Xác định hàm lượng PAHs trong mẫu tóc của người hút thuốc và người không hút thuốc sử dụng phương pháp sắc kí khí ghép nối khối phổ - Phùng Thị Vĩ

VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol. 35, No. 3 (2019) 108-117 108 Original Article Determination of PAHs content in hair samples of smokers and non-smokers using gas chromatography in hyphenation with mass spectrometry Phung Thi Vi, Nguyen Thuy Ngoc, Truong Thi Kim, Nguyen Thi Quynh, Duong Hong Anh, Pham Hung Viet Research Centre for Environmental Technology and Sustainable Development, VNU University of Science, 334 Nguyen Trai, Hanoi, Vietnam Received 13 June 2019 Revised 11 July 2019; Accepted 12 July 2019 Abstract: PAHs are known as toxic, persistent organic pollutants produced by incomplete combustion of organic materials including smoking. To assess the exposure of PAHs through smoking habits, 16 PAHs in hair samples of 32 smokers and 20 non-smokers were analyzed using gas chromatography in hyphenation with mass spectrometry. The results showed that total content of PAHs in hair samples of smokers ranged from 46.8 ng/g to 1,257 ng/g (mean: 388.3 ng/g) and that of non-smokers ranged from 65.3 ng/g to 910.8 ng/g (mean: 266.1 ng/g). Application of the Student statistical method indicated that the dataset of PAHs in hair samples between two subject groups were significantly different. Phenanthrene, pyrene, fluoranthene were the most dominant PAHs in hair samples of both smokers and non-smokers. The mean content of total toxicity equivalent of 16 PAHs compared to benzo (a) pyrene in hair samples of smokers and non-smokers were 13.32 ng/g and 11.29 ng/g, respectively. Some considerable values of PAHs including PAH4, PAH8 and BaPeq were higher than other similar studies in the world except one study in Japan. The analysis of PAHs in a new biomarker such as hair samples is a potential research trend to assess the exposure of PAHs in the human body. Keywords: PAHs, hair sample, smoker, non-smoker. ________ Corresponding author. Email address: vietph@vnu.edu.vn https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.4916 VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol. 35, No. 3 (2019) 108-117 109 Xác định hàm lượng PAHs trong mẫu tĩc của người hút thuốc và người khơng hút thuốc sử dụng phương pháp sắc kí khí ghép nối khối phổ Phùng Thị Vĩ, Nguyễn Thúy Ngọc, Trương Thị Kim, Nguyễn Thị Quỳnh, Dương Hồng Anh, Phạm Hùng Việt Trung tâm Nghiên cứu Cơng nghệ Mơi trường và Phát triển Bền vững, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 13 tháng 6 năm 2019 Chỉnh sửa ngày 11 tháng 7 năm 2019; Chấp nhận đăng ngày 12 tháng 7 năm 2019 Tĩm tắt: PAHs được biết đến là hợp chất ơ nhiễm hữu cơ độc hại, khĩ phân hủy được sinh ra từ quá trình đốt cháy khơng hồn tồn các vật chất hữu cơ bao gồm việc hút thuốc. Để đánh giá sự tiếp nhiễm PAHs qua thĩi quen hút thuốc, 16 PAHs trong mẫu tĩc của 32 người hút thuốc và 20 người khơng hút thuốc được phân tích sử dụng phương pháp sắc kí khí ghép nối khối phổ. Kết quả cho thấy tổng hàm lượng PAHs trong mẫu tĩc của người hút thuốc nằm trong khoảng từ 46,8 ng/g đến 1.257 ng/g (giá trị trung bình: 388,3 ng/g) và mẫu tĩc của người khơng hút thuốc nằm trong khoảng từ 65,3 ng/g đến 910,8 ng/g (giá trị trung bình: 266,1 ng/g). Áp dụng phương pháp thống kê Student cho thấy tập số liệu tổng hàm lượng PAHs của hai nhĩm đối tượng nghiên cứu khác nhau cĩ ý nghĩa. Phenanthrene, pyren, fluoranthen là các PAH chiếm ưu thế nhất trong mẫu tĩc của cả người hút thuốc và người khơng hút thuốc. Giá trị trung bình tổng độ độc tương đương của 16 PAHs so với benzo(a)pyrene trong mẫu tĩc của người hút thuốc và người khơng hút thuốc lần lượt là 13,32 ng/g và 11,29 ng/g. Các giá trị về PAHs đáng quan tâm như PAH4, PAH8 và BaPeq cao hơn so với những nghiên cứu tương tự khác trên thế giới trừ một nghiên cứu tại Nhật Bản. Việc phân tích PAHs trong một chỉ thị sinh học mới như mẫu tĩc là hướng nghiên cứu tiềm năng để đánh giá sự tiếp nhiễm PAHs trong cơ thể người. Từ khĩa: PAHs, mẫu tĩc, người hút thuốc, người khơng hút thuốc. ________ Tác giả liên hệ. Địa chỉ email: vietph@vnu.edu.vn https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.4916 P.T. Vi et al. / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol. 35, No. 3 (2019) 108-117 110 1. Giới thiệu Hydrocacbon thơm đa vịng ngưng tụ (PAHs) là các hợp chất hữu cơ gồm hai hay nhiều vịng thơm liên kết với nhau. Các hợp chất PAH được sinh ra từ quá trình đốt cháy khơng hồn tồn vật chất hữu cơ trong tự nhiên hoặc từ các hoạt động của con người như núi lửa phun, cháy rừng, từ quá trình đốt nhiên liệu, quá trình cháy trong cơng nghiệp, giao thơng, nơng nghiệp, sinh hoạt... Hiện nay, người ta đã tìm ra hơn 200 PAHs, phần lớn các nghiên cứu trên thế giới thường tập trung vào 16 hợp chất PAH chính, cĩ khả năng gây ung thư, đột biến gen và tồn tại ở hàm lượng đáng kể trong mơi trường [1]. Con người cĩ thể tiếp nhiễm PAHs thơng qua các con đường như hít thở khơng khí, bụi, khĩi thuốc, tiếp xúc qua da, từ đồ ăn uống như trà, cà phê, thịt nướng, các sản phẩm hun khĩi,[2-4]. Sự tiếp nhiễm PAH trong cơ thể người cĩ thể biểu hiện qua các dấu hiệu sinh học như máu, nước tiểu và tĩc [5,6]. Theo số liệu của Bộ Y tế, Việt Nam nằm trong số 15 nước cĩ số người hút thuốc lá cao nhất trên thế giới với trên 15,3 triệu người hút và 33 triệu người bị ảnh hưởng do hít khĩi thuốc thụ động [7]. Bên cạnh đĩ, tỷ lệ mắc bệnh ung thư do thuốc lá cũng tăng cao đang là vấn đề đáng lo ngại cho sức khỏe con người. Việc hút thuốc là một trong những nguyên nhân dẫn tới sự xâm nhập của PAHs vào cơ thể con người do quá trình cháy của thuốc cĩ khả năng sinh ra PAHs [8-11]. Mặc dù việc đánh giá sự tiếp nhiễm PAHs qua thĩi quen hút thuốc đã được nghiên cứu trên thế giới từ nhiều năm nay song đây vẫn là vấn đề cịn khá mới mẻ tại Việt Nam. Trong nghiên cứu này, chúng tơi xác định 16 PAHs trong mẫu tĩc được thu thập từ 20 người khơng hút thuốc và 32 người hút thuốc sử dụng phương pháp sắc kí khí ghép nối khối phổ (GC-MS). Việc hút thuốc được đề cập trong nghiên cứu bao gồm việc hút thuốc lá và hút thuốc lào. Đây là nghiên cứu đầu tiên tại Việt Nam về đánh giá mức độ tiếp nhiễm PAHs trong tĩc của người hút thuốc và người khơng hút thuốc. 2. Thực nghiệm 2.1. Hĩa chất, thiết bị Chất chuẩn PAH Mix 63, 1000 µg/ml gồm 16 chất naphthalen (Nap), acenaphthylen (Acy), acenaphthen (Ace), fluoren (Flu), phenanthren (Phe), anthracen (Ant), fluoranthen (Flt), pyrene (Pyr), chrysen (Chr), benz [a] anthracen (BaA), benzo[b]fluoranthen (BbF), benzo[k]fluoranthen (BkF), benzo[a]pyren (BaP), indeno [1,2,3- cd]pyren (IP), dibenzo[a,h]anthracen (DBahA), benzo[ghi]perylene (BghiP) trong toluen, (P/N: DRE-YA06100300TO), chất đồng hành PAH Mix 33, 2000 µg/ml trong toluen (P/N: DRE- YA08273300TO), benzo[a]pyren- d12, 10 µg/ml trong toluen (P/N: DRE-LA20635100CY) được mua của hãng Dr. Ehrenstorfer. Các hĩa chất khác được sử dụng trong nghiên cứu gồm chất nội chuẩn pyren-d10, 200 µg/ml (P/N: ICA-6K- 231), dung mơi diclometan (p.a), dung mơi n- hexan (p.a), axeton (p.a), xyclohexan (G.C), NaCl, Na2SO4, silicagel 60 (cỡ hạt từ 63 µm đến 200 µm). PAHs được phân tích trên thiết bị sắc kí khí ghép nối khối phổ GCMS 2010, Shimadzu, Nhật Bản với các thơng số và điều kiện vận hành như sau: nhiệt độ cổng bơm mẫu: 260 oC, nhiệt độ nguồn ion: 230 oC; cột tách BPX5: 60 m (chiều dài) x 0,25 µm (đường kính trong) x 0,25 m (độ dày pha tĩnh); chương trình nhiệt độ: 60 oC (2 phút) -> 210 oC -> - 310 oC (15 phút) với tốc độ gia nhiệt lần lượt là 30 oC/phút và 5 oC/phút. Giới hạn phát hiện của thiết bị (IDL) cĩ giá trị từ 0,06 đến 0,16 ng/ml và giới hạn phát hiện của phương pháp (MDL) nằm trong khoảng từ 0,13 đến 0,32 ng/g. Giới hạn định lượng (LOQ) của các cấu tử PAHs nằm trong khoảng từ 0,4 – 1,1 ng/g mẫu và hiệu suất thu hồi đạt giá trị từ 75 – 120%, ngoại trừ naphtalen, acenaphthylen và acenaphthen đạt hiệu suất từ 50 - 65% do các cấu tử cĩ số vịng benzen thấp dễ dàng bị bay hơi trong quá trình xử lý mẫu. 2.2. Lấy mẫu Mẫu tĩc được thu thập từ 32 người hút thuốc P.T. Vi et al. / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol. 35, No. 3 (2019) 108-117 111 (giới tính: nam, độ tuổi từ 18 đến 71, thĩi quen: chỉ hút thuốc lào, chỉ hút thuốc lá và hút cả hai loại) và 20 người khơng hút thuốc (giới tính: nam và nữ, độ tuổi từ 16 đến 43). Đối với mỗi cá nhân cung cấp mẫu, 50 - 100 mg tĩc được lấy trong khoảng 12 cm tính từ đỉnh đầu và được bảo quản ở 4 oC trước khi phân tích. 2.3. Chuẩn bị mẫu Để loại trừ sự xuất hiện của PAHs trên bề mặt tĩc do khơng khí và khĩi bụi, các mẫu tĩc được rửa bằng dung mơi n-hexan và để khơ ở nhiệt độ phịng. Sau khi tối ưu hĩa quy trình phân tích, các mẫu được xử lý và phân tích theo từng bước như sau: 0,5 g mẫu được cho vào lọ thủy tinh 40 ml. Lần lượt thêm 50 µl SR-Mix PAH 1µg/ml (1 ppm) và 15 ml dung dịch NaOH 2,5 M vào lọ thủy tinh rồi siêu âm trong 2 giờ. Sau đĩ, thêm 15 ml nước và 5 ml dung mơi n-hexan, hỗn hợp được lắc trong 15 phút. Sau khi ly tâm, hút lớp dung mơi n-hexan sang ống nghiệm. Cơ dịch chiết bằng thiết bị thổi khí N2 về thể tích 1 – 2ml. Sau khi mẫu được làm sạch qua cột silicagel, dịch chiết mẫu cuối cùng được cơ về dưới 0,5 ml bằng khí nitơ. Thêm IS 25 µl pyren- d10 (2 µg/ml) và định mức về 0,5 ml bằng dung mơi n-hexan. Dịch cơ cuối cùng được chuyển vào vial 1,5 ml và bơm lên thiết bị GC-MS. 3. Kết quả 3.1. Hàm lượng PAHs trong các mẫu thu thập Hàm lượng PAHs trong mẫu tĩc theo nhĩm đối tượng nghiên cứu được trình bày trong Bảng 1. Giá trị trung bình của tổng hàm lượng 16 PAH trong mẫu tĩc của người hút thuốc và người khơng hút thuốc lần lượt là 388,3 ng/g và 266,1 ng/g. Nhìn chung, hàm lượng trung bình của tất cả các PAHs trong mẫu tĩc của người hút thuốc đều cao hơn người khơng hút thuốc. Dựa trên kết quả phân tích, kết quả điều tra về số năm hút thuốc và loại thuốc của các đối tượng cho mẫu, cĩ thể thấy rằng tổng hàm lượng PAH trong mẫu tĩc của người hút thuốc lào và hút cả hai loại thuốc lào và thuốc lá (n = 6) dao động trong khoảng từ 141,7 ng/g đến 536,1 ng/g (hàm lượng trung bình: 330,4 ng/g), ngoại trừ mẫu cĩ hàm lượng PAH cao nhất được tìm thấy ở mức 1.275 ng/g trong mẫu tĩc của người đàn ơng chỉ hút thuốc lào và thời gian hút thuốc chưa đến 10 năm. Sự tích lũy PAH trong cơ thể người cĩ thể do nhiều nguồn tiếp xúc, điều đáng nĩi là người đàn ơng này sinh sống tại nơng thơn và vẫn duy trì nếp sinh hoạt sử dụng than củi hay than tổ ong làm nhiên liệu đun nấu trong một thời gian dài, đặc biệt gia đình cĩ truyền thống nấu rượu bằng bếp củi lâu năm. Đây cĩ thể là nguyên nhân dẫn đến hàm lượng PAH trong mẫu tĩc cao đột biến. Bảng 1. Hàm lượng PAHs (ng/g) trong tĩc theo nhĩm đối tượng nghiên cứu Hợp chất Người hút thuốc (n = 32) Người khơng hút thuốc (n = 20) Hàm lượng trung bình ± SD (ng/g) Khoảng hàm lượng (ng/g) Hàm lượng trung bình ± SD (ng/g) Khoảng hàm lượng (ng/g) Nap 8,8 ± 13,1 nd - 60,1 3,3 ± 4,7 nd - 20,6 Acy 5,4 ± 6,3 nd - 25,3 3,0 ± 3,5 nd - 16,3 Ace 3,2 ± 7,4 nd - 32,2 2,0 ± 2,8 nd - 10,9 Flu 12,3 ± 10,1 nd - 40,0 4,3 ± 2,6 nd - 10,9 Phe 100,4 ± 74,9 3,7 - 353,0 51,6 ± 35,5 nd - 147,9 Ant 8,2 ± 13,3 nd - 57,7 1,1 ± 2,6 nd - 9,0 Flt 81,6 ± 80,4 12,2 - 377,9 63,8 ± 59,3 12,5 - 219,8 Pyr 84,0 ± 79,4 11,4 - 400,7 67,6 ± 55,4 12,9 - 210,7 Chr 18,4 ± 22,0 nd - 106,6 15,2 ± 18,9 1,2 - 76,9 P.T. Vi et al. / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol. 35, No. 3 (2019) 108-117 112 BaA 24,9 ± 26,9 nd - 110,8 19,7 ± 26,3 1,2 - 113,5 BbF 18,2 ± 30,4 nd - 169,5 13,4 ± 15,8 1,7 - 69,4 BkF 7,7 ± 8,4 nd - 35,8 7,2 ± 7,4 0,9 - 29,8 BaP 7,7 ± 8,5 nd - 38,9 6,9 ± 7,5 nd - 30,3 IP 3,3 ± 5,9 nd - 21,5 2,7 ± 5,2 nd - 21,3 DBahA 0,2 ± 0,9 nd - 4,1 0,1 ± 0,7 nd - 2,9 BghiP 3,8 ± 6,8 nd - 21,8 4,1 ± 7,2 nd - 7,5 Ghi chú: nd: khơng phát hiện thấy, SD: độ lệch chuẩn. Trong số 26 người hút thuốc lá, chỉ 8 người cĩ tổng hàm lượng PAH nhỏ hơn 200 ng/g, trong những mẫu cịn lại hàm lượng này dao động từ 217,1 ng/g đến 1.173 ng/g (hàm lượng trung bình: 386,8 ng/g). Cĩ thể thấy giá trị tổng hàm lượng PAHs trong tĩc của nhĩm người chỉ hút thuốc lá cao hơn nhĩm người chỉ hút thuốc lào hoặc hút cả thuốc lào và thuốc lá. Đối với nhĩm người khơng hút thuốc, tổng hàm lượng PAH nằm trong khoảng từ 63,8 ng/g đến 414,1 ng/g ngoại trừ một số mẫu cĩ hàm lượng cao đột biến gồm mẫu tĩc của hai sinh viên (627,1 và 643,9 ng/g) và mẫu tĩc của một phụ nữ (910,8 ng/g). Điểm tương đồng giữa hai người cung cấp mẫu tĩc cĩ hàm lượng cao nhất trong hai nhĩm người hút thuốc và người khơng hút thuốc đều là người làm nghề nơng và sử dụng than hoặc củi để đun nấu trong suốt mấy chục năm qua. Trong phạm vi nghiên cứu này, chúng tơi chưa thể đánh giá được mối tương quan của việc hút thuốc thụ động đến những điểm đột biến này và sự tiếp nhiễm PAH trong cơ thể người hít khĩi thuốc thụ động như một số nghiên cứu khác trên thế giới [10,12]. Palazzi và cộng sự (2018) đã báo cáo sự cĩ mặt của PAHs do hút thuốc tự động dựa trên kết quả nicotin và cotinin được phát hiện với tỷ lệ 100% và 96% trong mẫu tĩc của những phụ nữ khơng hút thuốc tại hai khu vực nghiên cứu [10]. 3.2. So sánh hàm lượng PAHs trong mẫu tĩc của hai nhĩm đối tượng sử dụng chuẩn Student Để kiểm tra sự khác nhau cĩ ý nghĩa giữa hàm lượng PAHs trong mẫu tĩc của người hút thuốc (n= 30) và người khơng hút thuốc (n = 17), chúng tơi sử dụng phương pháp kiểm tra thống kê Student áp dụng để so sánh hai giá trị trung bình độc lập tương ứng của hai đối tượng gồm giá trị tổng hàm lượng PAHs và hàm lượng trung bình của từng cấu tử PAHs trong mẫu tĩc. Các kết quả cao đột biến trong hai tập số liệu của người hút thuốc (kết quả: 1.275 ng/g; 1.173 ng/g) và người khơng hút thuốc (kết quả: 627,1 ng/g; 643,9 ng/g và 910,8 ng/g) đều khơng được tính đến trong phép thống kê vì các giá trị này cĩ thể xuất phát chính từ nguyên nhân tiếp nhiễm PAHs theo nguồn khác như đã phân tích trong mục 3.1. Bảng 2. Các giá trị chuẩn F và chuẩn t thực nghiệm và tra bảng chuẩn t (P = 0,95) Ftính Fbảng ttính tbảng Mean 3,669 2,148 3,469 2,014 Nap 6,933 2,148 2,231 2,019 Acy 2,108 2,148 1,484 2,014 Ace 6,357 2,148 0,776 2,018 Flu 27,942 2,148 4,501 2,034 Phe 7,215 2,148 4,175 2,019 Ant 12,612 2,148 2,868 2,028 Flt 1,625 2,148 1,859 2,014 P.T. Vi et al. / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol. 35, No. 3 (2019) 108-117 113 Pyr 2,417 2,148 1,859 2,015 Chr 4,093 2,148 1,853 2,015 BaA 4,230 2,148 1,838 2,015 BbF 25,257 2,148 1,517 2,034 BkF 3,116 2,148 1,153 2,014 BaP 4,490 2,148 1,635 2,015 IP 10,419 2,148 1,658 2,024 DBahA 1,569 2,148 0,243 2,021 BghiP 4,373 2,148 1,144 2,015 Theo lý thuyết phân bố Student, khi so sánh hai giá trị trung bình giá trị chuẩn Ftính > Fbảng thì chứng tỏ cĩ sự khác nhau cĩ nghĩa giữa hai giá trị này ở độ tin cậy thống kê đã chọn. Từ kết quả Bảng 2 cho thấy giá trị tổng hàm lượng trung bình của PAHs, hàm lượng phenanthren, fluoren và anthracen trong mẫu tĩc khác nhau cĩ ý nghĩa giữa người hút thuốc và người khơng hút thuốc ở độ tin cậy 95%. Như vậy, kết luận hàm lượng PAHs trong mẫu tĩc của người hút thuốc cao hơn người khơng hút thuốc là hồn tồn cĩ cơ sở. 3.3. Sự phân bố của PAHs trong mẫu tĩc Phenanthren, pyren và fluoranthen là các PAH chiếm ưu thế nhất trong mẫu tĩc của cả người hút thuốc với tỉ lệ % tương ứng 26%; 22%; 21% và người khơng hút thuốc với tỉ lệ % tương ứng 19%; 25% và 24%. Sự phân bố của các cấu tử PAHs trong nghiên cứu này khá tương đồng với nghiên cứu của Palazzi và cộng sự (2018) [10], tuy nhiên lại khơng tương đồng với những nghiên cứu trước đĩ. Điển hình như nghiên cứu của Toriba (2003) và Wang (2013), trong đĩ naphtalen là cấu tử ưu thế nhất trong mẫu tĩc, tiếp theo là phenanthren, fluoranthen và pyren [9-11]. Sự phân bố và hàm lượng PAHs trong mẫu tĩc (ng/g) của người hút thuốc và người khơng hút thuốc được trình bày trong Hình 1. Trong nghiên cứu này, hàm lượng trung bình của phenanthren được tìm thấy trong mẫu tĩc của người hút thuốc (100,4 ng/g) cao gấp hai lần người khơng hút thuốc (51,6 ng/g). Tại Nhật Bản, giá trị trung bình của hàm lượng phenanthren trong nghiên cứu của Yamamoto (2015) và Toriba (2003) lần lượt là 119 ng/g và 106 ng/g đối với người hút thuốc và 116 ng/g và 68,5 ng/g đối với người khơng hút thuốc [8,9]. Tại Trung Quốc hàm lượng này được tìm thấy trong tĩc của phụ nữ hút thuốc thụ động tại Bảo Định và Đại Liên lần lượt là 160 ng/g và 86,6 ng/g [10]. Hình 1. Sự phân bố và hàm lượng PAH trong mẫu tĩc (ng/g) của người hút thuốc và người khơng hút thuốc. Phe; 100 Phe; 52 Flt; 82 Flt; 64 Pyr; 84 Pyr; 68 00 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Hút thuốc Khơng hút thuốc Nap Acy Ace Flu Phe Ant Flt Pyr Chr BaA BbF BkF BaP IP DBahA BghiP P.T. Vi et al. / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol. 35, No. 3 (2019) 108-117 114 Hàm lượng trung bình Pyren trong mẫu tĩc của người hút thuốc và người khơng hút thuốc trong nghiên cứu này lần lượt là 84 ng/g và 67,6 ng/g. Kết quả này cao gấp khoảng 8 lần so với nghiên cứu tại Nhật Bản (10,7 ng/g đối với người hút thuốc và 8,3 ng/g đối với người khơng hút thuốc) và cao gấp gần 3 lần so với nghiên cứu tại Trung Quốc (27,5 ng/g trong mẫu tĩc phụ nữ tại Bảo Đình, 15,3 ng/g tại Đại Liên) [8,9]. Fluoranthen được tìm thấy trong nghiên cứu này với hàm lượng trung bình 81,6 ng/g trong mẫu tĩc của người hút thuốc và 63,8 ng/g trong mẫu tĩc của người khơng hút thuốc. Hàm lượng hợp chất này cao gấp gần 3 lần trong nghiên cứu của Toriba (24,1 ng/g đối với người hút thuốc và 19,4 ng/g đối với người khơng hút thuốc) và thấp hơn trong nghiên cứu của Yamamoto (89 ng/g) [8,9]. 3.4. Độc tính của PAHs trong mẫu tĩc Mười sáu PAH được chia thành các nhĩm theo số lượng vịng thơm để đánh giá sự phân bố của chúng trong tĩc: nhĩm PAH 2 vịng bao gồm naphtalen; nhĩm PAH 3 vịng bao gồm acenaphthylen, acenaphthen, fluoren, phenanthren và anthracen; nhĩm PAH 4 vịng gồm fluoranthen, pyren, chrysen, benz[a]anthracen; nhĩm PAH 5 vịng gồm benzo[b]fluoranthen, benzo[k]fluoranthen, benzo[a]pyren, dibenzo[a,h] anthracen; nhĩm PAH 6 vịng gồm indeno[1,2,3- cd]pyren và benzo[ghi]perylen (BghiP). Sự phân bố tương đối của PAHs trong tĩc theo số lượng vịng thơm, được trình bày trong Hình 2. Trong tất cả các mẫu, tỷ lệ PAH 2 vịng, 5 vịng và 6 vịng khơng đáng kể trong khi tỷ lệ PAH 3 vịng và 4 vịng chiếm tỉ lệ lớn nhất, sự phân bố này khá tương đồng giữa mẫu tĩc của người hút thuốc và người khơng hút thuốc. Độc tính của mỗi chất trong họ PAH lại phụ thuộc vào cơng thức cấu tạo của chúng. Nếu các PAH chứa từ 2 đến 3 vịng benzen thì khả năng gây ung thư và đột biến gen khá yếu. Trong khi đĩ, với các PAH chứa từ 4 đến 5 vịng benzen trở lên thì khả năng gây ung thư và đột biến gen lớn hơn nhiều. Biểu đồ 3 cho thấy PAH cĩ 4 vịng benzen chiếm thành phần lớn nhất trong số các nhĩm PAH của người hút thuốc (53,8%) và người khơng hút thuốc (62,5%). Hình 2. Sự phân bố của PAHs theo số vịng thơm. Benzo[a]pyrene (BaP), một hợp chất PAH 5 vịng thường được dùng làm chất đại diện cho khả năng gây ung thư của họ PAH bởi hợp chất này được coi là độc hại nhất. Chính vì vậy, hệ số độc tương đương (Toxic Equivalence Factor, TEF) của BaP được quy ước bằng 1. Để đánh giá tiềm năng độc hại của các PAHs, tổng nồng độ PAHs được biểu thị qua tổng độ độc tương đương với BaP (BaPeq) theo biểu thức dưới đây: BaPeq = ∑(BaPeqi) = ∑(CPAHi x TEFPAHi) Trong đĩ, BaPeqi: giá trị trung bình độ độc tương đương của từng cấu tử PAHs, CPAHi: nồng độ trung bình của từng cấu tử trong, TEFPAHi: hệ số độc tương đương của từng cấu tử tương ứng. 00 50 100 PAH 2 vịng PAH 3 vịng PAH 4 vịng PAH 5 vịng PAH 6 vịng Người hút thuốc Người khơng hút thuốc H àm lư ợ n g P A H s (n g /g ) P.T. Vi et al. / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol. 35, No. 3 (2019) 108-117 115 Bảng 3. Hệ số độc tương đương của 16 PAHs và giá trị trung bình của tổng độ độc tương đương PAHs so với BaP trong các mẫu tĩc STT PAHs TEF Người hút thuốc Người khơng hút thuốc CPAHi(ng/g) BaPeqi(ng/g) CPAHi(ng/g) BaPeqi(ng/g) 1 Nap 0,001 8,8 0,0088 3,3 0.0033 2 Acy 0,001 5,4 0,0054 3,0 0.003 3 Ace 0,001 3,2 0,0032 2,0 0.002 4 Flu 0,001 12,3 0,0123 4,3 0.0043 5 Phe 0,001 100,4 0,1004 51,6 0.0516 6 Ant 0,01 8,2 0,082 1,1 0.011 7 Flt 0,001 81,6 0,0816 63,8 0.0638 8 Pyr 0,001 84,0 0,084 67,6 0.0676 9 BaA 0,01 24,9 0,249 19,7 0.197 10 Chr 0,1 18,4 1,84 15,2 1.52 11 BbF 0,1 18,2 1,82 13,4 1.34 12 BkF 0,1 7,7 0,77 7,2 0.72 13 BaP 1 7,7 7,7 6,9 6.9 14 IP 0,1 3,3 0,33 2,7 0.27 15 DBahA 1 0,2 0,2 0,1 0.1 16 BghiP 0,01 3,8 0,038 4,1 0.041 BaPeq (ng/g) 13,32 11,29 Bảng 3 trình bày hệ số độc tương đương của 16 PAHs và giá trị trung bình của tổng độ độc tương đương PAHs so với BaP trong các mẫu tĩc. Kết quả tính tốn cho thấy giá trị trung bình của tổng độ độc tương đương của PAHs so với BaP trong mẫu tĩc của người hút thuốc và người khơng hút thuốc lần lượt là 13,32 và 11,29 ng/g. Sự chênh lệch tổng độ độc tương đương giữa hai đối tượng trong nghiên cứu này khơng lớn do những cấu tử PAHs cĩ hàm lượng cao đáng kể giữa hai đối tượng thì hệ số độc tương đương lại khá thấp. Năm 2008, Cơ quan an tồn thực phẩm châu Âu (EFSA) đã xác định nhĩm các chất PAH cĩ chỉ số độc hại lớn và nguy cơ gây ung thư cao PAH4 gồm BaP + Chyr + BaA + BbF và PAH8 gồm PAH4 + BkF + BghiP + DBahA + IP [13]. Dựa vào kết quả hàm lượng PAHs trong tĩc của một số nghiên cứu tương tự trên thế giới và trong nghiên cứu này, một số giá trị về PAHs được quan tâm như PAH4, PAH8, BaPeq được tính tốn và chỉ ra trong Bảng 4. Bảng 4. So sánh hàm lượng PAHs của một số nghiên cứu trên thế giới Nghiên cứu (n=số mẫu) Trung bình tổng các PAHs (ng/g) BaP (ng/g) PAH4 (ng/g) PAH8 (ng/g) BaPeq (ng/g) Ghi chú TLTK S(*) N(*) S N S N S N S N Nhật Bản (n1=20, n2=20; 15 PAHs) 1046,5 767,1 48,8 16,9 149,9 65,9 149,9 65,9 60,75 23,59 [8] Nhật Bản (n=20; 10 PAHs) 684,6 853,1 1,1 0,7 6,5 3,0 7,7 3,2 2,27 1,65 [9] P.T. Vi et al. / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol. 35, No. 3 (2019) 108-117 116 Bảo Đình, Trung Quốc (n=102; 15 PAHs) 327,9 0,71 11,65 15,3 2,44 Nicotin và cotinin được tìm thấy trong hầu hết các mẫu tĩc [10] Đại Liên, Trung Quốc (n=102; 15 PAHs) 176,4 0,29 4,93 6,8 1,20 [10] Việt Nam (n1 = 32, n2 = 20; 16 PAHs) 388,3 266,1 7,7 6,9 69,2 55,20 84,2 69,3 13,32 11,29 Nghiên cứu này Ghi chú: (*) S: Người hút thuốc (số mẫu: n1), N: Người khơng hút thuốc (số mẫu: n2). Kết quả tính tốn trong Bảng 4 cho thấy giá trị trung bình của tổng các PAHs trong nghiên cứu này thấp hơn so với kết quả nghiên cứu trong nghiên cứu của Yamamoto, Toriba và Palazzi [8- 10]. Tuy nhiên, các giá trị về PAHs đáng quan tâm như PAH4, PAH8 và BaPeq chỉ thấp hơn nghiên cứu của Yamamoto và đều cao hơn những nghiên cứu tương tự khác. Trong nghiên cứu này, hàm lượng trung bình BaP cao gấp hơn 7 lần, giá trị trung bình của tổng hàm lượng PAH4 cao gấp 10 lần và giá trị BaPeq trong mẫu tĩc của người hút thuốc cao gấp 6 lần so với nghiên cứu của Toriba. Tại Bảo Đình, Trung Quốc, hàm lượng trung bình của BaP thấp hơn gần 10 lần, PAH4 thấp hơn gần 5 lần và BaPeq thấp hơn 4,5 lần so với trong nghiên cứu này. Như vậy, các giá trị đại diện cho độc tính của PAHs tính tốn được trong nghiên cứu này đã chỉ ra mức độ tiếp nhiễm PAHs trong tĩc và nguy cơ gây ung thư cao cho con người bởi các hợp chất PAHs. 4. Kết luận Kết quả của nghiên cứu đã cho thấy giá trị trung bình của tổng hàm lượng PAHs trong mẫu tĩc của người hút thuốc cao hơn người khơng hút thuốc và sự khác nhau này cĩ ý nghĩa theo phương pháp thống kê Student. Xét sự phân bố của các cấu tử, phenanthrene, pyren, fluoranthen là các PAH chiếm ưu thế nhất trong mẫu tĩc của cả người hút thuốc và người khơng hút thuốc. Xét trên phương diện số vịng benzen, PAHs 4 vịng với độc tính cao chiếm tỷ lệ lớn nhất so với các nhĩm PAHs cịn lại. Các giá trị về PAHs đáng quan tâm như PAH4, PAH8 và BaPeq cao hơn so với những nghiên cứu tương tự khác trừ một nghiên cứu tại Nhật Bản. Từ nghiên cứu sơ bộ này, cĩ thể thấy việc phân tích PAHs trong mẫu tĩc, một chỉ thị sinh học mới là rất cần thiết và hữu ích để đánh giá sự tiếp nhiễm PAHs trong cơ thể người. Tuy nhiên, để đánh giá sự khác biệt giữa hàm lượng các hợp chất này trong nhĩm người hút thuốc và người khơng hút thuốc một cách sâu sắc và tồn diện, cần tiến hành thu thập mẫu với số lượng lớn hơn và phân tích thêm những thơng số liên quan trực tiếp tới việc hút thuốc. Lời cảm ơn Nghiên cứu này được tài trợ bởi Trường Đại học Khoa học Tự nhiên theo đề tài mã số TN.18.22. Tài liệu tham khảo [1] World Health Ozganization, 1998. Selected Non-Heterocyclic Polycyclic Aromatic Hydrocacbons, Geneva. https://monographs.iarc.fr/ wp-content/uploads/2018/06/mono92-14.pdf. [2] L. Duedahl-Olesen, M. Aaslyng, L. Meinert, T. Christensen, A.H. Jensen, M.-L. Binderup, Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in Danish barbecued meat, Food Control 57 (2015) 169-176. https://doi.org/10.1016/j. foodcont. 2015.04.012. [3] O. Santino, P.C. Viviana, C. Loredana, Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in P.T. Vi et al. / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol. 35, No. 3 (2019) 108-117 117 coffee brew samples: analytical method by GC– MS, profile, levels and sources, food and chemical toxicology 47 (4) (2009) 819-826. https://doi.org/10.1016/j.fct.2009.01.011. [4] L. Duedahl-Olesen, M.A. Navaratnam, J. Jewula, and A. H. Jensen, PAH in Some Brands of Tea and Coffee, Polycyclic Aromatic Compounds 35 (2015) 74–90. https://doi.org/ 10.1080/10406638.2014.918554. [5] F. J. van Schooten, E. J. C. Moonen, L. van der Wal, P. Levels, J.C.S. Kleinjans, Determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) and Their Metabolites in Blood, Feces, and Urine of Rats Orally Exposed to PAH Contaminated Soils, Archives of Environmental Contamination and Toxicology 33 (3) (1997) 317–322. https://doi.org/ 10.1007/ s00 2449900259 [6] E. Nethery, A.J. Wheeler, M. Fisher, A. Sjưdin, Z. Li, L.C. Romanoff, W. Foster, T.E. Arbuckle, Urinary polycyclic aromatic hydrocarbons as a biomarker of exposure to PAHs in air: a pilot study among pregnant women, J Expo Sci Environ Epidemiol. 22 (1) (2012) 70-81. https:// doi. org/10.1038/jes.2011.32. [7] Bộ Y tế, Chương trình phịng chống tác hại của thuốc lá quốc gia, 2015. vi/hoat-dong/tai-lieu-truyen thong/2015/07/81E 20103/to-thong-tin-ve-tac-hai-cua-thuoc-la. [8] Y. Yamamoto, A. Ishizaki, H. Kataoka, Biomonitoring method for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in hair by online in-tube solid-phase microextraction coupled with high performance liquid chromatography and fluorescence detection, J. Chromatogr. B Anal. Technol. Biomed. Life Sci. 1000 (2015) 187–191. https://doi.org/10.1016/ j.jchromb.2015.07.033. [9] A. Toriba, Y. Kuramae, T. Chetiyanukornkul, R. Kizu, T. Makino, H. Nakazawa, K. Hayakawa, Quantification of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in human hair by HPLC with flourescence detection: A biological monitoring method to evaluate the exposure to PAHs, Biomedical Chromatography, 17 (2-3) (2003) 126-32. https://doi.org/10.1002/bmc.222. [10] P. Palazzi, S. Mezzache, N. Bourokba, E.M. Hardy, A. Schritz, P. Bastien, C. Emond, J. Li, J. Soeur, B.M.R. Appenzeller, Exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons in women living in the Chinese cities of BaoDing and Dalian revealed by hair analysis, Environ Int., 121 (Pt 2) (2018) 1341-1354. https://doi.org/ 10.1016/j.envint.2018.10.056 [11] W. Wang, F. Wu, J. Zheng, M.H. Wong, Risk assessments of PAHs and Hg exposure via settled house dust and street dust, linking with their correlations in human hair, J Hazard Mater. 263 Pt 2 (2013) 627-37. https://doi.org/10.1016/ j.jhazmat.2013.10.023. [12] Z. Li, B. Wang, S. Ge, L. Yan, Y. Liu, Z. Li, A. Ren, A simultaneous analysis method of polycyclic aromatic hydrocarbons, nicotine, cotinine and metals in human hair, Environ Pollut. 219 (2016) 66-71. https://doi.org/10. 1016/j.envpol.2016.09.045. [13] I.C.T. Nisbet and P.K. LaGoy, Toxic equivalency factors (TEFs) for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), Regul. Toxicol. Pharmacol. 16 (3) (1992) 290-300. https://doi.org/ 10.1016/0273-2300(92)90009-X.