Bài giảng: Độc học sinh thái ppt

Nguyen Thi Van Ha, 4/2008 4/2008 2 Hệ tự nhiên Cơng viên/rừng Khu cơng nghiệp Cơng nghiệp 9 Độc chất học là môn nghiên cứu sự tồn lưu chuyển hoá và độc tính của chất độc trong môi trường

Trang 1

Nguyen Thi Van Ha,

4/2008

2

Hệ tự nhiên

Cơng viên/rừng

Khu cơng nghiệp

Cơng nghiệp

9 Độc chất học là môn nghiên cứu sự tồn lưu chuyển hoá và độc

tính của chất độc trong môi trường và trong cơ thể sinh vật

9 Sự tồn lưu chuyển hoá và độc tính của chất độc trong môi

trường được nghiên cứu qua “độc học sinh thái” (ecotoxicology)

- một ngành của độc chất học.

9 Tính độc của một chất không chỉ tùy thuộc vào thành phần hóa học, độc tính của các chất ô nhiễm mà còn tùyt huộc vào liều lượng và tuyến tiếp xúc.

9 Nhà hiền triết Hy Lạp Paracelsus

thế gian kia chất gì là không độc?

Tất cả đều là độc đâu có chất gì không!

Chỉ liều lượng định ra chất độc Và chất nào không độc mà thôi!

9 Khi độc học trở thành ngành khoa học, cần phải định lượng

Trang 2

Nguyen Thi Van Ha,

4/2008

5

Các Rủi Ro Gây Nguy Hiểm

1 Các rủi ro vật lý:

•Cháy

•nổ

•bỏng

2 Các rủi ro hóa học:

•Sự hít thở

•Sự hấp thụ do:

-Tiếp xúc qua da

-Ăn, uống

Sự rủi ro ~ Nguy cơ có hại.

Mức độ nguy hiểm ~ Các đặc tính của chất → Nồng độ

Ví dụ: Dioxin đối với Saccharin ; Cả hai đều gây ung thư.

Nguyen Thi Van Ha, 4/2008

6

Các Hoá Chất Môi Trường Hóa chất có hại cho sinh vật sống có thể gồm 4 nhóm:

Nhóm 1: Các kim loại/ Các chất vô cơ Kim loại và các kim loại nặng:

Pb, Hg, Cd là ba kim loại nặng quan trọng và các kim loại khác Các chất vô cơ:

Nitrat ~ NO3- , Clorua ~ Cl - , Nhôm ~ Al Florua ~ F-, Natri ~ Na, Asen ~ As

Nguyen Thi Van Ha,

Nhóm 2: Các loại thuốc trừ sâu

•Thuốc hun (thuốc xông) : CH3Br, EDB (Etylen đi bromua)

Nhóm 3: Dung môi và các chất dễ bay hơi

• Các dẫn xuất của hydrocacbon halogen:

TCE, CCl2, Vinyl clorua, PCE

•Các hydrocacbon vòng thơm như Benzen hay Toluene

Nguyen Thi Van Ha,

Nhóm 4: Các chất hữu cơ tổng hợp

•Các chất Polyclorua biphenyl – PCBs.

•Các hợp chất hữu cơ đa vòng thơm ~ PAHs Styren, Dioxin, và các loại khác

Trang 3

Nguyen Thi Van Ha,

4/2008

9

Đại lượng liên quan đến đánh giá độc tính

Liều lượng gây chết 50% số động vật thí nghiệm

Sucrơza LD50~ 29,700mg/kg

Giá trị LD50 khác nhau đối với từng lịai động vật, thậm chí đối với từng giới tính và tuổi tác

trong cùng lịai động vật

Giá trị LD50 càng nhỏ độc tính càng cao

Các chất cĩ độc tính cấp III được xem là cĩ độc tính thấp khơng gây độc nhất là độc cấp tính

LD50 (mg/Kg) – chuột Qua tiêu hĩa Qua da Cấp độc

Dạng rắn Dạng lỏng Dạng rắn Dạng lỏng

IA (rất độc)

IB (độc tính cao)

II (độc tính trung bình) III (độc tính thấp)

<5 5-50 50-200

>500

<20 20-200 200-2000

>2000

<10 10-100 100-1000

>1000

<40 40-400 400-4000

Nồng độ gây chết 50% số động vật thí nghiệm

3 Liều lượng chấp nhận tối đa trong ngày ADI Accepted Daily Intake là liều lượng tối đa cho phép tiếp nhận trong ngày (mg/Kg)

4 Dư lượng tối đa cho phép MRL Maximum Residue Limít là nồng độ tối đa cho phép của chất đang xem xét tồn dư trong thực phẩm hay đối tượng xem xét (mg/Kg)

(mg/Kg trọng lượng tươi)

ÁAs

Cd

Hg Thiếc

Gan gà Các lọai thức ăn Chocolate Rau Thịt Đậu phộng Lúa/lúa mì Tất cả thức ăn/cá Tất cả các lọai thức ăn

2

1 0.5 0.05 0.05 0.1 0.03/0.5

50

5 Khả năng phân hủy hoặc thời gian phân hủy,= lượng thời gian sử dụng để phân hĩa

DT50 = 50% gốc của nĩ; DT90 = 90% gốc của nĩ

Ví dụ DT50 của Cd là 150 năm của ĐT là 40 năm

Ví dụ: Đánh giá thuốc trừ sâu bằng DT50

21 – 90 Độ bền vừa phải

Đánh Giá Độc Tính qua mức độ gây ung thư

Đánh giá mức độ gây ung thư cĩ năm cấp từ A tới E

A – cĩ dấu hiệu rõ ràng gây ung thư cho người, Asen, Dioxin, PAHs

B –Chì, cĩ khả năng làm chất gây ung thư (propable carcinogen)

C – Chất cĩ lẽ gây ung thư (posible less than probable)

E –khơng cĩ dấu hiệu rõ ràng gây ra ung thư

D –khơng được phân loại, khơng cĩ chứng cứ đầy đủ gây ung thư

Ví dụ liều lượng an tịan của chì trong máu cho người là 10 ug Pb/100ml máu, 50ug/100ml sẽ gây tổn thương trung tâm thần kinh và phát triển dị tật

Trang 4

Nguyen Thi Van Ha,

4/2008

13

Đánh Giá Độc Tính LD50: được sử dụng để đánh giá độ độc của chất (hĩa học)

Các con đường phân bố / tuyến tiếp xúc (Động vật/ Con người)

Da biểu bì / Da

Sự hít thở/ Sự hơ hấp

Ăn, uống / thơng qua dạ dày

Các ảnh hưởng cĩ hại của các hố chất cĩ thể gây ra tác hại cho tất cả các sinh vật sống và

khu vực cư trú trong các hệ sinh thái → Nguy cơ ơ nhiễm sinh thái

14

Đánh Giá Liều Lượng Hấp Thu

Phương trình ước tính liều lượng hấp thu khi xuất hiện độc tính trong mơi trường

Lượng lấy vào ＝Cexp x CR x FI x AF/BW

C exp – nồng độ trung bình tiếp xúc

CR – cường độ tiếp xúc

FI – Tỉ lệ lấy thu vào

AF – Tỉ lệ hấp thụ

BW – Trọng lượng cơ thể

Nguyen Thi Van Ha,

Những phép thử độc tính

- Các lồi ở biển cĩ độ nhạy cảm cao hơn các lồi nước ngọt và cho

phép đưa ra 4 lồi sinh vật kiểm nghiệm để quan trắc nước và bùn ở

của sơng: vi khuẩn biển Vibrio fischeri, sự nảy mầm của tảo, thí

nghiệm độc tính lên động vật 2 mảnh vỏ C.gigas và lồi giáp xác

C.arenarium (Pháp).

- Thử cá lòng tong Rasbora sp , thử tép gạo Macrobrachium

lanchesteri, thử cá bảy màu Poecilia reticulata, cá chép Cyprinus

carpio

- Thử rận nước

Nguyen Thi Van Ha,

Thử vi khuẩn phát quang

-- Vi khuẩn phát quang - V fischeri phát ra ánh sáng một cách tự nhiên

Enzyme là một loại vi khuẩn phát ra ánh sáng gây xúc tác cho phản ứng sau:

FMNH2 + O2 + R-CO-H FMN + R-COOH + H2O + Light (490 nm)

- Sự phát quang sinh học của vi khuẩn V fischeri tương ứng với sự chuyển hĩa

của tế bào Một chất độc sẽ gây thay đổi tình trạng tế bào với những mức độ khác nhau như: vách tế bào, màng tế bào, dây chuyền vận chuyển điện tử, enzymes xúc tác, cấu tạo huyết tương Nhưng tất cả những trường hợp thay đổi này thì tương ứng với sự suy giảm phát quang sinh học Sự suy giảm ánh sáng được đo bằng máy đo ánh sáng để đo sự phát quang

b Nguyên tắc thử nghiệm:

- Phương pháp thử gọi là TM test với thiết bị Microtox Analyser model 500 (

ISO, 1998 ).

- Vi khuẩn phát quang Vibrio fischerii NRR-11177

- Nguyên lý thử nghiệm: là kiểm sốt quá trình trao đổi chất của vi sinh vật phát quang thời gian ngắn 5 – 15 phút, Nhiệt độ ở 15 – 270C

Trang 5

Nguyen Thi Van Ha,

4/2008

17

Yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ chất độc trong MT

Phương thức đưa chất ô nhiễm vào môi trường

• Dạng nguồn thải: nguồn điểm và không điểm

• Lưu lượng chất thải

• Thành phần chất thải độc hại

Tính chất vật lý của chất ô nhiễm

• Độ tan

• Tỉ trọng

• Dạng tồn tại

18

Phương thức đưa chất ô nhiễm vào môi trường

• Dạng nguồn thải: nguồn điểm và không điểm

• Lưu lượng chất thải

• Thành phần chất thải độc hại Tính chất vật lý của chất ô nhiễm

• Độ tan

• Tỉ trọng

• Dạng tồn tại

• Tính chất hoá học của chất ô nhiễm

• Tính chất sinh hoá (khả năng chuyển hoá) của chất thải độc hại

• Tính tồn lưu trong môi trường (các yếu tố ảnh hưởng đến tồn lưu

trong môi trường là số lần và liều lượng đưa vào môi trường, đặc

tính của độc chất, tính hấp thụ và hấp phu, sự bay hơi, quá trình

tích luỹ sinh học, điều kiện ngoại cảnh…)

• Đặc điểm tác dụng sinh học (tích luỹ sinh học của chất độc ở các

mô cơ thể, thường bị ảnh hưởng bởi tính ưa mỡ của hoá chất, vận

tốc biến dưỡng, bán sinh của hoá chất trong sinh vật)

• Điều kiện thuỷ văn, khí tượng ngọai cảnh nhự chuyển hoá hoá học tương tự như sự chuyển hoá sinh học gồm có: thuỷ phân, acid hoá, sự khử và các phản ứng quang xúc tác, và phân huỷ sinh vật

• Sự quang phân giải

• Thuỷ phân

• Sự chuyển hoá do vi sinh vật

• Độ pH

Trang 6

Nguyen Thi Van Ha,

4/2008

21

Phân lọai hiệu ứng gây độc

• Phân lọai dựa theo điểm cuối (endpoint) gồm hiệu ứng gây ung

thư và hiệu ứng không gây ung thư

• Ví dụ chì gây khối u thận hay thiếu cân trẻ sơ sinh, thiếu

máu, tăng huyết áp giảm IQ

• Phân lọai dựa theo cơ quan tiêu điểm (thận đ/v Cd, Tủy đ/v

benzen, phổi đ/v paraquat)

• Phân lọai theo tác dụng tức thời hay tác dụng chậm:

• Độc mãn tính, tác dụng gây hại nếu hàng ngày hóa chất đưa vào trong cơ

thể phần lớn thời gian sống của động vật thực nghiệm

• độc cấp tính, tác dụng gây hại trong thời gian ngắn sau 24 h tiếp xúc

• Độc bán tính cấp, gây hại nếu hàng ngày đưa vào cơ thể trong khỏang thời

gian dưới 10% thời gian sống của động vật thực nghiệm

• Phân lọai theo dạng phục hồi và không phục hồi

• Phân lọai theo tác động cục bộ (axít hay bazơ) hay hệ thống (CO,

CN, kim lọai nặng…)

22

Đánh giá độc tính của chất không gây ung thư

• Chất không gây ung thư là chất gây đầu độc cơ thể nhưng không gây khối u

• Ngưỡng tác dụng là mức liều lượng hay nồng độ mà dưới chúng thì tác động gây hại đ/v tế bào chưa phát hiện

Ví dụ liều lượng an tòan của chì trong máu cho người là 10 ug Pb/100ml máu, 50ug/100ml sẽ gây tổn thương trung tâm thần kinh và phát triển dị tật

• Mức tác dụng không quan sát được, NOEL, non-observed effect level, hay NOAEL, non-observed adverse effect level.

• Mức tác dụng nhỏ nhất có thể quan sát được LOEL là liều nhỏ nhất có thể tác dụng gây độc đến mức có thể quan sát được

• Liều tiếp nhận hàng ngày có thể chấp nhận được, ADI, Acceptable Daily Intake

Nguyen Thi Van Ha,

Ví dụ đánh giá ADI

• ADI được WHO và nhiều quốc gia sử dụng như tiêu chuẩn thực

phẩm và thức uống

• biết NOAEL của chuộtlà 0.2mg/kg cân nặng/ngày, hãy xác

định tiêu chuẩn As trong nước uống của người

• ADI = 0.2/10 x10 = 0.002 mg/ngày, mỗi ngày mỗi người uống

2L nước vậy tiêu chuẩn As trong nước uống là 0.001mg/L

• Ở Mỹ dùng RfD (liều tham chiếu – Reference Dose)

• RfD = LOAEL/K

• K = hệ số an tòan có tính đến độ nhạy cảm cộng đồng (=10) x hệ số an

tòan ngọai suy từ động vật ra người (=10) x hệ số an tòan ngọai suy tự độc

bán tính ra độc cấp tính (=10) x hệ số an tòan ngọai suy từ LOEL đến

NOAEL (=10) x hệ số điều chỉnh từ 1-10

• Ví dụ LOAEL của Lindane khi thử nghiệm độc bán tính cấp

qua đường tiêu hóa của chuột là 5 mg/Kg ngày Xác định RfD

cho người

Đánh giá rủi ro đối với chất độc không gây ung thư

• Quy trình của USEPA gồm 4 bước

• b1: xác định tuyến tiếp xúc

• B2: xác định RfD

• B3: xác định liều lượng tiếp xúc (Cexp)

• B4: xác định chỉ số nguy hại = Cexp/RfD

• Ví dụ nước giếng khu vực bị ảnh hưởng của nước thải xi mạ nên bị ô nhiễm CN với nồng độ 0.03 mg/L, Ni=0.01mg/L, Cr(III)= 0.15mg/L Một người nặng 60 kg mỗi ngày uống 2L nước từ giếng này thì liệu tác hại có ở mức chấp nhận không?

• Liều lượng CN = 0.03mg/L x 2L/ngày/60 kg = 0.001mg/kg.ngày

• Chỉ số nguy hại nhỏ hơn 1 rất nhiều nên chấp nhận được

Chất độc Nồng độ mg/L

Liều lượng mg/kg.ngày RfD

mg/kg.ngày Chỉ số nguy hại CN-

Ni

Cr Tổng

0,03 0,01 0,05

1.10 -3 3,3.10 -4 5.10 -3

0,02 0,02

1

0,05 0,017 0,005

0,072

Trang 7

Nguyen Thi Van Ha,

4/2008

25

Đánh giá độc tính của chất gây ung thư

• Chất gây ung thư là chất cĩ khả năng thay đổi cấu trúc ADN của

tế bào gây thay đổi chức năng của ADN, màng tế bào bị thay thế

và khơng kiểm sĩat được sự phân bào nên tạo ra khối u

• Phân lọai chất ung thư dựa vào quan hệ liều lượng – đáp ứng của

chúng

Đánh giá mức độ gây ung thư cĩ năm cấp từ A tới E

A – cĩ dấu hiệu rõ ràng gây ung thư cho người, Asen, Dioxin, PAHs

B –Chì, cĩ khả năng làm chất gây ung thư (propable carcinogen)

C – Chất cĩ lẽ gây ung thư (posible less than probable)

E –khơng cĩ dấu hiệu rõ ràng gây ra ung thư

D –khơng được phân loại, khơng cĩ chứng cứ đầy đủ gây ung thư

• Ví dụ As gây ung thư da, phổi, Ni Cr gây ung thư phổi và cĩ độc

tính gen, Vynyl chlorua gây ung thư gan…

26

Ô NHIỄM NƯỚC và PHÂN TÍCH SINH THÁI ĐỐI VỚI CƠNG TRÌNH

XỬ LÝ NƯỚC THẢI

3.1 CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM NƯỚC

NGUỒN GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC

TỰ NHIÊN

NHÂN TẠO

Giao thông

Trang 8

Nguyen Thi Van Ha,

4/2008

29

3.1 CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM NƯỚC

64%

4%

32%

Nước thải sinh hoạt đô thị

Nước thải bệnh viện

Nước thải sản xuất từ các khu công nghiệp

Tổng: 3.110.000 m 3 n ùcthải/ ngày

Hình 1.3 Ước tính tổng lượng nước thải hàng ngày (Việt Nam) Nguyen Thi Van Ha,

4/2008

30

3.1.1 NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Chất ô nhiễm Hệ số (g/người/ngày)

1 Chất rắn lơ lửng (SS) 70 – 145

Nguồn : Rapid Environmental Assessment, WHO, 1995.

Nguyen Thi Van Ha,

3.1.1 NƯỚC THẢI SINH HOẠT

2 Chất rắn lơ lửng (SS) 700-1450

5 Vi sinh (MPN/100ml)

Tổng Coliform

Fecal coliform

Trứng giun sán

106-109

105-106

103

Nguyen Thi Van Ha,

3.1.2 NƯỚC CHẢY TRÀN

Thành phần Các thông số Nguồn ô nhiễm

Các chất dinh dưỡng Nitơ, Phospho Rác thải sinh hoạt, các loại phânbón cho cây trồng, vườn cỏ, các

chất vô cơ bị phân hủy dễ phân hủy

sinh học và chất bền vững

COD, BOD Thuốc diệt cỏ, trừ

trùng,Hydrocacbon

Phân động vật, dầu mỡ, lá cây bị phân hủy và rác thải

Thuốc trừ sâu và diệt côn trùng trong NN, công viên, gia đình

Các chất vô cơ Chất rắn lơ lửng Chất

rắn không tan, kim loại nặng

Bụi và rác thải và các nguồn từ sản xuất nông nghiệp

coliform phân và các mầm bệnh khác

Phân động vật, vi khuẩn đất và các chất thải sinh hoạt từ gia đình

Trang 9

Nguyen Thi Van Ha,

4/2008

33

3.1.2 NƯỚC CHẢY TRÀN

34

3.1.3 NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

Nước thải sản xuất các công ty dệt – nhuộm - may

NƯỚC THẢI SẢN XUẤT GIẤY

NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY - HẢI SẢN

SẢN XUẤT

Trang 10

Nguyen Thi Van Ha,

4/2008

37

chế biến thực phẩm, bánh kẹo

Nước thải chế biến gỗ

38

Sản xuất bia – rượu

s ả n xu ấ t dư ợ c

ph ẩ m và thi ế t

b ị y t ế

Nguyen Thi Van Ha,

PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Nguyen Thi Van Ha,

1 Song chắn rác

2 Lưới lọc

3 Bể lắng cát

4 Bể điều hòa

5 Bể lắng

6 Bể vớt dầu mỡ

7 Bể lọc

8 Tách các hạt bằng lực ly tâm và lực nén

1 PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

Trang 11

Nguyen Thi Van Ha,

4/2008

41

1 Keo tụ

2 Tuyển nổi

3 Hấp phụÏ

4 Hấp thụ

5 Trao đổi ion,

6 Trích li,

7 Chưng cất,

8.Cô đặc,

9 Kết tinh

10 trung hoà

11 oxy hoá khử

2 PHƯƠNG PHÁP HÓA - LÝ

Chất đông tụ Nước

Nước thải

Nước sạch

Cặn

1

2

5

42

3 PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

1 Phương pháp xử lý qua đất.

2 Cánh đồng tưới công cộng và cánh đồng lọc.

3 Cánh đồng tưới nông nghiệp.

4 Hồ sinh vật.

4 XỬ LÍ NƯỚC THẢI TRONG CÁC CÔNG TRÌNH NHÂN TẠO

Trang 12

4/2008 4/2008

Nguyen Thi Van Ha,

Hệ sinh thái trong các trạm xử lý nước thải từ công trình xử

lý cơ học, xử lý sinh học nhân tạo cho đến khi xả ra nguồn

tiếp nhận được coi là hệ sinh thái nhân tạo.

Hệ sinh thái trong các công trình xử lý sinh học tự nhiên

như sông, hồ, kênh, mương…được xem xét như một hệ sinh

thái tự nhiên.

Hệ sinh thái trong các trạm xử lý nước thải, sau đó nguồn

xả và cho tới vị trí trước được làm sạch trở lại thì được gọi

là hệ sinh thái nhân tạo kết hợp tự nhiên.

Nguyen Thi Van Ha,

• Các hệ sinh thái trong các công trình xử lý nước

thải là hệ sinh thái hở (có dòng năng lượng đi

qua, có đầu vào và đầu ra nhưng năng lượng không bảo toàn (chủ yếu là hệ sinh thái tự nhiên).

• Giữa các tiểu hệ sinh thái trong từng công trình làm sạch có ranh giới rõ ràng.

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	2,62 MB