Thạc Sĩ áp dụng phương pháp k0-inaa như một phương pháp đồng hành với hg-ass trong nghiên cứu bệnh nhiễm độc

LỜI MỞ ĐẦU

Vấn đề ô nhiễm asen trong các nguồn nước được sử dụng vào mục đích ăn uống cho dân cư đang ngày càng trở nên trầm trọng. Ủy ban kinh tế xã hội Châu Á – Thái Bình Dương (gọi tắt là ESCAP) phối hợp với Tổ chức Y Tế Thế Giới (WHO) và Quỹ Nhi Đồng Liên Hiệp Quốc (UNICEF) năm 2001 đã phải triệu tập khẩn cấp một cuộc họp chuyên đề với tên gọi “Địa chất và sức khỏe: Giải quyết cuộc khủng hoảng asen tại khu vực Châu Á – Thái Bình Dương” được tổ chức tại Bangkok Thái Lan. Theo số liệu báo cáo, tại Bangladesh (một quốc gia đứng đầu về số lượng giếng khoan bơm tay của khu vực Châu Á) từ năm 1983 sự nhiễm độc nước giếng do asen đã được khẳng định. Cho đến năm 2001 ước tính có khoảng 150 triệu người ở Tây Bengal và Bangladesh có nguy cơ bị nhiễm độc asen do nguồn nước [24]. Tổ chức Y Tế Thế Giới mô tả sự kiện này là “một thảm họa môi trường lớn nhất từ trước tới nay”.
Nước ta có cấu tạo địa tầng giống như Bangladesh đặc biệt là ở lưu vực đồng bằng sông Hồng [18] và đồng bằng sông Cửu Long. Theo báo cáo của Quỹ Nhi Đồng Liên Hiệp Quốc được đưa ra tại buổi tọa đàm “Xử lý arsen ở gia đình” do Tổ Chức Y Tế Thế Giới, Cục Y Tế Dự Phòng và Môi trường (Bộ Y Tế) và Viện Y học Lao động & Vệ sinh Môi trường tổ chức tại Hà Nội cho thấy ô nhiễm asen trong nước ngầm ở Hà Nội là nghiêm trọng và tình hình có chiều hướng ngày càng xấu. Theo một khảo sát gần đây của Viện Y học Lao động & Vệ Sinh Môi trường đã xácđịnh được một số trường hợp nhiễm độc asen ở giai đoạn đầu. Tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long, theo một số nghiên cứu của Viện Vệ sinh Y tế Công cộng TP. Hồ Chí Minh cũng cho thấy các giếng nước ngầm ở An Giang, Đồng Tháp, Long An và Kiên Giang có hàm lượng asen rất cao (có nơi vượt hàng trăm lần tiêu chuẩn cho phép của WHO và quyết định 1329/2002/QĐ-BYT của Bộ Y Tế). Đặc biệt là huyện An Phú tỉnh An Giang với 97,30% giếng khoan được khảo sát bị nhiễm asen vượt mức 100 ppb (253 mẫu trên tổng số 260 mẫu khảo sát)[10].
Do đó, việc đánh giá mức độ phơi nhiễm asen trên đại bộ phận dân cư sinh sống tại khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long có sử dụng giếng nước ngầm bị ô nhiễm là hết sức cần thiết và cấp bách, để từ đó rút ra những luận cứ về tình hình bệnh tật nhằm có những giải pháp cụ thể kịp thời nhằm tăng cường bảo vệ và chăm sóc sức khoẻ cho dân cư sống trong vùng có ô nhiễm asen. Ý tưởng của luận văn bắt nguồn từ nhu cầu thực tế trên đồng thời với những gợi ý trước đó [7],[8],[25],[28],[29] cho thấy rằng phương pháp k0 – INAA có nhiều ưu điểm hơn HG - AAS trong phân tích mẫu môi trường và mẫu sinh học ở dạng rắn vì không cần qui trình xử lý mẫu phức tạp. Một điểm lợi nữa của phương pháp k0 – INAA là có thể phân tích đa nguyên tố trong các đối tượng mẫu môi trường và mẫu sinh học cùng lúc. Ngược lại trong phân tích những mẫu môi trường và mẫu sinh học dạng lỏng thì phương pháp INAA có những nhược điểm nhất định. Do đó để giải quyết bài toán ô nhiễm môi trường bởi nhiều kim loại độc từ nhiều nguồn gốc khác nhau cùng ảnh hưởng đến sức khoẻ nếu chỉ sử dụng đơn thuần một phương pháp phân tích định lượng chắc chắn sẽ gặp không ít khó khăn và khó kiểm tra độ chính xác. Do vậy đề tài này cùng lúc sử dụng hai phương pháp đồng thời trong một bài toán cụ thể cho nghiên cứu bệnh nhiễm độc asen với mong muốn tìm hiểu tính phù hợp và khả thi khi sử dụng hai phương pháp cùng lúc. Chính từ những gợi ý đó, mục tiêu của luận văn đặt ra là:

- Khảo sát hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm tại huyện An Phú và Tri Tôn tỉnh An Giang.
- Phân tích asen trong tóc và nước tiểu trong cộng đồng dân cư tại hai huyện Tri Tôn và An Phú tỉnh An Giang bằng phương pháp Quang phổ Hấp thụ Nguyên tử kết hợp Hydrua Hóa (Hydride Generation Atomic Absorption Spectrometry – HG – AAS ). Từ đó phân tích mối liên quan giữa hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm ảnh hưởng lên sức khoẻ dân cư có sử dụng nước ngầm.
- Nghiên cứu áp dụng phương pháp chuẩn hóa k-zero của phân tích kích hoạt neutron dụng cụ (k0-standardization method of Instrumental Neutron Activation Analysis – k0 – INAA) phân tích thử nghiệm mẫu tóc trên đối tượng dân cư có sử dụng nước ngầm tại hai huyện An Phú và Tri Tôn tỉnh An Giang. Từ đó so sánh kết quả định lượng asen trong mẫu tóc bằng phương pháp k0 – INAA với phương pháp HG – AAS để xem xét khả năng sử dụng phương pháp k0 – INAA đồng hành cùng phương pháp HG – AAS trong nghiên cứu bệnh nhiễm độc asen có liên quan đến nguồn nước hay không.
Luận văn sẽ được trình bày theo 6 chương:
Chương 1. Đại cương về asen: trình bày sơ lược về các tính chất lý hóa cơ bản của asen, các dạng hợp chất mà nó tồn tại cũng như sự phân bố của nó trong một số môi trường đất, nước, không khí và sinh vật.
Chương 2. Ảnh hưởng của asen đến sức khoẻ con người, các bệnh nhiễm độc asen và cách chẩn đoán: trình bày sơ lược các độc tính của asen, quá trình hấp thụ và chuyển hóa asen ở người, các bệnh nhiễm độc asen mạn tính thường gặp cũng như cách chẩn đoán bệnh nhiễm độc asen.
Chương 3. Giới thiệu một số phương pháp xác định asen: trình bày một số phương pháp định lượng asen như phương pháp trắc quang, phương pháp phát hiện nhanh, phương pháp HG – AAS và NAA trong đó sẽ trình bày cụ thể phương pháp NAA và các phương pháp chuẩn hóa trong NAA.
Chương 4. Nội dung, thiết kế nghiên cứu và kết quả khảo sát hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm: trình bày thiết kế nghiên cứu, lựa chọn đối tượng nghiên cứu, qui định cỡ mẫu nghiên cứu, cách thu thập mẫu dùng trong nghiên cứu và mô hình nghiên cứu, trong chương này có trình bày kết quả điều tra khảo sát hiện trạng ô nhiễm asen trong nguồn nước và các thông tin về đối tượng nghiên cứu.
Chương 5. Định lượng asen trong nước tiểu và tóc bằng phương pháp HG – AAS, mối liên quan giữa nồng độ asen trong tóc và nước tiểu với nồng độ asen trong nước ngầm: trình bày qui trình xử lý mẫu tóc, mẫu nước tiểu và định lượng asen bằng phương pháp HG – AAS. Từ kết quả có được sẽ phân tích các mối liên quan giữa nồng độ asen trong tóc và nước tiểu với nồng độ asen trong nước.
Chương 6. Định lượng asen trong tóc bằng phương pháp k0 – INAA trên lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt: trình bày các kỹ thuật trong phương pháp k0 – INAA từ khâu chuẩn bị mẫu, chiếu, đo, hiệu chuẩn hệ phổ kế gamma, xử lý phổ, từ kết quả định lượng được sẽ tiến hành đánh giá phương pháp k0 – INAA trong định lượng asen trên mẫu tóc, đồng thời so sánh kết quả với phương pháp HG – AAS.
Phần kết luận: Sẽ tóm tắt các việc chính luận văn đã thực hiện, những kết quả thu được từ luận văn đồng thời nêu ra những mặt hạn chế mà luận văn còn thiếu sót. Phần kiến nghị: Dựa trên các kết quả thu được từ luận văn sẽ đưa ra những kiến nghị cần thực hiện tiếp theo.

MỤC LỤC

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt .5
Danh mục các bảng .7
Danh mục các hình vẽ, đồ thị 8
MỞ ĐẦU .10
CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ASEN 14
1.1. Tính chất hóa lý và các dạng tồn tại của asen .14
1.1.1. Tính chất lý học 14
1.1.2. Tính chất hóa học và các hợp chất của asen .14
1.2. Sự phân bố asen trong môi trường .17
1.2.1. Môi trường đất đá .17
1.2.2. Môi trường nước .17
1.2.3. Không khí và nước mưa .17
1.2.4. Sinh vật .18
CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA ASEN ĐẾN SỨC KHOẺ CON NGƯỜI, CÁC BỆNH NHIỄM ĐỘC ASEN VÀ CÁCH CHẨN ĐOÁN 19
2.1. Độc tính của asen .19
2.2. Quá trình hấp thụ và chuyển hóa asen trong cơ thể người 20
2.3. Nhiễm độc mạn tính asen do sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm asen .20
2.4. Các bệnh nhiễm độc asen và cách chẩn đoán nhiễm độc asen mạn tính .21
2.4.1. Các triệu chứng lâm sàng thường gặp 21
2.4.1.1. Dày sừng (Hyperkeratosis) .21
2.4.1.2. Tăng sắc tố (Hyperpigmentation) .21
2.4.1.3. Giảm sắc tố (Hypopigmentation) 22
2.4.1.4. Bệnh tắc mạch đầu chi 23
2.4.1.5. Bệnh ung thư da 23
2.4.1.6. Các triệu chứng khác .23
2.4.2. Tiêu chuẩn chẩn đoán xác định 23
- 2 -
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ASEN 24
3.1. Phương pháp trắc quang dùng thuốc thử dietyl dithio cacbamat bạc 24
3.2. Phương pháp phát hiện tại chỗ bằng thiết bị đo nhanh 24
3.3. Phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử (AAS) .25
3.4. Phương pháp phân tích kích hoạt neutron (NAA) .26
3.4.1. Nguyên tắc phân tích kích hoạt neutron lò phản ứng .26
3.4.2. Các phương pháp chuẩn hóa của NAA 30
3.4.2.1. Phương pháp tuyệt đối 30
3.4.2.2. Phương pháp tương đối .31
3.4.2.3. Phương pháp chuẩn đơn 31
3.4.2.4. Phương pháp chuẩn hóa k-zero (k0-standardization method) 32
CHƯƠNG 4: NỘI DUNG, THIẾT KẾ NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM ASEN TRONG NƯỚC NGẦM 33
4.1. Thiết kế nghiên cứu, địa điểm và đối tượng nghiên cứu .33
4.2. Cỡ mẫu .33
4.3. Chọn mẫu .34
4.4. Điều tra, phỏng vấn, khám hỏi lâm sàng .34
4.5. Thu thập mẫu .35
4.5.1. Kiểm tra nồng độ Asen trong nước ngầm và thu thập mẫu nước 35
4.5.2. Thu thập mẫu nước tiểu 36
4.5.3. Thu thập mẫu tóc 36
4.6. Mô hình nghiên cứu .36
4.7. Thông tin về đối tượng nghiên cứu và hiện trạng sử dụng nguồn nước 38
4.7.1. Thông tin về độ tuổi và giới tính của đối tượng nghiên cứu 38
4.7.2. Hiện trạng sử dụng nguồn nước ngầm tại địa bàn nghiên cứu .39
4.8. Kết quả khảo sát hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm .41
CHƯƠNG 5: ĐỊNH LƯỢNG ASEN TRONG NƯỚC TIỂU VÀ TÓC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HG – AAS , MỐI LIÊN QUAN GIỮA NỒNG ĐỘ ASEN TRONG TÓC VÀ NƯỚC TIỂU VỚI NỒNG ĐỘ ASEN TRONG NƯỚC NGẦM 43
5.1. Kỹ thuật định lượng asen trong tóc và nước tiểu .43
5.1.1. Chuẩn bị mẫu nước tiểu .43
5.1.2. Chuẩn bị mẫu tóc 44
5.1.3. Đo trên máy hấp thu nguyên tử 44
5.1.3.1. Hệ thống thiết bị .44
5.1.3.2. Vận hành máy và đo mẫu .45
5.1.4. Tính kết quả 45
5.2. Tình hình nhiễm độc asen trên đối tượng dân cư sử dụng nước ngầm .46
5.3. Mối liên quan giữa hiện trạng ô nhiễm As và nồng độ As trong nước tiểu 50
5.4. Mối liên quan giữa hiện trạng ô nhiễm asen và nồng độ asen trong tóc .52
CHƯƠNG 6: ĐỊNH LƯỢNG ASEN TRONG TÓC BẰNG PHƯƠNG PHÁP
K0 – INAA TRÊN LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT 54
6.1. Kỹ thuật định lượng asen trong tóc bằng phương pháp k0 – INAA 54
6.1.1. Chuẩn bị mẫu 54
6.1.2. Chiếu mẫu .55
6.1.3. Hiệu chuẩn hệ phổ kế gamma 57
6.1.3.1. Chuẩn năng lượng và độ rộng đỉnh .58
6.1.3.2. Chuẩn hiệu suất ghi tuyệt đối 60
6.1.4. Đo mẫu và thu nhận phổ .62
6.1.5. Xử lý phổ 64
6.1.6. Khảo sát độ tin cậy của k0 – INAA khi định lượng asen trong tóc 65
6.1.6.1. Ước lượng sai số .65
6.1.6.2. Giới hạn phát hiện .66
6.1.6.3. Khảo sát Z – Score 67
6.1.6.4. Khảo sát độ lặp lại .68
6.2. Kết quả asen trong tóc định lượng bằng k0 – INAA 70
6.3. So sánh kết quả với phương pháp HG – AAS .72
KẾT LUẬN .77
KIẾN NGHỊ 79
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .80
TÀI LIỆU THAM KHẢO .81
PHỤ LỤC 85
Phụ lục 1.1 .85
Phụ lục 1.2 .87
Phụ lục 2.1. Thiết kế From và thông tin nhập dữ liệu bằng phần mềm EpiData 3.0 89
Phụ lục 2.2. Kết quả trích lược từ dữ liệu EpiData 3.0 92.
Phụ lục 3. Một số hình ảnh minh họa lấy mẫu hiện trường và khảo sát điều tra 103