thế hệ, chẳng hạn như các đột biến di truyền ở tinh trùng và não. Phơi nhiễm trước khi sinh với PCBs ảnh hưởng đến chiều dài thai kỳ và cân nặng khi sinh và làm giảm chỉ số thông minh và khả năng sinh sản ở con cái [3].

3. Phát tán và phơi nhiễm PCBs

Trên thế giới, PCBs đã được sản xuất và sử dụng rộng rãi trong công nghiệp từ năm 1930 như một loại phụ gia của chất cách điện trong các thiết bị điện như máy biến áp, tụ điện, trong chất lỏng thủy lực cho các thiết bị nâng hạ. Mặc dù có nhiều ưu điểm nổi trội như cách điện tốt và không cháy nổ nhưng PCBs lại khó phân hủy và tồn tại lâu trong môi trường. PCBs là chất gây hại lớn cho sức khỏe con người như gây ung thư và ảnh hưởng xấu đến hệ thần kinh, miễn dịch, sinh dục… do đó PCBs đã bị cấm sản xuất và sử dụng từ năm 1979. Đến nay việc sử dụng PCBs không còn, nhưng do xử lí sản phẩm có chứa PCBs chưa đúng cách nên PCBs vẫn còn tồn tại trong môi trường (nước, đất, không khí). Việt Nam là nước không sản xuất PCBs nhưng PCBs tồn tại trong các máy móc, dầu biến áp, tụ điện được nhập khẩu từ nước ngoài. Trong giai đoạn 1960 - 1990, ước tính có khoảng 27000 đến 30000 tấn dầu chứa PCBs có trong thiết bị điện được nhập khẩu từ Mỹ, Nga, Trung Quốc và một số nước khác vào Việt Nam.

Bên cạnh đó, PCBs thường được hình thành trong quá trình sản xuất các chất màu hữu cơ có chứa các chất trung gian chlor hóa và dung môi. Nồng độ và đặc tính của PCBs rất khác nhau giữa các loại bột màu và nhà sản xuất, với tổng mức PCBs dao động từ thấp hơn giới hạn phát hiện đến vài trăm ppm; các thành phần chính có thể là các chất có hàm lượng chlor thấp (ví dụ PCB-11) hoặc các chất đồng đẳng có hàm lượng chlor cao (ví dụ PCB-209). PCBs có nguồn gốc từ sắc tố có thể được thải ra môi trường thông qua các bước khác nhau bao gồm sản xuất, ứng dụng và thải bỏ sắc tố. Chúng có thể làm ô nhiễm các hệ sinh thái khí quyển, trên cạn và dưới nước, sau đó ảnh hưởng đến các sinh vật sống ở đó.

PCBs có thể phát tán trong môi trường sống bởi:

Lưu giữ và tiêu hủy chất thải PCBs bất hợp phát không đúng cách;
Bãi thải nguy hại chứa PCBs, lò đốt chất thải công nghiệp vận hành không đúng quy định;
Sự cố tràn và rò rỉ dầu có PCBs từ các thiết bị điện như máy biến thế, tụ điện hoặc thiết bị công nghiệp như máy nâng hạ thủy lực;
Thải bỏ sản phẩm cũ có chứa PCBs như thiết bị điện tử, đồ dùng có nhựa, sơn,… ở khu dân cư hoặc bãi chôn lấp thông thường;
Đốt rác chứa PCBs ở khu dân cư;
PCBs từ sơn và sắc tố hữu cơ.

Do tính chất khó phân hủy nên PCBs có khả năng phát tán rất xa và rộng khi được thải vào môi trường. PCBs đã được tìm thấy trong đất, nước, trầm tích, một phần nhỏ bay hơi vào không khí. PCBs có thể tích lũy trong thực vật thông qua hấp thu chất dinh dưỡng từ đất. Theo thời gian tồn tại trong môi trường, PCBs có thể tích lũy trong chuỗi thức ăn. Do có đặc tính thân dầu mà PCBs thường được tìm thấy trong mô mỡ của động vật dưới nước và trên mặt đất. Thức ăn là nguồn gây phơi nhiễm chính PCBs đối với con người. PCBs được tìm thấy trong gan, mô tế bào, não, da và máu ở người. PCBs cũng có thể truyền từ mẹ sang con qua quá trình mang thai và cho con bú [2].

4. Quy định về kiểm soát PCBs

Năm 1976, Đạo luật kiểm soát hóa chất độc hại (TSCA) trao quyền cho Cơ quan bảo vệ môi trường (EPA, Hoa Kỳ) về báo cáo, lưu giữ hồ sơ, yêu cầu kiểm tra và hạn chế đối với những hợp chất hóa học, trong đó có PCBs. Đến năm 1979, EPA chính thức đưa ra luật cấm sản xuất mới nhưng ban hành các quy định cho phép tiếp tục sử dụng chúng trong thiết bị điện. Sau đó Cơ quan này đã ban hành các ấn phẩm hướng dẫn về việc loại bỏ và thải bỏ PCBs một cách an toàn khỏi các thiết bị hiện có.

Ủy ban Châu Âu đã ban hành Quy định số 1259/2011 ngày 02/12/2011 về giới hạn tối đa dư lượng Dioxin và các chất PCBs tương tự Dioxin. Quy định PCBs trong thực phẩm tại Châu Âu được trình bày trong Bảng 1.

Bảng 1. Quy định của Ủy ban châu Âu (EC) về Hàm lượng tối đa cho phép của PCBs trong các nhóm thực phẩm

Nhóm thực phẩm	Hàm lượng tối đa cho phép
Nhóm thực phẩm	Tổng hàm lượng dioxin và DL-PCB (pg WHO-PCDD/F-PCB-TEQ/g chất béo)	Tổng hàm lượng PCB 28,52,101,138,153 và 180 (ng/g chất béo)
Thịt và sản phẩm từ thịt của các loài động vật: Gia súc và cừu Gia cầm Lợn	4,0 3,0 1,25	40 40 40
Gan và sản phẩm từ gan	10,0	40
Cá và sản phẩm từ cá	6,5*	75**
Sữa và sản phẩm từ sữa, bao gồm bơ	5,5	40
Trứng và sản phẩm từ trứng	5,0	40
Mỡ các loài động vật: Gia súc và cừu Gia cầm Lợn	4,0 4,0 1,25	40 40 40
Dầu thực vật	1,25	40
pgWHO-PCDD/F-TEQ/g khối lượng tươi *ng/g khối lượng tươi

Tại Việt Nam chưa có quy định chính thức về hàm lượng PCBs trong thực phẩm do dữ liệu thống kê còn hạn chế. Nhưng để hạn chế và kiểm soát nguy cơ PCBs tồn tại trong thực phẩm, Bộ Khoa học và Công nghệ đã công bố “Quy phạm thực hành về ngăn ngừa và giảm thiểu dioxin và các hợp chất PCB tương tự dioxin nhiễm trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi” (TCVN 9592:2013). Công ước Stockholm yêu cầu các nước thành viên xác định, kiểm soát, quản lý và thải bỏ an toàn các thiết bị và chất thải có chứa từ 50 mg trên mỗi kg dầu, tương đương với lượng PCBs trong dầu là 50 ppm. Ngày 10 tháng 8 năm 2006, Thủ tướng Chính phủ đã phê chuẩn quyết định số 184/2006/QĐ-TTg thông qua Kế hoạch quốc gia thực hiện Công ước Stockholm về các hợp chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy. Việt Nam cam kết dừng sử dụng PCBs trước năm 2020 và tiêu hủy an toàn trước năm 2028. PCBs là hóa chất độc hại thuộc danh mục hóa chất hạn chế sản xuất, kinh doanh tại phụ lục II, Nghị định 26/2011/NĐ-CP của Chính phủ. PCBs là chất thải nguy hại, được quy định tại Thông tư số 12/2011/TTBTNMT của Bộ Tài nguyên Môi trường về quy định về quản lý chất thải nguy hại.

5. Kiểm nghiệm hợp chất PCBs tại Viện Kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia.

PCBs là nhóm chất ô nhiễm hữu cơ điển hình tồn tại dai dẳng trong mọi thành phần môi trường, sinh học và cơ thể người. Với độc tính cao và thậm chí có những biểu hiện độc tính tương tự dioxin, việc phân tích hàm lượng PCBs trong thực phẩm và đánh giá rủi ro phơi nhiễm trên cơ thể người là một nhiệm vụ cần thiết.

Do PCBs có tính thân dầu nên phương pháp chiết thường dựa trên việc phân lập từ thành phần lipid của nền mẫu. Các phương pháp làm sạch bằng cách không phân hủy lipid, phổ biến trong xác định PCBs là sắc ký thẩm thấu gel (GCP), sắc ký hấp phụ, chiết pha rắn phân tán (d-SPE) sử dụng chất hấp phụ như PSA, C18, than hoạt tính. Ngoài ra, một phương pháp khác để làm sạch đó là bằng cách phân hủy lipid như sử dụng phản ứng alkan hóa hoặc oxy hóa khử bằng acid sulfuric. Bên cạnh đó, PCBs có khả năng bay hơi nên sắc ký khí (GC) là kỹ thuật chủ yếu để xác định hàm lượng PCBs trong mẫu. GC thường kết hợp với các loại detector như cộng kết điện tử (ECD) và khối phổ (MS). Trong những năm gần đây, do hàm lượng PCBs trong môi trường ngày càng giảm nên các nhà phân tích có xu hướng sử dụng các phương pháp có độ nhạy tốt nhất để xác định PCBs như là GC-MS/MS.

Ở Việt Nam đang tập trung nhiều phân tích các hợp chất nhóm PCBs trong các nền mẫu thủy hải sản, đất, nước còn trong một số nền mẫu thực phẩm được tiêu thụ nhiều, có nguy cơ cao như thịt, sữa... vẫn chưa có nhiều nghiên cứu. Tại Viện Kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia đã thực hiên phân tích nhóm PCBs áp dụng phương pháp hiện đại và ưu việt với nhiều điểm mạnh như xử lý mẫu đơn giản, hiệu quả, nhanh chóng và chính xác bằng kỹ thuật QuEChERS, thay vì các quy trình xử lý mẫu trong các nghiên cứu trước đây còn khá phức tạp, tốn thời gian và chi phí; phương pháp GC-MS/MS có độ chọn lọc, độ chính xác cao hơn vượt trội so với các phương pháp được dùng phổ biến trước đây như GC-ECD hay GC-MS; đối tượng phân tích phong phú, bao gồm thịt và sản phẩm thịt, sữa và sản phẩm sữa, thủy sản và sản phẩm thủy sản, nước, thực phẩm bảo vệ sức khỏe,... đặc biệt các nền mẫu có nguy cơ cao và mức tiêu thụ lớn như thịt và sữa.

Tác giả: Lưu Thị Huyền Trang
Khoa Tồn dư và ô nhiễm hóa chất
Viện Kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] M. Vukašinović, V. Zdravkovic, M. Lutovac, and N. Zdravkovic, “The Effects of Polychlorinated Biphenyls on Human Health and the Environment,” vol. 5, pp. 8–14, Dec. 2017.

[2] Hoàng Quốc Anh, Nguyễn Thị Ánh Hường, Bùi Minh Hiển, Đinh Lê Minh, Từ Bình Minh, Nguyễn Thị Quỳnh Hoa, Lê Thị Phương Quỳnh, “Đánh giá mức độ ô nhiễm, nguồn phát thải và rủi ro phơi nhiễm polyclo biphenyl trong bụi trên mặt đường tại một số khu vực ở miền Bắc Việt Nam,” Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, vol. Tập 25, Số 1, pp. 157–161, 2020.

[3] L. Montano et al., “Polychlorinated Biphenyls (PCBs) in the Environment: Occupational and Exposure Events, Effects on Human Health and Fertility,” Toxics, vol. 10, no. 7, Jul. 2022, doi: 10.3390/toxics10070365.

Liên hệ tư vấn và gửi mẫu kiểm nghiệm