THUYẾT TRÌNH KIM LOẠI NẶNG THỦY NGÂN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHTN TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG

KIM LOẠI NẶNG
THỦY NGÂN
GVHD: nguyễn như bảo chính
lớp: 10cmt – nhóm 3


A. TỔNG QUAN
I. KIM LOẠI NẶNG
1. Định nghĩa

 Là những kim loại có tỷ trọng lớn hơn 5g/cm3 và thông thường chỉ những kim loại hoặc các á kim
liên quan đến sự ô nhiễm và độc hại.

 Được chia làm 3 loại:
 Kim loại độc
 Kim loại quý
 Kim loại phóng xạ


2. Nguồn phát sinh

 Kim loại nặng tồn tại tự nhiên trong đất và nước, tăng lên do hoạt động của con người.
→

Trong đất: cation, phức chất với các chất hữu cơ, oxit, muối kết tủa, hợp chất cơ kim.

→

Trong nước: chủ yếu dạng ion

 Nguồn gốc: bón phân, bã bùn cống, thuốc bảo vệ thực vật và các con đường phụ như khai khoáng, kỹ nghệ
hay lắng đọng từ không khí.


3. Tính chất của kim loại nặng


Kim loại nặng không bị phân hủy sinh học (Tam & Wong, 1995)



Không độc khi ở dạng nguyên tố tự do nhưng nguy hiểm đối với sinh vật sống khi ở
dạng cation.



Tính độc hại của các kim loại nặng được thể hiện qua:

o

Chuyển từ độc thấp sang dạng độc cao hơn tùy môi trường.

o

Sự tích tụ và khuếch đại sinh học của các kim loại qua chuỗi thức ăn.

o

Tính độc của các nguyên tố này có thể ở một nồng độ rất thấp khoảng 0.1-10 mg.L
(Alkorta et al., 2004).

-1


4. Ảnh hưởng của kim loại nặng
Nhiều kim loại nặng là chất nguy hiểm, gây độc cho môi trường nhưng lại là các nguyên tố vi lượng cần
thiết cho sự sinh trưởng và phát triển bình thường của sinh vật
Schwart đã dùng cụm từ "cửa sổ nồng độ -concentration window" để vạch ra giới hạn nhân tạo giữa 3
mức khác nhau.



Mức vi lượng cần thiết nhằm duy trì, đảm bảo sự sống.



Mức nhỏ hơn vi lượng cần thiết (thiếu hụt) gây các rối loạn chuyển hóa cho cơ thể.



Mức cao hơn vi lượng cần thiết - nhiễm độc, gây tác dụng phụ.


4. Ảnh hưởng của kim loại nặng

 Gây mất cân bằng sinh thái làm suy giảm nhiều quần thể sinh vật.
 Khả năng tích lũy cao gây ảnh hưởng sức khỏe của người tiêu thụ thông qua chuỗi thức ăn.
 Thủy ngân kết hợp với các hợp chất hữu cơ và bị biến đổi bởi các vi khuẩn và vi sinh vật trong nước và

trầm tích hình thành các hợp chất khác nhất là metyl thủy ngân rất độc, bền và tích tụ trong chuỗi thức ăn
(Peter & Michael, 2003).


II. THỦY NGÂN
1. Vị trí trong bảng tuần hoàn

Đồng vị chủ yếu trong tự nhiên :

200
202
Hg(23,1%),
Hg(29,86%)


2. Dạng tồn tại
* Thường bắt gặp ở dạng li ti trong tự nhiên.
* 99,98% thủy ngân tồn tại ở dạng phân tán (HgO, (CH3)2Hg), chỉ có 0,02% thủy ngân tồn tại dưới dạng khoáng vật.
* Thủy ngân có nhiều trong các đá magma và đá trầm tích sét.

Hg tinh thể

Khoáng vật chu sa


Trong không khí: nồng độ khoảng 3mg/m3, hầu hết ở dạng HgO
Trong nước: tồn tại hầu hết ở dạng vô cơ với nồng độ <0.5μg/l.
 Trong đất: chủ yếu là Hg và (CH3)2Hg do quá trình lắng đọng và các chấn động địa chất. Hg tinh khiết hầu như tập trung trong
khoáng đá.
Hàm lượng thủy ngân bị lắng đọng tăng cao ở các khu công nghiệp

3. Tính chất vật lí

 Là kim loại nặng, có ánh bạc; thể lỏng.
 Nhiệt độ nóng chảy -37.89°C
 Nhiệt độ sôi 375°C
 Tỉ trọng 13.6
 Điểm ba trạng thái của thủy ngân, -38,8344 °C, được sử dụng như nhiệt độ tiêu chuẩn cho thang đo
nhiệt độ quốc tế (ITS-90).

 Dẫn nhiệt kém nhưng dẫn điện tốt.


4. Tính chất hóa học

Trạng thái oxi hóa: +1 , +2
Dễ bị oxi hóa thành Hg2O ở nhiệt độ thường
Khi đun nóng ( khoảng 350 °C) tạo HgO

Dung dịch kiềm + Hg

2+


 Tạo hỗn hống với đa số kim loại, trừ sắt.
 Tạo phức với hầu hết các hợp chất hữu cơ
 Tác dụng với các acid tạo muối Hg2+ : H2SO4, HNO3….
 Thời gian bán rã: 15 – 30 năm

Hỗn hống Ag - Hg


5. Ứng dụng

Thuốc bảo vệ thực vật

Đèn huỳnh quang
đèn hơi thủy ngân

Nhiệt kế


Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level

Bình ắc quy Fe - Ni

Tách vàng

Trám răng

Biển báo


B. ĐỘC HỌC THỦY NGÂN

I. Ô nhiễm thủy ngân trong môi trường
1. Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm



Trong tự nhiên chủ yếu do quá trình thoát khí của vỏ trái đất, sự phun lên của núi lửa. Hàng năm thiên nhiên
đưa vào môi trường 2700 - 6000 tấn thủy ngân.



Được thải ra từ các quá trình công nghiệp: luyện kim, đãi vàng…, đặc biệt là quá trình sản xuất chlorate, kali.


Từ các hoạt động sống của con người: đốt rác, rác thải y tế, đốt than, dùng thủy ngân kim loại điện phân
nuối ăn để sản xuất khí clor và natrihydroxyd; công nghiệp sản xuất giấy; thuốc trừ sâu; các dụng cụ đo lường,
thiết bị y học, làm răng giả.…

Đốt rác

Rác thải y tế


II. CHUYỂN HÓA THỦY NGÂN TRONG MÔI TRƯỜNG


•

Môi trường nước:

Tất cả các dạng thủy ngân trong nước dù trực tiếp hay gián tiếp đều biến đổi thành metyl thủy ngân.

•

Môi trường khí:

Tồn tại hơi thủy ngân, nồng độ cao ở các khu công nghiệp, hơi thủy ngân có thể tồn lưu trong không khí tới 3 năm, khi chuyển
sang dạng hòa tan chỉ sau vài tuần.

•

Môi trường đất:

Chủ yếu tồn tại ở dạng Hg

2+

, phụ thuộc vào pH của đất và nồng độ Cl

Hợp chất thường gặp: HgCl2, Hg(OH)2

–


 Metyl thủy ngân trong tích lũy sinh học


Giai đoạn đầu của quá trình tích lũy sinh học tức là chuyển từ thủy ngân vô cơ sang dạng metyl thủy ngân CH 3 - Hg. Gốc
metyl thủy ngân này rất bền vững trong cơ thể động vật và người. Bước chuyển đổi này nhiều khi không có sự tham gia
của enzym nhưng có tác động của vi khuẩn yếm khí. Metyl thủy ngân xâm nhập vào lưới thức ăn và được khuyếch đại
sinh học.

II. ĐỘC TÍNH THỦY NGÂN
1. Con đường xâm nhập

 Trong công nghiệp, Hg thường xuyên xâm nhập vào cơ thể người lao động qua
đường hô hấp.



Hơi thủy ngân trong không khí.



Làm rơi vãi thủy ngân.

 Da ít hấp thu thủy ngân
 Thủy ngân có thể tích lũy vào cơ thể theo đường tiêu hóa và gây độc.


2. Quá trình hấp thu - chuyển hóa – phân bố

 Hấp thu


Qua hô hấp: Gần 80% hơi thủy ngân hít vào sẽ được giữ lại và thấm vào cơ thể tùy thuộc vào độ hòa tan.



Qua tiêu hóa: Chủ yếu qua thực phẩm và làm răng giả chiếm khoảng 10%. Cá biển là nguồn chính để chuyển metyl thủy ngân

CH3 - Hg vào cơ thể người.



Qua da: Khả năng hấp thụ không lớn ( nhiều nhất là CH3 – Hg ). Thủy ngân dạng ion cũng hấp thụ qua da và tích lũy tại thận
và gan.





Chuyển hóa - Phân bố

Sau khi hít phải, thủy ngân tồn lưu trong phổi, được chuyển dần vào máu tùy kích
thước hạt.



Thận là nơi giữ thủy ngân nhiều và lâu nhất, có 50 - 90% lượng thủy ngân nằm lại trên
thận.



Lượng thủy ngân trong não qua đường hô hấp lớn hơn nhiều so với các muối khác của
nó nhưng đưa qua tĩnh mạch.



Trong máu, lượng thủy ngân liên kết với hồng cầu cao hơn nhiều so với trong huyết
thanh.



Khi đã qua được hàng rào nhau thai, thủy ngân bị lưu giữ không thải ra được.




Chuyển hóa - Phân bố

 Quá trình chuyển hóa diễn ra qua 2 giai đoạn:
 Tham gia phản ứng oxy hóa thành Hg ++.
 Metyl hóa thủy ngân thành metyl thủy ngân CH3 - Hg.
 Liên kết này bền vững, khó phá hủy nên tồn tại lâu trong cơ thể. Khi chuyển sang dạng CH 3 - Hg, mức độ nguy
hại còn tăng lên nhiều do nó qua được hàng rào máu não, nhau thai gây đầu độc thần kinh và có ảnh hưởng rất rõ
đến sự phát triển của bào thai (quái thai, rối loạn sinh lý, bệnh bẩm sinh không thể chữa được...)

 Thời gian bán hủy trong cơ thể từ vài ngày đến vài tuần, thậm trí còn lâu hơn trên động vật có gan, thận kém


 Đào thải
Thời gian bán hủy của thủy ngân ở người lớn là 40 -50 ngày, đào thải chủ yếu qua phân ( 90%) nước tiểu, một
phần nhỏ qua da và nước bọt.