Bài giảng Độc học môi trường - ĐH Phạm Văn Đồng

- Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến tính độc, nguồn gốc các chất độc,.. con đường chất độc xâm nhập vào cơ thể sinh vật[r]

TR NGăĐ I H C PH MăVĔNăĐ NG KHOA K THU T CÔNG NGH

B MÔN: NÔNG ậ LÂM ậ NG



BÀI GI NG

(DÙNG CHO H CAO Đ NG)

BIÊN SO N: LÊ M TI U NG C

Qu ng Ngãi, 5/2016

BÀI GI NG

ṂCăḶC

Trang

Mở đầu

DANH M C CÁC CH VI T T T

Ch ơng 1 T NG QUAN V Đ C H C MỌI TR NG 1

1.1 Các khái ni m cơ b n 1

1.β Đ c h c môi tr ng và vai trò c a môn h c trong ngành môi tr ng 7

1.3 M t vài lo i ch t đ c điển hình và di n bi n c a đ c ch t 8

1.4 Các y u t nh h ởng đ n tính đ c c a đ c ch t, đ c t 12

Ch ơng β Đ C H C MỌI TR NG Đ T 16

2.1 Các nguyên nhân gây nhi m đ c trong môi tr ng đ t 16

2.2 Các ch t đ c trong đ t ng p n c 20

β.γ Các đ c ch t trong đ t phèn 22

β.4 Các đ c ch t trong đ t mặn 25

2.5 Các ch t đ c sinh ra từ quá trình tích lǜy phân bón và thu c b o v thực v t 27

2.6 Các ch t đ c kim lo i nặng trong đ t 31

β.7 Các khi đ c tự nhiên trong đ t thoát ra 35

Ch ơng γ Đ C H C MỌI TR NG N C 38

3.1 T ng quan v đ c h c môi tr ng n c 38 3.2 Quá trình trầm tích, bay hơi, phân tán c a đ c ch t

trong môi tr ng n c 40

3.3 Các y u t nh h ởng đ n đ c tính 42

γ.4 Các đ c ch t trong môi tr ng n c và tác h i c a chúng 44

Ch ơng 4 Đ C H C MỌI TR NG KHÔNG KHÍ 51

4.1 Ngu n g c phát sinh, thành phần các ch t gây nhi m đ c môi tr ng không khí 51

4.β Con đ ng xâm nh p các ch t đ c trong không khí đ n sinh v t và nh h ởng c a chúng 57

4.γ Khí đ c do ho t đ ng giao thông 59

4.4 M t s b nh ngh nghi p do ch t th i công nghi p trong không khí 60

Ch ơng 5 Đ C T SINH H C 63

5.1 Khái ni m v đ c t sinh h c 63

5.β Đ c t thực v t 63

5.γ Đ c t đ ng v t 65

5.4 Đ c t do n m m c ti t ra 67

5.5 Đ c t vi sinh v t 68

5.6 ng d ng đ c t 72

Ch ơng 6 CH T Đ C HÓA H C 76

6.1 Khái ni m, đ nh nghĩa 76

6.2 Hóa ch t đ c h i trong chi n tranh 76

6.γ Đ c ch t dung môi 81

6.4 Đ c ch t trong ion 84

6.5 Đ c ch t halogen 84 6.6 Đ c ch t do phóng x 85

Ch ơng 7 TệCH LǛY, PH N X C A SINH V T V I Đ C CH T, Đ C T 7.1 Các khái ni m v tích lǜy sinh h c và bi n đ i sinh h c 90 7.β Cơ ch xâm nh p, tích lǜy c a t bào v i đ c ch t 93 7.3 Quá trình xâm nh p c a đ c ch t vào cơ thể sinh v t 95 7.4 Quá trình tích lǜy, bi n đ i và đào th i c a đ c ch t trong cơ thể sinh v t 97 7.5 Sự ph n x c a sinh v t đ i v i đ c ch t 102

TÀI LI U THAM KH O 108

M ăĐ U

Đ c h c có thể đ c đ nh nghĩa nh là m t ngành khoa h c liên quan v i các

ch t đ c, và ch t đ c có thể đ c đ nh nghĩa là ch t b t kì nào gây ra nh h ởng có

h i cho cơ thể s ng khi b nhi m Theo quy c thì đ c h c còn bao g m c sự nghiên c u v nh ng nh h ởng có h i gây ra bởi các hi n t ơng v t lỦ nh sự b c

x c a các lo i ti ng đ ng

Đ c h c môi tr ng có liên quan tr c h t t i nh ng tác đ ng có h i c a các hóa ch t mà con ng i ti p nh n chúng m t cách ng u nhiên từ môi tr ng s ng

đ t, n c, không khí b ô nhi m hoặc do ti p xúc trong quá trình ho t đ ng ngh nghi p, hoặc do ăn u ng th c ăn có ch a nh ng ch t đ c tự nhiên hoăc nh ng hóa

ch t t n d Hi n nay có kho ng trên 100.000 hóa ch t có ngu n g c tự nhiên và

t ng h p đư đ ơc nghiên c u v đ c tính Nhi u hóa ch t trong s này (các khí đ c, kim lo i nặng đ c, các hóa ch t trừ d ch h i, dung môi và ch t bay hơi, ch t tẩy r a, các ph gia thực phẩm, th c ăn chăn nuôi, các đ c t (toxin)…t n t i trong môi

tr ng s ng, môi tr ng lao đ ng, chu i th c ăn

H c phần Đ că h că môiă tr ng này s cung c p các ki n th c cơ b n v

nh ng khái ni m, phân lo i và đ nh nghĩa đ c h c môi tr ng; v các đ c ch t, đ c

t trong các môi tr ng đ t, n c, không khí; cách gây h i c a đ c t trong từng môi tr ng thành phần; v tác h i c a các đ c ch t, đ c t lên cá thể, quần thể và quần xư trong h sinh thái môi tr ng; v các quá trình tích lǜy, phóng đ i sinh h c,

ph n ng c a cơ thể sinh v t đ i v i đ c ch t, đ c t

DANH M ̣C CÁC CH VI T T T

Ach acetylchine Atm atmotphe BVTV b o v thực v t

CN chloracetophenon

CS 2 clor benzalmalono nitril DDT dichloro diphenyl trichlorothane

DM adamsiat ĐCĐT Đ c ch t, đ c t

ED50 Effective Dose (li u có tác d ng v i 50% đ ng

v t thí nghi m)

HNTP Highest Nontoxic Dose(Li u t i đa không gây

đ c)

KLN Kim lo i nặng

LC LethalConcentration (N ng đ t vong)

LD Lethal Dose (Li u ch t) LTV threshold limit value (Tr s ng ̃ng th h ng)

l lít

m3 mét kh i

mg miligam

ml mililit PCB polychloro biphenyl PHH Phân hoá h c ppb parts per billion (m t phần tỷ) ppm parts per million (m t phần tri u)

PS clopicrin TCDD 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin TDH Toxic Dose High (Li u gây đ c) TDL Toxic Dose Low (Li u th p nh t có thể gây đ c)

1

Ch ơngă1.ăT NGăQUANăV ăĐ CăH CăMỌIăTR NG

Mục tiêu

- Nắm vững các khái niệm cơ bản: chất độc, độc tính, độc lực,liều lượng và đáp ứng

- Phân biệt được nhiễm độc cấp tính và nhiễm độc mãn tính

- Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến tính độc, nguồn gốc các chất độc, con đường chất độc xâm nhập vào cơ thể sinh vật

1.1 Các khái ni măcơăb n

1.1.1.ăĐ c ch tăvàăđ c t

Độc chất (poison) là nh ng ch t vô cơ hay h u cơ có ngu n g c thiên nhiên

hay do t ng h p, khi nhi m vào cơ thể và đ t đ n n ng đ nh t đ nh có thể gây đ c

h i cho cơ thể s ng

Theo Gary D Osweiler: đ c ch t là nh ng ch t r n, l ng hoặc khí, khi nhi m vào cơ thể theo đ ng u ng hoặc các đ ng khác s gây nh h ởng đ n các quá trình s ng các t bào c a các cơ quan, t ch c Các tác đ ng này ph thu c vào b n

ch t và đ c lực c a các đ c ch t

Trong quá trình nghiên c u v đ c ch t cần l u Ủ m t s điểm sau:

- Đ c ch t là m t khái ni m mang tính đ nh l ng M i ch t đ u đ c ở m t

li u nào đó và cǜng vô h i v i li u r t th p Gi i h n gi a β li u đó là ph m vi các tác d ng sinh h c Theo Paracelsus: ắt t c m i ch t đ u là ch t đ c, không có ch t nào không ph i là ch t đ c Li u l ng thích h p s phân bi t đ c m t ch t đ c và

m t thu c”

Ví d aspinrin (acid acetyl salicylic) là thu c h s t ch ng viêm đ c dùng

trong đi u tr từ nhi u năm nay, nh ng có thể gây ch t ng i v i li u 0,β - 0,5 g/kg;

s t, đ ng, magie, k m là nh ng nguyên t vi l ng cần thi t trong thành phần th c

ăn chăn nuôi, nh ng n u quá li u thì có thể gây ng đ c

- V mặt sinh h c, m t ch t có thể đ c v i loài này nh ng l i không đ c v i loài khác Chẳng h n carbon tetraclorid gây đ c m nh cho gan trên nhi u loài,

2

nh ng ít h i hơn đ i v i gà; m t s loài th có thể ăn lá cà đ c d c có ch a belladon

- M t ch t có thể không đ c khi dùng m t mình, nh ng l i r t đ c khi dùng

ph i h p v i ch t khác Piperonyl butoxid r t ít đ c v i loài có vú và côn trùng khi dùng m t mình, nh ng có thể làm tăng đ c tính r t m nh c a các ch t dùng cùng do

nó có tác d ng c ch các enzym chuyển hoá ch t l c a cơ thể

Do đó, trong môi tr ng có thể phân lo i thành ba lo i đ c ch t -Ch t đ c b n ch t (ch t đ c tự nhiên): g m các ch t mà dù ở li u l ng r t

nh cǜng gây đ c cho cơ thể sinh v t Ví d nh H2S, Pb, Hg,

-Ch t đ c không b n ch t: tự thân nó không ph i là ch t đ c nh ng gây nên các hi u ng đôc khi nó đi vào môi tr ng thích h p nào đó

-Ch t đ c theo li u l ng: là nh ng ch t có tính đ c khi hàm l ng tăng cao trong môi tr ng tự nhiên

Độc tố là nh ng ch t đ c đ c ti t ra từ các cơ thể sinh v t (th ng đ c g i

là đ c t sinh h c), các đ c t này sinh ra trong quá trình s ng, sinh tr ởng và phát triển c a chúng Ng i ta phân lo i đ c t dựa vào ngu n g c phát sinh c a nó:

- Đ c t đ ng v t: n c r n, n c ong,

- Đ c t thực v t: các alkaloid, glucoside,

- Đ c t vi khuẩn:Các đ c t do vi khuẩn s n sinh có thể phân lo i thành n i

đ c t và ngo i đ c t N i đ c t là nh ng đ c t nằm bên trong t bào vi khuẩn, chỉ đ c gi i phóng ra bên ngoài khi t bào vi khuẩn b phá huỷ Còn ngo i đ c t

là đ c t do vi khuẩn s ng ti t ra môi tr ng Ví d : Vi khuẩn Clostridium

botulinums n sinh đ c t botulin (đ c t th t), vi khuẩn này phát triển trong thực

phẩm đ n m t s l ng đ l n r i m i sinh đ c t Ng c l i, vi khuẩn Vibrio

choleraesau khi xâm nh p vào cơ thể s ti t ra đ c t cholera (cholera toxin) và gây

đ c

- Đ c t n m:aflatoxin, trichothecenes, fumonisins, zearalenone, ochratoxin

và ergot alkaloids Chúng đ c hình thành bởi các lo i n m và m i loài n m có thể

s n xu t nhi u hơn m t lo i đ c t Các tác đ ng c a đ c t chính là các ch t gây

3

ung th , đ t bi n gen, suy th n, nhi m đ c gan, r i lo n sinh s n, suy gi m mi n

d ch hoặc các ph n ng d ng

- Đ c t t o: là đ c t đ c s n sinh ra từ t o, ch y u thu c γ ngành: t o hai rưnh (Dinophyta), t o lam (Cyanobacteria), t o silic (Diatom) Các đ c t t o có thể gây h i trực ti p cho h thực v t hoặc đ ng v t trong môi tr ng n c, hoặc tích lǜy trong các sinh v t qua chu i th c ăn ở đ ng v t thân m m hai m nh v , cá,

Đ c t và các s n phẩm từ thiên nhiên nhìn chung là có l i cho các ho t đ ng

c a con ng i Ví d m t vài đ c t đ c s d ng r ng rưi nh streptomycin, aspirin…Trái l i, m t vài đ c t l i có kh năng gây đ c cho con ng i Ví d đ c

t từ cá nóc, r n, đ c t từ m t s loài thực v t và côn trùng

1.1.2 ăĐ cătính,ăđ c lực, li uăl ợngăvàăđápă ng

- Khái niệm độc tính: đ c dùng để miêu t tính ch t gây đ c c a ch t đ c

đ i v i cơ thể s ng

- Khái niệm độc lực: là l ng ch t đ c trong nh ng đi u ki n nh t đ nh gây

nh h ởng đ c h i hoặc nh ng bi n đ i sinh h c có h i cho cơ thể

Khi nghiên c u v đ c lực, cần quan tâm đ n m i quan h gi a li u l ng

ch t gây đ c và đáp ng c a cơ thể b ng đ c

Li u l ng là m c đ phân b đ c ch t trên cơ thể s ng, đ c tính bằng mg,

g, ml ch t đ c/1kg kh i l ng (hoặc m2, m3 b mặt) cơ thể gây nh h ởng sinh h c

nh t đ nh ̉ m t s loài đ ng v t hoang dư hoặc loài cá, đ c lực đ c thể hi n bằng

n ng đ các ch t đ c trong th c ăn đ ng v t hoặc n c N ng đ gây t vong (LC –

LethalConcentration) là n ng đ ch t đ c th p nh t trong 1 kg th c ăn chăn nuôi

hoặc trong 1 lít n c (đối với cá) gây ch t đ ng v t Đ c lực trong ng đ c c p tính

đ c tính theo LC50 - n ng đ gây ch t 50% đ ng v t

* Một số khái niệm về liều lượng được sử dụng để xác định độc lực của chất độc:

- ED50(Effective Dose): li u có tác d ng v i 50% đ ng v t thí nghi m

- Li u t i đa không gây đ c (HNTP - Highest Nontoxic Dose): là li u l ng

l n nh t c a thu c hoặc ch t đ c không gây nh ng bi n đ i b nh lỦ cho cơ thể

4

- Li u th p nh t có thể gây đ c (TDL - Toxic Dose Low): Khi cho g p đôi

li u này s không gây ch t đ ng v t

- Li u gây đ c (TDH - Toxic Dose High): là li u l ng s t o ra nh ng bi n

đ i b nh lỦ Khi cho g p đôi li u này s gây ch t đ ng v t

- Li u ch t (LD - Lethal Dose): là li u l ng th p nh t gây ch t đ ng v t LD

có các tỷ l khác nhau nh : LD1- li u gây ch t 1% đ ng v t; LD50: li u gây ch t 50% đ ng v t; LD100: li u gây ch t 100% đ ng v t

Đáp ng là ph n ng c a toàn b cơ thể, hay c a m t hoặc vài b ph n c a

cơ thể sinh v t đ i v i ch t kích thích hay ch t gây đáp ng Ph n ng có thể x y ra

l p t c, hoặc mu n, ph c h i hoặc không ph c h i, ph n ng có l i hoặc có h i

Ch t gây kích thích (ch t đáp ng) bao g m các tác nhân hóa h c, sinh h c và tác nhân v t lỦ

M i quan h gi a li u l ng và đáp ng có thể biểu di n d i d ng hàm s , đáp ng là hàm c a li u l ng Đ ng cong biểu th m i quan h gi a li u l ng và đáp ng g i là đ ng cong đáp ng

Hìnhă1.1.Đ ngăcongăđápă ng

Chú thích hình 1.1:Tr c tung biểu di n phần trăm đáp ng gây ch t, tr c hoành biểu

di n li u l ng Từ đ ng cong đáp ng suy ra đ c li u l ng LD50 là 20mg

1.1.3 Ô nhi m và nhi m b ẩn

5

Lu t b o v môi tr ng β014 gi i thích thu t ng ô nhi m môi tr ng là sự

bi n đ i các thành phần môi tr ng không phù h p v i quy chuẩn k̃ thu t môi

tr ng và tiêu chuẩn môi tr ng gây nh h ởng x u đ n con ng i và sinh v t

Ngu n gây ô nhi m là ngu n phát th i các ch t ô nhi m Chúng ta có thể phân chia các ch t gây ô nhi m theo tính ch t ho t đ ng, ngu n g c phát sinh, theo kho ng cách không gian ngu n gây ô nhi m cǜng chính là ngu n gây đ c

Ch t ô nhi m: là các hóa ch t, tác nhân v t lỦ, sinh h c ở n ng đ hoặc ở

m c đ nh t đ nh, tác đ ng x u đ n ch t l ng môi tr ng Khi ô nhi m v t quá

m c, ch t ô nhi m cǜng chính là ch t đ c

Nhi m bẩn: là tr ng h p các ch t l làm thay đ i thành phần vi l ng, hóa

h c, sinh h c c a môi tr ng nh ng ch a làm thay đ i tính ch t và ch t l ng c a các môi tr ng thành phần Nh v y, môi tr ng n c khi b ô nhi m đư tr i qua giai đo n nhi m bẩn, nh ng m t môi tr ng nhi m bẩn ch a ch c đư b ô nhi m Ngoài ra cǜng cần bi t thêm rằng thu t ng nhi m bẩn chỉ th ng dùng cho ô nhi m gây đ c môi tr ng đ t và bùn đáy, không hoặc ít dùng cho môi tr ng không khí, n c

1.1.4 ăTínhăđ căvàăng ỡngăđ c

Tính độc: Tính đ c c a m t ch t là tác đ ng có h i c a ch t đó đ i v i cơ thể

s ng Kiểm tra tính đ c chính là xem x́t, c tính tác đ ng có h i c a ch t đ c lên

cơ thể s ng trong nh ng đi u ki n nh t đ nh

Các đặc tr ng c a tính đ c

- Tính độc của một chất tác động lên các cơ quan khác nhau học cơ thể khác nhau th̀ khác nhau

- Tính độc của các chất khác nhau tác động lên c̀ng một cơ quan học một

cơ thể là khác nhau

- Trong môi trường ć nhiều tác nhân độc th̀ tính độc s̃ được khuếch đ̣i lên học tiêu giảm

6

- Luôn luôn tồn ṭi một ngững gây độc riêng (TLV) đối với m̃i tác động lên

cơ thể

- Tính độc ć thể biểu hiện qua nhiễm độc cấp tính và nhiễm độc mãn tính

Nhi măđ căc pătính: là tác đ ng c a m t ch t lên cơ thể s ng xu t hi n s m sau

khi ti p xúc v i ch t đ c trong th i gian ng n hoặc r t ng n Ví d biểu hi n ng t thở do nhi m đ c khí CO, ng đ c th c ăn do ăn ph i thực phẩm b nhi m đ c

Đặc điểm c a nhi m đ c c p tính:

 N ng đ và li u l ng khi ti p xúc l n so v i n ng đ ph bi n

 Th i gian ti p xúc ng n

 Th i gian có biểu hi n nhi m đ c r t ng n

 Có tính c c b gây tác đ ng lên m t s ít cá thể

Nhi măđ cămưnătính: là tác đ c c a đ c ch t lên cơ thể s ng xu t hi n sau m t th i

gian dài ti p xúc v i các tác nhân đ c và xu t hi n các biểu hi n suy gi m s c kh e

do nhi m đ c Ví d b nh ung th ph i do khói thu c lá

Đặc điểm c a nhi m đ c mưn tính

 Thể hi n sự tích lǜy ch t đ c trong cơ thể s ng

 N ng đ và li u l ng ti p xúc th ng th p hoặc r t th p

 Th i gian ti p xúc dài

 Th i gian biểu hi n b nh dài Th i gian ban đầu th ng không có tri u

ch ng r̃ ràng hoặc nḥ nh ng b nh phát triển và nặng trong th i gian sau

 Chỉ xu t hi n tri u ch ng nhi m đ c mưn tính khi có gi m sút v s c kh e

 b nh do nhi m đ c mưn tính th ng khó khôi ph c

 Th ng x y ra đ i v i s đông các thể mang tính c ng đ ng

- Tính độc ć tính thuận nghịch học không thuận nghịch Tính thu n ngh ch

là tính ch t c a ch t đ c khi vào cơ thể s ng đ c h p th , đào th i không để l i di

ch ng nào cho cơ thể Tính không thu n ngh ch là tính ch t c a ch t đ c khi đi vào

cơ thể s để l i di ch ng (ung th , đ t bi n gen, ho i t , quái thai, )