ứng dụng, cơ chế gây độc và tác hại của THỦY NGÂN tới sức khỏe con người và cách hạn chế nhiễm độc thủy ngân

- Chuyển mach điện bằng thủy ngân, điện phân với cathode thủy ngân để sản xuất NaOH và clo, các điện cực trong một số dạng thiết bị điện tử, pin và chất xúc tác, thuốc diệt cỏ ngừng sử d

Lời nói đầu

Thủy ngân là kim loại duy nhất tồn tại ở thể lỏng trong nhiêt độ bình thường Thủy ngân có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống của con người chúng ta Thủy ngân có nhiều đồng vị và tồn tại ở nhiều dạng Mỗi dạng tồn tại của thủy ngân lại có ảnh hưởng khác nhau tới sức khỏe con người Nhưng không phải ai trong chúng ta cũng có những hiểu biết đúng đắn về tác hại của thủy ngân dẫn tới việc xử lý nhiễm độc thủy ngân trở nên khó khăn Bài viết này sẽ phần nào giúp mọi người có thêm những kiến thức về nguyên tố này, ứng dụng cũng như cơ chế gây độc và tác hại của nó tới sức khỏe con người và cách hạn chế nhiễm độc thủy ngân

1.THỦY NGÂN

Thủy ngân là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Hg (từ tiếng

Hy Lạp hydrargyrum, tức là thủy ngân (hay nước bạc)

Thủy ngân (Hg) là kim loại, lấp lánh ánh

bạc, số hiệu nguyên tử 80

Thủy ngân có 7 đồng vị ổn định với 202Hg

phổ biến nhất chiếm 29,86% Các đồng

vị phóng xạ bền nhất là 194Hg với chu kì

bán rã 444 năm và 203Hg với chu kì bán

rã là 46,612 ngày, còn lại các đồng vị

khác có chu kì bán rã dưới 1 ngày

1.1 Tính chất của thủy ngân

Ở thể lỏng không tan trong nước

Hg có thể biến thành trạng thái rắn nếu ở nhiệt độ dưới -390oC

Hg có tính tính dẫn nhiệt kém nhưng dẫn điện tốt

Độ dẫn nhiệt là: 8,34 W/(m.K)

Độ dẫn điện là:1,041 106 /Ω.m

Nhiệt độ nóng chảy: 234,32 K (-37,89oF)

Nhiệt độ sôi: 629,88 K( 674,11oF)

Thể tích phân tử: 14,09 cm3/mol

Thủy ngân tạo hợp kim với phần lớn các kim loại trong đó có vàng, nhôm và bạc, đồng nhưng không tạo với sắt Do đó, người ta có thể chứa thủy ngân trong bình bằng sắt. Telua cũng tạo ra hợp kim, nhưng nó phản ứng rất chậm để tạo ra telurua thủy ngân

Hợp kim của thủy ngân được gọi là hỗn hống,

Là kim loại phản ứng trực tiếp với Halogen, S, và các nguyên tố phi kim loại như P,Se Ở nhiệt độ thường nhưng ở 300oC tạo HgO và ở 400oC phân hủy lại thành nguyên tố

1.2 Ứng dụng thủy ngân trong cuộc sống.

Thủy ngân được sử dụng chủ yếu trong sản xuất các hóa chất,trong kỹ thuật điện

và điện tử Nó cũng được sử dụng trong một số nhiệt kế

- Máy đo huyết áp chứa thủy ngân (đã bị cấm ở một số nơi)

- Thimerosal, một hợp chất hữu cơ được sử dụng như là chất khử trùng trong vaccin và mực xăm (Thimerosal in vaccines)

- Phong vũ kế thủy ngân, bơm khuyếch tán, tích điện kế thủy ngân và nhiều thiết bị phòng thí nghiệm khác Là một chất lỏng với tỷ trọng rất cao, Hg được sử dụng để làm kín các chi tiết chuyển động của máy khuấy dùng trong kỹ thuật hóa học

- Điểm ba trạng thái của thủy ngân, -38,8344 °C, là điểm cố định được sử dụng như nhiệt độ tiêu chuẩn cho thang đo nhiệt độ quốc tế (ITS-90)

- Trong một số đèn điện tử

Hơi thủy ngân được sử dụng trong đèn hơi thủy ngân và một số đèn kiểu "đèn huỳnh quang" cho các mục đích quảng cáo Màu sắc của các loại đèn này phụ thuộc vào khí nạp vào bóng

- Thủy ngân được sử dụng tách vàng và bạc trong các quặng sa khoáng.

- Thủy ngân vẫn còn được sử dụng trong một số nền văn hóa cho các mục đích y học dân tộc và nghi lễ Ngày xưa, để chữa bệnh tắc ruột, người ta cho bệnh nhân uống thủy ngân lỏng (100-200 g) Ở trạng thái kim loại không phân tán, thủy ngân không độc và có tỷ trọng lớn nên sẽ chảy trong hệ thống tiêu hóa và giúp thông ruột cho bệnh nhân

- Chuyển mach điện bằng thủy ngân, điện phân với cathode thủy ngân để sản xuất NaOH và clo, các điện cực trong một số dạng thiết bị điện tử, pin và chất xúc tác, thuốc diệt cỏ (ngừng sử dụng năm 1995), thuốc trừ sâu, hỗn hống nha khoa, pha chế thuốc và kính thiên văn gương lỏng

- Các ứng dụng y học, kể cả trong quá trình sản xuất và bảo quản vacxin + Nha khoa: riêng chất thải ra từ các thiết bị y tế có chứa khoảng 5% thủy ngân trong nước thải

+ Công nghiệp mỹ phẩm: thành phần trong các loại mỹ phẩm đều có một lượng thủy ngân

- Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm liên quan đến các hợp chất của thủy ngân và lưu huỳnh

1.3 Phân bố.

- Môi trường đất: Thủy ngân có mặt (dạng vết) trong nhiều loại khoáng đá Trong quặng chứa nhiều thủy ngân nhất là quặng Chu sa, trong đó thủy ngân nằm

ở dạng sunfua Các loại nhiên liệu than đá, thân nâu và cả trong đất trồng

- Môi trường không khí: Theo ước tính của EPA, Văn phòng Quy hoạch và Tiêu chuẩn Phẩm chất Không khí vào năm 1999, lượng thủy ngân phát thải vào không khí qua các nhà máy than nhiệt điện là 40.8%, các lò đốt trong kỹ nghệ là

8,3%, lò đốt ở bịnh viện là 2.4%, lò đốt chất thải rắn là 2.5%, kỹ nghệ chlorine là 5.6%, kỹ nghệ ciment là 2.0%, và kỹ nghệ giấy là 1.4%

- Môi trường nước: Thủy ngân thải ra qua khói, tích tụ trong mưa và tuyết rồi trôi vào các dòng sông Thủy ngân thải từ các nhà máy điện của Mỹ chiếm 40% lượng thủy ngân từ các hoạt động của con người gây ra tại Mỹ Tuy nhiên, theo một báo cáo do đại học Harvard và Cơ quan Khảo sát địa chất Mỹ (USGS) công bố đầu năm 2009, nồng độ thủy ngân tại Thái Bình Dương tăng 30% trong 20 năm qua, và sẽ tăng thêm 50% nữa vào năm 2050 vì chất thải từ các nhà máy điện vận hành bằng than gia tăng

- Trong sinh vật: Cơ quan Khảo sát địa chất Mỹ (USGS) mới công bố nghiên cứu khoa học cho thấy, thủy ngân ở dạng hòa tan trong chất béo Khoảng 1/4 số mẫu kiểm tra có lượng thủy ngân cao hơn giới hạn an toàn do cơ quan Bảo

vệ môi trường Mỹ (EPA) xác định cho người dùng, hơn 2/3 mẫu cá có dư lượng thủy ngân quá mức an toàn cho các loài động vật có vú ăn cá khác Nguồn gốc của thủy ngân có trong cá xuất phát từ chất thải ô nhiễm của các nhà máy điện dùng than đá

- Trong một số sản phẩm, quá trình sản xuất khác: Ngành sử dụng nhiều thủy ngân nhất là ngành sản xuất NaOH và Cl2 bằng các điện phân dung dịch muối

ăn bão hòa, dùng điện cực thủy ngân Ngành công nghiệp sản xuất các thiết bị điện như nhiệt kế, đèn, sơn, đèn hơi thủy ngân, pin thủy ngân, các rơle điện… cũng dùng thủy ngân khá nhiều.Trong nông nghiệp người ta dùng một lượng lớn các hợp chất cơ thủy ngân để diệt nấm, làm sạch các hạt giống

1.4 Các dạng tồn tại của thủy ngân.

- Dạng hơi: dễ bay hơi cao, rất độc

- Dạng lỏng: độc

- Dạng kim loại: trơ, không độc.

- Dạng metyl thủy ngân: CH3Hg có độc tính cao, nguy hiễm cho hệ thần kinh, não

2.CƠ CHẾ GÂY ĐỘC

2.1 Quá trình xâm nhập

Thủy ngân xâm nhập vào môi trường chủ yếu thông qua các hoạt động của con người và nó tồn tại ở trong môi trường nước, đất, không khí và cả sinh vật Thủy ngân trong môi trường sẽ xâm nhập vào cơ thể con người qua 3 con đường chính là

da, hô hấp và tiêu hóa

- Tiêu hóa: Thức ăn nhiễm thủy ngân ( thông qua chuỗi thức ăn )  hệ tiêu hóa con người

Vì con người nằm trên cùng của chuỗi thức ăn nên bất kỳ lượng thủy ngân nào có trong thức ăn đều tích lũy trong cơ thể chúng ta thông qua cơ chế “tích lũy sinh học” Ngoài ra cá và tôm cua có thiên hướng tự nhiên là lưu trữ metyl thủy ngân trong các cơ quan của chúng do vậy chúng là nguồn du nhập thủy ngân vào con người hàng đầu khi chúng ta ăn các loại tôm cua cá sống trong môi trường nước có chứa thủy ngân

- Qua da: Từ những sản phảm, mĩ phẩm chứa thủy ngân  khi sử dụng được hấp thụ qua da  màng tế bào  cơ thể người

Rất nhiều lại mỹ phẩm như  các loại xà phòng làm sáng da, kem và các mỹ

phẩm dùng để trang điểm mắt, sản phẩm tẩy trang thường chứa các dạng của thủy ngân như: Thủy ngân nguyên tử, Thủy ngân dạng ion Các dạng này khi tiếp xúc với da sẽ xâm nhập qua các lớp biểu bì, đi vào cơ thể, tích tụ và gây độc

- Qua hô hấp: thủy ngân tồn tại trong không khí  hô hấp và đi vào phổi của con người

Hơi Thủy ngân là dạng rất độc khi hít phải nó sẽ nhanh chóng đi vào cơ thể gây tổn thương ở não và gan

2.2 Quá trình gây độc

2.2.1 Độc tính của thủy ngân

Loại Độc tính hóa học và sinh hóa

Hg Thủy ngân kim loại tương đối trơ, không độc.Hơi

thủy ngân có tính độc cao

Hg22+ Tạo được hợp chất ít tan với ion Cl- (Hg2Cl2), ít độc

Hg2+ Độc, nhưng khó di chuyển qua màng sinh học

HgS Không tan, không độc, có trong đất

R2Hg Độ độc rất thấp, nhưng trong môi trường axit dễ

chuyển thành RHg+ có độc tính cao RHg+ Độ độc rất cao, thường ở dạng CH3Hg+ gây nguy hiểm

cho hệ thần kinh não, tan và tích trữ trong mỡ, dễ di chuyển qua màng sinh học

- Thời gian bán hủy của thủy ngân trong cơ thể từ 15 đến 30 năm, nghĩa là thủy ngân tích tụ và tồn tại trong cơ thể con người trong thời gian kể trên trước khi tự tiêu hủy

- Hàm lượng metyl thủy ngân trong máu khoảng 0.5ppm đã gây ra các bệnh nhiễm độc thủy ngân

2.2.2 Cơ chế gây độc của thủy ngân

a Thủy ngân dạng hơi (Hg0):

- Là dạng độc của thủy ngân Sinh ra khi làm vỡ các loại đèn hơi Thủy ngân, nhiệt kế

- Khi xâm nhập vào cơ thể theo sự dẫn truyền của máu Thủy ngân sẽ phá hủy gây tổn thương hệ thống thần kinh, gan

- Gây bệnh vô sinh

b Ion thủy ngân(I) (Hg22+)

Khi xâm nhập vào dạ dày sẽ có phản ứng:

Hg22+ + Cl- -> Hg2Cl2 (không tan)

Hg2Cl2 không tan, được đào thải ra bên ngoài nên ít gây hại cho cơ thể

c Ion thủy ngân(II) (Hg ) 2+

Ion thủy ngân (II) rất độc, thường dễ kết hợp các amino axit chứa lưu huỳnh của protein

- Tạo liên kết với hemoglobin và albumin trong huyết thanh vì cả 2 chất này đều có nhóm –SH Thủy ngân sẽ thay vị trí của Hidro trong nhóm –SH của hemoglobin Làm cho emzym không hoạt động được

SH S

[ Enzym] + Hg2+ [ Enzym] Hg + 2H+

SH S

Enzym hoạt động Enzym thụ động

Ion Hg2+ không thể chui qua màng tế bào sinh học nên nó không thể thâm nhập vào màng tế bào

d Ion metyl thủy ngân(II) (CH3Hg ) +

Có tính độc rất cao, tích tụ trong ao hồ và cơ thế của các loài thủy sinh các loài cá sống trong môi trường nước co chứa metyl thủy ngân có kích thước càng lớn thì càng chứa nhiều metyl thủy ngân Chất này tan trong các mô mỡ, chất béo của màng tế bào bao quanh dây thần kinh, não và tủy, từ đó gây rối loạn, phá hủy hệ thống thần kinh, tối loạn thận thậm trí gây chết người Nó dễ thẩm thấu qua mọi màng sinh học, dễ thâm nhập vào các mô của bào thai làm cho trẻ có những tổn thương không thể hồi phục được của hệ thần kinh trung ương, bao gồm phân liệt thần kinh, kém phát triển về trí tuệ và chứng co giật mất khả năng học tập

Sơ đồ quá trình tích tụ metyl thủy ngân.

Trong nước, Hg và muối của Hg chuyển hóa thành metyl thủy ngân dưới tác dụng của các vi khuẩn yếm khí, các hợp chất hữu cơ có trong trầm tích bị phân hủy thành metan Metan trong nước do các coenzym vitamin B – 12 sẽ chuyển hóa thành gốc metyl (CH3+) Gốc này liên kết với Co(II) trong coenzym Nhóm CH3

trong liên kết này sẽ tạo thành (CH3)2Hg hay ion CH3H+

3 ẢNH HƯỞNG CỦA THỦY NGÂN TỚI CƠ THỂ CON NGƯỜI

Khi đi vào cơ thể, thủy ngân sẽ kết dính vào các tế bào thần kinh chứa nhóm amino acid, đặc biệt là chuỗi tế bào nằm ngoài và ở đuôi (axon) các chuỗi dây thần kinh vận động

Thời gian bán hủy của thủy ngân trong cơ thể từ 15 đến 30 năm, nghĩa là thủy ngân tích tụ và tồn tại trong cơ thể con người trong thời gian kể trên trước khi tự tiêu hủy Tùy theo nồng độ thủy ngân trong cơ thể, con người có thể bị những chứng sau đây:

- Thể nhẹ: nồng độ thủy ngân trong nước tiểu nhỏ hơn 0.01mg/l Biểu hiện: nhức đầu, chóng mặt, mệt mỏi, khó ngủ, tanh mùi kim loại ở miệng, khó thở, đau thắt

ngực Khám thấy: viêm lợi, mi mắt co giật liên tục, tính tình cáu gắt, hưng phấn khác thường

- Thể vừa: nồng độ thủy ngân trong nước tiểu từ 0,01mg/l – 0,04 mg/l Biểu hiện: tổn thương viêm tủy sống hay các dây thần kinh, nếu nặng sẽ bị viêm não, viêm tủy sống, viêm dây thần kinh, có khi liệt tứ chi Trí nhớ bị giảm sút, tập trung tư tưởng kém, lao động suy yếu, ăn mất ngon, không ngủ được Cuối cùng dẫn tới hội chứng bệnh não

- Thể mạn: rối loạn thần kinh thực vật và tim mạch Chức năng chống độc của gan giảm, hàm lượng thủy ngân trong nước tiểu tăng: 0,04 - 0,10mg/l Thủy ngân còn ảnh hưởng rõ rệt đến thai nhi: mù, điếc, dị dạng

* Biện pháp phòng tránh nhiễm độc thủy ngân:

- Chọn và dùng các loại sơn cho cả nội thất và ngoại thất không sử dụng chì và thủy ngân

- Mua các vật dụng gia đình: đồ pha lê, đồ gốm hoặc đồ chơi cho trẻ em có nguồn gốc rõ ràng để đảm bảo không sử dụng chì và thủy ngân trong quá trình sản xuất

- Có chế độ ăn thích hợp có nhiều chất sắt, calci, vitamin C để giúp cơ thể chống chì và thủy ngân

- Không cho trẻ gặm vành cửa sổ hoặc các vật dụng có sơn

-  Nếu bạn buộc phải điều trị các bệnh về răng lợi, nên trao đổi trước để bác sĩ biết bạn đang mang thai

- Ngoài ra, thường xuyên rửa tay

- Để nước trong vòi chảy độ 60 giây, trước khi hứng vô chai lọ

- Khoảng một tháng một lần, tháo và chùi bộ phận lọc của vòi nước để loại bỏ chất cặn

- Tránh đốt rác, đun nấu bằng bếp than tổ ong, tiếp xúc với các vùng tập trung chất thải công nghiệp, các nơi ô nhiễm khác…

- Không đập, tiếp xúc với các loại bóng đèn vỡ (vì bóng đèn, nhất là đèn huỳnh quang có chứa một lượng thủy ngân nhất định)

- Cẩn thận với việc chữa trị các bệnh về răng lợi (các chất dùng để trám răng, chứa nhiều ngân cũng tồn tại nhiều ở khu vực ao, hồ, sông, suối, biển. Khi ăn cá ở những vùng nước nhiễm thủy ngân, bạn cũng dễ bị nhiễm độc thủy ngân Ngoài

ra, một sô loại cá chứa nhiều chất thủy ngân gồm cá kiếm, cá mập, cá thu, cá hồi,

cá mòi…

* Cách giải độc thủy ngân:

- Một số loại thức ăn giúp giải độc thủy ngân:

+ Cà rốt có tác dụng giải độc thủy ngân do 1 lượng lớn chất kết dính với thủy ngân, làm giảm nồng độ và loại trừ nhanh chóng các ion thủy ngân trong máu

+ Đậu xanh: thúc đẩy quá trình bài tiết tống các chất độc ra khỏi cơ thể

- Loại thải chất độc ở da bằng cách cởi bỏ quần áo bị nhiễm bẩn, rửa da, mắt nếu

bị nhiễm

- Ngộ độc do nuốt không gây nôn thì phải đến ngay các trạm y tế gần nhất để rửa

dạ dày không sẽ dẫn đến nguy cơ thủng dạ dày và thủng thực quản

- Trường hợp ngộ độc Hg vô cơ cần được truyền dịch ngăn ngừa trụy tim mạch Nếu tổn thương niêm mạc hầu họng gây phù nề nhiều nên đặt nội khí quản để ngăn ngừa tắc nghẽn hô hấp

- Khi có triệu chứng toàn thân là chỉ điểm có sự chuyển đổi Hg hữu cơ thành vô cơ trong cơ thể, phải được dùng thuốc giải độc đặc hiệu ngay

- Thủy ngân được thu hồi bằng cách rắc bột lưu huỳnh Lưu huỳnh phản ứng với thủy ngân trong nhiệt độ thường tạo Thủy ngân Sunfua (HgS) không tan, dễ dàng thu gom hơn

- Khi làm vỡ nhiệt kế có chứa thủy ngân cần nhanh chóng đưa trẻ em và xúc vật ra khỏi khu vực Đóng cửa sổ và cửa ra vào để hạn chế thủy ngân chuyển thành dạng hơi, dùng chổi lông mền và giấy mềm cẩn thận hót các hạt thủy ngân Sau 1-2 tiếng thì lau dọn sàn nhà Sau khi lau xong dụng cụ cần được về sinh sạch sẽ và ngâm xà phòng ít nhất 30p.Mở cửa phòng vài giờ liền cho thoáng khí

4 KẾT LUẬN:

Thủy ngân có ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống Nhưng Thủy ngân ở dạng hơi

và metyl thủy ngân có tính độc cao, gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe con người, cần bình tĩnh, thông minh trong việc xử lý thủy ngân phát tán và ngộ độc thủy ngân Chúng ta cũng cần có những biện pháp giảm thiểu tác dụng độc hại của thủy ngân để bảo vệ sức khỏe con người

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Giáo trình: độc học môi trường

2.website: wikipedia.org

3 website: afamily.vn ( bài viết “xử lý nhiệt kế khi vỡ”)

4 website: hoahocngaynay.com ( bài viết “thủy ngân gây độc cho môi trường như thế nào”)

5 website: benh.vn ( bài viết “cẩn thận với thủy ngân kim loại nhiều độc tố”)