Bài giảng độc học môi trường đh quảng bình

Khái niệm về độc chất Trong những thập niên gần đ}y, con người đã quan t}m đến t{c động ô nhiễm môi trường đối với sức khỏe cộng đồng, bởi vì ngoài sự lây lan các bệnh truyền nhiễm dịch

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘC CHẤT HỌC VÀ MỘT SỐ NGUYÊN LÝ VỀ

ĐỘC CHẤT HỌC MÔI TRƯỜNG (6 TIẾT) 1

1.1 Một số nguyên lý và khái niệm về độc chất 1

1.1.1 Các nguyên lý về độc học môi trường 1

1.1.2 Khái niệm về độc chất 2

1.2 Ảnh hưởng của độc chất đối với con người và hệ thống sinh thái 5

1.2.1 Ảnh hưởng của độc chất đến con người 5

1.2.2 Vai trò của hệ thống sinh thái 6

1.2.3 Các kiểm nghiệm độc tính và hệ sinh thái 6

1.3 Cách tra cứu các tài liệu liên quan đến độc chất 7

1.4 Các nguyên lý về độc chất liên quan đến hóa chất trong môi trường, công nghiệp và trong tự nhiên 8

1.5 Ảnh hưởng của hóa chất đối với sinh vật v| môi trường 9

1.5.1 Chất độc da cam 10

1.5.2 Độc chất dung môi 10

1.6 Chất gây ô nhiễm không khí 11

1.7 Độc chất học thủy sinh 13

1.7.1 Chất hữu cơ dể bị phân hủy trong môi trường nước 13

1.7.2 Các tác nhân gây bệnh 13

1.7.3 Chất dinh dưỡng thực vật 13

1.7.4 Các hóa chất tổng hợp – bền vững 13

1.7.5 Các chất vô cơ v| kho{ng chất 13

1.7.6 Các chất phóng xạ 13

CHƯƠNG 2 ĐƯỜNG ĐI CỦA ĐỘC CHẤT VÀ ĐỘC CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG (6 TIẾT) 15

2.1 Sự phân bố và chuyển hóa độc chất trong môi trường 15

2.1.1 Sự phân bố 15

2.1.2 Sự chuyển hóa 16

2.2 Ảnh hưởng của điều kiện môi trường lên sự phân rã, di chuyển v| tích lũy độc chất 17

2.3 Nguồn gốc và sự hiện diện các loại độc chất chủ yếu trong môi trường 18

2.4 Kim loại độc 19

2.4.1 Cơ chế và vị trí tương t{c của kim loại đối với cơ thể 20

2.4.2 Một số kim loại có độc tính cao (Xem thêm tài liệu tham khảo) 20

2.4.3 Xử lý độc tính kim loại 20

2.5 Các hóa chất trong nông nghiệp (chất diệt cỏ, chất diệt côn trùng) 20

2.6 Các chất phụ gia trong thực phẩm 21

2.7 C{c độc tố sinh học 21

CHƯƠNG 3 CÁC ẢNH HƯỞNG SINH HỌC CỦA ĐỘC CHẤT (4TIẾT) 23

3.1 Ảnh hưởng độc chất đối với sinh vật 23

3.2 Các quá trình vận chuyển và chuyển hóa độc chất trong cơ thể sinh vật 26

3.3 Khả năng khử độc của sinh vật v| cơ chế khử độc 27

CHƯƠNG 4 SỰ ĐỒNG HÓA VÀ LOẠI THẢI ĐỘC CHẤT (5 TIẾT) 29

4.1 Các khái niệm về đồng hóa độc chất 29

4.2 Phản ứng chuyển hóa sinh học độc chất (Phản ứng pha I và pha II) 29

4.3 Vai trò của các enzyme chuyển hóa độc chất 30

4.4 Loại thải độc chất 31

4.4.1 Đ|o thải qua nước bọt 31

4.4.2 Đ|o thải qua sữa 31

4.4.3 Đ|o thải qua da 31

4.4.4 Đ|o thải qua c{c đường khác 31

4.5 Quá trình vận chuyển độc chất từ nơi g}y độc đến nơi loại thải 31

4.6 Các quá trình loại thải độc chất (qua thận, qua gan, qua phổi) 32

4.6.1 Đ|o thải qua thận 32

4.6.2 Đ|o thải qua đường hô hấp 32

4.6.3 Đ|o thải qua đường tiêu hóa 33

CHƯƠNG 5 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘC CHẤT LÊN CON NGƯỜI VÀ SỨC KHỎE CỘNG ĐỒNG (4 TIẾT) 34

5.1.Đ{nh gi{ v| quản lý chất thải nguy hại 34

5.2 Độc tính bên ngo|i v| bên trong cơ thể 39

5.3 Độc chất học sinh hóa và sinh học phân tử 41

5.4 Phát triển c{c độc chất có chọn lọc 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘC CHẤT HỌC VÀ MỘT SỐ NGUYÊN

LÝ VỀ ĐỘC CHẤT HỌC MÔI TRƯỜNG (6 TIẾT) 1.1 Một số nguyên lý v| kh{i niệm về độc chất

1.1.1 Các nguyên lý về độc học môi trường

a Tính độc

Tính độc của một chất độc phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Đặc tính của chất đó đối với sinh vật nhất định

Ví dụ : Pb, Hg, CuSO4, g}y độc với sinh vật

Hg vô cơ ít độc hơn so với Hg hữu cơ

Chất hữu cơ chứa Cl có độc tính càng cao khi số nguyên tử Cl trong phân

tử chất đó c|ng nhiều: CH3Cl < CH2Cl2 < CHCl3 < CCl4

Hợp chất amine, nitro của benzene c|ng độc khi gốc NH2 và NO2 càng nhiều trong phân tử

- Các chất dễ tan trong nước thường dễ gây độc hơn

- Nồng độ (hay liều lượng) của chất độc: Nồng độ và liều lượng càng tăng tính độc càng tăng

T{c động tổng hợp của nhiều chất: nếu nhiều chất độc cùng tác dụng đồng thời thì mức độ nguy hiểm c|ng tăng Trong trường hợp này, nồng độ các chất phải nhỏ hơn nồng độ cho phép của từng chất Cách tính nồng độ cho phép:

Trong đó: C1, C2, C3 < l| nồng độ từng chất trong môi trường T1, T2, T3 là nồng độ tối đa tương ứng khi t{c động riêng rẽ

- Thời gian tiếp xúc với chất độc càng lâu càng nguy hiểm

- Nhiệt độ môi trường: thông thường nhiệt độ càng cao, khả năng gây độc càng lớn nhưng có một vài trường hợp thì ngược lại

Cũng có những chất độc, khi nhiệt độ quá cao sẽ dễ bị biến tính hoặc phân

huỷ; do đó, tính độc giảm

b Ngưỡng độc

Ngưỡng độc là liều lượng chất độc thấp nhất gây ra ngộ độc, thường tính theo đơn vị: mg/kg trọng lượng cơ thể

Ngưỡng độc khác nhau ở các loài sinh vật khác nhau; và ở những môi trường kh{c nhau, ngưỡng độc cũng kh{c nhau Cùng một chất độc nhưng ngưỡng độc của người khác của thực vật, động vật và vi sinh vật

Trị số ngưỡng thứ hạng (threshold limit value - TLV): đối với một hóa chất, TLV là nồng độ của hóa chất (tính theo ppm) không tạo ra những ảnh hưởng xấu cho sinh vật trong một khoảng thời gian n|o đó TLV thông dụng nhất - thường

áp dụng cho nông dân - là nồng độ của hóa chất mà nông dân phải chịu đựng trong 8 giờ mỗi ngày và trong 5 ngày liên tiếp Đôi khi phải áp dụng những trị số TLV ngắn hạn cho nông dân vì công việc phải đi v|o vùng xử lý thuốc

c Tính bền vững của độc chất trong môi trường

Nhiều chất hóa học có thời gian bán phân hủy (half life) rất dài hay rất khó

bị oxy hóa hoặc khó bị phân hủy sinh học; do đó, chúng rất bền trong tự nhiên

Ví dụ, dioxin có thời gian bán hủy từ 10 -12 năm Chúng được thải ra môi trường trở thành chất thải độc hại có đời sống rất lâu dài và gây nguy hiểm cho hệ sinh thái Chúng có thể được hấp thụ v|o c{c cơ quan của thực vật, động vật rất lâu

mà không bị ph}n rã hay đ|o thải Theo thời gian, chúng có thể được tích lũy ngày càng nhiều qua mỗi bậc dinh dưỡng trong th{p dinh dưỡng, trước khi xâm nhập v|o cơ thể con người Nồng độ tích lũy n|y khi vượt qu{ ngưỡng độc giới hạn sẽ gây những bệnh nguy hiểm hoặc l|m thay đổi cấu trúc tế b|o, đột biến gen g}y ung thư l|m suy tho{i c{c thế hệ sau

Ví dụ, sự kiện nhiễm độc methyl thủy ngân ở vịnh Minamata, Nhật Bản (1932 - 1971) không chỉ đối với cá mà cả hệ sinh th{i trong nước và trầm tích đ{y vịnh, là một điển hình cho sự tồn tại bền vững của độc chất trong tự nhiên Hậu quả l| ngư d}n trong vùng sau nhiều năm ăn c{ bị nhiễm độc, đã ph{t sinh những căn bệnh lạ mà chỉ có ở Minamata Ngày nay, sau nhiều cố gắng nạo vét trầm tích methyl thủy ngân và cải tạo môi trường, người ta ước tính dư lượng còn lại của thủy ng}n trong bùn đ{y vịnh phải đến năm 2011 mới phân hủy hết

1.1.2 Khái niệm về độc chất

Trong những thập niên gần đ}y, con người đã quan t}m đến t{c động ô nhiễm môi trường đối với sức khỏe cộng đồng, bởi vì ngoài sự lây lan các bệnh truyền nhiễm (dịch tả, thương h|n) do vi sinh vật gây ra, những bệnh nguy hiểm như ung thư, AIDS, qu{i thai, c{c dị tật bẩm sinh ở trẻ do các chất độc hại trong môi trường đã xuất hiện v| ng|y c|ng gia tăng ở nhiều nơi trên thế giới

Xã hội càng phát triển, công nghiệp hóa càng nhanh thì tỷ lệ chất thải độc hại từ sản xuất công nghiệp và những ảnh hưởng bất lợi từ các hoạt động của con người t{c động v|o môi trường c|ng tăng nhanh C{c chất độc hại còn sinh ra do

rò rỉ từ quá trình sản xuất, vận chuyển v| lưu trữ các chất độc Ngay cả nước rỉ, thẩm thấu từ bãi r{c cũng g}y nguy hiểm cho khu d}n cư xung quanh C{c loại ô nhiễm hóa học sinh ra từ quá trình sản xuất công nghiệp và khai thác quá mức tài nguyên thiên nhiên đang ng|y c|ng l|m nguy hại cho sinh quyển C{c t{c động

ấy không những ảnh hưởng đến lo|i người mà cả các sinh vật sống trên tr{i đất

Sự phát xạ, các khí thải, chất thải dạng vô cơ, hữu cơ, bụi gia tăng đang đe dọa môi trường và sức khỏe con người Thêm v|o đó, sự thải ra ngày càng nhiều

các kim loại độc, các chất hữu cơ có tính độc v| độ bền cao, sau đó tồn lưu, tích lũy trong chuỗi thức ăn v| g}y hại nghiêm trọng đến con người v| c{c động vật hoang dã Đ{nh gi{ biến cố (risk assessment) và quản lý biến cố (risk management) từ c{c nguy cơ tiềm tàng là rất cần thiết để bảo vệ các thế hệ tương lai

Chu trình tương t{c giữa chất ô nhiễm v| cơ thể sinh vật là quá trình tiếp xúc, g}y nên t{c động sinh học, thể hiện qua sự hấp thụ, phân bố trong cơ thể, chuyển hóa, tương t{c với các thành phần sinh hóa nhạy cảm, từ đó có thể gây những biến đổi về sinh hóa trong cơ thể, dẫn đến bệnh tật

Hình 1.1 Sơ đồ tương t{c giữa độc chất v| cơ thể sinh vật

Để nghiên cứu tất cả c{c t{c động nêu trên đối với con người, cá thể sinh vật và các quần xã sinh vật trong hệ sinh thái, chúng ta sẽ tiếp cận một môn khoa học mới, đó l| môn Độc học môi trường (environmental toxicology) hay còn gọi l| Độc học sinh thái (ecotoxicology) Nó là một bộ môn của ng|nh Độc chất học (toxicology) nhưng lại nằm trong ng|nh Môi trường học (environmental sciences)

Cần phân biệt hai khái niệm: độc chất học v| độc học môi trường

a) Độc chất học

J.F Borzelleca định nghĩa: "Độc chất học là ngành học nghiên cứu về lượng

và chất c{c t{c động bất lợi của các tác chất hóa học, vật lý, sinh học lên hệ thống sinh học của sinh vật sống" Độc chất học là ngành khoa học về chất độc Nó là một ngành khoa học cơ bản và khoa học ứng dụng

b) Độc học môi trường

Hai khái niệm độc học môi trường (environmental toxicology) v| độc học sinh thái (ecotoxicology) trong môi trường học được xem l| đồng nhất Đó l| ngành khoa học chuyên nghiên cứu c{c t{c động gây hại của độc chất, độc tố trong môi trường đối với các sinh vật sống v| con người, đặc biệt l| t{c động lên các quần thể và cộng đồng trong hệ sinh th{i C{c t{c động bao gồm: nguồn gốc ph{t sinh, con đường xâm nhập của các tác nhân hóa, lý và các phản ứng giữa chúng với môi trường (Butler, 1978)

Độc học môi trường nghiên cứu sự biến đổi, tồn lưu v| t{c động của tác nhân gây ô nhiễm vốn có trong thiên nhiên và các tác nhân nhân tạo đã ảnh hưởng đến các hoạt động sống của sinh vật trong hệ sinh th{i, c{c t{c động có hại đến cho con người Như vậy, khác với Độc chất y học hay Hóa độc học, Độc học môi trường có đối tượng nghiên cứu không chỉ l| con người mà cả các loài sinh vật, quần thể và quần xã Phương ph{p nghiên cứu độc học môi trường thử nghiệm sự t{c động v| tích lũy độc chất, độc tố trên những sinh vật sống chứ không nghiên cứu riêng rẽ thành phần của độc chất trong phòng thí nghiệm

Các nghiên cứu về độc học môi trường rất phức tạp vì có liên quan đến nhiều loại độc tố, liều lượng, nồng độ ảnh hưởng kh{c nhau, t{c động đến nhiều loài khác nhau Thời gian tiến h|nh đ{nh gi{ mức độ ảnh hưởng của chất độc trên một quần xã sinh vật kh{ d|i Đối tượng thử nghiệm thường tiến hành trên các loại có cơ địa, sinh lý gần giống như con người Sau đó, dùng phương ph{p ngoại suy những kết quả tìm được để áp dụng cho con người Tuy nhiên, các nhà sinh th{i môi trường học cũng thử nghiệm một v|i trường hợp trên con người như vi trùng sốt rét, một vài loại ký sinh trùng để tìm ra thuốc chữa trị

Mục tiêu của độc học môi trường là phát hiện các tác chất (hóa học, vật lý, sinh học) có nguy cơ g}y độc để có thể dự đo{n, đ{nh gi{ c{c sự cố và có biện ph{p ngăn ngừa những tác hại đối với các quần thể tự nhiên (bao gồm cả con người) trong hệ sinh thái Các thí nghiệm vật lý, hóa học, sinh học cùng với thí nghiệm độc chất môi trường đã được phối hợp thực hiện để dự đo{n c{c ảnh hưởng xấu của độc chất có thể xảy ra trong môi trường Để hiểu rõ hơn về ngành khoa học mới mẻ này, chúng ta cần nắm vững các khái niệm, mối quan hệ giữa các thành phần trong hệ sinh thái và những điều kiện để đặc tính hóa học của một chất trở th|nh độc tính đối với sinh vật v| con người

c Chất độc, tính độc

- Chất độc

Chất độc (chất nguy hại) là bất cứ loại vật chất nào có thể gây hại lớn tới cơ thể sống và hệ sinh thái, làm biến đổi sinh lý, sinh hoá, phá vỡ cân bằng sinh học, gây rối loạn chức năng sống bình thường, dẫn đến t rạng thái bệnh lý hoặc gây chết

Liều lượng hoặc nồng độ của một tác nhân hoá học hoặc vật lý sẽ quyết định nó có phải là chất độc hay không Vì vậy tất cả các chất đều có thể là chất độc tiềm tàng Theo J.H.Duffus "một chất độc là chất khi vào hoặc tạo thành trong cơ thể sẽ gây hại hoặc giết chết cơ thể đó" Tất cả mọi thứ đều có thể là chất độc, chỉ có điều liều lượng sẽ quyết định một chất không phải là chất độc (Everything is a poison Nothing is without poison Theo dose only makes That something is not a poison - Paracelsus - bác sỹ Thuỵ sỹ, 1528)

- Phân loại t{c nh}n độc

Có rất nhiều cơ sở kh{c nhau để phân loại c{c t{c nh}n độc, tuỳ theo mục đích nghiên cứu v| đối tượng nghiên cứu Có thể kê một vài cách phân loại như sau:

- Phân loại theo nguồn gốc chất độc

- Phân loại theo nồng độ, liều lượng

- Phân loại theo bản chất của chất độc

- Phân loại theo môi trường tồn tại chất độc (đất, nước, không khí)

- Phân loại theo ngành kinh tế, xã hội: độc chất trong nông nghiệp, công nghiệp, y tế, quân sự<

- Phân loại theo tác dụng sinh học đơn thuần (tác dụng kích ứng, gây ngạt,

dị ứng, ung thư, đột biến gen, qu{i thai<)

- Phân loại dựa v|o nguy cơ g}y ung thư ở người

Theo bản chất của chất độc các loại tác nhân có thể g}y độc gồm các loại hoá chất (tự nhiên và tổng hợp, hữu cơ v| vô cơ), t{c nh}n vật lý (bức xạ, vi sóng) tác nhân sinh học độc tố của nấm mốc, vi khuẩn, động, thực vật

Dựa trên những chứng cứ rõ ràng nghiên cứu trên các hoá chất có khả năng g}y ung thư trên người, IARC (cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế ) đã phân các hoá chất theo 4 nhóm có khả năng g}y ung thư

Nhóm 1: Tác nhân là chất g}y ung thư ở người

Nhóm 2A: Tác nhân có thể g}y ung thư ở người

Nhóm 2B: Tác nhân có lẽ g}y ung thư ở người

Nhóm 3: Tác nhân không thể phân loại dựa trên tính g}y ung thư ở người Nhóm 4: Tác nhân có lẽ không g}y ung thư ở người

Việc phân nhóm các yếu tố mang tính khoa học dựa trên những thông tin, số liệu tin cậy, chứng cứ thu được từ những nghiên cứu ở người v| động vật thí nghiệm

1.2 Ảnh hưởng của độc chất đối với con người v| hệ thống sinh th{i

1.2.1 Ảnh hưởng của độc chất đến con người

Độc chất t{c động lên con người theo nhiều phương thức khác nhau và gây

ra nhiều hậu quả nghiêm trọng như bệnh tật, thiểu năng trí tuệ, đặc biệt là sự biến đổi về cấu trúc của một số gen trong cơ thể và sự thay đổi này trở nên

nghiêm trọng hơn khi được di truyền cho các thế hệ sau Ảnh hưởng chi tiết của từng loại độc chất sẽ được đề cập đến trong c{c chương sau

1.2.2 Vai trò của hệ thống sinh thái

Nhiều chức năng của hệ thống sinh thái rất cần thiết cho chất lượng cuộc sống của con người bao gồm: sự cung cấp thức ăn, sự phân hủy chất thải, cung cấp nước uống và làm sạch môi trường không khí Cho dù đóng góp của các hệ sinh thái trực tiếp cho con người là rất lớn, nhưng nguy cơ của c{c độc tố do con người hoặc thiên nhiên tạo ra ngày càng lớn hơn v| đ}y l| một điều đ{ng lo ngại Độc chất không những gây ảnh hưởng đến môi trường địa phương m| còn đến hệ thống sinh thái toàn cầu Trong phần này mô tả ảnh hưởng của c{c độc chất đến các chức năng cần thiết của hệ sinh thái

Dưới đ}y l| một vài chức năng cơ bản của hệ sinh thái:

- Hấp thu năng lượng mặt trời, tạo sinh khối, cung cấp thức ăn, kiến tạo vật chất, cung cấp năng lượng từ sinh khối

- Phân hủy chất thải

- Tái sinh chất dinh dưỡng (Vd Cố định nitrogen)

- Tích lũy, l|m sạch và phân phối nước

- Tạo ra và bảo dưỡng đất nông nghiệp

- Kiểm soát côn trùng

- Một thư viện gen cho phát triển các sản phẩm mới (thức ăn, dược phẩm

và các hóa chất có lợi) bằng nhân giống và kỹ thuật sinh học

- Duy trì không khí để thở

- Kiểm soát khí hậu

- Có khả năng thay đổi vùng đệm và phục hồi từ c{c thiên tai như lũ lụt, cháy rừng và thiên dịch

- Thụ phấn cây nông nghiệp

- Tạo ra sự hài hòa trong vẽ đẹp thiên nhiên

1.2.3 Các kiểm nghiệm độc tính và hệ sinh thái

Các kiểm nghiệm độc tính phải được thực hiện trước tiên để đ{nh gi{ vai trò của hệ thống sinh th{i C{c phương ph{p ph{t triển nhất để kiểm nghiệm độc tính của hệ sinh th{i được thực hiện ở quy mô vùng và đ{nh gi{ c{c ảnh hưởng này lên

sự sản xuất sinh khối liên quan đến nông nghiệp, lâm nghiệp và thủy sản

Các kiểm nghiệm độc tính được sử dụng để x{c định mối tương quan giữa c{c điều kiện sinh thái và nồng độ của c{c độc chất Nhiều hệ thống tự nhiên được quan sát và mối tương quan giữa c{c điều kiện sinh thái và hóa học được x{c định

Sự tích hợp các thông tin về ảnh hưởng của c{c độc tố lên hệ thống sinh thái cung cấp cơ sở dữ liệu cho việc đưa ra c{c quyết định về môi trường Sự đóng góp của hệ sinh th{i đối với con người không chỉ dừng lại ở việc bảo vệ mà còn là công cụ hiệu quả trong việc thông tin các rủi ro đến công chúng Trong khi các kiểm nghiệm độc chất với hệ thống sinh th{i liên quan đến nông nghiệp, lâm nghiệp và thủy sản là phổ biến, thì việc kiểm nghiệm này vẫn phát triển phát triển yếu

1.3 C{ch tra cứu c{c t|i liệu liên quan đến độc chất

B Tài liệu nước ngoài

1 ARTHUR C.A., Air pollution, Academic Press, New York, 1977

2 J.P.F D’ Mello, Food safety contaminants and toxins, CABI Publishing, 2002;

3 Heidelore Fiedler, Presistent Organic Pollutants, Springer, 2003

4 NEPTLAP PUBLICATION, Training In Toxic Chemicals and Hazardous Wastes for Asia, Pacific, No.9, 1995

5 PETER CALOW, Handbook of Ecotoxicology, Blackwell science, 1979

6 RUCHIRAWAT M., SHANK R.C., Environmental Toxicology: Capacity Buiding Modules, Vol 3, UNDP, ADP, Bangkok, 1997

C Tài liệu tiếng Việt

1 Đặng Kim Chi, Hóa học môi trường, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật,

5 Nguyễn Đức Khiển, Quản lý chất thải nguy hại, NXB Xây dựng, 2003;

6 Nguyễn Đức Lượng, Phạm Minh Tâm, Vệ sinh và An toàn thực phẩm NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2002;

1.4 C{c nguyên lý về độc chất liên quan đến hóa chất trong môi trường, công nghiệp v| trong tự nhiên

Độc chất học môi trường là một ngành khoa học trẻ phát triển nhanh trong

40 năm qua Độc chất học môi trường liên quan đến việc nghiên cứu nguồn gốc, con đường, sự chuyển hóa và ảnh hưởng của các hóa chất nguy hại trong môi trường Nghiên cứu ảnh hưởng nguy hại mở rộng bắt đầu từ cá thể và quần thể sinh vật cho đến hệ thống sinh thái Nghiên cứu ảnh hưởng độc của các chất gây

ô nhiễm môi trường thật sự bắt đầu từ thập niên 60 Vào những năm đầu tiên của ngành nghiên cứu độc chất học môi trường, các nhà khoa học quan t}m đến việc

sử dụng các hóa chất, hoặc hỗn hợp hóa chất có khả năng g}y độc đặc biệt là các hợp chất có nguồn gốc từ arsen và thủy ng}n Trước đ}y, hầu như việc áp dụng arsen và thủy ng}n đều mang tính tích cực bởi vì “tiện ích” của chúng như l| một chất độc để giả quyết các vấn đề cá nhân và chính trị

Những người nghiên cứu về độc chất đầu tiên phải kể đến là các nhà vật lý

và giả kim Một nhà vật lý người Thụy sĩ Paracedsus (1499-1541) đặc biệt nổi tiếng với công thức tính mối tương quan giữa nồng độ và phản ứng Ông đã quan sát những bệnh nhân nhiễm độc ở nồng độ thấp thì thấy nó có tác dụng tích cực, trái lại ở nồng độ cao thì phát hiện ra hiện tượng nhiễm độc Nhà vật lý tiếp theo là Orfila (1787-1853) Ông đã đăng tải một công trình quan trọng về độc tính của các hợp chất tự nhiên, trong đó mô tả mối tương quan hiện tượng nhiễm độc của bệnh nhân và thành phần các hóa chất có trong cơ thể của người bệnh (các mô) Sau đó ông đã nghiên cứu các hoạt tính của kháng thể và cho rằng cơ thể con người có thế đ|o thải c{c độc chất Sau đó, nhiều công trình nghiên cứu về độc chất đã được thực hiện trên độc vật V| cũng từ đó, ng|nh độc chất học được xem như l| một ngành khoa học Cho đến giữa thế kỷ 19, khi có sự phát triển vượt bậc của hóa học, cùng với việc mở rộng quá trình tách chiết các hóa chất tự nhiên và sản xuất những hợp chất nhân tạo mới, ng|nh độc chất bước qua một giai đoạn phát triển mới Cho dù độc chất học phát triển nhanh, nhưng vẫn dựavào 2 nền tảng sau:

1 Kiểm nghiệm các loại dược phẩm mới

2 X{c định ảnh hưởng độc tiềm ẩn từ các hợp chất tự nhiên và nhân tạo

Kỷ nguyên n|y đánh giá sự khởi đầu của độc ng|nh độc chất học công nghiệp, liên quan trực tiếp đến sức khỏe công nh}n v| nơi l|m việc Trong suốt quá trình phát triển hóa học, người ta đã nhận diện được độc chất học động vật ở Châu âu và Bắc Mỹ do một lượng lớn hóa chất được sử dụng đã g}y nên sự chết của sinh vật hoang dã Sự ô nhiễm môi trường đã khiến nhiều chính phủ phải có những chính sách phù hợp để đ{nh gi{ v| kiểm soát các chất gây ô nhiễm tiềm

năng trong nước thải công nghiệp Tuy nhiên, cho đến năm 1962, một cuốn sách của Carson với tiêu đề “Mùa Xu}n thầm lặng” (Silent Spring), một sự nhận diện

về độc tính môi trường, được xuất bản Cuốn sách mô tả ảnh hưởng của các hóa chất độc hại lên đời sống hoang dã, hay còn gọi là sự biến mất của các loài chim ven các dòng sông

Cuối thập niên 60, Truhaut sử dụng thật ngữ “Độc học sinh th{i” (Ecotoxicology) để mô tả ngành nghiên cứu về độc tính môi trường Truhaut đã định nghĩa độc học sinh th{i như l| một nhánh của độc chất học mà nó tập trung vào ảnh hưởng độc của các hợp chất tự nhiên và nhân tạo lên cơ thể sống Truhaut chính thức phân biệt giữa độc học truyền thống v| độc học sinh thái và

mô tả độc tính sinh th{i qua c{c bước sau:

1 Sự thâm nhập, phân phối và số phận của các chất gây ô nhiễm trong môi trường

2 Sự thâm nhập và số phận của các chất gây ô nhiễm trong sinh vật của hệ sinh thái

3 Các ảnh hưởng có hại của hóa chất lên các cấu thành của hệ sinh thái (bao gồm cả con người)

Mỗi một giai đoạn đều phức tạp bởi sự chuyển hóa hữu sinh và vô sinh của các hợp chất ban đầu Đến giữa thập niên 70 các nhà khoa học bắt đầu nhận ra rằng kiểm so{t độc chất trong môi trường phải từ các nguồn do con người tạo ra, qua việc thu thập số liệu về số lượng các hợp chất trong môi trường đất v| nước

Trước khi đ{nh gi{ ảnh hưởng sinh học của độc chất, chúng ta cần nhận biết cấu tạo của hợp hóa chất, c{c cơ chế m| qua đó chất gây ô nhiễm đi v|o v| di chuyển trong cơ thể sinh vật, sự chuyển hóa vô sinh và hữu sinh các hợp chất ban đầu, tính chất của các phản ứng trong cơ thể sinh vật và sự thay đổi thuộc tính vật lý và sinh lý của chất gây ô nhiễm Trong thời gian này, nhiều nhà khoa học nhận thấy rằng chỉ qua việc định lượng thì chưa đủ để x{c định và mô tả các vấn

đề của độc chất

Sự phát triển các mô hình hóa lý về đặc tính chất lây nhiễm trong môi trường mở rộng đến những năm 1970 Nhiều thông số vật lý và hóa học (như pH, nhiệt độ, oxy hòa tan) được biết có thể kiểm soát sự hình thành các chất lây nhiễm trong môi trường, dự đo{n c{c chất lây nhiễm, do đó x{c định được độc tính tiềm năng của chúng đối với môi trường qua việc mô hình hóa Những mô hình hóa phát triển trong 30 năm cũng vẫn đang được hoàn thiện và tập trung vào các nghiên cứu độc tính môi trường của các chất

1.5 Ảnh hưởng của hóa chất đối với sinh vật v| môi trường

Từ lâu cộng đồng ch}u Âu đã nhận ra rằng cần phải bảo vệ môi trường và tạo nên chuẩn mực chung để bảo vệ người tiêu dùng để bảo đảm sự tự do thương mại giữa các chính phủ th|nh viên Vì lý do n|y c{c quy định về môi trường được áp dụng cho các sản phẩm, kể cả các hóa chất nguy hại

Tuy nhiên, trong những năm gần đ}y, phản hồi cho hệ thống hiện tại được x{c định và kiểm tra Điều quan trọng nhất là:

- 100.106 các hợp chất đang tồn tại có thể được sử dụng mà không qua kiểm nghiệm

- Không có công cụ hữu hiệu để đảm bảo việc sử dụng an toàn các chất có nguy cơ cao

- Thiếu động lực cho việc sáng chế, đặc biệt là thay thế các hoặc làm giảm chất thải nguy hại

Chính vì thế ngày càng có nhiều loại hóa chất được sử dụng cho các mục khác nhau không được kiểm nghiệm v| đều có khả năng tiềm tàng trong việc gây độc đối với sinh vật v| môi trương sinh th{i Đặc biệt là các hóa chất được sử dụng trong nông nghiệp như thuốc diệt cỏ, diệt côn trùng, chất bảo vệ thực vật<Sau đ}y, một số hóa chất độc trong môi trường và ảnh hưởng của nó sẽ được đề cập đến

1.5.1 Chất độc da cam

Chất độc da cam được Mỹ sử dụng trong chiến tranh Việt Nam Từ năm

1961 đến 1971, khoảng 11 triệu gallon chất độc da cam được rải xuống miền Nam Việt Nam chiếm 10% diện tích đất nước, trong đó có 14% l| đất nông nghiệp Có nhiều loại chất độc da cam, trong đó đ{ng quan t}m nhất l| dioxin Dioxin được xem là một chất cực độc, gây ra các bệnh hiểm nghèo Hầu như không bị phân hủy sinh học Có thể tồn tại bền vững trong môi trường

1 Benzene:

Benzene l| một loại dung môi hòa tan được rất

nhiều chất như mỡ, cao su,vecni, da sợi vải len<Trong

công nghiệp hóa học, benzene được sử dụng trong c{c

qu{ trình tổng hợp

Benzene hấp thu qua phổi v| qua da Khi tiếp xúc

ở liều cao g}y độc cấp tính, suy giảm hệ thần kinh trung

ương, g}y chóng mặt, nhức đầu, ngộp thở Nếu bị nhiễm

mãn tính thí g}y x{o trộn hệ tiêu hóa, ảnh hưởng đến

nhiễm sắc thể v| cấu trúc di truyền DNA Hợp chất

benzene phức tạp khi được chuyển hóa sinh học Benzene

dễ d|ng kết hợp với protein hoặc nucleic acid

1.6 Chất g}y ô nhiễm không khí

Chất gây ô nhiễm không khí là chất tồn tại trong không khí có khả năng gây hại đối với con người v| môi trường Các chất gây ô nhiễm có thể ở dạng rắn, dạng lỏng hoặc dạng khí, có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc do con người tạo ra

Chất gây ô nhiễm không khí có thể phân thành 2 loại sơ cấp và thứ cấp Chất gây ô nhiễm sơ cấp là những chất sinh ra từ một qu{ trình n|o đấy, như tro bụi từ sự phun trào của núi lửa, khí CO từ khói xe hoặc SO2 từ các nhà máy

Chất gây ô nhiễm thứ cấp không sinh ra trực tiếp từ c{c qu{ trình m| được tạo thành trong không khí khi các chất ô nhiễm sơ cấp tương t{c với nhau

Một ví dụ điển hình về chất gây ô nhiễm thứ cấp là ozone tầng thấp, một trong nhiều chất gây ô nhiễm tạo nên lớp sương quang hóa Ozone tầng thấp được tạo thành bởi phản ứng giữa NOx và các hợp chất hữu cơ bay hơi dưới tác dụng của ánh sáng hay còn gọi là phản ứng quang hóa

Cần lưu ý rằng, một số chất gây ô nhiễm không khí có thể l| sơ cấp vàthứ cấp Cả hai đều sinh ra trực tiếp từ các chất gây ô nhiễm sơ cấp Theo nghiên cứu của trường sức khỏe công cộng thuộc đại học Harvard, khoảng 4% người chết ở

Mỹ là do ô nhiễm không khí

Phần lớn hợp chất gây ô nhiễm không khí sơ cấp là do các hoạt động của con người bao gồm:

1 Sulfur oxide (SOx)

Đặc biệt là SO2 là khí thải sinh ra từ hoạt động của núi lửa và từ các quá trình công nghiệp khác Bởi vì than và dầu lửa thường chứa các hợp chất có chứa lưu huỳnh, do đó qu{ trình đốt cháy nhiên liệu sẽ tạo ra SO2 SO2 tiếp tục bị oxi hóa dưới xúc tác NO2 tạo thành SO3, rồi tạo thành H2SO4, cuối cùng tạo nên mưa acid Đ}y l| một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường khi dầu lửa được sử dụng làm nguồn cung cấp năng lượng

2 Nitrogen oxide (NOx)

Đặc biệt là NO2 được sinh ra từ qu{ trình đốt cháy ở nhiệt độ cao Là một khí có m|u n}u đỏ, có vị đắng NO2 là một trong những chất gây ô nhiễm không khí chủ yếu

3 Carbon monoxide (CO)

Là chất khí không m|u, không mùi, không ch{y nhưng rất độc Nó là sản phẩm của qu{ trình đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu như khí tự nhiên, than hoặc gỗ Khí thải từ xe cộ là một nguồn chính sinh ra CO

4 Carbon dioxide (CO2) là một khí nhà kính sinh ra từ sự đốt cháy

5 Các hợp chất hữu cơ bay hơi

Các chất hữu cơ bay hơn l| nguồn gây ô nhiễm không khí quan trọng Chúng thường được chia thành 2 nhóm riêng biệt đó l| nhóm methane (CH4) và nhóm không methane Methane là loại khí gây hiệu ứng nhà kính chủ yếu, nó góp phần vào việc gây hiện tượng ấm lên của tr{i đất Các hợp chất hữu cơ bay hơi kh{c cũng g}y nên hiệu ứng nhà kính tùy theo vai trò của chúng trong việc tạo thành tầng ozone và trong việc kéo dài thời gian sống của methane trong bầu khí quyển, mặc dù ảnh sự ảnh hưởng này biến động theo chất lượng không khí vùng Trong các hợp chất hữu cơ bay hơi, c{c hợp chất có vòng như benzene, toluene và xylene là các hợp chất có tiềm năng g}y ung thưc cao v| cũng có thể gây nên bệnh bạch cầu nếu tiếp xúc trong thời gian dài 1,3-butadien là một hợp chất nguy hiểm thường được sử dụng trong công nghiệp

6 Bụi lơ lững

Bụi lơ lững là các hạt mịn ở dạng rắn hoặc lỏng hòa tan trong không khí Trái lại, sol khí liên quan đến các hạt và khí trộn lẫn với nhau Nguồn gốc bụi lơ lững có thể do con người hoặc tự nhiên Một vài loại bụi có trong tự nhiên sinh ra

từ núi lửa, bão cát, cháy rừng hoặc đồng cỏ, bụi từ thực vật hoặc từ đại dương Các hoạt động của con người như đốt cháy nhiên liệu hóa thạch cũng sinh ra một lượng lớn các sol khí Tính trung bình trên toàn cầu, các sol khí từ hoạt động

của con người hiện nay chiếm khoảng 10% tổng số các sol khí trong bầu khí quyển Sự gia tăng c{c hạt mịn trong không khí liên quan đến sức khỏe cộng đồng như gia tăng c{c bệnh về tim mạch, hô hấp v| ung thư đặc biệt l| ung thư phổi

1.7 Độc chất học thủy sinh

1.7.1 Chất hữu cơ dể bị phân hủy trong môi trường nước

Các chất này xuất phát từ các cống thải nước sinh hoạt, chất thải công nghiệp, trại chăn nuôi Nước bị ô nhiễm cần một lượng oxy cao cung cấp cho vi sinh vật phân hủy các chất, do đó l|m suy giảm oxy hòa tan trong nước dẫn tới

sự chết của động vật thủy sinh Ngoài ra các sản phẩm của quá trình phân hủy chất hữu cơ có thể trở th|nh độc chất đối với thủy sinh vật

ở nồng độ thấp nhưng qu{ trình tích lũy l}u d|i, sẽ dẫn đến hiện tượng g}y độc trong hệ thống sinh thái

1.7.5 Các chất vô cơ và khoáng chất

Bao gồm các kim loại, các ion, dầu mỏ, các chất rắn và nhiều hợp chất hóa học khác Chúng có nguồn gốc từ công nghiệp khai thác mỏ, hoạt động khai thác dầu, sản xuất nông nghiệp, các hiện tượng tự nhiên như xói mòn, phong hóa, lũ lụt<c{c chất này hủy diệt đời sống thủy sinh, ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch của nguồn nước

1.7.6 Các chất phóng xạ

Ô nhiễm phóng xạ bắt nguồn từ việc khai khác mỏ quặng phóng xạ, hoạt động của các lò phản ứng hạt nhân Các chất này làm chết hoặc l|m thay đổi cấu

trúc vật liệu di truyền, hoạt động trao đổi chất, qu{ trình sinh trưởng và phát triển của sinh vật

Tóm lại, các loại độc chất đi v|o trong môi trường nước bằng nhiều con đường kh{c nhau, có cơ chế hoạt động phức tạp hơn khi được chuyển hóa trong môi trường, khi tương qua lại giữa chúng hoặc giữa chúng với các cấu thành của

hệ thống sinh thái thủy sinh

CHƯƠNG 2 ĐƯỜNG ĐI CỦA ĐỘC CHẤT VÀ ĐỘC CHẤT TRONG

MÔI TRƯỜNG (6 TIẾT) 2.1 Sự ph}n bố v| chuyển hóa độc chất trong môi trường

2.1.1 Sự phân bố

Chất độc phát sinh từ nhiều nguồn (tự nhiên và nhân tạo) và xâm nhập vào

cơ thể bằng nhiều cách, sau một thời gian tích lũy sẽ tăng tính hoạt động hoặc phân hủy, làm giảm độc tính v| đ|o thải khỏi cơ thể Sự phân bố độc chất trong môi trường phụ thuộc vào nguồn ph{t sinh c{c độc chất đó

A Nguồn thiên nhiên

a) Từ hoạt động của núi lửa: núi lửa phun nham thạch nóng, giàu sulfur, methane và các chất khí khác cùng với tro và khói bụi gây ô nhiễm không khí, sau đó l| g}y độc trên một khu vực rộng lớn, không chỉ của một quốc gia mà ảnh hưởng đến nhiều quốc gia lân cận

b) Cháy rừng (cũng có thể do nhân tạo): lan truyền nhanh và rộng; thải nhiều tàn tro, khói, bụi g}y độc tàn phá nghiêm trọng hệ sinh thái khu vực Cháy rừng tràm U Minh là một ví dụ

c) Phân giải yếm khí các hợp chất phân tích hữu cơ tự nhiên ở vùng đầm lầy, sông rạch, ao, hồ: sinh ra nhiều chất ô nhiễm, chất độc (như CH4, H2S, vi trùng, vi khuẩn yếm khí ) cho môi trường nước, đất, không khí trong và sau quá trình phân giải

B Nguồn nhân tạo

Rất đa dạng, do quá trình phát triển sản xuất, do nhu cầu xã hội tăng nhanh để thỏa mãn nhu cầu của con người Các hoạt động có thải ra các chất độc cho môi trường sinh thái bao gồm:

a) Công nghiệp

Ngành nhiệt điện: thải ra bụi, khói v| hơi nóng, c{c khí độc hại, sản phẩm của hoạt động đốt nhiên liệu hóa thạch (như SOx, CO, CO2, N2O, NO2)

Ngành vật liệu xây dựng: bụi, khí SO2, CO, CO2, N2O, NO2)

Ngành hóa chất, phân bón: khói thải lẫn bụi hóa chất, có tính ăn mòn, nước thải acid (hoặc kiềm), trong nước thải lẫn nhiều chất lơ lửng v| dư lượng nhiều loại hóa chất gây hại cho hệ sinh th{i như toluene, c{c dẫn xuất g}y ung thư

Khai thác và chế biến dầu mỏ: sinh ra dầu rò rỉ, cặn dầu, chất thải rắn của sản xuất Ta biết rằng, dầu mỏ và sản phẩm chưng cất dầu đều g}y độc cho sinh vật và hệ sinh thái

Ngành dệt nhuộm, giấy, nhựa, chất tẩy rửa: thải ra nhiều khói bụi, khí độc, nước thải độc hại, chất thải rắn độc hại

Ngành luyện kim, cơ khí: bụi, các khí giàu SOx, NOx, CO, CO2, các kim loại nặng

Ngành chế biến thực phẩm: chủ yếu nước thải ra có h|m lượng chất hữu

cơ cao, tạo nên c{c độc tố trong môi trường

Ngành giao thông vận tải: chất thải do khói xăng, dầu mỡ, bụi chì, bụi đất, tai nạn, nhất là tai nạn tràn dầu

Nguồn ô nhiễm công nghiệp do hai qu{ trình g}y ra: đốt nhiên liệu và do bốc hơi, rò rỉ trên dây chuyền sản xuất v| trên c{c đường ống dẫn

Quá trình đốt nhiên liệu thải ra rất nhiều chất độc, qua ống khói nhà máy,

đi thẳng vào không khí

Ở c{c nước công nghiệp phát triển, rất nhiều diện tích đất rộng lớn được dùng l|m nơi chôn chất thải phóng xạ, chất thải hóa chất độc nguy hiểm, chất thải sinh hoạt Từ đ}y ph{t sinh nhiều yếu tố ảnh hưởng xấu cho môi trường Ở

Mỹ có khoảng 76.000 bãi rác công nghiệp được thiêu đốt; Đan Mạch 3.200 bãi, trong đó có 500 bãi r{c hóa học Nhật Bản có lượng rác thải h|ng năm khoảng 20 triệu tấn

Trong khoảng chục năm gần đ}y, việc chôn chất thải phóng xạ, chất thải độc hại ngoài biển v| đại dương đang g}y ô nhiễm và nhiễm độc nặng cho một

số vùng biển Đ}y l| mối lo lớn cho người và thủy sinh vật Ngo|i ra, h|ng năm biển v| đại dương nhận trung bình 1,6 triệu tấn dầu do tàu thuyền thải xuống; khoảng 1,1 triệu tấn do các tai nạn tràn dầu

b) Nông nghiệp: do việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật nhóm clo hữu cơ (DDT, DDD, lindane, thiodane, heptachlor ) và các hợp chất polychlobiphenyl (PCB), dioxin là các chất khó tan trong nước nhưng có khả năng hấp thụ và tích lũy trong c{c mô mỡ

c) Hoạt động du lịch, sinh hoạt, phá rừng, chiến tranh cũng l| c{c nguyên nhân làm phát sinh các nguồn ô nhiễm Ví dụ: hậu quả của việc rải chất độc khai quang, diệt cỏ của Mỹ trong chiến tranh Việt Nam còn gây hại vài chục năm sau

2.1.2 Sự chuyển hóa

Các chất hoá học như ho{ chất bảo vệ thực vật, các khí thải công nghiệp được giải phóng ra môi trường hiếm khi được lưu lại tại chỗ hoặc giữ nguyên dạng Nhiều hoá chất sauđó bị phân giải bởi vi khuẩn và nấm rồi nhanh chóng bị khử độc, thường bị cắt vụn thành hợp chất có thể nhập v|o chu trình carbon, nitơ

và oxy Các chất kh{c đặc biệt là hữu cơ chứa halogen, là những chất ít nhiều không bị chuyển hoá bởi vi khuẩn và tồn tại trong đất như chất ô nhiễm, lại nhập v|o c{c c}y lương thực - thực phẩm ví dụ DDT và chất chuyển hoá chính của nó DDE có thể tồn tại nhiều năm sau khi đã ngừng phun DDT

- Các chất độc dễ tan trong mỡ sẽ dễ bị cơ thể hấp thu khi phơi nhiễm trong không khí, đất, nước và dần dần được tích luỹ cho đến khi đạt nồng độ g}y độc

Sự tích lũy hóa chất bảo vệ thực vật trong chuỗi sinh học thực phẩm được thể hiện như sau:

* Hóa chất bảo vệ thực vật tích lũy trong đất:

Động vật không xương sống ở đất => không xương sống ăn mồi Động vật có xương sống ở đất => chim/lo|i có vú ăn mồi

Dư phẩm trong đất

Cây mọc từ đất => Động vật ăn cỏ => người

* Hóa chất bảo vệ thực vật tích lũy trong nước:

Dư phẩm trong nước => sinh vật nổi => rận nước và lớp giáp xác => cá => chim ăn c{, người v| động vật

2.2 Ảnh hưởng của điều kiện môi trường lên sự ph}n rã, di chuyển v| tích lũy độc chất

Các nhân tố ô nhiễm lan truyền trong c{c môi trường thành phần (môi trường nước, không khí, đất) có thể gia tăng tính độc v| cũng có thể kết tủa, giảm tính độc Các tác nhân ô nhiễm chịu ảnh hưởng mạnh của các yếu tố của môi trường thành phần m| c{c đối tượng sinh vật và hệ sinh thái nằm trong môi trường đó Có thể kể một số tác nhân ảnh hưởng như sau :

pH môi trường: tính kiềm, acid hay trung tính của môi trường là yếu tố đầu tiên ảnh hưởng đến tính tan, độ pha loãng và hoạt tính của tác chất g}y độc Một tác nhân ô nhiễm tồn tại ở trạng th{i hòa tan thường có độc tính cao hơn đối với thủy sinh

Ví dụ: ở pH acid, kẽm (Zn) có độc tính cao hơn vì tồn tại ở hình thái Zn2+ và ZnHCO3+ (hòa tan); trong khi đó ở pH kiềm, kẽm có độc tính thấp do tồn tại ở trạng thái Zn(OH)2 (kết tủa)

EC (độ dẫn điện): có ảnh hưởng nhất là với các chất độc có tính điện giải Các chất cặn trong môi trường nước, không khí, đất, gây kết dính hay sa lắng độc chất Ví dụ, trong vùng đất chua phèn, nếu có các hạt keo sét lơ lửng, độc chất

Al3+ l| độc chất điển hình trong hệ sinh th{i đất phèn, sẽ liên kết với các hạt mang điện âm này và sẽ trầm lắng xuống, làm giảm độc tính của Al3+ trong dung dịch

Nhiệt độ: ảnh hưởng đến khả năng hòa tan, l|m gia tăng tốc độ phản ứng, tăng hoạt tính của các chất ô nhiễm Ví dụ, khi nhiệt độ cao, HgCl2 sẽ tác dụng nhanh gấp 2 -3 lần so với nhiệt độ thấp Thuốc trừ sâu DDT và một số loại thuốc diệt rầy thường tăng độc tính khi nhiệt độ từ 100C lên 300C

Diện tích mặt thoáng: ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố nồng độ và liều lượng, phân hủy chất ô nhiễm, đặc biệt là chất hữu cơ không bền vững Dòng

nước có bề mặt lớn, dòng chảy mạnh, lưu lượng lớn có khả năng tự làm sạch cao, giảm độc tính

Các chất đối kháng hoặc chất xúc tác: nếu trong môi trường tồn tại chất xúc tác thì hoạt tính của chất ô nhiễm sẽ tăng cao nhiều lần Ngược lại, khi có chất đối kh{ng thì độc tính sẽ giảm hoặc triệt tiêu

Các yếu tố về khí tượng, thuỷ văn như độ ẩm, tốc độ gió, ánhsáng, sự lan truyền sóng, dòng chảy, độ mặn cũng g}y t{c động khá lớn đến hoạt tính của độc chất, nhất l| t{c động đến khả năng lan truyền độc chất trong môi trường

Khả năng tự làm sạch của môi trường: Mỗi một hệ môi trường sinh thái đều có khả năng tự làm sạch của nó Khả năng n|y c|ng lớn thì tính chịu độc và giải độc (detoxification) càng cao

2.3 Nguồn gốc v| sự hiện diện c{c loại độc chất chủ yếu trong môi trường

Nguồn gốc độc chất có thể phân thành nguồn có điểm xuất phát hoặc nguồn không có điểm xuất phát (Hình 2.1) Các nguồn thải độc chất có điểm xuất phát luôn x{c định v| đo đạc được như chất thải công nghiệp hoặc chất thải sinh hoạt, rò rỉ dầu, bãi chôn lấp hóa chất, khói thải từ các nhà máy Nguồn không có điểm xuất ph{t thường phân tán trên diện rộng v| không có điểm đi v|o x{c định như sự rửa trôi nông hóa, khói từ xe cơ giới, sự rò rỉ và phân tán chất thải trên diện tích rộng (trầm tích bị ô nhiễm, khai thác khoáng sản) và dòngchảy nước ngầm Các nguồn không có điểm xuất ph{t thường bao gồm nhiều nguồn có điểm xuất phát nhỏ hơn như c{c hầm tự hoại, xe gắn máy Do vậy, việc x{c định và mô tả đặc điểm của một nguồn thường liên quan đến cấu thành môi trường hoặc hệ thống được xem xét Ví dụ, có rất nhiều nguồn độc chất đi v|o trong một dòng sông, mỗi nguồn phải được xem xét khi thực hiện việc đ{nh gi{

sự rủi ro của độc chất đối với thủy sinh vật trong con sông đó hoặc đối với con người có thể uống nước của con sông đó

Tuy nhiên, việc đo đạc nồng độ thấp của c{c độc chất trong mạng lưới dòng thải không phải là một công việc dễ d|ng Thường c{c phương ph{p ph}n tích được đề xuất bởi c{c nh| môi trường nhằm kiểm so{t độc chất không đủ nhạy hoặc có tính chọn lọc cao để đo đạc c{c độc chất quan trọng hoặc các sản phẩm phụ của chúng Việc đ{nh gi{ tốc độ ph{t t{n đối với các nguồn thải không

có điểm xuất ph{t thường rất khó Ví dụ, sự lắng đọng độc chất vào trong khối nước có thể phụ thuộc rất lớn vào cả không gian và thời gian Sự tải h|ng năm cao có thể do sự lắng đọng liên tục các chất Sự tải chất diệt côn trùng từ một c{nh đồng đến khối nước gần kề cũng biến động theo thời gian và không gian Nước mưa đóng một vai trò quan trọng trong việc tải độc chất đến khối nước, bởi

vì nước mưa có t{c dụng rửa trôi c{c độc chất tại nguồn thải v| mang độc chất vào những vùng nước thấp hơn

Sau khi một độc chất được thải v|o môi trường thì các quá trình vận chuyển sẽ x{c định sự phân phối của nó trong môi trường theo không gian và thời gian Môi trường vận chuyển độc chất thường là không khí hoặc nước, trong khi đó độc chất có thể tồn tại trong c{c pha hòa tan, khí, cô đặc hoặc hạt lơ lững

Có thể phân loại vận chuyển vật lý th|nh đối lưu hoặc khuếch tán

Hình 2.1 Nguồn gốc của chất độc đi v|o môi trường 2.4 Kim loại độc

Hầu hết các kim loại có mặt trong môi trường đ{, đất, nước, không khí thường ở nồng độ thấp và phân tán rộng Kim loại thường được sử dụng cho các mục đích kh{c nhau trong hoạt động của con người Chính các hoạt động n|y đã

l|m tăng h|m lượng kim loại trong môi trường Thời gian gần đ}y một lượng lớn kim loại được sử dụng trong công nghiệp, nông nghiệp và y học Điều n|y đã l|m gia tăng sự phơi nhiễm không chỉ đối với công nh}n m| còn đối với người sử dụng các sản phẩm có chứa kim loại Để một kim loại biểu hiện độc tính, nó phải xuyên qua m|ng v| đi v|o bên trong tế bào Nếu một kim loại ở dạng hòa trong lipid như methylmercury (methyl thủy ngân), nó dễ dàng thấm qua màng; một

số kim loại khác (vd chì) có thể được hấp thu bằng cách hòa tan thụ độn Ảnh hưởng độc của kim loại thương liên quan tới sự tương giữa các kim loại tự do với các thành phần khác nhau của màng tế bào qua các một số phản ứng sinh hóa đặc biệt

2.4.1 Cơ chế và vị trí tương tác của kim loại đối với cơ thể

- Ức chế hoặc hoạt hóa enzyme

- Tương t{c hoặc gắn kết với protein

2.4.2 Một số kim loại có độc tính cao (Xem thêm tài liệu tham khảo)

2.5 C{c hóa chất trong nông nghiệp (chất diệt cỏ, chất diệt côn trùng)

Hóa chất trong nông nghiệp là các loại hóa chất được sử dụng để giết hoặc kiểm soát sâu bệnh, bảo vệ thực vật, kích thích sinh trưởng<Chúng được xem là chất gây ô nhiễm môi trường được sử dụng có chủ ý Việc sử dụng các hóa chất n|y luôn được xem xét qua sự đ{nh gi{ c}n bằng nguy cơ – lợi nhuận Đặc biệt