Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoá học: Xác định hàm lượng kim loại nặng trong nước ngầm, tóc và móng của người dân ở bãi thu gom, tái chế rác thải điện tử thuộc thị trấn Như Quỳnh –

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TRỊNH NHẬT QUANG

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG
TRONG NƯỚC NGẦM, TÓC VÀ MÓNG CỦA NGƯỜI DÂN
Ở BÃI THU GOM, TÁI CHẾ RÁC THẢI ĐIỆN TỬ THUỘC
THỊ TRẤN NHƯ QUỲNH – VĂN LÂM – HƯNG YÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

Thái Nguyên, năm 2012

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TRỊNH NHẬT QUANG

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG
TRONG NƯỚC NGẦM, TÓC VÀ MÓNG CỦA NGƯỜI DÂN
Ở BÃI THU GOM, TÁI CHẾ RÁC THẢI ĐIỆN TỬ THUỘC
THỊ TRẤN NHƯ QUỲNH – VĂN LÂM – HƯNG N

Chun ngành: Hóa học phân tích
Mã số : 60.44.29

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Tạ Thị Thảo

Thái Nguyên, năm 2012

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong
bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Trịnh Nhật Quang

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3


LỜI CẢM ƠN
Cuốn luận văn này được hồn thành khơng chỉ là thành quả của riêng
cá nhân tơi mà cịn là sự kết tinh của công sức lao động, của tình u thương
và lịng nhiệt tình giúp đỡ của thầy cơ, gia đình và các bạn đồng nghiệp.
Lời đầu tiên, Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến cô giáo Tạ Thị Thảo,

người đã định hướng, giao đề tài và hướng dẫn em thực hiện luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Hoá học –
Trường Đại Học Sư Phạm Thái Nguyên cùng các thầy cơ giáo trong khoa
Hố Học – Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội
đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo, truyền đạt cho em những kiến thức cả về lý
thuyết và thực nghiệm giúp em vững vàng hơn trong quá trình nghiên cứu
khoa học.
Cuối cùng, xin được cảm ơn các bạn học viên K18 cao học Hoá –
ĐHSP Thái Nguyên cùng các bạn sinh viên Khoa Hố học đã giúp đỡ tơi
hồn thành bản luận văn này!
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 8 năm 2012
Học viên

Trịnh Nhật Quang

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4


i

MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục .............................................................................................................................i
Danh mục các bảng ..........................................................................................................iii
Danh mục các hình ..........................................................................................................iv

MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN ............................................................................ 3
1.1. Tổng quan về rác thải điện tử........................................................................ 3
1.1.1 Tình hình rác thải điện tử trên thế giới......................................................3
1.1.2. Đặc điểm của rác thải điện tử ..................................................................5
1.1.3. Tình hình thu gom, tái chế và xử lý rác thải điện tử ở Việt Nam [33].......9
1.2. Ô nhiễm kim loại nặng với môi trường sống............................................... 11
1.3. Ứng dụng của các mẫu sinh học(tóc và móng) trong nghiên cứu sự nhiễm
độc của các kim loại nặng................................................................................. 15
1.3.1. Sự tạo thành tóc và móng tay ................................................................15
1.3.2. Sự tích lũy các kim loại nặng trong tóc và trong móng[37]....................17
1.4. Các phương pháp xử lý mẫu tóc và móng ................................................... 18
1.4.1. Nguyên tắc xử lý mẫu[2] .......................................................................18
1.4.2. Một số phương pháp xử lý mẫu tóc, móng xác định hàm lượng các kim
loại nặng ...............................................................................................20
1.5. Phương pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng ICP - MS [5] .................... 26
1.5.1. Sự xuất hiện và bản chất của phổ ICP-MS.............................................27
1.5.2. Ưu điểm của phương pháp phân tích bằng ICP-MS...............................27
1.5.3. Một số cơng trình nghiên cứu phân tích kim loại nặng bằng ICP – MS
trong các đối tượng nghiên cứu .............................................................30

Chương 2. THỰC NGHIỆM ..................................................................... 32
2.1. Hóa chất, thiết bị......................................................................................... 32
2.2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu........................................ 33

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5

ii

2.3. Lấy mẫu và xử lý mẫu ................................................................................ 34
2.3.1. Lấy mẫu ................................................................................................34
2.3.2. Xử lý mẫu .............................................................................................37

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................. 40
3.1. Điều kiện phân tích các kim loại nặng trên thiết bị ICP-MS........................ 40
3.1.1. Chọn đồng vị phân tích .........................................................................40
3.1.2. Tóm tắt các thơng số tối ưu ...................................................................41
3.1.3. Giá trị SD của phương pháp phân tích ICP-MS .....................................41
3.2. Kết quả phân tích mẫu nước ngầm.............................................................. 48
3.3. Nghiên cứu các điều kiện xử lý mẫu tóc và móng tay. ................................ 55
3.3.1. Nghiên cứu quá trình xử lý mẫu ............................................................55
3.3.2. Đánh giá độ đúng của phép đo ..............................................................56
3.3.4. So sánh hiệu suất thu hồi của từng qui trình ( theo hệ kín )....................58

KẾT LUẬN ................................................................................................ 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................... 68

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6


iii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang

Bảng 1.1: Các chất độc hại trong rác thải điện, điện tử.................................... 7
Bảng 1.2. Kết quả so sánh các phương pháp xử lý mẫu khác nhau................ 21
Bảng 1.3. Kết quả xác định hàm lượng một số kim loại nặng dùng hệ
HCl và H2O2 ................................................................................. 22
Bảng 1.4. Chương trình năng lượng cho xử lý mẫu trong lị vi sóng ............. 22
Bảng 1.5: Hàm lượng trung bình các ngun tố trong mẫu tóc và móng chân...... 23
Bảng1.6: Thời gian và quy trình phá mẫu tóc với hỗn hợp HNO3, H2O2 và HF.. 24
Bảng 1.7: Kết quả phân tích mẫu máu và mẫu tóc......................................... 24
Bảng 1.8: Hàm lượng Pb và Cr theo độ tuổi.................................................. 25
Bảng 1.9: Hàm lượng Pb và Cr theo giới tính ............................................... 26
Bảng 1.10: Hàm lượng Pb và Cr theo màu tóc .............................................. 26
Bảng 1.11: So sánh khả năng phát hiện của các kỹ thuật phân tích ............... 29
Bảng 1.12: Hàm lượng trung bình các kim loại Ba, Sr, Cd, Pb có trong
tóc của các nhóm đối tượng .......................................................... 30
Bảng 1.13: Hàm lượng một số nguyên tố trong tóc ....................................... 31
Bảng 2.1: Mẫu nước ngầm ........................................................................... 35
Bảng 2.2: Mẫu tóc và móng .......................................................................... 36
Bảng 2.4: Các thơng số tối ưu cho máy đo ICP-MS ...................................... 41
Bảng 2.5: Đường chuẩn xác định các kim loại nặng...................................... 43
Bảng 3.1: Kết quả phân tích mẫu nước ngầm (mg/l) ..................................... 48
Bảng 3.2: Hàm lượng giới hạn của một số nguyên tố theo QCVN 09 :
2008/BTNMT ............................................................................... 49
Bảng 3.3: Hàm lượng trung bình của các nguyên tố trong mẫu nước ngầm......... 54
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát một số qui trình phá mẫu theo hệ kín và hệ hở.......... 55
Bảng 3.5: Nồng độ các kim loại trong dung dịch chuẩn kiểm tra .................. 57

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7

iv

DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang

Hình 1.1 : Rác thải điện tử chất thành đống ................................................... 3
Hình 1.2: Châu Á – điểm đến của rác điện tử[27] .......................................... 4
Hình 1.3: Thành phần rác thải điện tử khu vực Tây Âu [27] .......................... 6
Hình 1.4: Thu gom rác thải điện tử ................................................................ 9
Hình 1.5: Tái chế rác thải điện tử ................................................................. 10
Hình 1.8: Tỉ lệ ứng dụng ICP – MS trong các lĩnh vực ................................ 30
Hình 2.1: Sơ đồ khối về nguyên tắc cấu tạo của hệ ICP- MS ....................... 32
Hình 2.2: Hình ảnh máy ICP – MS (ELAN 9000)........................................ 33
Hình 2.3. Bản đồ khu vực lấy mẫu ............................................................... 34
Hình 2.4. Bộ phá mẫu tự chế........................................................................ 39
Hình 3.1: Hàm lượng As trong các mẫu nước ngầm .................................... 49
Hình 3.2: Hàm lượng Cd trong các mẫu nước ngầm .................................... 50
Hình 3.3: Hàm lượng Cr trong các mẫu nước ngầm ..................................... 50
Hình 3.4: Hàm lượng Cu trong các mẫu nước ngầm .................................... 50
Hình 3.6: Hàm lượng Mn trong các mẫu nước ngầm ................................... 51
Hình 3.7: Hàm lượng Pb trong các mẫu nước ngầm..................................... 51
Hình 3.8: Hàm lượng Zn trong các mẫu nước ngầm .................................... 52
Hình 3.9: Hàm lượng Hg trong các mẫu nước ngầm .................................... 52
Hình 3.10: Hàm lượng Co trong các mẫu nước ngầm .................................. 52
Hình 3.11: Hàm lượng Ni trong các mẫu nước ngầm ................................... 53
Hình 3.12: So sánh giữa hàm lượng trung bình và hàm lượng giới hạn ........ 53

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8


1

MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật
và công nghệ, hàng loạt các thiết bị điện, điện tử được ra đời, đồng nghĩa với
nó là sự gia tăng ngay càng nhiều các loại rác thải điện tử. Chính vì vậy, rác
thải điện tử là vấn đề “nóng’’đang được cả thế giới quan tâm, bởi số lượng rác
thải điện tử ngày càng nhiều, gây ô nhiễm môi trường, trong khi việc xử lý rác
thải điện tử địi hỏi chi phí khá tốn kém. Ngay ở các quốc gia phát triển, chỉ
một phần nhỏ rác thải điện tử được xử lý, còn lại sẽ được thu gom và xuất
sang các nước khác. Nhu cầu xuất khẩu loại “rác” này gia tăng theo hướng đổ
về các nước đang phát triển và kém phát triển, và Việt Nam là một trong các
điểm đến của các loại rác thải điện, điện tử.
Trong những năm gần đây, số lượng rác thải điện tử ở nước ta ngày càng
tăng một phần rác thải điện tử là các thiết bị điện tử trong nước đã quá lạc hậu
còn lại là phần lớn rác thải điện tử được nhập về từ các nước phát triển và
được tập trung tại các khu thu gom tái chế rác thải. Ở miền Bắc, việc thu gom
tái chế rác thải được tập trung thành các làng nghề như khu vực Như Quỳnh Hưng Yên hay khu Triều Khúc – Hà Nội. Tại các khu vực này rác thải được
tái chế một cách rất thô sơ thủ cơng, nước thải của q trình tái chế được thải
trực tiếp xuống mương nước, ao, hồ ở xung quanh khu vực gần nơi tái chế
gây ô nhiễm môi trường.
Để đánh giá sự ô nhiễm môi trường tại khu vực ô nhiễm, người ta có thể
lựa chọn các đối tượng mẫu khác nhau để tiến hành phân tích như mẫu nước,
mẫu đất, mẫu trầm tích, mẫu thực vật …Song việc sử dụng các mẫu chỉ thị
sinh học là tóc và móng tỏ ra khá ưu việt do trong q trình sinh trưởng, tóc
cũng như móng đã lưu giữ trong mình nó tất cả các chất do máu mang
đến[30]. Khơng như các tế bào khác, tóc và móng là sản phẩm cuối cùng của

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9


2

sự chuyển hóa và giữ lại các nguyên tố vào cấu trúc của mình trong quá trình
phát triển. Những protein dạng sợi đã trải qua q trình xơ hóa nên các
nguyên tố do máu mang đến sẽ được gắn vào cấu trúc protein của tóc, móng.
Vì vậy, nồng độ các ngun tố trong tóc, móng ln tương quan với nồng độ
của các nguyên tố có trong cơ thể.
Xuất phát từ những yếu tố căn bản trên, trong bản luận văn này, chúng
tơi đã chọn đối tượng phân tích là nước ngầm, tóc và móng của những người
dân sống gần các bãi thu gom, tái chế rác thải điện tử thuộc khu vực Như
Quỳnh – Văn Lâm – Hưng Yên, tiến hành nghiên cứu các quy trình xử lý mẫu
tóc, móng tìm ra quy trình xử lý mẫu tốt nhất ứng dụng cho việc phân tích xác
định tổng hàm lượng các kim loại nặng. Đồng thời chúng tôi cũng tiến hành
xác định tổng hàm lượng kim loại nặng trong nước ngầm, tóc, móng từ đó
đánh giá mức độ ơ nhiễm cũng như đưa ra được các bằng chứng xác thực
giúp đẩy mạnh cơng tác y tế dự phịng cũng như phục vụ cho việc tuyên
truyền, giáo dục để phòng tránh được các ảnh hưởng xấu của ô nhiễm kim
loại nặng từ nguồn rác thải điện tử.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

10

3

Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về rác thải điện tử
1.1.1 Tình hình rác thải điện tử trên thế giới
Khoa học kỹ thuật phát triển đã kéo theo sự ra đời hàng loạt các thiết bị
điện tử. Tuy nhiên, do các thiết bị điện tử lạc hậu quá nhanh và nhu cầu sử dụng
chúng ngày càng nhiều, trong khi lại có quá ít cơ sở tái chế ở phương Tây và
Mỹ, khiến tại các nước này ngày càng tăng “rác máy tính” và nhu cầu xuất khẩu
loại “rác” này gia tăng, theo hướng đổ về các nước đang phát triển. Chỉ riêng tại
Mỹ, mỗi năm có khoảng 300.000 – 400.000 tấn rác thải điện tử được thu gom để
tái chế tại, nhưng có tới 50 – 80% sẽ “tìm đường” xuất khẩu sang châu lục khác,
đây là một cách làm tiện lợi và rẻ tiền. Tại Liên minh châu Âu, khối lượng rác
điện tử dự kiến tăng từ 3-5% mỗi năm, còn ở các nước đang phát triển, con số
này sẽ tăng gấp nhiều lần vào những năm tới. [29], [30], [31]
Vì một số lợi ích kinh tế, khơng ít quốc gia đang phát triển đã tiếp
nhận và xử lý loại rác thải này. Nhưng đi kèm với nó là hàng tấn phế liệu ẩn
chứa rất nhiều độc hại. Theo số liệu thống kê, hiện châu Á đã trở thành núi
rác khổng lồ của thế giới phát triển.

Hình 1.1 : Rác thải điện tử chất thành đống

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

11


4

Hình 1.2: Châu Á – điểm đến của rác điện tử[27]
UNEP nhận định vấn đề then chốt hiện nay là phải tạo ra một khn
khổ tồn cầu về xử lý rác thải độc hại, kể cả việc quản lý, theo dõi hoạt động
vận chuyển rác thải để biết được nguồn gốc và điểm đến của nguồn rác độc
hại. Các tổ chức, các nhà khoa học đang nghiên cứu và tìm ra kinh nghiệm xử
lí các loại rác thải như máy tính, điện thoại, acquy, xe hơi, tàu thủy, các linh
kiện điện tử khác…[30]. Những giải pháp giúp giải quyết tận gốc vấn đề rác
thải điện tử là gắn trách nhiệm với nhà sản xuất việc làm này sẽ mang lại hai
lợi ích. Thứ nhất, các nhà sản xuất sẽ đưa chi phí quản lý rác thải vào giá
thành sản phẩm, sẽ thúc đẩy họ thay đổi thiết kế sản phẩm theo hướng thân
thiện với môi trường hơn và kéo dài vịng đời của sản phẩm. Thứ hai, các nhà

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

12


5

sản xuất sẽ buộc phải thiết kế các sản phẩm “sạch” hơn bằng cách loại bớt các
chất nguy hiểm, thay thế các chất gây hại bằng cách sử dụng các vật liệu thay
thế an toàn hơn.
1.1.2. Đặc điểm của rác thải điện tử
Rác thải điện tử chứa rất nhiều các kim loại nặng hoặc những hợp chất
độc hại với con người và môi trường sống. Rác thải điện tử làm ô nhiễm
không khí, làm ô nhiễm nguồn nước, gây ra các căn bệnh nguy hiểm. Chất
độc sản sinh ra như những chất liệu không cháy được và các kim loại nặng có
thể là một nguy cơ đối với sức khỏe của công nhân sản xuất thiết bị và những
người sinh sống gần các “núi rác” máy tính phế thải. Rất nhiều trẻ em địa
phương và công nhân làm việc tại những cơ sở tái chế kém chất lượng trên đã

mắc những chứng bệnh liên quan đến đường hô hấp, bệnh ngồi da, thậm trí
ung thư do linh kiện điện tử.
Theo Ted Smith, giám đốc điều hành Công ty bảo vệ mơi trường ở
Califonia, mỗi máy tính có chứa 1.000 – 2.000 chất liệu khác nhau, trong đó
có rất nhiều chất độc hại: “Một số chất chúng ta đã biết từ lâu như chì, thủy
ngân, cadmi. Bên cạnh đó, cịn có rất nhiều chất độc thần kinh. Nhiều người
cho rằng máy tính là cơng nghệ sạch, nhưng họ khơng biết rằng bên trong
máy tính tiềm ẩn những thứ có thể gây hại cho sức khỏe và môi trường”.
*Các nguồn phát sinh rác thải điện tử
Theo nghiên cứu của Rolf Widmer cùng các cộng sự thì có rất nhiều
nguồn phát sinh rác thải điện tử trong đó đáng kể nhất là rác thải điện tử phát
sinh từ thiết bị gia dụng lớn, nhỏ( chiếm lần lượt 42,1% và 4,7%), các thiết bị
viễn thong và công nghệ thông tin(chiếm 33,9%), các thiết bị tiêu dùng(chiếm
13,7%), thiết bị chiếu sáng(chiếm 1,4%), đồ chơi, giải trí và thiết bị thể
thao(chiếm 0,2%), thiết bị y tế(chiếm 1,9%),…

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

13


6

E&E tools,
1,4%

Toys,
0,2%

Medical,

1,9%

Lighting,
1,4%

CE,
13,7%
Large HH,
42,1%

ICT, 33,9%

Small HH,
4,7%
Hình 1.3: Thành phần rác thải điện tử khu vực Tây Âu [27]
* Các chất độc hại trong rác thải điện tử
Trong bảng 1.1 có thống kê các chất độc hại xuất hiện trong rác thải điện,
điện tử và tác hại chủ yếu của chúng. [32], [19]

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14


7

Bảng 1.1: Các chất độc hại trong rác thải điện, điện tử

Chất độc hại

Nguồn gốc trong rác thải điện tử

Tác hại đối với
môi trường và cơ
thể sống

Các hợp chất halogen
Polyclobiphenyl
(PCB)

Tụ điện, máy biến thế

Gây ung thư, ảnh
hưởng đến hệ thần
kinh, hệ miễn dịch,
tuyến nội tiết

Tetrabrombisphenol-A
(TBBA)
Polybrombiphenyl
(PBB)
Diphenylete
(PBDE)

Chất chống cháy cho nhựa (nhựa
chịu nhiệt, cáp cách điện)
TBBA được dùng rộng rãi trong
chất chống bắt lửa của bản mạch
máy in và phủ lên các bộ phận khác

Gây tổn thương
lâu dài đến sức
khỏe, gây ngộ độc
sâu khi cháy

Polybromcloflocacbon Trong bộ phận làm lạnh, bọt cách Khi cháy
(CFC)
điện
nhiễm độc

Polyvinyclorua (PVC)

Cáp cách điện

gây

Cháy ở nhiệt độ
cao sinh ra dioxin
và furan

Kim loại nặng và các kim loại khác
As

Có trong đèn hình đời cũ và lượng
Gây ngộ độc cấp
nhỏ ở dạng gali asenua, bên trong
tính và mãn tính
các diod phát quang

Ba

Chất thu khí màn hình CRT

Gây nổ nếu ẩm ướt

Be

Bộ chỉnh lưu, bộ phận phát tia

Độc nếu nuốt phải

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

15


8

Cd

Cr(VI)

Pin Ni-Cd sạc lại, lớp huỳnh
quang (đèn hình CRT), mực máy
Độc cấp tính và
in và trống, máy photocopy
mãn tính
(trong máy photo), trong bo mạch
và chất bán dẫn.
Độc cấp tính và

mãn tính, gây dị

Băng và đĩa ghi dữ liệu

ứng
Tổn thương đến
sức khỏe

Galli asenua

Diod phát quang

Pb

Gây độc với hệ
Màn hình CRT, pin, bản mạch thần kinh, thận,
máy in, các mối hàn
mất trí nhớ đặc
biệt với trẻ em

Li

Pin liti

Hg

Trong đèn hình màn hình LCD,
Gây ngộ độc cấp
pin kiềm và cơng tắc, trong vỏ
tính và mãn tính

máy.

Ni

Gây nổ nếu ẩm

Pin Ni-Cd sạc lại hoặc trong màn
hình CRT

Các nguyên tố đất hiếm
Lớp huỳnh quang màn hình CRT
( Y, Eu)
Se

Kẽm sunfua

Gây dị ứng
Gây độc với da và
mắt

Xuất phát từ bộ chỉnh lưu nguồn
Lượng lớn sẽ gây
điện trong bo mạch, trong máy
hại cho sức khỏe
photo cũ
Các bộ phận bên trong màn hình
CRT, trộn với nguyên tố đất hiếm

độc nếu nuốt phải

Các chất khác

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

16


9

Các chất độc hữu cơ

Bụi màu
Chất phóng xạ

Thiết bị hội tụ ánh sáng, màn hình
tinh thể lỏng LCD
Hộp màu máy in laser, máy Gây độc đến hệ hô
photocopy

hấp

Thiết bị y tế, detector

Gây ung thư

1.1.3. Tình hình thu gom, tái chế và xử lý rác thải điện tử ở Việt Nam [33]
Rác thải điện tử ở các nước phát triển đã và đang được đẩy sang cho các
nước đang và kém phát triển. Ở những nơi này chúng được tái chế và xử lý rất
thủ công, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khỏe người dân. Rác
thải điện tử vào Việt Nam chủ yếu bằng đường biển. Ở miền Bắc chủ yếu ở

cảng Hải Phòng, miền Nam là ở thành phố Hồ Chí Minh. Ở Hải Phịng có rất
nhiều công ty, tổ chức nhập khẩu tàu cũ, các thiết bị điện tử đã qua sử dụng,
rác thải điện tử sau khi được nhập về sẽ được đưa về các cơ sở tái chế (là hộ
gia đình hoặc một tổ chức kinh tế nhỏ). Riêng đối với “rác” là máy tính, tuy
chưa có thống kê chính thức nhưng theo các chun gia ước tính, mỗi tháng
có khoảng từ 10.000 đến 20.000 bộ máy tính cũ được nhập khẩu vào nước ta
mà chưa có cơ quan nào theo dõi xử lý.

Hình 1.4: Thu gom rác thải điện tử

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

17


10

Ngồi rác thải điện tử được nhập về cịn có cả rác thải điện tử trong nước
(số này cũng không nhỏ) được người dân thu gom. Chúng được chất thành
các đống lớn ở ngoài trời, sau khi tái chế thủ công được bán làm nguyên liệu
cho các cơ sở sản xuất. Ở các cơ sở tái chế, rác thải được nhập về từ nhiều nơi
thông qua nhiều con đường và dưới nhiều hình thức.
Việc tái chế thường bao gồm các bước sau:
- Phân loại rác thải nhập về.
- Tách riêng những nguyên liệu khác nhau (nhựa, kim loại…), lấy ra
những thứ cịn dùng được. Dây kim loại thì đốt nhựa để lấy kim loại, đối với
nhựa thì nghiền nhỏ, rửa sạch, phơi khơ….
- Đóng gói và chuyển đến các nơi tiêu thụ (thường dùng làm nguyên liệu
đầu cho sản xuất).

Hình 1.5: Tái chế rác thải điện tử
Hiện nay ở Việt Nam có rất nhiều hộ gia đình làm nghề thu gom và tái chế
rác thải điện tử, có những nơi cả làng cùng làm nghề này. Việc xử lý và tái chế
rác thải điện tử còn rất lạc hậu. Các công việc này được làm thủ công bằng tay
và các thiết bị xử lý rất thô sơ, thiết bị bảo hộ lao động cho những người tham
gia làm là hầu như khơng có, đồng thời họ cịn tận dụng ngay cả nhà mình là nơi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

18


11

chứa, xử lý, tái chế các loại rác thải này. Với các điều kiện làm việc này, chất độc
có thể bám vào quần áo, dính vào tay, ngồi ra chất độc cịn có thể lọt qua đường
hơ hấp nữa. Trẻ em gái và phụ nữ đập vỡ các thiết bị, làm chảy các mối hàn chì
để tháo rời các chip máy tính đem bán lại. Chì được nung nóng trên chảo, từ đó
làm bay các hơi kim loại độc như chì, cadmi, thủy ngân… và giải phóng chúng
vào khơng khí dưới dạng hơi sương độc hại. Sau khi các “chip” được lấy ra, chì
được “tự do” chảy xuống đất. Thế nhưng, khơng mấy người làm nghề này hay
biết rằng, chì nằm trong số những chất độc thần kinh mạnh nhất, gây tác hại đặc
biệt lên trẻ em và những bé sơ sinh. Các phế liệu thừa và nước thải thường của
q trình ngâm rửa sau khi sử dụng khơng được xử lý mà thải ngay ra môi
trường. Hay như để thu hồi đồng và vàng trong biến thế máy tính, bo mạch chủ,
chip vi tính, người ta cho nung chảy các thiết bị này. Theo những người này giải
thích “Chúng cho rất nhiều vàng”. Vì vậy, hàm lượng các kim loại độc hại tích
lũy trong đất ngày càng nhiều, khơng khí cũng bị ơ nhiễm nặng. Việc xử lý lạc
hậu, không đúng cách đang làm ô nhiễm nghiêm trọng môi trường sống xung
quanh, gây rất nhiều bệnh nguy hiểm. [1], [32]

1.2. Ơ nhiễm kim loại nặng với mơi trường sống
Kim loại nặng là những kim loại có phân tử lượng lớn hơn 52 g bao
gồm một số kim loại như: As, Hg, Cu, Cr, Cd, Co Pb, Zn…Kim loại nặng
phân bố rộng rãi trên lớp vỏ trái đất. Chúng được phong hóa từ các dạng đất
đá tự nhiên, tồn tại trong mơi trường dưới dạng bụi hay hịa tan trong sơng hồ,
nước biển, sa lắng trong trầm tích.
Trong vịng hai thế kỉ qua, các hoạt động sản xuất của con người đã
đưa vào môi trường tự nhiên một lượng lớn các kim loại nặng. Các quá trình
sản xuất như khai thác mỏ, giao thông vận tải, sản xuất, tinh chế đều thải kim
loại nặng vào môi trường, chủ yếu dưới dạng bụi, khói hay nước thải.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

19


12

Một số kim loại nặng rất cần thiết cho cơ thể sống và con người.
Chúng là các nguyên tố vi lượng không thể thiếu, sự mất cân bằng các nguyên
tố vi lượng này có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe của con người. Sắt giúp
ngăn ngừa bệnh thiếu máu, kẽm là tác nhân quan trọng trong hơn 100 phản
ứng enzyme. Trên nhãn của các lọ thuốc vitamin, thuốc bổ sung khống chất
thường có Cr, Cu, Fe, Mn, Mg, K, Zn, chúng có hàm lượng thấp và được biết
đến như lượng vết. Lượng nhỏ các kim loai này có trong khẩu phần ăn của
con người vì chúng là thành phần quan trọng trong các phân tử sinh học như
hemoglobin, hợp chất sinh hóa cần thiết khác. Nhưng nếu cơ thể hấp thu một
lượng lớn các kim loại này, chúng có thể gây rối loạn quá trình sinh lý, trở
nên độc hại cho cơ thể.
Kim loại nặng có độc tính là các kim loại có tỷ trọng lớn gấp 5 lần tỷ

trọng của nước. Chúng là các kim loại bền (không tham gia vào các q trình sinh
hố trong cơ thể) và có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp trong chuỗi thức ăn và đi
vào cơ thể con người). Chúng bao gồm Hg, As, Pb, Cd, Mn, Cu, Cr…Các kim
loại nặng khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật sẽ gây độc tính cao [10]
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 và theo thời gian sẽ đạt tới hàm
lượng gây độc. Các nghiên cứu đã chỉ ra kim loại nặng gây độc cho các cơ
quan trong cơ thể như máu, gan, thận, cơ quan sản xuất hoocmôn, cơ quan
sinh sản, hệ thần kinh gây rối loạn chức nặng sinh hóa trong cơ thể do đó làm
tăng khả năng bị di ứng, gây biến đổi gen. Độc tính của kim loại nặng chủ yếu
do chúng có khả năng sản sinh ra các gốc tự do, là các phân tử mất cân bằng
năng lượng, chứa những điện tử không cặp đôi . Chúng chiếm điện tử của các
phân tử khác để lập lại sự cân bằng của chúng. Các gốc tự do tự nhiên tồn tại
trong cơ thể sinh ra do các phân tử của tế bào phản ứng với oxy (bị oxy hóa),
nhưng khi có mặt các kim loại nặng – tác nhân cản trở q trình oxy hóa sẽ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

20


13

sinh ra các gốc tự do vô tổ chức, không kiểm soát được. Các gốc tự do này
phá hủy các mô trong cơ thể gây nhiều bệnh tật.
Trong phạm vi bản luận văn tốt nghiệp, chúng tơi chỉ trích giới thiệu
độc tính của một số kim loại là chỉ tiêu cần phân tích trong nhiều đối tượng
thuộc chương trình nghiên cứu đánh giá môi trường của EU (2001) cũng như
của nhiều quốc gia khác trên thế giới.
- Mangan (Mn) là kim loại có trong tự nhiên, mọi người đều bị nhiễm

hàm lượng nhỏ Mn có trong khơng khí, thức ăn, nước uống. Mn là kim loại
vết cần thiết cho sức khỏe người. Mn có thể tìm thấy trong một số loại thức
ăn, ngũ cốc, trong một số loài thực vật như cây chè [12]. Người bị nhiễm Mn
trong một thời gian dài thường mắc các bệnh thần kinh, rối loạn vân động,
nhiễm độc mức hàm lượng cao kim loại này gây các bệnh về hô hấp và suy
giảm chức năng tình dục.
- Đồng (Cu) được dùng nhiều trong sơn chống thấm nước trên tàu
thuyền, các thiết bị điện tử, ống nước. Nước thải sinh hoạt cũng là nguồn
chính đưa Cu vào nước. Cu tồn tại ở hai dạng là: dạng hòa tan và các hạt nhỏ
[10]. Cu cần thiết cho chức năng hô hấp của nhiều sinh vật sống và các chức
năng enzym khác. Cu được lưu giữ trong gan, tủy sống của người. Nhiễm độc
Cu với hàm lượng quá cao sẽ gây hư hại gan, thận, hạ huyết áp, hơn mê, đau
dạ dày, thậm chí tử vong.[26]
- Kẽm (Zn) là nguyên tố cần thiết cho tất cả cơ thể sống, với con
người hàng ngày cần 9 mg Zn cho các chức năng thông thường của cơ thể
[14]. Nếu thiếu Zn sẽ dấn đến suy giảm khứu giác, vị giác và suy giảm chức
năng miễn dịch của cơ thể. Nguồn ô nhiễm chính là công nghiệp luyện kim,
công nghiệp pin, các nhà máy rác, các sản phẩm chống ăn mòn, sơn, nhựa,
cao su. Cơ thể con người có thể tích tụ Zn và nếu tích tụ Zn với hàm lượng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

21


14

qua cao chỉ trong thời gian ngắn sẽ gây bệnh nôn mửa, đau dạ dày. Nước chứa
hàm lượng Zn cao rất độc đối sinh vật.[10].
- Asen (As) được sử dụng trong các dây chuyền sản xuất hóa phẩm,

nhà máy nhiệt điện dùng than, chất làm rụng lá, thuốc sát trùng, một số loại
thủy tinh, chất bảo quản gỗ. Sự tích tụ cũng như tác động của As đến cơ thể
sống phụ thuộc vào dạng tồn tại của nó. Trong khi các hợp chất As vô cơ rất
độc cho hầu hết cơ thể sống thì các hợp chất hữu cơ của nó chỉ gây độc nhẹ.
Asen có thể gây nơn mửa, phá hủy các phân tử AND và gây ung thư. FAO/
WHO đã đưa ra giới hạn chấp nhận được của hàm lượng As vơ cơ hấp thu
hàng tuần là 15µg/kg trọng lượng cơ thể [10].
- Nguồn ô nhiễm Cadimi (Cd) xuất phát từ ơ nhiễm khơng khí, khai
thác mỏ, pin Ni- Cd, nhà máy luyện kim, hải sản [10]. Nguồn chính thải Cd
vào nước là các điện cực dùng trên tàu thuyền và nước thải. Cd tồn tại chủ
yếu dưới dạng hào tan trong nước. Nhiễm độc cấp tính Cd có các triệu chứng
giống như cúm, sốt, đau đầu, đau khắp mình mẩy. Nhiễm độc mãn tính Cd
gây ung thư (phổi, tuyến tiền liệt).[15]
- Chì (Pb) được dùng trong vũ khí đạn dược, gốm sứ, xăng dầu, thủy
tinh chì. Chì cũng được dùng nhiều trong vật liệu xây dựng, công nghiệp cơ
khí, pin. Pb tác động đến hệ thần kinh, làm giảm sự phát triển não của trẻ nhỏ,
gây rối loạn nhân cách ở người lớn, giảm chỉ số thông minh IQ. Nó gây áp
huyết cao, bệnh tim, gan và bệnh thận mãn tính. Pb tồn tại trong nước chủ yếu
dưới dạng hạt nhỏ. [26].
- Thủy ngân (Hg) được dùng để làm nhiệt kế, chất hàn răng và một số
loại pin, acquy,… Người bị nhiễm độc thủy ngân tùy vào mức độ sẽ có
những biểu hiện ho, khó thở, mất trí nhớ,… nếu tiếp xúc nhiều có thể gây
viêm dạ dày, tăng huyết áp, thận hư, các bà mẹ bị nhiễm độc đẻ con chậm
phát triển trí tuệ,…

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

22

15

1.3. Ứng dụng của các mẫu sinh học(tóc và móng) trong nghiên cứu sự
nhiễm độc của các kim loại nặng
Để hiểu rõ sự lưu giữ các nguyên tố trong tóc và móng, cần biết được sự
tạo thành cũng như cấu trúc của tóc và móng.
1.3.1. Sự tạo thành tóc và móng tay
1.3.1.1 Sự hình thành tóc và cấu tạo của tóc[20],[ 36]
Tóc là phần phát triển bên ngồi của da, tóc gồm hai phần: nang tóc và
thân tóc.

Hình 1.6. Cấu tạo cùa tóc
- Nang tóc: Là những lỗ nhỏ hình chén nằm sâu dưới lớp mỡ da đầu.
Nang tóc là điểm khởi đầu để từ đó các sợi tóc phát triển. Mỗi nang tóc chứa
rất nhiều mạch máu nhỏ li ti. Chất dinh dưỡng sẽ truyền qua các mạch máu để
đi ni tóc. Nang tóc lại được chia làm hai phần:
+ Gốc tóc: Là phần nằm sâu bên trong nang tóc, tập trung các tế bào
phát triển mạnh, sản sinh ra các sợi tóc dài và mảnh sau này. Các tế bào mới
liên tục được sản sinh ở phần dưới của gốc tóc và sẽ đẩy các tế bào trước đó
lên trên.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

23


16

+ Nang giữa: Tại đây các tế bào phát triển mạnh rồi chết và cứng lại
thành cái mà ta gọi là tóc. Khi các tế bào bên dưới tiếp tục phân chia và đẩy

lên thì tóc cũng phát triển lên phía trên và dần dần nhơ ra khỏi da đầu. Phần
nang giữa chứa tổ hợp các protein dạng sợi còn gọi là keratin.
- Sợi tóc: Sợi tóc là phần tóc mọc trên da đầu, là nơi tập trung phần lớn các tế
bào đã chết và chuyển sang dạng chất sừng(khoảng 70 – 80%), nước(15%),
còn lại là cá chất kết nối, chất hữu cơ; Các khống chất trong tóc có khoảng
0,25 đến 0,95%.
1.3.1.2. Sự hình thành và cấu tạo của móng tay[16], [35]
Móng cũng được tạo nên từ những keratin giống như tóc. Keratin là
những protein chứa một loại axitamin kết tinh gọi là cysteine. Cysteine có
chứa các nguyên tử lưu huỳnh. Hai Cysteine kết hợp để tạo thành một cầu nối
đissunfua. Cầu nối này làm cho móng trở nên cứng. Số lượng các cầu nối
ddissunfua trong keratin là sự khác biệt giữa da, tóc và móng tay. Nhiều cầu
nối ddissunfua có nghĩa là sự linh hoạt rất ít. Nếu ít liên kết ddiissunfua thì
kết quả là protein đó linh hoạt hơn, giống như tóc.
Móng được cấu tạo gồm 3 lớp: Mầm móng, đĩa móng, giường móng

Hình 1.7. Cấu tạo của móng
+ Mầm móng: Tập trung các mạch máu, cung cấp tế bào, chất dinh
dưỡng, nâng đỡ và phát triển móng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

24


17

+ Đĩa móng: Cấu tạo bởi lớp sừng, hàm lượng lưu huỳnh cao, cấu
thành 94% trọng lượng của móng, có màu hồng, nằm trên giường móng, có
nhiều mạch.

+ Giường móng: Được làm từ hai loại mơ: hạ bì và biểu bì. Hạ bì là
phần dưới được gắn vào xương, trong khi biểu bì nằm ngay bên dưới tấm
móng tay, biểu bì di chuyển về phía trước với các tấm móng, thuộc hạ bì của
đường ray nhỏ và rãnh cho phép các tấm móng tay di chuyển lên.
Móng phát triển sâu bên trong nếp da ở đầu các ngón tay và chân. Ở
lớp biểu bì có sự gia tăng mạnh về số lượng, dẫn đến tình trạng các tế bào dày
đặc hơn làm cho bề mặt móng trở nên bằng phẳng, cứng và bóng láng. Những
tế bào sau cứ bị đẩy trồi lên và bị đè dẹp xuống tạo nên từng lớp cho móng.
Các tế bào tiếp tục sản xuất, kết quả là tấm móng trở nên dày hơn. Các tế bào
tích tụ q nhiều móng sẽ dài ra.
1.3.2. Sự tích lũy các kim loại nặng trong tóc và trong móng[37]
Trong qua trình sinh trưởng, tóc cũng như móng đã lưu giữ trong mình
nó tất cả những chất do máu mang đến. Khơng như các tế bào khác, tóc và
móng là sản phẩm cuối cùng của sự chuyển hóa và giữ lai các nguyên tố vào
cấu trúc của mình trong quá trình phát triển. Những protein dạng sợi đã trải
qua quá trình xơ hóa nên các ngun tố do máu mang đến sẽ được gắn vào
cấu trúc protein của tóc, móng. Vì vậy, nồng độ các ngun tố trong tóc,
móng ln tương quan với nồng độ của các nguyên tố trong cơ thể.
Khi phân tích một cách tỉ mỉ tóc và móng người ta có thể biết được
trong cơ thể con người thừa hoặc thiếu nguyên tố vi lượng nào, hoặc bị đầu
độc bởi loại hóa chất nào. Đặc biệt, để phát hiện các kim loại nặng trong cơ
thể, việc phân tích tóc cho kết quả rất cao. Sự có mặt của những kim loại nguy
hiểm trong tóc giúp các nhà khoa học xác định được tình trạng nhiễm độc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

25