TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TIỂU LUẬN ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG Ngành Kỹ thuật môi trường Tên đề tài tiểu luận Tìm hiểu mức độ ô nhiễm của một số kim loại độc trong môi trường và ảnh hưởng của chúng đến[.]
Tổng quan lý thuyết về mức độ ô nhiễm của kim loại
Nhiệt độ
Nhiệt độ môi trường xung quanh có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình trao đổi chất của cả động vật đẳng nhiệt và biến nhiệt Ngoài ra, nhiệt độ còn tác động đến tính độc của kim loại, với hai loại ảnh hưởng cơ bản là ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp, góp phần vào sự biến đổi tính chất và độc tính của kim loại trong môi trường.
- Độ độc của kim loại tăng khi nhiệt độ môi trường tăng
Độ độc của kim loại thường tăng khi nhiệt độ môi trường giảm, đặc biệt ở các động vật không xương sống trong nước mặn Tuy nhiên, đối với các loài cá cả ở nước ngọt và nước mặn, không có mối liên hệ rõ ràng nào giữa độ độc của kim loại và nhiệt độ môi trường.
Tính độc của kim loại đối với các loài sinh vật thay đổi tùy từng loại kim loại và loài đặc thù, ví dụ như độ độc của AgNO₃ ở cá hồi tăng khi nhiệt độ tăng, trong khi ở đồng lại giảm Đối với các loài cá không thuộc họ cá hồi, độ độc của cadimi cũng giảm xuống khi nhiệt độ tăng, ngoại trừ những loài như Oryzias latipes lại không theo xu hướng này Đối với động vật đẳng nhiệt có xương sống trên cạn, ảnh hưởng của nhiệt độ được kiểm soát bởi các hormone, trong khi ở các loài động vật không xương sống và thực vật trên cạn, khả năng tích lũy kim loại thường tăng lên khi môi trường nhiệt độ cao hơn.
pH
pH là nhân tố vô sinh quan trọng nhất ảnh hưởng đến tính linh động của kim loại trong đất Việc phân hủy rác và lá cây làm giảm độ pH đất do giải phóng axit hữu cơ, làm tăng khả năng di chuyển của các muối kim loại nặng Ngoài ra, mưa axit không chỉ làm tăng tính linh động của cả kim loại độc và không độc trong nước và đất mà còn thúc đẩy quá trình chuyển đổi của một số kim loại thành dạng mới độc hơn, gây tác động tiêu cực đến môi trường.
Sự thích nghi của sinh vật và sự phối kết hợp giữa các loại kim loại
Các dữ liệu thử nghiệm về độ độc cấp tính cho thấy cơ thể sinh vật có khả năng thích nghi trước các tính độc của kim loại Thử nghiệm với cá hồi con gairdneri cho thấy rõ mối liên hệ giữa nồng độ đồng và LC50 sau 21 ngày tiếp xúc, nhưng khi chúng sống trong môi trường sạch, phản ứng chống lại kim loại độc cao sẽ giảm đi Tiếp xúc không liên tục với kim loại có thể gây tử vong lên đến 30%, đồng thời làm giảm quá trình sinh trưởng của sinh vật sống sót Trong nhiều trường hợp, sự kết hợp giữa các kim loại làm tăng tính độc, mặc dù có một số ít trường hợp một kim loại bổ sung lại giảm độc tính của kim loại khác, như bạc làm giảm tác động độc hại của Cd lên trứng cá bơn.
Khoảng thời gian và tần suất phơi nhiễm với chất độc
Dựa vào khoảng thời gian và tần suất phơi nhiễm chất độc mà ta có thể phân ra:
- Cấp: phơi nhiễm ít hơn 24 giờ, thường 1 lần nhưng cũng có thể lặp lại nhiều lần, nhưng tổng thời gian tương đương 24h
- Bán cấp (subacute): thời gian phơi nhiễm lặp lại trong 1 tháng hoặc ngắn hơn
- Bán mạn (subchronic): phơi nhiễm lặp nhiều lần, từ 1-3 tháng
- Mạn tính (chronic): Lặp lại phơi nhiễm nhiều hơn 3 tháng
3 Cơ sở đánh giá mức độ ô nhiễm
Có nhiều cơ sở khác nhau để phân loại và đánh giá các tác nhân độc, tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu Một số phương pháp phân loại phổ biến bao gồm dựa trên nguồn gốc của tác nhân độc, như độc tố tự nhiên hoặc tổng hợp hóa học, hay dựa trên mức độ nguy hiểm và tác động lên sinh vật Các thuật ngữ liên quan thường được sử dụng để mô tả các loại tác nhân độc khác nhau, giúp nghiên cứu trở nên chính xác và dễ hiểu hơn trong quá trình đánh giá rủi ro và phân tích ảnh hưởng.
- Phân loại của IARC (cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế) đã phân các chất theo 4 nhóm có khả năng gây ung thư (1, 2A, 2B, 3, 4)
- Phân loại mức độ độc theo US EPA thể hiện nghiên cứu độc tính cấp qua đường miệng, da và đường thở
- Các quy chuẩn Việt Nam có các quy định kỹ thuật của các chỉ tiêu, thông số, giới hạn mức ô nhiễm kim loại nặng
Sau đây là nội dung giải thích các kí hiệu, thuật ngữ phổ biến dùng trong thể hiện độc tính: Đối với độc tính cấp:
LD50 (liều gây chết trung bình) là mức độ độc tố gây tử vong cho 50% số sinh vật thử nghiệm, thường được áp dụng đối với các nhóm sinh vật trên cạn Đơn vị đo LD50 thường là mg/kg trọng lượng cơ thể, giúp đánh giá mức độ nguy hiểm của chất độc một cách chính xác và đáng tin cậy.
- LC50 (median lethal concentration) nồng độ gây chết 50% sinh vật thí nghiệm
- ED50 (median effective dose) liều lượng chất độc gây ra các ảnh hưởng sinh học khác nhau cho 50% đối tượng thí nghiệm
- EC50 (median effective concentration) nồng độ chất độc gây ra các ảnh hưởng sinh học khác nhau cho 50% đối tượng thí nghiệm Đối với độc tính mạn
- NOEL/NOEC: mức độ/nồng độ hóa chất cao nhất mà chưa gây bất kỳ ảnh hưởng nào cho vật thí nghiệm
- NOAEL/NOAEC: mức độ/nồng độ cao nhất của hóa chất chưa gây ảnh hưởng nghiêm trọng
- LOAEL/LOAEC: mức độ/nồng độ hóa chất thấp nhất bắt đầu quan sát thấy ảnh hưởng có hại cho sinh vật thí nghiệm
TVL (Threshold Limit Value) là mức độ tiếp xúc tối đa có thể chấp nhận hàng ngày của công nhân với hóa chất trong suốt cuộc đời mà không gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe TVL thường đề cập đến nồng độ hóa chất trong không khí mà công nhân có thể hít thở hoặc tiếp xúc qua da một cách an toàn Đơn vị đo của TVL là ppm đối với khí và mg/m³ cho bụi, giúp xác định mức độ an toàn của môi trường làm việc.
4 QCVN quy định về kim loại độc
Theo Thông tư số 34/2010/TT-BYT, phụ lục I quy định các tiêu chuẩn hóa học của nước khoáng thiên nhiên đóng chai liên quan đến an toàn thực phẩm, trong khi phụ lục II quy định các chỉ tiêu hóa học của nước uống đóng chai nhằm đảm bảo an toàn thực phẩm Trong đó, các quy định về chỉ tiêu kim loại đóng vai trò quan trọng trong đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, giúp kiểm soát hàm lượng kim loại vượt mức cho phép trong nước uống đóng chai Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này giúp đảm bảo sức khỏe người tiêu dùng và duy trì chất lượng của sản phẩm nước uống đóng chai.
Bảng 1 trình bày các giới hạn tối đa về chỉ tiêu hóa học của nước khoáng thiên nhiên đóng chai và nước uống đóng chai theo Thông tư số 34/2010/TT-BYT, đảm bảo tiêu chuẩn an toàn và chất lượng Các chỉ tiêu này quy định mức giới hạn cho các hợp chất hoá học nhằm bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng Việc tuân thủ các giới hạn này là cần thiết để đảm bảo sản phẩm đáp ứng các quy chuẩn về vệ sinh an toàn thực phẩm Bảng thể hiện rõ ràng các tiêu chuẩn về thành phần hoá học, giúp các nhà sản xuất kiểm soát và duy trì chất lượng nước uống đóng chai Thông tư số 34/2010/TT-BYT góp phần nâng cao tiêu chuẩn chất lượng của nước uống đóng chai trên thị trường.
Phụ lục I Phụ lục II
STT Tên chỉ tiêu Giới hạn tối đa Phân loại chỉ tiêu 1) Giới hạn tối đa Phân loại chỉ tiêu 4)
1 Arsen, tính theo arsen tổng số, mg/l
4 Crom, tính theo crom tổng số, mg/l
Chỉ tiêu loại A bắt buộc phải thực hiện thử nghiệm để đánh giá sự phù hợp quy chuẩn, đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và chất lượng Trong khi đó, chỉ tiêu loại B không yêu cầu phải thử nghiệm để xác định sự phù hợp, nhưng các tổ chức, cá nhân sản xuất, nhập khẩu và chế biến các sản phẩm sữa dạng lỏng vẫn phải đáp ứng các yêu cầu của chỉ tiêu loại B để đảm bảo tiêu chuẩn về an toàn thực phẩm.
4) Chỉ tiêu loại A: bắt buộc phải thử nghiệm để đánh giá hợp quy Chỉ tiêu loại B: không bắt buộc phải thử nghiệm để đánh giá hợp quy nhưng tổ chức, cá nhân sản xuất, nhập khẩu, chế biến các sản phẩm sữa dạng lỏng phải đáp ứng các yêu cầu đối với chỉ tiêu loại B
Theo QCVN 03-MT:2015/BTNMT, giới hạn tối đa hàm lượng tổng số của một số kim loại nặng trong tầng đất mặt được quy định rõ ràng trong bảng hướng dẫn, với đơn vị đo là mg/kg đất khô Các tiêu chuẩn này nhằm kiểm soát mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong đất mặt, đảm bảo an toàn môi trường và sức khỏe cộng đồng Việc tuân thủ các quy định về hàm lượng kim loại nặng giúp duy trì chất lượng đất đai phù hợp với các tiêu chuẩn môi trường do nhà nước đề ra.
Bảng 2 Quy định giới hạn tối đa hàm lượng tổng số của một số kim loại nặng trong tầng đất theo QCVN 03- MT:2015/BTNMT
STT Thông số Đất nông nghiệp Đất lâm nghiệp Đất dân sinh Đất công nghiệp Đất thương mại, dịch vụ
Theo quy định tại QCVN 8-2:2011/BYT, giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm được xác định dựa trên lượng ăn vào hàng tuần có thể chấp nhận tạm thời, bao gồm arsen, cadimi, chì, thủy ngân, methyl thủy ngân và thiếc Những tiêu chuẩn này nhằm đảm bảo an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng và kiểm soát mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm Việc tuân thủ các giới hạn này góp phần giảm thiểu nguy cơ nhiễm độc kim loại nặng qua thức ăn hàng ngày.
Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về vệ sinh an toàn thực phẩm, bao bì và dụng cụ bằng cao su tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm phải đáp ứng các tiêu chuẩn kiểm tra về hàm lượng cadimi, chì, kẽm và tổng kim loại nặng Các tiêu chuẩn này nhằm đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng trong quá trình tiếp xúc và sử dụng Việc kiểm tra các chỉ tiêu này được quy định rõ ràng để kiểm soát chất lượng sản phẩm cao su tiếp xúc với thực phẩm, đảm bảo sức khỏe người tiêu dùng.
Phân tích ảnh hưởng của một số kim loại độc đối với sức khỏe con người và hệ sinh thái ở Việt Nam
Nguồn gốc phát sinh, các dạng tồn tại và con đường xâm nhập của asen vào cơ thể người/động vật và môi trường
Asen là một kim loại màu xám trắng, có mùitỏi đặc trưng Mặc dù asen tinh khiết được xem là không độc, nhưng trong điều kiện bình thường, nó không bao giờ tồn tại ở trạng thái tinh khiết do khi tiếp xúc với không khí, một phần asen đã bị oxy hóa thành oxit vô cùng độc hại Các hợp chất vô cơ của asen đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, nhưng cũng tiềm ẩn những nguy cơ gây hại đối với sức khỏe và môi trường.
11 chất rất độc, chúng tồn tại phổ biến trong thiên nhiên và cũng có mặt trong sản xuất công nghiệp Hợp chất asen tồn tại dưới các dạng sau:
- Hợp chất vô cơ chứa trong các quặng như là As2S3, FeAsS, As2O3
- Muối của asen bao gồm dạng muối asenat và asenic
- Asen hữu cơ được dùng làm vũ khí và thuốc trừ sâu như là ClCH=CH-AsCl, (C6H5)2AsCl, (C6H5)2AsCN
Asen là hợp chất được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất thuốc trừ sâu, diệt cỏ, diệt nấm, chế biến thuốc nhuộm, xà phòng và trong các hợp kim để tăng độ cứng và chịu nhiệt Tuy nhiên, asen phát sinh từ hoạt động khai khoáng, nghiền quặng, phế thải nông nghiệp, và từ việc sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu chứa asen cũng như nguồn nước ngầm ô nhiễm asen Người ta biết rằng asen được hấp thụ qua đường hô hấp, tiêu hóa, và qua da, trong đó phần lớn nhất qua đường tiêu hóa; đặc biệt, As (III) dễ hấp thụ và thải loại nhanh hơn As (V) Asen là chất độc tích luỹ trong cơ thể, sau khi hấp thụ, chúng tích tụ tại gan, thận, tim, xương, lông, tóc, và da, gây nguy hiểm cho sức khỏe người dùng.
Cơ chế của asen gây tác dụng độc lên cơ thể con người/động vật và môi trường
Hơn 95% Asen đi vào trong máu và liên kết với Hemoglobin, gây ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lưu thông oxy trong cơ thể Asen thể hiện độc tính bằng cách tấn công các nhóm -SH của enzym, làm cản trở hoạt động của các enzyme thiết yếu Sự tương tác này gây rối loạn các quá trình sinh hóa, dẫn đến các tác hại nghiêm trọng đối với sức khỏe Hiểu rõ cách Asen tác động lên enzym giúp nâng cao nhận thức về mức độ nguy hiểm của chất độc này.
Hình 1 Phản ứng Asen thể hiện khả năng tấn công lên nhóm -SH của enzim
Các enzym tổng hợp năng lượng trong tế bào bị ảnh hưởng nghiêm trọng trong chu trình của axit nitric do bị ức chế bởi việc tạo phức với asen (III), ngăn cản quá trình sản xuất ATP Asen (III) can thiệp vào các quá trình hóa sinh liên quan đến photpho do có tính chất tương tự về hóa học với photpho, gây rối loạn chức năng sinh học của phân tử Ở nồng độ cao, asen (III) còn gây đông tụ protein bằng cách tấn công nhóm sunfua, làm mất ổn định cấu trúc bậc hai và bậc ba của protein, ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động sinh học của tế bào.
Ảnh hưởng của asen đối với sức khoẻ con người
Phơi nhiễm với bụi asen có thể xảy ra qua việc hít phải bụi asen, ăn phải asen trong nước và thực phẩm, hoặc tiếp xúc qua da với bụi, đất hoặc nước ô nhiễm Người lao động tiếp xúc thường xuyên với bụi asen vô cơ có thể gặp phải kích ứng niêm mạc mũi, cổ họng, dẫn đến viêm thanh quản, viêm phế quản hoặc viêm mũi, thậm chí thủng vách ngăn mũi khi phơi nhiễm lâu dài Hít phải asen vô cơ cũng có thể gây tổn thương thần kinh, kích ứng đường tiêu hóa, các bệnh thần kinh ngoại vi, tổn thương mạch máu, thiếu máu và các bệnh về da, trong đó có nguy cơ ung thư da Nhiều trường hợp phơi nhiễm nặng đã được ghi nhận gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người.
Các báo cáo về tử vong do cố ý hoặc vô ý ăn phải hợp chất asen liều cao cho thấy hậu quả nghiêm trọng kéo dài như nôn mửa, tiêu chảy và xuất huyết tiêu hóa, có thể dẫn đến tử vong do mất nước và suy giảm tuần hoàn Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc tiêu thụ asen có thể gây ảnh hưởng đáng kể đến hệ tim mạch Trong khi đó, tác động của da tiếp xúc với asen vô cơ chủ yếu là kích ứng và viêm da tại chỗ Các nghiên cứu dịch tễ học cho thấy việc hít phải asen vô cơ làm gia tăng nguy cơ ung thư phổi, và còn có bằng chứng liên quan đến việc ăn thạch tín gây tăng nguy cơ các bệnh ung thư nội tạng Liều tham chiếu hàng ngày (RfD) cho asen hiện là 3 × 10^–4 mg/kg Dưới đây là hình ảnh minh họa các triệu chứng về da khi bị nhiễm độc asen.
Hình 2 Triệu chứng của da khi bị nhiễm độc asen
Nguồn ảnh https://medlatec.vn/
Ảnh hưởng của asen đối với môi trường
Sự có mặt của As trong đất ảnh hưởng tới sự thay đổi pH Thông thường, sự gia tăng độc tố của
Ảnh hưởng của các nguyên tố như Fe và Al đến đất trồng làm cho đất trở nên chua hơn, với pH giảm xuống dưới 5 Khi kết hợp, các hợp chất này dễ hòa tan hơn, gây ra sự thay đổi về độ chua của đất Điều này ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình trồng trọt và sức khỏe của cây trồng.
Asen có ảnh hưởng rất lớn đối với thực vật, gây ra hiện tượng giảm đột ngột khả năng vận động trong nước và làm đổi màu lá, dẫn đến chết lá trên đỉnh và rìa cây Chất độc As còn làm hạt giống ngừng phát triển, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng sinh trưởng của cây trồng Thực vật nhạy cảm với As có thể được xác định dựa trên khả năng hấp thụ và thay đổi trong quá trình sinh trưởng của chúng Đậu và các loại cây họ đậu đặc biệt nhạy cảm với độc tố của As, dễ bị ảnh hưởng hơn so với các loại cây khác.
Do mật độ tập trung As trong cây trồng thấp, nên khả năng hấp thụ As của động vật từ nguồn này cũng hạn chế Tuy nhiên, sự tiếp nhận As trực tiếp từ đất có thể trở thành nguồn gây ngộ độc As cho các loài động vật.
Gia súc ăn cỏ và khả năng tiếp nhận đất của chúng thay đổi theo mùa, đặc biệt giảm khi mặt đất được phủ lớp cỏ dày Tỷ lệ asen (As) trong đất trung bình dao động từ 60-75%, nhưng có thể thay đổi từ 2-90% Khoảng 1% lượng As trong đất thực sự được gia súc hấp thụ, trong khi phần còn lại chủ yếu được bài tiết trực tiếp, ảnh hưởng đến chu trình và an toàn sinh thái của các vùng chăn thả.
Nguồn gốc phát sinh, các dạng tồn tại và con đường xâm nhập của chì vào cơ thể người/động vật và môi trường
Chì là kim loại độc hại tự nhiên có trong vỏ trái đất, được phát hiện trong nhiều hoạt động công nghiệp như khai thác mỏ, luyện kim, sản xuất và tái chế, cũng như trong sơn pha chì và xăng pha chì ở một số quốc gia Hơn 75% lượng chì toàn cầu được sử dụng để sản xuất ắc quy chì cho các loại xe có động cơ Ngoài ra, chì còn được sử dụng trong nhiều sản phẩm khác như sơn, bột màu, đồ trang sức, đồ chơi, kính màu, men gốm, đạn dược, mỹ phẩm và bài thuốc gia truyền Các đường ống dẫn nước hoặc các điểm nối có thể chứa chì, gây nguy cơ ô nhiễm môi trường và sức khỏe con người Hiện nay, phần lớn lượng chì thương mại trên thị trường được tái chế từ các nguồn đã qua sử dụng.
2.1.2 Các dạng tồn tại của chì
- PbO (massicot và littharge): ít tan trong nước, dùng để chế tạo chì axetat và chì cacbonat, chế tạo ắc quy
- Pb(OH)2: Chì hidrat, do kiềm và muối chì hòa tan tạo thành, là bột trắng, mất nước ở 130 o C, ít tan trong nước
- Pb3O4: minium chì Đun chì từ 300 – 400 o C sẽ được minium, tức là PbO (masicot) bị oxy hóa Minium là bột đỏ, hầu như không tan trong nước
- Chì bioxit (PbO2): có màu nâu, là chất oxy hóa mạnh
- Chì sunfua (PbS): trong thiên nhiên là galen
- Chì clorua (PbCl2): là bột trắng, ít tan trong nước lạnh, nóng chảy ở 500 o C, sẽ mất bớt clo, thêm oxy thành oxyclorua màu vàng, làm bột màu
- Chì sunfat (PbSO4): là bột trắng, dùng để pha sơn.
- Chì cacbonat (PbCO3): là bột trắng, tan trong nước dùng để pha sơn
- Chì cromat (PbCrO3): là bột màu vàng, dùng làm sơn.
2.1.3 Các con đường xâm nhập của chì vào cơ thể người
Mọi người có thể bị phơi nhiễm với chì qua các nguồn trong lao động và môi trường Nguyên nhân phơi nhiễm chủ yếu do:
Hít phải các phân tử chì phát ra từ quá trình đốt cháy vật liệu chứa chì như trong luyện kim, tái chế hoặc vẽ tranh bằng bột mầu pha chì Ngoài ra, việc sử dụng xăng pha chì cũng là nguồn gây hại do bụi chì phát tán trong không khí These exposures có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người, đặc biệt là hệ thần kinh và hệ tiêu hóa Vì vậy, cần thực hiện các biện pháp phòng ngừa để giảm thiểu nguy cơ hít phải bụi chì trong môi trường làm việc và sinh hoạt hàng ngày.
- Nuốt phải bụi chì, uống nước bị ô nhiễm chì (từ đường ống có chứa chì), thực phẩm bị ô nhiễm chì (đựng trong các thùng có kính chì, hàn chì)
Việc sử dụng một số mỹ phẩm và thuốc cổ truyền cũng có thể dẫn đến phơi nhiễm chì
Chì xâm nhập vào cơ thể qua các cơ quan như não, thận, gan và xương, với quá trình tích tụ chủ yếu trong răng và xương Khi chì tích tụ trong xương, nó có thể rò rỉ vào máu trong quá trình mang thai, gây ảnh hưởng trực tiếp đến thai nhi Trẻ em bị suy dinh dưỡng dễ bị ảnh hưởng hơn do khả năng hấp thụ chì cao hơn khi thiếu hụt các chất dinh dưỡng như canxi Nguy cơ nhiễm chì cao nhất ở trẻ sơ sinh, bao gồm cả trẻ đang phát triển trong bụng mẹ, đặc biệt là ở những trẻ em nghèo.
Cơ chế của chì gây tác dụng độc lên cơ thể con người/động vật và môi trường
Chì ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình tổng hợp máu bằng cách phá vỡ hồng cầu và ức chế hoạt động của các enzyme quan trọng trong quá trình này Chì tích tụ các hợp chất trung gian gây gián đoạn quá trình trao đổi chất, đặc biệt là δ-aminolevulinic axit, một hợp chất trung gian thiết yếu Một giai đoạn quan trọng của quá trình tổng hợp máu là chuyển hóa δ-aminolevulinic thành porphobilinogen, quá trình bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi sự hiện diện của chì.
Hình 3 (I) – axit delta-aminolevulinic; (II) Porphobilinogen
Chì ức chế axit delta-aminolevulinic ngăn cản quá trình tạo ra dạng porphobilinogen loại II, làm gián đoạn quá trình tổng hợp hemoglobin Điều này dẫn đến hậu quả là sự phá huỷ quá trình tổng hợp các sắc tố hô hấp cần thiết trong máu, bao gồm cả oxi chrom.
Chì là yếu tố cản trở quá trình sử dụng oxy và glucozo để cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của cơ thể Khi nồng độ chì trong máu vượt quá 0,8 ppm, có thể gây thiếu máu do thiếu hemoglobin, ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe Nồng độ chì trong khoảng 0,5 – 0,8 ppm gây rối loạn chức năng thận và có thể phá hủy các tế bào não, đe dọa tới sự phát triển và hoạt động bình thường của hệ thần kinh.
Xương là nơi tích tụ của chì (Pb) trong cơ thể do tính chất hoá học tương tự của Pb²⁺ và Cd²⁺ Chì trong xương có thể tương tác với photphat, gây độc hại khi truyền vào các mô mềm của cơ thể, ảnh hưởng đến sức khỏe tổng thể.
Ảnh hưởng của chì đối với sức khoẻ con người
Nhiễm độc chì gây hậu quả nghiêm trọng đối với sức khỏe con người, đặc biệt là trẻ em, khi ở mức độ phơi nhiễm cao có thể gây hôn mê, co giật và tử vong do tấn công vào não và hệ thần kinh trung ương Người sống sót sau ngộ độc chì nặng có thể gặp phải các vấn đề chậm phát triển trí tuệ và rối loạn hành vi Ở mức độ phơi nhiễm thấp hơn, chì gây ra các triệu chứng rõ ràng, mặc dù có thể nhầm lẫn là an toàn, nhưng thực chất lại là nguyên nhân của nhiều tổn thương trên các hệ thống cơ thể Chì ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng tập trung, tăng hành vi chống đối xã hội và giảm thành tích học tập của trẻ em Ngoài ra, phơi nhiễm chì còn dẫn đến thiếu máu, cao huyết áp, suy thận, suy giảm miễn dịch và ảnh hưởng tới các cơ quan sinh sản Các tác động về thần kinh và hành vi do chì gây ra được coi là không thể đảo ngược, đe dọa lâu dài sức khỏe cộng đồng.
Ảnh hưởng của chì đối với môi trường
Chì không chỉ là chất độc đối với con người mà còn gây hại nghiêm trọng cho đa dạng sinh học, khi nó xâm nhập vào các môi trường sống, gây độc đối với sinh vật Các sự cố tràn chì làm ô nhiễm môi trường, dẫn đến cái chết hàng loạt và suy thoái các giống loài, ảnh hưởng tiêu cực đến cân bằng sinh thái và hệ sinh thái tự nhiên.
Thủy ngân là một trong những kim loại nặng truyền thống và được biết đến từ rất sớm, do không có vai trò sinh lý trong cơ thể người Ngộ độc thủy ngân gây ra nhiều tác hại độc hại, với mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào dạng tồn tại và mức độ tiếp xúc của nó Các nguồn gốc phát sinh, các dạng tồn tại, con đường xâm nhập và cơ chế gây độc của thủy ngân sẽ được trình bày chi tiết trong phần 3, nhằm làm rõ tác động của loại chất độc này đến môi trường Việt Nam.
Nguồn gốc phát sinh, các dạng tồn tại và con đường xâm nhập vào cơ thể người/động vật và môi trường
Trong tự nhiên, thủy ngân chủ yếu tồn tại trong các quặng với hàm lượng trung bình khoảng 80 ppb, chủ yếu dưới dạng HgS Thủy ngân là thành phần vết của nhiều kim loại quặng và đá, đặc biệt phổ biến trong các loại nhiên liệu rắn như than, góp phần quan trọng trong quá trình hình thành các mỏ khoáng sản chứa thủy ngân.
Thủy ngân là thành phần độc hại có mặt trong nhiều vật dụng sinh hoạt và công nghiệp, gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người và môi trường Trong ngành công nghiệp, thủy ngân được sử dụng trong các thiết bị như điện cực thủy ngân, tụ điện, bóng đèn, công tắc điện và pin thủy ngân Trong nông nghiệp, hợp chất methylmercury (CH3HgCN) được sử dụng trong thuốc diệt nấm và phục vụ việc bảo quản giống cây trồng Trong sinh hoạt, thủy ngân xuất hiện trong nhiệt kế, và có mặt trong nước thải sinh hoạt do sử dụng các vật dụng chứa thủy ngân Ngoài ra, khí thải từ việc đốt nhiên liệu chứa thủy ngân cũng đóng góp vào ô nhiễm môi trường và nguy cơ phơi nhiễm độc hại.
Thủy ngân có thể biến chất thành methyl thủy ngân (thủy ngân hữu cơ), một hợp chất cực kỳ độc hại Hợp chất này hình thành trong hệ thủy sinh từ thủy ngân vô cơ do tác động của vi khuẩn trong môi trường, đặc biệt diễn ra tại phần cặn đáy khi môi trường có pH thấp và nồng độ cacbon hữu cơ cao.
- Những hoạt động của con người làm gia tăng ô nhiễm thủy ngân vào đất, nước và sau đó xuất hiện trong không khí, gồm có:
• Đào, khai thác mỏ kim loại, đặc biệt là Cu và Zn
• Nguyên liệu chất đốt chủ yếu là than
• Qua trình sản xuất công nghiệp đặc biệt là quá trình sản xuất Clorate kali có liên quan tới Hg, Cl và chất ăn da soda
- Thủy ngân dạng nguyên tố: Hg, không độc, trơ và được đào thải nhanh
- Thủy ngân dạng hơi: rất độc, có thể đi theo đường hô hấp vào phổi rồi đi vào máu, vào não rồi gây độc
- Các dạng phản ứng: Hg 2+ , HgX 2 , HgX 3 − , HgX 4 2− với X là OH − , Cl − , Br − , HgO trong các dạng sol khí: Hg 2+ tạo phức với các axit hữu cơ
- Dạng ít phản ứng: metyl thủy ngân (CH 3 Hg + , CH 3 HgCl, CH 3 HgOH) và các hợp chất hữu cơ khác: Hg(CN) 2
- HgS: Hg 2+ kết hợp với S trong vật chất mùn Ion Hg 2+ độc nhưng khó vận chuyển qua màng sinh học của tế bào
Nồng độ trung bình trong không khí khoảng 3 mg/m³ trong suốt 10 năm qua, chủ yếu ở đất liền và thấp hơn tại các khu vực biển, chủ yếu ở dạng Hg0 Tại trung nước, mức tập trung trung bình thường dao động từ 0,5 – 3 mg/l trong đại dương và 1 – 3 mg/l trong các sông, hồ, chủ yếu là các hợp chất vô cơ.
3.1.3 Con đường xâm nhập vào cơ thể con người/động vật và môi trường
Độc thủy ngân dễ lây nhiễm qua đường tiêu hóa khi tiêu thụ thức ăn, nước uống chứa thủy ngân, như nguồn nước và thủy sản ô nhiễm Ngoài ra, độc thủy ngân còn xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp khi hít phải các chất thải công nghiệp chứa thủy ngân Việc tiếp xúc với các nguồn ô nhiễm này làm tăng nguy cơ nhiễm độc thủy ngân và gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe.
Phơi nhiễm thủy ngân kim loại (Hg) có thể xuất phát từ hơi thủy ngân giải phóng trong quá trình trám răng hoặc do sự cố tràn thủy ngân kim loại, gây tiếp xúc với hơi thủy ngân trong không khí trong nhà Ngoài ra, tiếp xúc nghề nghiệp với hơi thủy ngân còn xảy ra trong các ngành sản xuất, chế biến và ngành y tế, đòi hỏi các biện pháp phòng tránh phù hợp để giảm thiểu nguy cơ ảnh hưởng sức khỏe.
Cơ chế chất gây ô nhiễm, gây tác dụng độc của thuỷ ngân lên cơ thể con người/động vật và môi trường và tác nhân ảnh hưởng đến cơ chế
Methyl thủy ngân (CH3Hg) là một chất cực độc trong môi trường, như trường hợp ngộ độc thủy ngân ở Nhật Bản (bệnh Minamata) Cơ chế gây độc của methyl thủy ngân bắt đầu bằng khả năng liên kết mạnh với nhóm -SH của amino axit cysteine trong các protein, qua đó cho phép chúng vào máu và vận chuyển đến hệ thống thần kinh trung ương Khi methyl thủy ngân xâm nhập vào tế bào thần kinh, nó phá hủy chức năng của các thành phần chứa nhóm -SH, đặc biệt là các cấu trúc màng của các thể trong tế bào như lưới nội chất, ti thể, thể golgi và màng nhân Các cơ quan này đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất năng lượng và protein cho tế bào, do đó, sự phá hủy các cấu trúc này gây ra tổn thương nghiêm trọng cho hệ thần kinh và các chức năng sinh lý khác.
CH 3 Hg − cysteine tương tự với methionine, một loại amino axit thiết yếu và quan trọng trong việc tạo ra chuỗi polypeptit cho quá trình tổng hợp protein Do vậy, sự có mặt của CH 3 Hg − cysteine có thể làm ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp protein trong tế bào Thực sự thì quá trình tổng hợp protein ở các tế bào của động vật bị nhiễm methyl thủy ngân xảy ra rất kém Sự phân hủy CH 3 Hg có thể xảy ra ở một số nơi trong tế bào, sự phá vỡ liên kết cacbon-thủy ngân sẽ tạo ra các gốc methyl tự do, các gốc này lại gây độc cho các tế bào vì nó làm ảnh hưởng đến lipit trong tế bào Độc tính của metyl thủy ngân có thể được làm giảm bớt bởi các chất chống oxy hóa như selen và vitamin E [12]
Methyl thủy ngân dễ hòa tan trong nước, thấm xuyên qua màng sinh học và tích tụ trong mô mỡ của sinh vật Ngoài khả năng tích lũy, methyl thủy ngân còn có tính biomagnification qua các giai đoạn trong chuỗi thức ăn, khiến nồng độ độc tố tăng lên nhiều lần từ sinh vật nhỏ đến lớn Điều này có nghĩa là độc tố methyl thủy ngân bắt đầu từ nguồn nước ban đầu có thể trở nên cực kỳ tập trung ở các loài sinh vật trên cao trong chuỗi thức ăn, gây nguy hiểm lớn cho hệ sinh thái và con người Nghiên cứu của Wren et al xuất bản năm 1983 tại hồ Ontario đã chứng minh tính nhân cấp của thủy ngân trong chuỗi thức ăn, mặc dù phương pháp phân tích hiện thời còn hạn chế trong việc đo lường chính xác nồng độ này.
Trong nghiên cứu đã phát hiện nồng độ thủy ngân trong nước, tuy nhiên, quan trọng hơn là việc xác định tính nhân cấp của thủy ngân trong sinh vật sống tại hồ Điều này được chứng minh bằng việc nồng độ thủy ngân trong sò ốc cao hơn so với trong cặn bã đáy, là nguồn thức ăn chính của chúng, cho thấy khả năng tập trung thủy ngân qua chuỗi thức ăn.
Tác nhân ảnh hưởng đến cơ chế:
Nhiệt độ nước, độ pH và sự hiện diện của các kim loại khác đều ảnh hưởng đến độc tính thủy ngân trong cá Nhiệt độ của cá thường tương đồng với nhiệt độ của môi trường nước, và khi nhiệt độ tăng lên, quá trình chuyển hóa trong cơ thể cá diễn ra nhanh hơn, dẫn đến mức độ tích tụ thủy ngân cao hơn vào mùa hè so với mùa đông.
Thủy ngân có khả năng phát huy độc tính cao trong môi trường axit do thủy ngân hữu cơ dễ tích tụ ở độ pH thấp Độc tính của thủy ngân trong nước mềm vượt trội so với nước cứng, vì calcium trong nước cứng có tác dụng ngăn chặn sự thấm của thủy ngân qua màng tế bào, giảm thiểu tác hại của độc tố này.
Selenium và cadmium phản ứng đối nghịch với thủy ngân, làm giảm độc tính khi phối hợp so với mức độc tính dự đoán tổng hợp Các kim loại này đóng vai trò như kháng chất, ngăn chặn sự xâm nhập của thủy ngân vào cơ thể thủy sinh, qua đó giảm thiểu tác động độc hại của thủy ngân.
Ảnh hưởng của thuỷ ngân đối với sức khỏe con người
Thủy ngân (Hg) là một nguyên tố độc hại cao đối với con người và động vật bậc cao, đặc biệt là ở dạng ion và muối thủy ngân có tính độc mạnh Các loại thủy ngân hữu cơ, như methyl thủy ngân, cực kỳ nguy hiểm, ảnh hưởng nặng nề đến hệ thần kinh của con người Methyl thủy ngân xuất hiện trong tự nhiên do hoạt động của vi sinh vật sản xuất các hợp chất Hg+ khác nhau, gây ra tác động tiêu cực đáng kể Trong môi trường tự nhiên, sự xuất hiện của methyl thủy ngân có ảnh hưởng rất mạnh, và không phù hợp để dung nạp tạp chất thủy ngân trong các hoạt động sinh hoạt hàng ngày.
Hít phải hơi thủy ngân kim loại gây độc tính toàn thân ở người và động vật, ảnh hưởng đến thận và hệ thần kinh trung ương ở mức độ phơi nhiễm thấp Ở mức độ cao, các hệ thống hô hấp, tim mạch và tiêu hóa cũng có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng Độc hại của thủy ngân chủ yếu liên quan đến việc tiêu thụ các hợp chất hữu cơ của thủy ngân, đặc biệt là qua cá hoặc các sản phẩm động vật đã ăn hoặc tiêu thụ các hạt thủy ngân đã xử lý, dẫn đến tích lũy độc tố Hệ thần kinh là điểm cuối nhạy cảm nhất bị ảnh hưởng bởi các hợp chất ankyl thủy ngân, trong khi các hệ thống miễn dịch, hô hấp, tim mạch, tiêu hóa, máu và sinh sản cũng có thể gặp tác hại sau mức độ tiếp xúc cao.
Hình 4 Tác hại của nhiễm độc thủy ngân lên hệ thần kinh gây run cơ
Nguồn ảnh https://medlatec.vn/
Ảnh hưởng của thủy ngân đối với môi trường
Ô nhiễm thủy ngân (Hg) trong hệ sinh thái thủy sinh gây tích lũy và nhân cấp chất độc cần chú ý đến thời gian ngộ độc, kích thước và loài cá Các loài cá sống lâu như cá lớn hoặc các loài săn mồi tích tụ lượng thủy ngân cao qua thời gian, trong đó giống cá walleye có kích thước lớn hơn cá pumpkinseed và vượt mức tiêu chuẩn 0,5 ppm của Bộ Môi trường Canada Cá có thể chịu đựng hàm lượng thủy ngân gấp mười lần so với con người,song thủy ngân hữu cơ tích tụ trong mô thịt có khả năng tự giải độc, giảm ngấm vào bộ não Tuy nhiên, lượng thủy ngân quá cao làm giảm tỷ lệ nở trứng của cá, vịt hoang, chim biển và gây giảm khả năng phát triển của cá con, chim non, dẫn đến suy giảm số lượng sinh vật trong chuỗi thức ăn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến cân bằng sinh thái.
Crom là một khoáng chất dinh dưỡng thiết yếu cần thiết với lượng nhỏ để hỗ trợ quá trình chuyển hóa carbohydrate Tuy nhiên, khi nồng độ crom vượt quá mức cho phép, nó có thể trở thành chất độc tố gây hại cho sức khỏe Đặc biệt, Crom (VI) được Tổ chức Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) xếp vào nhóm chất gây ung thư, gây lo ngại về nguy cơ phát sinh các bệnh lý nguy hiểm Phần này sẽ đi sâu phân tích các khía cạnh liên quan đến crom, giúp hiểu rõ hơn về vai trò và tác hại của chất này đối với sức khỏe con người.
Nguồn gốc phát sinh, các dạng tồn tại và con đường xâm nhập vào cơ thể người/động vật của crom
4.1.1 Nguồn gốc phát sinh và dạng tồn tại
Crom là một nguyên tố tự nhiên xuất hiện trong môi trường ở ba trạng thái hóa trị chính: gồm crom nguyên tố (0), crom hóa trị ba (3+), và crom hóa trị sáu (6+) Trong đó, crom (3+) tồn tại tự nhiên trong môi trường, còn crom (6+) và crom (0) chủ yếu được tạo ra qua các quy trình công nghiệp Hợp chất crom ổn định nhất thường ở trạng thái hóa trị 3 và tồn tại dưới dạng tự nhiên Mặc dù crom (6+) không phổ biến trong tự nhiên, nhưng nó thường xuất hiện trong các quá trình công nghiệp và có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường.
Các hợp chất có 19 lượng electron dễ dàng bị giảm xuống dạng hóa trị 3 thông qua các quá trình môi trường Điều kiện như tiếp xúc với ánh sáng UV, nhiệt độ cao, độ ẩm thấp và giá trị pH cao thúc đẩy quá trình này diễn ra nhanh hơn Những yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến tính chất và quá trình chuyển đổi của các hợp chất này trong môi trường tự nhiên và công nghiệp.
Crom được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong các ngành ứng dụng sản xuất công nghiệp như in mực, nhuộm, mạ điện kim loại, thuộc da …
Tiếp xúc với crom xảy ra qua nhiều phương thức, bao gồm hít phải bụi crom trong quá trình xử lý quặng cromit, thực hiện quá trình mạ crom, hoặc tiếp xúc trực tiếp qua da trong các hoạt động chế tạo và sử dụng Ngoài ra, crom còn xâm nhập vào cơ thể con người thông qua con đường thực phẩm.
Crom (3+) ít khả năng được hấp thụ qua đường tiêu hóa, vì nó liên kết với protein trên bề mặt da để hình thành các phức chất bền vững Tính chất này giúp giải thích tại sao crom (3+) không gây viêm da hoặc loét do crom, đảm bảo an toàn cho da khi tiếp xúc.
Crom (6+) ở trạng thái oxy hóa gây kích ứng, ăn mòn và dễ dàng bị hấp thụ qua tiêu hóa, da và hệ hô hấp Nó còn có khả năng thấm qua màng tế bào, dẫn đến nguy cơ viêm loét da, viêm gan, viêm thận và ung thư phổi.
Cơ thế chất gây ô nhiễm, gây tác dụng độc của crom lên cơ thể con người/động vật và môi trường
Crom (6+) xâm nhập vào máu gây hỏng tế bào máu thông qua quá trình oxy hóa, dẫn đến tổn thương oxy hóa có thể gây tan máu và ảnh hưởng đến gan, thận Crom có mặt trong các mẫu máu của người và động vật, cũng như trong mô răng và liên quan đến chuyển hóa axit béo Khi động vật uống dung dịch muối crom, crom được thải ra nhanh chóng và hoàn toàn, nhưng nếu các muối crom tan trong nước, dưới da, tĩnh mạch hoặc nội khí quản, crom lại bị giữ lại trong cơ thể.
Crom (3+) hấp thụ kém ở người, hầu hết crom trong chế độ ăn uống được bài tiết qua nước tiểu
Tác nhân ảnh hưởng đến cơ thể:
- Độc tính crom đối với thủy sinh vật gia tăng khi nhiệt độ nước tăng, độ pH và độ mặn giảm
Độc tính của crom cao hơn trong nước mềm so với nước cứng, đồng thời một số loài thủy sinh nhạy cảm hơn với các loại nước khác Ví dụ, cá fathead minnows (giống cá đầu dẹp) dễ bị ảnh hưởng bởi độc tố hơn so với cá vàng, với mức độ độc tố gây tử vong 50% (LC50) là 3 ppm trong nước mềm và 72 ppm trong nước cứng Trong khi đó, cá vàng có khả năng chịu đựng cao hơn, với mức LC50 là 18 ppm trong nước mềm và 133 ppm trong nước cứng, thể hiện sự khác biệt rõ rệt về độ nhạy cảm của các loài thủy sinh đối với nồng độ crom trong các loại nước khác nhau.
Ảnh hưởng của crom đối với sức khỏe con người
Các dạng chính của crom có mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người khác nhau rõ rệt Crom (3+) là chất dinh dưỡng thiết yếu giúp duy trì chuyển hóa năng lượng bình thường, trong khi crom (6+) gây kích ứng và có thể dẫn đến các tác dụng phụ cấp ngắn hạn như loét da, kích thích niêm mạc mũi, thủng vách ngăn mũi và kích thích đường tiêu hóa, cùng với tác động xấu đến thận và gan Đường hô hấp là con đường chính dẫn đến phơi nhiễm crom ở người, đặc biệt trong các ngành công nghiệp có tiếp xúc nghề nghiệp với crom (6+) và (3+) Tiếp xúc lâu dài với các hợp chất crom đã được ghi nhận gây ra các vấn đề hô hấp, như giảm chức năng phổi, kích thích niêm mạc và thủng vách ngăn mũi, ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe người lao động cũng như động vật.
Các nghiên cứu dịch tễ học ở người cho thấy rằng, khác với nhiều chất gây ung thư hóa học, phần lớn thông tin về quá trình gây ung thư của crom đến từ các nghiên cứu trên người lao động tiếp xúc nghề nghiệp hơn là các nghiên cứu trên động vật Ung thư phổi được xác định là một mối đe dọa nghề nghiệp nghiêm trọng đối với những người làm việc trong các ngành công nghiệp sử dụng crom (6+), với các công nhân này có khả năng tiếp xúc với nồng độ crom cao hơn gấp đôi so với dân số chung Các loại ung thư chính liên quan đến crom bao gồm ung thư biểu mô phổi, bên cạnh đó còn có ung thư biểu mô mũi và họng ở mức độ thấp hơn.
Công ty tiện ích địa phương tại California sử dụng crom để chống ăn mòn trong tháp giải nhiệt, nhưng nước thải chứa crom đã xả vào ao thiên nhiên, gây ô nhiễm nguồn nước ngầm cung cấp nước uống và hồ bơi tại Hinkley Crom tích lũy trong môi trường mà không qua quá trình chuyển hóa, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của hơn 500 cư dân, gây ra các triệu chứng như viêm loét miệng, chảy máu cam, bệnh thận và thiếu bạch cầu Ô nhiễm crom còn làm suy giảm hệ miễn dịch, gây sảy thai, ung thư và dị tật bẩm sinh ở trẻ nhỏ, đặc biệt là dị tật xương sống.
Ảnh hưởng của Crom đối với môi trường
Ở nồng độ thấp, Crom gây độc nhẹ cho thực vật và động vật thủy sinh, không gây tử vong nhưng ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng Ví dụ, nồng độ 62 ppb Crom sẽ ức chế sự phát triển của rong rêu, trong khi 16 ppb sẽ làm giảm sự tăng trưởng của cá chinook salmon (loài cá hồi) Mặc dù không trực tiếp gây chết, việc giảm trưởng thành có thể khiến cá nhỏ hơn bình thường, làm giảm khả năng tránh khỏi các loài săn môn và gây ra những ảnh hưởng sống còn trong hệ sinh thái thủy sinh.
Nguồn gốc phát sinh, các dạng tồn tại và con đường xâm nhập của mangan vào cơ thể người/động vật và môi trường
cơ thể người/động vật và môi trường
Mangan (Mn) là nguyên tố phổ biến chiếm khoảng 0,1% trong vỏ trái đất Trong các hợp chất chứa mangan, khoáng vật piroluzit (MnO2) là phổ biến nhất, cùng với các khoáng vật haumanit (Mn3O4) và braunit (Mn2O3) có giá trị lớn Kim loại mangan là kim loại cứng, giòn, có màu trắng bạc, với khối lượng riêng 7,44 g/cm³ và nhiệt độ nóng chảy 1246°C Mangan tạo thành bốn oxit đơn giản gồm MnO, Mn2O3, MnO2 và Mn2O7, cùng với oxit hỗn tạp như Mn3O4 (MnO.Mn2O3), thể hiện tính đa dạng và phong phú của các hợp chất mangan.
Mangan dioxide (MnO2) là hợp chất bền nhất của mangan, có màu nâu sẫm Nó được hình thành khi oxy oxy hóa các hợp chất mangan có hóa trị thấp hoặc khử các hợp chất mangan có hóa trị cao MnO2 thường được sử dụng làm chất oxy hóa trong quá trình sản xuất clo và HCl, đặc biệt trong các pin khô.
Mangan chủ yếu được khai thác từ hoạt động sản xuất công nghiệp, bao gồm khai thác quặng, chiết xuất manganese, chế tạo hợp chất manganese và luyện kim Trong công nghiệp, manganese thường được sử dụng để loại bỏ tạp chất khỏi thép, sản xuất pin khô, chế tạo thủy tinh, các ứng dụng hoá học và nhuộm màu dầu Việc khai thác và chế biến manganese đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại.
Mangan (Mn) vào cơ thể con người chủ yếu qua đường hô hấp, khi bụi manganese tiếp xúc với phế nang, và một phần nhỏ bụi Mn được lọc và nuốt vào đường tiêu hóa Chỉ khoảng 3% Mn hấp thụ qua đường tiêu hóa từ hoạt động ăn uống; ít qua da và chủ yếu vào máu sau khi vào cơ thể Trong máu, Mn tập trung chủ yếu ở gan, một phần được thải qua mật, và sau đó phân bổ đến các cơ quan như não, tuyến nước bọt, tụy, gan, mật, thận, ruột non, phổi, xương, tóc Việc đào thải manganese chủ yếu qua phân, với còn một lượng nhỏ được thải qua nước tiểu (khoảng 0,1-1,3% lượng hấp thụ hàng ngày).
Cơ chế mangan gây tác dụng độc lên cơ thể con người/động vật và môi trường
Nhiễm độc mangan là độc tính thần kinh đặc trưng bởi sự tiến triển từ các bất thường tâm thần ban đầu đến các triệu chứng tương tự bệnh Parkinson, như rối loạn vận động, dáng đi lộn xộn, tướng mặt nạ và micrographia Các tế bào thần kinh trong hạch nền bị ảnh hưởng nghiêm trọng, gây ra hội chứng Parkinson do độc tính mangan.
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Ty thể tích tụ nhiều manganese (Mn) trong quá trình tiếp xúc mãn tính, gây rối loạn chức năng của bào quan này Mn thúc đẩy dòng chảy của canxi vào bên trong ty thể, dẫn đến mất chức năng và tăng tính thấm của màng ty thể Điều này ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động của tế bào, gây ra các rối loạn sinh lý liên quan đến sự tích tụ của Mn trong ty thể.
Màng ty thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình tạo ra các loại oxy phản ứng, gây ra sự gia tăng của các protein apoptotic cũng như các protein chống oxy hóa nội bào nhằm giảm thiểu tác động của quá trình oxy hóa.
Sự gián đoạn của quá trình vận chuyển và bổ sung glutamine, chủ yếu qua tái hấp thu ngoại bào, làm tăng rõ rệt nồng độ ngoại bào của chất dẫn truyền thần kinh kích thích, đồng thời giảm thiểu quá trình dẫn truyền thần kinh trong tế bào hình sao, tế bào thần kinh đệm và các tế bào thần kinh lân cận của hạch nền Hơn nữa, việc ức chế quá trình hấp thu lại glutamine và tổng hợp glutamine từ glutamate bởi enzyme glutamine synthetase (GS) ảnh hưởng chủ yếu đến các tế bào hình sao trong tiểu não và globus pallidus, từ đó gây rối loạn chức năng glutamate/glutamine trong hệ thần kinh trung ương Đây chính là cơ sở dẫn đến các cơ chế độc hại chính của mangan trong hệ thần kinh trung ương, góp phần vào sự tổn thương thần kinh nghiêm trọng.
Hình 5 Ảnh hưởng của việc phơi nhiễm quá mức Mn mãn tính đến sự sắp xếp sai vị trí α-synuclein
Các vị trí liên kết kim loại trên α-synuclein (αSyn) cho phép nó hoạt động như một chất chelat hóa cho các ion kim loại tự do trong tế bào Khi tiếp xúc cấp tính với Mn, Mn liên kết vào các vị trí này, khiến αSyn trở thành một "kim loại chìm" hấp thụ các kim loại chuyển vùng tự do Tuy nhiên, tiếp xúc lâu dài với Mn có thể làm bão hòa khả năng chelat của αSyn, gây ra sự nhầm lẫn của protein khi Mn liên kết quá mức, dẫn đến sự sản xuất các yếu tố gây viêm Điều này góp phần vào sự sắp xếp sai lệch của protein, gây ra viêm và cuối cùng là thoái hóa thần kinh ở các tế bào thần kinh.
Ảnh hưởng của mangan đối với sức khỏe con người
Mangan (Mn) là thành phần thiết yếu của các mô động vật và thực vật, đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của các enzyme trong cơ thể Đây là nguyên tố vi lượng cần thiết để duy trì chức năng sinh lý khỏe mạnh Tuy nhiên, ở liều lượng cao, mangan có thể gây độc cho cơ thể, gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe Mangan tồn tại trong nước dưới dạng ion hòa tan (Mn²⁺), dễ hòa tan và tham gia vào các quá trình sinh học quan trọng.
Mangan ở hàm lượng nhỏ dưới 0,1 mg/lít có lợi cho sức khỏe, hỗ trợ các chức năng sinh lý quan trọng Tuy nhiên, khi hàm lượng mangan tăng từ 1-5 mg/lít, nó có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến một số cơ quan nội tạng trong cơ thể.
Mn không gây đột biến hay bệnh nguy hiểm như ung thư, đồng thời không ảnh hưởng đến khả năng sinh sản Tuy nhiên, Mn có liên quan mật thiết đến hệ thần kinh và có thể tạo ra các độc tố gây hội chứng manganism, có triệu chứng gần giống Parkinson Khi lượng Mn hấp thu vào cơ thể vượt mức cho phép, nó có thể gây độc cho phổi, hệ thần kinh, thận và hệ tim mạch.
Sử dụng nguồn nước bị nhiễm mangan trong thời gian dài gây ra các vấn đề về sức khỏe như giảm khả năng ngôn ngữ, giảm trí nhớ và giảm khả năng vận động liên quan đến tay và chuyển động của mắt Nhiễm độc mangan lâu dài có thể dẫn đến các triệu chứng thần kinh bất thường, như dáng đi và ngôn ngữ không bình thường Mặc dù mangan không gây ung thư ở người, nhưng tác động tiêu cực của nó vẫn ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người.
Theo QCVN 01: 2009/BYT- quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước ăn uống, hàm lượng mangan trong nước không được vượt quá 0,3 mg/l [15].
Ảnh hưởng của Mangan đối với môi trường
Khi tiếp xúc với oxi, mangan bị oxy hóa thành mangan dioxit (MnO2), gây ra hiện tượng nước có màu nâu đen và mùi tanh của kim loại, làm giảm cảm quan nước Mangan trong nước thường gây ra cặn bẩn trên các thiết bị, ảnh hưởng đến độ bền của đồ dùng như quần áo, khi giặt bằng nước nhiễm mangan sẽ để lại vết ố màu nâu đen do quá trình oxy hóa Khi gặp clo, mangan tạo kết tủa dioxit mangan có thể gây tắc nghẽn đường ống Đối với động vật, mangan gây rối loạn phổi, gan và mạch máu, giảm huyết áp, suy giảm phát triển thai nhi và tổn thương não; hấp thụ qua da có thể gây run, mất phối hợp và thậm chí thúc đẩy sự hình thành khối u trong các thử nghiệm phòng thí nghiệm.
Ion mangan trong thực vật được vận chuyển đến lá sau khi hấp thụ từ đất, và sự thiếu hụt hoặc thừa mangan đều ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của cây trồng Khi cây thiếu mangan, quá trình phân chia nước thành hydro và oxy bị gián đoạn, ảnh hưởng đến quá trình quang hợp Ngược lại, nồng độ mangan cao trong đất có thể gây độc, dẫn đến sưng tế bào, héo lá và xuất hiện đốm nâu trên lá, trong khi sự thiếu mangan cũng gây ra các triệu chứng tương tự Độ pH đất thấp làm tăng khả năng thiếu mangan ở cây trồng Giữa nồng độ mangan độc hại và thiếu hụt, có một vùng nhỏ phù hợp để tối ưu sự phát triển của thực vật, đảm bảo cân bằng dinh dưỡng cần thiết.
Nguồn gốc phát sinh, các dạng tồn tại và con đường xâm nhập của kẽm vào cơ thể người/động vật và môi trường
Kẽm là một kim loại màu trắng xanh, óng ánh, có tính nghịch từ và nhiệt độ nóng chảy ở 420°C, sôi ở 907°C Quặng kẽm, chủ yếu là sunfua kẽm (ZnS), còn chứa các kim loại khác như Fe, Cd, Pb, Mn và As Con người có thể bị nhiễm độc kẽm thông qua các quá trình tiếp xúc như khai thác, luyện kim, mạ điện, chế tạo hợp kim như đồng thau, cũng như sử dụng các sắc tố và muối kẽm trong công nghiệp.
Kẽm oxit (ZnO), kẽm clorua (ZnCl2) dùng để bảo quản gỗ, kẽm sunfat (ZnSO4) dùng trong sát trùng và làm săn da, cùng kẽm photphua (Zn3P2) được sử dụng làm thuốc diệt chuột Kẽm vào cơ thể con người qua ba con đường chính: hô hấp, da, hoặc tiêu hóa, mỗi hình thức tiếp xúc ảnh hưởng đến các bộ phận khác nhau của cơ thể và dẫn đến việc hấp thụ lượng kẽm khác nhau Trong đó, kẽm chủ yếu xâm nhập qua đường hít khói chứa ZnO trong các ngành công nghiệp, đặc biệt trong quá trình luyện kẽm, nguy cơ nhiễm độc còn phụ thuộc vào sự có mặt của các kim loại khác như As, Cd, Mn, Pb Sự hiện diện của arsen trong thành phần của kẽm tiềm ẩn nguy cơ tiếp xúc với khí arsen (AsH3) cực độc khi kẽm hoặc hợp chất kẽm gặp axit hoặc bazo.
Cơ chế của kẽm gây tác dụng độc lên cơ thể con người/động vật và môi trường
Tác động của kẽm đến Apoptosis
Nội dung apoptosis bị kích thích bởi nồng độ kẽm nội bào cao đã được chứng minh qua nhiều mô và loại tế bào khác nhau Các nghiên cứu cho thấy tích tụ kẽm nội bào do tác động của các yếu tố ngoại sinh hoặc sự giải phóng từ các kho dự trữ nội bào—thông qua các phản ứng oxy hoạt hóa hoặc quá trình nitro hóa—kích hoạt các phân tử pro-apoptotic, dẫn đến chết tế bào Ngoài ra, việc nồng độ kẽm trong tế bào tăng cao còn gây tử vong tế bào bằng cách ức chế quá trình chuyển hóa năng lượng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự sống của tế bào.
Kẽm có tác động nhạy cảm đến các protein màng ty thể như Bcl-2 chống apoptosis và pro-apoptotic Bax Nó thúc đẩy sự biểu hiện của Bax, làm giảm tỷ lệ Bcl-2/Bax và gây tiêu biến điện thế màng ty thể Hậu quả là, cytochrom c được giải phóng từ ty thể vào tế bào, kích hoạt quá trình apoptosis.
Apoptosis, hay chết tế bào theo chương trình, là quá trình tự nhiên diễn ra trong cơ thể để loại bỏ các tế bào không còn cần thiết hoặc bị tổn thương một cách có chủ đích Quá trình này gồm nhiều bước kiểm soát chặt chẽ nhằm đảm bảo tế bào tự hủy đúng lúc, giúp duy trì sự cân bằng trong quá trình phân chia và phát triển của tế bào Cơ thể sử dụng apoptosis như một cơ chế giám sát tự nhiên để duy trì sự khỏe mạnh và ổn định của các mô và cơ quan.
Tác động của kẽm đến tế bào thần kinh (làm chết tế bào)
Nhiều nghiên cứu cho thấy kẽm đóng vai trò như một chất điều hòa thần kinh quan trọng Tuy nhiên, các chứng cứ thực nghiệm cũng chỉ ra rằng kẽm nội sinh có thể trở thành một độc tố thần kinh mạnh, gây tác dụng nhanh chóng Ngoài ra, ở mức độ thấp hơn, kẽm còn hoạt động như một gliotoxin, ảnh hưởng tiêu cực đến hệ thần kinh.
Kẽm được lưu trữ và giải phóng từ các túi ở các đầu cuối của khớp thần kinh của các tế bào thần kinh "gluzinergic", cùng với việc giải phóng glutamate Quá trình này cho phép kẽm đi vào thân tế bào và đuôi gai qua các kênh ion thấm kẽm, bao gồm các kênh phân giải NMDA, kênh canxi định mức điện thế, kênh AMPA thấm canxi, và kênh kainate Điều này đóng vai trò quan trọng trong truyền tín hiệu thần kinh qua synap.
Kẽm không chỉ bị cô lập trong các túi của các đầu cuối của tế bào thần kinh glutamatergic trước synap mà còn có khả năng liên kết với metallothionein (MT), đặc biệt là MT-III Sự liên kết này đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa nồng độ kẽm trong hệ thần kinh trung ương, góp phần bảo vệ tế bào thần kinh khỏi tổn thương do mất cân bằng kẽm MT-III, một loại metallothionein đặc hiệu trong não, giúp kiểm soát lượng kẽm tự do, qua đó ảnh hưởng đến quá trình truyền tín hiệu và bảo vệ tế bào thần kinh khỏi căng thẳng oxi hóa.
Perikarya và phần hấp thụ bởi ty thể đóng vai trò quan trọng trong chức năng của tế bào Trong đó, đồng dạng MT-III chỉ được tìm thấy duy nhất trong não, đặc biệt nhiều trong các tế bào thần kinh hệ gluzinergic Điều này cho thấy vai trò đặc thù của MT-III trong hoạt động của hệ thần kinh trung ương và sự liên quan của nó đến các quá trình sinh lý của tế bào thần kinh.
Tiếp xúc với 300–600 μM kẽm trong 15 phút gây chết tế bào thần kinh rộng rãi trong nuôi cấy tế bào vỏ não Tế bào thần kinh lưu trữ lượng lớn kẽm tự do tại các đầu tận của chúng, và sự giải phóng kẽm khi khử cực có thể gây tổn thương nghiêm trọng cho tế bào thần kinh Khử cực màng liên quan đến chấn thương não cấp tính làm tăng khả năng của kẽm hoạt động như một chất độc thần kinh Độc tính của kẽm trong tế bào thần kinh chủ yếu đến từ quá trình stress oxy hóa, với mức độ oxy phản ứng tăng cao làm thúc đẩy quá trình chết tế bào Ngoài ra, các enzym tạo gốc tự do như NADPH oxidase được cảm ứng và hoạt hóa khi tế bào tiếp xúc với kẽm, góp phần vào quá trình gây độc tế bào thần kinh.
Ngoài stress oxy hóa, stress nitrosative cũng ảnh hưởng đến tổn thương tế bào thần kinh do kẽm gây ra Nitric monoxide đóng vai trò quan trọng trong độc tính của kẽm bằng cách giải phóng các ion kẽm từ màng tế bào thần kinh Việc ức chế tổng hợp nitric oxide giúp giảm đáng kể việc giải phóng kẽm từ các mô não trong quá trình thiếu oxy và glucose.
Việc giải phóng kẽm nội bào gây ra quá trình chết rụng tế bào thần kinh, đồng thời các dấu hiệu của hoại tử như sưng tế bào và phá hủy các bào quan nội bào cũng đã được quan sát thấy Điều này cho thấy tế bào thần kinh chết do kẽm có thể bao gồm cả cơ chế chết theo chương trình và hoại tử, ảnh hưởng tiêu cực đến chức năng của hệ thần kinh [17].
Ảnh hưởng của kẽm đối với sức khỏe con người
Ảnh hưởng đến tiêu hóa
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc hít phải kẽm hoặc uống nước ô nhiễm có thể gây ra các dấu hiệu của bệnh về đường tiêu hóa hoặc biến đổi trong mô mềm đường tiêu hóa Ví dụ, một người đã tiêu thụ khoảng 3 hạt kẽm clorua đã xuất hiện các triệu chứng ngay lập tức, như cảm giác nóng rát, đau miệng và thực quản, cùng cảm giác buồn nôn Ngoài ra, các tác động này còn ảnh hưởng đến hệ miễn dịch và lưới bạch huyết, làm suy giảm khả năng phòng ngừa bệnh tật của cơ thể.
Kẽm đóng vai trò thiết yếu trong quá trình tăng trưởng và duy trì hệ miễn dịch, đặc biệt qua phản ứng của tế bào lympho với mitogens và vai trò là yếu tố đồng cho hormone thymulin tuyến ức Nhiễm bụi kim loại, bao gồm oxit kẽm, được cho là gây phản ứng bền vững và liên quan đến nhiễm khói kim loại trong cơ thể Nghiên cứu cho thấy có mối liên hệ giữa số lượng kẽm nổi và số lượng các tế bào T trong dịch rửa phế nang Broncho, điều này có thể ảnh hưởng đến quá trình bắt đầu nhiễm kim loại trong phổi và hệ thống hô hấp Ngoài ra, kẽm còn ảnh hưởng đến chức năng tim mạch, góp phần vào sức khỏe tim và các vấn đề liên quan đến hệ tuần hoàn.
Các dấu hiệu cho thấy nồng độ kẽm quá mức có thể gây đột quỵ tâm nhĩ sớm và tăng huyết áp, điều này phụ thuộc vào thể tích nội mạch Việc xác định các triệu chứng này là quan trọng để phát hiện sớm các nguy cơ liên quan đến rối loạn tim mạch do quá tải kẽm trong cơ thể Nghiên cứu cho thấy rằng sự mất cân bằng kẽm có thể ảnh hưởng tiêu cực đến chức năng tim và huyết áp, gây ra các vấn đề nghiêm trọng về sức khỏe Vì vậy, kiểm soát nồng độ kẽm là yếu tố then chốt trong phòng ngừa các bệnh lý tim mạch liên quan đến đột quỵ và cao huyết áp.
Kẽm thường không được coi là chất gây ung thư, trái ngược với nhiều kim loại khác như cadmium, coban, niken và asen vốn nổi tiếng là tác nhân gây ung thư Tuy nhiên, khi kẽm bị dịch chuyển khỏi các cấu trúc liên kết, đặc biệt là trong các enzym sửa chữa DNA, điều này có thể đóng vai trò chính trong cơ chế gây ung thư của các kim loại độc hại Ngoài ra, kẽm còn liên quan đến độc tính thần kinh, ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương.
Mức tiêu thụ kẽm vượt quá giới hạn an toàn có thể gây ra các triệu chứng như mệt mỏi, chóng mặt, sốc, lo lắng, nỗi buồn và sự ủ rũ Các dấu hiệu độc tính thần kinh như chóng mặt, đau đầu và mệt mỏi đã được ghi nhận liên quan đến lượng kẽm tiêu thụ qua đường uống ở con người Hiện tại, có rất ít thông tin khuyến cáo về khả năng uống quá liều kẽm có thể gây tổn thương nhẹ cho tế bào thần kinh Nghiên cứu về mối liên hệ giữa tiếp xúc với các phức chất kẽm và độc tính thần kinh vẫn cần tiếp tục để xác định rõ hơn tác động này.
Ảnh hưởng của kẽm đối với môi trường
Kẽm gây độc đối với thực vật, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của các enzym và quá trình trao đổi chất cơ bản Nồng độ dư thừa của Zn làm giảm quá trình quang hợp, rối loạn trao đổi nitơ và hạn chế năng suất cây trồng Thừa Zn trong thực vật cản trở sự hấp thu, vận chuyển và thẩm thấu ion, gây gián đoạn các quá trình trao đổi chất như thoát hơi nước và quang hợp Độc tính của kẽm còn thúc đẩy stress oxy hóa, tạo ra các gốc tự do và ROS, gây tổn thương màng tế bào, protein, sắc tố và DNA Để chống lại tác động của ROS, tế bào thực vật sở hữu hệ thống phòng thủ antioxidative nội sinh, gồm các enzym như peroxidase (POD) và catalase (CAT), được kiểm soát về mặt di truyền để bảo vệ sự phát triển của cây.
Nước bị ô nhiễm kẽm do các nhà máy công nghiệp thải lượng lớn kẽm mà không qua xử lý đạt tiêu chuẩn Hậu quả của ô nhiễm kẽm là làm bùn trên bờ sông lắng đọng, gây ô nhiễm môi trường nước Ngoài ra, kẽm còn làm tăng tính axit của nước, gây tác động tiêu cực đến hệ sinh thái và nguồn nước sinh hoạt.
Một số loài cá có khả năng tích tụ kẽm trong cơ thể khi sống trong các vùng nước bị ô nhiễm kẽm Khi kẽm xâm nhập vào hệ sinh thái, nó có thể tăng cường quá trình tích luỹ sinh học trong chuỗi thức ăn, gây nguy hiểm cho sức khỏe của các loài cá cũng như con người tiêu thụ chúng.
Một lượng lớn kẽm tồn tại tự nhiên trong đất, nhưng khi đất canh tác bị ô nhiễm kẽm do hoạt động con người, động vật sẽ hấp thụ lượng kẽm có hại cho sức khỏe Kẽm ô nhiễm có thể hòa tan vào nước ngầm, gây ô nhiễm nguồn nước và ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.
Kẽm có thể làm gián đoạn hoạt động trong đất bằng cách ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động của các vi sinh vật và giun đất, dẫn đến sự phân hủy chất hữu cơ chậm lại nghiêm trọng Điều này phản ánh tác động tiêu cực của kẽm đối với quá trình sinh học trong đất, làm giảm khả năng tự làm sạch và duy trì sức khỏe của đất.
Nguồn gốc phát sinh, các dạng tồn tại và con đường xâm nhập vào cơ thể người/động vật và môi trường của cadimi
Cadimi là một kim loại độc hại, là phụ phẩm trong quá trình luyện kim kẽm và chì Quá trình nung chảy và chiết xuất kim loại này phát sinh bụi và khói chứa cadimi, gây nguy hiểm đến sức khỏe con người và ô nhiễm môi trường Việc xử lý và xử lý chất thải chứa cadimi là rất quan trọng để giảm thiểu tác động tiêu cực của kim loại độc hại này.
Hàn, cắt các loại thép có Cd hoặc hợp kim Cd [5]
Cadimi là kim loại có nhiều trong đất nên nguyên nhân chủ yếu khiến bị ngộ độc là qua nguồn nước và thực phẩm bị ô nhiễm [21]
Các hợp chất thường gặp của Cadimi: CdO, CdS, CdCO3, Cd(OH)2
Thực phẩm có thể bị ô nhiễm qua đường tiêu hóa khi tiếp xúc với các dụng cụ bếp mới mạ Cadmium (Cd), gây nguy hiểm cho sức khỏe Trong công nghiệp, các công nhân chế tạo ắc quy tiếp xúc với que hàn chứa Cd có thể gây nhiễm độc khi vô tình chạm vào thức ăn hoặc đồ dùng hàng ngày Việc tiếp xúc với các vật dụng chứa Cd trong quá trình nấu ăn hoặc làm việc đòi hỏi phải có biện pháp phòng ngừa thích hợp để đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và sức khỏe người tiêu dùng.
Qua hô hấp: nhiễm độc cấp tính do hít phải Cd [6]
Chì (Cd) được hấp thụ chủ yếu qua đường tiêu hóa, nhưng quá trình này bị hạn chế do chì gây ra các triệu chứng nôn mạnh Khi hít phải chì, một lượng lớn kim loại này tích tụ chủ yếu ở phổi, thận, gan, tụy và tuyến giáp, gây ảnh hưởng tiêu cực đến các cơ quan này.
Cd tích lũy trong cơ thể sẽ được thải loại qua nước tiểu, một phần nhỏ qua đường dạ dày – ruột, nước bọt, tóc, móng [6].
Cơ chế cadimi gây tác dụng độc lên cơ thể con người/động vật và môi trường
Cadimi có đặc tính gần giống với kẽm, gây ra sự thay thế của cadimi vào các vị trí của kẽm trong các otynin và protein điều chỉnh quá trình phân bố kim loại Điều này dẫn đến việc protein bị ảnh hưởng, giảm khả năng hoạt động của chúng, đặc biệt là trong quá trình kiểm soát phân bổ kẽm và đồng trong cơ thể Đây là nguyên nhân gây rối loạn chức năng sinh lý và ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe.
Hình 6 Sự thay thế Zn2+ của Cd2+
Khoảng 80 – 90% cadimi trong cơ thể nằm ở dạng phức chất cadimi – otynin, là phức chất rất độc hại đối với hệ thần kinh [6]
Ảnh hưởng của cadimi đến sức khỏe con người
- Cadimi qua con đường tiêu hóa gây viêm dạ dày – ruột, co cơ thượng vị, nôn ra máu và tiêu chảy
- Rối loạn hô hấp: Giảm nhạy cảm khứu giác khi tiếp xúc thường xuyên, viêm mũi, viêm phế quản
- Răng màu vàng Cadimi: Sự nhiễm sắc màu vàng của men răng, cổ răng, không có sự thấm ở lợi
- Rối loạn xương: Xuất hiện cứng nhuyễn xương với triệu chứng đau nhiều trong khung chậu và các chi dưới
Các nghiên cứu thí nghiệm trên động vật đã chỉ ra rằng chất này có khả năng gây ung thư, gây teo tinh hoàn và dẫn đến ung thư tinh hoàn Ngoài ra, theo dõi trên người cho thấy những người tiếp xúc với chất này có nguy cơ cao mắc các bệnh về tuyến tiền liệt, bao gồm ung thư tuyến tiền liệt.
- Rối loạn toàn thân: Gây sút cân, hốc hác; Suy nhược; Thiếu máu nhẹ [6].
Ảnh hưởng của cadimi đến môi trường
Cadimi tác động trên sinh vật thủy sinh tương tự như ở người bao gồm các dị tật xương và suy thận ở cá
Cá có dị tật xương gặp khó khăn trong việc tìm kiếm thức ăn, đồng thời gặp nhiều trở ngại trong việc lẩn tránh các sinh vật săn đuổi Điều này dẫn đến hiệu ứng gây tử vong gián tiếp, ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng sinh tồn của chúng trong môi trường tự nhiên.
Cadimi làm suy giảm sự tăng trưởng của thực vật thủy sinh, dẫn đến chuỗi thức ăn bị giảm sút
Cadimi thấm sâu vào lòng đất gây ảnh hưởng đến nguồn nước ngầm và tập trung rất nhiều trong các loại thực vật [22]