Tác hại của VOCs đến đời sống qua góc nhìn từ Chuyên gia nước Enterbuy

Hiện nay, VOCs đang là mối nguy lớn ảnh hưởng đến nguồn nước sinh hoạt. Hãy cùng tham khảo các phân tích về tác hại của VOCs đến từ góc nhìn Chuyên gia nước Enterbuy.

VOCs là gì?

Để hiểu về tác hại của VOCs, trước hết cần nắm rõ về loại VOCs này là gì. Volatile Organic Compounds có tên viết tắt là VOCs, đây là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi gốc Carbon. VOCs được sinh ra bởi các thành phần hoặc phụ gia phổ biến trong nhiều sản phẩm thương mại và gia dụng. Ban đầu chúng ở thể rắn, nhưng dễ dàng chuyển sang thể khí, thể hơi trong điều kiện nhiệt độ thường và áp suất khí quyển.

VOCs là gì? Tác hại của VOCs ra sao

Mặc dù VOCs có xu hướng bay hơi khỏi bề mặt để khuếch tán vào không khí tuy nhiên với một số dung môi hữu cơ có thể hòa tan trong nước khiến chúng trở nên trạng thái bền vững hơn.. Các chất này là chất gây ô nhiễm nước ngầm đáng lo ngại do lượng sử dụng và thải ra môi trường rất lớn.

Nguyên nhân phát sinh VOCs

VOCs đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới từ những năm 1940. Chúng góp mặt trong nhiều sản phẩm chúng ta đang sử dụng hàng ngày và được sử dụng rộng rãi trong các chế phẩm hóa học. 50% lượng VOCs là từ hoạt động công nghiệp, 16% do đồ dùng thiết bị, 11 % đến từ nông nghiệp, 10 % do phương tiện giao thông và các nguyên nhân khác.

Một số VOCs được sử dụng trong keo dính,sơn, lớp phủ vải, da tổng hợp và các sản phẩm từ dầu mỏ khác. VOCs có thể được tìm thấy trong một số sản phẩm chăm sóc cá nhân như nước hoa, chất khử mùi, kem dưỡng da, chất đuổi côn trùng và dược phẩm. Ngoài ra, VOCs có thể được sử dụng trong giặt hấp, trong các thiết bị làm lạnh.

Nguyên nhân phát sinh của VOCs

Có thể thấy VOCs được ứng dụng rất phổ biến trong cuộc sống con người. Tuy nhiên, tác hại của VOCs mang lại cũng rất cần được quan tâm và có giải pháp đúng đắn để giảm thiểu rủi ro khi sử dụng.

Cơ chế gây ô nhiễm nguồn nước

Hàng nghìn VOC đã được sản xuất để sử dụng vào mục đích thương mại. Trong đó nhiều hóa chất trong số này tương đối độc hại. Tác hại của VOCs gây ra mối nguy hại lớn cho sức khỏe con người. Đồng thời chúng còn là tác nhân ảnh hưởng đến hệ sinh thái nước ngầm trong môi trường.

Theo các nghiên cứu và thử nghiệm của các nhà khoa học đã phát hiện ra 42 hợp chất VOCs trong mẫu nước ngầm. Trong đó có 15 hợp chất thường xuyên được phát hiện nhất bao gồm: 7 dung môi, 4 Trihalomethanes (THMs)(là các sản phẩm phụ của quá trình clo hóa), 2 tác nhân làm lạnh, 2 sản phẩm của quá trình chế biến dầu mỏ. Trihalomethane (THMs) là sản phẩm phụ của quá trình khử trùng nước bằng Chlorine, trong đó 4 hợp chất được quan tâm nhiều nhất là: Chloroform, Bromodichloromethane, Dibromochloromethane và Bromoform.

Cơ chế gây ô nhiễm của VOCs

Tác hại của VOCs còn được thể hiện bằng sự hình thành các phản ứng hóa học. Sự hình thành các THMs có thể được minh họa bằng phản ứng giữa propanone và chlorine. Trong nước có chứa chlorine, propanone có thể bị oxy hoá dễ dàng trở thành trichloropropanone. Sau đó, trichloropropanone trải qua phản ứng thủy phân để hình thành nên chloroform, nhất là trong môi trường có pH cao. Nếu có brom, propanone chứa brom có thể được hình thành. Các propanone này sau đó sẽ tạo ra các THMs chứa brom.

CH3COCH3 + HOCl →CH3COCCl3

CH3COCCl3 +H2O →CH3COOH + CHCl3

Đây cũng là hợp chất được tìm thấy nhiều nhất trong các mẫu nước giếng được nghiên cứu, chúng được sinh ra từ quá trình khử trùng nước sinh hoạt, nước thải của các xí nghiệp bằng clo.

Việc sử dụng Chlorine để khử trùng nguồn nước sinh hoạt đã được thực hiện từ khá lâu trên thế giới. Bên cạnh những lợi ích mang lại, hợp chất THMs phát sinh từ quá trình khử trùng cũng gây tác hại không hề nhỏ đến người sử dụng. Những phụ phẩm này, dù ở nồng độ rất thấp nhưng vẫn gây hại nghiêm trọng cho sức khỏe, dẫn đến nguy cơ mắc các bệnh lý như: ung thư, rối loạn sinh sản, dị tật bẩm sinh và sảy thai.

VOCs chứa nhiều trong các đồ dùng gia đình nhưng cũng tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây bệnh

Ở nhiều đô thị trên thế giới trong đó có Việt Nam, nguồn nước sinh hoạt kém chất lượng đang trở thành “vấn nạn” khiến người dùng lo ngại khi sử dụng, trong đó hàm lượng các hợp chất THMs trong nguồn nước sinh hoạt là nỗi lo lớn, nhận được nhiều quan tâm của cả người dân lẫn giới chuyên môn.

Ngoài THMs thì Methyl tert-buyl ether( MTBE) cũng là một VOCs đáng được quan tâm. Đây là một phụ gia được pha vào xăng thay thế cho tetraethyl chì với vai trò chống kích nổ và tăng chỉ số octane cho xăng. MTBE khi phơi nhiễm vào nước khiến cho nước có vị khó chịu ngay ở nồng độ rất thấp. Do đó, tác hại của VOCs này dễ nhận thấy ngay trong các hoạt động sinh hoạt sử dụng nước ăn uống.

MTBE thường bị rò rỉ vào nguồn nước ngầm từ các bể chứa ngầm tại các trạm xăng hoặc do MTBE bị đổ xuống đất. Tính tan trong nước tốt hơn xăng và độ bền hóa học tương đối cao của MTBE khiến hợp chất này tồn tại lâu hơn và loang ra một diện tích rất lớn, tiềm ẩn nhiều rủi ro về môi trường.

Chuyên gia nước Enterbuy phân tích tác hại của VOCs

Tác hại của VOCs được tạo ra từ các phản ứng hóa học gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người.

Ảnh hưởng đến sức khỏe

Chloroform thường chiếm tỷ trọng lớn nhất (90% THMs) và nồng độ của những chất khác thường giảm theo thứ tự CHCl3> CHBrCl2> CHBr2Cl> CHBr3. Sự gia tăng nguy cơ thai chậm tăng trưởng trong tử cung (IUGR) có liên quan đến sự phơi nhiễm chloroform có nồng độ lớn hơn 10 μg/L.

Tác hại của VOCs đối với đời sống con người

Tác hại của VOCs đối với phụ nữ mang thai: bị phơi nhiễm THMs với nồng độ trên 100 μg/L sinh em bé bị thiếu cân và trẻ sơ sinh nhỏ hơn so với tuổi thai. Ngoài ra còn có sự gia tăng các dị tật thần kinh trung ương, khuyết tật ống thần kinh, khuyết tật hở miệng, dị tật tim và các khiếm khuyết tim nặng khi người mẹ bị phơi nhiễm với mức THMs trên 80 μg/L

Ảnh hưởng với da

Có thể bạn chưa biết da chúng ta được cấu tạo bởi 3 lớp gồm có lớp bã nhờn, lớp sừng và lớp biểu bì. Các lớp da này chứa các chất vitamin và axit béo không bão hòa đã giúp da có tính đàn hồi và có độ ẩm phù hợp.

Nước có chứa clo có thể phá hủy vitamin và các axit béo không bão hòa. Mất các axit béo này dẫn đến da dễ nổi mụn hơn. Nó phá hủy sự cân bằng trên da và tạo ra các gốc tự do. Các gốc tự do làm tăng độc tính làm tắc nghẽn nang lông và kích thích các tuyến bã nhờn tiết ra nhiều bã nhờn hơn, từ đó sinh ra mụn. Tệ hơn nữa có thể gây ra các kích ứng trên da bạn như mẩn đỏ, ngứa.

Giải pháp xử lý tác hại của VOCs từ Chuyên gia nước Enterbuy

Để giảm thiểu tác hại của VOCs, Chuyên gia nước Enterbuy hướng dẫn một số phương pháp sau đây:

Nguyên tắc xử lý tác hại của VOCs

Về nguyên tắc, có 3 cách cơ bản để kiểm soát THMs trong hệ thống xử lý nước cấp:

– Giảm sự hình thành THMs ban đầu bằng cách giảm nồng độ tiền chất hữu cơ trước điểm khử trùng;

– Hạn chế sự hình thành THMs bằng cách giảm liều khử trùng, thay đổi loại hóa chất khử trùng hoặc tối ưu hóa môi trường khử trùng;

– Loại bỏ các THMs sau khi chúng đã hình thành.

Hạn chế các tác nhân hình thành VOCs là một phần giúp làm giảm tác hại của chúng

Phương pháp hấp phụ

Quá trình hấp phụ là quá trình xảy ra khi một chất khí hay lỏng bị hút trên bề mặt một chất rắn xốp, hoặc là sự gia tăng nồng độ của chất này trên bề mặt chất khác.

Ống nano carbon (carbon nanotubes – CNTs) đã được chứng minh là có các ứng dụng tiềm năng lớn trong việc bảo vệ môi trường. Các lỗ hổng bên trong CNTs có kích thước 1 – 4 nm- chiếm khoảng 50% tổng lượng lỗ, trong khi các lỗ 20 – 40 nm chiếm khoảng 20%.

Các nhóm chức năng trên bề mặt CNTs khiến CNTs trở nên ưa nước hơn và phù hợp với sự hấp phụ các THMs có phân tử khối thấp và tương đối phân cực, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý THMs trong nước cấp sau khi xử lý chlorine.

Ưu điểm: bề mặt tiếp xúc lớn, và linh hoạt. Xử lý được hầu hết các VOCs

Nhược điểm : quá trình giải hấp( hoàn nguyên) vật liệu hấp phụ phức tạp

Phương pháp thủy phân

Thủy phân ở nhiệt độ cao có thể làm giảm THMs trong nước uống. Hiện nay, đun sôi nước dùng cho ăn uống sinh hoạt là một biện pháp phổ biến để giảm thiểu nồng độ các chất VOCs. Thông thường, khi thời gian làm nóng nước là 5 phút thì nồng độ THMs sẽ giảm.

Nước máy thường bao gồm lượng dư chất khử trùng. Nếu nước nóng đun sôi được giữ trong bình chứa kín trong một thời gian đủ dài, nồng độ THMs ban đầu sẽ tăng và sau đó giảm. Khi nước đun đến 90°C trở lên, hằng số thủy phân THMs bậc nhất đạt 10-2 – 10-1 l/h. Tất cả 4 THMs được khảo sát đã bị thủy phân một lượng đáng kể trong nước với khoảng pH ban đầu 6,1 – 8,2 ở nhiệt độ từ 65°C – 95°C .

Biện pháp phòng tránh tác hại của VOCs

Ưu điểm : tiết kiệm chi phí xử lý

Nhược điểm : thời gian đun sôi không đủ dài sẽ dẫn tới tăng nồng độ các chất THMs

Phương pháp lọc qua màng siêu lọc (UF)/ lọc nano ( NF)

Quá trình lọc qua màng có hiệu quả xử lý các tiền chất THMs tốt hơn so với các quá trình xử lý khác và được xem là phương pháp tốt nhất để loại bỏ các tiền chất THMs nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn nước uống. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất trong việc sử dụng màng lọc là chi phí vận hành, chủ yếu do thay thế màng do nghẹt màng, lượng điện năng tiêu thụ.

Trong nghiên cứu của Kim và cộng sự (2005), hệ thống màng lọc UF/NF được áp dụng để xử lý THMs trong mẫu nước sông Hàn, Hàn Quốc và đạt được hiệu suất cao 85,04% với việc sử dụng màng siêu lọc(UF). Còn khi kết hợp với màng nano thì hiệu suất đạt được là 83.85%. Trước đó, theo Bodzek và cộng sự (2002), việc sử dụng màng UF cho thấy hiệu quả loại bỏ chloroformhơn rất nhiều so với màng lọc NF và màng thẩm thấu ngược (reverse osmosis – RO). Tuy nhiên, lí do cho ưu điểm này của màng UF lại chưa được xác định cụ thể, có thể do kích thước hay vật liệu của màng lọc. Vậy có thể thấy, việc sử dụng màng lọc UF là tối ưu hơn cả để loại bỏ Chloroform.

Nhược điểm: dễ bị nghẹt màng, chi phí vận hành cao.

Phương pháp tối ưu chống tác tác hại của VOCs

Phương pháp xử lý tốt nhất là ta dùng các thiết bị lọc nước đơn giản có chứa vật liệu xử lý clo dư. Hiện nay trên thị trường có khá nhiều các loại thiết bị lọc nước, với máy lọc nước gia đình công suất nhỏ chỉ sử dụng để ăn uống thì cần máy lọc nước là dòng chuyên dụng cho xử lý clo.

Với công suất lớn, cung cấp nước cho toàn bộ hệ thống nước của gia đình thì có các thiết bị lọc tổng với vật liệu than hoạt tính hoặc thiết bị có bộ lọc nano cho khả năng xử lý clo dư rất tốt. Đây là những giải pháp hiệu quả nhất để xử lý clo mà chi phí cũng không quá cao.

Trên đây là các tác hại của VOCs đến đời sống con người từ Chuyên gia nước Enterbuy. Hy vọng bạn đã có thể trang bị thêm cho mình kiến thức và cách xử lý hiệu quả để tránh lại sự độc hại từ các VOCs này.

Nguồn tài liệu tham khảo:

1.https://pubs.usgs.gov/circ/circ1292/pdf/circular1292.pdf

2.https://www.usgs.gov/mission-areas/water-resources/science/volatile-organic-compounds-vocs?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects

3.https://www.epa.gov/indoor-air-quality-iaq/what-are-volatile-organic-compounds-vocs

4.http://tapchimoitruong.vn/nghien-cuu-23/Trihalomethane-(THMs)-trong-n%C6%B0%E1%BB%9Bc-c%E1%BA%A5p—T%E1%BB%95ng-h%E1%BB%A3p-t%C3%A0i-li%E1%BB%87u-14377