DUONG DI CUA DOC CHAT

TS. Lê Quốc Tuấn
Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

Chương 3
ĐƯỜNG ĐI CỦA ĐỘC CHẤT

3.1. Giới thiệu

Hàng năm, hơn 100.000 hóa chất thải vào trong môi trường qua quá trình
sản xuất, sử dụng và xả thải. Để hiểu biết và dự đoán nguy cơ tiềm ẩn của hóa
chất đối với con người và đời sống hoang dã chúng ta phải biết được độc tính của
một chất và làm thế nào hóa chất đó đi vào môi trường cũng như tác động của nó
tới môi trường. Hình 3.1 biểu diễn mố
i tương quan giữa một nguồn độc, số phận
của nó trong môi trường, ảnh hưởng phơi nhiễm và nồng độ, và cuối cùng là các
ảnh hưởng sinh học của độc chất. Đánh giá ảnh hưởng của một độc chất thường
bắt đầu từ việc xác định tính chất nguồn nhiễm, mô hình hóa số phận độc chất để
dự đoán sự phơi nhiễm, và sử
dụng các chức năng phơi nhiễm – phản ứng để tiên
đoán hậu quả.
Các độc chất được thải vào trong môi trường bằng nhiều con đường khác
nhau và chúng có thể di chuyển theo nhiều hướng khác nhau trong suốt thời gian
tồn tại. Một độc chất hiện diện trong môi trường tại một thời điểm và không gian
xác định có thể trải qua 3 pha: (1) pha dừng, phơi nhiễm tại vị trí đó, (2) được
vận chuyển đến một vị trí khác hoặc (3) được chuyển hóa thành chất khác. Sự lây
nhiễm và phơi nhiễm môi trường từ việc sử dụng một hóa chất được sửa chữa
bằng sự vận chuyển và chuyển hóa của hóa chất đó trong môi trường. Sự pha
loãng và phân giải có thể làm giảm phát thải trong khi quá trình tích lũy hóa chất
có thể gây nên sự phát tán độc chất. Số phận hiện tại của m
ột độc chất phụ thuộc
vào quá trình sử dụng chất đó và các thuộc tính hóa lý của nó, kết hợp với các

đặc tính của môi trường mà nó được thải vào.
TS. Lê Quốc Tuấn
Khoa Mơi Trường và Tài Ngun, ĐH Nơng Lâm TP.HCM

Nguồn độc tố Ảnh hưởng độcPhơi nhiễm độc tố
Mô hình phơi
nhiễm và phản ứng
Môhìnhvậnchuyểnvàsốphận
Các yếu tố môi trường làm thay
đổi phơi nhiễm

Hình 3.1. Mơ hình mơ tả đường đi và số phận của độc chất trong mơi trường
Sự vận chuyển và số phận của một độc chất trong mơi trường rất giống
trong một cơ thể sống. Độc chất đi vào trong một cơ thể và trong mơi trường
bằng nhiều con đường khác nhau (vd. qua da, miệng và hít thở đối với sinh vật;
qua ống khói, cống xả, hoặc chảy trà bề mặt
đối với mơi trường). Độc chất được
phân phối lại từ điểm đi vào bằng các dịch lỏng (dòng máu đối với sinh vật; nước
và vận chuyển khí đối với mơi trường) và các q trình vận chuyển trung gian
như phân phối (phân phối máu – lipid trong sinh vật, nước – đất trong mơi
trường) và tạo phức (liên kết với protein trong cơ thể sinh vật, liên kết với các
hợp chất hữu cơ trong mơi trường). Độc ch
ất được chuyển hóa trong cơ thể và
trong mơi trường thành các chất khác bởi các phản ứng như thủy phân, oxi hóa
và khử. Nhiều q trình enzyme tham vào việc khử độc và hoạt hóa các độc chất
trong cơ thể giống với sự chuyển hóa sinh học độc chất bởi vi sinh vật trong mơi
trường.
Thật ra, các mơ hình chuyển hóa các chất trong cơ thể giống với các mơ
hình về số phận các chất trong mơi trường. Trong cả 2 trường hợp, ngườ
i ta chia

một hệ thống phức tạp thành các cấu thành đơn giản hơn, đánh giá tốc độ vận
chuyển giữa các cấu thành và đánh giá tốc độ chuyển hóa trong cùng một cấu
thành. Sự khác nhau dễ dàng nhận thấy là trong hệ thống mơi trường thường
phức tạp hơn bởi vì có nhiều đường đi vào, nhiều cấu thành, nhiều biến (mỗi một
biến có khoảng biến động lớ
n hơn) và thiếu sự kiểm sốt các biến này cho việc
nghiên cứu có hệ thống. Trong phần này sẽ đề cập một cách tổng qt các q
trình vận chuyển và chuyển hóa các độc chất trong mơi trường nhằm xây dựng và
phát triển các mơ hình định tính và định lượng của các q trình này.
3.2. Nguồn gốc các độc chất đi vào trong mơi trường
TS. Lê Quốc Tuấn
Khoa Mơi Trường và Tài Ngun, ĐH Nơng Lâm TP.HCM

Nguồn gốc độc chất có thể phân thành nguồn có điểm xuất phát hoặc
nguồn khơng có điểm xuất phát (Hình 3.2). Các nguồn thải độc chất có điểm
xuất phát ln xác định và đo đạc được như chất thải cơng nghiệp hoặc chất thải
sinh hoạt, rò rỉ dầu, bãi chơn lấp hóa chất, khói thải từ các nhà máy. Nguồn
khơng có điểm xuất phát thường phân tán trên diện rộng và khơng có đi
ểm đi vào
xác định như sự rửa trơi nơng hóa, khói từ xe cơ giới, sự rò rỉ và phân tán chất
thải trên diện tích rộng (trầm tích bị ơ nhiễm, khai thác khống sản) và dòng
N
o
â
n
g
t
r
a
ï

i
C
h
a
û
y
t
r
a
ø
n
b
e
à
m
a
ë
t
Hồ
Nước mưa
Khí thải
Hầm mỏ
Thải từ
hầm mỏ
Rò rỉ, chảy tràn
B
a
õ
i
c

h
o
â
n
l
a
á
p
Chì rơi xuống hồ
Lắng nền
đáy
Đập
Thành
phố
Chất thải từ
các nhà máy
Đập
Bến đậu
thuyền
Bải chôn
lấp hóa
chất
Chảy
tràn
Khu xử lý bùn thải
Bãi bồ lấp, chôn
chất thải
Bến cảng
Bải chôn lấp cũ
Bải chôn lấp chất

thải nguy hại
Vò trí xử lý
bùn thải
Dầu tràn
Vò trí có sự hiện diện
chất gây ô nhiễm
Giàn khoan dầu
ngoài khơi
Bùn thải từ
giàn khoan
Đại
dương
N
o
â
n
g
t
r
a
ï
i
C
h
a
û
y
t
r
a

ø
n
b
e
à
m
a
ë
t
Hồ
Nước mưa
Khí thải
Hầm mỏ
Thải từ
hầm mỏ
Rò rỉ, chảy tràn
B
a
õ
i
c
h
o
â
n
l
a
á
p
Chì rơi xuống hồ

Lắng nền
đáy
Đập
Thành
phố
Chất thải từ
các nhà máy
Đập
Bến đậu
thuyền
Bải chôn
lấp hóa
chất
Chảy
tràn
Khu xử lý bùn thải
Bãi bồ lấp, chôn
chất thải
Bến cảng
Bải chôn lấp cũ
Bải chôn lấp chất
thải nguy hại
Vò trí xử lý
bùn thải
Dầu tràn
Vò trí có sự hiện diện
chất gây ô nhiễm
Giàn khoan dầu
ngoài khơi
Bùn thải từ

giàn khoan
Đại
dương
Hình 3.2. Nguồn gốc của độc chất đivào trong mơi trường
TS. Lê Quốc Tuấn
Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

chảy nước ngầm. Các nguồn không có điểm xuất phát thường bao gồm nhiều
nguồn có điểm xuất phát nhỏ hơn như các hầm tự hoại, xe gắn máy. Do vậy, việc
xác định và mô tả đặc điểm của một nguồn thường liên quan đến cấu thành môi
trường hoặc hệ thống được xem xét. Ví dụ, có rất nhiều nguồn độc chất đi vào
trong một dòng sông, mỗi ngu
ồn phải được xem xét khi thực hiện việc đánh giá
sự rủi ro của độc chất đối với thủy sinh vật trong con sông đó hoặc đối với con
người có thể uống nước của con sông đó.
Tuy nhiên, việc đo đạc nồng độ thấp của các độc chất trong mạng lưới
dòng thải không phải là một công việc dễ dàng. Thường các phương pháp phân
tích được đề xuất bởi các nhà môi tr
ường nhằm kiểm soát độc chất không đủ
nhạy hoặc có tính chọn lọc cao để đo đạc các độc chất quan trọng hoặc các sản
phẩm phụ của chúng. Việc đánh giá tốc độ phát tán đối với các nguồn thải không
có điểm xuất phát thường rất khó. Ví dụ, sự lắng đọng độc chất vào trong khối
nước có thể phụ thuộc rất lớn vào cả không gian và thờ
i gian. Sự tải hàng năm
cao có thể do sự lắng đọng liên tục các chất. Sự tải chất diệt côn trùng từ một
cánh đồng đến khối nước gần kề cũng biến động theo thời gian và không gian.
Nước mưa đóng một vai trò quan trọng trong việc tải độc chất đến khối nước, bởi
vì nước mưa có tác dụng rửa trôi các độc chất tại nguồn thải và mang độc ch
ất
vào những vùng nước thấp hơn.

Sau khi một độc chất được thải vào môi trường thì các quá trình vận
chuyển sẽ xác định sự phân phối của nó trong môi trường theo không gian và
thời gian. Môi trường vận chuyển độc chất thường là không khí hoặc nước, trong
khi đó độc chất có thể tồn tại trong các pha hòa tan, khí, cô đặc hoặc hạt lơ lững.
Có thể phân loại vận chuyển vật lý thành đối lưu hoặc
khuếch tán.

3.3. Các quá trình vận chuyển độc chất

3.3.1. Đối lưu
Đối lưu
là sự di chuyển thụ động một độc chất trong môi trường vận
chuyển trong cùng một môi trường (vận chuyển đồng nhất) hoặc giữa 2 môi
trường khác nhau (vận chuyển không đồng nhất). Đối lưu đồng nhất bao gồm vận
chuyển một độc chất trong không khí trong một ngày có gió hoặc một độc chất
hòa tan trong trong nước đang di chuyển trong một dòng chảy, trong chảy tràn bề
mặt (nguồn không có đ
iểm xuất phát), hoặc trong nước xả thải (nguồn có điểm
TS. Lê Quốc Tuấn
Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

xuất phát). Đối lưu không đồng nhất bao gồm sự lắng đọng một độc chất hấp thu
trong hạt lơ lững mà hạt này lắng xuống nền đáy, sự lắng đọng không khí vào đất
hoặc nước, và thậm chí hấp thu các hạt ô nhiễm hoặc thức ăn bởi sinh vật (tích
lũy sinh học). Sự đối lưu không bị ảnh hưởng bởi sự hòa tan. Đối lưu có thể
vận
chuyển một độc chất hoặc cùng một hướng hoặc khác hướng. Do vậy, sự đối lưu
thường được gọi là vận chuyển không hòa tan.
Đối lưu đồng nhất. Tốc độ vận chuyển đối lưu đồng nhất (N, g/h) là tích
của nồng độ độc chất trong môi trường đối lưu (C, g/m

3
) và tốc độ dòng chảy của
môi trường (G, m
3
/h)
N = G x C
Ví dụ, nếu dòng chảy của nước ra khỏi hồ là 1000 m
3
/h và nồng độ độc
chất là 1 µg/m
3
, thì độc chất được đối lưu từ hồ với một tốc độ là 1000 µg/h (1
mg/h). Tốc độ phát tán của nhiều nguồn độc chất có thể được tính theo cách này.
Sự đối lưu của không khí và nước có thể thay đổi theo thời gian và không
gian trong cùng một cấu thành. Sự đối lưu của một độc chất trung bình hàng năm
trong một cấu thành thường được đánh giá thấp hơn so với giá trị thực c
ủa chúng
bởi nhiều yếu tố khác nhau. Tuy nhiên, sự đối lưu rất có giá trị cho việc đánh giá
độc tính mãn tính.
Trong nước mặt, các dòng đối lưu thường ưu thế trong việc vận chuyển
độc chất và chúng có thể được đánh giá từ các mô hình thủy động học hoặc các
đo lường dòng chảy. Trong nhiều trường hợp, dòng đối lưu có thể được ước tính
bởi thể tích nước trao đổi trên đơn v
ị thời gian bằng tổng bảo tồn khối và đo
lường dòng chảy vào hoặc ra khỏi hệ thống. Tính toán này chỉ dùng cho các hệ
thống hỗn hợp mà các hệ thống này không có hoặc chỉ các thể tích nhỏ của nước
đứng. Trong khối nước, các mô hình đối lưu riêng lẽ hoặc thời gian lưu nước có
thể được sử dụng cho mỗi lớp nước. Trong không khí, sự đối lưu cũng chiếm
ưu
thế trong việc vận chuyển độc chất, với dòng khí được tác động bởi sự chênh

lêch áp suất. Hướng và cường độ của vận tốc khí được ghi nhận liên tục trong
nhiều vùng, mỗi ngày, mùa, hoặc các giá trị trung bình năm có thể được sử dụng
để đánh giá dòng đối lưu khí.
Dòng đối lưu khí và nước nhỏ hơn trong hệ thống đất nhưng vẫn ảnh
hưởng đến s
ự di chuyển của các độc chất ở trong đất. Sự đối lưu nước trong vùng
bảo hòa thường được giải quyết bằng các mô hình thủy động học. Sự đối lưu khí