chương 5 các loại độc chất môi trường

Chương 5:

CÁC ĐỘC CHẤT MƠI TRƯỜNG
ThS. Lê Thùy Trang
Khoa Mơi Trường – ĐH Duy Tân

 Các độc chất môi trường là những tác nhân
trong mơi trường có khả năng gây hại cho
sức khỏe của con người
số hợp chất gây ô nhiễm nước & khơng
khí  tính độc của chúng đã được thừa nhận

 Một

 Những tác nhân gây độc khác: chất phụ gia
thực phẩm, các sản phẩm gia dụng & hóa
chất cơng nghiệp  độc tính nghiêm trọng
của chúng chưa được nhận thức đầy đủ

1


5.1. KIM LOẠI

Đặc trưng


Có khối lượng thấp, phân bố khá rộng trong tự nhiên



Chủ yếu được tạo ra từ hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, y
học



Một số chất là vi lượng cần thiết (Cu, Fe, Se…) cho sự sinh
trưởng & phát triển bình thường của con người & ĐV.
- Mức vi lượng cần thiết: để đảm bảo sự sống
- Mức nhỏ hơn vi lượng cần thiết – mức thiếu: gây rối loạn
chuyển hóa cho cơ thể sống
- Mức cao hơn vi lượng cần thiết – mức nhiễm độc: gây tác
dụng phụ

2


HEAVY METAL
 Five main heavy metals:

Hg, Pb, Cd, Cr, As
 Widely distributed
 High toxicity
 Nondegradable, c.f. toxic

Pathways:
 Air
 Water
 Sinks:
 Soil
 Sediment



organic compounds
Although we commonly think of heavy metals as water pollutants,
they are for the most part transported from place to place via the
air, either as gases or as species absorbed on, or absorbed in,
suspended particulate matter. (Baird, 2011)

Speciation and Toxicity
 Biochemical mode of action: inhibition of enzymes

Affinity for -SH (sulfhydryl groups)
 Occur in enzymes which control metabolic pathways

M2+ + 2 R-S-H → R-S-M-S-R + 2H+

3


Các nguyên tố độc hại tìm thấy ở nước tự nhiên & nước thải
Nguyên
tố

Nguồn thải ra

Tác dụng đến sinh vật

As

Thuốc BVTV, chất thải hóa học, các Chán ăn, giảm cân, đi ngồi, táo bón,

q trình tự nhiên
viêm các dây thần kinh & ung thư da

Cd

Chất thải công nghiệp, mỏ, mạ kim Đảo ngược vai trị hóa sinh của
loại, ống dẫn nước
enzim, gây cao huyết áp, hỏng thận,
phá hủy các mô & hồng cầu, gây độc
cho động thực vật dưới nước

Be

Than đá, năng lượng hạt nhân & Độc tính mạnh & bền, có khả năng
cơng nghiệp vũ trụ
gây ung thư

B

Than đá, sản xuất chất tẩy rửa, chất Độc đối với một số loại cây
thải công nghiệp

Cr

Mạ kim loại

Cu

Mạ kim loại, chất thải sinh hoat Nguyên tố cần thiết ở dạng vết,
hàng ngày & công nghiệp, công không độc lắm đối với động vật, độc

nghiệp mỏ, khử kiềm
đối với cây cối ở nồng độ trung bình

F-

Các nguồn địa chất tự nhiên, chất Ở nồng độ 1mg/l ngăn cản sự phá
thải công nghiệp, chất bổ sung vào hủy răng, ở nồng độ ~5mg/l gây ra
nước uống
sự phá hủy xương & gây nứt ở răng

Pb

Công nghiệp mỏ, than đá, xăng, hệ Độc, gây bệnh thiếu máu, bệnh
thống ống dẫn nước máy
thận, rối loạn thần kinh, môi trường
sống bị phá hủy

Mn

Chất thải công nghiệp mỏ

Hg

Thải cơng nghiệp, mỏ, thuốc bảo vệ Độc tính cao
thực vật, than đá

Mo

Thải cơng nghiệp, các nguồn tự Có khả năng độc đối với động vật,
nhiên

cần thiết đối với thực vật

Se

Các nguồn địa chất tự nhiên, than Cần thiết ở nồng độ thấp, độc ở
đá
nồng độ cao

Zn

Thải công nghiệp, mạ kim loại, hệ Cần thiết đối với nhiều enzyme,
thống ống dẫn nước máy
độc đối với thực vật ở nồng độ cao

Nguyên tố cần thiết ở dạng vết, Cr
(IV) có khả năng gây ung thư

Ít độc đối với động vật, độc đối với
thực vật ở nồng độ cao

4


Thủy ngân (Hg)

Pathways

Tích lũy sinh học
Mineral: Cinnabar (HgS)

The Nature of Airborne Mercury


How far will airborne Hg travel?

Form

Formula

Gaseous Elemental Hg

Hg0(g)

Particulate Hg (TPM)

Hg2+

Reactive gaseous Hg
(RGM)

HgCl2(g)

flame

Lifetime (Est.)
Months-years

(adsorbed),

Hg0

Weeks
Days-weeks
(water sol.)

Clx released by power plants
Hg2+ (coal)

→

Hg0(g) →

HgCl2(g)

5


Speciation

Organic

Inorganic

Volatile (bay hơi)

Reactive (phản ứng)

Elemental Mercury

Mercury Ion Hg2+

Methyl Mercury

Hg0

AKA ‘reactive gaseous’
mercury’ (RGM) e.g. HgCl2(g)

CH3Hg+

Particulate bound

Dimethyl Mercury

Hg-P

CH3HgCH3

Regional

?

Global

Bảng: Các trạng thái & tính chất gây độc của Hg
Loại

Hg

Đặc tính hóa học & sinh hóa

Tương đối trơ, khơng độc, dạng hơi rất độc nếu hít phải

Hg22+

Tạo hợp chất ít tan với clorua - độ độc thấp

Hg2+

Độc nhưng khó di chuyển qua màng tế bào

RHg+

Độ độc cao, thường ở dạng CH3Hg+, gây nguy hiểm cho hệ thần
kinh & não, dễ đi qua màng sinh học, tích trữ trong các mơ mỡ

R2 Hg

Độ độc thấp nhưng dễ chuyển thành RHg+ trong mơi trường có độ
acid trung bình

Hg2S

Khơng tan, khơng độc, thường có trong đất

6


7

Health Effects
Mode of Action


Biochemical mode of action: inhibition of enzymes
Affinity for-SH (sulfhydryl groups)



Occur in enzymes which control metabolic
pathways
M2+ + 2 R-S-H → R-S-M-S-R + 2H+

Tác hại


Hệ thần kinh



Thận



Viêm lợi, “đường viền màu xanh nhạt”, rụng
răng



Thiếu máu, vàng da

Nồng độ tối đa cho phép của WHO trong nước uống
là 1mg/l; nước nuôi thuỷ sản là 0,5mg/l.

8




Có thể xác định hàm lượng thủy ngân qua
máu (<3.6ppm/100ml), nước tiểu (<1,5ppm/
lít)



Xác định nhiễm độc mãn tính qua tóc

Chữa trị:


Cấp tính: gây nơn mửa bằng nhựa polythiol,
dimercapron, succimer, penicillamin



Mãn tính: N-acetyl penicillamin

Solutions


Stop burning coal…not going to happen



Pollution control measures – oxidation, electrostatic



Vegetarian fishes!

9


Chì (Lead - Pb)


Exists in Pb2+ form:
PbO (batteries), PbCO3, PbS, PbCl2
Pb3(CO3)2(OH)2 white lead
Pb3O4
red lead
PbCrO4
chrome yellow





Pigments (bột màu)

Also forms a few ionic Pb4+ compounds such as PbO2

Được thải ra từ quá trình khai khống, nấu quặng
(PbS), chế tạo pin, sơn, phương tiện giao thông, mỹ
phẩm, nhựa tái chế

10


Lượng chì thâm nhập vào người:


Qua khơng khí ơ nhiễm ở thành phố dùng
xăng pha chì: 10µg/ngày.



Qua nước uống: 15µg/ngày.



Thực phẩm: 200 - 300µg/ngày



Qua da (tetraethyl chì)



Khi vào cơ thể liên kết với các nhóm
sulphydril (SH) của hệ thống enzym pyruvat
- oxydase
Xác định ngộ độc chì bằng xét nghiệm máu

Lead
Behavior of Lead in the Body
Organic Pb – readily absorbed
Inorganic Pb – lungs


Pb is stored in bones and teeth – similarities to Ca2+ and Ba2+ (charge, ionic
radius)



90-95 % of Pb in the body is in the skeleton

Đường viền
đen Burton
ở lợi

2(CH3)2PbX2  (CH3)3PbX + PbX2 + CH3X
(chì tetramethyl)
(CH3)4Pb + PbX + CH3X
(chì tetraethyl)

11

Tác động của chì
Hàm lượng

Tác động

(µg/dI)
15

suy giảm chức năng thần kinh

25

giảm hệ số thông minh (IQ)

30

suy giảm tốc độ dẫn truyền thần kinh
ngoại biên ở người

40

rối loạn chức năng vận động và chức
năng của hệ thần kinh thực vật

Tiêu chuẩn tối đa cho phép theo WHO nồng độ chì
trong nước uống: 0,05 mg/ml.

Giải pháp


Tránh tiếp xúc với chì



Điều trị bằng CaEDTA, Dimercaprol,
penicillamin, succimer






Lead is not as dangerous as mercury
Number of sources and exposure is greater
Toxicity: organic > inorganic
Environmental levels within x10 of the toxic effect level

12


Asen (Arsen - As)


Nguồn gốc tự nhiên:

-

núi lửa

-

xói mịn đất

-

cháy rừng



Nguồn gốc nhân tạo:

-

quá trình nấu chảy đồng, chì, kẽm,

-

sản xuất thép,

-

As2O3 dùng làm thuốc diệt chuột, diệt côn trùng…

-

AsCl3 dùng để sản xuất đồ gốm sứ

-

As205 sản xuất thủy tinh, bảo quản gỗ, diệt cỏ, diệt

nấm

Toxicology





Asen vô cơ độc hơn Arsen hữu cơ
As vô cơ sau khi được chuyển hóa ở gan, thận sẽ
tích lũy vào da, tóc, móng tay, gan
As hữu cơ nhanh chóng được đào thải
As(III) compounds arsine (AsH3) and trimethylarsince
(As(CH3)3) are most toxic

13


Arsen
(khơng khí, nước)

Rối loạn mạch máu ngoại vi
Hơ hấp

Tiêu hóa

Da

Suy yếu chức năng gan

Con người

Ung thư thận

Tăng mơ biểu bì

Ung thư da

Tiêu chuẩn cho phép theo WHO nồng độ asen trong nước uống
là 50mg/l.

14




Liều gây chết ở người lớn: 120 -200mg/kg
trọng lượng cơ thể



Liều gây chết ở trẻ em: 2mg/kg trọng lượng cơ
thể



Hít phải khí As từ lị nấu quặng: vỡ hồng cầu,
suy thận sau 3 - 4h tiếp xúc



Phát hiện nhiễm độc qua scan dạ dày (nguyên
tố phản quang), da chân, tay, nước tiểu, máu
• Nhiễm độc cấp tính: khơ miệng, đau bụng, huyết áp giảm,

tiểu ít, phân có máu, co giật, tử vong  có thể gây nơn, rửa
dạ dày
• Nhiễm độc mãn tính (sau 2 -8 tuần tiếp xúc): đau các
khớp xương, sạm da, viêm lợi, viêm đường hô hấp  khó chữa

15


Biện pháp an tồn


Nhà xưởng phải thơng thống, có hệ thống
xử lý hơi & khí



Khơng dùng khẩu trang thấm nước, khơng
sản xuất vào ngày có độ ẩm cao (Asen sẽ
tạo thành Asin khi gặp nước)



Khơng tuyển dụng người có bệnh thần kinh,
gan, thận & bệnh ngồi da



Khơng ăn uống, hút thuốc tại nơi làm việc

Giải độc


Rửa dạ dày bằng nước pha than hoạt tính



Chống độc bằng B.A.L (dimercaprol)



Hồi phục nước và điện giải



Chống sốc, sưởi ấm



Lợi tiểu (furosemid)



Vitamin B12, B1, B6, C

16

Cadmi (Cd)


Ngũ cốc, rau trồng trên đất nhiễm Cd hoặc
tưới nước từ cơng nghiệp khai khống, phân
bón



Cơng nghiệp luyện kim



Đốt chất dẻo



Pin nicken - cadimi



Khói thuốc lá

Trường hợp dùng liều hàng
ngày qua đường ăn uống &
hơ hấp q 500µg

Cd2+

Cd2+ tự do
trong cơ thể

Trường hợp dùng liều
hàng ngày 50µg

Hơ hấp

Liên kết tạo thành
metalothionein

Zn2+

Trao đổi với
trong enzyme

Thận

Rối loạn
chứa năng
của thận

Thiếu
máu

Tăng
huyết
áp

Ăn uống

Phá hủy
tủy
xương

Ung
thư

1% dự trữ trong
thận & các bộ
phận khác của cơ
thể

99% đào
thải

Tiêu chuẩn theo WHO cho nước uống là 0,003 mg/l.

17


Toxicity Mechanisms







Mechanisms
 binding to –SH groups
 competing with Zn and Se for
inclusion into metalloenzymes
 competing with calcium for
binding sites (calmodulin)
Kidney toxicity
Lung toxicity
Skeletal effects
 Osteoporosis and osteomalacia
Cancer
 carcinogenic in animal studies
 ~8% of lung cancers may be
attributable to Cd

Cadmium (Cd)
Epidemics/case studies
Japan (1940s)
 effluent (outflow) from a
lead-processing plant
washed over adjacent
rice paddies for many
years
 rice accumulated
high level of Cd
 community was poor
 named "Itai-Itai"
disease ("ouch,
ouch")
Itai-itai victim

18


Nhơm (Aluminum - Al)


Từ khai thác bauxit

• Sản xuất đồ nhơm, chế tạo
hợp kim, sản xuất dược
phẩm, làm bao bì

Ảnh hưởng
Tác hại qua: hơ hấp, tiêu hóa, da
 Mãn tính: sơ phổi (bụi nhôm), thần kinh,
quái thai, giảm mật độ xương


19


5.2. KHÍ ĐỘC & TIẾNG ỒN












VOCs
Benzen
Toluen
CO
NO2
SO2
H2S
Clo
Flo
Tiếng ồn

Các khí VOCs (Cacbon hữu cơ dễ bay hơi)


Là tên gọi chung các chất lỏng hay chất rắn có chứa cacbon
hữu cơ dễ bay hơi: axeton, ethylaxetat, buthylaxetat…



Phát sinh: các dung môi tự bay hơi, sự bay hơi của xăng
dầu, bay hơi từ các hố chất rơi vãi, cây xanh (hơ hấp vào
ban đêm), sơn.



Cấp tính: chóng mặt, nơn, sưng mắt, co giật, ngạt, viêm phổi.



Mãn tính: ung thư máu, bệnh thần kinh.



Phịng tránh: Nhà ở không được gần cây xăng (phải cách
nhà dân ít nhất 500 m). Hạn chế làm công việc sơn trong
khơng gian khép kín. Nhà cửa mới sơn xong khơng được ở
ngay.

20


BENZEN (C6H6)


Chất lỏng, dễ bay hơi



Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất các chất hữu
cơ; dùng làm dung mơi hồ tan mỡ, cao su, vecni; chất tẩy trên
sợi, vải len dạ, dầu mỡ bám trên các dụng cụ, vật liệu.



Xâm nhập qua: da, phổi (75-90% được cơ thể thải ra trong vịng
nửa giờ; phần cịn lại tích luỹ trong mỡ, tuỷ xương, não, sau đó

được bài tiết rất chậm ra ngồi.



Nhiễm độc:
- mãn tính: thiếu máu, phụ nữ đẻ non hoặc sẩy thai …
- cấp tính: nhức đầu, chóng mặt, hơn mê



Cảnh giác với các sản phẩm sơn, nhất là sơn được sản xuất bằng
công nghệ lạc hậu. Chất thải từ các nhà máy thuộc da, dệt
nhuộm, cơ khí

21


Toluen (C6H5CH3)
 Là

chất dễ bay hơi, dễ cháy nổ

 Có

trong sơn, nhựa, keo dán và là chất xúc tác trong
công nghệ ảnh.

Ở

nồng độ nhỏ, gây cảm giác mất thăng bằng, loạng

choạng, đau đầu; nếu nồng độ cao hơn có thể gây ảo
giác hoặc ngất xỉu.
sử dụng sơn, nhựa, keo dán cần tạo khơng gian
thơng thống, tránh đóng kín cửa phịng. Tránh lạm
dụng sơn và đồ nhựa.

 Khi

Carbon Monoxide (kh
(khíí lị)
lị)
• Khơng màu, khơng mùi
• Được tạo ra khi phản ứng cháy
diễn ra khơng hồn tồn trong q
trình đốt cháy nhiên liệu
• Trong khói thải xe hơi, đốt than,
củi…trong các lị cao, lò gốm, lò
rèn…

22


Tác hại
 Khí

dễ cháy, nổ

 Hấp

thụ qua da (bỏng lạnh), hơ hấp

tính: gây ngạt, đau đầu, chống váng, rối
loạn trí nhớ

 Cấp

tính: sinh con nhẹ cân, sơ vữa động
mạch, tim

 Mãn

Hậu quả của sự nhiễm độc CO
Nồng độ
CO (ppm)

% chuyển hóa
O2Hb → COHb

Ảnh hưởng đối với con
người

10

2

100

15

Đau đầu, chóng mặt,

mệt mỏi

250

32

Bất tỉnh

750

60

Chết sau vài giờ

1000

66

Chết rất nhanh

Giảm khả năng phán
đoán & chức năng của
giác quan

23


Nitrogen Dioxide (NO2)
• Chất khí có màu đỏ, nâu, mùi hắc
• Từ khí xả của phương tiện giao thơng, trong

cơng nghiệp sản xuất HNO3, quá trình hàn
điện và quá trình phân huỷ nhựa celluloid.
• Dưới ánh sáng mặt trời có thể tạo khí Ơzơn
gây chảy nước mắt và mẩn ngứa da, NOx cũng
góp phần gây bệnh hen, ung thư phổi, làm
hỏng khí quản.
• Kiểm sốt khí xả động cơ và khơng cư trú
dọc theo các tuyến giao thơng chính, tránh
xa vùng xả khói của nhà máy hố chất.

Hậu quả của sự nhiễm độc NO2
Nồng độ
NO2 (ppm)

Thời gian
tiếp xúc

50 - 100

≤ 1h

Viêm phổi trong 6 - 8 tuần

150 - 200

≤ 1h

Phá hủy dây khí quản, sẽ
chết nếu thời gian tiếp xúc
là 3 - 5 tuần

≥ 500

Hậu quả đến sức khỏe con
người

2 - 10 ngày Chết

24


Sulfua dioxit (SO2)


Là chất khí được tạo ra từ quá trình đốt các chất.



Có thể xâm nhập qua hơ hấp (kết hợp với các hạt nước nhỏ
hoặc bụi ẩm để tạo thành các hạt H2SO4 nhỏ li ti, xâm nhập
qua phổi vào hệ thống bạch huyết) hoặc tiêu hóa sau khi được
hòa tan trong nước bọt vào máu.



SO2 gây rối loạn chuyển hoá đường và protêin, gây thiếu
vitamin B và C, tạo ra methemoglobine để chuyển Fe 2+ (hoà
tan) thành Fe 3+ (kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu, giảm khả
năng vận chuyển ôxy của hồng cầu, gây co hẹp dây
thanh quản, khó thở.



Khu vực đun nấu cần thơng thống và cải tiến bếp đun để có
thể cháy triệt để nhiên liệu.

Khí H2S (hidrosunfua)
 Có

mùi trứng thối, là khí gây ngạt

đốt cháy khơng hồn tồn các nhiên liệu (than
đá, dầu...) chứa nhiều lưu huỳnh; từ bùn ao, đầm
thiếu ôxy (là nguyên nhân làm cá chết ngạt).

 Do

ngạt, viêm màng kết do H2S tác động vào mắt,
các bệnh về phổi vì hệ thống hơ hấp bị kích thích
mạnh do thiếu ơxy, có thể gây thở gấp và ngừng thở.

 Gây

nên làm việc lâu ở những nơi phát sinh ra
nhiều H2S. Trong mơi trường nóng ẩm, H2S có thể
bị ơxy hố rồi kết hợp với nước thành H2SO4 gây tác
hại như SO2 nói trên.

 Khơng

25