NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ ĐỘNG HỌC MÔI TRƯỜNG

Kết quả nhận thức của cộng đồng về sự nguy hiểm của các hóa chất trong môi trường đãtrường Hoa Kỳ, ban hành các văn bản pháp khiển phù hợp đối với việc giải phóng hóa chất vào môi trường

NHỮNG VẤN ĐỀ

CƠ BẢN

VỀ ĐỘC HỌC

MÔI TRƯỜNG

5 Kết luận

1 GIỚI THIỆU

Sự phát triển của công nghiệp và nông nghiệp

được tạo ra qua các quá trình công nghiệp được phóng thích bừa bãi vào môi trường.

quyển; các dạng lỏng pha loãng vào dòng nước và được vận chuyển cách xa nơi tạo ra

hưởng tai hại tiềm tàng của việc sử dụng các

thấy sự tương quan ngược giữa môi trường

Vấn đề lớn nhất của khai thác mỏ là phế liệu chứa chất độc

Đốt than, củi, mùn cưa để nấu ăn, sưởi, chiếu sáng là

Nước thải không qua xử lý gây ra những bệnh như dịch tả,

Ô nhiễm không khí gây ra nhiều bệnh đường hô hấp và tuần hoàn WHO dự tính mỗi năm có khoảng 865.000 người chết do ô

Ắc quy thường được chuyên chở sang các nước nghèo Ở đó chì

Kết quả nhận thức của cộng đồng về sự nguy hiểm của các hóa chất trong môi trường đã

trường Hoa Kỳ, ban hành các văn bản pháp

khiển phù hợp đối với việc giải phóng hóa chất vào môi trường đòi hỏi một sự hiểu biết

về loại hóa chất nào không nhất thiết phải sử dụng trong công nghiệp và nông nghiệp, về

chất độc vào môi trường.

Độc chất học môi trường được xác định như là môn học nghiên cứu về số phận

gồm các hóa chất độc tự nhiên tìm thấy

chất vi sinh vật và thực vật), độc chất học môi trường còn kết hợp với việc

nguồn gốc do con người tạo ra Độc chất học môi trường có thể chia thành

Độc chất học sức khỏe môi trường nghiên cứu về những ảnh hưởng tác hại của

người, trong khi độc học sinh thái tập

nhiễm môi trường lên hệ sinh thái và những thành tố của nó (cá, động vật hoang dã…) Sự đánh giá những ảnh hưởng độc của hóa chất lên con người

như đánh giá dịch tễ học trong cộng đồng người tiếp xúc (nông trang viên

Trái lại, độc học sinh thái liên quan đến việc nghiên cứu ảnh hưởng tác hại của chất độc lên vô số sinh vật thuộc hệ

động vật ăn thịt Hơn nữa, nhìn toàn diện ảnh hưởng của hóa chất lên môi trường đòi hỏi những đánh giá liên

Những hóa chất gây ra nguy hiểm chính

đặc trưng: tồn tại bền bỉ trong môi trường, xu hướng tích lũy trong vật sống, và độc tính cao.

2 SỰ TỒN TẠI BỀN BỈ TRONG

MÔI TRƯỜNG Nhiều quá trình vô sinh và hữu sinh hiện hữu trong tự

hủy) các hóa chất độc Có nhiều hóa chất giải phóng

Nhưng có những hóa chất rất nguy hiểm cho môi trường (DDT, PCBs, TCDD), kháng lại quá trình phân hủy và tồn tại trong môi trường trong thời gian rất dài.

Sự liên tục đưa vào môi trường các hóa chất bền bỉ

trường đến mức độ đủ biểu hiện tính độc Những hóa chất như thế có thể tiếp tục gây nguy hiểm một thời

Chu kỳ bán hủy trong môi trường của một số hóa chất xâm nhiễm

2.1 Sự phân hủy vô cơ

Nhiều quá trình phân hủy vô sinh quan trọng xảy ra nhờ ảnh hưởng của ánh

phân).

- Sự quang phân

cắt các liên kết hoá học và do đó đóng góp

Sự quang phân hầu như thực hiện trong khí quyển hoặc nước bề mặt nơi mà cường độ

hấp thu năng lượng ánh sáng của chúng

sự oxy hoá các chất xâm nhiễm môi trường

- Sự thủy phân

Nước, thường kết hợp với năng lượng nhẹ hoặc nhiệt, có thể bẻ gãy các liên kết hoá học Các phản ứng thủy phân thường dẫn đến sự chèn vào một nguyên tử oxy với sự mất cùng diện tích một thành phần nào đó của phân tử Liên kết ester , chẳng hạn như

nhạy cảm với sự thủy phân, làm giảm đáng

kể chu kỳ bán hủy của các hoá chất này

chất bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và pH của

pH.

Ảnh hưởng của ánh

parathion

2.2 Sự phân hủy hữu cơ

Nhiều chất xâm nhiễm môi trường nhạy cảm với các quá trình phân hủy vô cơ, những quá

chậm.

Sự phân hủy môi trường đối với các chất xâm nhiễm hoá học có thể xảy ra ở tốc độ cực

vật (chủ yếu là vi khuẩn và nấm) phân hủy

những nguồn cơ chất này Các quá trình

Các quá trình phân hủy hữu cơ có thể dẫn đến

sự khóang hóa hoàn toàn các hóa chất thành nước, dioxide carbon và các thành phần vô

cơ căn bản Sự phân hủy hữu cơ bao gồm

cơ (sự thủy phân, sự oxy hóa) và các quá

tử chlorine (sự khử halogen hóa), sự cắt các cấu trúc vòng và sự chuyển các chuỗi

vật được dùng như một phương tiện để loại

sự phân hủy sinh học.

2.3 Các quá trình loại bỏ không phân hủy

Nhiều quá trình vận hành trong môi trường đã đóng góp vào sự loại bỏ một chất xâm nhiễm

chất xâm nhiễm với áp suất bốc hơi đủ cao

nhiễm và được chuyển thông qua khí quyển đến nơi mới Những quá trình qua loãng toàn cầu như thế được xem là có vai trò lớn đối với sự phân bố phạm vi rộng đối với các loại thuốc trừ sâu chlorine hữu cơ tương đối dễ

cũng góp phần vào sự tái phân bố chất

Sự hút thấm của chất nhiễm vào chất rắn trong

diện tích cũng dẫn đến sự loại chất nhiễm ra khỏi cột nước và tái phân bố nó vào lớp trầm

của các chất nhiễm làm giảm đáng kể hoạt

chất ưa dầu sẽ chia cắt lớp trầm tích với vi

khả năng hòa tan trong nước cao hơn có thể được loại và tái phân bố thông qua dòng chảy và thông qua sự lọc đất.

3 SỰ TÍCH LŨY SINH HỌC

học không phải nhằm nói đến vấn đề

Nếu một hóa chất không thể đi vào cơ thể sinh vật, sau đó nó sẽ không thể hiện độc tính Sau khi đƣợc hấp thu,

mức độ đủ thì mới bộc lộ độc tính.

Sự tích lũy sinh học được định nghĩa là quá

tiếp từ môi trường vô cơ (nước, không khí, đất) và từ nguồn thức ăn (chuyển dinh dưỡng) Các hóa chất từ môi trường đa số được sinh vật hấp thu bằng sự khuếch tán thụ động Các vị trí chủ yếu hấp thu bao gồm

lông…) cung cấp một rào chắn bảo vệ chống lại sự xâm nhập vào từ môi trường thì sự hấp thu qua da thì khá đáng kể đối với một

số hóa chất Bởi vì các hóa chất phải đi qua

học các hóa chất tương quan thuận với khả năng hòa tan trong lipid.

Môi trường nước là vị trí chủ yếu mà ở đó các

hồ, sông và biển là những nơi lắng các hóa chất này và sinh vật biển cho qua các màng

nước vô cùng lớn, cho phép chiết xuất một

vật sống trong nước có thể tích lũy sinh học

hơn rất nhiều so với nồng độ của hóa chất đó

cơ thể được xem như là vị trí chủ yếu giữ lại

chất.

Sự tích lũy sinh học một số chất xâm nhiễm môi trường vào cá

Các hóa chất có thể đƣợc chuyển theo chuỗi thực phẩm từ sinh vật mồi tới động vật ăn thịt Đối với các hóa chất

ƣa lipid cao, sự vận chuyển này có thể

tiến trình liên kết chuỗi thực phẩm (khuếch đại sinh học).

Chuỗi thực phẩm vận chuyển DDT có

quần thể chim ăn thịt, dẫn đến quyết định cấm dùng loại thuốc này ở Hoa Kỳ.

Những yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy

• Xu hướng của một chất nhiễm vào môi trường để tích lũy sinh học bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố Điều quan tâm

Mức độ một hóa chất tích lũy được ghi nhận bằng nồng độ hiện diện trong môi trường Các chất nhiễm được loại trừ

dễ dàng ra khỏi môi trường thì không

• Tính ưa lipid là một yếu tố quyết định tiềm năng tích lũy sinh học của một hóa chất Tuy

hướng hút bám để lắng cặn, do đó ít sẵn

tiềm năng tích lũy sinh học của chúng trong

dưỡng, có mức độ các chất rắn lơ lững thấp, được thấy là tích lũy DDT nhiều hơn cá từ những hồ phú dưỡng có hàm lượng chất rắn

lơ lững cao.

• Khi đã được hấp thu bởi sinh vật, số

sự tích lũy sinh học của nó Các hóa chất biến đổi sinh học nhanh là những chất hòa tan nhiều trong nước và ít hòa

khỏi cơ thể.

4 TÍNH ĐỘC

Độc tính cấp tính đƣợc định nghĩa là độc tính thể hiện ra khi tiếp xúc với chất độc trong thời gian ngắn Sự tác động của độc tính cấp tính trong

trật bánh xe lửa dẫn đến thoát một hóa chất ra

chất (sự lôi cuốn vào không khí một loại thuốc trừ sâu đến một nơi không chủ định) Sự thải

đúng giới hạn những nơi quy định nếu đƣợc

việc bảo vệ để chống lại độc tính nhanh xâm nhập vào sinh vật ở những vùng nhận chất

Độc tính nhanh của một hóa chất thường được

(liều lượng - dose- chất gây chết 50% quần thể được xử lý) Cách đo đạc này không cung cấp sự hiểu biết sâu sắc lắm về mức độ

có thể chấp nhận của môi trường đối với chất xâm nhiễm (nồng độ giết 50% sinh vật tiếp xúc thì khó có thể chấp nhận được) Tuy nhiên, giá trị LC50 và LD50 cung cấp mang tính thống kê khả năng có thể sinh sản được của một hóa chất có độc tính cấp tính tương đối

Đánh giá độc tính cấp tính của hóa chất đối với cá và

động vật hoang dã

Độc tính cấp tính của hóa chất môi trường được xác định bằng thực nghiệm với việc chọn các lòai như đại diện của các mức độ

nhũ, chim, cá, lòai không xương sống, thực vật bó mạch, tảo) Thí dụ, cơ quan Bảo vệ

Người ta cố gắng xếp loại các sinh vật

không chính xác.

4.2 Cơ chế của độc tính cấp tính

Những hóa chất môi trường có thể thể hiện độc tính cấp tính bằng nhiều cơ chế.

nhiệm trong việc thể hiện độc tính cấp tính.

- Sự ức chế cholinesterase

Sự ức chế hoạt động của cholinesterase thì đặc trƣng cho độc tính cấp tính kết hợp với

hữu cơ 40-80% sự ức chế hoạt động

độc và chết Độc tính cấp tính từ sự ức chế

cố về chất độc cấp tính của cá và chim do việc dùng với thể tích lớn các phosphate hữu cơ và carbamate để chăm sóc cỏ, dùng

- Sự gây mê man

nghiệp thể hiện độc tính cấp tính, đặc biệt đối với sinh vật sống trong nước là

xảy ra khi một hóa chất tích lũy trong

biểu của tác động mê man này là hoạt động bị giảm, giảm phản ứng với các

tạo sắc tố (đối với cá).

Ảnh hưởng có thể thuận nghịch và không gây chết sinh vật, có thể phục hồi lại hoạt động

đến cái chết Ước tính khỏang 60% hóa chất

hiện độc tính cấp tính thông qua sự gây mê.

đủ phá hủy chức năng của màng Các hóa chất cảm ứng gây mê gồm alcohol, ketone,

- Các ảnh hưởng lý học

• Hầu như đa số những sự cố gần đây

những ảnh hưởng lý học của dầu sau

lớp áo chòang cho các động vật như

không khí.

• Sự giảm nhiệt được xem như nguyên nhân chủ

yếu gây ra cái chết của các lòai chim biển và động vật biển Những sinh vật này tự bảo vệ mình đối với dòng nước lạnh lẽo bằng cách duy trì một lớp không khí trong khỏang không gian trong lớp áo lông vũ hoặc lông mao Dầu thâm nhập vào lông loại đi lớp khí bảo vệ làm cho các động vật này nhanh chóng bị giảm nhiệt Cùng với sự giảm nhiệt, các động vật này còn bị ảnh hưởng bởi độc chất của dầu Việc hít thở dầu, nuốt dầu thông qua việc ăn uống và rỉa lông dẫn đến tích lũy hydrocarbon đến mức độ độc Độc tính đối với rái cá ở biển cũng tương quan với

độ dầu và đặc trưng bởi bệnh khí thủng (bong bóng khí trong các mô liên kết của phổi), xuất

4.3 Độc tính mãn tính

Độc tính mãn tính đƣợc định nghĩa là độc tính thể hiện

sự phát triển Tuy nhiên, sự tiếp xúc dai dẳng cũng dẫn đến gây chết trực tiếp không thấy đƣợc ở độc

chất ƣa lipid cao có thể dẫn đến tích lũy sinh học đến nồng độ gây chết, hoặc sự huy động các chất độc ƣa lipid từ những nơi chứa lipid trong quá trình

Độc tính mãn tính đƣợc đo bằng điểm cuối chẳng hạn nhƣ mức độ cao nhất mà hóa chất chƣa thể hiện độc tính qua thời gian tiếp xúc

hiện độc tính qua thời gian tiếp xúc liên tục kéo dài (lowest observed effect level, LOEL),

đánh giá bằng tỷ lệ nhanh: mãn tính (acute:

Độc tính cấp tính và mãn tính của thuốc trừ sâu do tiếp xúc

với các lòai cá đo từ phòng thí nghiệm

Những điều sau đây cần phải luôn luôn đƣợc

một hóa chất:

số thô về độc tính mãn tính tiềm năng của một hóa chất Tại phòng thí nghiệm thực hiện tiếp xúc hóa chất để thiết kế xây dựng

sản, phát triển, sống sót Xem xét tinh tế hơn những điểm cuối của độc chất mãn tính có thể tìm ra đƣợc những giá trị mãn tính khác

(b) Sự tiếp xúc tại phòng thí nghiệm được thực hiện với một ít lòai thử nghiệm tùy theo quy

trị CV và ACR với các lòai này không nên được xem là tuyệt đối Các chất độc có thể thể hiện độc tính mãn tính với một số lòai

khác.

hữu cơ trong môi trường có thể góp phần

Những tương tác như thế có thể không xảy

4.4 Độc tính mãn tính chuyên biệt loài

đầu 1970, loài ốc chó sống ở bờ biển nước

số loài thân mềm thì ốc chó lại là loài khác Kiểu giả lưỡng tính này gọi là áp đặt giới tính

giảm khả năng sinh sản của số quần thể

chủng cục bộ đối với những quần thể bị ảnh

Người ta quan sát thấy áp đặt giới tính xảy ra chủ yếu

ở các bến du thuyền, cho thấy mối quan hệ nhân quả với nguồn gốc nhiễm từ những phương tiện

chuyển từ vị trí ban đầu tới các bến du thuyền hay

biển với nồng độ thấp khoảng vài phần tỉ (billion)

việc tiếp xúc của các lòai chân bụng ở nồng độ vài phần tỉ tỉ (trillion) có thể gây ra imposex Những lòai

độc của tributyltin với ảnh hưởng tạo ra không tương ứng với đặc trưng hóa về độc tính trong

nghiệm chuẩn.

Độc tính của tributyltin lên các sinh vật biển

- Sự lưỡng tính của ếch do cảm ứng atrazine

Chất atrazine diệt cỏ từ xưa vẫn được xem là an toàn

chứng minh là chỉ hơi độc ở mức vừa phải theo sự đánh giá tiêu chuẩn về độc tính đối với cá và động vật hoang dã Đo đạc mức độ atrazine ở nước mặt hiếm khi vượt 0,04mg/L Độc tính cấp tính và mãn

vượt 1mg/L Những nghiên cứu gần đây đối với ếch

nghĩa độc học của hiện tượng lưỡng tính do cảm ứng hóa chất này đến nay chưa được biết Tuy

diệt cỏ lại làm xuất hiện tiềm năng tác hại mạnh đến

Atrazine

4.5 Sự tương tác vô cơ và hữu cơ

- Tương tác giữa Chlorofluorocarbons – Ozone – tia phóng xạ UV-B – Loài lưỡng cư

Sự phóng thích chlorofluorocarbon của khí quyển được chỉ ra trong sự thóai hóa lớp ozon tầng bình lưu của trái đất, đó là lớp được xem như bộ lọc chống lại tia UV nguy hiểm Sự gia tăng tạm thời tia

Tương ứng với việc gia tăng mức độ tia phóng xạ

lưỡng cư Nhiều nguyên nhân liên quan đến việc

sự cố do bệnh tật; tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây cho thấy sự tăng tia xạ UV-B có thể là yếu tố đóng góp chính vào sự giảm một số quần thể.

Thăm dò ở vùng Cascade Mountains,

mức độ chết thấp, cho thấy các chất nhiễm trong nước trực tiếp chịu trách nhiệm về mức chết.

Hơn thế nữa, người ta sắp xếp các lọc UV-B

trường thì thấy tăng đáng kể khả năng sống của phôi.

Một số lòai lưỡng cư được xem xét về hoạt

nhiệm trong việc sửa sai những tổn hại DNA

lần về hoạt tính photolyase giữa các loài được xem xét Hoạt tính photolyase thấp hơn đáng kể trong những lòai có sự sụt giảm quần thể so với các lòai có mức độ quần thể ổn định trong môi trường Những

độ tia UV-B bao quanh có thể làm tăng tính nhạy cảm của phôi loài lưỡng cư với nguồn

Những quan sát này cho thấy rằng

giảm quần thể lưỡng cư Tuy nhiên, ảnh hưởng độc chất học này là kết quả của sự tương tác vô cơ (chlorofluorocarbon làm suy yếu mức độ ozon khí quyển, làm tăng sự

hữu cơ (nấm) cũng có thể góp phần vào tính độc Những ảnh hưởng như thế sẽ không được dự đóan từ những đánh giá trực tiếp

từ phòng thí nghiệm về độc tính của

năng độc tính kết hợp gián tiếp với các chất

- Sự hóa đực của cá do tương tác giữa vi khuẩn với các nhà máy bột giấy

Những thăm dò ở các quần thể cá muỗi ở bang

tương tự như vây giao cấu truyền tinh trùng

ở con đực Những con cái hóa đực được tìm thấy trong các dòng nước thải từ nhà máy bột giấy đã gợi lên rằng các thành phần của

với dòng nước thì thấy không tạo ra ảnh hưởng như thế.

Tuy nhiên, sự xét nghiệm bao gồm cả vi sinh vật trong dòng nước thì cho thấy dẫn đến hiện tượng hóa đực Những nghiên cứu hơn nữa cho thấy chất phytosterol hiện diện

chuyển thành androgenic C19 steroid nhờ vi

từ nhà máy bột giấy được lộ ra.

- Các chất xâm nhiễm môi trường và bệnh tật ở

Sự chết hàng loạt xảy ra cách đây hơn 20 năm đối với các quần thể hải cẩu ở cảng, cá heo mũi chai, và các lòai hữu nhũ ở biển khác.

bệnh tật Ví dụ, gần 18.000 con hải cẩu cảng chết ở biển Bắc, biển Ai-len, biển Baltic vào cuối những năm 2008 là do virus gây tình trạng rối trí phocine Những sự cố bệnh tật

PCBs và các hóa chất chlorine hữu cơ khác chẳng hạn như DDT, hexachlorobenzene, và dieldrin gây biểu hiện khử miễn dịch trên những động vật thí nghiệm,

thuyết này được kiểm tra bằng việc dùng những con

những con cá bắt từ vùng bờ biển bị ô nhiễm, nuôi hải cẩu trong 93 tuần, sau đó đánh giá tính tòan vẹn của hệ miễn dịch của hải cẩu Quả thực là hải cẩu được nuôi bằng những con cá bị nhiễm thì bị tổn thương đáp ứng miễn dịch, do vậy khẳng định sự tin tưởng vào giả thuyết chất xâm nhiễm chlorine hữu

cơ ở môi trường biển gây cho một số loài bị khiếm khuyết hệ miễn dịch Sự chết xảy ra không phải là kết quả trực tiếp của độc tính hóa chất, mà là vì tăng