CÁC CHẤT Ô NHIỄM CHÍNH

Chia sẻ: Trâu Quân | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:101

Thêm vào BST

Báo xấu

144
lượt xem 31
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các chất ô nhiễm bao gồm rất nhiều loại hóa chất khác nhau, từ ion vô cơ đơn giản đến các phân tử hữu cơ phức tạp. Trong nhiều trường hợp, các kim loại trở thành chất ô nhiễm do hoạt động của con người, chủ yếu thông qua hoạt động khai mỏ và luyện kim, đã giải phóng chúng khỏi đá nơi chúng được tích tụ trong suốt quá trình hoạt động của núi lửa hay sự xói mòn sau đó và đưa chúng vào tình huống làm nguy hại đến môi trường. Chẳng hạn vào tháng 4 năm 1998,...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CÁC CHẤT Ô NHIỄM CHÍNH

Bài 3 CÁC CHẤT Ô NHIỄM CHÍNH *
Các chất ô nhiễm bao gồm rất nhiều loại hóa chất khác nhau, từ ion vô cơ đơn giản đến các phân tử hữu cơ phức tạp.
I. Các ion vô cơ 1. Kim loại • Định nghĩa: Kim loại là nguyên tố có vẻ ngoài phát ánh kim, là chất dẫn điện tốt và có thể đi vào các chuỗi phản ứng hóa học như là ion dương hay cation. • Mặc dù kim loại là các cơ chất tự nhiên nhưng chúng cũng được xem như là chất ô nhiễm. Tất cả kim loại có mặt trên trái đất từ khi trái đất được hình thành ngoại trừ các đồng vị phóng xạ được tạo ra bởi các phản ứng hạt nhân (bom hay lò phản ứng). Có một vài ví dụ về sự ô nhiễm kim loại là kết quả từ sự phong hóa tự nhiên các vỉa quặng.
• Trong nhiều trường hợp, các kim loại trở thành chất ô nhiễm do hoạt động của con người, chủ yếu thông qua hoạt động khai mỏ và luyện kim, đã giải phóng chúng khỏi đá nơi chúng được tích tụ trong suốt quá trình hoạt động của núi lửa hay sự xói mòn sau đó và đưa chúng vào tình huống làm nguy hại đến môi trường. Chẳng hạn vào tháng 4 năm 1998, chất thải của hoạt động khai mỏ giàu kim loại gần công viên quốc gia Donana, tây nam Tây Ban Nha được phóng thích ở hàm lượng lớn, đã gây ra một trong số các thảm họa môi trường tồi tệ chưa từng có ở tây châu Âu.
• Phạm vi mà hoạt động của con người tạo ra chu kỳ toàn cầu của kim loại có thể được mô tả bởi nhân tố làm giàu do con người (AEF – anthropogenic enrichment factor). Người ta nhìn thấy rõ là hoạt động của con người chịu trách nhiệm phần lớn đối với sự di chuyển của cadmium, chì, kẽm và thủy ngân nhưng không quan trọng trong chu trình của manganese. AEF rất cao đối với chì là do việc sử dụng rộng rãi và sự phóng thích sau đó của các chất phụ gia dựa trên chì từ xăng dầu. Đối với phần lớn các đồng vị phóng xạ, AEF là 100%.
Các nhân tố làm giàu do con người (AEF) cho sự phát ra tổng cộng hàng năm toàn cầu của cadimium, chì, kẽm, mangan và thủy ngân trong những năm 1980 (tất cả các giá trị là 106 kg/năm) Kim loại Nguồn do Nguồn tự AEF con người nhiên Tổng (A/T (A) (công (núi cộng %) nghiệp…) lửa…) (T) Cadmium (Cd) 8 1 9 89 Chì (Pb) 300 10 310 97 Kẽm (Zn) 130 50 180 72 Mangan (Mn) 40 300 340 12 Thủy ngân (Hg) 100 50 150 66
• Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, các nhóm nguyên tố có tính chất hóa học giống nhau thì nằm trong cùng một cột. Hai cột đầu tiên chứa các nguyên tố sẵn sàng mất một hay hai electron lớp ngoài cùng để cho ra cation hóa trị một (cột 1) hay cation hóa trị 2 (cột 2). Trong số này là các kim loại tìm thấy phổ biến ở nước mặt và trong đất ở dạng ion ổn định, như Na+, Mg2+ và Ca2+.
Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố
Mười cột tiếp theo là các nguyên tố chuyển tiếp và cũng được xem là phức tạp hơn các nguyên tố kiềm và kiềm thổ tạo nên hai nhóm đầu tiên. Di chuyển từ trái sang phải dọc theo ba loại nguyên tố chuyển tiếp đầu tiên, thì nhân lớn hơn và electron lớp ngoài cùng ít có khuynh hướng mất đi (để hình thành cation) hơn là các nguyên tố ở cột 1 và 2.
Kết quả là chúng có khuynh hướng chia sẻ electron với các nguyên tố khác, dẫn đến sự hình thành các cầu nối đồng hóa trị và các ion phức (như đồng, sắt, cobalt, hay nickel). Một vài nguyên tử lớn hơn có khuynh hướng giữ electron và duy trì ở trạng thái cơ bản (như bạc và vàng, được gọi là kim loại quý).
Các đặc trưng khác của sắt, đồng và các nguyên tố chuyển tiếp cụ thể khác có hóa trị thay đổi và tham gia vào các phản ứng vận chuyển electron. Các phản ứng vận chuyển electron liên quan đến oxygen có thể dẫn đến sự sản sinh các gốc oxy độc, một cơ chế độc mà hiện nay được xem là quan trọng ở cả động vật và thực vật: người ta nhận ra rằng một vài gốc oxy, như anion superoxide(·O2-) và gốc hydroxyl (·OH), có thể gây ra tổn thương tế bào nghiêm trọng.
Ở các cột còn lại, khi di chuyển từ trái sang phải, có khuynh hướng giảm hình thành cation. Có sự tiến tới từ kim loại sang á kim, các á kim có các đặc trưng của cả kim loại và phi kim, cho đến khi tiến tới phi kim (C, N, O, P, S, Cl, Br,…). Cột cuối cùng là các khí trơ rất ổn định, không có bất kỳ phản ứng hóa học nào. Hai dãy hàng ngang bên dưới bảng phân loại tuần hoàn chính chứa các nguyên tố hiếm của nhóm lanthanide và actinide, là các nguyên tố có đặc trưng kim loại.
Khuynh hướng hình thành các cầu nối đồng hóa trị bởi các á kim và bởi kim loại gần nhau có thể tạo thành chất có độc tính cao. Đầu tiên, các nguyên tố này có khả năng liên kết đồng hóa trị với các nhóm hữu cơ, dẫn đến hình thành các hợp chất ưa lipid và các ion. Một vài hợp chất này là độc cao, như tetraalkyl chì, tributyl oxide thiếc, muối thủy ngân methyl và các dạng methyl hóa của arsenic. Do khả năng ưa lipid của các hợp chất này, sự phân bố của chúng trong thực vật và động vật và độc tính của chúng thường khác nhau so với dạng ion của cùng một nguyên tố.
Thứ hai, các nguyên tố này có thể gây độc bằng cách gắn kết với các thành phần vô cơ của các đại phân tử, như sự gắn kết của đồng, thủy ngân và arsenic với các nhóm sulphydryl của protein.
• Thuật ngữ kim loại nặng được sử dụng rộng rãi trước đây để mô tả các kim loại là các chất ô nhiễm môi trường. Đối với một kim loại được xem là kim loại nặng, thì nó phải có tỉ trọng tương đối với nước lớn hơn 5. Tuy nhiên, thuật ngữ kim loại nặng đã bị thay thế bởi sự phân loại dựa trên tính chất hóa học của chúng hơn là tỷ trọng tương đối. Điều này thì hợp lý hơn do có một vài kim loại không nặng nhưng có thể là chất ô nhiễm môi trường quan trọng.
Chẳng hạn, nhôm là một kim loại có tỷ trọng tương đối chỉ có 1,5. Tuy nhiên, nó là chất ô nhiễm cực kỳ quan trọng ở các hồ bị acid hóa, nơi nó bị hòa tan và gây độc đối với hệ động vật. Mang cá nhạy cảm với sự nhiễm độc nhôm. Nhôm cũng được chứng minh là tác nhân trong trường hợp bệnh Alzheimer ở người vì nhôm có lẽ bị lắng đọng lại trong não.
• Các kim loại không thể phân hủy sinh học được. Không giống một vài thuốc diệt côn trùng hữu cơ, kim loại không thể bị phá vỡ thành các thành phần không gây hại được. Sự giải độc bởi các sinh vật bao gồm việc che giấu các ion kim loại hoạt động trong một protein như metallothionein (gắn đồng hóa trị với sulfur) hay giữ chúng ở dạng không hòa tan trong các hạt nội bào trong thời gian dài hay thải ra dưới dạng phân.
Sự phân chia tầm quan trọng của một vài ion kim lo ại c ần thi ết và không cần thiết như các chất ô nhiễm thành Nhóm A (ki ếm oxygen), Nhóm B (kiếm sulfur hay nitrogen) và các nguyên t ố trung gian dựa trên sơ đồ phân chia của Bieboer và Cichardson (1980) Nhóm A Trung gian Nhóm B Calcium Kẽm Cadmium Magnesium Chì Đồng Manganese Sắt Thủy ngân Potassium Chromium Bạc Strontium Cobalt Sodium Nickel Arsenic Vanadium
• Tất cả các nguyên tố cần thiết đều có nồng độ dinh dưỡng ở động vật, hay nồng độ trong đất ở thực vật, nồng độ này được duy trì để sinh vật tăng trưởng và sinh sản bình thường. Ngoài carbon, hydrogen, oxygen và nitrogen, thì tất cả động vật cần bảy nguyên tố khoáng chính là calcium, phospho, kali, magne, natri, chlo và sulfur để cân bằng ion và tham gia vào cấu trúc của thành phần bên trong của amino acid, nucleic acid.