Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

TIỂU LUẬN MÔN HỌC ĐỘC CHẤT HỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

ĐỘC CHẤT HỌC

ĐỀ TÀI: Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

Sinh viên thực hiê ̣n :

1. Nguyễn Tấn Khoa 10330801

2 Trần Thi ̣ Thương Linh 10330851

4. Nguyễn Khoa Diê ̣u Thảo 10330811

Lớp : DHPT6LT

Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Xuân Tòng

Thành phố Hồ Chí Minh – 2011

Phần di ̣ch của mỗi người

3. Nguyễn Khoa Diê ̣u Thảo trang 18-27

Ô nhiễm không khí

Chu kỳ gây ô nhiễm

Thật là không đúng khi xem xét sự ô nhiễm không khí, nước và đất một cách riêng biệtbởi vì những ảnh hưởng của chúng có thể hoán đổi lẫn nhau Những hóa chất phát tán vàokhông khí cũng kết hợp với mưa hoặc tuyết và ngưng tụ để trở thành các chất ô nhiễm nước

và đất Mặt khác, các chất hóa học bay hơi từ đất hay những chất có trong hồ và sông cũngbốc hơi để trở thành các chất gây ô nhiễm không khí Các loại thuốc trừ sâu đã phun vào đấtđược đưa đi bởi gió gây nên ô nhiễm không khí và cũng đọng lại ở đâu đó trên đất và nước.Tuy nhiên, đó chỉ mang mục đích thảo luận, có một vài sự phân chia có hệ thống đã đượckhuyến khích

Mặc dù các vấn đề về ô nhiễm không khí đã được công nhận trong nhiều thập kỷ qua,nhưng chúng được xem xét chỉ có ý nghĩa của địa phương, chỉ hạn chế đến những khu côngnghiệp Với việc công nhận sự hủy diệt của tầng ozone, hiệu ứng nhà kính, sự hủy diệt của cáccánh rừng trên toàn thế giới và sự acid hóa các hồ, nước ven biển, sự ô nhiễm không khí đãmang ý nghĩa toàn cầu

Ô nhiễm đô thị : Nguồn gốc và các ảnh hưởng sinh học của chúng

Các nguyên nhân gây ô nhiễm không khí đô thị là

 Sự phát sinh năng lượng

 Giao thông

 Khu công nghiệp, sản xuất và chế biến

 Dân cư đông đúc

 Đốt rác thải

Ngoại trừ việc đốt rác thải, tất cả các nguyên nhân gây ô nhiễm trên phụ thuộc vào nhiênliệu hóa thạch và ở mức độ ít hơn là từ các nguồn nhiên liệu tái sử dụng như các nguyên liệuthực vật Thành ra, tất cả trong số chúng về cơ bản đều sinh ra các chất gây ô nhiễm, mặc dùliều lượng của mỗi hợp chất có thể khác nhau giữa các nguồn

Nguyên tắc đốt – phát sinh ra các chất gây ô nhiễm là carbon monoxit (CO), sulfurdioxide (SO2), một hỗn hợp các oxide nitrogen (NOx), một hỗn hợp các chất hydrocacbon,gọi là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs), các vật liệu hạt lơ lửng (SPM) với kích thướckhác nhau, và các kim loại chủ yếu liên kết với các thành phần này Hơn nữa, quá trình đốt rácthải sinh ra các dioxin và furant bị Clo hóa từ sự đốt cháy các hợp chất hữu cơ có chứa Clo.Hầu hết những chất gây ô nhiễm không khí có nguồn gốc từ các nguồn địa chất, sinh học

và bầu khí quyển Đóng góp cho tổng số sự ô nhiễm không khí mang ý nghĩa toàn cầu Thực

tế này cho thấy chúng ta không nên bằng lòng với sự ô nhiễm không khó do con người gâynên Trong tự nhiên, có một trạng thái ổn định được thiết lập giữa sự phát sinh và sự sắp xếpcác chất ô nhiễm có nguồn gốc sinh vật Sống trên trái đất được phát triển hài hòa với nhữngảnh hưởng bên ngoài Trạng thái ổn định có thể thay đổi dần dần, trong cùng một cách như sựthay đổi khí hậu, nhưng những thay đổi tự nhiên này xảy ra trong một chu kỳ hàng ngàn hoặchàng triệu năm

Ngược lại, sự gia tăng mạnh mẽ các nguồn phát thải chất ô nhiễm hàng năm do conngười gây ra đã xảy ra tương đối ngắn trong chu kỳ khoảng 200 năm hoặc hơn Do đó, không

có gí ngạc nhiên khi trạng thái ổn định của thiên nhiên đã bị nhiễu loạn Giá trị pH của nước

và đất đã bị ảnh hưởng, nông sản và những cánh rừng bị thiệt hại và nhiều loại thực động vậtđối mặt với nguy cơ tuyệt chủng Hơn nữa, những nguồn ô nhiễm do con người gây ra đượctập trung vào các vùng nào đó ( chủ yếu là khu vực dân cư) Do đó, họ có sức khỏe tốt hơn vàtác động vào môi trường nhiều hơn các nguồn do sinh vật gây ra

Hình 9.1 giới thiệu về dữ liệu các nguồn khí thải chính gây nên ô nhiễm không khí đô thị

ở Mỹ năm 1996

Carbon monoxide (CO)

Hầu hết sự phát khí thải toàn cầu là do khí CO (60 – 90%) có nguồn gốc từ các nguồn tựnhiên, như sự phân hủy của các chất hữu cơ và hoạt động của núi lửa Con người là nguồn gốcchủ yếu do quá trình đốt cháy không hoàn toàn các nhiên liệu hóa thạch, các thành phần thải

ra trong động cơ đốt trong Do đó, các xe có động cơ là những thủ phạm chính (hình 9.1).Carbon monoxide là khí không màu, không mùi và có độc tính cao Độc tính của nó là do khảnăng thay thế liên kết oxy trong hồng cầu

HgbO2 + CO → HgbCO + O2

Mối quan hệ định lượng giữa cacrboxyhemoglobin (HgbCO), oxyhemoglobin (HgbO2)

và áp suất riêng phần của O2 và CO được mô tả bằng phương trình Haldane:

Hình 9.1 Các nguồn khí thải chính gây ô nhiễm không khí độ thị ở Mỹ 1996

2

CO

PHgbCO

K HgbO = ×P

Trong đó K là hằng số (245 đối với máu người tại pH = 7.4 và nhiệt độ cơ thể) và PCO và

PO2 là áp suất riêng phần trong môi trường của CO và O2 Sự cân bằng của hồng cầu và COtrong môi trường là một quá trình chậm, kéo dài vài giờ Mức độ nhiễm độc phụ thuộc vàonồng độ carbon monoxide, thời gian tiếp xúc và một mức độ nhất định lượng hô hấp trên phút(xem chương 2) Mặc dù đã kịp thời loại bỏ một lượng nhiễm độc riêng từ môi trường độc hại

để phục hồi hoàn toàn các chức năng sinh lý, nhưng sự phân ly của carbon monoxide từ hồngcầu cũng chiếm một thời gian đáng kể Ở áp suất khí quyển, để loại bỏ 50% khí CO cần 320phút

Không có ảnh hưởng về sức khỏe nếu trong cơ thể con người có ít hơn 2% lượngcarboxyhemoglobin Tuy nhiên, ở mức độ cao hơn, nó ảnh hưởng đến trung tâm hệ thần kinh

đã được ghi nhận ở những người không hút thuốc1 Những thay đổi về tim mạch đã được quansát ở mức 5% Theo phương trình 8.1, 5% lượng carboxyhemoglobin sẽ đạt trên mức cân bằng

ở nồng độ khí CO trong môi trường là 45ppm Do đó, tiếp xúc với khí carbon monoxide đặc

biệt nguy hiểm đối với người có vấn đề về tim mạch Nghêm trọng hơn, sự nhiễm độc carbonmonoxide gồm có đau đầu, buồn nôn, chóng mặt và cuối cùng là chết.

1 Hàm lượng carbon monoxide trong những người không hút thuốc từ 0.5 – 1%, trong khi đó ở những người hút thuốc có thể cao hơn từ 5 – 10%

Mức độ nhiễm độc gây chết người của khí CO chỉ có thể xảy ra trong một khoảng khônggian khép kín Trong không gian mở thì ảnh hưởng của khí CO được giảm nhẹ bởi sự phântán Tuy nhiên, trong điều kiện lượng giao thông đô thị lớn thì nồng độ CO có thể trongkhoảng 10 – 40ppm trên đường phố và gần như gấp ba lần so với bên trong xe có động cơ.Nồng độ có thể cao hơn tới 80ppm trong các đường hầm và các bãi đỗ xe ngầm Chưa cónghiên cứu nào về ảnh hưởng đối với sức khỏe khi có sự tiếp xúc mãn tính với liều lượng COnhỏ Tuy nhiên, từ sự tiếp xúc với CO trong khói thuốc là yếu tố góp phần gây nên bệnh timmạch vành ở những người hút thuốc lá, người ta có thể suy đoán rằng nếu tiếp tục tiếp xúc vớilượng nhỏ CO có thể gây nên hiệu ứng tích lũy

Mặc dù CO không có tác động trực tiếp đến môi trường, nhưng nó là một trong nhữngchất khí nhà kính gián tiếp làm thủng tầng ozone (xem chương 10)

Sulfur Dioxide (SO 2 )

Sulfur Dioxide là chất khí không màu có mùi sốc gây nghẹt mũi, kích thích mạnh mẽ lênmắt và đường hô hấp Tổng thể, nguồn phát khí SO2 từ tự nhiên so với do con người là nhiềuhơn hoặc gần bằng nhau Nguồn phát khí thải do con người, chiếm ưu thế trên đất liền và cáckhu vực công nghiệp, chủ yếu là sinh ra trong quá trình đốt than đá có chứa lưu huỳnh và nấuchảy các quặng kim loại màu Nguồn phát khí SO2 thiên nhiên là từ các núi lửa và sự phân rãcác chất hữu cơ Hơn nữa, dimethyl sulfite, phát sinh từ các đại dương cũng được chuyển hóatrong khí quyển tạo thành SO2

Những ảnh hưởng sinh lý của SO2 thử nghiệm trên động vật được thể hiện bằng sự dàylên của lớp niêm mạc trong khí quản và làm chậm hoạt động lên xuống của niêm mạc SO2,tan trong nước, là một chất kích thích lên hệ hô hấp và nó không xâm nhập đáng kể vào phổi

2 Ở nồng độ cao hầu hết nó thường được giữ lại ở phần trên của hệ hô hấp và được loại bỏkhi ho và hắt hơi Tuy nhiên, có một vài sự hấp thụ có hệ thống xảy ra trong toàn bộ quá trình

hô hấp Tiếp xúc với khí SO2 gây ra co thắt phế quản và gia tăng sự cản trở dòng không khílưu thông (nghẹt thở) Do đó, nó đặc biệt nguy hiểm đối với những người có vấn đề về đường

hô hấp Khí SO2 cũng gây thiệt hại đối với thực vật làm úa lá Khí SO2 dễ dàng hấp thụ lên cáchạt nhỏ ( sản phẩm của quá trình đốt cháy than, như than gỗ, sắt oxide và các muối kim loại).Nếu gặp môi trường ẩm ( ví dụ như mây hay những giọt sương mù) các hạt xúc tác quá trìnhoxy hóa SO2 thành SO3, sau đó ngay lập tức kết hợp với nước tạo thành mưa acid (H2SO4)

2 Một phần khí SO 2 xâm nhập vào lỗ phế nang có liên quan tới nồng độ chất khí ta hít vào trong không khí Ở nồng độ cao, 90% chất khí được loại bỏ khỏi hệ hô hấp Ở nồng độ thấp ( 1ppm hay nhỏ hơn), 95% chất khí sẽ xâm nhập vào trong phổi.

Khi độ ẩm bốc hơi, các hạt rắn được bao phủ acid sulfuric lơ lửng trong không khí.Khoảng 80% các hạt này có đường kính nhỏ hơn 2μm Khi hít phải, chúng xâm nhập vàotrong vùng khí quản – phổi và các lỗ phế nang Khí SO2 trong pha khí cũng có thể chuyển hóathành acid sulfuric, mặc dù với tốc độ chậm, bằng cách phản ứng với các gốc tự do Nhữngphản ứng này thường xảy ra vào mùa hè hơn là mùa đông, bởi vì chúng cần ánh sáng mặt trời

để hình thành các gốc tự do từ độ ẩm trong không khí

Các nghiên cứu trên động vật cho thấy rằng ảnh hưởng kích thích của acid sulfuric lên hệ

hô hấp mạnh hơn gấp 4 – 20 lần so với suldur dioxide Acid sulfuric trên các hạt này dễ dàng

bị hòa tan trong dịch phổi Nếu hiện diện ở nồng độ cao, nó sẽ gây thiệt hại các mô đường hôhấp Sự liên quan của acid sulfuric trong không khí lắng đọng thành acid sẽ được thảo luận ởchương 11

Nitrogen oxide (NO x )

Nitric oxide (NO) được hình thành từ các chu trình trong tự nhiên như sấm sét và sựphân hủy các hợp chất hữu cơ do vi khuẩn Sự phân hủy của vi khuẩn đầu tiên sinh ra nitrousoxide (N2O), sau đó bị oxi hóa thành NO Sự hình thành nitrogen oxide do con người là kếtquả của quá trình đốt ở nhiệt độ cao, theo đó nitrogen trong không khí sẽ kết hợp với oxygen.Nitric oxide dễ dàng bị oxy hóa trong khí quyển tạo thành NO2 và hỗn hợp cả hai khí này tạothành NO3 Tổng hàm lượng NOx hình thành trong suốt quá trình đốt cháy và tỉ lệ NO/NO2phụ thuộc vào tỉ lệ nhiên liệu/không khí và nhiệt độ đốt

Nitrogen oxide là chất khí có màu nâu đỏ, gây kích ứng và là một chất khí cực độc Khihít phải, nó gây ra viêm phổi, mà sau một khoảng thời gian có thể phát triển thành chứng bịphù ( sưng mô, xem chương 8) Tiếp xúc với nồng độ 100ppm gây ra nguy hiểm và ở 200ppm

có thể dẫn đến chết người Ở nồng độ thấp, như 5ppm, Nitrogen dioxide có thể làm tăng tínhmẫn cảm đối với các tác nhân gây co thắt phế quản ( như sulfur dioxide) đối với người bìnhthường, và ở nồng độ thấp hơn như 0.1ppm (189μg/m3) đối với người bị hen suyễn Nồng độ0.1ppm hoặc cao hơn có thể xuất hiện trong không khí bị ô nhiễm đô thị Hơn nữa, dữ liệu từthử nghiệm động vật cho thấy sự tiếp xúc với nitrogen dioxide làm tăng sự nhiễm trùng đường

hô hấp do các vi khuẩn gây viêm phổi và các vi rút gây cúm Thông thường, nguồn phát thảikhí NOx từ các nguồn tĩnh có thể được kiểm soát tốt hơn so với các loại xe có động cơ Sự ônhiễm hình thành do các loại xe có động cơ xảy ra ở cấp độ đường bộ, trong khi chất ô nhiễmcông nghiệp luôn được thải qua các ống khói và được gió phát tán vào khí quyển Mặc dù sựphát tán ở trên cao có thể làm giảm tiếp xúc sự ô nhiễm đô thị do NOx, nhưng nó gây ảnhhưởng tới tầng ozone và sự hình thành khói

Chuỗi phản ứng quang hóa

Các chuỗi phản ứng quang hóa được thực hiện ở tầng đối lưu và sự hình thành khói cần

có cả NO2 và VOCs NO2 bị phân hủy bởi ánh sáng mặt trời thành NO và một nguyên tử oxy

tự do

NO2 + hv = NO + O (9.2)

Trong đó h là hằng số Planck và v là tần số dao động ánh sáng Gốc oxy tự do nhanh

chóng phản ứng với phân từ oxy hình thánh ozone:

O + O2 = O3 (9.3)

Tuy nhiên, ozone lại phản ứng với NO để tạo thành cả oxy và NO2:

O3 + NO = O2 + NO2 (9.4)

Nitrogen dioxide lại bị phân hủy bởi ánh sáng mặt trời và quá trình này cứ lặp đi lặp lại

Do có một trạng ổn định giữa NO2 và NO, mà ta gọi đó là trạng thái quang tĩnh, từ đó xác

định được nồng độ của ozone Người ta ước tính rằng, sự có mặt của các VOCs, tỉ lệ của

NO2/NO bằng 1 vào giữa trưa ở các vĩ độ của Bắc Mỹ Kết quả là nồng độ của ozone khoảng

20ppb thấp hơn nhiều so với Viện tiêu chuẩn đo lường khí tượng quốc gia (NAAQS) đo được120ppb ( trung bình lúc 1h hàng ngày).

Bởi vì một loạt các phản ứng quang hóa bao gồm các nhóm hydroxyl (OH-), VOCs trongkhông khí được chuyển thành các nhóm peroxy có thể oxy hóa NO thành NO2

ROO + NO = RO + NO2 (9.5)

Sự cạn kiệt NO làm thay đổi trạng thái ổn định của NO2/NO mà có lợi cho sự hình thànhozone ( phương trình 9.2 và 9.3) Một trong những hợp chất có nồng độ cao xuất hiện trongkhông khí bị ô nhiễm đó là gốc peroxyacetyl Gốc này ngoài việc oxy hóa NO thành NO2, cònphản ứng với nitrogen dioxide tạo thành tác nhân gây chảy nước mắt, peroxyacetyl nitrate[CH3C(O)O2NO2] (PAN) Hỗn hợp ozone, PAN và các sản phẩm khác như các aldehyde và

ketone tạo thành một lớp khói được gọi là khói quang hóa

Khói quang hóa

Ozone gây dộc đối với đường hô hấp Bởi vì nó tan ít trong nước, chúng xâm nhập sâuvào trong phế quản và phế nang Tiếp xúc cấp tính với ozone, chủ yếu là nguy cơ nghề nghiệp,gây tổn thương mô đường hô hấp và chứng bị phù có thể gây tử vong Tiếp xúc mãn tính làmtăng tính mẫn cảm đối với các tác nhân gây co thắt phế quản và nhiễm trùng Tiếp xúc mãntính với ozone có thể dẫn đến bệnh viêm phế quản và khí thủng Hơn nữa, khói quang hóa( nghĩa là ozone, PAN và các sản phẩm khác) gây kích ứng lên lớp niêm mạc, mắt và da

3 Khí thủng là một tình cảnh được đặc trưng bởi sự bung ra của phế nang Khu vực bề mặt trao đổi khí giảm, do đó gây khó khăn cho việc hít thở.

Mức độ nghiêm trọng của khí quang hóa phụ thuộc vào một mức độ lớn các điều kiệnkhí hậu và địa hình Ỡ những nơi có áp suất cao kéo dài dẫn đến sự hình thành sương mù trầmtrọng bởi vì chúng được đặc trưng bởi ánh sáng có cường độ lớn và sự giảm dần độ ổn địnhkhông khí do các chất ô nhiễm gần mặt đất Ở những nơi quanh các ngọn núi, sự phân tán củagiỏ bị giảm bớt Áp suất khí quyển bị đảo ngược cũng là các yếu tố duy trì khói quang hóa gầnmặt đất Sự đảo ngược xảy ra khi không khí ấm ở trên co phủ lên không khí lạnh ở gần mặtđất; do đó chất khí ô nhiễm bị ngăn chặn đảo ngược lên trên

Cả ozone và PAN đều là chất độc đối với thực vật Trong khi PAN ảnh hưởng chủ yếuvới các cây lương thảo thì ozone gây tổn thương các mô của tất cả các thực vật và ức chế quátrình quang hợp Hơn nữa, nó làm tăng tính nhạy cảm của thực vật với sự hạn hán và dịchbệnh Đối với thực vật, O3, NO2 và SO2 có hoạt động góp phần gây hư hại.

Sự oxi hóa và hình thánh khói quang hóa được biết đến như là mối nguy hiểm môitrường và sức khỏe chính của sự phát thải khí NOx Tuy nhiên, mối lo ngại về sự ảnh hưởngtrực tiếp đến sức khỏe của khí NOx vẫn dang nghiên cứu Nó có mặt một lượng đáng kể ở cáckhu vực ô nhiễm dô thị, nitrogen oxide chịu trách nhiệm về sự xuất hiện với tàn suất cao cácbệnh về đường hô hấp, như viêm phế quản, viêm phổi và nhiễm trùng do virus Sự liên quancủa chúng đến sự lắng đọng acid; một trong ba acid bị phân hủy đó là acid nitric cũng là mộtmối nguy hại đối với môi trường và sức khỏe con người

Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs)

VOCs có nguồn gốc đồng thời từ các hoạt động của con người và tự nhiên Các nguồntrong tự nhiên đó là sự sinh dưỡng, sự phân hủy bởi các vi sinh vật, cháy rừng và khí thiênnhiên Theo một nhà xuất bản biên tập khoa học, sự phát thải các khí VOCs trong tự nhiênđược ước lượng khoảng 30 – 60 tấn hàng năm

Nguồn phát thải do hoạt động của con người là kết quả từ sự đốt cháy không hoàn toàncác nhiên liệu hóa thạch và từ sự bốc hơi của các nhiên liệu lỏng hay các dung môi trong suốtquá trình bảo quản, chế biến lại và sử dụng Loại khí VOC này được truyền đi bằng từ các ốngkhói hay sự xả khí từ các loại xe có động cơ nhiên liệu khác nhau, các quá trình đốt cháy…( nghĩa là bên ngoài hoặc bên trong), và sự có mặt hay không có của các thiết bị giảm thiểu ônhiễm

Chất béo có khối lượng phân tử thấp, olefin và các hợp chất thơm, một vài trong sốchúng tạo thành nhiều trong quá trình đốt cháy Ở 500 – 800oC, các olefin và các dien bịpolyme hóa hình thành các gốc tự do để tạo thành các vòng polymer hydrocacbon thơm(PAHs) (8)

Trong không khí, các PAH được phân bố giữa pha khí và các hạt rắn ( các sản phẩm củaquá trình dốt cháy, như là bồ hóng và tro bay) Có ít nhất 26 PAH trong không khí, một vài

trong số chúng có khả năng gây ung thư và các tác nhân gây đột biến, đã được xác định vàđịnh lượng (8) Chất được nghiên cứu rộng rãi nhất là benzol[α]pyrene (xem chương 5).Thông thường, hàm lượng tổng các chất PAH trong không khí cao hơn khoảng 10 lần lượngbenzol[α]pyrene thường được sử dụng như là chất chỉ thị để xác định tổng hàm lượng cácPAH có trong khí quyển Một vài điều kiện hạn chế đã được trình bày như độ chính xác củaquy trình (8) Sự góp phần của các nhiên liệu và các kỹ thuật đốt cho sự phát thảibenzol[α]pyrene vào trong khí quyển được trình bày ở bảng 9.1 Theo các dữ liệu đó, lượngbenzol[α]pyrene/BTU lớn nhất là quá trình đốt gỗ trong khu dân cư Thật vậy, ở hình 9.2, gỗđốt cháy trong lò sưởi và bếp lò chiếm 85.5% trên tổng số 655 tấn PAH thải ra hàng năm ở

Mỹ trong những năm 1980 Nguồn phát thải lớn thứ hai là quá trình đốt các phế phẩm nôngnghiệp và thứ ba là cháy rừng (9)

Kích thước của các hạt bụi

Các chất PAH ở pha hơi không hiện tại không gây hại nhiều cho sức khỏe, nhưng chúngcần được hạn chế hít phải Các chất PAH gây ung thư trong khí quyển ảnh hưởng tới sức khỏephụ thuộc vào kích thước hat của chúng tạo thành, chỉ có những hạt nhỏ mới có khả năng xâmnhập vào đường hô hấp Các hạt này có kích thước 1μm hoặc nhỏ hơn có thể xâm nhập vàophổi Ở đó, các chất PAH được hấp thụ và đồng thời kích hoạt khả năng gây ung thư do hệthống P-450 của phổi hay xâm nhập vào hệ thống tuần hoàn Các hạt lớn (2- 5 μm) không vàođược phế quản Các hạt này bị trục xuất khỏi lớp niêm mạc vào trong khoang miệng, tại đóchúng có thể bị nuốt vào Trong trường hợp này, các chất PAH xâm nhập vào hệ thống tuầnhoàn thông qua đường tiêu hóa (xem chương 2) Theo một vài tài liệu, sự hấp thụ của các chấtPAH vào các mô và mức độ gây ung thư phụ thuộc vào con đường tiếp xúc ( hoặc bằng sự hôhấp hay nuốt thức ăn) (10)

Hình 9.2 Các chất PAH thải ra hàng năm ở Mỹ trong những năm 1980 LượngPAHs phát thải hàng năm là 655 tấn “Agricultural” bao gồm cháy rừng và đốt các phế phẩm nông nghiệp; “wood” là quá trình đốt gỗ trong lò sưởi và bếp lò (Nguồn lấy từ tài liệu tham khảo 9.)

Bảng 9.1 Sự phân bố các nhiên liệu và các kỹ thuật đốt phát thải chất benzol[α]pyrene vào

trong khí quyển

(ng/BTU)Than

0.056 – 0.070.12 – 61.0

27 – 63000.000260.020.62.3

Nguồn: lấy từ tài liệu tham khảo 11

Đối với benzol[α]pyrene, mức tiêu thụ hàng ngày cho phép, được định nghĩa là mức tiêuthụ kết hợp với tỉ lệ 1/100000 làm tăng thời gian nguy cơ phát triển của bệnh ung thư đối với

1 người nặng 70kg là 48 ng/ngày Con người tiếp xúc ( với lượng nanogram/ngày) với cácnguồn khác nhau như sau:

Có thể thấy rằng, sự liên quan của nguy cơ gây bệnh ung thư với sự ô nhiễm môi trường

do benzol[α]pyrene từ mức độ cao đến mức độ thấp Nồng độ của nó trong không khí thấphơn nhiều so với trong thực phẩm và khói thuốc

Tiếp xúc ở nơi làm việc và thông qua chuỗi thức ăn

Mặt khác, con người có nghề nghiệp nhất định, như những công nhân ở lò luyện than cốc

và lò than nhựa đường có nguy cơ cao nhất Sự tiếp xúc của họ vượt quá sự ô nhiễm thôngthường 30000 lần hoặc hơn Hơn nữa, các hạt tạo thành ở đô thị kết hợp với các chất PAHlắng đọng trong đất và nước, làm các tác nhân gây ung thư xâm nhập vào trong chuỗi thức ăn.Nghiên cứu về các chất lắng trong sông Charles ở Boston cho thấy một sự tương đồng nổi bậtgiữa các thành phần chất PAHs trong khí quyển và chất lắng của con sông (12) Nó xuất hiện

do quá trình đốt các nhiên liệu hóa thạch, đây là nguồn chính gây ô nhiễm nước do các chấtPAH

lá ( sự rụng lá) và làm trái cây chin Nồng độ ethylene quá mức bên ngoài cũng là độc tố đốivới thực vật.

Sự liên quan của các hydrocacbon trong sự hình thành khói quang hóa đã được thảoluận ngay từ đầu

Trong khí quyển, chúng tiếp tục tương tác thay thế với các thành phần khác nhau và cácthành phần pha khí Sự thay thế này có ảnh hưởng tới cả thành phần hóa học và kích thướccủa các hạt (6) Các hạt lớn (có kích thước lớn hơn 30µm) có thể gây khó chịu, nhưng chúngkhông có bất kỳ tác động nào đến sức khỏe và chúng ta thải chúng ra ngoài khá nhanh Tráingược với thời gian thải các thành phần cặn trong khí quyển có kích thước 1 – 10 µm là 6hđến 4 ngày; các hạt nhỏ hơn 1µm có thể mất thời gian lâu hơn

Các hạt có kích thước nhỏ hơn 5µm xâm nhập vào khí quản và vùng phổi tại đó chúnggây kích ứng đường hô hấp và làm nặng thêm các vấn đề về đường hô hấp có sẵn Vai trò củachúng như là phương tiện chuyên cở các PAH, sulfate và các ion sulfite vào trong phổi đãđược thảo luận

Về phương diện nghiên cứu sự truyền nhiễm bệnh dịch trong một số thành phố cho thấy

sự liên quan giữa những sự thay đổi nồng độ của SPM hàng ngày trong không khí và tổng sự

tử vong hàng ngày Tuy nhiên, những sự theo dõi này không phải là câu trả lời cho câu hỏiSPM có là nguyên nhân gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người hoặc nó hoạt động như làmột chất mang các chất độc ô nhiễm khác hay không? Theo nghiên cứu mới nhất của giáo sưMorton Lippman và các đồng nghiệp của ông về truyền nhiễm trong khu vực Detroit,Michigan đã đưa ra câu trả lời cho câu hỏi này Kết quả cho thấy rằng độc tính của SPMkhông gây ảnh hưởng, ít nhất là một trong hai thành phần, khi có mặt cùng các chất ô nhiễm

khác (O3, NOx, SO2 và CO) Độc tính của các hạt có kích thước trong khoảng PM10 vàPM2.5 cũng không gây ảnh hưởng ( các hạt nhỏ hơn 10µm và 2.5µm theo thứ tự) Nghiên cứutrên động vật khám phá ra loài chó bị tắc nghẽn động mạch khi tiếp xúc với nồng độ SPM caocho thấy một trong những tín hiệu điện tâm đồ giống với chứng thiếu máu cục bộ vành tim ởcon người Ở loài chó, khi tiếp xúc với một nồng độ SPM cao cũng cho thấy các triệu chứngrối loạn tim mạch như thay đổi tỉ lệ biến động tim, thay đổi nhịp đập trung bình của tim vàmột vài thay đổi khác trong điện tâm đồ Dù vậy cơ chế gây độc này có thể hoặc không thểđược suy luận ra cho con người thì cần phải được nghiên cứu nhiều hơn.

SPM cũng có tác động đến môi trường Lượng nhỏ các hạt sulfate cũng gây nên mốinguy bởi vì các tính chất phân bố ánh sáng của chúng Ảnh hưởng này còn mở rộng hơn nếu

có độ ẩm tương đối cao, nó có thể tiếp tục tồn tại kéo dài một tuần Các hat bồ hóng, có tínhchất hấp thụ ánh sáng, cũng góp phần hình thành các mối nguy SPM bị lắng đọng trên lá kíchthích sự hấp thụ cacbon dioxide, bịt kín các khí khổng ( các lỗ nhỏ trên bề mặt lá để giúp sựbay hơi nước) và che ánh sáng mặt trời cần thiết cho sự quang hợp

Chất ô nhiễm kim loại

Hầu hết các chất ô nhiễm kim loại, chì, thủy ngân và beryllium đều là những chất đượcđặc biệt quan tâm bởi vì độc tính của chúng Bằng sự tạo pha bên ngoài dần dần của xăng chì,làm lượng chì trong không trung bị giảm đi đáng kể Các nguồn phát thải chì ở Mỹ giảmxuống từ 144000 tấn vào năm 1975 còn 17900 tấn vào năm 1985 (14); 69% sự tạo thành chì

là từ quá trình đốt cháy xăng chì Cùng thời điểm đó, quá trình đốt cháy rác thải thành phố từcác lò đốt rác làm cho sự ô nhiễm chì càng trầm trọng Thủy ngân và beryllium có nguồn gốcchủ yếu từ quá trình đốt than đá Bất chấp nguồn gốc của chúng, cả chì và thủy ngân về bảnchất đều là các chất gây ô nhiễm nước và đất Sự tác động đến sức khỏe và môi trường củachúng ta sẽ được thảo luận trong chương 11

Sự phát thải beryllium vào khí quyển đã được ước tính (15) khoảng 1134 tấn hàng năm.Độc tính gây ảnh hưởng chính của Beryllium là gây viêm thành phế nang ( căn bệnh được đặctrưng bởi sự đốt cháy lá phổi) và bệnh ngộ độc kim loại beryllium ( bệnh phổi mãn tính) Vềphương diện nghiên cứu bệnh dịch cho thấy nó cũng là tác nhân gây ung thư Không thể xác

khỏe đối với sự ô nhiễm rộng Trong một vài trường hợp, beryllium đại diện cho mối nguyhiểm nghề nghiệp đối với các công nhân làm việc có liên quan đến sự sản xuất, quá trình và sửdụng nó (xem chương 8)

Các chất ô nhiễm phi kim

Floride (F-) và amiăng là những chất ô nhiễm phi kim F- là sản phẩm của quá trình đốtthan Nó được giải phóng hoàn toàn vào trong pha khí một lượng tương đối lớn Là mộtnguyên tố hoạt động, nó kết hợp ngay lập tức với các nguyên tử và các phân tử khác hìnhthành F- gây kích ứng đường hô hấp Nó cũng là một độc tố đối với thực vật và tác độngchình vào môi trường của chúng là lên thực vật F- gây hư hại lá và cuối cùng là rụng lá.Các chất amiăng trên không có nguồn gốc dùng trong ngành công nghiệp và từ sự pháhủy các tòa nhà cũ có chứa chất amiăng Ảnh hưởng sức khỏe của nó hầu như bị giới hạn chỉvới những công nhân sản xuất amiăng và những công nhân tình cờ tiếp xúc với amiăng trongkhi thực hiện nhiệm vụ của mình Do đó, sự tiếp xúc với amiăng được xem là mối nguy hiểmnghề nghiệp Ảnh hưởng sức khỏe khi tiếp xúc với chúng đã được thảo luận ở chương 8

Xu hướng và tình trạng hiện tại của chất lượng không khí

Bảng 9.2 liệt kê tiêu chuẩn quốc gia về chất lượng không khí môi trường xung quanh của

Mỹ (NAAQS) và tổ chức y tế thế giới (WHO) chỉ ra các chất gây ô nhiễm chính không khí đôthị Dữ liệu trong hình 9.3 cho thấy xu hướng của sulfur dioxide trong không khí ở các thànhphố được chọn tại Mỹ và trên toàn thế giới từ giai đoạn 1976- 78 đến 1990- 95 Dữ liệu chothấy khoảng từ năm 1976 đến 1995, sự ô nhiễm khí sulfur dioxide nhín chung là tốt có xuhướng giảm nhẹ ở các nước có nền công nghiệp Điều quan trọng cần chú ý là dữ liệu có ởhình 9.3 là những giá trị đo ở các khu vực dân cư, thương mai, công nghiệp và khu ngoại ô.Những vùng xác định của thành phố được đánh giá vượt quá các tiêu chuẩn Ví dụ, trong mộtkhu vực dân cư ở trung tâm New York, nồng độ SO2 trung bình hằng ngày được theo dõi qua

ba giai đoạn bởi tổ chức WHO ( 72μg/m3 trong năm 1976- 78, 74 μg/m3 trong năm 1979 – 81

và 65 μg/m3 năm 1982 – 95) (2) Hầu hết các thành phố công nghiệp trên thế giới như Milannổi lên một cách đặc biệt về sự ô nhiễm SO2 trong suốt giai đoạn 1976 – 78, vượt quá chỉđịnh của WHO, nhưng từ 1990 – 95 mức SO2 đã giảm xuống dưới mức chỉ định của WHO