Nghiên cứu sự tích lũy các kim loại nặng zn, cu, cd, pb trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển huyện cần giờ thành p

Một số loài sinh vật có khả năng đặc biệt trong việc tích tụ những chất gây ô nhiễm nhất định cụ thể là các kim loại nặng trong mô của chúng, hàm lượng này cao hơn nhiều lần so với môi t

VÕ THỊ THẢO NGUYÊN

NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI NẶNG Zn,

Cu, Cd, Pb TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ Ở VÙNG BIỂN HUYỆN CẦN GIỜ - THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành: Hóa vô cơ

Mã số: 60440113

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học:

TS PHAN THỊ HỒNG TUYẾT

VINH - 2012

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc của mình tới

TS Phan Thị Hồng Tuyết – Người đã trực tiếp giao đề tài, tận tình hướng dẫn,

chỉ bảo, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu và

thực hiện luận văn

Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô Khoa Hóa học đã đóng góp những ý

kiến của mình và các thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm đã tạo mọi điều kiện

tốt nhất để tôi nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Qua đây tôi cũng xin cám ơn Ban Giám hiệu, Ban lãnh đạo Khoa Hóa,

Khoa Sau đại học – Trường Đại học Vinh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi

hoàn thành luận văn này

Cuối cùng tôi xin được cảm ơn những người thân yêu trong gia đình, bạn

bè cùng với các đồng nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ, cổ vũ, động viên và tạo mọi

điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành tốt luận văn

Tuy nhiên, trong luận văn sẽ không tránh được những khuyết điểm và

thiếu sót nên tôi rất mong quý thầy cô và các bạn góp ý để hoàn thiện hơn luận

văn và tích lũy kinh nghiệm cho công tác nghiên cứu sau này

Xin chân thành cảm ơn!

Vinh, Tháng 7 năm 2012

Võ Thị Thảo Nguyên

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CÁC BẢNG 2

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 7

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 11

1.1 Giới thiệu chung về kim loại nặng và tình hình ô nhiễm kim loại nặng 11

1.1.1 Nguồn gốc xuất hiện và sự di chuyển các kim loại nặng 11

1.1.2 Tính chất, vai trò và tác hại của kim loại nặng 13

1.1.3 Giới thiệu các nguyên tố : kẽm, đồng, cadimi, chì ; tác dụng sinh hóa và độc tính của chúng 15

1.1.4 Qui trình tích luỹ kim loại nặng theo chuỗi thức ăn 26

1.1.5 Sự tích tụ các nguyên tố Zn, Cu, Cd, Pb trong một số loài nhuyễn thể 27

1.1.6 Giới hạn an toàn của kim loại nặng Zn, Cu, Cd, Pb trong thực phẩm 30 1.1.7 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và Việt Nam 32

1.1.8 Tình hình nghiên cứu kim loại nặng ở động vật nhuyễn thể trên thế giới và Việt Nam 39

1.2 Các phương pháp xác định Zn, Cu, Cd, Pb 42

1.2.1 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS 43

1.2.2 Phương pháp cực phổ 48

1.3 Các phương pháp xử lý mẫu 51

1.3.1 Kỹ thuật vô cơ hoá mẫu ướt 52

1.3.2 Kỹ thuật vô cơ hoá mẫu khô 53

1.3.3 Kỹ thuật vô cơ hoá mẫu khô - ướt kết hợp 53

1.4 Giới thiệu các loài nhuyễn thể 54

1.4.1 Loài Meretrix lyrata (Nghêu) 54

1.4.2 Loài Meretrix lusoria (Ngao vân) 55

1.4.3 Loài Ostrea Rivularis (Hàu) 57

1.4.4 Andara granosa (sò huyết) 58

1.5 Khái quát về vùng nghiên cứu 60

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ THỰC NGHIỆM 64

2.1 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 64

2.1.1 Thiết bị, dụng cụ 64

2.1.2 Hóa chất 65

2.2 Lấy mẫu và xử lý mẫu 66

2.2.1 Lấy mẫu 66

2.2.2 Chuẩn bị mẫu để vô cơ hóa mẫu 68

2.2.3 Xử lý mẫu 69

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 72

3.1 Điều kiện chung để xác định hàm lượng kẽm, đồng, cadimi, chì trong các mẫu nhuyễn thể bằng phương pháp phổ hấp thụ AAS 72

3.2 Kết quả xác định hàm lượng kẽm, đồng, cadimi, chì trong các mẫu nhuyễn

thể bằng phương pháp phổ hấp thụ AAS 72

3.2.1 Kết quả xác định hàm lượng kẽm 72

3.2.2 Kết quả xác định hàm lượng đồng 75

3.2.3 Kết quả xác định hàm lượng cadimi 77

3.2.4 Kết quả xác định hàm lượng chì 79

3.3 Điều kiện chung để xác định đồng thời hàm lượng kẽm, đồng, cadimi, chì trong các mẫu nước bằng phương pháp cực phổ 81

3.4 Kết quả xác định đồng thời hàm lượng kẽm, đồng, cadimi, chì trong các mẫu nước bằng phương pháp cực phổ 82

3.4.1.Kết quả xác định hàm lượng kẽm 82

3.4.2 Kết quả xác định hàm lượng đồng 83

3.4.3 Kết quả xác định hàm lượng cadimi 84

3.4.4.Kết quả xác định hàm lượng chì 85

3.5 Nhận xét chung về sự tích lũy kim loại nặng trong các loài nhuyễn thể nghiên cứu 86

3.6 Các cực phổ đồ thu được khi xác định đồng thời hàm lượng kẽm, đồng, cadimi, chì trong mẫu trắng và mẫu thực của các mẫu nước 88

KẾT LUẬN 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

PHỤ LỤC 95

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Hàm lượng cadimi trong loài Brachidontes pharaonis và loài Pinctada radiata ở vịnh Akuyu, Thổ Nhĩ Kỳ ……… 27 Bảng 1.2 Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Senegal ………27 Bảng 1.3 Hàm lượng chì và cadimi trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển

Đà Nẵng năm 2007 28 Bảng 1.4 Hàm lượng chì và đồng trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Đà Nẵng năm 2007 28 Bảng 1.5 Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Đà Nẵng năm 2008 29 Bảng 1.6 Giới hạn cho phép của hàm lượng đồng và kẽm trong một số loại thực phẩm ………30 Bảng 1.7 Giới hạn cho phép của hàm lượng chì và cadimi trong một số loại thực phẩm ……… 31 Bảng 1.8 Quy định lượng ăn vào tối đa cho phép hàng ngày và hàng tuần của chì và cadimi trong thực phẩm ………32 Bảng 1.9 Mức tối đa cho phép của chì và cadimi ăn vào đối với trẻ em theo trọng lượng cơ thể ……… 32 Bảng 1.10 Tải lượng một số chất gây ô nhiễm đổ ra biển của một số hệ thống sông 37 Bảng 1.11 Tải lượng chất gây ô nhiễm đổ ra biển Hải Phòng – Quảng Ninh….37 Bảng 1.12 Thành phần dinh dưỡng của nghêu ………55 Bảng 1.13 Thành phần dinh dưỡng của ngao vân ……… 56

Bảng 1.14 Thành phần dinh dưỡng của hàu ……… 58

Bảng 1.15 Thành phần dinh dưỡng của sò huyết ……… 60

Bảng 2.1 Các mẫu nhuyễn thể ………67

Bảng 2.2 Các mẫu nước ……….68

Bảng 2.3 Các bước xử lý mẫu nhuyễn thể 70

Bảng 2.4 Các bước xử lý mẫu nước 71

Bảng 3.1 Điều kiện đo mẫu trên máy phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa Shimatzu AAS 6300 ……… 72

Bảng 3.2 Kết quả xác định hàm lượng Zn trong một số loài nhuyễn thể ở huyện Cần Giờ ……… 73

Bảng 3.3 Kết quả xác định hàm lượng Cu trong một số loài nhuyễn thể ở huyện Cần Giờ ……… 75

Bảng 3.4 Kết quả xác định hàm lượng Cd trong một số loài nhuyễn thể ở huyện Cần Giờ ……… 77

Bảng 3.5 Kết quả xác định hàm lượng Pb trong một số loài nhuyễn thể ở huyện Cần Giờ ……… 79

Bảng 3.6 Kết quả xác định hàm lượng Zn trong một số mẫu nước ở huyện Cần Giờ ……… .82

Bảng 3.7 Kết quả xác định hàm lượng Cu trong một số mẫu nước ở huyện Cần Giờ ……… 83

Bảng 3.8 Kết quả xác định hàm lượng Cd trong một số mẫu nước ở huyện Cần Giờ ……… 84

Bảng 3.9 Kết quả xác định hàm lượng Pb trong một số mẫu nước ở huyện Cần Giờ ……… 85

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Kim loại kẽm ……… 15

Hình 1.2 Kim loại đồng ……… 17

Hình 1.3 Kim loại cadimi ……… 20

Hình 1.4 Kim loại chì ……….22

Hình 1.5 Quy trình tích lũy kim loại theo dây chuyền thực phẩm ……….26

Hình 1.6 Phương pháp thêm chất chuẩn ……… 45

Hình 1.7 Phương pháp đồ thị chuẩn ……… 46

Hình 1.8 Bãi nuôi sò huyết ở Long Hòa - Cần Giờ ……… 63

Hình 1.9 Bãi nuôi hàu ở Long Hòa - Cần Giờ ……… 63

Hình 2.1 Máy phổ hấp thụ nguyên tử AAS-6300 ……… 64

Hình 2.2 Máy đo cực phổ 797 Computrace ……… 64

Hình 2.3 Bản đồ địa điểm lấy mẫu ……… 66

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn trong mẫu nhuyễn thể và giới hạn tiêu chuẩn ……… 74

Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cu trong mẫu nhuyễn thể và giới hạn tiêu chuẩn ……… 76

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd trong mẫu nhuyễn thể và giới hạn tiêu chuẩn ……… 78

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn hàm lượng Pb trong mẫu nhuyễn thể và giới hạn tiêu chuẩn ……… 80

Hình 3.5 Pic hòa tan đồng thời Zn, Cu, Cd, Pb trong mẫu trắng ………… 88

Hình 3.6 Pic hòa tan đồng thời Zn, Cu, Cd, Pb trong mẫu nước biển Long Hòa .88

Hình 3.7 Pic hòa tan đồng thời Zn, Cu, Cd, Pb trong mẫu nước nuôi sò… 89

Hình 3.8 Pic hòa tan đồng thời Zn, Cu, Cd, Pb trong mẫu nước nuôi hàu… 89

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của xã hội thì quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa cũng như nhu cầu phát triển của nông nghiệp không ngừng gia tăng Các nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp được xây dựng ngày càng nhiều, các quá trình sản xuất, các sản phẩm phế thải của các nhà máy, xí nghiệp góp phần làm xấu đi môi trường sống của chúng ta Vấn đề ô nhiễm môi trường đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng ngày càng gia tăng, nó đã và đang trở thành vấn đề nóng bỏng không chỉ trong nước mà cả phạm vi toàn cầu Những kim loại nặng nguy hiểm

về phương diện gây ô nhiễm môi trường thường được biết đến như: Zn, Cu, Pb,

Cd, Hg, Ni, As, Cr,… Các kim loại này có nguồn gốc từ quá trình sản xuất công nghiệp hoá chất, luyện kim, hoạt động khai thác mỏ, các hoá chất dùng trong nông nghiệp, giao thông vận tải, y tế,… Nhiều kim loại nặng đóng vai trò là những nguyên tố vi lượng cần thiết cho sinh vật Tuy nhiên, một vài trong số đó được xem là chất độc khi hàm lượng tăng cao Một số kim loại nặng như Pb, Hg,

Cd có thể gây độc ngay nồng độ thường quan sát được trong đất và nước bên ngoài nơi chúng sinh sống

Một số loài sinh vật có khả năng đặc biệt trong việc tích tụ những chất gây

ô nhiễm nhất định cụ thể là các kim loại nặng trong mô của chúng, hàm lượng này cao hơn nhiều lần so với môi trường bên ngoài, nơi chúng sinh sống và những loài này đặc trưng cho sự ô nhiễm của khu vực nghiên cứu [23]

Hiện nay, các loài nhuyễn thể nói chung và loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ nói riêng đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều chương trình quang trắc ô nhiễm trên thế giới, các loài nhuyễn thể đã được sử dụng cho mạng lưới quan trắc ô nhiễm kim loại nặng toàn cầu (Goldber, 1983) Từ nghiên cứu của Goldber

(1975) và Phillips (1976), loài Mytilus galloprovincialis được sử dụng rộng rãi

như sinh vật chỉ thị ô nhiễm ở các khu vực vên biển dựa trên khả năng tích luỹ các kim loại Hg, Zn, Cu, Cd, Ni, Mn, Cr Nghiên cứu của Aysun Turkmen và cộng sự ở Vịnh Iskenderun, Thổ Nhĩ Kỳ cho thấy có sự tích tụ khá cao các kim

loại như: Zn, Ni, Cd, Fe, Cu, Cd, Mn, Cr, Co ở 2 loài Chama pacifica và Ostrea

stentina [24] Ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu về sinh vật chỉ thị, mà cụ thể là

các loài sinh vật tích tụ vẫn còn khá mới mẻ Một vài nghiên cứu về sự tích lũy các kim loại nặng được tiến hành trên các loài thực vật như: rau muống (Ipomoea aquatica), cây ngổ nước (Limophila herterophylla), cây bèo tây (Eichhornia crassipes), cỏ Hương Bài (Vetiveria zizanoides) Các loài động vật như : giun đất, sò huyết cũng đã được sử dụng như những sinh vật tích tụ để nghiêm cứu ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất và nước Tuy nhiên, các nghiên cứu này chưa nhiều

Nhuyễn thể hai mảnh vỏ có khả năng đặc biệt trong việc tích tụ những chất gây ô nhiễm nhất định trong mô của chúng, vì hàm lượng cao hơn nhiều lần

so với môi trường bên ngoài, nơi chúng sinh sống và những loài này tượng trưng cho ô nhiễm của khu vực nghiên cứu Vì những đặc tính vốn có như: lấy thức ăn theo kiểu lọc nước; có khả năng tích lũy một hàm lượng lớn các kim loại nặng

mà không bị ngộ độc; có lối sống tĩnh tại, di chuyển chậm để đảm bảo rằng chất

ô nhiễm mà nó tích tụ có liên quan đến khu vực nghiên cứu; phân bố rộng, có số lượng phong phú, dễ thu mẫu; có kích thước phù hợp dễ cung cấp những mô đủ lớn cho việc phân tích… Những loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ đã được nghiên cứu sử dụng làm sinh vật quan trắc môi trường nước bị ô nhiễm bởi kim loại nặng và mang lại hiệu quả cao

Cần Giờ là huyện biển duy nhất của thành phố Hồ Chí Minh, nằm ở phía

Đông Nam, cách trung tâm thành phố khoảng 50 km đường bộ Huyện Cần Giờ tiếp cận với biển Đông hiện hữu một khu rừng ngập mặn đan xen với hệ thống sông rạch dày đặc chứa đựng các hệ sinh thái mang tính đa dạng sinh học cao với nhiều loài động thực vật đặc hữu của miền duyên hải Việt Nam Cần Giờ có

bờ biển dài gần 20 km Biển là nguồn lợi to lớn của Cần Giờ, vùng biển có thể nuôi trồng nhiều loài hải sản như: nghêu, tôm, sò, hàu, cá… Hàng ngày, tiếp nhận lượng lớn phù sa từ các con sông lớn từ Đồng Nai, Soài Rạp đổ vào, hải sản ở đây rất mau lớn và có vị ngọt tự nhiên rất đậm đà

Meretrix lyrata (nghêu), Meretrix lusoria (ngao vân), Ostrea

Rivularis (hàu) và Anadara granosa (sò huyết) là loài nhuyễn thể hai mảnh vừa

có vai trò làm sạch môi trường, có giá trị kinh tế, giá trị dinh dưỡng cao, vừa là sinh vật chỉ thị đánh giá sự ô nhiễm kim loại trong môi trường nước vì sự tích lũy kim loại nặng trong cơ thể chúng tương xứng với sự ô nhiễm môi trường Song song với việc khai thác những tiềm năng từ dãy biển nuôi trồng thủy sản

thì vấn đề môi trường ở Cần Giờ cũng cần được quan tâm, đặc biệt sự ô nhiễm

kim loại nặng (Zn, Cu, Pb, Cd, Hg, Ni, As…), bởi tính độc hại, sự khuếch đại sinh học qua chuỗi thức ăn và sự tích lũy lâu dài của nó trong động vật thủy sinh làm giảm chất lượng thủy sản và gây ngộ độc cho con người thông qua dây chuyền thực phẩm

Trước tình hình thực tế và qua quá trình học tập, tìm hiểu, nghiên cứu,

chúng tôi quyết định chọn đề tài : “ Nghiên cứu sự tích lũy các kim loại nặng

Zn, Cu, Cd, Pb trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển huyện Cần Giờ -

thành phố Hồ Chí Minh ” để làm nội dung nghiên cứu của đề tài luận văn cao

học

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu chung về kim loại nặng và tình hình ô nhiễm kim loại nặng

Kim loại nặng là thuật ngữ dùng để chỉ những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5 g/cm3 , bao gồm một số loại như : Cu, Pb, Zn, Hg, Cd, Se, As,

Mo, )[13] Kim loại nặng được được chia làm 3 loại: các kim loại độc (Hg, Cr,

Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn,…), những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…), các kim loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…) Chúng có thể tồn tại trong khí quyển ( ở dạng hơi), thuỷ quyển ( ở dạng muối hoà tan), địa quyển ( ở dạng rắn không tan, khoáng, quặng) và sinh quyển ( trong cơ thể người, động vật, thực vật) Kim loại nặng thông thường chỉ những kim loại hoặc các á kim liên quan đến sự ô nhiễm và độc hại Tuy nhiên chúng cũng bao gồm những nguyên tố kim loại cần thiết cho một số sinh vật ở nồng độ thấp

Khi các kim loại nặng xâm nhập vào môi trường sẽ làm biến đổi điều kiện sống, tồn tại của sinh vật trong môi trường đó Một số kim loại nặng có thể cần thiết cho sinh vật, chúng được xem là nguyên tố vi lượng Kim loại nặng gây độc hại với môi trường và cơ thể sinh vật khi hàm lượng của chúng vượt quá tiêu chuẩn cho phép Một số kim loại nặng (Pb, Cu, Zn, Mn, Cd, Hg, As) đi vào nước

từ nguồn nước thải sinh hoạt hoặc nước thải công nghiệp Các kim loại nặng trong môi trường pH khác nhau, chúng sẽ tồn tại những dạng khác nhau gây ô nhiễm nước [5]

1.1.1 Nguồn gốc xuất hiện và sự di chuyển các kim loại nặng

* Nguồn tự nhiên: kim loại nặng phát hiện ở mọi nơi, trong đá, đất và xâm

nhập vào thủy vực qua các quá trình tự nhiên, phong hóa, xói mòn, rửa trôi

* Nguồn nhân tạo: các quá trình sản xuất công nghiệp (như khai khoáng,

chế biến quặng kim loại, chế biến sơn, thuốc nhuộm,…), nước thải sinh hoạt, nông nghiệp( hóa chất bảo vệ thực vật)

- Kẽm (Zn): nguồn ô nhiễm Zn chính là công nghiệp luyện kim, công nghiệp pin, các nhà máy rác, các sản phẩm chống ăn mòn, sơn, nhựa, cao su Cơ thể con người có thể tích tụ Zn và nếu Zn tích tụ với hàm lượng quá cao thì chỉ trong thời gian ngắn sẽ gây bệnh nôn mửa, đau dạ dày Nước chứa hàm lượng Zn cao rất độc đối sinh vật

- Đồng (Cu): được dùng nhiều trong sơn chống thấm nước trên tàu thuyền, các thiết bị điện tử, ống nước Nước thải sinh hoạt là nguồn chính đưa Cu vào nước Cu tồn tại ở hai dạng là: dạng hòa tan và các hạt nhỏ

- Cadimi (Cd): Nguồn ô nhiễm Cd xuất phát từ ô nhiễm không khí, khai thác mỏ, pin Ni- Cd, nhà máy luyện kim Nguồn chính thải Cd vào nước là các điện cực dùng trên tàu thuyền Cd tồn tại chủ yếu dưới dạng hòa tan trong nước

- Chì (Pb): có trong vũ khí đạn dược, gốm sứ, xăng dầu, thủy tinh chì Chì cũng được dùng nhiều trong vật liệu xây dựng, công nghiệp cơ khí, pin

Trong nước: Kim loại nặng tồn tại trong môi trường nước từ nhiều nguồn

khác nhau như: nước thải từ các khu công nghiệp và nước thải sinh hoạt, từ giao thông, y tế, sản xuất nông nghiệp (phân bón, thuốc trừ sâu), khai thác khoáng sản, công nghệ mạ kim loại Nguồn nước mặt bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ kéo theo ô nhiễm môi trường đất, ô nhiễm nguồn nước ngầm, ô nhiễm không khí

Trong đất: Nguồn gốc xuất hiện các kim loại nặng trong đất là do: chất

thải công nghiệp, kỹ nghệ pin, hoạt động khai thác khoáng sản, cơ khí, giao thông, chất thải sinh hoạt và phân bón, các hoá chất dùng trong các ngành công

nghiệp

Ở Việt Nam tình hình ô nhiễm đất bởi kim loại nặng nhìn chung không phổ biến Tuy nhiên trường hợp cục bộ gần khu công nghiệp, đặc biệt ở những làng nghề tái chế kim loại, tình trạng ô nhiễm kim loại nặng diễn ra khá trầm trọng

Trong không khí: Kim loại nặng tồn dư trong không khí do các nguồn

sau: công nghiệp luyện kim, cơ khí thải ra nhiều khói bụi kim loại, khói thải do dùng nhiên liệu hoá thạch, hoá chất độc hại trong quá trình luyện gang, thép, nhiệt luyện kim loại Khí thải ở các nhà máy luyện kim thường có nhiệt độ cao

300 – 4000C nên dễ dàng được phân tán ra nếu kết hợp được với ống khói cao

1.1.2 Tính chất, vai trò và tác hại của kim loại nặng

Kim loại nặng không bị phân hủy sinh học, không độc khi ở dạng nguyên

tố tự do nhưng nguy hiểm đối với sinh vật sống khi ở dạng cation do khả năng gắn kết với các chuỗi cacbon ngắn dẫn đến sự tích tụ trong cơ thể sinh vật sau nhiều năm

Một số kim loại nặng rất cần thiết cho cơ thể sống và con người Chúng là các nguyên tố vi lượng không thể thiếu, sự mất cân bằng các nguyên tố vi lượng này có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe của con người Trên nhãn của các lọ thuốc vitamin, thuốc bổ xung khoáng chất thường có Cr, Cu, Fe, Mn, Mg, K, Zn, chúng có hàm lượng thấp và được biết đến như lượng vết Lượng nhỏ các kim loại này có trong khẩu phần ăn của con người vì chúng là thành phần quan trọng trong các phân tử sinh học như hemoglobin, hợp chất sinh hóa cần thiết khác Nhưng nếu cơ thể hấp thu một lượng lớn các kim loại này, chúng có thể gây rối loạn quá trình sinh lý, gây độc cho cơ thể hoặc làm mất tính năng của các kim loại khác [21]

Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể một phần bị đào thải, một phần được giữ lại trong cơ thể Các kim loại nặng là nguồn chất độc nguy hiểm đối với hệ sinh thái đất, chuỗi thức ăn và con người Kim loại nặng có độc tính là các kim loại có tỷ trọng lớn gấp 5 lần tỷ trọng của nước Chúng là các kim loại bền (không tham gia vào các quá trình sinh hoá trong cơ thể) và có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp trong chuỗi thức ăn và đi vào cơ thể con người) Những kim loại nặng có tính độc cao nguy hiểm là: Thuỷ ngân (Hg), Cadimi (Cd), Chì (Pb), Niken (Ni) Các kim loại nặng có tính độc mạnh là Asen (As), Crôm (Cr), Kẽm (Zn), Thiếc (Sn)

Các kim loại nặng khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật sẽ gây độc tính Các nghiên cứu đã chỉ ra kim loại nặng gây độc cho các cơ quan trong cơ thể như máu, gan, thận, cơ quan sản xuất hoocmôn, cơ quan sinh sản, hệ thần kinh gây rối loạn chức nặng sinh hóa trong cơ thể do đó làm tăng khả năng bị di ứng, gây biến đổi gen Các kim loại gây độc thường là tương tác với các hệ enzyme trong

cơ thể từ đó ức chế hoạt động của các enzyme này và dẫn đến sự trao đổi chất của cơ thể sống bị rối loạn Các kim loại nặng khi tương tác với các phân tử chất hữu cơ có khả năng sản sinh ra các gốc tự do, là các phần tử mất cân bằng năng lượng, chứa những điện tử không cặp đôi Chúng chiếm điện tử của các phân tử khác để lập lại sự cân bằng của chúng Các gốc tự do tồn tại trong cơ thể sinh ra

do các phân tử của tế bào phản ứng với oxy (bị oxy hóa), nhưng khi có mặt các kim loại nặng – tác nhân cản trở quá trình oxy hóa sẽ sinh ra các gốc tự do vô tổ chức, không kiểm soát được Các gốc tự do này phá hủy các mô trong cơ thể gây nhiều bệnh tật [6]

Trong thực tế, các kim loại nặng nếu ở hàm lượng thích hợp rất cần cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật, động vật và con người Tuy nhiên chúng

tích luỹ nhiều trong đất thì rất độc hại đối với động thực vật và con người Các kim loại nặng nếu tồn tại dư trong thực phẩm với hàm lượng quá cao sẽ gây tác hại cho sức khoẻ người tiêu dùng Biểu hiện trước hết là ngộ độc mãn tính

Đối với người: Gây độc hại cấp tính, thí dụ thuỷ ngân (Hg) hay asen (As)

với liều cao có thể gây ngộ độc chết người ngay Gây độc hại mãn tính hoặc tích luỹ thí dụ chì (Pb) với liều lượng nhỏ hàng ngày, liên tục, sau một thời gian sẽ gây nhiễm độc chì, rất khó chữa, các kim loại khác gây sỏi thận

Đối với thức ăn: Làm hư hỏng thức ăn, thí dụ chỉ cần cho lượng vết đồng

(Cu) sẽ kích thích quá trình oxi hoá và tự oxi hoá của dầu mỡ Làm giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm, thí dụ chỉ cần cho lượng vết kim loại nặng cũng đủ

để kích thích sự phân huỷ vitamin C, vitamin B1…

1.1.3 Giới thiệu các nguyên tố : kẽm, đồng, cadimi, chì ; tác dụng sinh hóa

và độc tính của chúng

1.1.3.1 Nguyên tố kẽm

Hình 1.1 Kim loại kẽm

* Tác dụng sinh hóa của kẽm

Kẽm đóng vai trò sinh học không thể thiếu đối với sức khỏe con người, cho dù kẽm chỉ chiếm khoảng vài phần triệu trọng lượng khô của cơ thể Người

ta cũng đã phát hiện được nhiều căn bệnh liên quan đến sự thiếu hoặc thừa kẽm Theo các nhà khoa học, lượng kẽm cần cho người trưởng thành hằng ngày là 10 – 15 mg Nhưng nhu cầu về kẽm còn tùy thuộc vào độ tuổi và trạng thái sinh lí của cơ thể Ví dụ trẻ dưới 1 tuổi cần 8 mg kẽm/ngày, trẻ từ 1 – 10 tuổi cần đến

20 – 25 mg kẽm/ngày [32]

Kẽm tham gia vào thành phần cấu trúc tế bào và đặc biệt là tác động đến hầu hết các quá trình sinh học trong cơ thể Kẽm có trong thành phần của hơn 80 loại enzym khác nhau, đặc biệt có trong hệ thống enzym vận chuyển, thủy phân, đồng hóa, xúc tác phản ứng gắn kết các chuỗi trong phân tử ADN, xúc tác phản ứng oxi hóa cung cấp năng lượng Ngoài ra kẽm còn hoạt hóa nhiều enzym khác nhau như amylase, pencreatinase Đặc biệt, kẽm có vai trò sinh học rất quan trọng là tác động chọn lọc lên quá trình tổng hợp, phân giải acid nucleic và protein – những thành phần quan trọng nhất của sự sống Vì vậy, các cơ quan như hệ thần kinh trung ương, da, niêm mạc, hệ tiêu hóa, hệ tuần hoàn, rất nhạy cảm với sự thiếu hụt kẽm, nếu thiếu kẽm trẻ sẽ biếng ăn

Ngoài ra, các công trình nghiên cứu còn cho thấy kẽm có vai trò làm giảm độc tính của các kim loại độc như nhôm (Al), asen (As), cadimi (Cd), Góp phần vào quá trình giảm lão hóa, thông qua việc ức chế sự oxi hóa và ổn định màng tế bào Khả năng miễn dịch của cơ thể được tăng cường nhờ kẽm, bởi nó hoạt hóa hệ thống này thông qua cơ chế kích thích các đại thực bào, tăng các limpho T, Vì vậy, khi thiếu kẽm nguy cơ nhiễm khuẩn ở bệnh nhân sẽ tăng lên Kẽm không chỉ quan trọng trong hoạt động sống với vai trò độc lập mà còn quan trọng hơn khi sự có mặt của nó sẽ giúp cho quá trình hấp thu và chuyển hóa các nguyên tố khác cần thiết cho sự sống như đồng (Cu), mangan (Mn), magie

(Mg) Do vậy, khi cơ thể thiếu kẽm sẽ kéo theo sự thiếu hụt hoặc rối loạn chuyển hóa của nhiều yếu tố, ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe

*Độc tính của kẽm

Kẽm ít độc tính Hàm lượng trong thức ăn thấp, một khẩu phần ăn hàng ngày cung cấp từ 0,17 – 0,25 mg kẽm/kg thể trọng Do có giới hạn đảm bảo giữa nồng độ kẽm có thể gây ngộ độc do tích luỹ nên hàm lượng kẽm được giới hạn trong tức ăn (từ 5 – 10 ppm) không gây ảnh hưởng đến sức khoẻ tiêu dùng

Ăn vào hơn 150mg kẽm mỗi ngày có thể gây rối loạn chuyển hóa đồng và sắt, nhưng chỉ có ý nghĩa khi các ion này bị giới hạn Một liều rất cao (450mg/ngày) làm thiếu đồng và gây thiếu máu nguyên bào sắt, liều nhập quá cao có thể gây suy giảm chức năng miễn dịch Quá liều có thể gây buồn nôn, phát ban, sự khử nước và loét dạ dày Kẽm làm giảm hấp thu tetracycline Nên tránh điều trị kẽm trong thai kỳ và cho con bú

Ngộ độc kẽm cũng là ngộ độc cấp tính [1], do ăn phải một lượng lớn kẽm (3 - 5g ZnCl2 hoặc 5 - 10g ZnSO4) có thể gây chết người với triệu chứng như có

vị kim loại khó chịu và dai dẳng trong miệng, nôn, ỉa chảy, mồ hôi lạnh, mạch đập khẽ, chết sau 10 đến 48 giây

1.1.3.2 Nguyên tố đồng

Hình 1.2 Kim loại đồng

*Tác dụng sinh hóa của đồng

Đồng là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho các loài động, thực vật bậc cao Trong cơ thể con người, đồng có trong thành phần của một số protein, enzym và tập trung chủ yếu ở gan Đồng được tìm thấy trong một số loại enzym, bao gồm nhân đồng của cytochrom coxidas enzym chứa Cu – Zn superoxid dismutas và nó là kim loại trung tâm của chất chuyên chở oxi hemocyanin Máu của cua móng ngựa (cua vua) Limulusvpolyphemus sử dụng đồng thay vì sắt để chuyên chở oxi

Theo tiêu chuẩn RDA của Mỹ về hàm lượng của đồng đối với người trưởng thành là 0,9 mg/ngày [32] Đồng là một thành phần cần thiết cho cơ thể

do thức ăn đưa vào hàng ngày từ 0,033 – 0,05mg/kg thể trọng, với liều lượng này người ta không thấy có tích luỹ đồng trong cơ thể người bình thường Liều lượng đồng chấp nhận hàng ngày cho người là 0,5 mg/kg thể trọng Liều lượng này không đáng lo ngại với điều kiện nồng độ molyđen và kẽm trong thức ăn, không được quá giới hạn thông thường,vì các chất này ảnh hưởng đến chuyển hoá đồng trong cơ thể

Hợp chất của đồng là cần thiết đối với quá trình tổng hợp hemoglobin và photpholipid Sự thiếu đồng gây nên bệnh thiếu máu Trong máu của động vật bậc thấp (ốc, sò và động vật thân mềm) có chất máu là hemoxianin, chứa đồng

và có chức năng như hemoglobin ở trong máu của động vật có xương sống Đồng được vận chuyển chủ yếu trong máu bởi protein trong huyết tương gọi là cerulopasmin Đồng được hấp thụ trong ruột non và được vận chuyển đến gan bằng liên kết với albumin Bệnh Wilson sinh ra bởi cơ thể giữ lại đồng, không tiết ra bởi gan vào trong mật, có thể dẫn đến tổn thương não và gan

Người ta cho rằng kẽm và đồng cạnh tranh về phương diện hấp thụ trong

bộ máy tiêu hóa vì việc ăn uống dư thừa chất này sẽ làm thiếu hụt chất kia

*Độc tính của đồng

Khi hàm lượng muối đồng cao sẽ gây tổn thương cho đường tiêu hóa, gan thận, niêm mạc, hạ huyết áp, hôn mê, đau dạ dày, thậm chí tử vong Đối với người lớn tỉ lệ hấp thụ và lưu trữ đồng tùy thuộc vào lượng đưa vào cơ thể hằng ngày Sự kích thích đa cấp có thể xảy ra ở người lớn vì sự thoái hóa gan nhân đậu, cơ chế điều chỉnh đồng hóa suy giảm hiệu quả và do ăn uống lâu ngày nước

có nồng độ đồng cao dẫn đến nguy cơ suy gan Ở một nồng độ nào đó, ngay cả vết đồng có thể ảnh hưởng đến mùi vị và giá trị dinh dưỡng của thức ăn, nó sẽ kích thích sự tự oxi hoá của dầu mỡ chóng bị ôi khê, đẩy nhanh sự phá huỷ các vitamin Nguyên nhân dẫn đến ngộ độc đồng của con người có thể là do: uống nước thông qua ống dẫn nước đồng, ăn thực phẩm có chứa lượng đồng cao (như nho, nấm, tôm …), các hồ bơi có sử dụng thuốc diệt tảo ( Algaecides) có chứa đồng để vệ sinh hồ - đây là một chất độc đối với động vật: đối với người từ 60 –

100 mg/kg thể trọng gây buồn nôn, đến 1 g/kg thể trọng sẽ gây tử vong [21]

Mọi hợp chất của đồng đều là những chất độc, khoảng 30g CuSO4 có khả năng gây chết người Nồng độ an toàn của đồng trong nước uống đối với con người dao động theo từng nguồn, khoảng 1.5÷ mg/l Lượng đồng đi vào cơ thể người theo đường thức ăn mỗi ngày khoảng 2 ÷ 4 mg/l

Đồng không gây ngộ độc do tích luỹ, nhưng nếu ăn phải một lượng lớn muối đồng thì bị ngộ độc cấp tính [1] Triệu chứng biểu hiện ngay như nôn nhiều

và như vậy làm thoát ra ngoài phần lớn đồng ăn phải, chất nôn có màu xanh đặc hiệu của đồng, sau khi nôn nước bọt vẫn tiếp tục ra nhiều và trong một thời gian dài vẫn còn dư vị đồng trong miệng

1.1.3.3 Nguyên tố Cadimi

Hình 1.3 Kim loại Cadimi

* Tác dụng sinh hóa của cadimi

Sau khi xâm nhập vào cơ thể, cadimi được gắn vào trong các mô dưới dạng một hợp chất với một protein có chọn lọc và có trọng lượng phân tử thấp nhưng giàu nhóm tiol (-SH) là metalothionein Metalothionein thường có 61 axit amin trong đó có 20 axit amin cystein và không có axit amin thơm Chính sự tổng hợp nên hợp chất metalothionein này được kích thích khi có mặt của cadimi Metalothionein tập trung nhiều nhất ở gan và thận, nơi mà cadimi thường tích lũy (khoảng 50 – 60 % lượng cadimi trong cơ thể) [7]

được ở người và động vật sau khi chết cho thấy nồng độ tới hạn của cadimi trong thận là 200 ppm (200μg cadimi/1g mô tươi) Nếu vượt quá giá trị này sẽ xuất hiện "chứng bài tiết ra phức protein - cadimi" được đặc trưng bằng sự xuất hiện protein phân tử lượng thấp (±30000) trong nước tiểu cũng như bởi việc tăng sự thanh thải của β2–microglobulin của protein liên kết retinol (RBP)

* Độc tính của cadimi

Ảnh hưởng của cadimi trên sức khỏe tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: liều lượng của cadimi, khung cảnh làm việc và môi trường sống của mỗi người, cách bị lây nhiễm (ăn uống, hít thở), thời gian bị nhiễm càng lâu càng dài

có hại, tập quán và thói quen của từng cá nhân và cuối cùng là có sự hiện diện của các hóa chất khác hay không?

Cadimi thâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua con đường thực phẩm Ở nồng

độ cao, cadmi gây đau thận, thiếu máu và phá huỷ tuỷ xương Phần lớn cadimi thâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại trong thận, do cadimi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận Phần còn lại được giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác Khi lượng cadimi được tích trữ lớn, nó có thể thế chỗ ion Zn2+ trong các enzim quan trọng và gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế (IARC – International Agency for Research on Cancer) đã xếp cadimi và hợp chất của nó vào nhóm 2A [27]

Theo nhiều nghiên cứu của các chuyên gia thì người hút thuốc lá cũng có nguy cơ nhiễm cadimi Cadimi được tìm trong khói thuốc, những người hút thuốc có thể thêm vào cơ thể một lượng Cadimi từ 20 – 30 μg/ngày Đã có nhiều bằng chứng cho thấy cadimi có thể gây ung thư qua đường hô hấp Tùy theo mức

độ nhiễm độc mà có thể gây ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi, đặc biệt có thể gây tổn thương tuyến thận dẫn đến protein tuyến niệu, ảnh hưởng đến nội tiết, máu, tim mạch

Nhiễm độc cadimi xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới, điển hình là Nhật Bản Nhiễm độc cadimi gây nên chứng bệnh giòn xương Dạng độc tính xương này dường như có liên quan với sự rối loạn của quá trình chuyển hóa canxi, vì nó thường xảy ra ở phụ nữ sau khi mãn kinh, gây đau dữ dội ở xương chậu và hai chân Độc tính cấp là hậu quả của những tác dụng cục bộ : sau khi ăn vào, những biểu hiện lâm sàng là buồn nôn, nôn mửa và đau bụng, còn sau khi hít phải cadimi thì hoạt tính của α- 1 antitrypsin bị giảm Các enzym được giải phóng sẽ làm phá hủy không thể phục hồi được các màng tế bào cơ sở của phế nang, kể cả việc làm gẫy các vách vá sơ hóa các khe, kẽ Những tổn thương mà ta nhận thấy

là phù phổi và các bệnh về phổi

1.1.3.4 Nguyên tố chì

Hình 1.4 Kim loại chì

* Tác dụng sinh hóa của chì

Tác dụng sinh hóa chủ yếu của Pb là tác dụng của nó đến sự tổng hợp máu

dẫn đến sự phá vỡ hồng cầu Trong cơ thể người, chì ức chế tổng hợp

porphcbilinogen synthase và ferrochelatase, chống lại sự hình thành cả hai chất porphobilinogen và kết hợp với sắt tạo thành protoporphyrin IX, giai đoạn cuối cùng trong sự tổng hợp heme Quá trình này làm cho sự tổng hợp heme không hiệu quả và sau đó làm microcytic anemia Ở các mức thấp hơn, nó có vai trò tương tự như canxi, can thiệp vào các kênh ion trong quá trình truyền dẫn thần kinh Đây là một trong những cơ chế mà theo đó nó can thiệp vào vào nhận thức Chì ức chế ALA – dehydrase enzym, do đó giai đoạn tiếp theo tạo thành porpho biliogen không thể xảy ra Kết quả là phá hủy quá trình tổng hợp hemoglobin cũng như các sắc tố hô hấp khác cần thiết trong máu như cytochromes[34] Cuối cùng, chì cản trở việc sử dụng oxi và glucoza để sản sinh năng lượng trong quá trình sống Sự cản trở này có thể tìm thấy khi nồng độ cồn trong máu nằm khoảng 0,3 ppm Ở các nồng độ cao hơn có thể gây hiện tượng thiếu máu (thiếu hemoglobin) nếu hàm lượng chì trong máu khoảng 0,5 – 0,8 ppm gây ra sự rối loạn chức năng thận và phá hủy não Khi hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụng oxi để oxi hóa glucoza tạo ra năng lượng cho quá trình sống, do đó làm cho cơ thể mệt mỏi Ở nồng độ cao hơn ( >0,8 ppm) có thể gây thiếu máu do thiếu hemoglobin Hàm lượng chì trong máu nằm trong khoảng (0,5 – 0,8 ppm) gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá hủy não Xương là nơi tàng trữ, tích tụ chì của cơ thể Sau đó phần chì này có thể tương tác cùng với photphat trong xương và thể hiện tính độc hại khi truyền vào mô mềm của cơ thể Chì nhiễm vào cơ thể qua da, đường tiêu hóa, hô hấp Nhiễm chì có thể dẫn đến vô sinh, sảy thai, mắc phải các rối loạn về thần kinh, thiếu máu, đau đầu, sưng khớp, chóng mặt Ở trẻ em, chỉ số IQ sẽ không cao, đôi khi có những biểu hiện rối loạn hành vi Do chì tích lũy dần trong

cơ thể một cách chậm chạp nên những triệu chứng sẽ không được nhận biết kịp thời [4]

* Độc tính của chì

Chì là nguyên tố kim loại có tính độc hại cao đối với cơ thể người và sinh vật Việc nhiễm độc chì có thể là cấp tính hoặc tích lũy nhiều năm qua chuỗi thức ăn của hệ sinh thái Không khí, nước và thực phẩm bị ô nhiễm chì đều rất nguy hiểm cho mọi người và động vật Đối với thực vật thì không gây hại nhiều nhưng lượng chì tích tụ trong cây trồng sẽ thâm nhập vào cơ thể người và động vật qua đường tiêu hóa Chì có thể xem là kim loại độc thường gặp nhất Hầu như mọi sinh vật đều không có nhu cầu sinh học về chì

Hệ thống thần kinh cũng là cơ quan dễ bị tấn công bởi chì khi bị nhiễm chì, với nồng độ trong máu cao hơn 80 mg/l có thể xảy ra các bệnh về não Chì gây tổn thương đến các tiểu động mạch và có sự tăng sinh thần kinh đệm Trạng thái này được kết hợp với các biểu hiện lâm sàng như vận động khó khăn, giảm ý thức, ngơ ngác, hôn mê và co giật Khi phục hồi thường kèm theo các dị chứng như động kinh, đần độn và trong một vài trường hợp bị bệnh thần kinh thị giác

và mù

Chứng thiếu máu do nhiễm độc chì cũng như thiếu máu do thiếu sắt do kìm hãm enzym pyrimidin–5–nucleosidase vốn có liên quan đến sự tăng số lượng hồng cầu lưới Ngưỡng chì nhiễm có khả năng ức chế enzym này là 44 mg/l Khi hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụng oxi để oxi hóa glucoza tạo ra năng lượng cho quá trình sống, do đó làm cho

cơ thể mệt mỏi Ở nồng độ cao hơn (> 0,8 ppm) có thể gây thiếu máu do thiếu hemoglobin Hàm lượng chì trong máu nằm trong khoảng (0,5 – 0,8 ppm) gây ra

sự rối loạn chức năng của thận và phá hủy não Xương là nơi tàng trữ tích tụ chì

trong cơ thể, ở đó chì tương tác với photphat trong xương rồi truyền vào các mô mềm của cơ thể và thể hiện độc tính [21]

Ngộ độc cấp tính do chì thường ít gặp Ngộ độc thường diễn ra là do ăn phải thức ăn có chứa một lượng chì, tuy ít nhưng liên tục hàng ngày[1] Chỉ cần hàng ngày cơ thể hấp thu từ 1 mg chì trở lên thì sau một vài năm sẽ có những triệu chứng đặc hiệu : hơi thở thối, đau khớp xương, sưng lợi với viền đen ở lợi,

da vàng, đau bụng dữ dội, táo bón, đau khớp xương, bại liệt chi trên (tay bị biến dạng), mạch yếu, nước tiểu ít, trong nước tiểu có poephyrin, phụ nữ dễ bị sẩy thai

Vì thế, cần tránh những nơi có chì ở bất kỳ dạng nào, đồng thời trong dinh dưỡng chú ý dùng các loại thực phẩm có hàm lượng chì dưới quy định cho phép.Vì dù chúng ta không muốn thì cũng luôn có một lượng chì rất nhỏ nhất định vẫn xâm nhập vào cơ thể qua đường tiêu hóa và hô hấp Vì thế chúng ta nên uống sữa, ăn nhiều rau xanh, các loại thực phẩm và đồ uống giàu vitamin B1 và vitamin C sẽ có lợi cho việc chống lại và hạn chế ảnh hưởng của chì đối với cơ thể Liều lượng tối đa chì có thể chấp nhận hàng ngày cho người do thức ăn cung cấp, được tạm thời quy định là 0,005 mg/kg thể trọng Theo nhiều tài liệu công

bố thì lượng chì đi vào thức ăn hàng ngày khoảng 80 ÷150 μg Lượng này thấp hơn liều lượng được phép tạm thời của tổ chức FAO-OMS năm 1972 là 3 mg/tuần [7]

1.1.4 Qui trình tích luỹ kim loại nặng theo chuỗi thức ăn

Con đường chuyển năng lượng từ cơ thể sinh vật này sang cơ thể sinh vật khác là dây chuyền thực phẩm Nếu trong cơ thể sinh vật của một mắc xích trong dây chuyền thực phẩm nào đó có chất độc thì chất độc này sẽ được chuyển sang sinh vật khác có bậc dinh dưỡng cao hơn Trong chuỗi thức ăn ở hình 1.5, thì con người là sinh vật có bậc cao nhất có nghĩa là con người là sinh vật có khả năng tích luỹ nhiều nhất các chất độc trong chuỗi thức ăn

Hình 1.5 Quy trình tích lũy kim loại theo chuỗi thức ăn

Con người 0,6

0,6

Chim ăn thịt 4,0

Động vật có

vú

Chim ăn cá 3,15

Cá 0,17 – 2,07

Côn trùng 0,23 – 0,3

Trai, hến 0,42

Ốc sên bùn

Tôm

0,16

Thực vật vùng đầm lầy

Phiêu sinh 0,04

Sinh vật hữu sinh

0,03

Mảnh vỡ hữu

sinh

1.1.5 Sự tích tụ các nguyên tố Zn, Cu, Cd, Pb trong một số loài nhuyễn thể

Trong một số loài nhuyễn thể cũng có chứa kim loại nặng Việc nghiên cứu kiểm soát kim loại nặng trong nhuyễn thể được thực hiện ở nhiều nước, với nhiều khu vực biển khác nhau

Hàm lượng Cadimi đã được tìm thấy trong một số loài nhuyễn thể ở vịnh Akkuyu, Thổ Nhĩ Kỳ vào giữa tháng 5 năm 1999 thu được trong bảng 1.1:

Bảng 1.1 Hàm lượng cadimi trong loài Brachidontes pharaonis và loài Pinctada radiata ở vịnh Akuyu, Thổ Nhĩ Kỳ [27]

Brachidontes pharaonis (một loài trai) 0,0058 ± 0,00034

Pinctada radiata (một loài sò) 0,0605 ± 0,00467

Hàm lượng đồng, kẽm đã được tìm thấy trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Senegal vào năm 2006 thu được trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Senegal [29]

Tên loài Cu ( μg/g) Zn ( μg/g) Vẹm (Perna Perna) ở Morocco coast 7,2 ± 0,73 121,6 ± 6,1 Ngao (Tridacna squamosa) ở Cap Timiris 8,4 ± 0,87 49,8 ± 4,2 Ngao (Tridacna squamosa) ở M Hejral 26,17 ±6,74 59,97 ±7,16 Hàu (Crassostrea gasar) ở Wet season 47,16 ±7,35 2320 ± 180 Điệp (Chlamys varia) ở Cameroom 3,83 ± 0,55 39,04 ± 0,8

Ở Việt Nam, một số tác giả đã tiến hành nghiên cứu sự tích lũy các kim loại nặng độc hại Pb, Cd và một số kim loại nặng Cu, Zn trong một số loài nhuyễn thể, kết quả ở các bảng 1.3, bảng 1.4 , bảng 1.5

Bảng 1.3 Hàm lượng chì và cadimi trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển

Đà Nẵng năm 2007 [15]

Địa điểm

lấy mẫu

Ngày lấy mẫu Loại nhuyễn thể

(Mertrix Lyrata) 44 0,5170 0,0802 12/05/2007 Nghêu lụa

(Paphia Undulata) 45 0,3568 0,1152 14/05/2007 Nghêu dầu

(Mertrix Mertrix LinnĐ) 45 0,3878 0,1092 14/05/2007 Điệp

(Chlamys Nobylis) 85 1,2257 0,8508 Biển

Subcrennata-Lischke) 45-47 2,12 ± 0,27 16,52 ± 2,38

Chiều dài vỏ (mm)

Hàm lượng kim loại (μg/g khối lượng ướt)

(Perna Viridis)

100 –

105 19,17 ± 0,26 33,72 ± 1,12 12/04/2008 Nghêu dầu (Mertrix

Mertrix LinnĐ) 34 – 38 15,27 ± 0,31 24,13 ± 0,58 05/04/2008 Nghêu trắng

(Mertrix Lyrata) 34 – 41 19,32 ± 0,26 34,60 ± 0,61 12/04/2008 Sò lông (Anadara

Subcrenata) 50 – 58 16,27 ± 0,22 29,09 ± 0,34 06/04/2008 Hàu

(Ostrea Rivularis) 72 – 76 19,54 ± 0,16 38,22 ± 0,92 07/04/2008 Điệp

(Paphia Undulata) 42 – 47 12,40 ± 0,22 24,70 ± 0,17 14/04/2008 Nghêu dầu (Mertrix

Mertrix LinnĐ) 35 – 37 12,49 ± 0,42 20,47 ± 0,54

1.1.6 Giới hạn an toàn của kim loại nặng Zn, Cu, Cd, Pb trong thực phẩm 1.1.6.1 Giới hạn an toàn của kẽm, đồng trong thực phẩm

Theo Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm ban hành kèm Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT ngày 19 tháng 12 năm

2007 của Bộ trưởng Bộ y tế, hàm lượng đồng và kẽm cho phép trong một số loại thực phẩm không vượt quá giới hạn ở bảng 1.6

Bảng 1.6 Giới hạn cho phép của hàm lượng đồng và kẽm trong một số loại thực

1.1.6.2 Giới hạn an toàn của chì và cadimi trong thực phẩm

Theo Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm ban hành kèm Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT ngày 19 tháng 12 năm

2007 của Bộ trưởng Bộ y tế, hàm lượng chì và cadimi cho phép trong một số loại thực phẩm không vượt quá giới hạn ở bảng 1.7

Bảng 1.7 Giới hạn cho phép của hàm lượng chì và cadimi trong một số loại

Bảng 1.8 Quy định lượng ăn vào tối đa cho phép hàng ngày và hàng tuần của

12 tháng (TB : 10 kg)

24 tháng (TB : 12,3 kg)

36 tháng (TB : 14,2 kg)

1.1.7 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và Việt Nam

Kim loại nặng thường có độc tính đối với môi trường và hệ sinh thái Những kim loại nặng nguy hiểm về phương diện gây ô nhiễm môi trường thường được biết đến như: Zn, Cu, Pb, Cd, Hg, Ni, As, Cr,… Các kim loại này có nguồn gốc từ quá trình sản xuất công nghiệp hoá chất, luyện kim, hoạt động khai thác

mỏ, các hoá chất dùng trong nông nghiệp, giao thông vận tải, y tế,… Nhiều kim loại nặng đóng vai trò là những nguyên tố vi lượng cần thiết cho sinh vật Tuy nhiên, một vài trong số đó được xem là chất độc khi hàm lượng tăng cao Với một hàm lượng rất nhỏ các kim loại nặng cũng đủ gây độc cho người và động vật, gây bệnh ung thư thậm chí gây tử vong

1.1.7.1 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới

Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng thường gặp ở các khu công nghiệp, các thành phố lớn và các khu vực khai thác khoáng sản Từ các nguồn phát thải các kim loại nặng đi và không khí, đất, nước, làm suy thoái và ô nhiễm nguồn nước, đất và các thành phần môi trường [4] Ô nhiễm kim loại nặng thường gây hậu quả nghiêm trọng, ảnh hưởng lâu dài và tốn kém khi khắc phục, xử lý Hiện nay, tình trạng ô nhiễm Cu, Zn, Cd, Pb cũng như các kim loại nặng khác diễn ra ở nhiều nơi, từ các nước phát triển đến các nước đang phát triển, tuy nhiên mức độ trầm trọng thường xảy ra cục bộ tại một số khu vực hoạt động công nghiệp đặc biệt là công nghiệp khai khoáng, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, sử dụng phân bón, giao thông, từ tự nhiên….đã đưa vào môi trường một lượng lớn kim loại nặng

Do phải gánh chịu hậu quả từ các hoạt động sản xuất trước đây, tại tỉnh Creuse (Pháp) từ năm 1905 – 1955 hoạt động khai thác vàng đã thải ra 550.000 tấn xianua và thuỷ ngân gây ô nhiễm nặng cho một vùng rộng lớn và nước sông Tardes Ở Irắc, đất bị ô nhiễm metyl thuỷ ngân từ thuốc bảo vệ thực vật đã làm hơn 6.000 người nhiễm độc và 88 người chết Ở Nhật Bản trong những năm

1950 – 1960, một mỏ Zn – Pb tại vùng Valley thuộc tỉnh Toyama đã gây ô nhiễm nặng nước sông và đất ruộng làm cho hàm lượng Cd trong gạo lên đến 0,7mg/kg cao gấp 10 lần cho phép Tại Thái Lan, theo báo cáo của Viện Quốc tế

Quản lý Nước (IWMI) (2004) thì ruộng lúa thuộc tỉnh Tak đã bị nhiễm Cd cao gấp 94 lần tiêu chuẩn, hàm lượng Cd trong gạo, tỏi, đậu nành sản xuất tại đây cao hơn khoảng từ 16 – 126 lần tiêu chuẩn cho phép Sự kiện ngộ độc hàng loạt

ở vịnh Manimata (Nhật Bản) năm 1953, là một minh chứng rất rõ về quá trình nhiễm thuỷ ngân từ công nghiệp vào thức ăn của con người [25]

Tại Sukinda, Ấn Độ, nơi có một trong những mỏ Crôm lộ thiên lớn nhất thế giới, nước uống ở đây bị nhiễm Cr+6 vượt mức 2 lần tiêu chuẩn cho phép Theo ước tính của một nhóm y tế Ấn Độ, 84,75% số người chết ở khu mỏ này đều liên quan đến các bệnh do crom gây ra Ở thành phố Laoraya của Peru, 99%

số trẻ em có hàm lượng chì nhiễm vào trong máu vượt quá mức cho phép, theo khảo sát năm 1999, hàm lượng Pb, Cu, Zn ở đây cao gấp 3 lần so với giới hạn cho phép và chúng sẽ tồn tại trong đất của thành phố này hàng thế kỷ nữa [theo thống kê năm 2006 của tổ chức nghiên cứu môi trường quốc tế Viện Blacksmith] [18]

Tại Thiên Tân (Trung Quốc), nơi sản xuất hơn một nửa lượng chì cho Trung Quốc, do công nghệ thấp và quản lý kém nên một lượng lớn chì và các kim loại nặng độc hại khác từ mỏ và quá trình khai thác chế biến đã thoát ra môi trường, sau đó nhiễm vào máu của trẻ em Lượng chì tìm thấy trong lúa mì ở đây cao gấp 24 lần tiêu chuẩn cho phép gây ảnh hưởng cho khoảng 140 nghìn người

Ở một số vùng trên thế giới như Đài Loan, Nam Mỹ, Banglades nồng độ của asen trong nước ngầm khá cao Cư dân sinh sống và sử dụng nước ngầm ở các vùng có nồng độ asen cao thường bị mắc các bệnh như bệnh sừng hóa, tăng hắc tố da Phơi nhiễm ở mức nồng độ cao hơn có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng như bị hoại tử đầu ngón tay, ngón chân, bệnh "blackfoot", ung thư

1.1.7.2 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam

Việt Nam là nước nông nghiệp nhưng hoạt động công nghiệp đem lại 20% GDP/năm Quá trình công nghiệp hóa- hiện đại hóa phát triển và kéo theo đô thị hóa gia tăng, gắn liền với nó là tình trạng ô nhiễm kim loại nặng ngày càng trầm trọng Các khu vực ô nhiễm kim loại nặng cao tại Việt Nam tập trung tại các thành phố lớn, các khu công nghiệp phát triển hay tại các khu vực làng nghề truyền thống Ô nhiễm do kim loại nặng thải ra từ các ngành công nghiệp là một nguy cơ đe doạ đối với sức khoẻ người dân và môi trường sinh thái [6]

Theo thống kê, Việt Nam đã có trên 800 cơ sở sản xuất công nghiệp với khoảng 70 khu chế xuất (khu công nghiệp tập trung) Đóng góp của công nghiệp vào GDP là rất lớn Tuy nhiên chúng ta lại phải chịu nhiều thiệt hại về môi trường do lĩnh vực công nghiệp gây ra Hiện nay khoảng 90% cơ sở sản xuất công nghiệp và phần lớn các khu công nghiệp chưa có trạm xử lý nước thải Các ngành công nghiệp gây ô nhiễm môi trường, nặng nhất là công nghiệp nhiệt điện, công nghiệp sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng, công nghiệp khai thác khoáng sản Mặt khác, gần 75% số dân nước ta sinh sống ở nông thôn, là nơi cơ sở hạ tầng lạc hậu Nhiều nơi do nuôi trồng thuỷ sản ố ạt, thiếu quy hoạch, không tuân theo quy trình kỹ thuật đã gây ra nhiều tác động tiêu cực tới môi trường nước Lượng nước thải của các xí nghiệp chế biển thuỷ hải sản đông lạnh cũng rất lớn, vượt ngưỡng cho phép khoảng vài chục đến hàng trăn lần Môi trường nước ở nông thôn cũng đang bị ô nhiễm do dùng không đúng cách và không hợp lý các hoá chất nông nghiệp ( thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ,….) thiếu các phương tiện vệ sinh cơ sở hạ tầng phục vụ sinh hoạt nên số hộ gia đình dùng nước hợp vệ sinh chỉ đạt khoảng 30% – 40%, và chỉ có khoảng 20% - 305 số hộ xử dụng công trình vệ sinh đạt tiêu chuẩn [30]

Bên cạnh đó, ở Việt Nam tình trạng ô nhiễm Asen thường phân bố rộng và

là một trong những quốc gia ô nhiễm Asen cao trên thế giới Từ năm 1995 –

2000, nhiều nghiên cứu đã cho thấy nồng độ Asen trong các mẫu nước khảo sát

ở thượng lưu sông Mã, Sơn La, Phú Thọ, Bắc Giang, Hưng Yên, Nam Định, Thanh Hoá, Hà Nội… đều vượt tiêu chuẩn cho phép nước sinh hoạt quốc tế và Việt Nam Việt Nam có khoảng 10 triệu người ở đồng bằng sông Hồng, 500 ngàn đến 1 triệu người ở ĐBSCL bị ngộ độc mãn tính do uống nước giếng khoang có chứa arsen (Berg et al., 2007) Tại thành phố Việt Trì tỉnh Phú Thọ, hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng mà nhất là As trong nước ngầm đã xảy ra, vùng

có khả năng ô nhiễm cao nhất là phường Bạch Hạc [35]

Ngoài ra, tình trạng ô nhiễm kim loại nặng cadimi và chì cũng gia tăng nhanh chóng, mức độ ô nhiễm nghiêm trọng nhất vẫn là các thành phố lớn, các khu dân cư, khu công nghiệp, các làng nghề truyền thống… Tại huyện Đông Anh, Hà Nội hàm lượng cadimi, chì trong đất và nước của khu vực trồng rau đều vượt tiêu chuẩn cho phép Theo Lê Huy Bá (2004) tại huyện Tân Trụ (Long An), hàm lượng cadimi trong nước từ 2 – 8 mg/l gấp 40 – 60 lần tiêu chuẩn cho phép, chì từ 0,7 - 2,7 mg/l gấp 7 - 27 lần tiêu chuẩn cho phép

Kết quả phân tích từ các mỏ than núi Hồng (xã Yên Lãng), mỏ thiếc (xã

Hà Thượng, huyện Đại Từ), mỏ sắt Trại Cau và mỏ chì, kẽm làng Hích, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên cho thấy tất cả các mỏ này đều là điểm nóng về ô nhiễm, điển hình là mỏ thiếc xã Hà Thượng và mỏ than núi Hồng bị ô nhiễm asen nghiêm trọng, với hàm lượng asen trong đất gấp 17-308 lần tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam, thậm chí có nơi hàm lượng asen trong đất lên đến 15.146 ppm, gấp 1.262 lần quy định Theo kết quả thăm dò địa chất, cả nước có khoảng

5.000 mỏ và điểm quặng, trong đó có khoảng 1.000 mỏ đang được tổ chức khai thác và đều là những điểm ô nhiễm kim loại đáng báo động [33]

Một số khu vực biển đã có biểu hiện ô nhiễm kim loại nặng, Theo số liệu năm 2000 của các trạm quan trắc biển, các trầm tích chủ yếu bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng như: asen, cadimi, đồng, kẽm và thủy ngân

Bảng 1.10 Tải lượng một số chất gây ô nhiễm đổ ra biển của một số hệ thống

Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm là vấn đề cần được quan tâm vì kim loại nặng chủ yếu xâm nhập vào cơ thể con người qua con đường tích luỹ sinh học Bất cứ kim loại nào có trong cơ thể người và động vật phải nằm trong giới hạn cho phép để đảm bảo lượng cần và đủ cho nhu cầu hoạt động của

sự sống (nếu chúng có ích) hoặc vô hại cho sức khỏe (nếu chúng "vô giá trị") Vượt quá ngưỡng quy định, bất cứ kim loại nào cũng có thể sẽ gây ngộ độc kim loại cho cơ thể dẫn tới nhiều ca tử vong hoặc khiến con người mang di họa suốt đời

Theo kết quả phân tích vào tháng 4 năm 2004 tại thôn Bằng B, xã Hoàng Liệt, huyện Thanh Trì, Hà Nội qua các mẫu rau dùng để phân tích như: mồng tơi, hành, cải xanh, muống cạn, ngải cứu, muống nước thì hàm lượng các kim loại nặng như Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, As là cao so với tiêu chuẩn của WHO Ở thành phố Hồ Chí Minh nhiều hệ thống kênh rạch, ao mương đã phải hứng chịu một cách lâu dài các chất thải độc hại từ hàng ngàn nhà máy, cơ sở sản xuất trên địa bàn Điển hình như năm 2008, Nhà máy bột ngọt Vedan đã bị phát hiện việc

đổ nước thải chưa xử lí ra sông Thị Vải đã gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước và thiệt hại nặng nề cho người dân trong khu vực đã bị cơ quan nhà nước

xử lý Những công trình nghiên cứu gần đây của một số nhà khoa học cho thấy rau bán ở các chợ trong thành phố Hồ Chí Minh, nhiều loại nhiễm kim loại nặng đặc biệt chì có hàm lượng cao hơn mức cho phép 30 lần Theo nghiên cứu của Phó giáo sư tiến sĩ Bùi Cách Tuyến (Đại học Nông Lâm TP.HCM) hàm lượng kẽm trong các mẫu rau muống ở quận Bình Chánh cao gấp 30 lần mức cho phép

Từ các dẫn liệu trên cho thấy tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới

và Việt Nam đã và đang gây ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ, chất lượng cuộc sống của con người Mặc dù tình trạng ô nhiễm kim loại nặng ở nước ta tuy chưa

ở mức phổ biến và trầm trọng, song một số vùng nhất là các vùng gần khu công nghiệp đã có dấu hiệu ô nhiễm kim loại nặng cục bộ Vì vậy việc nghiên cứu công cụ nhằm nâng cao hiệu quả đánh giá ô nhiễm kim loại nặng là vấn đề có ý nghĩa thực tiễn nhằm quan trắc và kiểm soát các ảnh hưởng của nó đến đời sống con người và môi trường

1.1.8 Tình hình nghiên cứu kim loại nặng ở động vật nhuyễn thể trên thế giới và Việt Nam

1.1.8.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Từ những năm 40 của thế kỷ XX, đã có những nghiên cứu về sự tích luỹ của kim loại nặng trong mô của các loại động vật nhuyễn thể, cũng như các sinh vật khác để quan trắc ô nhiễm kim loại nặng được nghiên cứu và ứng dụng tại nhiều khu vực trên thế giới đặc biệt là các nước phát triển Hiện nay, các loài nhuyễn thể đã được sử dụng cho mạng lưới quan trắc ô nhiễm kim loại nặng toàn

cầu (Goldber, 1983) [23] Từ nghiên cứu của Goldber (1975) và Phillips (1976),

loài Mytilus galloprovincialis được sử dụng rộng rãi như sinh vật chỉ thị ô nhiễm

ở các khu vực ven biển dựa trên khả năng tích luỹ các kim loại Hg, Zn, Cu, Cd,

Ni, Mn, Cr Nghiên cứu của Aysun Turkmen và cộng sự ở Vịnh Iskenderun, Thổ Nhĩ Kỳ cho thấy có sự tích tụ khá cao các kim loại như: Zn, Ni, Cd, Fe, Cu, Cd,

Mn, Cr, Co ở 2 loài Chama pacifica và Ostrea stentina Theo nghiên cứu của

L.Rojas de Astudillo và cộng sự (2005) ở vùng biển của Trinidad và Venezuela

nghiên cứu về sự tích luỹ kim loại nặng trong 2 loài Crassostrea spp và Perna

viridis cho thấy có sự tích luỹ các kim loại Cd, Cu, Cr, Hg, Ni, Zn trong mô cơ

thể chúng [24] Có rất nhiều nghiên cứu trên các loài nhuyễn thể, ví dụ như ở loài hai mảnh vỏ qua quá trình nghiên cứu đã thiết lập được một tiêu chuẩn Quốc

tế về lấy mẫu hai mảnh vỏ theo chiều sâu, theo mùa và theo kích thước của loài