Nghiên cứu khả năng hấp thụ pb2+ ở các nồng độ muối EDTA của cây cải bẹ xanh brassica juncea l czern trên đất trồng rau tại quận 12

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.71 MB, 95 trang )

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Ngày nay ô nhiễm đất đang trở thành vấn đề thời sự thu hút nhiều nhà khoa học trong
nước cũng như ngoài nước nghiên cứu. Một trong những vấn đề được chú ý nghiên cứu
nhiều nhất là ô nhiễm đất do các kim loại nặng có nguồn gốc từ nước thải đô thị và các làng
nghề do chúng có độc tính cao và dễ dàng gây độc hại cho con người thông qua chuỗi thức
ăn.
Đất bị nhiễm KLN thường không có lớp phủ thực vật do sự ảnh hưởng độc hại của
các KLN hoặc các rối loạn chất dinh dưỡng không ngừng như xói mòn (Salt et al, 1995). Sự
tích tụ các KLN trong đất và tiếp xúc liên tục với chúng một cách trực tiếp hoặc gián tiếp có
thể dẫn đến sự tích tụ trong thực vật, động vật và sau đó là con người.
Chì (Pb) là một trong những nguyên tố gây độc hại nhất cho con người khi nó vượt
mức hàm lượng cho phép và trong một số điều kiện môi trường nhất định. Chì được sử dụng
rộng rãi trong đời sống hàng ngày của người dân, trong công nghiệp,… và chính việc ứng
dụng chì rộng rãi mà chưa hiểu rõ các tác hại mà chì gây ra đã làm phát tán chì vào môi
trường. Chì đi vào môi trường, gây tác hại trực tiếp hoặc gián tiếp đến thực vật, động vật và
con người thông qua chuỗi thức ăn.
Nhiều nghiên cứu khoa học đã chứng minh nhiễm độc chì là một hiểm họa, ảnh
hưởng đặc biệt đến sức khỏe cộng đồng, nhất là trẻ em. Chì cùng một số KLN khác khi vào
cơ thể với hàm lượng lớn sẽ gây ngộ độc. Hiện nay, các tiêu chuẩn về hàm lượng kim loại
nặng trong đất, rau ở Việt Nam vẫn chưa được nghiên cứu cụ thể, các tiêu chuẩn này thông
thường lấy từ những nghiên cứu của nước ngoài. Vậy, liệu rằng tiêu chuẩn này khi áp dụng
cho Việt Nam là có hợp lý và thỏa đáng chưa? Một câu hỏi đặt ra là nếu hàm lượng chì đạt
tiêu chuẩn về hàm lượng KLN trong đất thì có đạt tiêu chuẩn trong rau hay không và ngược
lại, để hàm lượng KLN trong rau đạt tiêu chuẩn ăn uống thì hàm lượng KLN trong đất tối đa
là bao nhiêu?
Page 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hiện nay, hàm lượng chì trong đất nông nghiệp được quy định theo QCVN 03 :
2008/ BTNMT là 70 mg/ kg đất khô. Tuy nhiên, mỗi loại đất khác nhau sẽ có những phản
ứng khác nhau với các KLN. Bên cạnh đó, tiêu chuẩn chưa đề cập đến sự hiện diện của một
số chất có khả năng tạo phức với KLN như muối EDTA. Theo một số nghiên cứu, với sự
hiện diện của các chất này sẽ làm tăng khả năng hấp thụ KLN trong thực vật. Để tìm ra câu
trả lời cho những câu hỏi trên, tôi chọn nồng độ chì dao động xung quanh tiêu chuẩn (0, 40,
70, 100, 150 mg Pb / kg đất) để xem hàm lượng chì trong đất đạt chuẩn và dưới chuẩn thì
hàm lượng chì trong rau có an toàn không? Và với sự xuất hiện của muối EDTA sẽ có ảnh
hưởng gì đến khả năng hấp thu chì của rau cải bẹ xanh. Đây là hướng nghiên cứu hoàn toàn
mới, chưa có tác giả nào ở Việt Nam đề cập đến.
Rau cải bẹ xanh được sử dụng rất phổ biến trong bữa ăn hàng ngày của người dân Việt
Nam. Chúng là những cây trồng ăn lá có khả năng tích lũy cao các nguyên tố KLN, những
nguyên tố có độc tính cao và dễ dàng được tích lũy trong các nông sản gây ảnh hưởng đến
sức khỏe con người thông qua con đường tích lũy sinh học. Nhiều nghiên cứu trong và
ngoài nước đã cảnh báo mức độ nguy hại của các loại rau được trồng ở các vùng ven đô thị
chịu ảnh hưởng của các nguồn nước thải từ các thành phố, khu công nghiệp (Ravi Naidu,
Danielle Oliver và Stuart McConnell, 2003).
Quận 12 là một khu đô thị thuộc vùng ven của thành phố, nước thải từ thành phố và
các hoạt động công nghiệp làm đất vùng này bị nhiễm chì khá cao. Theo nghiên cứu của
PGS – TS Bùi Cách Tuyến đã từng đánh giá về hàm lượng KLN trong các loại rau sống
dưới nước, theo kết quả đó, nhiều mẫu rau muống lấy tại phường Thạnh Xuân, quận 12 cao
gấp 2 – 12 lần cho phép. Một nghiên cứu khác của Th.S Đặng Thị Thảo với công trình
nghiên cứu về tình trạng nhiễm độc chì đối với sức khỏe cộng đồng cũng đưa ra kết quả
đáng báo động, có đến 16 / 25 mẫu vượt mức gấp nhiều lần quy định cho phép về hàm
lượng chì hay có thể kết luận là rau không an toàn. Trong số đó, chủ yếu là các mẫu rau
muống được lấy tại phường Trường Thọ (quận Thủ Đức), phường Thạnh Xuân (quận 12).

Page 2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Vậy, đối với cây cải bẹ xanh được trồng trên đất trồng rau của quận 12 thì có hàm lượng chì
vượt mức cho phép như rau trồng trong nước như rau muống không?
Nếu hàm lượng chì trong đất quá cao phải tiến hành các giải pháp xử lý chì ra khỏi
môi trường. Việc khử KLN này là cấp thiết đối với sự an toàn của động vật và con người.
Một số kỹ thuật đã được phát triển để loại bỏ kim loại nặng trong đất bị ô nhiễm. Tuy nhiên,
nhiều vùng đất vẫn còn bị ô nhiễm vì chi phí xử lý còn ở mức cao và các hạn chế của các
công nghệ có sẵn. Các kỹ thuật như đào đất và xử lý đất bị ô nhiễm tại các bãi chôn lấp là
không thân thiện với môi trường và có thể đóng vai trò như nguồn gây ô nhiễm thứ cấp. Vì
vậy, các kỹ thuật mới, thân thiện với môi trường ra đời để đáp ứng yêu cầu khắt khe trong
xử lý đất bị nhiễm KLN.
Công nghệ sử dụng thực vật (Phytoremediation) để xử lý đất bị nhiễm kim loại nặng
đang nổi lên, đó là chiết xuất hoặc làm bất hoạt kim loại trong đất. Công nghệ này được
định nghĩa là sử dụng sinh khối của thực vật xanh (bao gồm cả các loại cỏ, cây bụi và các
loài thân gỗ) để loại bỏ, tập trung hoặc làm bất hoạt các chất gây ô nhiễm môi trường như
kim loại nặng, nguyên tố vi lượng, các hợp chất hữu cơ và các hợp chất phóng xạ trong đất/
nước (Hinchman và cộng sự, 1996). Phương pháp này thân thiện với môi trường, chi phí
thấp, kỹ thuật áp dụng tại chỗ, làm sạch các vùng đất bị nhiễm kim loại độc hại hoặc các
chất ô nhiễm hữu cơ. Tùy thuộc vào mức độ ô nhiễm, quy mô, khối lượng của khu vực ô
nhiễm, các công nghệ khác nhau có thể được sử dụng để đạt được hiệu quả tối ưu (Henry,
2000; McGraph, 1998; Salt và cộng sự, 1998). Trong đó, Phytoextraction có thể là kỹ thuật
đầy hứa hẹn và ngày càng nhận được nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu kể từ khi
nó được đề xuất bởi Chaney (1983), đó là công nghệ sử dụng thực vật để tách chiết KLN từ
đất.
Vấn đề chính cản trở thực vật hấp thu KLN là các kim loại bất động trong đất và
phytoextraction bị giới hạn bởi khả năng hòa tan và khuếch tán vào rễ. Hóa chất được sử

dụng để khắc phục vấn đề này. Một số tài liệu nghiên cứu chỉ ra rằng các tác nhân tạo phức
càng cua như EDTA, HEDTA và citric acid (CA) có thể được sử dụng để tăng tính di động
Page 3

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

của kim loại, nâng cao được khả năng tách chiết kim loại (Elless and Blaylock 2000).
EDTA là phức càng cua hiệu quả nhất để tăng tích lũy nồng độ kim loại khác nhau, đặc biệt
là chì trên các mô của thực vật (Huang JW, 1997). Ứng dụng EDTA trong đất làm tăng
đáng kể nồng độ chì trong thân và rễ của tất cả thực vật (Shen Zhen Guo et al., 2002).
Các loại đất bị ô nhiễm chì rất khó xử lý bằng công nghệ tách chất ô nhiễm bằng thực
vật (phytoextraction) vì thực vật tăng trưởng chậm, sinh khối thấp làm cho quá trình xử lý
mất một thời gian dài mới có hiệu quả. Để hạn chế vấn đề này, việc sử dụng cây trồng cho
sinh khối cao như cây cải bẹ xanh - Brassica juncea L.Czern với một tác nhân hóa học
EDTA đã được đề xuất như một chiến lược khả thi để loại bỏ kim loại từ đất trong một
khoảng thời gian thích hợp (Blaylock MJ, 1997).
Vì những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu khả năng hấp thụ Pb 2+ ở các nồng độ muối
EDTA của cây cải bẹ xanh – Brassica juncea L.Czern trên đất trồng rau quận 12, TP. Hồ
Chí Minh” được hình thành. Đề tài với mong muốn kiểm chứng tính phù hợp giữa tiêu
chuẩn KLN, cụ thể là chì trong đất và trong rau liệu có phù hợp, đặc biệt khi trong đất có sự
xuất hiện của các chất làm tăng tính linh động của chì như muối EDTA. Đề tài sẽ cung cấp
những cơ sở khoa học cho việc thiết kế hệ thống xử lý chì trong đất bằng thực vật.

Page 4

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2. Mục tiêu nghiên cứu

2.1 Mục tiêu lâu dài:

- Triển khai áp dụng công nghệ tách chất ô nhiễm bằng thực vật (Phytoextraction)
-

trong xử lý ô nhiễm như là một giải pháp xử lý chất thải thân thiện với môi trường.
Triển khai thành chương trình quy hoạch cơ cấu cây trồng ứng với từng loại đất với
mức ô nhiễm, loại ô nhiễm đặc trưng.

2.2 Mục tiêu cụ thể:

- Tìm hiểu hiện trạng ô nhiễm chì trong đất nông nghiệp và tác động của nó đến con
-

người và hệ sinh thái.
Khảo sát khả năng tích lũy chì trong đất của cải bẹ xanh trong điều kiện có và không

-

có muối EDTA ở một số nồng độ khác nhau.
Đánh giá tiêu chuẩn chì trong đất và trong rau hiện nay ở Việt Nam.
Đề xuất công nghệ xử lý chì trong đất bằng cây cải bẹ xanh.

Page 5

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

3. Đối tượng nghiên cứu và giới hạn của đề tài
Đối tượng nghiên cứu: đất trồng rau của quận 12, cây cải bẹ xanh.

Công nghệ triển khai: công nghệ Phytoextraction trong nguyên lý Phytoremediation,
đây là công nghệ làm sạch đất nhiễm bẩn bằng thực vật và thu hoạch phần thực vật tích lũy
KLN bên trên.
Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu ứng dụng trồng cây cải bẹ xanh có cho thêm muối
EDTA để xử lý đất ô nhiễm tại đất trồng rau quận 12 ở qui mô phòng thí nghiệm, không kể
đến các tác động của môi trường tự nhiên như ánh sáng, nhiệt độ, pH, phân bón, chế độ
nước tưới,…

4.
-

Nội dung nghiên cứu
Các dạng tồn tại của chì trong đất và ảnh hưởng của nó đến hệ sinh thái.
Hiện trạng ô nhiễm chì trong đất nông nghiệp và trong rau tại Việt Nam.
Khả năng tích lũy chì trong các bộ phận cây rau cải bẹ xanh khi có thêm muối

-

EDTA.
Đề xuất phương án phù hợp để xử lý đất trồng rau ô nhiễm chì tại quận 12.

Page 6

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

5. Phương pháp nghiên cứu
5.1 Phương pháp luận
Công nghệ xử lý ô nhiễm KLN trong đất những năm gần đây đã mở ra nhiều hướng
đi mới trong công tác xử lý ô nhiễm môi trường có hiệu quả cao, chi phí thấp và dễ thực

hiện. Việc tìm ra các chất tăng khả năng linh động hay tăng khả năng hấp thụ KLN vào thực
vật siêu hấp thụ sẽ góp phần nâng cao hiệu quả xử lý và giảm tải tác nhân gây độc cho môi
trường sống góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của con người.
Vì vậy việc thực hiện đề tài này nhằm khảo sát, tìm ra ảnh hưởng và nồng độ muối
EDTA thích hợp để làm tăng khả năng hấp thụ chì vào cây cải xanh, từ đó có thể xem xét
việc cho thêm muối EDTA vào đất để tăng hiệu quả xử lý KLN bằng thực vật. Vì thời gian
có hạn và các điều kiện khách quan khác mà đề tài chỉ nghiên cứu khả năng hấp thụ chì ở
các nồng độ muối EDTA trong đất trồng rau tại quận 12 TP.HCM.

Page 7

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 0.1 Sơ đồ trình tự nghiên cứu

Page 8

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

5.2 Phương pháp cụ thể
5.2.1 Phương pháp tổng hợp biên hội tài liệu
Tổng hợp các nghiên cứu về khả năng xử lý đất nhiễm KLN bằng thực vật, tìm ra sự
giống và khác nhau từ kết quả nghiên cứu của mình với các nghiên cứu trước đây, tìm ra
ảnh hưởng của muối EDTA đối với khả năng hấp thụ KLN của cây và đưa ra đề xuất để
tăng hiệu quả xử lý đất nhiễm KLN bằng thực vật.
5.2.2 Phương pháp thực nghiệm
Lấy mẫu phân tích một số chỉ tiêu trong đất và hàm lượng chì trong cây cải bẹ xanh
sau những khoảng thời gian nhất định ở các nồng độ muối EDTA cho thêm vào khác nhau.

Phương pháp này cũng bao gồm các quá trình tiến hành trồng với các nghiệm thức khác
nhau để thấy được tác động của các yếu tố đến sự sinh trưởng, phát triển và tích lũy độc
chất của cây cải bẹ xanh.
5.2.3 Phương pháp quan sát
Quan sát khả năng nảy mầm, sinh trưởng và phát triển của cây để thấy được tác động
của độc chất đến cây cải bẹ xanh.
5.2.4 Phương pháp thống kê, tổng hợp số liệu
Sau khi tiến hành bố trí và trồng thí nghiệm đối với các nghiệm thức khác nhau, đem
cây cải bẹ xanh về xử lý mẫu và phân tích các chỉ tiêu hình thái học, khả năng phát triển của
hệ rễ, các bộ phận tích lũy chì với nồng độ khác nhau, so sánh với nghiệm thức đối chứng
bằng phần mềm Statgraphic, thảo luận đưa ra kết luận.

Page 9

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

6. Cấu trúc của đồ án
Đồ án bao gồm bảng biểu, hình ảnh, kết quả phân tích, tài liệu tham khảo và bố cục được
chia thành 3 chương:
Mở đầu
Giới thiệu về lý do chọn đề tài, mục đích và mục tiêu của đề tài cũng như phương pháp
nghiên cứu đối với đề tài.
Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

- Giới thiệu các tính chất, hợp chất và ứng dụng của chì. Tác động của chì đối với con
-

người và hệ sinh thái.
Sự tạo phức của EDTA và ion kim loại.

Các phương pháp xử lý đất nhiễm kim loại nặng bằng thực vật.
Hiện trạng trồng rau trên đất nông nghiệp quận 12 và vấn đề ô nhiễm KLN trong đất
trồng rau.

Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Tổng hợp về phương pháp bố trí thí nghiệm, theo dõi và đo đạc số liệu, phương pháp
phân tích và xử lý số liệu thống kê.
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Trình bày các kết quả phân tích các thông số đo đạc được trong quá trình theo dõi thí
nghiệm, kết quả phân tích. Và đánh giá thảo luận kết quả với các nghiên cứu liên quan.
Kết luận – Kiến nghị
Trình bày kết luận, đề xuất phương hướng giải quyết cho đề tài nghiên cứu.

Chương 1:
Page 10

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về chì (Pb)
Nguyên tố Pb ở nhóm IV Bảng tuần hoàn Mendeleev, số thứ tự nguyên tố 82, trọng
lượng nguyên tử 207,19; là kim loại màu xám xanh, mềm, dễ dát thành tấm mỏng, có tỷ
trọng cao (11,34 g/cm3 ở 20oC), nhiệt độ nóng chảy thấp (327,5oC), nhiệt độ sôi 1744oC.
Chì có hai trạng thái oxy hóa bền chính là Pb (II) và Pb (IV) và có bốn đồng vị bền là
204

Pb, 206Pb, 207Pb và 208Pb. Trong môi trường nó tồn tại chủ yếu dưới dạng ion Pb 2+ trong các

hợp chất vô cơ và hữu cơ.
Chì là một loại chất độc bản chất, có ảnh hưởng quan trọng trong môi trường sinh thái.
Là một trong các kim loại nặng có ảnh hưởng nhiều tới môi trường, vì nó có khả năng tích
lũy lâu dài trong cơ thể và gây nhiễm độc tới người, động vật thủy sinh qua dây chuyền thực
phẩm.
Do có tính mềm, dễ cán mỏng, dễ cắt và dễ định hình mà chì được dùng nhiều trong
trong công nghiệp và cuộc sống ngay từ thời xa xưa.
Chì có trong tự nhiên dưới dạng khoáng Sunfua Galen, khoáng Cacbonate – Cerussite và
Sunfat Anglessite. Trong đất có một lượng nhỏ chì, sự hòa tan của chì trong đất tăng lên do
quá trình axit hóa trong đất chua. Chì có khả năng được tích tụ trong cây trồng trong quá
trình sinh trưởng và do đó đối với cây lương thực bị nhiễm chì có thể dẫn đến sự ngộ độc do
chì. Ở điều kiện thường, chì bị oxy hóa tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc trên bề
mặt bảo vệ cho chì không tiếp tục bị oxy hóa nữa.
(Trần Thị Lệ Chi, 2010).

1.2 Ứng dụng

Page 11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Các hợp chất của chì được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau:

• Hợp kim dùng trong kỹ nghệ: luyện quặng, hàn, pin, bình ắc quy, chế tạo các hợp
kim (thép, thiếc, đồng, thau).
• Chì oxit (Pb3O4), chì cacbonat (PbCO3), chì cromat (PbCrO4), chì sulfur (PbS) dùng

•
•

•
•

trong kỹ nghệ chế tạo sơn, tạo lớp màu trên mặt đồ gốm.
Chì nitrat [Pb(NO3)2] dùng để chế tạo diêm, thuốc nổ.
Chì silicat dùng trong kỹ nghệ thủy tinh, làm men sứ.
Chì tetraetyl [Pb(C2H5)4] dùng trong kỹ nghệ xăng dầu.
Một số thuốc cổ truyền có thể chứa các muối chì (ví dụ: Azarcon và Greta).

Chì có ái lực mạnh với lưu huỳnh (S) và trong tự nhiên hình thành các loại quặng chì như
PbS, PbCO3, PbSO4.
Trong nông nghiệp, người ta sử dụng một số hợp chất của chì có tính kháng sinh làm
thuốc trừ sâu.
Nhờ những tính chất đặc biệt như: dễ nấu chảy, dễ gia công, dễ tái chế, dễ tạo hợp kim,
khó bị ăn mòn,… nên chì được sử dụng hầu như ở tất cả các loại hình sản xuất công nghiệp.
Đứng đầu là công nghiệp chế tạo ắc quy, chiếm tới 60% lượng chì được con người sử dụng.
Tiếp theo là ngành sản xuất đạn dược, vỏ bọc dây cáp, cán ép tấm chì, hàn, tổng cộng chiếm
15%. Ngoài ra, chì còn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất sơn, ngành gốm
sứ, sản xuất bột màu,… Trong ngành chế tạo máy và ngành xây dựng, người ta dùng chì để
chế tạo các khớp nối đường ống, van, các chi tiết máy móc có tiếp xúc với môi trường ăn
mòn và nhiều cơ cấu trong các công trình lộ thiên. Đặc biệt, trong các lĩnh vực công nghiệp
có sử dụng chất phóng xạ, chì là kim loại duy nhất được dùng để chế tạo các container chứa
chất thải phóng xạ cũng như xây dựng các kết cấu ngăn tia X.
Vào khoảng thời gian từ thập niên 30 đến thập niên 90 của thế kỷ XX, chì được sử dụng
rất rộng rãi trong giao thông dưới dạng tetraalkyl chì là chất chống kích nổ trong xăng đã
làm xăng pha chì được sử dụng rộng rãi. Một số hợp chất vô cơ của chì sinh ra trong khí
thải của động cơ ôtô đốt xăng pha chì như PbBrCl (32%), PbBrCl.2PbO (31%),
Page 12

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PbCl2 (10,4%), Pb(OH)Cl (7,7%), PbBr2 (5,5%), PbCl2.2PbO (5,2%). Nguồn chính của Pb
trong khơng khí xuất phát từ dốt cháy nhiên liệu xăng chứa chì. Pb được trộn thêm dưới
dạng Pb(CH3)4 và Pb(C2H5)4 cùng với các chất làm sạch 1,2 - diclo etan và 1,2 - dibrom etan.
Ngồi đạn dược, chì còn được dùng để chế tạo nhiều chi tiết trong vũ khí qn sự. Trong
lĩnh vực thương mại cũng như trong đời sống hàng ngày, con người cũng sử dụng chì dưới
rất nhiều hình thức khác nhau, chẳng hạn như: vỏ đựng đồ uống, đồ nấu bếp, mỹ phẩm,
dược phẩm, đồ chơi trẻ em, đồ điện,…

1.3 Tác động của chì đối với con người và hệ sinh thái
1.3.1 Đối với con người
a) Con đường xâm nhập
Chì xâm nhập vào cơ thể con người và động vật thơng qua những con đường chính sau:
hơ hấp, ăn uống và hấp thụ qua da. Chì tích lũy chủ yếu trong gan, thận, mơ mỡ.
Đường hô hấp: bụi chì và các hợp chất của chì trong không khí có khả năng xâm
nnhập vào cơ thể con người qua đường hô hấp. Khoảng 30 – 50% lượng chì có trong
thành phần không khí do con người hít vào được lắng đọng trong phổi người. Tỷ lệ này
phụ thuộc vào đặc tính hóa học, kích thước các hạt bụi chì và khả năng hòa tan của
chúng. khi đã lắng đọng trong phổi, phần lớn bụi chì được hấp thụ và tiếp xúc xâm nhập
vào các bộ phận cơ thể người.
Đường ăn uống: số lượng và tốc độ hấp thu chì qua đường tiêu hóa của cơ thể phụ thuộc
vào dạng tồn tại hóa học của chì, kích thước hạt bụi chì, trạng thái no hay đói của cơ thể,
chế độ dinh dưỡng và độ tuổi. Cơ thể người trưởng thành có khả năng hấp thụ 5% lượng chì
có trong thức ăn hoặc nước uống. Con số này có thể tăng tới 50% tùy thuộc vào trạng thái
no hay đói của cơ thể. Trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ là những đối tượng nhạy cảm với chì, khoảng
50% lượng chì có trong thức ăn và nước uống được cơ thể trẻ hấp thụ. Chế độ ăn nghèo
canxi, sắt, đồng, kẽm, phốt pho sẽ làm tăng khả năng hấp thụ chì qua đường ăn uống. Sau
khi chì xâm nhập vào cơ thể người qua đường nước uống nó tích tụ lại rồi đến một mức độ
Page 13

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

nào đó mới gây độc. Khi nồng độ chì trong nước uống là 0,042 – 1,000 mg/l sẽ xuất hiện
triệu chứng bị ngộ độc kinh niên ở người. Các hợp chất hữu cơ chứa chì có độc tính cao gấp
hàng trăm lần so với các hợp chất vô cơ. Khi bị nhiễm độc chì, nó sẽ gây ra nhiều bệnh như:
giảm trí thông minh; các bệnh về máu, thận, tiêu hóa, ung thư, … Sự nhiễm độc chì có thể
dẫn đến tử vong.(Lê Huy Bá, 2000; Trịnh Thị Thanh, 2001).
Có thể nói, phần lớn người dân thành thị bị hấp thụ chì từ ăn uống (200 – 300 mg/ngày),
nước và không khí cung cấp thêm 10 – 15 mg/ngày. Từ tổng số chì hấp thụ này thì có 200
mg chì được tách ra còn 25 mg được giữ lại trong xương mỗi ngày. Cân bằng chì ở khu dân
cư được thể hiện sau:

(PGS.TS. Đặng Đình Bạch, TS Nguyễn Văn Hải, 2006, Giáo trình hóa học môi trường)

Page 14

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hấp thụ qua da: khả năng hấp thụ chì qua da của cơ thể kém hơn so với hai con đường
nêu trên và thường được bỏ qua. Khi cho tay tiếp xúc với nitrat chì hoặc bột chì kim loại,
hàm lượng chì trong mồ hôi sẽ tăng lên, nhưng hàm lượng chì trong máu và nước tiểu
không tăng.
 Đặc tính nổi bât của chì là sau khi xâm nhập vào cơ thể sống nó ít bị đào thải mà tích tụ
theo thời gian. Khả năng loại bỏ chì ra khỏi cơ thể rất chậm, chủ yếu qua nước tiểu. Chu kỳ
bán rã của chì trong máu khoảng một tháng , trong xương từ

20 – 30 năm (WHO, 1995

trích trong Lars Jarup, 2003).

b) Cơ chế gây độc
Chì và các muối chì đều rất độc, độc tính của nó rất phức tạp.

- Chì ức chế enzym do sự kết hợp với nhóm thiol (-SH), và tương tác với các
cation chủ yếu (Ca2+, Zn2+, Fe2+), do đó có thể ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng
hợp hem, phóng thích chất dẫn truyền thần kinh và chuyển hóa nucleotid. Chì
còn ức chế quá trình oxy hóa glucose tạo năng lượng (nếu hàm lượng trong máu

-

> 0,3 ppm).
Cơ quan bị ảnh hưởng chủ yếu là hệ thống tạo máu, hệ thống thần kinh, thận và
hệ thống sinh sản.

Phân bố chì trong cơ thể: sau khi hấp thụ chì qua đường hô hấp hoặc ăn uống, chì tiếp
tục xâm nhập vào máu và từ đó được phân bố tới nhiều bộ phận của cơ thể nhờ tế bào hồng
cầu và huyết tương. Trước tiên, chì được chuyển nhanh tới các mô mềm như: cơ, não; đặc
biệt là gan và thận, sau đó bài tiết qua đường phân, nước tiểu, mồ hôi. Tiếp theo, chì được
chuyển tới các mô cứng của cơ thể như: xương, răng, tóc, móng với tốc độ chậm. Có tới
khoảng 94% lượng chì trong cơ thể người trưởng thành và 73% trong cơ thể trẻ em được
tích tụ trong xương và răng.

Page 15

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tác dụng hóa sinh chủ yếu của Pb là tác động của nó tới quá trình tổng hợp máu dẫn
đến phá vỡ hồng cầu. Chì ức chế một số enzim quan trọng của quá trình tổng hợp máu do sự
tích lũy các hợp chất trung gian của quá trình trao đổi chất. Một hợp chất trung gian kiểu
này là
chuyển hóa

(delta) aminolevulinic axit. Một pha quan trọng của tổng hợp máu là sự
(delta) aminolevulinic axit thành porphobilinogen:

(delta) aminolevulinic axit

(ALA – đehiđraza: cytoplasm)

Porphobilinogen

Chì ức chế axit delta aminolevulinic, do đó giai đoạn tiếp theo tạo thành dạng (II)
porphobilinogen không thể xảy ra. Tác dụng chung là phá hủy quá trình tổng hợp
hemoglobin cũng như các sắc tố hô hấp khác cần thiết trong máu như xitocrom.
Pb cản trở việc sử dụng O2 và glucozo để sản xuất năng lượng cho quá trình sống. Ở
trong máu nếu nồng độ Pb cao hơn 0,8 ppm có thê gây nên hiện tượng thiếu máu do thiếu

Page 16

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

hemoglobin. Nếu nồng độ Pb trong máu nằm ở 0,5 - 0,8 ppm gây ra rối loạn chức năng thận
và phá hủy não.
Do sự tương tự về tính chất hóa học của Pb 2+ và Ca2+, xương được xem là nơi tàng trữ Pb
tích tụ của cơ thể. Sau đó phần chì này có thể tương tác với photphat trong xương và thể

hiện tính độc khi truyền vào các mô mềm của cơ thể.
Nhiễm độc Pb có thể chữa bằng các tác nhân chelat có khả năng liên kết mạnh với chì.
Ví dụ phức chelat của Canxi trong dung dịch được dùng để giải độc chì, Pb 2+ thế chỗ của
Ca2+ trong phức chelat và kết quả là phức chelat Pb2+ được tách ra nhanh ở nước tiểu.
(PGS.TS. Đặng Đình Bạch, TS Nguyễn Văn Hải, 2006,Giáo trình hóa học môi trường)

c) Liều độc
Chì vô cơ: có thể hấp thu qua hệ thống tiêu hóa, hệ thống hô hấp và da.
Đường hô hấp:

• Nồng độ cho phép tại nơi làm việc:

0,05 mg/m3

• Nồng độ gây độc: 700 mg/m3 không khí.
(Theo OSHA: The Occupational Safety and Health Administration)
Đường tiêu hóa:

•
•
•
•

Liều độc: Chì acetat 1g, chì carbonat 2 – 4g.
Liều gây chết: 10g muối tan (đối với người lớn).
Ngộ độc trường diễn: 1 mg chì / ngày, trong thời gian dài.
Nồng độ chì tối đa cho phép có trong nước uống là 20ppb.
(Theo EPA: The United States Environmental Protection Agency).

Chì hữu cơ: có thể hấp thu nhanh chóng qua phổi và da gây kích ứng.

Page 17

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Nồng độ cho phép tại nơi làm việc của chì tetraetyl là 0,075 mg/m 3, nồng độ gây độc là 40
mg/m3.
(Độc chất học, Trần Thị Tường Linh, 2011)

Page 18

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.3.2 Đối với hệ sinh thái
a) Chì trong môi trường đất
Chì trong môi trường đất bao gồm từ các nguồn sau:

• Chì trong các khoáng tự nhiên, điển hình là PbS.
• Chất thải rắn chứa chì từ các hoạt động của con người như khai khoáng, chôn lấp
rác đô thị.

• Lắng đọng chì từ khí quyển.
• Kết hợp và sa lắng từ các hợp chất của chì từ thủy quyển.
Hàm lượng chì trong đất tự nhiên vào khoảng 10 – 40 µg/g, phụ thuộc vào hàm lượng
chì trong đá mẹ. Đối với đất bị ô nhiễm, hàm lượng chì cao hơn và phụ thuộc vào khoảng
cách tới nguồn gây ô nhiễm. Chì được phát thải từ các nguồn gây ô nhiễm có khuynh hướng
tích lũy một cách tự nhiên trong lớp đất mặt, với độ sâu từ 0 – 15 cm. Do đó, ở những vùng
đất bị ô nhiễm, hàm lượng chì trong lớp đất mặt thường cao hơn so với lớp đất bên dưới.

Chì trong đất có khuynh hướng:

• Bị hấp thụ vào các hạt keo đất.
• Bị phân giải vào dung dịch đất do sự thay đổi pH của đất.
• Bị rửa trôi hoặc hòa tan bởi các dòng chảy bề mặt.
• Theo nước trong đất thấm xuống tầng nước ngầm.
Bị hấp thụ vào thực vật và tích lũy trong hệ rễ, cành, lá.

Page 19

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

b) Cơ chế gây độc của KLN trong môi trường đất
Độc chất có trong môi trường đất xâm nhập vào cơ thể thực vật qua sự hấp thu các
chất dinh dưỡng của rễ để nuôi cây. Giai đoạn đầu, cây hấp thu cả dinh dưỡng và chất độc
một cách ngẫu nhiên, đến khi cây nhận ra chất độc sẽ phản ứng lại bằng cách hạn chế sự hấp
thu các chất này. Giai đoạn kế tiếp, chất độc xâm nhập và phá vỡ màng tế bào, đi vào các cơ
quan của cây, từ rễ lên thân và lá – giai đoạn này cây hấp thu bị động. Cơ quan quan trọng
nhất hấp thu và tiếp xúc với chất độc là hệ rễ. Khi rễ phát triển và hoạt động thì khảo sát độc
chất mới có ý nghĩa.
Cây non được trồng trong môi trường có độc chất cao sẽ kém phát triển, hạn chế khả
năng sinh trưởng. Còn nếu chất độc xâm nhập và tác động với liều lượng thấp, cây sẽ phát
sinh những thay đổi sinh học để thích ứng với môi trường bất lợi, phát sinh những biến dị có
lợi:

• Rễ cây phát triển và tích lũy các chất dinh dưỡng có chọn lọc để ngăn sự hấp thu chất
độc.
• Cây tiết các chất trung hòa độc chất hoặc tăng tính chống chịu đối với tác nhân gây
độc.

• Cây thay đổi đặc tính sinh lý, sử dụng độc chất như một nguồn dinh dưỡng, độc chất
vào cây sẽ bị biến đổi thành những dạng ít độc hơn.
(Phan Thị Xuân Tình, 2006).

Page 20

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.4 Sự tạo phức của EDTA và ion kim loại
1.4.1 Phản ứng tổng quát của EDTA với ion kim loại
- EDTA (Ethylen diamin tetra acetic axtit) trong nước là axit yếu, phân ly theo 4 nấc có các
hằng số pK1 = 2,0; pK2 = 2,67; pK3 = 6,16; pK4 = 10,26.
- Trong dung dịch EDTA phân ly theo phương trình:
Na2H2Y → 2Na+ + H2Y2Anion H2Y- tạo phức với hầu hết các cation kim loại:

Tổng quan:

Ta nhận thấy:
- Các ion kim loại không phân biệt hoá trị tạo phức với EDTA theo mol là 1:1

Page 21

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.4.2 Mô tả giải thích quá trình phản ứng của Cation kim loại với EDTA
- Sự tạo thành phức của kim loại với Amoniac (NH 3): phân tử NH3 kết hợp với các ion kim
loại bằng những liên kết cho nhận giữa cặp electron tự do của N với ion kim loại tạo thành
những chất tan trong dung dịch

- Đối với Ethylenediamin hai phân tử amoniac sẽ cùng liên kết với ion kim loại. Mỗi một
nitơ sẽ cho nhận 1 cặp điện tử, như vậy sẽ hình thành một liên kết đồng hoá trị với ion kim
loại.

- Đối với EDTA các hidro được thay thế bởi Ion Axetat. Một trong những oxi trong Axetat
lại có khả năng hình thành mối liên kết khác với ion kim loại (Trong ion Axetat có hai
nguyên tử oxi với bốn cặp điện tử, nhưng chỉ có một ion duy nhất có thể hướng về phía ion
kim loại, và ion axetat sẽ mất đi một hidro để hình thành liên kết C-N).

Page 22

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Cấu trúc phức chelate:

Độ bền của các phức chelate kim loại phụ thuộc vào pH dung dịch và cấu trúc electron của
ion trung tâm.

1.4.3 Ảnh hưởng của pH môi trường đối với phản ứng giữa ion kim loại với EDTA
Trong phản ứng tạo phức luôn đẩy ra 2 ion H +, do vậy độ bền của phức chịu sự ảnh hưởng
của pH môi trường là khá lớn.
- Hằng số bền của phức:

Page 23

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(1)

Trong đó [Y4-] phụ thuộc vào pH môi trường (nồng độ H+) vì:
(2)

Cho nên hằng số bền Kb cũng phụ thuộc vào pH của dung dịch.
Bảng 1.1 Một số phức và độ bền của phức
Phức

LgKb

Na

Phức

1,

Ni

18

66

Y2-

,6

2,

Cd