Báo cáo tiểu luận môn độc chất môi trường không khí

Báo cáo tiểu luận môn độc chất học môi trường không khí. Các khí điển hình như C02, CO, NH3, Bezen,.....

ĐỀ TÀI : ĐỘNG HỌC Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ

GIẢI PHÁP XỬ LÝ CÁC CHẤT ĐỘC

QUÁ TRÌNH XÂM

NHẬPPHÂN LOẠI VÀ

NGUỒN GỐC

• Các chất ô nhiễm khi được thải vào môi trường không khí với số lượng lớn và nồng độ vượt quá khả năng tự làm sạch của khí quyển sẽ trở thành chất độc

• Sáu loại chất ô nhiễm có mặt ở khắp mọi nơi là các hạt, các hợp chất của lưu huỳnh, monoxide carbon, các hợp chất của nitơ, hydrocarbon và các chất oxy hóa quang hóa

1 TỔNG QUAN

 Những hợp chất không phải là khí trong khí quyển

 Những giọt nhỏ lơ lửng hay các hạt rắn hoặc là hỗn hợp của hai dạng này

 Hạt có thể được tạo thành từ những chất trơ có kích thước từ 0,1 µm cho đến 100 µm và nhỏ hơn nữa

2 PHÂN LOẠI VÀ NGUỒN GỐC

2.1 PHÂN LOẠI THEO NGUỒN GỐC HẠT

Hạt (tt)

 Bụi : 1–200 μm, được tạo thành do sự phân rã tự m, được tạo thành do sự phân rã tự nhiên của đá và đất hoặc từ các quy trình cơ học như nghiền và phun

 Khói : các hạt mịn có kích thước từ 0,01 μm, được tạo thành do sự phân rã tự m đến

1 μm, được tạo thành do sự phân rã tự m, dạng rắn hay lỏng, được tạo ra từ quá trình đốt hay các quá trình hóa học

 Khói muội: các hạt rắn có kích thước từ 0.1 đến

1 μm, được tạo thành do sự phân rã tự m, được thải ra từ các quá trình hóa học hay luyện kim

 Sương: Từ các giọt chất lỏng có kích thước nhỏ hơn 10 μm, được tạo thành do sự phân rã tự m, do sự ngưng tụ trong khí quyển hay

từ các hoạt động công nghiệp

 Mù:các hạt nước nhỏ được tạo thành từ khoảng không phía trên và gần mặt đất với độ đậm đặc có thể cản trở tầm nhìn

 Sol khí: loại này bao gồm tất cả các chất rắn hay lỏng lơ lửng trong không khí, kích thước nhỏ hơn

1 μm, được tạo thành do sự phân rã tự m

HÌNH ẢNH KHÓI BỤI

Chất có tác dụng chung

 Tác động kích thích chủ yếu là đường hô hấp trên: bụi kiềm, NH3, SO3 Kích thích các đường hô hấp trên và tổ chức phổi: Br–, Cn–.

 Chất gây ngạt: đơn thuần là pha loãng hay chiếm chỗ oxy trong không khí: CO2, CH4, N2 Chất gây ngạt hóa học ngăn cản máu vận chuyển oxy đến các tổ chức như CO

 Chất gây mê và gây tê: ethylene, etyl ete, xeton

 Chất có tác dụng gây dị ứng: isocyanat hữu cơ

2.2 PHÂN LOẠI THEO TÁC ĐỘNG CỦA CHẤT ĐỘC

Chất có tác dụng hệ thống

 Tác dụng lên hệ thống thần kinh: thuốc trừ sâu

 Tác dụng lên hệ thống tạo máu: KLN tác dụng lên bạch cầu

 Tác dụng lên thận: chì (Pb), thủy ngân (Hg)

 Tác dụng lên các mô và cơ quan khác: các chất khí độc xâm nhiễm qua da

* Tính chất

 Chất khí không màu, không mùi,

 Tỉ trọng d = 0,967, nhiệt độ sôi Ts = –199oC.

 Nguồn: được tạo ra do sự cháy không hoàn toàn của các nhiên liệu hay vật liệu có chứa carbon

 Lượng phát thải trên thế giới khoảng 250 triệu tấn CO một năm, trong đó có một phần CO sinh học

3 MỘT SỐ CHẤT ĐỘC TRONG MÔI TRƯỜNG

3.1 CARBON MONOXIDE (CO)

Gây độc: người và động vật

Chết đột ngột khi tiếp xúc hít thở khí CO tác dụng mạnh với hemoglobin(Hb), mạnh 250 lần so với oxy, lấy oxy của Hb và tạo thành cacboxyhemoglobin, làm mất khả năng vận chuyển oxy của máu và gây ra ngạt

CO còn tác dụng với Fe trong xytochrom–oxydaze–men hô hấp có chức năng hoạt hóa oxy–làm bất hoạt men này, làm sự thiếu oxy càng trầm trọng

 Gây độc : Thực vật

 Ít nhạy cảm với CO so với người và động vật

 Nồng độ CO cao(100–10.000ppm) làm cho lá rụng,bị xoắn quăn, cây non bị chết, cây cối chậm phát triển

 CO làm mất khả năng cố định nitơ, làm thực vật

thiếu đạm

Ảnh hưởng của CO

NGƯỠNG ĐỘC CỦA CARBON MONOXIDE (CO)

3.2 CACRBON DIOXIT(CO2)

Tính chất : CO2 là khí không màu, không mùi, không cháy,vị chát,dễ hóa lỏng do nén, tỉ

trọng d=1,53 nhiệt độ sôi Ts=–78oC

Nguồn gốc : CO2 tạo nên do sự đốt cháy hoàn toàn chất hữu cơ.Nó còn được tạo ra

trong quá trình phân hủy chất hữu cơ (mùn rác) và lên men rượu.

Gây độc: CO2 trong không khí chiếm tỉ lệ thích hợp có tác

dụng kích thích trung tâm hô hấp làm thúc đẩy quá trình hô

hấp của sinh vật.

Nồng độ CO2 trong không khí lên tới 50–60 ml/m3 (10–110 mg/l) thì sẽ làm ngưng hô hấp sau 30÷60 phút.

NGƯỠNG ĐỘC CỦA CARBON DIOXIT (CO2)

- NH3 có thể tạo ra khí độc mới là NO, NO2….

NGUỒN GỐC: từ các nhà máy sản xuất phân đạm, sản xuất acid

nitric, chất thả từ người và động vật.

GÂY ĐỘC:

-Hít phải: Amoniac có tính ăn mòn Tiếp xúc với nồng độ cao amoniac trong không khí gây bỏng niêm mạc mũi, cổ họng và đường hô hấp Điều này có thể phá hủy đường thở dẫn đến suy hô hấp Hít nồng độ thấp hơn có thể gây ho và kích ứng mũi họng, kích ứng mắt gây chảy nước mắt.

- Tiếp xúc trực tiếp: Nếu tiếp xúc với amoniac đậm đặc, da, mắt, họng, phổi có thể bị bỏng rất nặng Những vết bỏng có thể gây mù vĩnh viễn, bệnh phổi, hoặc tử vong.

4.3 NGƯỠNG ĐỘC CỦA AMONIAC (NH3)

5.000 - 10.000 ppm

Viêm phế quản hóa chất, tích tụ chất dịch trong phổi, bỏng hóa chất của da và có khả năng gây tử vong nhanh chóng

700-1700 ppm Ho, co thắt phế quản, đau ngực cùng với kích ứng mắt nghiêm trọng và chảy nước mắt.

500 ppm trong 30 phút Kích ứng đường hô hấp, chảy nước mắt

134 ppm trong 5 phút Kích ứng mắt, kích ứng mũi, ngứa họng, rát ngực

140 ppm trong 2 giờ Kích ứng nặng, cần phải rời khỏi khu vực tiếp xúc

100 ppm trong 2 giờ Khó chịu ở mắt và kích thích họng

50-80 ppm trong 2 giờ Thay đổi ở mắt và kích thích họng

4 THỬ NGHIỆM ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ

4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nhằm giúp cho công tác quản lý môi trường không khí, trước hết cần xác định và đo lường các chất ô nhiễm gây tác động tiêu cực Nhiều phương pháp quan trắc chất lượng môi trường không khí đơn giản và đáng tin cậy đã được áp dụng, trong đó, phương pháp quan trắc sinh học được đánh giá khá đơn giản

và ít tốn kém chi phí hơn Trong tự nhiên có một số loài thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát ô nhiễm không khí do chúng rất nhạy cảm với thay đổi của môi trường ngay cả

ở mức ô nhiễm nhẹ Địa y là một trong những sinh vật đặc biệt nhạy cảm với thay đổi của môi trường xung quanh nên chúng được nhiều nhà khoa học sử dụng làm sinh vật chỉ thị ô nhiễm không khí

4.2 TẠI SAO LẠI CHỌN ĐỊA Y LÀM SINH VẬT CHỈ THỊ ?

ĐỊA Y

- Đa số là nấm sợi trong phần

lớn là nấm túi Còn lại chỉ vài

trường hợp là nấm đảm

- Có vai trò là rễ để tổng hợp

nước và muối vô cơ

- Trong tảo đa phần tảo lục hay tảo lam đơn bào, hoặc cả hai

- Có vai trò quang hợp giúp, tạo thành các chất hữu cơ để sinh trưởng và phát triển của Địa y

Cấu tạo của địa y

(Nguồn: 2005 Pearson Education, Inc publishhing as Benjamin Cummings)

- Do địa y hấp thụ nước và muối khoáng từ môi trường không khí xung quanh nên các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,…đều ảnh hưởng đến

sự sinh trưởng, phát triển và đa dạng của chúng (Conti and Cecchetti, 2001; Hoàng Thị Sản, 2012) Ngoài ra, địa y cực kỳ nhạy cảm với sự thay đổi của pH của vỏ cây và các chất ô nhiễm không khí Thêm vào

đó, do thiếu biểu bì và khí khổng nên các chất gây ô nhiễm khác nhau

sẽ được hấp thụ trên toàn bộ bề mặt của địa y (Hale, 1969, 1983) Nói cách khác, địa y tích lũy chất ô nhiễm không khí tốt, đặc biệt là các kim loại nặng Dựa vào mức độ nhạy cảm với ô nhiễm không khí, địa y được chia thành 2 nhóm: Địa y nhạy cảm (có thể bị “diệt vong” bởi ô nhiễm không khí) và địa y chịu đựng (có thể chống lại ô nhiễm không khí) Từ những đặc tính trên khiến cho địa y trở thành sinh vật chỉ thị lý tưởng trong các nghiên cứu liên quan đến tác động của ô nhiễm không khí và quan trắc chất lượng không khí

- Địa y nhạy cảm với các chất ô nhiễm không khí, cụ thể: kim loại nặng như chì (Pb), niken (Ni), thủy ngân (Hg),…… hợp chất lưu huỳnh, phổ biến là khí SO2, sản phẩm cháy của nhiên liệu hóa thạch như xăng, dầu, khai thác quặng, sản xuất giấy và khí thải ô tô và xe gắn máy; hợp chất nitơ như NO2, khí thải xe gắn máy và ô tô; mưa axit (do SO2 và NO2 hòa tan trong nước mưa và tuyết) và các chất gây ô nhiễm khác Mức độ nhạy cảm cao của địa y liên quan đến sinh lý và hình thái học của chúng Nếu hai thành phần tảo và nấm thay đổi/mất cân bằng, cấu trúc cộng sinh của địa y sẽ bị phá hủy Bên cạnh đó, địa y có thể bị ảnh hưởng bởi sự tích lũy độc chất, can thiệp về trao đổi chất hoặc dinh dưỡng ở một thành phần cộng sinh thay đổi quá mức

- Để sử dụng địa y làm sinh vật chỉ thị, các nhà khoa học thực hiện chủ yếu bằng hai cách như sau (Richardson, 1991; Seaward, 1993; Gries,

1996):

+ Cách 1: Tương quan giữa đa dạng địa y và ô nhiễm không khí;

+ Cách 2: Thay đổi về hình thái học, giải phẫu học và sinh lý học của địa

y

4.3 Phương pháp thực hiện

- Để đánh giá mức độ đa dạng của địa y tương quan với ô nhiễm không khí cần thu thập các số liệu về số lượng loài địa y, đo đạc nồng độ các khí ô nhiễm, điều kiện khu vực nghiên cứu, mức độ che phủ của địa y

và liên kết các dữ liệu với nhau (thống kê đa biến) để xác định các loài nhạy cảm/chịu đựng với ô nhiễm không khí Theo phương pháp này,

các nhà khoa học còn sử dụng “giá trị đa dạng địa y” hay LDV (Lichen Diversity Values) và “chỉ số tinh khiết của không khí” hay IAP (the index

of atmospheric purity)

- Cách lấy mẫu:

A Quy cách đặt khung lấy mẫu B Khung lấy mẫu gồm 5 ô vuông tiếp giáp

nhau theo chiều đứng

(Nguồn: Asta J and et al., 2002)

- LDV được tính toán theo công thức sau (Asta J and et al., 2002)

LDVj = MSFDj + MSFTj + MSFNj + MSFBj

Trong đó: LDVj: Giá trị đa dạng địa tại vị trí thu mẫu

MSFDj, MSFTj, MSFNj, MSFBj: Tổng tần suất xuất hiện của địa y của tất cả các cây tại vị trí thu mẫu j lần lượt tại các điểm cực Đông, Tây, Nam, Bắc

- Đối với IAP, có hơn 20 công thức tính và chúng đều có khả năng dự

đoán (với mức độ chính xác khá cao) mức độ của 08 chất ô nhiễm không

khí (bao gồm SO2, NOx, Cl, Cd, Pb, Zn và bụi) (Anman et al., 1987) Công

thức tính IAP được xây dựng và phát triển bởi Lablanc và De Sloover

(1970) và sau đó được điều chỉnh bởi Asta và Rolley (1999) với công thức như sau:

Trong đó: n: số lượng các loài địa y

Qi: chỉ số sinh thái của mỗi loài địa y

(Q cho mỗi loài được xác định bằng cách cộng tất cả số lượng loài cần

xác định có mặt tại tất cả vị trí thu mẫu, sau đó chia cho tổng số lượng của các vị trí thu mẫu)

ri: mức độ che phủ của địa y

Từ các giá trị LDV và chỉ số IAP, đối chiếu với hai thang đo tương ứng

(bảng 1 và 2) lần lượt xác định mức độ đa dạng địa y và chất lượng

không khí

Bảng 1 Thang đo mức độ đa dạng địa y dựa vào giá trị LDV

Mức độ đa dạng địa y Mức độ đa dạng địa y (thang đo

chi tiết)

Giá trị đa dạng địa y (LDV)

Bảng 2 Thang đo chất lượng không khí dựa vào chỉ số IAP

Mức độ Khoảng giá trị IAP Chất lượng không khí

5 QUÁ TRÌNH XÂM NHẬP

 Giai đoạn tiếp xúc: các hóa chất đi vào cơ thể rồi tích lũy lại hay thải ra ngoài nguyên vẹn hay ở dạng đã chuyển hóa.

 Giai đoạn thấm nhiễm hay tổn thương sinh học: chất đọc sau khi xâm nhập vào cơ thể, gây rối loạn chuyển hóa, chủ yếu gây rối lọa hệ thống enzyme.

 Giai đoạn có biểu hiện lâm sàn: các tổn thương sinh học dẫn tới rrois lọa chức năng với các biểu hiện lâm sàng Giai đoạn này là đã thật sự nhiễm độc.

5.1 CÁC GIAI ĐOẠN XÂM NHẬP

 Trong môi trường không khí, đường xâm nhập vào cơ thể

có thể qua da, mắt, mũi nhưng chủ yếu vẫn là thông qua hệ

 Xung quanh túi phổi có các mạch máu li ti;

 Màng nhầy hô hấp của phổi là nơi diễn ra quá trình trao đổi khí giữa túi phổi và mao mạch;

 Các khí độc theo con đường đó xâm nhập vào máu

5.2 Đường xâm nhập

 Các hạt được hít vào sẽ nằm lại trong hệ hô hấp tại các vùng khác nhau tùy theo kích thước khác nhau.

 Hạt trên 10 μm, được tạo thành do sự phân rã tự m thì hầu như bị giữ lại ở mũi

 Các hạt dưới 10 μm, được tạo thành do sự phân rã tự m thì đi qua được mũi vào khí quản

 Hạt từ 0,5 – 5 μm, được tạo thành do sự phân rã tự m nằm ở các nhánh cuống phổi nhỏ và đôi khi

đi vào túi phổi

Nguổn: Tổng cục môi trường

5.2.1 Cơ chế xâm nhập của khí CO

CO khuếch tán nhanh qua qua phế nang, qua màng mao

mạch phổi vào máu và liên kết với nửa sắt của heme với ái lực lớn hơn khoảng 240 lần so với ái lực oxy, liên kết này bền vững hơn oxy rất nhiều dẫn tới nhân Heme không thể gắn với oxy được nữa.

5.2.2 Tác động của khí CO đối với cơ thể

Carbon monocide tấn công hemoglobin và thế chỗ của O2 tạo ra carboxyhemoglobin.

O2Hb + CO COHb ⇒ COHb + O2

Carboxyhemoglobin là phức bền do vậy mà kết quả là giảm khả năng tải O2 của máu.

Nồngđộ CO,

ppm O2Hb-> COHb%chuyển hóa Ảnh hưởng đối với conngười

phánđoán và giác quan, đau đầu,

chóng mặt, mệt mỏi

mệt mỏinhiều

5.2.3 Cơ chế xâm nhập của khí CO2

– Giai đoạn 1: Khó thở (thay đổi theo nguyên nhân), vã mồ hôi, tăng tiết phế quản Tiểu ít, huyết áp tăng, càng cao nếu tiến triển càng

nhanh

– Giai đoạn 2: Thở nhanh, có hoặc không có khó thở Vã mồ hôi Tăng tiết khí phế quản Tiểu ít Tím tái: điều trị bằng O2 không giảm Hội chứng Pick-Wick Huyết áp cao hoặc suy thất phải: Bệnh nhân trăn trở, vật vã, tiến dần đến mê sảng rồi hôn mê Rối loạn tri thức xảy ra khi PaCO2 ≥ 90mmHg

– Giai đoạn 3: Hôn mê, mất hết phản xạ Thở rất nhanh, tím tái

Đến đây, thừa CO2 không còn đơn độc, thường kết hợp với O2 và nhiễm toan hô hấp Cũng như ở giai đoạn 3 của thiếu oxy, bệnh tiến triển nhanh đến trụy tim mạch và sốc, bởi vì cơ tim chịu đựng rất kém với thiếu O2 + thừa CO2

– Giai đoạn 4: Nếu điều trị không có kết quả sẽ chuyển sang giai đoạn 4: Ngừng tim – Thở thở nấc → ngừng thở – Dãn đồng tử tối đa

5.2.1 Cơ chế xâm nhập của khí CO2

5.2.4 Tác động của khí CO2 đối với cơ thể

• Nồng độ tối đa cho phép của CO2 là 0,1%

• Khí CO2 còn gây nên hiện tượng hiệu ứng nhà kính,

làm cho bầu khí quyển nóng lên

5.2.5 Cơ chế xâm nhập của khí NH3

• Khi xâm nhập vào cơ thể, NH3 tác dụng với nước trong cơ thể tạo thành amoni hydroxit Hóa chất này có tính ăn mòn và làm tổn thương tế bào.

• Các mô tổn thương lại bị thoát dịch, sẽ làm biến đổi amoniac thành amoni hydroxit tiếp tục gây phỏng da, mắt, đường hô hấp, tiêu hóa Chất này còn phá hủy các nhung mao và niêm mạc đường hô hấp là những cơ quan bảo vệ cơ thể chống lại

sự nhiễm trùng Các tổn thương ở đường hô hấp có thể bị thay thê bởi mô hạt và để lại di chứng bệnh phổi mạn tính về sau Đồng thời các chất tiết, mô bị hoại tử, xác tế bào bị chết kết hợp với trạng thái sưng phù, phản ứng co cơ trơn của đường

hô hấp nên có khả năng gây ra tình trạng tắc nghẽn đường hô hấp gây khó thở

• Khi tiếp xúc với NH3, thường có những biểu hiện sau:

Bệnh rong kinh, đau họng, tức ngực, ho, khó thở, kích ứng mắt Triệu chứng thường giảm dần trong vòng 24 – 48h.

• Khi tiếp xúc trực tiếp với NH3 đậm đặc: da, mắt, họng,

phổi có thể bị bỏng rất nặng, những vết bỏng có thể bị mù vĩnh viễn, bệnh phổi hoặc tử vong.

• Nuốt phải amoniac đậm đặc có thể bị bỏng miệng, cổ

họng và dạ dày, đau dạ dày nghiêm trọng và thậm chí thủng dạ dày trong vòng 48h – 72h sau khi nuốt phải

5.2.6 Tác động của khí NH3 đối với cơ thể

Khuếch tán (vận chuyển thụ động)

Vận chuyển tích cực (gắn kết vào phân tử chất mang)

Thấm lọc (theo kích thước lỗ màng và kích thước phân tử)