Benzen là một chất lỏng không màu có mùi ngọt ngào. Nó bay hơi vào không khí rất nhanh và hòa tan một chút trong nước . Nó rất dễ cháy và được hình thành từ cả quá trình tự nhiên và hoạt động của con người. Benzen được sử dụng rộng rãi ở Hoa Kỳ; nó được xếp hạng trong 20 hóa chất hàng đầu về khối lượng sản xuất.
Một số ngành công nghiệp sử dụng benzen để sản xuất các hóa chất khác được sử dụng để sản xuất chất dẻo, nhựa, nylon và sợi tổng hợp. Benzen cũng được sử dụng để sản xuất một số loại cao su, chất bôi trơn, thuốc nhuộm, chất tẩy rửa, thuốc và thuốc trừ sâu. Các nguồn benzen tự nhiên bao gồm núi lửa và cháy rừng. Benzen cũng là một phần tự nhiên của dầu thô, xăng và khói thuốc lá.
Những người phơi nhiễm benzen bị ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe, tùy thuộc vào con đường và liều lượng phơi nhiễm mà benzen tác động đến sinh vật theo những hình thức khác nhau. Việc gây ung thư ở người của benzen cũng có đủ bằng chứng khoa học để kết luận, tỷ lệ tử vong do bệnh bạch cầu ở những công nhân phải tiếp xúc với benzen ở các nhà máy tổng hợp hữu cơ là cao nhất. Ngoài ra, benzen cũng gây độc gen, và các tác động gây độc với các sinh vật khác.
Sự phơi nhiễm benzen và độc tính đến sinh vật
Benzen là một hợp chất hydrocarbon thơm, với công thức C6H6. Ở người, sự hấp thụ qua đường hô hấp dao động từ 70 đến 80% trong 5 phút đầu tiên và giảm xuống khoảng 50% sau đó. Ở loài gặm nhấm, phần trăn benzen bị giữ lại giảm khi hít phải hơi có nồng độ tăng từ 10 đến 1000ppm.
Trong các mô hình động vật, benzen được hấp thụ tốt bởi đường miệng, dao động từ hơn 90% ở thỏ, đến hơn 97% ở chuột cống và chuột nhắt. Sự hấp thụ qua da trong ống nghiệm ở người là 0.2% trong khoảng thời gian 13.5 giờ. Ở mức 1ppm benzen xung quanh, không được bảo vệ thì công nhân sử dụng 0.5% benzen trong dung môi cao su có thể hấp thụ 4 đến 8 mg benzen qua da về mặt lý thuyết như so với 14mg qua đường hít.
Sau khi hít vào, benzen được phân bổ khắp cơ thể và có xu hướng tích tụ ở các mô mỡ do tính ưa mỡ của nó. Ở người, khám nghiệm tử thi những người chết ngay sau khi phơi nhiễm, nồng độ cao benzen được tìm thấy trong não, với mức độ thấp hơn trong mỡ, mãu, thận và gan. Tiếp xúc với 25ppm benzen trong hai giờ tạo ra nồng độ benzen trong máu tối đa trung bình là 0.2 mg/L.
Benzen được bài tiết qua đường hô hấp ở dạng không đổi và bài tiết dưới dạng các chất chuyển hóa trong nước tiểu. Sự chuyển hóa benzen xảy ra chủ yếu ở gan. Đầu tiên hình thành oxit benzen, một epoxit, bởi các oxidaza chức năng hỗn hợp phụ thuộc vào cytochrom P-450. Có ít nhất hai con đường trao đổi chất tiến hành từ trung gian này. Đầu tiên liên quan đến quá trình hydroxyl hóa epoxit thành phenol, sau đó bài tiết dưới dạng liên hợp glucuronide hoặc sulfat, hoặc chuyển đổi thành hydroquinone và benzoquinone. Phenol, hydroquinone glucuronide và hydroquinone sulfate đóng vai trò là chất đánh dấu cho con đường enzym này.
Con đường thứ hai liên quan đến việc chuyển đổi oxit benzen thành dialdehyde muconic thông qua quá trình trung gian NADPH và tiếp tục chuyển đổi thành axit muconic. Catechol được sản xuất thông qua con đường này thông qua benzen glycol trung gian, và được bài tiết dưới dạng liên hợp glucuronide hoặc sulfat. Trong tủy xương chuột sau 6 giờ tiếp xúc với benzen dạng hít 500 ppm, ban đầu phenol là chất chuyển hóa chính, sau đó là catechol và hydroquinine.
Trong một nghiên cứu trên người, 16,4 đến 41,6% benzen được giữ lại là loại bỏ qua phổi trong vòng năm đến bảy giờ sau khi tiếp xúc từ hai đến ba giờ với 47 đến 110 ppm và chỉ 0,07 đến 0,2% lượng benzen còn lại được bài tiết dưới dạng không thay đổi trong nước tiểu. Sau khi tiếp xúc với 63 đến 405 mg/m3 benzen trong 1 đến 5 giờ, 51 đến 87% được bài tiết trong nước tiểu dưới dạng phenol trong khoảng thời gian từ 23 đến 50 giờ.
Trong một nghiên cứu khác ở người, 30% lượng hấp thụ benzen bôi ngoài da được bài tiết dưới dạng phenol trong nước tiểu. Không có nghiên cứu của con người có sẵn cho phơi nhiễm qua đường miệng. Ở thỏ trong vòng hai đến ba ngày sau khi uống liều 340 đến 500 mg/kg benzen, 43% benzen được thở ra không đổi, 23,5% được bài tiết qua nước tiểu dưới dạng phenol, 4,8% dưới dạng quinol, và 2,2% dưới dạng catechol với một số hợp chất phenolic khác các hợp chất cũng được bài tiết.
1. Các dấu hiệu và triệu chứng tức thì khi phơi nhiễm benzen
Những người hít phải lượng benzen cao có thể bị buồn ngủ, chóng mặt, nhịp tim nhanh hoặc không đều, đau đầu, run, hôn mê bất tỉnh, tử vong. Ăn thực phẩm hoặc uống đồ uống có chứa hàm lượng benzen cao có thể gây nôn mửa, kích ứng dạ dày, chóng mặt, buồn ngủ, co giật, nhịp tim nhanh hoặc không đều, tử vong. Tiếp xúc lâu dài (một năm hoặc hơn) với benzen sẽ gây tác hại cho tủy xương, dẫn đến thiếu máu và chảy máu quá nhiều. Nó cũng có thể ảnh hưởng đến hệ thống miễn dịch, làm tăng cơ hội nhiễm trùng.
Một số phụ nữ hít thở nồng độ benzen cao trong nhiều tháng có chu kỳ kinh nguyệt không đều và giảm kích thước buồng trứng. Các trường hợp tử vong cấp tính do phơi nhiễm với benzen ở nồng độ cao là do rung tâm thất do gắng sức và giải phóng epinephrine.
Benzen gây ung thư ở người. Một nghiên cứu đoàn hệ hồi cứu đã được tiến hành tại 233 nhà máy benzen và 83 nhà máy kiểm soát tại 12 thành phố ở Trung Quốc. Nhóm thuần tập benzen và nhóm kiểm soát bao gồm 28.460 công nhân tiếp xúc với benzen và 28.257 công nhân kiểm soát. Tỷ lệ tử vong do bệnh bạch cầu là 14/100.000 người-năm trong nhóm benzen và 2/100.000 người-năm trong nhóm đối chứng.
Hầu hết (76,6%) trường hợp bệnh bạch cầu benzen thuộc loại cấp tính. Tỷ lệ tử vong do bệnh bạch cầu benzen cao trong các nhà máy tổng hợp hữu cơ, sau đó là các ngành công nghiệp sơn và tổng hợp cao su. Nồng độ benzen mà bệnh nhân mắc bệnh bạch cầu tiếp xúc dao động từ 10 đến 1000 mg/m3 (hầu hết từ 50 đến 500 mg/m3).
2. Benzen gây độc gen ở người
Đã có báo cáo về tần suất đứt gãy nhiễm sắc thể và đồng nhiễm sắc tăng lên đáng kể trong các tế bào lympho được nuôi cấy của những người lao động bị phơi nhiễm, và sự gia tăng đáng kể về sai lệch nhiễm sắc thể của tế bào lympho máu ngoại vi. Kích hoạt chuyển hóa benzen bởi microsome gan chuột gây ra sự trao đổi nhiễm sắc thể chị em và sự chậm trễ phân chia tế bào trong tế bào lympho người được nuôi cấy.
Phơi nhiễm nghề nghiệp với benzen có thể xảy ra do hít phải và tiếp xúc qua da. Mọi người nói chung có thể tiếp xúc với benzen thông qua hít thở không khí xung quanh, ăn phải thức ăn và nước uống, và tiếp xúc qua da với các sản phẩm tiêu dùng có chứa benzen.
3. Nghiên cứu về độc tính của benzen với động vật
Các nghiên cứu thực nghiệm trên động vật, cả đường hô hấp và đường miệng, cũng hỗ trợ bằng chứng cho thấy việc tiếp xúc với benzen làm tăng nguy cơ ung thư ở nhiều hệ cơ quan, bao gồm hệ tạo máu, khoang miệng và mũi, gan, dạ dày, tuyến bao quy đầu, phổi, buồng trứng, tuyến vú. Những con chuột tiếp xúc với 3.526-8.224 ppm benzen trong buồng kín trong 15 phút cho thấy số lượng nhịp ngoại thất tăng lên.
Trong nghiên cứu phát triển, những con chuột tiếp xúc với 10, 50 hoặc 500 ppm (32, 160 & 1600 mg/cu m) benzen trong 7 giờ/ngày có tỷ lệ dị tật não và xương thấp. Chuột tiếp xúc liên tục với 209,7 ppm trong 10 ngày trước khi sinh sản cho thấy hoàn toàn không có thai. 1/10 con chuột tiếp xúc với 19,8 ppm đã tái hấp thu phôi.
Các nghiên cứu về độc tính gen đã chứng minh việc gây ra quang sai nhiễm sắc thể trong các tế bào tủy xương từ chuột nhắt, chuột cống và thỏ được điều trị bằng một hoặc nhiều liều benzen hàng ngày trong khoảng từ 0,2 đến 2,0 mL/kg mỗi ngày khi dùng sc hoặc ip. Các chất chuyển hóa chính của benzen là phenol , hydroquinone và catechol. Con đường phơi nhiễm ít ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa tiếp theo của benzen thành các chất chuyển hóa gây độc cho máu.
4. Các nghiên cứu về độc tính sinh thái
Tỷ lệ tử vong của cá hồi Coho con là 12/20 ở 50 ppm sau 24 giờ đến 96 giờ và 30/30 ở 100 ppm sau 24 giờ trong nước biển nhân tạo ở 8°C. Các nghiên cứu về ấu trùng cá trích và cá cơm cho thấy 35-45 ppm gây ra sự chậm phát triển của trứng và tạo ra ấu trùng bất thường; 10-35 ppm gây chậm phát triển ấu trùng, giảm ăn và tăng trưởng, tăng hô hấp.
Cua xanh con khi tiếp xúc với nồng độ benzen dưới mức gây chết người (0,1 hoặc 5,0 ppm) trong hệ thống tĩnh cho thấy thời gian cần thiết để hoàn thành chu kỳ lột xác tăng lên (50 ngày đối với cua tiếp xúc với benzen, so với 33 ngày đối với đối chứng), tốc độ tăng trưởng chậm hơn của các chồi chi đang tái sinh và hoạt động của ATPase trong ty thể bị suy giảm. Mức tiêu thụ oxy của cua giảm khi tiếp xúc với 1,0 ppm benzen.
Các tác nhân độc hại của benzen là các chất chuyển hóa của nó. Benzen có thể làm tăng độc tính của nó bằng cách tạo ra cytochrom P450 2E1, enzym chuyển hóa chính của nó. Tác dụng gây độc chính của benzen là làm giảm số lượng tế bào huyết học và tế bào tủy xương. Việc giảm số lượng tế bào máu có thể là do sự liên kết của các chất chuyển hóa như oxit benzen đối với các protein trong máu là albumin và huyết sắc tố.
Trong tủy xương, các chất chuyển hóa phenolic có thể được chuyển hóa bởi các peroxidase của tủy xương thành các gốc semiquinone và quinone có hoạt tính cao kích thích sản xuất các loại oxy phản ứng. Liên kết này và chất chuyển hóa trực tiếp gây tổn thương tubulin, protein histone và topoisomerase II. Một số chất chuyển hóa cũng gây ra đột biến bằng cách ức chế các protein liên quan đến DNA khác, chẳng hạn như DNA polymerase của ty thể và ribonucleotide reductase, hay liên kết cộng hóa trị với chính DNA, gây ra các hiệu ứng: đứt sợi, tái tổ hợp phân bào, chuyển đoạn nhiễm sắc thể và lệch bội… (L5)
Một số phương pháp giám sát chất lượng Benzen và các khí VOC trong không khí
1. Phương pháp khối phổ lấy mẫu không khí trực tiếp (DS-MS)
DS-MS là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để lấy mẫu không khí liên tục và theo dõi VOC trong không khí xung quanh. DS-MS liên quan đến việc đưa mẫu không khí trực tiếp vào máy quang phổ khối mà không cần chuẩn bị mẫu hoặc tách sắc ký trước khi phân tích bằng MS. Các thiết bị phân tích dựa trên DS-MS cho phản ứng gần như tức thời với các chất hữu cơ trong mẫu không khí, cho phép phân tích VOC theo thời gian thực.
Một hệ thống đầu vào chiết xuất và chuyển các chất phân tích từ áp suất khí quyển sang chân không cao bên trong khối phổ kế, trong khi một máy bơm phụ trợ được sử dụng để hút mẫu không khí liên tục vào hệ thống đầu vào. Các hệ thống đầu vào được sử dụng phổ biến nhất cho DS-MS bao gồm các bộ hạn chế mao quản và màng polyme.
Bộ hạn chế mao quản bao gồm ống silica nung chảy dài 25 cm, 100 lm, lỗ khoan hẹp, đã ngừng hoạt động, kéo dài từ khí quyển trực tiếp vào nguồn ion của khối phổ kế, hạn chế tốc độ dòng khí ở mức 0,1–1 ml/phút. Thiết bị DS-MS dựa trên đầu vào màng thường được gọi là MS giới thiệu màng (MIMS). Một màng tổng hợp mỏng thường bao gồm các polyme dựa trên silicon cho phép truyền VOC vào nguồn ion khối phổ kế, đồng thời phân biệt đối xử với các thành phần chính của không khí.
2. Giám sát không khí trong phòng thí nghiệm di động
Một số phòng thí nghiệm di động được trang bị các thiết bị GC-FID, GCPID hoặc GC-MS đã được phát triển cho các ứng dụng hiện trường tại chỗ. Sự đơn giản của các hệ thống DS-MS, kết hợp với những tiến bộ trong MS, đã tạo điều kiện phát triển các phòng thí nghiệm di động có khả năng thực hiện giám sát chất lượng không khí liên tục, theo thời gian thực. Trên thực tế, khối phổ kế đã được trang bị cho các ứng dụng hiện trường có thể được vận hành từ một chiếc xe tải nhỏ hoặc một phương tiện.
TAGA là một thiết bị di động nhằm theo dõi thời gian thực các chất gây ô nhiễm trong không khí, theo dõi các nguồn phát thải, xác định mùi và hỗ trợ các trường hợp khẩn cấp về môi trường (ví dụ: tràn hóa chất và hỏa hoạn). Các thiết bị TAGA di động đã được phát triển từ năm 1980 và đã được sử dụng để theo dõi VOC trong không khí xung quanh.
Thiết bị TAGA dựa trên nguyên tắc MS2 để xác định và định lượng các chất gây ô nhiễm trong không khí, bao gồm cả VOC. Thiết bị TAGA sử dụng phương pháp đơn giản để theo dõi không khí. Khi đến hiện trường, hướng và tốc độ gió được đo bằng máy đo gió tháp khí tượng. Sau đó, các mức nền được xác định và hiệu chuẩn cho các VOC mục tiêu được đo ngược chiều nguồn phát thải. Máy lấy mẫu trực tiếp dùng để thực hiện giám sát không khí tại một số địa điểm bằng cách điều khiển thiết bị di động dọc theo các đường lân cận và xung quanh địa điểm.
Không khí xung quanh bên ngoài được lấy mẫu liên tục qua một cổng trên thành của khung xe với tốc độ dòng chảy 90 ml/phút trực tiếp vào nguồn ion, tại đây không khí bị ion hóa và sau đó được chuyển vào khối phổ kế QqQ để phân tách, phân mảnh và phát hiện. Luồng không khí còn lại được hút qua máy bơm không khí và thoát ra khỏi khung xe. Thông tin được máy tính ghi lại và bao gồm các mức VOC mục tiêu trong không khí xung quanh tức thời và dữ liệu khí tượng từng phút.
3. Máy quang phổ khối di động tại chỗ
Sự phát triển của khối phổ kế cầm tay bắt đầu từ những năm 1960. Nhiều nỗ lực đã được thực hiện để thu nhỏ các máy phân tích khối lượng, đặc biệt là CNTT. Một số công cụ cầm tay thương mại đã được phát triển để xác định mối nguy hóa chất tại chỗ. Một thiết bị GC-MS di động dựa trên dãy tứ cực tuyến tính thu nhỏ đã được phát triển bởi Inficon.
Rất ít máy quang phổ khối thu nhỏ lấy mẫu trực tiếp có khả năng thực hiện giám sát liên tục VOC trong không khí xung quanh theo thời gian thực đã được phát triển trong những năm gần đây.
Các thiết bị di động dựa trên CNTT thu nhỏ có độ phân giải đơn vị, giới hạn phát hiện (LOD) thấp (như 38,3 lg/m3 đối với benzen), thời gian phân tích ngắn (< 5 giây), khả năng MS song song và phạm vi khối lượng khoảng m/z 450, phù hợp để theo dõi VOC trong không khí. Hạn chế chính của máy quang phổ CNTT di động thu nhỏ là phụ thuộc vào kích thước do giảm hiệu suất khi so sánh với máy phân tích CNTT đầy đủ. Độ phân giải khối suy giảm khi độ sâu bẫy giảm; độ nhạy đối với khối lượng thấp hơn giảm và dải động hiển thị giảm.
Công ty CP Thiết Bị Khoa học H2TECH – Là đơn vị cung cấp các thiết bị khoa học kỹ thuật hàng đầu tại Việt Nam. H2TECH là đối tác của nhiều trường học các viện nghiên cứu và các trung tâm thí nghiệm. Là một trong những nhà phân phối tại Việt Nam, với nhiều hãng nỗi tiếng khác nhau trên thế giới như Lumex Instruments …. Nếu bạn đang có nhu cầu về các thiết bị phân tích cho môi trường hoặc thiết bị phòng thí nghiệm khác hãy liên hệ với H2TECH để được hỗ trợ cung cấp các thiết bị với mức giá hợp lý nhất.
CÔNG TY CP THIẾT BỊ KHOA HỌC H2TECH
Chuyên cung cấp các thiết bị phòng thí nghiệm – Thiết kế phòng lab
Chúng tôi hợp tác lâu dài dựa trên uy tín, chất lượng và hỗ trợ cho khách hàng một cách tốt nhất
Hotline: 0934.07.54.59
028.2228.3019
Email: thietbi@h2tech.com.vn
salesadmin@h2tech.com.vn
Website: https://h2tech.com.vn
https://thietbihoasinh.vn
https://thietbikhoahoch2tech.com