TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNGHÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG KỲ THI KẾT THÚC HỌC PHẦN HỌC KỲ I NĂM HỌC 2021-2022 Đề tài bài tập lớn: Anh/chị hãy lựa chọn và phân tích nguồn phát sinh, d
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG
KỲ THI KẾT THÚC HỌC PHẦN HỌC KỲ I NĂM HỌC 2021-2022
Đề tài bài tập lớn: Anh/chị hãy lựa chọn và phân tích nguồn phát sinh, dạng tồn tại, quá trình lan truyền và tác động gây độc (hấp thụ, chuyển hóa, tích tụ, đào thải, biểu hiện nhiễm độc) đối với độc chất nhóm kim loại nặng trong môi trường nước? Hãy lấy dẫn chứng một sự cố môi trường hoặc một vụ nhiễm độc điển hình ở Việt Nam hoặc trên thế giới do độc chất kim loại nặng đã chọn, từ đó trình bày nguyên nhân, hậu quả và biện pháp khắc phục của sự cố môi trường hoặc vụ nhiễm độc đã chọn? Bằng kiến thức đã học anh/chị hãy tính liều lượng phơi nhiễm hàng ngày của độc chất đã chọn qua đường tiêu hóa đối với người dân sống ở khu vực nguồn nước được sử dụng làm nước ăn uống bị ô nhiễm (số liệu nồng độ chất ô nhiễm và hệ số hấp thụ có thể thu thập hoặc giả định)?
Họ và tên học viên/sinh viên: Hoàng Phương Thảo
Mã học viên/sinh viên: 20111101338
Lớp: DH10QM2
Tên học phần: Độc học môi trường
Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Thị Hiền
Hà Nội, ngày 8 tháng 12 năm 2021
Trang 2MỤC LỤC
Mở đầu1 2
1 Nguồn phát sinh của độc chất thủy
ngân2 1.1 Nguồn gốc tự nhiên2
1.2 Nguồn gốc nhân tạo2
1.3 Dạng tồn tại của độc chất thủy ngân4
2 Quá trình lan truyền của độc chất thủy ngân5
3 Quá trình hấp thụ của độc chất thủy ngân 6
4 Quá trình chuyển hóa của độc chất thủy ngân trong cơ thể6
5 Quá trình tích tụ và đào thải của độc chất thủy ngân trong cơ thể8
6 Biểu hiện nhiễm độc của độc chất thủy ngân8
6.1 Nhiễm độc cấp tính8
6.2 Nhiễm độc mãn tính9
10
1 Nguyên nhân gây ra sự cố10
2 Hậu quả của sự cố11
3 Biện pháp khắc phục sự cố12
13
15
Trang 3MỞ ĐẦU
Thủy ngân là một độc chất nhóm kim loại nặng trong môi trường nước được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp cũng như trong đời sống Thủy ngân là vật liệu chủ yếu trong nhiều khí cụ vật lý: áp kế kỹ thuật, khí áp kế, bơm chân không, các điện cực trong một số dạng thiết bị điện tử, pin và chất xúc tác…
Tuy nhiên, việc sử dụng rộng rãi kim loại thủy ngân, đặc biệt trong tình trạng công nghiệp hóa đang lan rộng trên phạm vi toàn cầu, người ta càng lo ngại đến nguy cơ nhiễm độc thủy ngân Thủy ngân nguyên tố lỏng là ít độc, nhưng hơi, các hợp chất và muối của nó là rất độc và là nguyên nhân gây ra các tổn thương não và gan khi con người tiếp xúc, hít thở hay ăn phải Thủy ngân là chất độc tích lũy sinh học rất dễ dàng hấp thụ qua da, các cơ quan hô hấp và tiêu hóa Các hợp chất vô cơ ít độc hơn so với hợp chất hữu cơ của thủy ngân Ngày nay, nguy cơ nhiễm độc thủy ngân là ngày càng cao Những hợp chất thủy ngân có khuynh hướng tích lũy trong đất và trầm tích, làm ô nhiễm chuỗi thức ăn và ảnh hưởng tới sự trao đổi chất của con người lâu dài
Vì vậy, em xin phép được trình bày nguồn phát sinh, dạng tồn tại, quá trình lan truyền
và tác động gây độc, đưa ra ví dụ về sự cố môi trường do thủy ngân gây nên tại Việt Nam cũng như bằng kiến thức đã học được em sẽ tính liều lượng phơi nhiễm hàng ngày của độc chất đã chọn qua đường tiêu hóa đối với người dân sống ở khu vực nguồn nước được sử dụng làm nước ăn uống bị ô nhiễm để hiểu rõ hơn độc chất thủy ngân nguy hiểm như thế nào
Trang 4Chương I Độc học của độc chất thủy ngân
1 Nguồn phát sinh của độc chất thủy ngân
1.1 Nguồn gốc tự nhiên:
- Trong thiên nhiên không có nhiều thủy ngân, đôi khi bắt gặp nó ở dạng tự sinh – dưới dạng những giọt nhỏ li ti Khoáng vật chủ yếu của thủy ngân là thần sa (HgS) Đó
là một thứ đá đẹp, tựa như được bao phủ bởi những vết máu đỏ tươi Thần sa là sự kết hợp bình thường của oxide và thời tiết, hòa tan tốt trong nước
-Có khoảng 99,98% thủy ngân tồn tại ở dạng phân tán và 0,02% ở dạng khoáng vật và thần sa là phổ biến nhất Bên cạnh đó vì sét hấp thụ nhiều thủy ngân nên hàm lượng thủy ngân trong đá trầm tích sét khá cao
- Thủy ngân dễ bay hơi nên luôn có mặt trong không khí
Các đồng vị của thủy ngân thường tập trung nhiều hơn
trong không khí ở vùng núi lửa hoặc suối nước nóng Sự
lắng đọng từ bầu khí quyển có thể do quá trình hóa sinh
(chủ yếu là Hg và Hg(CH3)2 )
-Ngoài ra thủy ngân có nhiều trong đất, biển do các chấn
động địa chất và từ khí thải tự nhiên của trái đất [4]
Nguồn ảnh: Wikipedia
1.2 Nguồn gốc nhân tạo:
Lĩnh vực công nghiệp: Đây là lĩnh vực thải lương lớn Hg vào môi trường không khí và nước
- Việc khai thác mỏ: thủy ngân, vàng, đồng, kẽm, bạc làm tăng nồng
độ thủy ngân trong nước từ 0,1microgramme/l – 80microgramme/l
- Ngoài ra, thủy ngân cũng phát sinh từ các hoạt động sản xuất khác như: công nghiệp bột giấy và thiết bị điện; các nhà máy điện sử dụng than là nhiên liệu để đốt; sản xuất clo, thép, photphat, vàng; luyện kim
Trang 5- Đặc biệt thủy ngân được sử trong sản xuất bóng đèn như đèn huỳnh quang là nguồn gây ô nhiễm
Hg rất lớn vì mỗi bóng đèn
compact để đạt được độ
sáng nhất định và tiết kiệm
điện năng so với bóng đèn
huỳnh quang và các loại
bóng đèn thông thường
khác, nhà sản xuất phải dùng một
lượng thuỷ ngân nhất định (0,05ml
thuỷ ngân/ bóng) Tuy nhiên, thủy ngân chứa trong loại bóng đèn này rất độc hại với cơ thể [4]
Lĩnh vực nông nghiệp: Sử dụng thủy ngân hữu cơ để sản xuất thuốc diệt loài gặm nhấm, diệt nấm, công nghệ xử lý hạt giống chống nấm, sâu bệnh [4]
Y học: Được sử dụng nhiều trong lĩnh vực này như quá trình sản xuất và bảo quản vắcxin, nha khoa, công nghệ mỹ phẩm Hg có trong một số dụng cụ y khoa: huyết áp kế, nhiệt kế Riêng nhiệt kế do thân làm bằng thủy tinh nên dễ
vỡ, làm Hg có trong đó thoát ra ngoài thành
những hạt tròn nhỏ lăn tròn trên mặt đất
Nếu không sớm thu hồi, xử lý thì chúng sẽ
bốc hơi vào không khí, xâm nhập vào cơ
thể người bằng con đường hô hấp, thấm
qua da, gây độc Theo thống kê của WHO
năm 2007, từ các thiết bị y tế có thể phóng
thích chiếm khoảng 5% thủy ngân trong
nước thải [4]
Nguồn ảnh: Websosanh
Nguồn sinh hoạt: Nguồn thải thủy ngân từ việc
đốt hay chôn lấp các chất thải đô thị Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm
Trang 6liên quan đến các hợp chất của thủy ngân và lưu huỳnh Trong nước thải sinh hoạt, đôi khi chứa hàm lượng thuỷ ngân lớn hơn 10 lần so với thuỷ ngân trong
tự nhiên (0,001-0,0001 ppm) thuỷ ngân được hấp thụ vào các chất cặn lắng của nước và suối và trở thành nguồn lưu giữ thuỷ ngân gây ô nhiễm thường xuyên cùng với nguồn chính [4]
Nguồn gốc từ thực phẩm:
- Sản phẩm có nguồn gốc từ thực vật:
+ Một số loài thực vật có khả năng hấp thụ hơi thủy ngân qua lá trong quá trình quang hợp ( cây thuốc lá )
+ Ví dụ như nấm có thể hấp thụ thủy ngân trong môi trường qua hệ sợi nấm
-Sản phẩm có nguồn gốc từ động vật: Một số loài động vật có thể tích lũy
một lượng Hg trong cơ thể
Nguồn ảnh: Dân Việt
xuất sẽ phát tán vào trong môi trường, sau đó sẽ xâm nhập vào cơ thể sinh vật nói chung và con người nói riêng quâ đường hô hấp, tiêu hóa, tiếp xúc và lan truyền vào các cơ quan bên trong cơ thể [4]
1.3 Dạng tồn tại của độc chất thủy ngân:
- Dạng vô cơ: Đây là dạng tồn tại gây hại cho những người làm các ngành nghề có nguy cơ tiếp xúc với chất độc hại như công nhân trong các nhà máy hóa chất Hợp chất thủy ngân vô cơ có thể tìm được ở trong các loại pin, thuốc uống, thuốc mỡ và một số loại thuốc có nguồn gốc thảo mộc Hợp chất này có thể gây hại nếu con người hít hoặc nuốt vào cơ thể Trong dạng này, thủy ngân tồn tại dưới 3 dạng khác nhau: +Thủy ngân nguyên tử ( Hg0) – được sử dụng trong các nhiệt kế
+Thủy ngân dưới dạng khí – là thuỷ ngân dưới tác dụng của nhiệt chuyển thành hơi
Trang 7+Thủy ngân vô cơ dưới dạng ion ( Hg2+, ).
-Dạng hữu cơ: Thủy ngân tồn tại dưới dạng hữu cơ ví dụ như methylmercury ( là chất
mà con người có thể tiếp xúc thông qua việc ăn uống ) khi nó kết hợp với một phân tử chứa cacbon, là nền tảng của những cá thể sống Ví dụ như: (CH3)2Hg, C6H5Hg,
C2H5Hg và CH3Hg
- Thủy ngân phenyl ( phenylmercury ) : Thủy ngân tồn tại dưới dạng này thường có ở các loại sơn sản xuất từ nhựa mủ, sơn ngoại thất, bả chống thấm, mỹ phẩm dành cho mắt, Phenylmercury xâm nhập vào cơ thể khi hít vào ở dạng hơi, ngấm qua da hoặc đường tiêu hóa
2 Quá trình lan truyền của độc chất thủy ngân
- Theo báo cáo tóm tắt về vấn đề thủy ngân của Liên minh Châu Âu (Ngày 12/7/2012), nguy cơ phơi nhiễm chính đối với con người là qua thực phẩm Thủy ngân phát ra trong không khí cuối cùng lắng xuống nước hoặc đi vào đất liền, sau đó đi vào nguồn nước Sau khi lắng đọng, dưới sự tác động của một số vi sinh vật thuỷ ngân có thể chuyển hoá thành dạng methylmercury, một dạng độc tố cao tích tụ trong cá, động vật có vỏ và động vật ăn cá [3]
Nguồn ảnh: mecie.vn
quyển bởi các quá trình tự nhiên (hoạt động núi lửa, cháy rừng và phong hóa đá) nhưng khoảng một nửa lượng thủy ngân thải vào khí quyển hiện nay là do hoạt động của con người [3]
Trang 8- Thủy ngân là kim loại rất dễ bay hơi, có thể bay hơi ngay trong nhiệt độ phòng Hơi của nó không màu không mùi, vì vậy rất khó để nhận biết có sự hiện diện của thủy ngân trong không khí [7]
-Khi bị tràn ra ngoài vật đựng, thủy ngân tách thành những giọt nhỏ và phân tán rộng Chúng sẽ bốc hơi nhanh hơn nếu trong điều kiện thoáng gió Cứ mỗi 10°C tăng lên thì tốc độ bay hơi của thủy ngân cũng tăng gấp đôi, đó là lý do vì sao các vụ cháy thủy ngân thường để lại hậu quả rất nghiêm trọng do thủy ngân bốc hơi mạnh, kết hợp với gió sẽ làm phát tán thủy ngân đi rất xa, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người [7]
-Thủy ngân sau khi bay hơi sẽ tuần hoàn trong không khí, đất,nước; tạo thành các hợp chất hóa học và biến đổi thành các dạng vật lý khác nhau của thủy ngân Chúng có thể tích tụ trong chuỗi thức ăn và đi vào cơ thể người khi ăn phải những thực phẩm này [7]
3 Quá trình hấp thụ của độc chất thủy ngân
- Khả năng hấp thụ tùy thuộc vào dạng tồn tại của thủy ngân
+Hơi thủy ngân: dễ hấp thụ qua đường hô hấp
+ Methyl thủy ngân: dễ hấp thụ qua da, tiêu hóa, hô hấp
+ Muối thủy ngân, thủy ngân lỏng: khó hấp thụ, thủy ngân hấp thụ qua đường tiêu hóa đào thải ngay ra ngoài theo đường phân
- Thủy ngân chủ yếu vào cơ thể qua đường hô hấp Gần 80% hơi Hg hít vào được giữ lại và thấm vào cơ thể tuỳ thuộc độ hòa tan của nó Thủy ngân kim loại ít bị hấp thụ qua đường tiêu hoá Thủy ngân được thải loại ở người bình thường là 10mg/24 giờ qua nước tiểu và 10 mg/ngày qua phân
- Trong đời sống, nhiều người không tiếp xúc nghề nghiệp với Hg nhưng trong máu vẫn có Hg, nguyên nhân là do ăn cá Theo nghiên cứu và thống kê, người ta công bố một số kết quả sau:
+Người không tiếp xúc nghề nghiệp, không ăn cá: 5 mg/lit
+Người ăn cá nhiều: 100 – 200 mg/lit
+Người ăn ít cá: vài mg/kg [6]
4 Quá trình chuyển hóa của độc chất thủy ngân trong cơ thể
Trang 9- Quá trình chuyển hóa của thủy ngân gồm có 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: Thủy ngân bị oxi hóa: Sau khi vào cơ thể, Hg kim loại bị oxi hóa thành ion Hg2+ và có thể liên kết với các protein của máu và các mô Ion Hg2+ biến đổi được, điều này giải thích hiệu quả của BAL thải loại Hg vô cơ của cơ thể Nếu đưa
Hg vô cơ vào cơ thể qua tĩnh mạch, dưới da và miệng, nó chủ yếu được tích lũy ở thận Xấp xỉ 80% lượng hơi thủy ngân hít vào cơ thể phải được hấp thụ qua phổi Mức độ hấp thụ của hợp chất thủy ngân hít phải phụ thuộc vào kích cỡ và thành phần hóa học của nó Hấp thụ của hợp chất thủy ngân kim loại qua dạ dày và đường ruột không đáng
kể, nhưng hấp thụ thủy ngân metyl thì rất lớn
+ Giai đoạn 2: Hg2+ liên kết với các protein của máu và của các mô, tác dụng với gốc
SH của protein làm biến tính protein gây mất hoạt tính của các enzyme và làm rối loạn chức năng của protein
- Với muối thủy ngân:
+ Hầu hết không tan và phải được oxi hóa thì mới hấp thụ được Gần 15% lượng muối thủy ngân vô cơ được hấp thụ qua ruột; cặn lắng thì được đào thải qua đường phân Sau khi hấp thụ, muối thủy ngân được phân bố khắp cơ thể và mau chóng được oxi hóa và ở trong các mô Thủy ngân vừa được oxi hóa thì kết hợp với protein và biến thành thủy ngân hữu cơ Thủy ngân không ngấm qua vách ngăn mạch máu não nhưng phân bố khắp các mô, một số hợp chất thủy ngân hữu cơ, đặc biệt là hợp chất phênyl
và ancoxyankyl, nhanh chóng chuyển sang dạng hữu cơ
- Quá trình chuyển hóa của thủy ngân etyl sang dạng hữu cơ rất chậm và sự chuyển hóa của thủy ngân metyl thì không hề xảy ra
- Hợp chất thủy ngân vô cơ:
+ Hợp chất này của thủy ngân thấm một cách nhanh chóng vào màng máu não và chuyển qua nhau thai một cách dễ dàng Thận chứa một lượng thủy ngân nhiều nhất hơn 50% lượng thủy ngân nguyên tố và các hợp chất thủy ngân ankyl Sau khi gặp thủy ngân nguyên tố, hợp chất vô cơ thủy ngân aryl hoặc ancoxyankyl, thủy ngân được bài tiết qua đường nước tiểu Tuyến bài tiết chính của thủy ngân metyl là theo đường
Trang 10phân thải, nhưng tốc độ bài tiết rất chậm, thời gian bán phân hủy của các hợp chất thủy ngân ankyl trong cơ thể người khoảng 70 –80 ngày
- Một số chuyển hóa của Hg và hợp chất Hg như sau:
+ Trong máu: Trong khi Hg của hợp chất vô cơ chủ yếu kết hợp với protein huyết thanh thì Hg của hợp chất hữu cơ lại gắn vào hồng cầu
+ Trong thận: Hg tích lũy ở phần đầu xa của ống lượn gần và quai Henlé Nó không tích lũy trong các cuộn tiểu cầu
+Trong não: Hg khu trú nhiều trong các tế bào thần kinh của chất xám [6]
5 Quá trình tích tụ và đào thải của độc chất thủy ngân trong cơ thể
- Tuyến bài tiết chính của thủy ngân metyl là theo đường phân thải, nhưng tốc độ bài tiết rất chậm, thời gian bán phân hủy của các hợp chất thủy ngân ankyl trong cơ thể người khoảng 70 –80 ngày Thủy ngân cũng được bài tiết qua đường mồ hôi và nước bọt, trong khi đó, hơi thủy ngân được thải qua phổi Thủy ngân metyl có thể qua tuyến sữa, trẻ em bú sữa mẹ bị nhiễm thủy ngân thì cũng nhiễm một lượng thủy ngân đáng kể
-Hg vô cơ thải loại qua kết tràng và thận Một tỷ lệ nhỏ được thải qua da và nước bọt Người bị bệnh thận mà nhiễm Hg thì sự thải loại Hg bị cản trở Yếu tố này có thể đóng vai trò quan trọng trong những trường hợp không thấy tương quan giữa tỷ lệ đào thải qua nước tiểu và các dấu hiệu nhiễm độc
-Thủy ngân vào cơ thể có thể được tích tụ nhiều ở trong máu, trong tế bào thần kinh của não, trong thận hoặc trong các mô mỡ [6]
Enzyme
Trang 116 Biểu hiện nhiễm độc của độc chất thủy ngân
6.1 Nhiễm độc cấp tính:
- Thủy ngân gây viêm da với ban đỏ, ngứa
dữ dội, phù, sần, mụn mủ và loét sâu ở đầu ngón tay HgCl2, Hg(NO3)2 và HgI2 đều gây kích ứng da
- Nhiễm độc cấp tính nặng thường xảy ra khi công nhân tiếp xúc với thủy ngân bị nung nóng trong phòng kín
Nguồn ảnh: Kênh 14
- Các triệu chứng nhiễm độc như ho, khó thở, thở gấp, sốt, buồn nôn, nôn mửa, chứng ngủ lịm và cảm giác co thắt ngực; có những bệnh nhân thì có triệu chứng rét run, có những bệnh nhân bị tím tái
+ Trong những trường hợp nhẹ thì các triệu chứng biến mất nhanh chóng mặc dù hiện tượng co thắt ngực và khó thở có thể kéo dài một tuần hoặc hơn
+ Các triệu chứng nhiễm độc cấp tính nặng hơn như viêm dạ dày – ruột non cấp tính, viếm miệng và viêm kết tràng, lở loét, xuất huyết Vô niệu với tăng ure huyết tiếp theo
là hoại tử các ống lượn xa của thận, thường xuyên sốc Nghiệm trọng hơn nếu nhiễm độc với nồng độ cao có thể gây ra kích ứng phổi dẫn tới viêm phổi hóa học, nếu không điều trị kịp thời sẽ dẫn đến tử vong
* Ví dụ điển hình về nhiễm độc cấp tính thủy ngân:
+ Năm 1803, ở Italia do hoả hoạn hơi Hg bốc lên toả ra một vùng rộng nhiều cây số gây ra nhiễm độc 900 người
+ Năm 1910 tàu biển Triumph chở thủy ngân bình chứa bị vỡ do tai nạn làm Hg chảy
ra hầm tàu rồi bốc hơi gây nhiễm độc 200 người và làm 3 người chết [6]
6.2 Nhiễm độc mãn tính:
