Nghiên cứu sự tích lũy các kim loại cd, pb, cu, zn trong một số loài nhuyễn thể ở vùng sông lam tỉnh nghệ an

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH





BÙI THỊ NGỌC





NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI
Cd, Pb, Cu, Zn TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ
Ở VÙNG SÔNG LAM - TỈNH NGHỆ AN





LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC







NGHỆ AN - 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH




BÙI THỊ NGỌC




NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI
Cd, Pb, Cu, Zn TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ
Ở VÙNG SÔNG LAM - TỈNH NGHỆ AN


Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 60.440.113


LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC


Người hướng dẫn khoa học:
PGS. TS. PHAN THỊ HỒNG TUYẾT



NGHỆ AN - 2014
LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
PGS. TS. Phan Thị Hồng Tuyết - cán bộ hướng dẫn đã giao đề tài,
tận tình hướng dẫn khoa học và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho việc
nghiên cứu.
Các thầy cô giáo bộ môn Hóa vô cơ và các thầy cô giảng dạy khoa Hoá
đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu.
Phòng đào tạo Sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa Hoá đã giúp đỡ,
tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình nghiên cứu.
Các thầy cô giáo phụ trách Phòng thí nghiệm đã tạo mọi điều kiện tốt
nhất cho tôi trong suốt quá trình làm thực nghiệm.
Xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè và
đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện
luận văn này.

Nghệ An, tháng 10 năm 2014
Tác giả



MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4
1.1. TỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI NẶNG 4
1.1.1. Định nghĩa và nguồn phát sinh kim loại nặng 4
1.1.2. Tính chất và tác hại của kim loại nặng 4
1.1.3. Giới thiệu các nguyên tố chì, cadimi, kẽm, đồng; tác dụng
sinh hóa và độc tính của chúng 6
1.1.4. Qui trình tích luỹ kim loại nặng theo chuỗi thức ăn 19
1.1.5. Sự tích tụ các nguyên tố Cd, Pb, Cu, Zn trong một số loài

nhuyễn thể 20
1.1.6. Giới hạn an toàn của kim loại nặng: Cd, Pb, Cu, Zn 24
1.1.7. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và Việt Nam 27
1.2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 32
1.2.1. Đặc điểm sinh học của đối tượng nghiên cứu 32
1.2.2. Giới thiệu địa điểm nghiên cứu 38
1.3. PHƯƠNG PHÁP ỨNG DỤNG ĐỂ XÁC ĐỊNH CHÌ, CADIMI,
KẼM VÀ ĐỒNG 41
1.3.1. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS 42
1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU 44
1.4.1. Phương pháp vô cơ hóa mẫu ướt 45
1.4.2. Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô 46
1.4.3. Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô - ướt kết hợp 46
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ THỰC NGHIỆM 47
2.1. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 47
2.1.1. Thiết bị và dụng cụ 47
2.1.2. Hóa chất 47
2.2. LẤY MẪU VÀ XỬ LÝ MẪU 47
2.2.1. Lấy mẫu 47
2.2.2. Chuẩn bị mẫu nhuyễn thể để vô cơ hoá mẫu 51
2.2.3. Xử lý mẫu 52
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 55
3.1. ĐIỀU KIỆN ĐO MẪU TRÊN MÁY PHỔ HẤP THU NGUYÊN
TỬ SHIMADZU AA- 6300 55
3.2. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Cd, Pd, Cu VÀ Zn
TRONG CÁC MẪU NGHIÊN NHUYỄN THỂ 56
3.2.1. Kết quả xác định hàm lượng Cu 56
3.2.2. Kết quả xác định hàm lượng Zn 58
3.2.3. Kết quả xác định hàm lượng Cd 59
3.2.4. Kết quả xác định hàm lượng Pb 61

3.3. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Pb, Cd, Zn VÀ Cu
TRONG NƯỚC SÔNG LAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP AAS 63
3.4. ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI Zn,
Cd, Pb, Cu TRONG CÁC LOÀI NHUYỄN THỂ NGHIÊN CỨU 65
KẾT LUẬN 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO 69



DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Kim loại cadimi 6
Hình 1.2. Sơ đồ tích lũy cadimi 9
Hình 1.3. Kim loại chì 10
Hình 1.4. Kim loại đồng 13
Hình 1.5. Kim loại kẽm 16
Hình 1.6. Công ty Vedan Việt Nam xả nước thải chưa qua xử lý gây
ô nhiễm 11km sông Thị Vải 29
Hình 1.7. Quy trình tích luỹ kim loại theo chuỗi thức ăn 20
Hình 1.8. Công ty Tungkuang (Cẩm Giàng - Hải Dương) xả trực tiếp
nước thải không qua xử lý ra môi trường 29
Hình 1.9. Lưu vực hệ thống sông Lam 41
Hình 1.10. Quá trình đo mẫu 43
Hình 2.1. Bản đồ địa điểm lấy mẫu 48
Hình 2.2. Cách cắt cơ khép vỏ nhuyễn thể hai mảnh vỏ 51
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cu trong mẫu phân tích và giới
hạn an toàn 57
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn trong mẫu phân tích và giới
hạn cho phép 59
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd trong mẫu phân tích và giới

hạn tiêu chuẩn 61
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Pb trong mẫu phân tích và giới
hạn tiêu chuẩn 63
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn hàm lượng các nguyên tố trong mẫu nước 65

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể ở
vùng biển Senegal 21
Bảng 1.2. Hàm lượng cadimi trong loài Brachidontes pharaonis và
loài Pinctada radiata ở vịnh Akuyu, Thổ Nhĩ Kỳ 21
Bảng 1.3. Hàm lượng chì và cadimi trong một số loài nhuyễn thể ở
vùng biển Đà Nẵng năm 2007 22
Bảng 1.4. Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể ở
vùng biển Đà Nẵng năm 2008 23
Bảng 1.5. Giới hạn cho phép của hàm lượng chì và cadimi trong một
số loại thực phẩm 24
Bảng 1.6. Quy định lượng ăn vào tối đa cho phép hàng ngày và hàng
tuần của chì và cadimi trong thực phẩm. 25
Bảng 1.7. Mức tối đa cho phép của chì và cadimi ăn vào đối với trẻ
em theo trọng lượng cơ thể 25
Bảng 1.8. Giới hạn cho phép của hàm lượng đồng và kẽm trong một
số loại thực phẩm 26
Bảng 1.9. Giới hạn cho phép của hàm lượng Cd, Pb, Cu, Zn trong
nước mặt 26
Bảng 1.10. Tải lượng một số chất gây ô nhiễm đổ ra biển của một số
hệ thống sông 31
Bảng 2.1. Thông tin mẫu 50
Bảng 2.2. Các bước xử lý mẫu nhuyễn thể 52
Bảng 2.3. Các bước xử lý mẫu nước 53

Bảng 3.1. Tổng kết các điều kiện đo phổ AAS 55
Bảng 3.2. Kết quả xác định hàm lượng Cu trong một số loài nhuyễn
thể ở sông Lam 56
Bảng 3.3. Kết quả xác định hàm lượng Zn trong một số loài nhuyễn
thể ở sông Lam 58
Bảng 3.4. Kết quả xác định hàm lượng Cd trong một số loài nhuyễn
thể ở sông Lam 60
Bảng 3.5. Kết quả xác định hàm lượng Pb trong một số loài nhuyễn
thể ở sông Lam 62
Bảng 3.6. Hàm lượng các nguyên tố trong mẫu nước 64




1
MỞ ĐẦU

Các nhà khoa học thông qua các nghiên cứu đã khẳng định được rằng
nhiều nguyên tố kim loại có vai trò quan trọng đối với cơ thể sống, tuy nhiên
nếu tích lũy với hàm lượng lớn chúng có thể gây độc hại cho cơ thể. Bên cạnh
đó, nếu thiếu hụt hay mất cân bằng của nhiều kim loại vi lượng, siêu vi lượng
trong các bộ phận của cơ thể như gan, tóc, máu, huyết thanh, là những
nguyên nhân hay dấu hiệu của bệnh tật, ốm đau hay suy dinh dưỡng và có thể
gây tử vong. Đối với một số kim loại người ta mới chỉ biết đến tác động độc
hại của chúng.
Kim loại nặng là các kim loại có độc tính đối với môi trường và hệ
sinh thái, thường được biết đến gồm: Zn, Cu, Pb, Cd, Hg, Ni, As, Cr,… Các
kim loại này có nguồn gốc từ quá trình sản xuất công nghiệp hoá chất, luyện
kim, hoạt động khai thác mỏ, các hoá chất dùng trong nông nghiệp, giao
thông vận tải, y tế… Kim loại nặng có thể xâm nhập vào cơ thể con người

chủ yếu thông qua đường tiêu hóa và hô hấp. Tuy nhiên, cùng với mức độ
phát triển của công nghiệp và sự đô thị hoá, hiện nay môi trường sống của
chúng ta bị ô nhiễm trầm trọng. Các nguồn thải kim loại nặng từ các khu
công nghiệp vào không khí, vào nước, vào đất, vào thực phẩm rồi xâm nhập
vào cơ thể con người qua đường ăn uống, hít thở dẫn đến sự nhiễm độc. Mặt
khác, chúng đi vào chuổi thức ăn, lưới thức ăn và cuối cùng xâm nhập, tích
lũy trong cơ thể con người. Do đó việc nghiên cứu và phân tích các kim loại
nặng trong môi trường sống, trong thực phẩm và tác động của chúng tới cơ
thể con người nhằm đề ra các biện pháp tối ưu bảo vệ và chăm sóc sức khoẻ
cộng đồng là một việc vô cùng cần thiết. Nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm
bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và được toàn xã hội
quan tâm [1,4].

2
Hiện nay, bên cạnh việc sử dụng phương pháp lý hóa quan trắc ô nhiễm
kim loại nặng thì phương pháp sử dụng nhuyễn thể hai mảnh vỏ cũng được
ứng dụng rộng rãi trên thế giới và mang lại nhiều thành tựu. Nhiều nghiên cứu
đã cho thấy rằng nhuyễn thể hai mảnh vỏ có khả năng đặc biệt trong việc tích
tụ những chất gây ô nhiễm nhất định trong mô của chúng với hàm lượng cao
hơn nhiều lần so với môi trường bên ngoài, nơi chúng sinh sống và những loài
này tượng trưng cho ô nhiễm của khu vực nghiên cứu [7,20,21].
Các loài sò, vẹm, trai, hến được sử dụng rộng rãi để làm sinh vật chỉ
thị cho mức ô nhiễm kim loại nặng. Các nghiên cứu trên thế giới về các loài
trong giống Corbicula đều chỉ ra rằng, đây là những loài có khả năng tích lũy
cao các kim loại nặng đặc biệt là Hg. Kết quả nghiên cứu của Inza và cộng sự
đã cho thấy Corbicula có khả năng tích lũy nhanh Hg. Sự tích lũy Cu là đặc
biệt cao ở loài Hến (Corbicula fluminea), nhất là giai đoạn chưa trưởng thành.
Ở Việt Nam cũng đã có một số tác giả nghiên cứu về khả năng tích lũy
các kim loại nặng trong các đối tượng thực phẩm và nhuyễn thể, nhưng số
lượng các nghiên cứu về vấn này còn ít và chỉ mới thực hiện ở một số vùng.

Các nghiên cứu về tích lũy kim loại nặng ở các loài hai mảnh vỏ được công
bố chưa nhiều. Các kết quả nghiên cứu đều cho thấy trong mô của các loài
nhuyễn thể đều chứa kim loại nặng, đặc biệt một số loài nhuyễn thể có khả
năng đặc biệt trong việc tích lũy các kim loại nặng [5,6,8,12,13].
Nghệ An là tỉnh đang có sự phát triển nhanh về công nghiệp, là một
trong những khu công nghiệp lớn nhất và cũng là một trong những vùng được
đô thị hóa nhanh nhất nước Nguồn nước hệ thống sông Lam có tầm quan
trọng đặc biệt và ý nghĩa sống còn đối với các tỉnh Nghệ An cũng như tỉnh Hà
Tĩnh, cấp nước cho sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và phát triển
thủy điện, giao thông vận tải, du lịch sông nước. Sông Lam đã tiếp nhận nhiều
chi lưu như: Sông Hiếu ở cây Chanh Anh Sơn, sông La ở Đức Quang đã

3
mang theo nhiều chất thải của các huyện, làng nghề, quá trình khái thác
khoáng sản đang ngày càng đe dọa nghiêm trọng đến chất lượng nguồn nước
của hệ thống sông này. Kiểm soát hàm lượng các kim loại nặng trong các loài
thủy sản và nguồn nước nói chung và sông Lam nới riêng là vấn đề đang đặt
ra cho các nhà khoa học quan tâm.
Chính vì những lý do trên mà chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu sự
tích lũy các kim loại nặng Cd, Pb, Cu, Zn trong một số loài nhuyễn thể ở
khu vực sông Lam, tỉnh Nghệ An” để làm đề tài nghiên cứu của luận văn
cao học.
Mục tiêu của đề tài là: Nghiên cứu, đánh giá sự tích lũy một số kim
loại, gồm: Cd, Pd, Cu và Zn trong một số loài nhuyễn thể ở vùng sông Lam,
mối liên hệ với môi trường sống của chúng. Từ đó rút ra các nhận xét về mức
độ an toàn đối với một số chỉ tiêu kim loại nặng (Pb, Cd), thành phần vi lượng
(Cu, Zn) của các mẫu nghiên cứu khi sử dụng làm thực phẩm và khả năng sử
dụng chúng làm sinh vật chỉ thị trong việc quan trắc môi trường.

4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI NẶNG
1.1.1. Định nghĩa và nguồn phát sinh kim loại nặng
Kim loại nặng theo định nghĩa chung là những kim loại có khối lượng
riêng lớn hơn 5g/cm
3
và thông thường chỉ những kim loại hoặc các á kim liên
quan đến sự ô nhiễm và độc hại. Kim loại nặng được được chia làm 3 loại:
các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn,…), những kim loại
quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…), các kim loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…).
Kim loại nặng có trong đất và nước, hàm lượng của chúng thường tăng
cao do tác động của con người. Sự ô nhiểm kim loại do hoạt động của con
người như Pb, Cd, Cu, Ni và Zn thải ra ước tính là nhiều hơn so với nguồn
kim loại có trong tự nhiên xâm nhập vào môi trường, đặc biệt đối với chì 17
lần. Các nguyên tố kim loại nặng tồn tại và luân chuyển trong tự nhiên thường
có nguồn gốc từ chất thải của hầu hết các ngành sản xuất công nghiệp trực
tiếp hoặc gián tiếp sử dụng các kim loại ấy trong quá trình công nghệ hoặc từ
chất thải sinh hoạt của con người. Ví dụ nước thải của các khu công nghiệp,
các nhà máy hóa chất, các cơ sở in; hoặc dưới dạng bụi trong khí thải của các
khu công nghiệp hóa chất, các lò cao, khí thải của các loại xe có động cơ
xăng Sau khi phát tán vào môi trường dưới các dạng trên, chúng lưu chuyền
tự nhiên trong nguồn nước, bám dính vào các bề mặt, tích lũy trong đất và gây
ô nhiễm các nguồn nước sinh hoạt, đó cũng là nguyên chính dẫn đến tình
trạng ô nhiễm thực phẩm, là nguồn gốc của sự tích lũy chúng trong các loài
sinh vật.
1.1.2. Tính chất và tác hại của kim loại nặng
Kim loại nặng không bị phân hủy sinh học, không độc khi ở dạng
nguyên tố tự do nhưng nguy hiểm đối với sinh vật sống khi ở dạng cation do

5
khả năng gắn kết với các chuỗi cacbon ngắn dẫn đến sự tích tụ trong cơ thể
sinh vật sau nhiều năm.
Đối với con người, có khoảng 12 nguyên tố kim loại nặng gây độc như
chì, thủy ngân, nhôm, arsenic, cadmium, nickel… Một số kim loại nặng được
tìm thấy trong cơ thể và thiết yếu cho sức khỏe con người, chẳng hạn như sắt,
kẽm, magiê, coban, mangan, molipđen, đồng… mặc dù với lượng rất ít nhưng
nó hiện diện trong quá trình chuyển hóa. Tuy nhiên, ở mức thừa của các
nguyên tố thiết yếu có thể nguy hại đến đời sống của sinh vật. Các nguyên tố
kim loại còn lại là các nguyên tố không thiết yếu và có thể gây độc tính cao
khi hiện diện trong cơ thể, tuy nhiên tính độc chỉ thể hiện khi chúng đi vào
chuỗi thức ăn. Các nguyên tố này bao gồm thủy ngân, nickel, chì, arsenic,
cađimi, nhôm, platin… và ở dạng ion kim loại. Chúng đi vào cơ thể qua các
con đường hấp thụ của cơ thể như hô hấp, tiêu hóa và qua da. Nếu kim loại
nặng đi vào cơ thể và tích lũy bên trong tế bào lớn hơn sự phân giải chúng thì
chúng sẽ tăng dần và sự ngộ độc sẽ xuất hiện. Do vậy người ta bị ngộ độc
không những với hàm lượng cao của kim loại nặng mà cả khi với hàm lượng
thấp và thời gian kéo dài sẽ đạt đến hàm lượng gây độc.
Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể người qua đường hô hấp, thức ăn
hay hấp thụ qua da được tích tụ trong các mô theo thời gian sẽ đạt tới hàm
lượng gây độc. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng kim loại nặng có thể gây rối
loạn hành vi của con người do tác động trực tiếp đến chức năng tư duy và
thần kinh, gây độc cho các cơ quan trong cơ thể như máu, gan, thận, cơ quan
sản xuất hoocmon, cơ quan sinh sản, hệ thần kinh gây rối loạn chức năng sinh
hóa trong cơ thể do đó làm tăng khả năng bị dị ứng, gây biến đổi gen. Các
kim loại nặng còn làm tăng độ axit trong máu, cơ thể sẽ rút canxi từ xương để
duy trì pH thích hợp trong máu dẫn đến bệnh loãng xương. Các nghiên cứu
mới đây đã chỉ ra rằng hàm lượng nhỏ các kim loại nặng có thể gây độc hại

6
cho sức khỏe con người nhưng chúng gây hậu quả khác nhau trên những con
người cụ thể khác nhau.
Sự nhiễm độc kim loại nặng đã tăng lên nhanh chóng từ những năm 50
của thế kỷ trước do hậu quả của việc sử dụng ngày càng nhiều các kim loại
nặng trong các ngành sản xuất công nghiệp. Ngày nay sự nhiễm độc mãn tính
có thể xuất phát từ việc dùng chì trong sơn, nước máy, các hóa chất trong quá
trình chế biến thực phẩm, các sản phẩm “chăm sóc con người” (mỹ phẩm, dầu
gội đầu, thuốc nhuộm tóc, thuốc đánh răng, xà phòng…).
Độc tính của các kim loại nặng chủ yếu do chúng có thể sinh các gốc tự
do, đó là các phần tử mất cân bằng năng lượng, chứa những điện tử không cặp
đôi chúng chiếm điện tử từ các phân tử khác để lặp lại sự cân bằng của chúng.
Các gốc tự do tồn tại tự nhiên khi các phân tử của tế bào phản ứng với O
2
(bị
ôxi hóa) nhưng khi có mặt các kim loại nặng - tác nhân cản trở quá trình ôxi
hóa, sẽ sinh ra các gốc tự do vô tổ chức, không kiểm soát được. Các gốc tự do
này phá hủy các mô trong toàn cơ thể gây nhiều bệnh tật.
1.1.3. Giới thiệu các nguyên tố chì, cadimi, kẽm, đồng; tác dụng sinh hóa
và độc tính của chúng [9], [10], [14], [17]
1.1.3.1. Nguyên tố cadimi (Cd)
Cadimi là kim loại mềm, màu trắng xanh, dễ nóng chảy. Cadimi có ký
hiệu hóa học là Cd (tên Latin: cadmium). Số hiệu nguyên tử Z = 48. Thuộc
nhóm IIB, chu kỳ 5 trong bảng hệ thống tuần hoàn.

Hình 1.1. Kim loại cadimi

7
Tính chất hóa học
Cadimi là nguyên tố tương đối hoạt động. Trong không khí ẩm, Cd bền

ở nhiệt độ thường nhờ màng oxit bảo vệ. Nhưng ở nhiệt độ cao nó cháy mãnh
liệt cho ngọn lửa mầu sẫm:
2Cd + O
2
= 2CdO
Tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và
các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen…
Cd + S = CdS
Ở nhiệt độ thường cadmi bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, nhưng ở
nhiệt độ cao cadmi khử hơi nước biến thành oxit
Cd + H
2
O = CdO + H
2
↑
Cd tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng
khí hiđro.
Ví dụ: Cd + 2HCl = CdCl
2
+ H
2
↑
Ứng dụng của cadimi
Khoảng ¾ cadimi sản xuất ra được sử dụng trong các loại pin (đặc biệt
là Ni - Cd) và phần lớn trong công nghiệp.
Cadimi được sử dụng chủ yếu trong các chất màu, lớp sơn phủ, các
chất mạ kim loại (mạ vỏ ô tô, máy bay và tàu biển).
Cadimi được sử dụng chế tạo hợp kim, làm chất ổn định trong plastic,
làm điện cực ắc quy kiềm. Hợp kim Cu - Cd dùng làm thanh điều chỉnh trong
lò phản ứng hạt nhân.

Ngoài ra Cadimi còn có mặt trong phân bón và một số thuốc trừ sâu bởi
độc tính để diệt nấm và côn trùng.
Tác dụng sinh hóa của cadimi
Sau khi xâm nhập vào cơ thể, cadimi được gắn vào trong các mô dưới
dạng một hợp chất với một protein có chọn lọc và có trọng lượng phân tử thấp

8
nhưng giàu nhóm tiol (-SH) là metalothionein. Metalothionein thường có 61
axit amin trong đó có 20 axit amin cystein và không có axit amin thơm. Chính
sự tổng hợp nên hợp chất metalothionein này được kích thích khi có mặt của
cadimi. Metalothionein tập trung nhiều nhất ở gan và thận, nơi mà cadimi
thường tích lũy (khoảng 50 - 60 % lượng cadimi trong cơ thể).
SH S
{Enzim} + Cd
2+
→ {Enzim} Cd + 2H
+

SH S
Lúc đầu, cadimi cư trú trong gan nơi thường diễn ra sự tổng hợp
metalothionein; sau đó nó được vận chuyển dần đến thận nhờ protein này. Ở
đây cadimi sẽ được giữ rất lâu bởi vì thời gian bán hủy của chúng ở bộ phận
này có thể vượt qua 17 năm ở những đối tượng bị nhiễn trung bình. Sự lưu trữ
này được thực hiện một cách có chọn lọc ở vỏ thượng thận. Dựa vào kết quả
nhận được ở người và động vật sau khi chết cho thấy nồng độ tới hạn của
cadimi trong thận là 200 ppm (200μgcadimi/1g mô tươi). Nếu vượt quá giá trị
này sẽ xuất hiện "chứng bài tiết ra phức protein - cadimi" được đặc trưng
bằng sự xuất hiện protein phân tử lượng thấp (± 30000u) trong nước tiểu cũng
như bởi việc tăng sự thanh thải của β
2

-microglobulin của protein liên kết
retinol (RBP). Bệnh thận đặc biệt này là trường hợp cá biệt về mặt mô học,
bởi lẽ một bệnh ở ống mà lại chỉ gây tác hại một cách có chọn lọc đến duy
nhất cái ống đầu gần.
Độc tính của cadimi
Cadimi là nguyên tố rất độc. Trong tự nhiên cadimi thường được tìm
thấy trong các khoáng vật có chứa kẽm. Nhiễm độc cadimi gây nên chứng
bệnh giòn xương. Ở nồng độ cao, cadimi gây đau thận, thiếu máu và phá huỷ
tuỷ xương.
Phần lớn cadimi thâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và
được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại trong thận, do

9
cadimi liên kết với protein tạo thành metallothionein có ở thận. Phần còn lại
được giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác. Khi
lượng cadimi được tích trữ lớn, nó có thể thế chỗ ion Zn
2+
trong các enzim
quan trọng và gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng
thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư.
Cadimi thâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua con đường thực phẩm. Theo
nhiều nghiên cứu của các chuyên gia thì người hút thuốc lá cũng có nguy cơ
nhiễm cadimi. Tùy theo mức độ nhiễm độc mà có thể gây ung thư phổi, thủng
vách ngăn mũi, đặc biệt có thể gây tổn thương tuyến thận dẫn đến protein
tuyến niệu, ảnh hưởng đến nội tiết, máu, tim mạch

Hình 1.2. Sơ đồ tích lũy cadimi

Hô hấp

Liên kết tạo thành Metalothionein
Cd
2+
tự do
trong cơ thể

Ăn uống 50 μg
Trao đổi với Zn
2+

trong enzim
Thận
1% dự trữ trong thận
và các bộ phận khác

Ung thư
Rối loạn chức
năng thận

Thiếu máu

Tăng huyết áp

Phá tủy xương
99% đào thải

Cd
2+


10
1.1.3.2. Nguyên tố chì (Pd)
Chì có ký hiệu hóa học là Pb, là một kim loại mềm, nặng, độc hại và có
thể tạo hình. Chì có màu trắng xanh khi mới cắt nhưng bắt đầu xỉn màu thành
xám khi tiếp xúc với không khí.

Hình 1.3. Kim loại chì
Tính chất hóa học
Chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hoá học. Ở điều kiện
thường, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt
bảo vệ cho chì không tiếp xúc bị oxi hoá nữa:
2Pb + O
2
= 2PbO
Nhưng khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và

tiếp tục bị tác dụng.
Chì tương tác với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác:
Pb + X
2
= PbX
2

Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit.
Nhưng thực tế chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit clohiđric
loãng và axit sunfuric dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl
2
và
PbSO
4
). Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, chì có thể tan vì muối
khó tan của lớp bảo vệ đã chuyển thành hợp chất tan:
PbCl
2
+ 2HCl = H
2
PbCl
4
+ H
2
PbSO
4
+ H
2
SO
4

= Pb(HSO
4
)
2


11
Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại:
3Pb + 8HNO
3,loãng
= 3Pb(NO
3
)
2
+ 2NO + 4H
2
O
Khi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước:
2Pb + 2H
2
O + O
2
= 2Pb(OH)
2

có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác:
2Pb + 4CH
3
COOH + O
2

= 2Pb(CH
3
COO)
2
+ 2H
2
O
Với dung dịch kiềm, chì có tương tác khi đun nóng, giải phóng hiđrô:
Pb + 2KOH + 2H
2
O = K
2
[Pb(OH)
4
] + H
2
Ứng dụng
Chì được dùng làm tấm điện cực trong ăcquy, dây cáp điện, đầu đạn,
chất nhuộm trắng trong sơn, thành phần màu trong tráng men. Chì hấp thụ tốt
tia phóng xạ và tia rơnghen nên được dùng làm những tấm bảo vệ phóng xạ
hạt nhân. Một số hợp chất chì được thêm vào trong sơn, thủy tinh, đồ gốm
như chất tạo màu, chất ổn định, chất kết gắn.
Tác dụng sinh hóa của chì
Tác dụng sinh hóa quan trọng của chì là sự can thiệp vào việc tổng hợp
hemoglobin dẫn đến sự phá vỡ hồng cầu (các bệnh về máu).
Chì ức chế nhiều loại enzim then chốt liên quan đến quá trình tổng hợp
hemoglobin do sự tích lũy của các hợp chất trung gian của quá trình trao đổi
chất. Một phần quan trọng của tổng hợp máu là do sự chuyển hóa delta -
amino levunilicaxit (ALA - dehydrase). Chì ức chế ALA - dehydrase enzym,
do đó giai đoạn tiếp theo tạo thành porpho biliogen không thể xảy ra. Kết quả

là phá hủy quá trình tổng hợp hemoglobin cũng như các sắc tố hô hấp khác
cần thiết trong máu như cytochromes.
Cuối cùng, chì cản trở việc sử dụng oxi và glucoza để sản sinh năng
lượng trong quá trình sống.

12
Khi hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá
trình sử dụng oxi để oxi hóa glucoza tạo ra năng lượng cho quá trình sống, do
đó làm cho cơ thể mệt mỏi.
Ở các nồng độ cao hơn có thể gây hiện tượng thiếu máu (thiếu
hemoglobin) nếu hàm lượng chì trong máu khoảng 0,5 - 0,8 ppm gây ra sự rối
loạn chức năng thận và phá hủy não.
Ở nồng độ cao hơn (>0,8 ppm) có thể gây thiếu máu do thiếu
hemoglobin.
Xương là nơi tàng trữ, tích tụ chì của cơ thể. Sau đó phần chì này có
thể tương tác cùng với photphat trong xương và thể hiện tính độc hại khi
truyền vào mô mềm của cơ thể. Chì nhiễm vào cơ thể qua da, đường tiêu
hóa, hô hấp. Nhiễm chì có thể dẫn đến vô sinh, sảy thai, mắc phải các rối
loạn về thần kinh, thiếu máu, đau đầu, sưng khớp, chóng mặt. Ở trẻ em, chỉ
số IQ sẽ không cao, đôi khi có những biểu hiện rối loạn hành vi. Do chì tích
lũy dần trong cơ thể một cách chậm chạp nên những triệu chứng sẽ không
được nhận biết kịp thời.
Độc tính của chì
Trong sản xuất công nghiệp thì Pb có vai trò quan trọng, nhưng đối với
cơ thể thì chưa chứng minh được Pb có vai trò tích cực gì. Song độc tính của
Pb và các hợp chất của nó đối với cơ thể người và động vật thì quá rõ. Không
khí, nước và thực phẩm bị ô nhiễm Pb đều rất nguy hiểm cho mọi người, nhất
là trẻ em đang phát triển và động vật.
Chứng thiếu máu do nhiễm độc chì cũng như thiếu máu do thiếu sắt
do kìm hãm enzym pyrimidin - 5 - nucleosidase vốn có liên quan đến sự

tăng số lượng hồng cầu lưới. Ngưỡng chì nhiễm có khả năng ức chế enzym
này là 44 mg/l.
Chì gây ngộ độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên,
tác động lên hệ enzym chứa nhóm hoạt động có hyđro.

13
Với nồng độ trong máu cao hơn 80 mg/l có thể xảy ra các bệnh về não
do việc gây tổn thương đến các tiểu động mạch, mao mạch não và phù não,
tăng áp suất dịch não tủy, thoái hóa các nơron thần kinh.
Người bị nhiễm độc chì sẽ bị rối loạn bộ phận tạo huyết (tủy xương).
Tùy theo mức độ nhiễm độc có thể bị đau bụng, đau khớp, viêm thận, cao
huyết áp, tai biến não, nhiễm độc nặng có thể gây tử vong. Đặc tính nổi bật là
sau khi xâm nhập vào cơ thể, chì ít bị đào thải mà tích tụ theo thời gian rồi
mới gây độc.
Ngoài ra muối chì còn gây rối loạn tổng hợp hemoglobin, giảm thời
gian sống của hồng cầu, thay đổi hình dạng tế bào, gây xơ vữa động mạch,
làm con người bị ngu đần, mất cảm giác
Chì gây ung thư thận thông qua việc thay đổi hình thái và chức năng
của các tế bào ống thận làm giảm chức năng vận chuyển năng lượng là tiểu
đường, tiểu đạm. Chì ảnh hưởng đến chức năng sinh sản, gây vô sinh, sảy thai
và chết sơ sinh.
1.1.3.3. Nguyên tố đồng (Cu)
Đồng có ký hiệu hóa học là Cu, là một kim loại mềm, dẻo, dễ uốn, màu
đỏ, có hóa trị I và II.



Hình 4. Kim loại đồng

Hình 1.4. Kim loại đồng

14
Tính chất hóa học
Đồng là kim loại kém hoạt động. Trong không khí ở nhiệt độ thường,
đồng bị bao phủ một màng màu đỏ gồm đồng kim loại và đồng (I) oxit. Nếu
có mặt CO
2
, đồng bị bao phủ dần bởi một lớp màu lục do tạo thành cacbonat
bazơ màu xanh Cu (OH)
2
CO
3
(rỉ đồng hay tanh đồng).
Khi đun nóng, đồng tác dụng với halogen, P, As
Cu + Cl
2


0
t
CuCl
2

Đồng không tan không tan trong dung dịch axit (trừ HI, HCN, HNO
3
,
2
SO
4

đặc, dung dịch HCl và NH
3
đặc khi có mặt oxi không khí).
2Cu + 4HCN → 2H [Cu (CN)
2
] + H
2

2Cu + 4HCl + O
2
→ 2CuCl
2
+ 2H
2
O
2Cu + 8NH
3
+ O
2
+ 2H
2
O → 2 [Cu (NH
3
)
4
] (OH)
2

Ứng dụng
Đồng là kim loại màu quan trọng nhất đối với công nghiệp và kỹ thuật.

Hơn 50% lượng đồng khai thác hằng năm được dùng làm dây dẫn điện,
loại đồng này phải có độ tinh khiết cao.
Trên 30% được dùng để chế tạo hợp kim.
Dẫn nhiệt tốt và chịu ăn mòn, đồng kim loại được dùng để chế các thiết
bị trao đổi nhiệt, sinh hàn và chân không, chế nồi hơi, ống dẫn dầu và dẫn
nhiêu liệu.
Một số hợp chất của đồng được sử dụng làm chất màu trang trí mỹ
thuật, chất liệu trừ nấm mốc và cả thuốc trừ sâu trong nông nghiệp.
Tác dụng sinh hóa của đồng
Đồng là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho các loài động, thực vật
bậccao. Trong cơ thể con người, đồng có trong thành phần của một số protein,
enzym và tập trung chủ yếu ở gan. Đồng được tìm thấy trong một số loại
enzym, bao gồm nhân đồng của cytochrom coxidas enzym chứa Cu - Zn

15
superoxid dismutas và nó là kim loại trung tâm của chất chuyên chở oxi
hemocyanin. Máu của cua móng ngựa (cua vua) Limulusvpolyphemus sử
dụng đồng thay sắt để chuyên chở oxi.
Theo tiêu chuẩn RDA của Mỹ về hàm lượng của đồng đối với người
trưởng thành là 0,9 mg/ngày.
Hợp chất của đồng là cần thiết đối với quá trình tổng hợp hemoglobin
và photpholipid. Sự thiếu đồng gây nên bệnh thiếu máu. Trong máu của động
vật bậc thấp (ốc, sò và động vật thân mềm) có chất máu là hemocyanin, chứa
đồng và có chức năng như hemoglobin ở trong máu của động vật có xương
sống. Đồng được vận chuyển chủ yếu trong máu bởi protein trong huyết
tương gọi là cerulopasmin. Đồng được hấp thụ trong ruột non và được vận
chuyển đến gan bằng liên kết với albumin. Bệnh Wilson sinh ra bởi cơ thể giữ
lại đồng, không tiết ra bởi gan vào trong mật, có thể dẫn đến tổn thương não
và gan.
Người ta cho rằng kẽm và đồng cạnh tranh về phương diện hấp thụ trong

bộ máy tiêu hóa vì việc ăn uống dư thừa chất này sẽ làm thiếu hụt chất kia.
Các nghiên cứu cho thấy một số người mắc bệnh về thần kinh như bệnh
schizophrenia có nồng độ đồng cao hơn trong cơ thể. Tuy nhiên, hiện vẫn
chưa rõ mối liên quan của đồng với bệnh này như thế nào (là do cơ thể cố
gắng tích lũy đồng để chống lại bệnh hay nồng độ cao của đồng là do căn
bệnh này gây ra). Hợp chất của đồng không độc bằng hợp chất của kim loại
nặng như chì và thủy ngân. Muối đồng rất độc với nấm mốc và rêu tảo. Người
ta dùng CuSO
4
để chống mốc cho gỗ, dùng nước boocđô là hỗn hợp của dung
dịch CuSO
4
và vữa vôi để trừ bọ cho một số cây trồng.
Độc tính của đồng
Khi thiếu đồng, hoạt động của các men oxi hóa bị yếu đi rất nhiều.
Tuy nhiên, khi hàm lượng muối đồng cao sẽ gây tổn thương cho đường tiêu

16
hóa, gan thận, niêm mạc, hạ huyết áp, hôn mê, đau dạ dày, thậm chí tử
vong. Đối với người lớn tỉ lệ hấp thụ và lưu trữ đồng tùy thuộc vào lượng
đưa vào cơ thể hằng ngày. Sự kích thích đa cấp có thể xảy ra ở người lớn vì
sự thoái hóa gan nhân đậu, cơ chế điều chỉnh đồng hóa suy giảm hiệu quả
và do ăn uống lâu ngày nước có nồng độ đồng cao dẫn đến nguy cơ suy
gan. Nguyên nhân dẫn đến ngộ độc đồng của con người có thể là do: uống
nước thông qua ống dẫn nước đồng, ăn thực phẩm có chứa lượng đồng cao
(như nho, nấm, tôm …), các hồ bơi có sử dụng thuốc diệt tảo (Algaecides)
có chứa đồng để vệ sinh hồ - đây là một chất độc đối với động vật: đối với
người từ 60 - 100 mg/kg thể trọng gây buồn nôn, đến 1 g/kg thể trọng sẽ
gây tử vong.
Mọi hợp chất của đồng đều là những chất độc, khoảng 30g CuSO

4
có
khả năng gây chết người. Nồng độ an toàn của đồng trong nước uống đối với
con người dao động theo từng nguồn, khoảng 1.5÷ mg/l. Lượng đồng đi vào
cơ thể người theo đường thức ăn mỗi ngày khoảng 2 ÷ 4 mg/l.
1.1.3.4. Nguyên tố kẽm (Zn)
Kẽm có ký hiệu hóa học là Zn, là một kim loại màu trắng xanh nhạt ở
nhiệt độ thường nhưng khi nấu đến 100 - 150
0
C nó trở nên mềm, dẻo, dễ dát
mỏng, dễ kéo dài.

Hình 1.5. Kim loại kẽm

17
Tính chất hóa học
Kẽm là kim loại tương đối hoạt động, song ở nhiệt độ thường kẽm bền
với nước vì có màng oxit bảo vệ.
Khi tác dụng với axit HCl và H
2
SO
4
loãng, kẽm sẽ đẩy H
2
và tạo thành
muối tương ứng
Zn + 2HCl → ZnCl
2
+ H
2

Khi hòa tan kẽm trong axit H
2
SO
4
đặc và HNO
3
sẽ cho các muối tương
ứng và các sản phẩm oxi hóa khác nhau:
Zn + 2H
2
SO
4 đặc
→ ZnSO
4
+ SO
2
+ 2H
2
O
4Zn + 10HNO
3 loãng
→ 4Zn(NO
3
)
2
+ NH
4
NO
3

+ 3H
2
O
3Zn + 8HNO
3
→ 3Zn(NO
3
)
2
+ 2NO + 4H
2
O
Hidro sẽ thoát ra mãnh liệt khi cho kẽm tác dụng với dung dịch kiềm:
Zn + 2H
2
O + 2OH
-
→ [Zn(OH)
4
]
2-
+ H
2
↑
Kẽm còn tan trong dung dịch NH
3
:
Zn + 2H
2
O + 4NH

3
→ [Zn(NH
3
)
4
](OH)
2
+ H
2
↑
Ứng dụng
Kẽm được dùng để mạ sắt thép tạo hợp kim ứng dụng trong xây dựng
gọi là "tôn".
Kẽm được dùng chế hợp kim, làm pin khô và ăc quy, chất ăn mòn trong
in vải, chất khử trong tinh chế vàng, bạc.
Trong y học, hợp chất của kẽm được sử dụng làm thuốc gây nôn, giảm
đau, chữa ngứa, thuốc sát trùng. Một số hợp chất hữu cơ của kẽm còn được sử
dụng làm chất bảo vệ thực vật.
Những năm gần đây, những kết cấu khởi động để phóng tên lửa được
mạ kẽm.
Tác dụng sinh hóa
Kẽm đóng vai trò sinh học không thể thiếu đối với sức khỏe con người,
cho dù kẽm chỉ chiếm khoảng vài phần triệu trọng lượng khô của cơ thể.