Độc Học Môi Trường chuong 2 (p2) ĐẠI HỌC THỦY LỢI

2.2 Độc học của một số kim loại * Hơi chì có vị ngọt ở họng nên trong quá khứ một số nơi cho Pb vào rượu để làm cho rượu ngọt * Hiện nay một số rượu thuốc của TO hay một số thuốc cổ tru

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

KHOA MÔI TRƯỜNG

Độc học môi trường

Nguyễn Hoài Nam

Bộ môn Kỹ thuật môi trường

Chương 2 Độc học môi trường Kim loại 2.1 Đặc điểm chung của độc học môi trường kim loại

2.2 Quá trình hoạt hoá, cơ chế xâm nhập tích tụ và độc tính của

một số Kim loại

2.3 Tác hại do nhiễm độc kim loại

2.4 Cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại

2.2 Độc học của một số kim loại

2 Chì

Chì (tên La tỉnh là Plumbum, gọi tắt là Pb) là nguyên tố hóa

học nhóm IV trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev, số thứ tự

nguyên tử là 82, khối lượng nguyên tử bằng 297,19, nóng chảy ở

327,4°C, sôi ở 1725°C, khối lượng riêng bằng 11,34 g/cmẺ

Chì là kim loại có màu xám nhạt, không mùi, không vị, không

hòa tan trong nước, không cháy Chì rất mềm, dễ gia công, có thể

dùng dao cắt được và dễ nghiền thành bột Chì được coi là mềm và

nặng nhất trong tất cả các kim loại thông thường

Tuy nhiên khi bổ sung một lượng nhỏ các nguyên tố như Sb, Bi,

As, Cu hay kim loại kiềm thổ thì độ cứng của Pb tang lên đáng kể

vì vậy CN chế tạo máy thường dùng hợp kim Pb

Chì có mật độ phân tử cao, hấp thụ tia X tốt Đồng thời, các đồng vị của chì là những đông vị bền vững nhất trong các dãy phóng

xạ: sự phân rã liên tục của các nguyên tố trong dãy phóng xạ cuối

cùng đều tạo thành đồng vị của chì

2.2 Độc học của một số kim loại

* Hơi chì có vị ngọt ở họng nên trong quá khứ một số nơi cho Pb vào

rượu để làm cho rượu ngọt

* Hiện nay một số rượu thuốc của TO hay một số thuốc cổ truyền ở

trung đông đều có chứa một lượng Pb đáng kể

* Tính chất hóa học

Pb không tác dụng với HCl và H;SO¿x loãng

Với H;SO¿ đặc nóng tạo thành PbSO, va khi SO3

Với HNO: phản ứng tạo thành Pb(NO3), va NO, Tác dụng với H;S trong môi trường HCl thành PbS với KI cho kết tủa Pbl; vàng (tan trong nước nóng)

Pb có ái lực mạnh với S nên trong tự nhiên thường tồn tại PbS

Pb kim loại trong không khí thường được bao phủ lớp PbO Khó bị ăn mòn, chỉ tan trong H;SOx và HNO: đặc

Thường có số ôxy hoá +2 và +4 hợp chất Pb?! bần hơn

2.2 Độc học của một số kim loại

* Ứng dụng của Pb

* Do Pb dễ nấu chảy, gia công, tái chế, tạo hợp kim, khó bị ăn mòn

nên Pb được ứng dụng rất rộng rãi trong CN

* Điển hình là CN ắc qui (chiếm tới 60% lượng Pb sử dụng)

* Sản xuất đạn dược, vỏ dây cáp điện, ép tấm, hàn chiiếm 15%

* Ngoài ra sử dụng trong sơn, gốm sứ, bột màu, matit

* Chế tạo khớp nối, đường ống, van, chỉ tiết máy tiếp xúc với môi

trường ăn mòn hay ở vị trí lộ thiên

* Trong CN sử dụng chất phóng xạ dùng làm thùng chứa các chất thải phóng xạ và xây dựng kết cấu ngăn tia X

* Trong nông nghiệp sử dụng làm thuốc trừ sâu

* Từ 1930 ~ 2000 được sử dụng trong giao thông dưới dang tetra ethyl chì làm chất chống kích nổ trong xăng

* Trong thương mại và đời sống: vỏ đựng đồ uống, đồ nấu bếp, mỹ

phẩm, dược phẩm, đồ chơi trẻ em, đồ điện

2.2 Độc học của một số kim loại

* Sự xuất hiện của chì trong xã hội loài người

* Con người đã sử dụng chì từ hơn 6000 năm

* Mỏ chì sớm nhất tìm thấy khoảng 6500 năm TCN ở Thổ nhĩ Kỳ

¢ Anh hưởng của Pb đối với sức khỏe của con người cũng đã được tìm thấy ở thời thượng cổ

2.2 Độc học của một số kim loại

Độc tính của chì được ghi nhận khoảng những nằm 2000 TCN: Nhà

triết học Hy lạp Nikander đã cho rằng chứng đau bụng mãn tính

và bệnh thiếu máu là hậu quả của nhiễm độc chì

Thời La mã cổ đại chì bắt đầu được sử dụng và phân bố rộng rãi

Người La mã cổ đại quản lý và khai thác chì trên qui mô rộng họ có những mỏ chì và khu luyện quặng khổng lồ ở Tây Ban Nha và Hy Lạp Khói thải từ khu luyện quặng đã gây ra ô nhiễm chì trên bình diện rộng lớn và một phần trong số bụi đó còn tồn tại nguyên dạng tới

ngày nay Nhiễm độc chì là bệnh nhà giàu do sử dụng các vật dụng sinh hoạt

bằng chì như: đồ nấu bếp, ly, bình đựng rượu, ống dẫn nước, nồi

cô nước nho, thùng chứa rượu vang, đồ trang điểm Ôxít Pb màu đỏ còn được là tăng màu và hương vị cho rựou vang

2.2 Độc học của một số kim loại

Thế kỷ 18 khả năng gây bệnh nghề nghiệp của Chì bắt đầu được quan tâm: thời kỳ cách mạng CN chì được khai thác và sản xuất với lượng khổng lồ

Chì được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau và đã

gây ra hội chứng nhiễm độc chì ở người làm việc trong các lĩnh

vực có sử dụng chì trong TK 18-20

Công nhân nhiễm chì thông qua: hít phải bụi hoặc hơi chì, ăn thức

ăn nhiễm chì, hấp thụ chì qua da

Năm 1973 đã ghi nhận được chúng đau bụng quặn và đau khớp

cổ tay ở thợ hàn, thợ sơn, thợ xếp chữ

Ảnh hưởng của chì lên quá trình sinh sản đã được biết đến ít nhất một thế kỷ, những phụ nữ tiếp xúc với chì khi làm việc trong các xưởng gốm có xu hướng trở nên hiếm muộn, trẻ em do các phụ

nữ này sinh ra thường có tuổi thọ ngắn

2.2 Độc học của một số kim loại

*_ Hiểu biết về sự nhiễm độc chì ở trẻ em được tích lũy qua 4 giai đoạn

» GĐ 2 Ghi nhận nhiễm độc chì gây ra các bệnh mãn tính

* Khi phát hiện ra nhiễm độc chì ở trẻ em cong người mới chỉ

quan tâm tới nhiễm độc cấp tính Các bác sĩ đều tin rằng những em sống sót qua giai đoạn cấp tính sẽ không mắc một chứng bệnh mãn tính nào

2.2 Độc học của một số kim loại

* Đầu những năm 40 đã có nghiên csu chúng minh nhiễm độc

chì ở trẻ em thường kéo theo những căn bệnh mãn tính về

thần kinh như suy giảm trí thông minh

* GD 3 Công nhận chì với liều lượng chưa gây độc cấp tính

cũng ảnh hưởng tới sức khỏe

* Từ cuối những năm 70 đến đầu 90, Các nhà khoa học đã

thống nhất chì với liều lượng chưa gây độc cấp tính vẫn gây ra

sự suy giảm chức năng thần kinh bao gồm trí thông minh và

nhận thức, khả năng tập trung và năng lực ngôn ngữ ở trẻ em

° GĐÐ 4 xây dựng các chương trình chiến lược phòng ngừa

nhiễm độc chì

* 1925 Hiệp định Quốc tế cấm sử dụng chì trong sơn gia dụng

* 1991 Trung tâm kiểm soát dịch bện của Mỹ đã đề ra chiến

lược phòng ngừa nhiễm độc chì ở trẻ em

2.2 Độc học của một số kim loại

* Sự ra đời của TEL

» 1921 sự cạnh tranh trên thị trường ô tô nên General Moto

đã cải tiến động cơ xe bằng phương án tăng lực nén trong xi

lanh động cơ

* Động cơ cải tiến chạy không êm và bị kích nổ gây tổn thất năng lượng và giảm tuổi thọ động cơ

» Công ty GM tìm được tác nhân chống kích nổ

* Midgely đã phát hiện TEL (Tetra Ethyl Lead) cho vào xăng

động cơ sẽ không bị kích nổ và chạy êm

* Từ 1930 — 1990 các xe sử dụng nhiên liệu xăng pha chì và phát thải ra không khí hang chục ngàn tấn chì gây ô nhiễm

không khí trên bình diện rộng

2.2 Độc học của một số kim loại

* Chi một thời gian ngăn sau khi sử dụng xăng pha chì đã phát

hiện công nhân làm việc trong các nhà máy sản xuất xăng bị

chết hoặc điên

» Vì mục đích kinh doanh và do sai lầm trong nghiên cứu khoa

học nên tác hại của TEL và tetra alkyl không được công bố

* Cudi 1960 Clair Patterson đã chứng minh được khả năng gây

hại của tetra ethyl chì và khẳng định cần thay thế bằng tác

nhân chống kich nổ khác ít độc hại hơn

* Đến 1990 TEL mới được thay thế và xăng pha chì mới bị cấm sản xuất và sử dụng trên toàn thế giới

2.2 Độc học của một số kim loại

* Nguồn phát sinh chì ra môi trường: tự nhiên + nhân tạo

* Tự nhiên: chì là nguyên tố vi lượng trong thành phần vỏ trái đất

* Trong vỏ quả đất khoảng 13 g/g

* Tồn tại trong ~ 84 khoáng chất điển hình nhất Galen PbS

Ultramafic — igneous (đá hoả thành) 1

2.2 Độc học của một số kim loại

* Chi trong vo quả đất thâm nhập vào môi trường nhờ:

* Phong hóa của vỏ trái đất

» Động đất, núi lửa

* Xói mòn

* Nhân tạo: các hoạt động của con người là nguồn chủ yếu phát thải chì

ra môi trường (chiếm 95% tổng lượng trong môi trường)

s Công nghiệp

* Khai khoáng và luyện kim: phát thải lớn nhất

* Cac dòng thải chứa chì gồm

*_CTR ở khu vực khai thác và tuyển quặng

» Nước thải khu vực mỏ, khu tuyển quặng, luyện quặng

*_ Khói thải lò luyện quặng

* Thời La mã các lò luyện thải ra môi trường khoảng 5.000 — 10.000

tấn, từ năm 500 — 1500 sau công nguyên là 500 — 1.500 tấn

2.2 Độc học của một số kim loại

* Cac ngành CN khác là nước thải và CTR của các ngành có sử

dụng chì như: ắc quy, sơn, đạn dược, bột màu

* Nông nghiệp: chủ yếu là thuốc trừ sâu, khói thải của máy nông

nghiệp sử dụng xăng pha chì

» Giao thông

* Từ khi TEL được sử dụng rộng rãi phương tiên giao thông là

nguồn phát sinh ô nhiễm chì nghiêm trọng nhất cả về số lượng và phạm vi

» 1970 — 1980 lượng chì phát thải khoảng 400.000 tấn/năm

* Đầu thế kỷ 21 thay thế TEL lượng phát thải 100.000 tấn/năm

* Hoạt động quân sự

» Chì sử dụng để chế tạo đạn dược chiếm tỷ lệ khá lớn trong

tổng lượng chì con người sử dụng (chỉ sau sản xuất ắc quy)

2.2 Độc học của một số kim loại

* Ngoài đạn dược còn các phương tiện quân sự sử dụng xăng pha chì như xe tăng, máy bay, xe quân dụng

* Hoạt động thương mại và cuộc sống hàng ngày

» Chì phát thải trong lĩnh vực này thường rải rác, không tập

trung, khó kiểm soát nhưng gây ảnh hưởng trực tiếp đến

sức khỏe con người và trẻ em

* Cac nguồn điển hình gồm:

> Vo dung đồ hộp > Đồ chơi trẻ em

> Khói thuốc lá > Dược phẩm

> Đồ gốm sứ gia dụng > Mỹ phẩm

2.2 Độc học của một số kim loại

° Các vật dụng chứa chì khi hết hạn sử dụng được thải bỏ tại

bãi chôn lấp rác và đây là nguồn gây ô nhiễm rất nguy hiểm

* Nước thải sinh hoạt cũng là một nguồn phát thải chì và chì

thường lắng xuống đáy cống thải

Các nguồn nhân tạo phát thải chì ở Mỹ

2.2 Độc học của một số kim loại

s Chì trong môi trường

» Chì tồn tại trong môi trường gồm chì tự nhiên trong các khoáng

của vỏ trái đất và chì phát thải từ các hoạt động của con người

» Chì không bị phân hủy trong môi trường chỉ chuyển hóa từ dạng

hợp chất này sang dạng hợp chất khác và được vận chuyển giữa

các thành phần trong môi trường theo một chu kỳ khép kín

Trữ lượng chì trong môi trường

2.2 Độc học của một số kim loại

Trữ lượng chì trong môi trường

2.2 Độc học của một số kim loại

* Chi trong môi trường không khí

* Trong không khí chì xuất phát từ các nguồn

+ Động đất, núi lửa

+ Gió cuốn bụi chì từ đất

+ Khí thải công nghiệp + Khói thải giao thông

* Chi phát thải vào môi trường không khí từ CN ở dạng các hợp chất vô cơ như ôxít, nitrat, sulphát

* Tetra alkyl chì trong xăng qua quá trình đốt cháy ở các động

cơ một phần chuyển thành muối vô cơ như halide, ôxít,

cacbonat và sunphát

* Tetra alkyl phát thải ra ngoài không khí bị phân hủy dần thành các hợp chất chì vô cơ tồn tại dưới dạng bụi

2.2 Độc học của một số kim loại

* Hàm lượng chì tự nhiên có trong khí quyển khoảng 5.105

mg/m? tai các đô thị ô nhiễm có thể lên 3.103

° Bụi chì được gió phát tán đi rất xa so với khu vực phát thải

do đó ô nhiễm chì trong không khí có tầm ảnh hưởng rất

rộng >|

* Hàm lượng chì trong đất, thực vật và khí quyển tại các giao

lộ, đường cao tốc tỷ lệ với mật độ giao thông [>]

* Hàm lượng chi trong không khí từ thời tiến sử là 0,6 ug/m? đến nay là 3,7 Hg/m3 trong đô thị từ 0,5 — 10 Hg/mề trong những năm 70 - 80 có lúc đạt 30 ug/m3

2.2 Độc học của một số kim loại

Quá trình vận chuyển chì trong môi trường

phân nước

2.2 Độc học của một số kim loại

Nồng độ chì TB ở một số nút giao thông tại TP.HCM

2.2 Độc học của một số kim loại

Nồng độ Pb và Zn trong tầng đất mặt (0 — 20 cm) tại Canada

Khoảng Loại | ADT Loại Loại Loại Loại | ADT Loại Loại Loại

2.2 Độc học của một số kim loại

s Chì trong môi trường nước

» Chì có trong môi trường nước là kết quả của các quá trình

- Quá trình phong hóa vỏ trái đất;

- Quá trình xói mòn;

- Quá trình tiếp nhận các dòng thải chứa chì từ hoạt động của con người;

— Quá trình lắng đọng chì từ khí quuyển; và

— Quá trình hòa tan, rửa trôi các hợp chất chì từ đất

* Trong môi trường nước chì tồn tại ở nhiều dạng hợp chất

hóa học tùy thuộc nguồn phát sinh VD Khai khoáng và

nghiền quặng: PbS, ôxít chì, chì cacbonat

* Trong thủy quyển PbSO, va Pb.(PO4); tồn tại với lượng nhỏ,

ít tan và có xu hướng lắng xuống bùn đáy

2.2 Độc học của một số kim loại

* Trong thủy quyển chì thường tồn tại dưới dạng hợp chất Pb2+ hòa tan và dạng huyền phù các hợp chất này có xu

hướng tham gia các quá trình

— Tạo phức với các phối tử vô cơ hoặc hữu cơ

— Hòa tan hoặc kết tủa hợp chất chì

- Hấp phụ các hợp chất chì lên các hạt rắn lơ lửng có tính keo

— Tạo bông hoặc keo tụ

— Sa lắng xuống lớp trầm tích, gia nhập địa quyển

- Xâm nhập vào sinh quyển, phân bố và tích tụ trong các sinh

vật thủy sinh

* Dạng tồn tại chính và nồng độ của chì trong thủy quyển thay đối tùy theo loại nguồn nước

2.2 Độc học của một số kim loại

* Chì trong môi trường nước ngọt

* Trong nước thiên nhiên chì khoảng 0,001 — 0,02 mg/L

* Trong nước máy có chì do đường ống

* Trong nước thải của CN SX kẽm chì, molypden và vonfram

* Nồng độ giới hạn của Pb

* Nước uống là < 0,01 mg/L

* Nước tưới trồng trọt < 0,1 mg/L va chan nuôi < 0,05 mg/L

* Nước mặt dung cho cấp nước SH 0,02 mg/L và dùng cho tưới tiêu và các mục đích khác là 0,05 mg/L (OCVN 08:2008)

2.2 Độc học của một số kim loại

* Trong hoạt động CN chì được sử dụng rrộng rãi đặc biệt CN

chế tạo ắc qui, sx pin

» Chì tập trung trong nước tại khu vực mạ KIM LOẠI, nước bị

nhiễm Pb thường có pH < 3

* Trong nước thải của xưởng tái sinh chì từ pin cũ nồng độ chì khoảng 11,7 mg/L, trong nước thải của máy móc động cơ thải ra là khoảng 2 — 140 mg/L

* Trong nước ngầm nồng độ chì khoảng 0,01 mg/L ở dạng phức với axít humic hoặc fulvic

* Trong nước mặt chì tồn tại chủ yếu ở dạng Pb(CO;); với nồng

độ tùy thuộc vị trí nguồn gây ô nhiễm, pH và độ cứng

* pH*~ 5,4 nước cứng có thể là 30 mg/L, nước mềm ~ 500 mg/L

* WHO hàm lượng Pb trong nước uống là 0,05 pg/L

2.2 Độc học của một số kim loại

» Chì trong môi trường nước biển

Nồng độ chì trong nước biển đạt mức cao do các hoạt động của con người

Nong độ chì trong đại dương tăng 3 — 5 lần từ khi đưa các chất phụ gia vào xăng

Nồng độ chì trong nước biển khoảng 0,03 ug/L dạng clorua

Ở giai đoạn cuối của quá trình vận chuyển chì lắng xuống lớp trầm tích các vùng ven biển sau đó tác động lên phần nước

biển ở dưới sâu và gây độc cho sinh vật đáy

2.2 Độc học của một số kim loại

* Chi trong dat

Chì trong đất bao gồm từ các nguôn sau đây:

— Chì trong các khoáng chất tự nhiên, điển hình là Pb§;

— Chat thai ran chứa chì từ các hoạt động của con người như khai khoáng, chôn lấp rác đô thị, ;

— Lắng đọng chì từ khí quyển; và

— Kết tủa và sa lắng các hợp chất của chì từ thủy quyển

* Trong đất tự nhiên hàm lượng Pb khoảng 10 — 40 ug/g phụ thuộc

hàm lượng chì trong đá mẹ

* Chì từ các nguồn ô nhiễm có xu hướng tích lũy một cách tự nhiên trong lớp đất mặt với độ sâu 0— 15 cm

* Tromg môi trường đất chì tồn tại ở các dạng: bị hấp thụ trên bề

mặt keo mùn sét hay liên kết với Fe, Mn tạo ôxít thứ cấp,

cacbonat va trong mang tinh thé cua aluminsilicat

2.2 Độc học của một số kim loại

» Nồng độ chi TB trong dung dịch đất không bị ô nhiễm khoảng 109 — 107 M chiếm khoảng 0,005% tổng lượng chì

trong đất (khoảng 40 yg/g va trong dung dich la 0,2.10° M)

* Trong dat bi 6 nhiém ở Anh nồng độ chì trong dung dịch đất khoảng 2.103 — 1,5.102 M

* Khi hàm lượng chì trong dat cao hơn bình thường 100 —

1.000 lần thì nồng độ chì trong dung dịch đất cao hơn khoảng 1.000 — 10.000 lần

* Dạng tồn tại của chì trong đất phụ thuộc vào pH, với đất trên

đá vôi chủ yếu là dạng cacbonat, phức trung hòa và cation

Pb2* với đất có pH trung bình và thấp chủ yếu là Pb(OH);, Pb,(PO,), va Pb,(PO,);0H

2.2 Độc học của một số kim loại

Chì trong đất và dung dịch đất

Tổng lượng chì Chì trong dung dịch Chi dung dich /tổng

(uni) at (umol/!) lượng (%)

- Bị phân giải vào dung dịch đất do sự thay đổi pH của đất

— Bị rửa trôi hoặc hòa tan bởi các dòng chảy bề mặt

— Theo nước trong đất thấm xuống tầng nước ngầm

— Bị hấp thụ vào thực vật và tích tụ trong hệ rễ, cành, lá