Nghiên cứu sự tích lũy các kim loại nặng pb, cd, zn, cu, trong một số loài nhuyễn thể ở khu vực sông đồng nai, tỉnh đồng nai luận văn thạc sỹ hóa học

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN THỊ TRANG NHUNG

NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI NẶNG
Pb, Cd, Zn, Cu TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ
Ở KHU VỰC SƠNG ĐỒNG NAI, TỈNH ĐỒNG NAI
Chun ngành: Hóa vơ cơ
Mã số: 60.44.01.13

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

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

TP. HỒ CHÍ MINH - 2012


2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH


NGUYỄN THỊ TRANG NHUNG

NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI NẶNG Pb,
Cd, Zn, Cu TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ Ở KHU

VỰC SÔNG ĐỒNG NAI, TỈNH ĐỒNG NAI

LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC

TP. HỒ CHÍ MINH - 2012


3

LỜI CẢM ƠN
Tơi xin chân thành bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc của mình tới TS. Phan Thị Hồng
Tuyết – Người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tơi trong suốt q trình học
tập nghiên cứu và thực hiện luận văn.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cơ khoa Hóa đã đóng góp những ý kiến q
báu của mình, các thầy, các cơ kỹ thuật viên phụ trách phịng thí nghiệm đã tạo mọi điều
kiện tốt nhất cho việc nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Qua đây tôi cũng xin cám ơn Ban Giám hiệu, Ban lãnh đạo Khoa Hóa, Khoa Sau
đại học – Trường Đại học Vinh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận
văn này.
Tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè cùng với các đồng nghiệp và tất cả những người
đã nhiệt tình giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tơi hồn thành
tốt luận văn.
Xin chân thành cảm ơn!
TP. HỒ CHÍ MINH, Tháng 10 năm 2012

Nguyễn Thị Trang Nhung

MỤC LỤC
Trang

4
LỜI CẢM ƠN...............................................................................................................................................3
1.1.3. Giới thiệu các nguyên tố chì, cadimi, kẽm, đồng; tác dụng sinh hóa và độc tính của chúng.[5],[6],
[13],[14]......................................................................................................................................................15
1.1.5. Sự tích tụ các nguyên tố Cu, Zn, Cd, Pb trong một số loài nhuyễn thể.........................................29
1.1.6. Giới hạn an toàn của kim loại nặng : Cu, Zn, Cd, Pb [1]................................................................32
1.1.6.1. Giới hạn an tồn của chì và cadimi trong thực phẩm ..............................................................32
1.1.6.2. Giới hạn an toàn của đồng và kẽm trong thực phẩm ...............................................................33
1.3. Các phương pháp ứng dụng để xác định chì, cadimi, kẽm và đồng..............................................52
1.3.2.3. Ứng dụng của phương pháp cực phổ ....................................................................56
1.4. Các phương pháp xử lý mẫu ...............................................................................................................56
1.4.1. Phương pháp vơ cơ hóa mẫu ướt......................................................................................................58
1.4.2. Phương pháp vơ cơ hóa mẫu khơ.....................................................................................................58
1.4.3. Phương pháp vơ cơ hóa mẫu khơ – ướt kết hợp..............................................................................59
2.1. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất..................................................................................................................60
2.1.1. Thiết bị và dụng cụ ..........................................................................................................................60
2.2. Lấy mẫu và xử lý mẫu.....................................................................................................................60
2.2.2. Chuẩn bị mẫu nhuyễn thể để vơ cơ hố mẫu..................................................................................62
2.2.3. Xử lý mẫu ..................................................................................................................63


5

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể ở vùng
biển Senegal.....................................................................................................23
Bảng 1.2 Hàm lượng cadimi trong loài Brachidontes pharaonis và loài
Pinctada radiata ở vịnh Akuyu, Thổ Nhĩ Kỳ...................................................24
Bảng 1.3 Hàm lượng chì và cadimi trong một số loài nhuyễn thể ở vùng

biển Đà Nẵng năm 2007..................................................................................24
Bảng 1.4 Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Đà Nẵng năm
2008............................................................................................... 25
Bảng 1.5 Giới hạn cho phép của hàm lượng chì và cadimi trong một số loại thực
phẩm.........................................................................................................26
Bảng 1.6 Quy định lượng ăn vào tối đa cho phép hàng ngày và hàng tuần của chì và cadimi trong thực
phẩm.........................................................................27
Bảng 1.7 Mức tối đa cho phép của chì và cadimi ăn vào đối với trẻ em theo trọng lượng cơ
thể............................................................................................27
Bảng 1. 8 Giới hạn cho phép của hàm lượng đồng và kẽm trong một số loại thực
phẩm.........................................................................................................28


6
Bảng 1.9: Giới hạn cho phép của hàm lượng Cu, Zn. Pb, Cd trong nước sinh
hoạt...................................................................................................................28
Bảng 1.10 : Tải lượng một số chất gây ô nhiễm đổ ra biển của một số hệ thống
sông..................................................................................................................36
Bảng 1.11 Tải lượng chất gây ô nhiễm đổ ra biển Hải Phòng – Quảng Ninh.36
Bảng 2.1 Thông tin mẫu…...............................................................................58
Bảng 2.2 Các bước xử lý mẫu nhuyễn thể.......................................................60
Bảng 2.3 Các bước xử lý mẫu nước………………………………………….61
Bảng 3.1: Tổng kết các điều kiện đo phổ của As, Pb, Cd................................63
Bảng 3.2 Kết quả xác định hàm lượng Cu trong một số loài nhuyễn thể ở Đồng
Nai....................................................................................................................64
Bảng 3.3 Kết quả xác định hàm lượng Zn trong một số loài nhuyễn thể ở Đồng
Nai....................................................................................................................66
Bảng 3.4 Kết quả xác định hàm lượng Cd trong một số loài nhuyễn thể ở Đồng
Nai....................................................................................................................69
Bảng 3.5 Kết quả xác định hàm lượng Pb trong một số loài nhuyễn thể ở Đồng

Nai....................................................................................................................70
Bảng 3.6 Hàm lượng các nguyên tố trong mẫu phân tích................................72


7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Q trình kim loại nặng đi vào mơi trường…………………………4
Hình 1.2. Kim loại chì………………………………………………………..

7

Hình 1.3. Kim loại cadimi…………………………………………………….

10

Hình 1.4 Sơ đồ tích lũy cadimi……………………………………………….

14

Hình 1.5. Kim loại kẽm……………………………………………………….

15

Hình 1.6. Kim loại đồng………………………………………………………

19

Hình 1.7. Quy trình tích luỹ kim loại theo dây chuyền thực phẩm…………..

22

Hình 1.8. Tai nạn hầm mỏ ở Rumani (Nguồn: khoahoc.com.vn)

……………29

Hình 1.9. Hệ thống các sông gần vùng ngoại ô tỉnh Bulacan ở Philipines…..31
Hình 1.10. Thiệt hại do cơn bão Katrina gây ra……………………………...31
Hình 1.11 Ơ nhiễm con mương chảy qua khu dân cư phía sau khu CN Quang MinhV.Phúc....................................................................................................33
Hình 1.12 Cơng ty Vedan Việt Nam xả nước thải chưa qua xử lý gây ơ nhiễm 11km sơng Thị
Vải...........................................................................................33
Hình 1.13 Cơng ty Tungkuang (Cẩm Giàng – Hải Dương) xả trực tiếp nước


8
thải khơng qua xử lý ra mơi trường...................................................................34
Hình 1.14 Lưu vực hệ thống sông Đồng Nai và dải phụ cận ven biển Đơng..44
Hình 1.15 Tồn bộ nước thải sinh hoạt của các hộ dân đang được tống thẳng xuống các con suối, sơng
trên địa bàn TP.Biên Hịa (Đồng Nai)....................45
Hình 1.16 Sông Đồng Nai đang bị ô nhiễm bởi nhiều loại chất thải.
Trong ảnh: Một đoạn sông trên đường Cách Ma ̣ng Tháng Tám, phường
Quyế t Thắ ng TP Biên Hòa trở thành nơi để vứt rác, đở xà bầ n.......................46
Hình 1.17 Mô ̣t mương nước đen ngòm đổ ra sông Đồ ng Nai ta ̣i bế n đò
Xóm Lá, phường Bửu Long, TP Biên Hịa......................................................46
Hình 1.18 Cá ni trên sơng Đờ ng Nai chế t rấ t nhiề u……………………….46
Hình 1.19 Quá trình đo mẫu………………………………………………….49
Hình 2.1. Bản đồ địa điểm lấy mẫu…………………………………………. 57
Hình 2.2 : Cách cắt cơ khép vỏ nhuyễn thể hai mảnh vỏ................................59
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cu trong mẫu phân tích và giới hạn tiêu
chuẩn…………………………………………………………………….

65

Hình 3.2 .Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn trong mẫu phân tích và giới hạn tiêu
chuẩn…………………………………………………………………….

67

Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd trong mẫu phân tích và giới hạn tiêu
chuẩn……………………………………………………………………….. ..69
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Pb trong mẫu phân tích và giới hạn tiêu
chuẩn…………………………………………………………………………
Hình 3.5. Píc hịa tan đồng thời Cu, Zn, Cd, Pb trong mẫu trắng.

71

……………75

Hình 3.6. Píc hịa tan đồng thời Cu, Zn, Cd, Pb trong mẫu nước phân tích….

76


9

MỞ ĐẦU
Ngày nay, người ta đã khẳng định được rằng nhiều ngun tố kim loại có vai trị
cực kỳ quan trọng đối với cơ thể sống và con người.Tuy nhiên nếu hàm lượng lớn
chúng sẽ gây độc hại cho cơ thể. Sự thiếu hụt hay mất cân bằng của nhiều kim loại 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 đến cơ thể.
Kim loại nặng có thể xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu thơng qua đường
tiêu hóa và hơ hấp. Tuy nhiên, cùng với mức độ phát triển của công nghiệp và sự đơ thị
hố, hiện nay mơi trường sống của chúng ta bị ô nhiễm trầm trọng. Các nguồn thải kim
loại nặng từ các khu cơng nghiệp vào khơng 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. Do
đó việc nghiên cứu và phân tích các kim loại nặng trong mơi trường sống, trong thực


10
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.
Hiện nay, bên cạnh việc sử dụng phương pháp lý hóa quang 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 mơi trường bên
ngồi, nơi chúng sinh sống và những loài này tượng trưng cho ơ nhiễm của khu vực
nghiên cứu.
Các lồi sị, vẹm, trai... 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 lồi 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 MeHg. Sự tích lũy Cu là đặc biệt cao ở lồi Hến (Corbicula fluminea), nhất
là giai đoạn chưa trưởng thành.
Ở Việt Nam, số lượng các nghiên cứu về vấn đề sử dụng các sinh vật như
nhuyễn thể hai mảnh vỏ để chỉ thị ô nhiễm kim loại nặng là không nhiều, đặc biệt chưa

có nghiên cứu về khả năng tích lũy các kim loại nặng của nhóm lồi Corbicula. Các
nghiên cứu về tích lũy kim loại nặng ở các lồi hai mảnh vỏ được công bố chưa nhiều.
Theo nghiên cứu của Đào Việt Hà (2002), hàm lượng các kim loại nặng trong Vẹm
(Perma viridis) tại đầm Nha Phu (Khánh Hòa): từ 0,03 - 0,21 ppm (tính theo khối
lượng tươi) đối với Cd; từ 0,14 - 1,13 ppm đối với Pb; và từ 0,54 - 1,81 ppm đối với
Cu. Các nghiên cứu của Đặng Thúy Bình và cs, (2006) cho thấy Ốc hương tích lũy As


11
với hàm lượng từ 0,052 - 2,54 ppm, Cd từ 0,001 – 0,083 ppm, Cu từ 0,21 - 1,99 ppm;
trong Vẹm xanh As tích lũy cao nhất ở nồng độ 1,76 ppm.[9]
Đồng Nai là tỉnh có sự phát triển nhanh về công nghiệp, là một trong những khu
công nghiệp lớn nhất và cũng là một vùng được đơ thị hóa nhanh nhất nước.. Nguồn
nước hệ thống sơng Đồng Nai có tầm quan trọng đặc biệt và ý nghĩa sống còn đối với
các tỉnh thành trên, cung cấp nước sinh hoạt cho 15 triệu người, cấp nước cho sản xuất
công nghiệp, tưới tiêu nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và phát triển thủy điện, giao
thông vận tải, du lịch sông nước. Tuy nhiên, lưu vực hệ thống sông Đồng Nai cũng là
khu vực có tốc độ phát triển kinh tế nhanh nhất cả nước và hiện có khoảng trên dưới 60
khu công nghiệp 43.800 doanh nghiệp sản xuất kinh doanh (số liệu 2007), 490 làng
nghề, cộng với lượng rác thải, nước thải… phát sinh tăng nhanh 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 là vấn đề đang đặt ra.
Chính vì những lý do trên mà tơi chọn đề tài : “Nghiên cứu sự tích lũy các kim
loại nặng Pb, Cd, Zn, Cu trong một số loài nhuyễn thể ở khu vực sông Đồng Nai,
tỉnh Đồng Nai”, để làm đề tài nghiên cứu của luận văn cao học.


12

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 là những kim loại có tỷ trọng 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. Tuy nhiên chúng
cũng bao gồm những nguyên tố kim loại cần thiết cho một số sinh vật ở nồng độ thấp.
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, đặc
biệt đối với chì 17 lần. Kim loại nặng có thể đi vào nguồn nước do q trình tự nhiên
hoặc do tác động của con người. Nguồn kim loại nặng đi vào đất và nước do tác động


13
của con người bằng các con đường chủ yếu như bón phân, bã bùn cống và thuốc bảo vệ
thực vật và các con đường phụ như khai khoáng và kỹ nghệ hay lắng đọng từ khơng
khí (Hình 1.1).
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 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, nhơm, 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, magnesium, cobalt,
manganese, molybdenum và đồng mặc dù với lượng rất ít nhưng nó hiện diện trong
q 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 khơng
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, cadmium, nhơm, platinum và đồng ở dạng ion kim loại. Chúng đi vào cơ
thể qua các con đường hấp thụ của cơ thể như hơ 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.


14

Hình 1.1: Q trình kim loại nặng đi vào mơi trường
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 mơ 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 lỗng xương. Các nghiên cứu
mới đây đã chỉ ra rằng hàm lượng nhỏ các kim loại nặng có thể gây độc hại 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 q trình chế biến thực phẩm, các
sản phẩm “chăm sóc con người” (mỹ phẩm, dầu gội đầu, thuốc nhuộm tóc, thuốc đánh
răng, xà phịng,…). Trong xã hội ngày nay, con người khơng thể tránh được sự nhiễm
các hóa chất độc và các kim loại.

15
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 q trình ơxi hóa, sẽ sinh ra các gốc tự do vô tổ chức,
không kiểm soát được. Các gốc tự do này phá hủy các mơ trong tồn 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.[5],[6],[13],[14]

1.1.3.1. Ngun tố chì
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 khơng khí.
Hình 1.2 Kim loại chì


Tính chất hóa học
Chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hố 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 khơng
tiếp xúc bị oxi hoá nữa:
2Pb + O2 = 2PbO


16

Nhưng khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngồi và tiếp tục bị tác
dụng.
Chì tương tác với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác:
Pb + X2 = PbX2
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 lỗng và axit
sunfuric dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl 2 và PbSO4). 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:
PbCl2 + 2HCl = H2PbCl4 + H2
PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2
Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại:
3Pb + 8HNO3,loãng = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Khi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước:
2Pb + 2H2O + O2 = 2Pb(OH)2
có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác:
2Pb + 4CH3COOH + O2 = 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O
Với dung dịch kiềm, chì có tương tác khi đun nóng, giải phóng hiđrơ:
Pb + 2KOH + 2H2O = K2[Pb(OH)4] + H2
 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


17
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 q 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.
Khi hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản q trình sử dụng oxi
để oxi hóa glucoza tạo ra năng lượng cho q 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 mơ mềm của cơ
thể. Chì nhiễm vào cơ thể qua da, đường tiêu hóa, hơ hấp. Nhiễm chì có thể dẫn đến vơ
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 khơng cao, đơi 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.


18
 Độc tính của chì
Trong sản xuất cơng nghiệp thì Pb có vai trị quan trọng, nhưng đối với cơ thể
thì chưa chứng minh được Pb có vai trị tích cực gì. Song độc tính của Pb và các hợp
chất của nó đối với cơ thể người và động vật thì q rõ. Khơng khí, nước và thực phẩm

bị ơ 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.
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, thối 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.
Ngồi ra muối chì cịn 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 thơng 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.
1.1.3.2. Nguyên tố cadimi
Cadimi là kim loại mềm, màu trắng xanh, dễ
nóng chảy.Cadimi có ký hiệu hóa học là Cd (tên


19
Latin : Cadmium). Số hiệu nguyên tử Z = 48. Thuộc nhóm IIB, chu kỳ 5 trong bảng hệ
thống tuần hồn.

Hình 1.3 Kim loại cadimi

 Tính chất hóa học

Cadimi là ngun tố tương đối hoạt động. Trong khơng 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 + O2 = 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 + H2O = CdO + H2↑
Cd tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hố, giải phóng khí hiđro. Ví
dụ: HCl
Cd + 2HCl = CdCl2 + H2↑
Trong dung dịch thì:
Cd + H3O+ + H2O = [Cd(H2O)2]]2+ +

1
2

H2↑

 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).

20
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 lị phản ứng hạt
nhân.
Ngồi ra Cadimi cịn có mặt trong phân bón và một số thuốc trừ sâu bởi độc tính
để diệt nấm và cơn 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 nhưng giàu nhóm
tiol (-SH) là metalothionein. Metalothionein thường có 61 axit amin trong đó có 20
axit amin cystein và khơng 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
2+
{Enzim}
+ Cd → {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 (± 30000) trong nước tiểu cũng như bởi
việc tăng sự thanh thải của β2–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


21
Cadimi là nguyên tố rất độc. Trong tự nhiên cadimi thường được tìm thấy trong
các khống 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, cịn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại trong thận, do cadimi liên kết với
protein tạo thành metallotionein 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 Zn2+ 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.
Đã có nhiều bằng chứng cho thấy cadimi có thể gây ung thư qua đường hơ hấp. 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... Nhiễm độc cadimi xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới, điển hình là Nhật Bản.


Cd2+

22

Cd2+ tự do
trong cơ thể

Hô hấp

Ăn uống 50 μg

Liên kết tạo thành Metalothionein

Trao đổi với Zn2+
trong enzim

Thận

1% dự trữ trong thận
và các bộ phận khác

99% đào thải

Rối loạn chức
năng thận

Thiếu máu

Tăng huyết áp

Phá tủy xương

Hình 1.4 Sơ đồ tích lũy cadimi

Ung thư


23
1.1.3.3. Nguyên tố kẽm
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
– 1500C nó trở nên mềm, dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo dài.
 Tính chất hóa học
Kẽm là kim loại tương đối hoạt động, song ở

Hình 1.5 Kim loại kẽm

nhiệt độ thường kẽm bền với nước vì có màng oxit bảo
vệ.
Khi tác dụng với axit HCl và H2SO4 loãng, kẽm sẽ đẩy H2 và tạo thành muối
tương ứng
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Khi hòa tan kẽm trong axit H2SO4 đặc và HNO3 sẽ cho các muối tương ứng và
các sản phẩm oxi hóa khác nhau :
Zn + 2H2SO4 đặc → ZnSO4 + SO2 + 2H2O
4Zn + 10HNO3 loãng→ 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
3Zn + 8HNO3 → 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Hidro sẽ thoát ra mãnh liệt khi cho kẽm tác dụng với dung dịch kiềm :
Zn + 2H2O + 2OH- →[Zn(OH)4]2- + H2 ↑
Kẽm còn tan trong dung dịch NH3 :
Zn + 2H2O + 4NH3 → [Zn (NH3)4](OH)2 + H2 ↑

 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 khơ và ăc quy, chất ăn mịn 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.


24
Những năm gần đây, những kết cấu khởi động để phóng tên lửa được mạ kẽm (
nhiệt của luồng khí phản lực sinh ra khi phóng tên lửa được hấp thụ một phần do lớp
mạ kẽm sẽ bay hơi và nhờ vậy kết cấu khởi động được bảo vệ).
 Tác dụng sinh hóa
Kẽm đóng vai trị sinh học khơng thể thiếu đối với sức khỏe con người, cho dù
kẽm chỉ chiếm khoảng vài phần triệu trọng lượng khô của cơ thể.
Kẽm được đưa vào cơ thể chủ yếu qua đường tiêu hóa, được hấp thụ phần lớn ở
ruột non. Nó được thải ra ngoài với một lượng lớn qua dịch ruột, dịch tụy( 2 – 5 mg),
còn lại qua nước tiểu ( 0,5 – 0,8 mg) và mồ hôi ( 0,5 mg). Khi vào cơ thể, phần lớn
kẽm tập trung trong tế bào, chỉ một lượng nhỏ trong huyết tương, dạng gắn kết với
albumin và 2_macropolysaccaride.
Lượng kẽm trong cơ thể có liên quan chặt chẽ với mơi trường sống và chế độ
dinh dưỡng. Thiếu kẽm ảnh hưởng đến sự phát triển bình thường của cơ thể và hơn nữa
có thể còn là nguyên nhân gây nên nhiều bệnh nguy hiểm, ảnh hưởng lâu dài đến cuộc
sống và sinh mạng của con người.
Kẽm tham gia vào thành phần cấu trúc tế bào và đặc biệt là tác động đến hầu hết
các q trình sinh học trong cơ thể. Kẽm có trong thành phần của hơn 80 loại enzym
khác nhau, đặc biệt có trong hệ thống enzym vận chuyển, thủy phân, đồng hóa, xúc tác
phản ứng gắn kết các chuỗi trong phân tử ADN, xúc tác phản ứng oxi hóa cung cấp
năng lượng. Ngồi ra kẽm cịn hoạt hóa nhiều enzym khác nhau như amylase,

pencreatinase ...
Đặc biệt, kẽm có vai trị sinh học rất quan trọng là tác động chọn lọc lên quá
trình tổng hợp, phân giải axit nucleic và protein – những thành phần quan trọng nhất
của sự sống. Vì vậy, các cơ quan như hệ thần kinh trung ương, da, niêm mạc, hệ tiêu
hóa, hệ tuần hồn ... rất nhạy cảm với sự thiếu hụt kẽm. Nếu thiếu kẽm, trẻ sẽ biếng ăn.
Một vai trò cũng rất quan trọng khác của kẽm là vừa cấu trúc vừa tham gia vào
duy trì chức năng của hàng loạt cơ quan quan trọng. Kẽm có độ tập trung cao trong
não, đặc biệt là vùng hải mã (hippocampus), vỏ não. Nếu thiếu kẽm ở các cấu trúc thần


25
kinh có thể dẫn đến nhiều loại rối loạn thần kinh và có thể là yếu tố góp phần phát sinh
bệnh tâm thần phân liệt.
Kẽm tham gia điều hòa chức năng của hệ thống nội tiết và có trong thành phần
các hormon (tuyến yên, tuyến thượng thận, tuyến sinh dục...). Hệ thống này có vai trị
quan trọng trong việc phối hợp với hệ thần kinh trung ương, điều hòa hoạt động sống
trong và ngoài cơ thể, phản ứng với các kích thích từ mơi trường và xã hội, làm cho
con người phát triển và thích nghi với từng giai đoạn và các tình huống phong phú của
cuộc sống. Vì thế thiếu kẽm có thể ảnh hưởng đến q trình thích nghi và phát triển của
con người.
Ngồi ra, các cơng trình nghiên cứu cịn cho thấy kẽm có vai trị làm giảm độc
tính của các kim loại độc như nhơm (Al), asen (As), cadimi (Cd) ... Góp phần vào q
trình giảm lão hóa, thơng qua việc ức chế sự oxi hóa và ổn định màng tế bào. Khả năng
miễn dịch của cơ thể được tăng cường nhờ kẽm, bởi nó hoạt hóa hệ thống này thơng
qua cơ chế kích thích các đại thực bào, tăng các limpho T ... Vì vậy, khi thiếu kẽm
nguy cơ nhiễm khuẩn ở bệnh nhân sẽ tăng lên.
Sự có mặt của kẽm sẽ giúp cho quá trình hấp thu và chuyển hóa các ngun tố
khác cần thiết cho sự sống như đồng (Cu), mangan (Mn), magie (Mg) ... Do vậy, khi cơ
thể thiếu kẽm sẽ kéo theo sự thiếu hụt hoặc rối loạn chuyển hóa của nhiều yếu tố, ảnh
hưởng rất lớn đến sức khỏe.

 Độc tính của kẽm

Kẽm ít độc tính. Hàm lượng trong thức ăn thấp. Ăn vào hơn 150 mg kẽm mỗi
ngày có thể gây rối loạn chuyển hóa đồng và sắt, nhưng chỉ có ý nghĩa khi các ion này
bị giới hạn. Lượng kẽm rất cao ( 450 mg/ngày) làm thiếu đồng và gây thiếu máu
nguyên bào sắt. Nếu lượng kẽm quá cao có thể gây suy giảm chức năng miễn dịch. Q
liều có thể gây buồn nơn, phát ban, sự khử nước và loét dạ dày. Kẽm làm giảm hấp thu
tetracycline. Nên tránh điều trị kẽm trong thai kỳ và cho con bú.