Độc tố học môi trường trần thị mai phương, 246 trang

Giới t h iệu m ơn học
Đ c t h c mơi tr
ng
Gi ng viên: ThS.Tr n Th Mai Ph

ng
Khoa Mơi tr
ng – ĐHKHTN tp.HCM
Email:
Tel: 095 88 929 56

Giới thiệu môn học tiên quyết
1. Hó
Hóa môi trư
trường
ng
2. Sinh vậ
vật đại cương
3. Sinh thá
thái môi trư
trường
ng
4. Vậ
Vật lý
lý Môi trư
trường
ng
5. Đòa lý
lý môi trư
trường
ng


Tài liệu tham khảo
1.

2.
3.
4.
5.
6.

Đặng Kim Chi - HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG. Nhà xuất bản
KHKT, Hà nội 2005.
Hoàng Văn Bính - ĐỘC CHẤT HỌC CÔNG NGHIỆP VÀ
DỰ PHÒNG NHIỄM ĐỘC. Nhà xuất bản KHKT, tp.HCM
2005.
Lê Huy Bá - ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG
S. Vedy - ĐỘC TỐ HỌC MÔI TRƯỜNG. CPSE – EPFL,
Thụy só 2000.
M.Ruchirawat,
R.C
Shank
–
ENVIRONMENTAL
TOXICOLOGY, VOL 1,2,3. Bankok –Thailand 1998.
HANDBOOK OF ECOTOXICOLOGY – Second Edition,
Lewis Publishers.

Sách tham khảo


Nội dung môn học
Môn học giới thiệu các dạng độc chất cũng như
các biến đổi, quá trình chuyển hóa các chất, mô tả
con đường chuyển hóa các chất độc hại trong cơ

thể sinh vật và con đường (chuỗi) gây độc trong
môi trường.
Môn học đi sâu mô tả nguồn gốc và ảnh hưởng
của độc chất lên quần thể sinh vật bao gồm con
người và các sinh vật nói chung.
Môn học còn cung cấp cho sinh viên những khái
niệm và kiến thức cơ bản các mức độ độc, đơn vò
biểu diễn độ độc của các loại độc chất sinh học,
hóa học, chiến tranh và phóng xạ.


Nội dung môn học
CHƯƠNG 1
ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỘC TỐ HỌC MÔI TRƯỜNG
1.1 ĐỊNH NGHĨA, CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN ĐỘC HỌC MÔI
TRƯỜNG
1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NGÀNH ĐỘC TỐ HỌC MÔI
TRƯỜNG
1.3 SỰ LIÊN QUAN GIỮA ĐỘC TỐ HỌC MÔI TRƯỜNG VÀ
PHÁT TRIỂN CÔNG NGHIỆP HOÁ CHẤT
1.4 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐỘC HỌC
1.5 PHÂN LOẠI ĐỘC CHẤT THEO ĐỘC TÍNH

Nội dung môn học
CHƯƠNG 2
PHÂN LOẠI ĐỘC CHẤT MÔI TRƯỜNG
2.1 PHÂN LOẠI ĐỘC CHẤT MÔI TRƯỜNG
2.2 KIM LỌAI NẶNG
2.3 CÁC HP CHẤT HỮU CƠ THƠM MẠCH
VÒNG

2.4 CÁC HP CHẤT HỮU CƠ CHỨA CHLOR
2.5 CÁC LỌAI THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT
(BVTV)


Nội dung môn học
CHƯƠNG 3
QÚA TRÌNH CHUYỂN BIẾN CỦA ĐỘC CHẤT
TRONG MÔI TRƯỜNG
3.1 NGUYÊN LÝ VÀ ĐƠN VỊ ĐỘC CHẤT HỌC
3.2 CÁC NHÂN TỐ MÔI TRƯỜNG ẢNH HƯỞNG
ĐẾN ĐỘ ĐỘC VÀ HOẠT TÍNH CỦA ĐỘC CHẤT
3.3 DIỄN BIẾN VÀ CON ĐƯỜNG ĐI CỦA ĐỘC
CHẤT
3.4 CHU TRÌNH SINH ĐỊA HOÁ HỌC CỦA CÁC
CHẤT ĐỘC

Nội dung môn học
CHƯƠNG 4
CÁC PHẢN ỨNG CỦA SINH VẬT VỚI ĐỘC TỐ
4.1 XÂM NHẬP ĐỘC CHẤT VÀO CƠ THỂ
4.2 SỰ TÍCH TỤ SINH HỌC
4. 3 SỰ KHUYẾCH ĐẠI SINH HỌC
4.4 CÁC DẤU HIỆU SINH HỌC


Nội dung môn học
CHƯƠNG 5
ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG NƯỚC
5.1 ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU

5.2 THỬ NGHIỆM ĐỘC HỌC (TOXICITY TEST)
5.3 NHỮNG YẾU TỐ CẦN THIẾT VÀ QUAN TRỌNG
ĐỂ ĐO ĐỘC TÍNH
5.4 ĐÁNH GIÁ VÀ ƯỚC LƯNG LIỀU LƯNG

Nội dung môn học
CHƯƠNG 6
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐỘC HỌC MÔI
TRƯỜNG
6.1 PHƯƠNG PHÁP LUẬN
6.1.1 Phương pháp luận đánh giá các rủi ro, nguy hại của
chất độc với môi trường
6.1.2 Phương pháp xét nghiệm độc học
6.2 NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐỘC HỌC MÔI
TRƯỜNG


CHƯƠNG 7
ĐỘC TỐ HỌC VÀ SỨC KHỎE CỘNG ĐỒNG
7.1 KHÁI NIỆM OEL
7.2 CƠ SỞ THIẾT LẬP GIÁ TRỊ OEL
7.3 MỤC TIÊU VÀ GIỚI HẠN OEL


ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỘC TỐ
HỌC MÔI TRƯỜNG

Environment is full of toxins

Đònh nghóa

Độc học môi trường là một ngành khoa học
nghiên cứu mối quan hệ phức tạp giữa chất độc
và môi trường (đất, nước, con người, hệ sinh
thái…)
Độc học môi trường là một ngành học liên quan
đến các ngành khác như hóa học, lý học, sinh
học, sinh thái học, sinh hoá học, sinh lý học,
dược học thậm chí cả đòa lý, lòch sử…

1


Con người và mối hiểm họa từ
các chất thải độc hại

Các lónh vực áp dụng
Đánh giá tác động môi trường
Cảnh báo, dự báo khả năng biến đổi môi
trường
Giám sát, quan trắc môi trường
Quản lý môi trường
Công nghệ
Luật môi trường

2


LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
NGÀNH ĐỘC TỐ HỌC MÔI TRƯỜNG
n Trước 1960: hình thành khái niệm độc học môi

trường (Minamata, Dioxin VN)
n Thập niên 70: sự phát triển vượt bực của khoa
học kỹ thuật trong hóa phân tính môi trường
n 1970-1980: Khẳng đònh rõ ràng mối liên quan
giữa chất độc trong môi trường và hậu quả của
nó lên sinh vật, chuỗi thức ăn và sức khỏe con
người. (Dioxin Seveso)

Minamata - Japan
1400 người chết
2000 người bò ảnh hưởng

3


Dioxin - Vietnam

Seveso - YÙ

4


LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
NGÀNH ĐỘC TỐ HỌC MÔI TRƯỜNG
n Năm 1979 y ban bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA

Environmental
Protection
Agent

–
www.epa.gov) và y ban Môi trường châu u
(CEE) ban hành những qui đònh đầu tiên trong
việc chấp thuận các sản phẩm hóa học theo khía
cạnh môi trường.
n Vào những năm cuối thập niên 80, ngành độc tố
học môi trường bắt đầu được đưa vào nghiên cứu
và giảng dạy trong các trường đại học.
n Một số sách chuyên ngành cũng bắt đầu được
xuất bản kể cả tạp chí Độc học môi trường
(Environmental Toxicology).

LIÊN QUAN GIỮA ĐỘC TỐ HỌC MÔI
TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHIỆP HOÁ CHẤT
Ngành công nghiệp hóa chất vô cơ phát triển vũ
bão vào giữa thế kỷ 19
Đến đầu thế kỷ 20, công nghiệp hóa chất hữu cơ,
đặc biệt đứng đầu là công nghiệp hóa dầu.
Cho tới cuối thế kỷ 20, sau đại chiến thế giới lần
thứ nhất, các công ty hóa chất tập trung phát
triển các sản phẩm dân dụng: công nghiệp nhựa,
sơn dầu, chất tẩy rửa và bảo vệ thực vật được ưu
tiên và phát triển với tốc độ không ngừng.

5


KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐỘC HỌC

Chất độc - Toxin

Thử nghiệm độc học (Toxicity test):
Giám sát chất độc
Khử độc - Detoxification
Cường độ tiếp xúc: acute, chronic

6


KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐỘC HỌC

Chỉ số giới hạn ngưỡng TLV (Threshold limit
value)
Chỉ số giới hạn an toàn TEL (Threshold effect
level)
Chỉ số giới hạn không an toàn PEL (Probable
effect level)
LC50: Median lethal concentration
EC50: Median effect concentration
LOEC - Lowest observed effect concentration
NOEC - No observed effect concentration

Bài tập

Sinh viên vẽ sơ đồ mối quan hệ giữa
LC50, NOEC và LOEC

7


PHÂN LOẠI ĐỘC CHẤT

MÔI TRƯỜNG

PHÂN LOẠI ĐỘC CHẤT MÔI TRƯỜNG
♦ Nhóm chất ô nhiễm vi lượng

Phần lớn là nhóm tổng hợp nhân tạo, có thể gây
độc ở những nồng độ rất thấp và thường gây ra
những ảnh hưởng mang tính chất lâu dài qua các
thế hệ sinh vật.
♦ Nhóm chất ô nhiễm đa lượng:
Thường là các hợp chất có trong tự nhiên hay
chất ô nhiễm với một nồng độ bất thường ngoài
giới hạn trong một thời gian ngắn. Ảnh hưởng
của chúng tới môi trường thì khác nhau tùy theo
đòa chất, khí hậu và mức độ tồn tại của chúng.

1


Chất ô nhiễm vi lượng
1. Kim lọai nặng: Pb, Cu, Hg, Cd, Cr…
2. Hợp chất hữu cơ: dung môi mạch vòng

thơm, chất hữu cơ chứa Chlor, hợp chất
thơm chứa nhóm amin, chất dẻo, chất
chống cháy, chất tẩy rửa…
3. Nhóm thuốc bảo vệ thực vật: thuốc diệt
cỏ, trừ sâu, trừ nấm…

Kim loại nặng trong môi trường

Nguồn gốc
♦ Công nghiệp hoá chất, chất tẩy, bột màu
♦ Chế biến than, dầu mỏ
♦ Công nghiệp luyện kim, điện tử
♦ Giao thông
♦ Công nghiệp mạ, phim ảnh
♦ Điều chế phân bón và thuốc BVTV

2


Công cụ nghiên cứu độc học kim loại
Các nghiên cứu chuyên sâu về sự chuyển
hoá kim loại trong môi trường đòi hỏi các
phương pháp phân tích hiện đại mà chỉ có
những kỹ thuật hiện đại như máy quang
phổ hấp thu nguyên tử (AAS) những năm
gần đây mới đáp ứng được.

Cơ sở đánh giá mức độ gây độc
♦ Các dạng ion (hóa trò) của một kim loại có khả

năng tạo các mức độ độc khác nhau.
♦ Kim loại có thể tạo ra nhiều phức hợp bằng cách
hấp thụ bề mặt các chất hữu cơ hoặc các lọai
khoáng và mức độ gây độc khác nhau.
♦ Kim loại dạng hòa tan hay kim loại dạng hấp
thụ
♦ Độc tính kim loại giảm khi pH tăng
♦ Độ cứng nước tăng làm độc tính kim lọai giảm

đi.

3


Câu hỏi thảo luận
♦ Tại sao độc tính kim loại giảm khi pH

tăng?
♦ Tại sao độ cứng nước tăng làm độc tính
kim lọai giảm đi?

4


Độc học Thủy ngân
Hg - Mercury

Nguồn gốc tự nhiên
v
v
v
v

Do hoạt động của núi lửa
Bay hơi từ đất, nước mặt
Phân hủy quặng
Cháy rừng

1

Nguồn gốc nhân tạo
70% nguồn gốc do:
v Quá trình đốt cháy nhiên liệu dầu, than
v Các lò đốt chất thải
Còn lại do hoạt động:
v Sản xuất giấy
v Thuốc diệt nấm
v Sơn
v Công nghệ hàn, điện tử
Trong 20 năm gần đây, lượng Hg thải ra môi trường
khoảng 2000-6000 tấn/năm

Quá trình di chuyển trong môi trường

2


Nguồn gốc Hg
v
v
v
v
v
v

Công nghiệp sản xuất Chlor và NaOH từ NaCl
Công nghiệp điện
Nha khoa

Công nghiệp sơn
Nông nghiệp
Dược phẩm

Tính chất hóa lý của Hg
v
v
v
v
v
v
v

Kim loại nặng, màu trắng bạc, thể lỏng
Nhiệt độ nóng chảy – 38.49 độ C
Nhiệt độ đông đặc – 357.25 độ C
Độ dẫn điện kém
Độ bay hơi cao
Tỷ trọng 13.5g/ml
Tạo thành hỗn hợp với nhiều kim loại khác

3


Daùng phaựt thaỷi Hg

Hg trong moõi trửụứng

4

Các dạng tồn tại Hg trong môi
trường

v

v
v

Thủy ngân tồn tại dưới dạng muối vơ cơ như:
HgCl2, HgCN, HgSO4, Hg(NO3)2
Dạng hữu cơ Hg(CH3)2, (C2H5)2Hg.
Thủy ngân tồn tại dưới dạng muối vô cơ thì tan
trong nước và rất bền vững. Nó chỉ được chuyển
thành thủy ngân hữu cơ khi vào cơ thể sinh vật
và nó có tính tích tụ sinh học rất cao.

Hàm lượng Hg trong cơ thể sinh vật

5


Đánh giá độc học Hg
v
v
v

Đánh giá tác động sinh dọc
Động học và cơ chế
nh hưởng đến sức khỏe

Tác động sinh học
v

v

v

Hg có khả năng khuyếch đại sinh học trong
chuỗi thức ăn bao gồm cả con người.
Quá trình methyl hóa thủy ngân chỉ được xảy ra
trong cơ thể sinh vật tạo thành methyl mercury
rất độc.
Thường muối Hg không tan và phải được oxy
hoá trước khi hấp thụ.

6


Quá trình hấp thụ Hg
v

v
v

v
v

Khoảng 80% thủy ngân dạng hơi hấp thu qua
phổi.

Ở dạ dầy người có thể hấp thu methyl thủy ngân.
Sau hấp thụ, Hg được oxy hoá và nằm trong các
mô trong vòng 4 ngày
Chúng liên kết với các phân tử protein
Tỷ lệ Hg trong máu và tóc có thể 1:250

Quá trình loại thải Hg
v

v
v

Hg tồn tại dạng liên kết protein do đó khó thải ra
ngoài làm cản trở và gây hại tới máu, não.
Thời gian bán phân hủy trong cơ thể là 70 ngày
Thời gian bán phân hủy Hg có thể ngắn hơn ở
trong máu tùy cơ thể (35-100 ngày: trung bình 50
ngày)

7