HÓA HỌC & ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG

Chia sẻ: Bùi Văn Dư | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:23

0
300
lượt xem
166
download

HÓA HỌC & ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

BÀI TẬP NHÓM THUỘC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM – ĐHĐN KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: HÓA HỌC & ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM – ĐHĐN BÀI KIỂM TRA KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG MÔN HÓA HỌC & ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG LỚP: 07CSM Họ và tên sinh viên: 1. Bùi Văn Dư 2. Trương Thị Hiền Lương 3. Nguyễn Thị Phong 4. Nguyễn Thị Diệu Quyền I. Hóa học khí quyển 1. Vẽ sơ đồ cấu trúc thẳng đứng của khí quyển: Khoảng không giữa các hành tinh 2000km Cấu trúc và Các ion nhiệt Tầng điện li độ của khí quyển theo 500km chiều Không khí rất loãng thẳng Tầng nhiệt đứng 80km Tầng trung gian Không khí loãng 50km Tầng bình lưu Khí ozon Tầng đối lưu 15km (khí quyển như trên mặt đất) -15km Nhiệt độ không khí 20 C 0C - 20 C -40 C -60 C -80 C Sơ đồ mô tả cấu trúc và nhiệt độ của khí quyển theo chiều thẳng đứng  Giải thích sự thay đổi nhiệt độ giữa các tầng của khí quyển: * Tầng đối lưu: Càng lên cao nhiệt độ càng giảm, vì đa phần ánh sáng mặt trời chiếu xuống mặt đất mang theo năng lượng sẽ được mặt đất hấp thụ, làm mặt đất nóng lên. Mặt đất sẽ truyền nhiệt cho lớp không khí gần mặt đất làm cho lớp không khí này nóng lên và nở ra, nhẹ hơn phần không khí lạnh ở trên cao và bay lên nhờ lực đẩy Acsimec. Khi không khí nóng bay lên cao, nó giãn nở đoạn nhiệt nghĩa là thể tích tăng và nhiệt độ giảm. Càng lên cao, không khí càng nguội dần, khi ra xa khỏi bề mặt trái đất thì không khí loãng hơn và giữ nhiệt kém hơn khiến cho nhiệt bị phân tán. * Tầng bình lưu: Nhiệt độ tăng dần theo độ cao vì thành phần chủ yếu trong tầng này là Ozone có khả năng hấp thụ các bức xạ tử ngoại và tỏa nhiệt: O3 +hv ( 220-330nm) O2 + O +Q Page  1
  2. * Tầng trung gian: Nhiệt độ giảm dần theo độ cao, do thành phần các chất chủ yếu của tầng này gồm O2+ , NO+, O+, N2 nên khả năng hấp thụ tia tử ngoại của các phân tử giảm và ở mức độ thấp. * Tầng nhiệt: Nhiệt độ tăng theo độ cao. 2. Trình bày đặc điểm cơ bản của các tầng khí quyển Căn cứ vào sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao, người ta chia khí quyển thành 5 tầng.  Tầng đối lưu (troposhere): - Chiếm khoảng 70% khối lượng khí quyển, ở độ cao từ 0 đến 15 km (có thể chênh lệch độ cao khoảng vài km tùy thuộc vào các yếu tố khí hậu, nhiệt độ...)- - Càng lên cao nhiệt độ càng giảm. Cứ lên cao 10 km nhiệt độ giảm 60C - Thành phần chủ yếu là N2, O2, CO2 và hơi nước. - Tầng này quyết định khí hậu của Trái đất. - Mật độ không khí và nhiệt độ không đồng nhất. Mật độ không khí giảm rất nhanh theo độ cao. - Đỉnh tầng đối lưu hay lớp dừng (tropopause) có nhiệt độ thấp nhất (khoảng -560C) kết thúc xu hướng giảm dần nhiệt độ theo độ cao trong tầng đối lưu và bắt đầu có sự tăng nhiệt độ. Tại đây hơi nước bị ngưng tụ và đông đặc nên không thể thoát ra khỏi tầng đối lưu ư lớp dừng đóng vai trò như một tấm chắn hữu hiệu.  Tầng bình lưu (stratosphere): - Ở độ cao từ 15 đến 50 km. - Nhiệt độ tăng theo độ cao, từ -56 đến khoảng - 2 0 C. - Thành phần chủ yếu là O3, ngoài ra còn có N2, O2 và một số chất hóa học khác. - Phía trên đỉnh tầng đối lưu và phần dưới của tầng bình lưu là tầng Ozon, nhiệt độ trong tầng này gần như không đổi ổ Tầng Ozon đóng vai trò như một tấm chắn bảo vệ cuộc sống trên bề mặt trái đất và tránh các tác dụng có hại của tia tử ngoại từ bức xạ mặt trời. O3 + hv (λ: 220 – 330 nm) + O2 + O + Q (tăng nhiệt độ) - Không khí ít bị khuấy động ộ thời gian lưu đọng của các phần tử hóa học của vùng này khá lớn.  Tầng trung lưu (mesosphere): - Độ cao từ 50 đến 85 km. - Nhiệt độ giảm dần theo độ cao, từ -2 đến -920C. - Thành phần hóa học chủ yếu là các gốc tự do O2+, NO+.  Tầng nhiệt lưu (thermosphere): - Độ cao từ 85 đến 500km. - Nhiệt độ tăng từ -92 đến12000C. Page  2
  3. - Dưới tác dụng của bức xạ Mặt trời, nhiều phản ứng hóa học xảy ra tạo ra các nguyên tử và sau đó bị ion hóa thành các ion và nhiều hạt bị ion hóa phản xạ sóng điện từ sau khi hấp thụ bức xạ Mặt trời ở vùng tử ngoại xa (UV – C, λ < 290 nm).  Tầng điện ly hay tầng ngoài (exosphere): - Tầng này bao quanh Trái đất ở độ cao >800 km. - Thành phần: O+ (1500 km). - Nhiệt độ tăng rất nhanh đến khoảng 17000C. 3. Trình bày thành phần các chất chủ yếu của tầng đối lưu. Thành phần hóa học chính của tầng đối lưu Các cấu tử chính % (v/v) % (w/w) N2 78,09 75,51 O2 20,95 23,15 Ar 0,93 1,23 CO2 0,03 0,05 • N2: Là khí có nồng độ cao nhất trong tầng đối lưu, chiếm 78,09% . Nitơ là chất khí khá trơ về mặt hóa học, hầu như không tham gia vào các phản ứng hóa học ở điều kiện thường. Ở nhiệt độ cao hoặc trong tia lửa điện, nitơ phản ứng với oxy tạo thành NO, tác dụng với hyđro tạo thành NH3. Một số vi sinh vật có thể phá vỡ liên kết cao năng của nitơ phân tử tạo thành các hợp chất của nitơ, cung cấp cho thực vật. • Oxy: Nồng độ oxy trong tầng đối lưu hầu như luôn được giữ ổn định khoảng 21% chủ yếu là do quá trình quang hợp. Oxy là chất khí cần cho quá trình hô hấp của mọi cơ thể sống. Oxy là khí có hoạt tính hóa học cao, tham gia vào nhiều phản ứng, tạo thành nhiều sản phẩm khác nhau. Oxy là chất có khả năng hấp thu chọn lọc một số bức xạ mặt trời góp phần điều tiết chế độ nhiệt của khí quyển • CO2: chỉ chiếm 0,0314% nhưng là một thành phần quan trọng trong khí quyển. CO2 đóng vai trò là nguồn cung cấp nguyên liệu cacbon để tổng hợp các chất hữu cơ, thành phần cơ thể sinh vật thông qua quá trình quang hợp. Ngoài ra, CO2 còn hấp thụ các bước sóng dài chuyển chúng thành nhiệt sưởi ấm bề mặt trái đất. • Argon ( Ar): là một khí hiếm không màu, không mùi, chiếm 0,934% thể tích khí quyển, điều này làm cho nó trở thành khí hiếm phổ biến nhất trên trái đất. Argon hòa tan trong nước nhiều gấp 2,5 lần nitơ, xấp xỉ độ hòa tan của oxy • Lượng hơi nước trong tầng đối lưu dao động mạnh, thay đổi theo thời tiết khí hậu, từ 4% thể tích vào mùa nóng ẩm đến 0,4 % khi mùa khô lạnh. Do nhiệt độ trong tầng đối lưu giảm dần theo độ cao và áp suất hơi bão hòa giảm mạnh theo nhiệt độ nên hơi nước có thể tồn tại trong không khí cũng giảm mạnh theo độ cao. Vì thế tỷ lệ hơi nước thông thường là lớn nhất ở gần bề mặt đất và giảm theo độ cao. 4. Trình bày hóa học khí quyển của C, các hợp chất Nitơ và Lưu huỳnh • Các hợp chất của C: * CO2: - Là chất khí không màu, hoạt tính hóa học trung bình, tan trong nước tạo ra acid cacbonic. Page  3
  4. - Nồng độ khoảng 362 ppm (năm 1993). Hàng năm nồng độ này tăng thêm khoảng 0,5%. - Nguồn phát sinh CO2: quá trình hô hấp, phân hủy oxy hóa, đốt nhiên liệu, thoát khí từ đại dương. - CO2 là nhân tố quan trọng gây hiệu ứng nhà kính. CO2 là loại khí tồn tại sẵn trong môi trường. Trong chu trình sinh địa hóa, nó được thực vật sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình quang hợp, chuyển hóa thành nhiều dạng khác nhau. Tuy nhiên, với hoạt động công nghiệp của con người, lượng CO2 trong khí quyển tăng đột ngột trong khi đó thực vật không thể hấp thu nhiều hơn CO2 dùng vào quang hợp → tìm biện pháp làm giảm lượng phát thải CO2 là một yêu cầu cấp bách của toàn nhân loại. * CO: - Là chất khí không màu, không mùi, không vị, không tan trong nước. - Nguồn phát sinh: + Đốt cháy nhiên liệu hay hợp chất có chứa C 2C + O2 2CO + Phản ứng giữa CO2 với vật liệu chứa C ở nhiệt độ cao CO2 + C 2CO + Phản ứng phân tích CO2 ở nhiệt độ cao CO2 CO + O + Do các quá trình sinh học. + Do hoạt động địa chất trong tự nhiên. + Do hoạt động công nghiệp của con người. - Nồng độ nền của CO trong khí quyển thường < 0,1 ppm và thay đổi hàm lượng phụ thuộc vào khí hậu, không gian… - Thời gian lưu của CO trong không khí khá ngắn (khoảng 0,4 năm). - Nồng độ cao của CO trong không khí gây tác hại đến sức khỏe con người. CO kết hợp với hemoglobin (Hb) là tác nhân vận chuyển oxy của máu làm thiếu oxy cho quá trình hô hấp, ảnh hưởng đến hành vi, hành động. HbO2 + CO O2 + HbCO - Là khí nhà kính làm ảnh hưởng đến quá trình nóng lên toàn cầu. Sự gia tăng nồng độ CO trong khí quyển làm giảm nồng độ gốc –OH do phản ứng xảy ra giữa các tác nhân này, vì vậy làm giảm tác dụng loại trừ các chất ô nhiễm khác của gốc –OH. * CH4: - Khí được tạo thành trong khí quyển do các nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo. - Thời gian lưu trong khí quyển khá dài (khoảng 3 năm), do CH4 phân bố đồng đều trong tầng đối lưu. - Nồng độ hiện nay trong tầng đối lưu vào khoảng 1,75 ppm, tốc độ gia tăng hàng năm là 1 – 2%. - Là khí nhà kính vì CH4 bị giữ lại trong băng dưới dạng CH4.nH2O (n = 6) được giải phóng. * Các phản ứng của hợp chất cacbon trong khí quyển: + Phản ứng của ankan với gốc OH ở tầng đối lưu: là phản ứng sinh nhiệt và cần rất ít năng lượng hoạt hóa + Phản ứng của các hợp chất hyđrocacbua không no và các hợp chất thơm với OH: Với các hợp chất cacbuahyđro không no và các hợp chất thơm thì gốc OH tham gia vào các quá trình biến đổi chúng là chủ yếu so với các gốc khác. Page  4
  5. Bên cạnh đó ozôn có thể tham gia phản ứng với cacbuahyđro không no phá vỡ liên kết đôi tạo mạch vòng và phân ly thành anđehyt ( các anđêhyt này có thể tiếp tục bị oxy hóa hay quang hóa xuất hiện peroxyl alkyl nitrat( PAN) Đối với các gốc có liên kết oxy thì NO tham gia phản ứng: R-CH-O-O0 + NO RCHO + NO2 Phản ứng của axetylen và gốc OH: với axetylen và gốc OH thì sau một loạt các phản ứng với oxy hoặc NO…sẽ tạo thành glyoxal và các axit glyoxilic. Phản ứng của cacbuahyđro thơm mạch vòng : phản ứng của các cacbuahyđro thơm mạch vòng với gốc OH dưới các điều kiện bổ sung hoặc thay thế các hyđro dưới các dạng khác nhau. * Các Hydrocacbon khác CH4, các dẫn xuất halogen của hydrocacbon cũng tham gia vào quá trình làm tăng hiệu ứng nhà kính, làm suy giảm tầng Ozon. • Các hợp chất của Nitơ: Ở dạng phân tử N2 khá trơ về mặt hóa học. Khi tồn tại ở dạng các hợp chất oxit nito, nó trở thành chất gây ô nhiễm sơ cấp. * N2O - Là chất khí không màu, ít hoạt động hóa học. - Phân bố đều trong tầng đối lưu, nồng độ trung bình vào khoảng 0,3 ppm, hàng năm tăng thêm 0,2%. - Nguồn phát sinh chủ yếu do quá trình đề nitrat hóa của một số vi sinh vật trong điều kiện thiếu oxy dưới đất hoặc nước. Ngoài ra N2O là sản phẩm phụ của quá trình nitrat hóa chưa hoàn toàn NH3, NH4+, hoặc sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch. - Thời gian lưu trong tầng đối lưu khá dài (khoảng 20 năm) nên có khả năng xâm nhập vào tầng bình lưu và bị chuyển hóa hoặc phân hủy, làm suy giảm tầng Ozon. 2N2O + hv + 2N2 + O2 N2O + O O 2NO * NO, NO2 ( gọi chung là NOx) - NO là chất khí không màu. NO2 là chất khí màu nâu vàng. - NOx có hoạt tính hóa học cao, thời gian tồn lưu rất ngắn nên nồng độ của chúng biến động mạnh. Tùy thuộc vào cường độ ánh sáng Mặt trời, mật độ giao thông mà nồng độ NOx biến động ở các khu vực khác nhau là khác nhau. - Nguồn phát sinh: + Do quá trình cháy của sinh khối, sấm chớp, oxy hóa NH3, do quá trình kị khí xảy ra dưới đất. + Đốt sinh khối hoặc nhiên liệu hóa thạch. + Do quá trình oxy hóa các hợp chất chứa N trong nhiên liệu. - Trong tầng đối lưu, NOx tham gia nhiều phản ứng hóa học khác nhau. Ozon trong tầng này có thể oxy hóa NO thành NO2 một cách nhanh chóng nhưng không hoàn toàn. NO + O3 O2 + NO2 NO được tái tạo một phần: NO2 + hv (λ < 430 nm) NO + O Nguyên tử oxy tạo thành có thể tái tạo Ozon: O + O2 + M O3 + M; với M là cấu tử thứ 3. - Trong tầng bình lưu, NOx phản ứng mạnh làm suy giảm tầng Ozon. • Hóa học khí quyển của các hợp chất S * SO2: Page  5
  6. - Là chất khí có mùi khó chịu, có thể phát hiện ở nồng độ khoảng 1ppm. Tuy nhiên khi nồng độ này vượt trên 3ppm thì khả năng phát hiện mùi của khứu giác sẽ nhanh chóng bị mất. - Nồng độ của SO2 trong tầng đối lưu biến động từ 1ppm đến 2ppm. - Nguồn phát sinh: +Nguồn tự nhiên: do hoạt động núi lửa và hoạt động sinh học. + Nguồn nhân tạo: do đốt nhiên liệu hóa thạch có chứa lưu huỳnh. - Thời gian tồn lưu ngắn, phân bố không đồng đều nên ít có khả năng xâm nhập vào tầng bình lưu và ô nhiễm không khí do SO2 chỉ xảy ra mang tính khu vực. Tuy nhiên, hoạt động tự nhiên đã đưa một lượng khí này vào tầng bình lưu. Tại tầng bình lưu, SO2 bị oxy hóa thành các hạt H2SO4 – nguyên nhân làm suy giảm tầng Ozon. - Trong tầng đối lưu, SO2 bị hấp thụ lên các bề mặt khô hoặc ướt và bị oxy hóa thành SO3 rồi thành H2SO4 – chất ô nhiễm thứ cấp tạo nên mưa axit. 2SO2 (k) + O2 (k) → 2SO3 (k) (a) SO3 (k) + H2O(l) → H2SO4 (dd) (b) - Ngoài việc gây ô nhiễm, SO2 còn gây độc cho cơ thể động thực vật. Mặt khác, SO2 còn cung cấp dinh dưỡng cho thực vật, là nguồn nguyên liệu vi lượng lưu huỳnh của thực vật. 5. Trình bày hiện tượng Hiệu ứng nhà kính: - Nhiệt độ bề mặt Trái đất được tạo thành bởi sự cân bằng giữa năng lượng Mặt Trời chiếu xuống Trái đất và năng lượng bức xạ nhiệt của mặt đất phản xạ vào khí quyển. Bức xạ Mặt trời là bức xạ sóng ngắn nên nó dễ dàng xuyên qua các lớp khí CO 2 và tầng Ôzôn rồi xuống mặt đất, ngược lại, bức xạ nhiệt từ mặt đất phản xạ vào khí quyển là bức xạ sóng dài, nó không có khả năng xuyên qua lớp khí CO 2 và lại bị khí CO2 và hơi nước trong không khí hấp thụ, do đó nhiệt độ của khí quyển bao quanh Trái đất sẽ tăng lên làm tăng nhiệt độ bề mặt Trái đất, hiện tượng này được gọi là “hiệu ứng nhà kính” - Hiệu ứng nhà kính là một hiện tượng bình thường trong tự nhiên. Tuy nhiên, ngày nay cùng với gia tăng dân số là quá trình công nghiệp hóa mạnh mẽ đã nhanh chóng làm mất tính cân bằng năng lượng giữa Trái đất và môi trường xung quanh, làm nhiệt độ gia tăng nhanh, làm tăng hiệu ứng nhà kính. - Các khí nhà kính bao gồm chủ yếu là: CO2, CFC, CH4, N2O. - Theo Hoffman và Wells (1987), một số loại khí hiếm có khả năng làm tăng nhiệt độ của Trái đất. Trong số 16 loại khí hiếm thì NH4 có khả năng lớn nhất, sau đó là N2O, CF3Cl, CF3Br, CF2Cl2 và cuối cùng là SO2 [1]. 6. Giải thích nguyên nhân thủng tầng Ozon và lý do tầng Ozon thủng với diện tích lớn ở Nam Cực? • Nguyên nhân thủng tầng Ozon: - Do hoạt động địa chất của trái đất. - Hoạt động nhân tạo của con người đã làm xuất hiện thêm nhiều khí nhà kính gây phân hủy Ozon như: N2O, NO, NO2, CFC, các hợp chất hydrocacbon… Page  6
  7. - Gọi X là khí nhà kính như Cl, NO, OH, H. X được tái tạo sau quá trình phân hủy Ozon. Nó xảy ra theo phản ứng sau : X + O3 XO + O2 (e) XO + O XX + O2 (f) O + O3 2O2 (g) - Phản ứng phân hủy ozon bởi cấu tử X nêu trên cũng có thể bị gián đoạn, do X hay XO tham gia các phản ứng khác. - Thủng tầng Ozon do nồng độ Ozon thay đổi theo ngày, mùa. • Giải thích vì sao tầng Ozon thủng với diện tích lớn ở Nam Cực: - Mùa Đông ở Nam Cực thường xuất hiện các cơn lốc xoáy tạo thành cơn lốc có độ cao từ 10 – 15 km, do có đại dương bao quanh và sự chênh lệch nhiệt độ giữa vùng cực và các vùng quỹ đạo. Vì vậy Nam Cực có gió xoáy suốt mùa Đông, chỉ tan khi mùa xuân đến. - Do không khí phía trên Nam cực rất khô (chứa khoảng 4 đến 6 ppmv hơi nước), nên quá trình ngưng tụ tạo mây chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất thấp. Khối không khí bên trong cơn lốc bị cô lập không thể tiếp xúc, hòa trộn với không khí bên ngoài. Vì vậy, không khí bên trong cơn lốc không còn chứa các nitơ oxit, nhưng tích tụ một lượng đáng kể các tác nhân (Cl2, HOCl) có thể bị phân hủy tạo thành gốc tự do Cl. - Đến mùa xuân, bức xạ tử ngoại của ánh sáng Mặt trời phân hủy Cl2 và HOCl tạo ra một lượng lớn Cl tự do làm phân hủy ozon rất nhanh chóng. Vào cuối mùa Xuân, cơn lốc ở Nam cực tan dần, không khí bên ngoài và bên trong cơn lốc có thể hòa trộn với nhau. Lúc này lượng clo tự do tạo thành bị khuếch tán bớt, đồng thời có mặt của nitơ oxit từ không khí bên ngoài nên quá trình phân hủy ozon chậm dần lại. - Bắc cực ít lạnh hơn so với Nam cực, tại đây cũng không tồn tại cơn lốc kéo dài suốt mùa Đông, nên sự suy giảm tầng ozon cũng không mạnh mẽ như ở Nam cực. 7. Phân biệt hiện tượng sương khói (smog) ở Lodon và Los Angleles? Cả hai loại đều có thể gây độc cho con người và động vật. Trong một số trường hợp có thể gây tử vong. Các chỉ tiêu Sương khói ở London Sương khói ở Los Angleles Thời gian Xảy ra vào đêm mùa Đông Xảy ra vào buổi sáng khi khi có khói than. mật độ giao thông cao. Nơi xảy ra Vĩ độ cao Vĩ độ thấp Biểu hiện Khói màu đen Khói màu nâu lờ mờ Các tác nhân Các chất ô nhiễm thứ cấp: Các chất gây ô nhiễm sơ SO2 và các hạt lơ lửng cấp: O3, NO2, PAN và các hạt keo Cơ chế Vào mùa Đông, ban đêm, Vào buổi sáng khi mật độ nhiệt độ gần mặt đất giao thông cao thải ra các thường xuống rất thấp, tạo loại khí chưa được đốt hết. ra một khối không khí lạnh Dưới tác dụng của ánh sáng có mật độ cao nằm sát mặt Mặt trời, nhiều phản ứng đất và một khối không khí quang hóa xảy ra tạo thành tương đối ấm hơn ở bên nhiều chất ô nhiễm thứ cấp Page  7
  8. trên làm hạn chế sự di (ozon, HNO3, anđêhyt, chuyển của lớp không khí peroxyaxyl nitrat - PANs,...). gần sát mặt đất, gọi là hiện tượng đảo nhiệt. Vào buổi sáng, Mặt trời thường sưởi ấm dần các lớp không khí và phá vỡ hiện tượng đảo nhiệt cũng như sương tạo thành trong lớp không khí lạnh sát mặt đất. 8. Phân biệt hiện tượng mưa axit và lắng đọng axit? - Muốn có mưa axit phải có quá trình lắng đọng axit. - Mưa axit chỉ các trận mưa có độ pH nhỏ hơn 5,6; là một dạng của lắng đọng axit. - Trong điều kiện ô nhiễm, hàm lượng các chất SO2, NOx nhiều. Khi gặp điều kiện mưa nó sẽ tạo thành mưa axit và sau đó lắng đọng trên bề mặt Trái đất ở dạng khô hay dạng ướt và mang tính axit, gọi là hiện tượng lắng đọng axit. II. Hóa học thủy quyển 1. Trình bày sự phân bố nước trên trái đất Nước là nguồn tài nguyên phong phú, quan trọng nhưng không phải là vô tận, nước cần cho tất cả các hoạt động sinh sống của con người, nước còn mang năng lượng, mang vật liệu và là tác nhân điều hòa khí hậu, là nhân tố quan trọng trong thực hiện các chu trình tuần hoàn vật chất trong tự nhiên. Tuy nhiên sự phân bố nước không đồng đều trên trái đất. - Khoảng 97% tài nguyên nước toàn cầu là nước của các đại dương. - Một phần rất nhỏ hơi nước trong không khí, trong đất cùng khoản 2% lượng nước chứa trong băng ở 2 cực là khó sử dụng. Con người chỉ có thể dựa vào một lượng nước ngọt rất nhỏ trong sông, hồ, mạch nước ngầm để phụ vụ cho sinh hoạt, sản xuất. Lượng nước này chỉ chiếm 0.62% tài nguyên nước toàn cầu. Lượng nước ngọt con người sử dụng được đã là rất ít, phân bố không đồng đều giữa các châu lục quốc gia, lại đang có nguy cơ bị ô nhiễm do các hoạt động công nghiệp và bị nhiễm mặn. Do đó cần kết hợp giữa sử dụng hợp lý và cải tạo, bảo vệ nguồn nước sạch. 2. Trình bày tính chất hoá học của nước tự nhiên và nước biển • Nước tự nhiên: Chứa các hợp chất vô cơ, hữu cơ, các chất khí hòa, chất rắn lơ lửng, vi sinh vật… nước tự nhiên có thành phần không đồng đều do có sự ngăn cách về không gian.Trong nước tự nhiên thành phần chủ yếu là: Bicacbonat, Ca2+, SO42-, Si, Fe.. Các điều kiện vật lí ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình hóa học xảy ra trong nước tự nhiên. Một số quá trình hóa học xảy ra trong nước tự nhiên: * Các phản ứng của khí CO2 khi vào nước: PH
  9. HCO3-  H+ + CO32 Quá trình này dóng vai trò quan trọng trong quá trình cân bằng hóa học trong nước, không chỉ làm ổn định pH trong nước mà còn ảnh hưởng đến sự tạo phức với ion kim loại của nước, tham gia vào hoạt động của thực vật và lắng đọng trầm tích cacbonat trong nước. Với lớp trầm tích CO2 tham gia phản ứng: CaCO3 + CO2 + H2O  Ca(HCO3)2  Ca2+ + 2HCO3- * Sự tạo phức chất trong nước tự nhiên: - Giữa ion kim loại trong nước với một phối tử trong nước: Các ion kim loại trong nước như Mg2+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+, Ba2+.. tạo phức với các hợp chất chelat như pentanatri, tripoliphotphat(Na3P3O10). Các phối tử tìm thấy trong nước tự nhiên có chứa một loạt các nhóm hữu cơ có liên kết phối tử với ion kim loại như: Hợp chất humic là các phối tử quan trọng nhất thường gặp trong nước tự nhiên. Các kiểu tạo phức humic với ion kim loại: a. a. Sự tạo chelat giữa ion kim loại, M2+ với một nhóm cacboxyl và một nhóm hiđroxyl của phenol. b. Sự tạo chelat giữa ion kim loại với 2 nhóm cacboxyl c. Sự tạo chelat giữa ion kim loại với 1 nhóm cacboxyl Các axit humic và axit fulvic tạo các hợp chất chelat ion kim loại với nhóm chức cacboxyl và nhóm hidroxyl của phenol. • Nước biển: Là dung dịch hỗn hợp của NaCl 0.5 M và MgSO4 0.05 M và nhiều nguyên tố hóa học khác với nồng độ thấp hơn. Nước biển trên toàn cầu có các đặc điểm sau: - Tỷ lệ thành phần các cấu tử chính ổn định. - pH ổn định: pH của nước biển gần như ổn định có giá trị 8.1 ± 0.2 trên phạm vi toàn cầu do tác dụng đệm của hệ đệm H2CO3_HCO3-_CO32- và tác dụng đệm của hệ đệm B(OH)3_B(OH)4- - Cân bằng trao đổi giữa các kation hòa tan trong nước biển với lớp silicat trầm tích ở đáy đại dương: 3Al2Si2O5(OH)4(s)+4SiO2(s)+2K++2Ca2++9H2O=2KCaAl2Si5O(H2O)6(s)+6H+ - pE ổn định: giá trị ổn định trong khoảng 12.5+0.2. Do đó nước biển không những có tác dụng đệm pH mà còn có khả năng đệm độ oxy hóa khử. 3. Trình bày các thông số hoá lý đánh giá nước ô nhiễm • Độ pH: Sự thay đổi pH dẫn tới sự thay đổi thành phần hóa học của nước (sự kết tủa, sự hòa tan, cân bằng carbonat…) và các quá trình sinh học trong nước. Giá trị pH của nguồn nước cho phép đánh giá nguồn nước đó có môi trường axit, trung tính hay kiềm góp phần quyết định phương pháp xử lý nước. pH được xác định bằng máy đo pH hoặc bằng phương pháp chuẩn độ [2]. Page  9
  10. • Nhiệt độ: được xác định tại chỗ (nơi lấy mẫu), phụ thuộc vào môi trường xung quanh, thời gian trong ngày, mùa trong năm. Nó ảnh hưởng đến độ pH, quá trình hoá học, sinh học diễn ra trong nước. • Màu sắc: Gây nên bởi tạp chất có trong nước (thường là do các chất hữu cơ, ion vô cơ, sinh vật thuỷ sinh...). Độ màu thường được so sánh với dung dịch chuẩn trong ống Nessler, thường dùng là dung dịch K2PtCl6 + CaCl2 (1 mg K2PtCl6 tương đương với 1 đơn vị chuẩn màu). Độ màu của mẫu nước nghiên cứu được so sánh với dãy dung dịch chuẩn bằng phương pháp trắc quang. • Độ đục: Gây nên bởi các hợp chất lơ lửng trong môi trường nước. Độ đục được đo bằng máy đo độ đục (đục kế – turbidimeter). Đơn vị đo độ đục theo các máy do Mỹ sản xuất là NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), độ đục được xác định bằng chiều sâu lớp nước thấy được (gọi là độ trong) mà ở độ sâu đó người ta vẫn đọc được hàng chữ tiêu chuẩn. Độ đục càng thấp chiều sâu của lớp nước còn thấy được càng lớn. Nước được gọi là trong khi mức độ nhìn sâu lớn hơn 1 m (hay độ đục nhỏ hơn 10 NTU). Theo qui định của TCVN, độ đục của nước sinh hoạt phải lớn hơn 30cm [3 ]. • Tổng hàm lượng chất rắn (TS): Bao gồm cả những chất vô cơ, hữu cơ tan hoặc không tan. Tổng hàm lượng chất rắn là lượng khô tính bằng mg của phần còn lại sau khi làm bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thuỷ rồi sấy khô ở 105 oC cho tới khi khối lượng không đổi (tính bằng mg/L). • Tổng hàm lượng chất rắn lơ lững (SS): Là những chất rắn không tan. Hàm lượng các chất lơ lửng là lượng khô chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thuỷ tinh khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc rồi sấy khô ở 105o C cho tới khi khối lượng không đổi. Đơn vị tính là mg/L. • Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (DS): Chất hữu cơ, vô cơ tan được trong nước. Hàm lượng các chất hoà tan là lượng khô của phần dung dịch qua lọc khi lọc 1 lít mẫu qua phễu có giấy lọc thuỷ tinh rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi. Đơn vị tính là mg/L. DS = TS – SS • Tổng hàm lượng các chất dễ bay hơi (VS): + Hàm lượng các chất rắn lơ lửng dễ bay hơi là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn huyền phù ở 550oC cho đến khối lượng không đổi. + Hàm lượng các chất rắn hoà tan dễ bay hơi là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn hoà tan ở 550oC đến khối lượng không đổi. 3. Trình bày các thông số hoá học đánh giá nước ô nhiễm: - Độ kiềm toàn phần: Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion HCO3-, CO32- ,OH- có trong nước. Độ kiềm trong nước tự nhiên thường gây bởi các muối của axit yếu, đặc biệt muối cacbonat, bicarbonat. Độ kiềm còn có thể gây bởi các ion silicat,borat...một số axit, bazo hữu cơ nhưng hàm lượng ít nên thường được bỏ qua. - Độ cứng của nước: Độ cứng của nước được gây nên bởi các ion đa hoá trị có mặt trong nước, chủ yếu là Ca2+, Mg2+. - Hàm lượng oxi hoà tan ( DO): Hàm lượng oxi hoà tan là chỉ số đánh giá “ tình trạng sức khoẻ” của nguồn nước. Mọi nguồn nước đều có khả năng tự làm sạch nếu như nguồn nước còn đủ lượng DO nhất định. Khi DO xuống đến khoảng 4-5 mg/L, số sinh vật có thể sống được trong nước giảm mạnh. Nếu hàm lượng DO quá thấp, thậm chí không còn thì các sinh vật trong nước không thể sống được nữa [4]. Hàm lượng DO phụ thuộc vào nhiều yếu tố như áp suất, nhiệt độ, thành phần hoá học của nước, số lượng vi sinh, thuỷ sinh vật. Page  10
  11. - Nhu cầu oxigen hoá học ( COD): Lượng oxi cần thiết để oxi hoá các chất hữu cơ trong nước. Chất oxi hoá thường dùng là KMnO4 hoặc K2Cr2O7. COD giúp đánh giá lượng chất hữu cơ trong nước, có thể bị oxi hoá bằng các chất hoá học. - Nhu cầu oxigen sinh hoá: Lượng oxi cần thiết để vi khuẩn có trong nước phân huỷ các chất hữu cơ → xác định độ nhiễm bẩn của nước ( đơn vị tính mg O2/L).  Một số chỉ tiêu hoá học khác trong nước: + Sắt: chỉ tồn tại dạng hoà tan trong nước ngầm dưới dạng muối Fe2+ của HCO3-, SO42-, Cl- ....., còn trên nước bề mặt Fe2+ nhanh chóng bị oxi hoá thành Fe3+ và bị kết tủa. + Các hợp chất Clo: tồn tại trong nước dạng Cl-, nồng độ trong nước lớn hơn 250mg/ L làm cho nước có vị mặn. + Các hợp chất sunfat: ion SO42- có trong nước do khoáng chất hoặc có nguồn gốc hữu cơ, hàm lượng lớn hơn 250mg/L gây tổn hại sức khoẻ. Ở điều kiện yếm khí, SO42- phản ứng với chất hữu cơ tạo thành H2S có tính độc cao. 4. Trình bày các thông số sinh học đánh giá nước ô nhiễm Tùy theo tính chất, các loại vi sinh trong nước có thể có hại hoặc không. Sự có mặt của E.coli trong nước chứng tỏ nguồn nước đã bị ô nhiễm, số lượng E.coli nhiều hay ít phụ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Đặc tính của E.coli là khả năng tồn tại cao hơn các loại vi khuẩn, vi trùng gây bệnh khác, và việc xác định số lượng loài E.coli đơn giản, nhanh chóng nên nó được chọn làm vi khuẩn đặc trưng cho mức độ nhiễm bẩn của nước. - Phân biệt: + Trị số E.coli: Là đơn vị thể tích có chứa 1 vi khuẩn E.coli. Tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt có trị số E.coli không nhỏ hơn 100ml. + Chỉ số E .coli là lương vi khuẩn E.coli có trong 1 lít nước. TCVN qui định chỉ số E.coli trong nước sinh hoạt phải nhỏ hơn [5]. 6. Phân biệt hiện tượng phú dưỡng (eutrophication) và nước nở hoa - Hiện tượng phú dưỡng là sự gia tăng, sự trù phú về nồng độ chất hữu cơ, đặc biệt là nồng độ chất dinh dưỡng N, P cao, tỷ lệ P/N cao tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển mạnh mẽ của tảo, làm động thực vật chết do thiếu O2. Sau một thời gian tảo chết và nước có mùi khó chịu. - Nước nở hoa là kết quả của hiện tượng phú dưỡng, do sự phát triển quá mức của các loài vi tảo trong một khu vực nhất định. 7. Phân biệt hiện tượng tích lũy sinh học và khuếch đại sinh học - Tích lũy sinh học là sự tích lũy các chất vào trong cơ thể sinh vật từ môi trường bên ngoài qua các con đường khác nhau. Các chất đó phải tan trong mỡ và có tính bền vững cao. - Khuếch đại sinh học là do sự tích lũy sinh học qua nhiều bậc thức ăn. 8. Phân biệt hiện tượng thủy triều đỏ và thủy triều đen - Thủy triều đỏ là do sự phát triển mạnh mẽ của các loại vi tảo, tảo biển gây ra, làm nước biển đổi màu từ trong xanh đến vàng nhạt ạ vàng thẫm đỏ ỏ như pha máu. - Thủy triều đen là do quá trình tràn dầu, ô nhiễm dầu. III. Hóa học địa quyển: 1. Phân biệt khái niệm địa quyển, thạch quyển và thổ quyển? Địa quyển Thạch quyển Thổ quyển Page  11
  12. Bao gồm tất cả những gì Bao gồm tất cả những Lớp đất trên bề mặt của thuộc về môi trường đất. lớp đất, đá bên trong thạch quyển, là nơi sinh Rộng lớn gồm chứa mặt đất. sống của các sinh vật. đựng thạch quyển, thổ quyển. 2. Phân biệt khái niệm về tài nguyên đất, môi trường đất, đất và đất đai? Tài nguyên đất Môi trường đất Đất đai ( land ) Đất ( soil ) Là những thành Tập hợp tất cả Là nơi ở, xây Là vật thể được phần trong đất các yếu tố, thành dựng cơ sở hạ hình thành từ các quá mang lại giá trị cho phần cấu tạo tầng của con trình do các yếu tố con người bao nên đất. Bao người. khí hậu , đá mẹ, gồm giá trị về kinh gồm tài nguyên Được coi là tài thực vật, nước, tế, văn hoá, du đất và môi sản của người không khí, thời gian. lịch, nghiên cứu,... trường sống của sử dụng. Có tính chất, thành VD: Chất lượng các loài sinh vật. phần đặc trưng liên đất, các mỏ quan đến thổ khoáng sản, nhưỡng. 3.Trình bày các nguyên tố hoá học trong đất ( đa lượng và vi lượng)? Theo hàm lượng và nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng người ta chia ra các nguyên tố hoá học trong đất ra làm 3 nhóm: đa lượng, vi lượng, chất phóng xạ. • Nhóm đa lượng: Gồm các nguyên tố như: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, P, S, N, C, H trong đó 5 nguyên tố cơ bản rất cần cho cây trồng là: H, C, S, P, N. + Oxi, cacbon, hidro do không khí và nước cung cấp, chúng đóng vai trò quan trọng trong quá trình sống của sinh vật trong đất. + Nitơ: Tồn tại trong đất chủ yếu ở dạng khó tiêu mà sinh vật không thể hấp thu được, nhờ những vi khuẩn cố định đạm có trong đất nitơ được chuyển thành dạng dễ hấp thu. + Canxi: tồn tại nhiều trong đất. Ở đất chua hàm lượng canxi nhiều nhưng do sự cạnh tranh giữa ion canxi và ion hidro nên cây trồng không thể hấp thụ được. Trong đất kiềm các ion Na, Mg, K có mặt với nồng độ lớn sẽ cạnh tranh với canxi sẽ gây ra thiếu canxi. + Magiê: tồn tại trong đất dưới dạng liên kết bền với các khoáng. Trong đất chứa nhiều Ca, Na, K cũng gây ra thiếu Mg. + Nitơ: trong đất 90% nitơ tồn tại ở dạng hữu cơ, qua quá trình phân huỷ của các vi sinh vật tạo thành NO2-, NO3- .... Trong đất hiện nay lượng nitơ không đủ cho cây trồng sử dụng mà được cung cấp thêm từ phân bón. Thực vật thường hấp thụ nitơ ở dạng nitrat. Nitơ có trong phân bón ở dạng amoni và được vi sinh vật chuyển hoá thành dạng nitrat. + Phôtpho: là chất dinh dưỡng không thể thiếu đối với cây trồng. Được cây hấp thụ dưới dạng vô cơ, chủ yếu là dạng octophotphat ( HPO4-, H2PO42-) ở pH trung tính. Trong đất chua, octophotphat có thể tạo kết tủa với Al(III), Fe(III); trong đất kiềm, octophotphat phản ứng với canxi cacbonat tạo thành hydroxyapatite ít tan: 3HPO42- + 5CaCO3 + 2H2O → Ca5(PO4)3(OH) + 5HCO3- +OH- Page  12
  13. Chính vì vậy mà phân bón photphat ít bị rửa trôi nên việc sử dụng phân bón photphat ít gây ô nhiễm nước. • Nhóm vi lượng: + Bo, clo, đồng, sắt, mangan, kẽm là các nguyên tố vi lượng cần thiết cho sự phát triển của thực vật, tuy nhiên ở hàm lượng cao chúng lại gây hại cho cây trồng. + Hầu hết các nguyên tố này tham gia vào các enzim quan trọng. Mn, Fe, Cl, Zn có liên quan đến quá trình quang hợp của thực vật. + Trong một số loài thực vật có khả năng tích luỹ một lượng lớn các nguyên tố kim loại vi lượng nên người ta co thể sử dụng các loại này để xử lí đất bị ô nhiễm kim loại. 4. Trình bày sự biến đổi các chất cơ bản trong môi trường đất? Đất là một hệ mở, thường xuyên trao đổi chất và năng lượng với thuỷ quyển, khí quyển và sinh quyển nên trong đất sẽ xảy ra các quá trình gọi là quá trình phong hoá. Bao gồm các quá trình hoá học tương đối đơn giản như thuỷ phân, cacbonat hoá, oxi hoá khử,...và chịu ảnh hưởng của địa hình, pH...  Quá trình hoà tan- kết tinh: Phụ thuộc vào pH, nếu pH thấp thì quá trình hoà tan của các chất diễn ra nhiều hơn, ngược lại pH cao diễn ra quá trình kết tinh của các chất.  Quá trình cacbonat hoá: là quá trình phản ứng hoá học của các chất trong đất với sự tham gia của nước và CO2.  Quá trình khoáng hoá: là quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ để tạo thành các chất vô vơ đơn giản, như các muối khoáng, các khí CO2, H2S, NH3, H2O, ...  Quá trình mùn hoá: là quá trình phân huỷ xác thực vật do vi khuẩn và nấm trong đất tạo thành hợp chất được gọi là mùn. - Trong quá trình mùn hóa, vi sinh vật chuyển hoá các chất hửu cơ thành CO 2 và lấy năng lượng từ quá trình này. - Vai trò của mùn ảnh hưởng đến tính chất đất : + Có khả năng liên kết mạnh với các ion kim loại, do đó có thể giữ các nguyên tố vi lượng trong đất. + Có tính axit bazơ nên đóng vai trò là tác nhân đệm pH trong đất. + Mùn liên kết với các hạt đất và làm tăng khả năng giữ ẩm cũng như khả năng hấp thụ các chất hữu cơ của đất. 5. Giải thích các hiện tượng thoái hoá đất, ô nhiễm đất, xói mòn đất, sa mạc hóa, hoang mạc hóa, sạt lở đất? - Thoái hóa đất: ban đầu đất có chất lượng tốt nhưng sau một thời gian, do hoạt động canh tác không hợp lí của con người làm cho một số tính chất đất kém đi rõ rệt. - Ô nhiễm đất: Là sự tồn tại vượt quá nồng độ của các chất trong đất gây ảnh hưởng đến hoạt động của các sinh vật có trong hệ sinh thái đất. - Xói mòn đất: Là hiện tượng các lớp đất đá tơi xốp bị mất đi hoặc bị cuốn trôi theo hướng sườn dốc do nhân tố khí hậu ( mưa, gió) hoặc do các hoạt động của con người( chặt phá rừng, xây dựng cơ sở hạ tầng, làm đường,...) gây ra. Hiện nay do việc phá rừng bừa bãi làm nguồn nước trong mùa mưa bão đổ về nhanh. Do hệ thực vật đã bị mất nên tốc độ dòng chảy lớn làm thành những đường rãnh lớn trên đất. - Sa mạc hóa và hoang mạc hóa: Là chỉ về vùng mà trước kia đất có thể canh tác, nuôi trồng nhưng hiện nay đã bị thoái hóa, ô nhiễm, đất bạc màu, hệ thống động thực vật suy giảm nghiêm trọng. Tuy nhiên, hoang mạc hóa xảy ra ở mức độ địa phương, Page  13
  14. còn sa mạc hóa xảy ra trên 1 vùng rộng lớn, ít nước và yêu cầu có động thực vật thích nghi với điều kiệm nhiệt độ, khí hậu như trên. - Động đất: Là những rung chuyển trên bề mặt trái đất do hoạt động địa chất của trái đất làm chuyển động các phay hay những bộ phận đứt gãy trên vỏ của Trái đất [6]. - Sạt lở đất: Là hiện tượng các khối đất, đá bị tách ra khỏi khối ban đầu rơi xuống dưới. Có thể do các nguyên nhân như: động đất, mưa lớn, và các hoạt động của con người ( chặt phá rừng, lấy sỏi, đất,…). Hiện tượng này thường xảy ra ở những nơi có đất dốc. 6.Phân biệt khái niệm sức khoẻ đất và chất lượng đất? - Sức khỏe đất là nhân tố hình thành chất lượng đất. - Chất lượng đất là các yếu tố biểu hiện đầy đủ tính chất, tình trạng đất. - Muốn có chất lượng đất thì phải có sức khỏe đất. Sức khỏe đất tốt thì chất lượng đất tốt và ngược lại sức khoẻ đất xấu thì chất lượng đất xấu. IV. Hóa chất độc trong môi trường 1. Trình bày khái niệm độc chất và phân loại độc chất  Khái niệm độc chất: Độc chất là chất khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật (người, động vật, thực vật, vi sinh vật), gây nên các biến đổi sinh lí, sinh hóa, phá vỡ cân bằng sinh học và gây ra những rối loạn về cấu trúc hay chức năng sống làm chậm sự sinh trưởng phát triển, dẫn đến những tổn thất cho cơ thể hoặc tử vong.  Phân loại độc chất: Có rất nhiều loại phân loại độc chất khác nhau như: phân loại theo nồng độ - liều lương, phân loại theo bản chất, phân loại theo môi trường, theo mức độ nguy hiểm, theo nguồn gốc, theo dạng tồn tại, theo ngành kinh tế xã hội… Tùy theo mục đích nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu mà chúng ta có cơ sở phân loại độc chất thích hợp. Phân loại ở đây chỉ có tính chất tương đối. * Phân loại theo bản chất của độc chất có thể phân loại thành: + Độc chất môi trường sơ cấp: Là độc chất có sẵn trong môi trường và tác động trực tiếp lên cơ thể sống. Ví dụ như H2S, CH4, CO2 ... + Độc chất môi trường thứ cấp: Là độc chất phát sinh từ chất bắt đầu ít độc hoặc không độc, sau khi phản ứng chuyển hóa trở thành chất khác có tính độc hơn. *Phân loại theo nguồn gốc độc chất: + Độc chất sinh học: Là các tác nhân độc được sinh ra từ sinh vật. Ví dụ như nọc độc của rắn, độc chất xianua có trong măng, độc tố của nấm, của vi khuẩn lị, khuẩn tả … + Độc chất hóa học: Là các độc chất có nguồn gốc từ hóa chất, là các sản phẩm của phản ứng hóa học, từ các nghành công nhiệp… Mức độ gây độc của chúng tùy thuộc vào cấu trúc hóa học, nồng độ tác động và trạng thái hay từng loại sinh vật tiếp nhận. Độc chất hóa học tồn tại ở 3 dạng: Rắn, lỏng , khí. + Độc chất lý học: Là độc chất phát ra từ các nguyên tố phóng xạ như uranium, radium, coban… Các tia phát ra như tia β, α … * Phân loại theo trạng thái tồn tại: + Trạng thái hóa học: Các độc chất tồn tai ở dạng đơn chất hay hợp chất, dạng ion hay phân tử. Ví dụ như Al3+ , Al(OH)3, Fe2+, Pb… + Trạng thái vật lí: Độc chất có thể ở thể rắn, lỏng, khi hay thể hơi, bụi…Mức độ gây độc của độc chất tăng từ thể rắn sang lỏng và cao nhất là thể khí. Page  14
  15. 2. Giải thích các đại lượng dùng để đánh giá độc tính cấp tính (LD50, LC50, ED, EC, LT) • LD50 (medium letalisdosis) : Là liều lượng chất độc thấp nhất gây chết cho một nửa (50%) số cá thể dùng trong nghiên cứu. Đơn vị mg/kg động vật sống trên cạn. - Đối với từng cơ thể sinh vật, tùy thuộc vào yếu tố môi trường, tâm sinh lý, trạng thái mà có mức độ LD50 khác nhau. - Liều LD50 của thuốc đối với cơ thể còn phụ thuộc vào cách thức xâm nhập của chất độc vào cơ thể. • LC50 (median lethal concentration): Là nồng độ thấp nhất gây chết 50% số cá thể dùng trong nghiên cứu. Đơn vị ml/l dung dịch hóa chất. Thường dùng để đánh giá độc tính của chất độc dạng lỏng hòa tan trong nước, hay nồng độ hơi hay bụi trong môi trường không khí ô nhiễm. Tổ chức y tế thế giới (WHO) đã dựa vào giá trị LD50, LC50 để phân loại độc tính của chất độc. Giá trị LD50, LC50 càng thấp thì độc tính càng cao. • ED (median effective dose): là liều ảnh hưởng đến số cá thể dùng trong nghiên cứu ở giai đoạn cuối thí nghiệm mà không làm chết vật thí nghiệm • EC: Là nồng độ ảnh hưởng đến số cá thể dùng trong nghiên cứu ở giai đoạn cuối thí nghiệm mà không làm chết vật thí nghiệm. • LT: Là thời gian cần thiết để xác định vật thí nghiệm có phản ứng đặc biệt (Ví dụ như chết). Do tử vong là một yếu tố dễ xác định trong các phản hồi 50%. Phản hồi là thông số chỉ về hàm lượng độc tố được sử dụng. Ở đây người ta sử dụng chỉ số 50% để dễ dàng xác định được hàm lượng độc tố được sử dụng, vì nếu ở chỉ số 100% chẳng hạn thì khó xác định đâu là hàm lượng thấp nhất gây chết 100% vật thí nghiệm. Và cần có một thời gian xác định. 3.Trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính Độc tính của độc chất phụ thuộc vào các yếu tố sau: + Dạng tồn tại của độc chất. Ví dụ Hg dạng hơi độc hơn dạng lỏng + Dường hấp thụ: Độc chất được hấp thụ vào cơ thể sinh vật chủ yếu qua 3 con đường là hô hấp, tiêu hóa, và đường da. Trong đó độc chất mà được hấp thụ theo con đường hô hấp là độc nhất. + Các tác nhân của môi trường như: nhiệt độ, ánh sáng, PH, độ ẩm … có thể làm tăng hoặc giảm độc tính của chất độc. + Các yếu tố sinh học như: tuổi tác, tình trạng sức khỏe, yếu tố dinh dinh dưỡng, yếu tố di truyền, giới tính. + Liều lượng và thời gian tiếp xúc: Nếu liều lượng độc chất cao và thời gian tiếp xúc dài thì độc tính càng mạnh và ngược lại + Tác động tổng hợp của nhiều chất: Nếu độc chất tác động đồng thời thì mức độ nguy hiểm càng tăng. 4.Trình bày độc tính của các nhóm thuốc trừ sâu Dựa vào cấu trúc hóa học chia ra các nhóm: - Các chất trừ sâu vô cơ: Nhóm asen. Các độc tính cấp tính của các hợp chất asen vô cơ cho con người là rất cao [7]. Page  15
  16. - Các hợp chất Clo hữu cơ: Như DDT, Lindan, Clordan, Dieldrin, Heptaclor … chất độc thần kinh, gây ngộ độc cấp tính, do có tác dụng ngăn cản sự dẫn truyền xung thần kinh. Chẳng hạn như, DDT tác động lên hệ thần kinh trung ương, làm tê liệt hệ thần kinh và gây chết. DDT tan nhiều trong mô mỡ, tích lũy trong màng mỡ bao quanh tế bào thần kinh và can thiệp vào sự chuyển dịch của các xung thần kinh dọc các tế bào thần kinh. Kết quả dẫn đến sự phá hủy hệ thần kinh trung ương, giết chết sâu bọ. + Hexaclorohexane (HCHS) như lidane: Trừ các dịch hại nông nghiệp và các ký sinh trùng của gia súc. Cơ chế tác dụng hóa sinh của các loại thuốc trừ sâu cơ clo với cơ thể con người chưa được biết một cách chắc chắn. Người ta cho rằng chúng bị hòa tan trong các màng mỡ bao quanh dây thần kinh và can thiệp vào sự chuyển vận của các ion vào hay ra các dây thần kinh, điều này dẫn đến sự chuyển dịch các xung thần kinh, làm xuất hiện các cơn co giật và có thể dẫn đến tử vong. - Các hợp chất phospho hữu cơ: Là hợp chất hữu cơ có chứa gốc phốt-pho (lân). Đây là nhóm thuốc thế hệ thứ II sau nhóm clor hữu cơ. Nhóm này có độc tính khá cao và do lưu tồn trong môi trường khá lâu nên nhiều loại đã bị hạn chế hoặc cấm sử dụng (như methylparation, monitor, azodrin, DDVP...). - Các hợp chất cacbamat: Có tác dụng gây ngộ độc hệ thần kinh. Các tín hiệu và triệu chứng ngộ độc có liên quan đến việc tập trung các gốc acetylcholine tự do, không liên kết. Hậu quả là các nút chuyển giao tín hiệu của thần kinh bị ức chế bởi enzym acetylcholinesteraza (AChE). Các loại họ cacbamat: Carbaryl, Aminocarb, Propoxur, cabofuran, Pirimicarb, Methomyl. - Nhóm Pyrethroid: Pyrethrin là hoạt chất từ hoa cúc có tác dụng trừ sâu. Chúng có ưu điểm là thời gian phân hủy ngắn ít độc với người và gia súc. Một số chất điển hình như: Permethrin, delthametrin,... - Nhóm thuốc trừ sâu sinh học: Đây là nhóm thuốc đang được quan tâm, chúng có nguồn gốc có thể từ vi khuẩn, nấm, virus. - Nhóm các hợp chất vô cơ: hợp chất của đồng, thủy ngân, kẽm crôm và các kim loại khác. - Nhóm các hợp chất hữu cơ: Zineb, Maneb, Kasugamycin (Kasumin): là một loại kháng sinh từ nấm Streptomyces kasugaensis, ... 5.Trình bày độc tính của các nhóm thuốc trừ cỏ Các nhóm thuốc trừ cỏ: - Hợp chất vô cơ: NaCLO4 - Dẫn xuất phospho hữu cơ: Glyphosate - Dẫn xuất phenoxy acetic: Fusilade - Dẫn xuất cacbamat: Thiobencarb Các hóa chất diệt các loài gặm nhấm. - Các hợp chất vô cơ: Asen, phosphua kẽm, hợp chất cyanua (NaCN, KCN) - Các hợp chất hữu cơ: Wafarin, Fluoro acetamid… Thuốc trừ cỏ: Là loại chiếm khối lượng lớn nhất trong các loại thuốc trừ dịch hại sử dụng trong trồng trọt. Thông thường các chất này được sử dụng cùng dung môi pha loãng, tạo huyền phù hay chất ổn định. Paraquat là chất độc nhất đại diện cho các herbicide, là một chất diệt cỏ theo đường tiếp xúc và không chọn lọc. Nó cũng là chất được biết có hiệu lực gây độc mạnh nhất đối với đường hô hấp. Do paraquat tập trung vào các mô, nơi có nồng độ oxi cao, trước tiên là phổi. Tại đây chúng hành động như 1 xúc tác thực thụ dưới dạng 1 hợp chất trung gian hoạt động mang oxi kết hợp với Page  16
  17. enzym mono-oxygenâz tạo ra hydro-peoxit phá hủy màng lipit của các phế nang trong phổi nơi thực hiện chức năng trao đổi oxi-CO2 gây triệu chứng giảm huyết tiến triển nhanh, suy hô hấp, về thực chất là chết do "ngạt" và không có cách gì để giải độc. Diquat là đồng đẳng của paraquat dùng để diệt cỏ. Nó không gây ngộ độc hô hấp nhưng có khả năng hủy hoại gan và thận. Tuy nhiên không phải là chất độc đối với người. 6. Trình bày các độc tính của nhóm thuốc diệt chuột Thường thì độc tính của thuốc diệt chuột nhằm vào một vài cơ chế sinh lý hóa sinh duy nhất của các loài cần tiêu diệt. Chủ yếu gồm các loại: - Kẽm phosphua (Zn3P2): Zn3P2 + H2O OPH3. PH3 không bền và rất hoạt đông, nó phá hủy màng tế bào trong hệ tiêu hóa, gan, thận, phổi. Liều gây hại với người là >5g. - Fluoroacetate/ Fluoroacetamide (CH2F-CO-O-Na/CH2F-CO-NH2): Không màu, không vị, hấp thụ tốt trên đường tiêu hóa và ức chế các enzym. Liều gây hại đối với người là 10mg/không gian cơ thể. - Alpha-naphtylthiure (ANTU): chỉ gây độc khi nó được hoạt hóa trong các mô. Nó là nguyên nhân gây ra sự tích lũy dịch ngoài tế bào trong gan. - Coumarine/Inđanione: Là chất chống đông, gây ra bệnh chảy máu ở mũi, đường tiêu hóa và khớp. 7. Trình bày độc tính của các nhóm thuốc trừ bệnh Các nhóm thuốc trừ bệnh bao gồm: - Nhóm các hợp chất vô cơ: hợp chất của đồng, thủy ngân, kẽm crôm và các kim loại khác. - Nhóm các hợp chất hữu cơ: Zineb, Maneb, Kasugamycin (Kasumin): là một loại kháng sinh từ nấm Streptomyces kasugaensis, ... Có 2 cơ chế tác động chính: - Tác động trực tiếp: Ức chế các phản ứng sinh tổng hợp trong tế bào của vi sinh vật gây bệnh. Hầu hết các thuốc trừ bệnh hiện nay kể cả các chất kháng sinh chủ yếu là tác động theo hướng này. Các chất như Tricylazole ức chế tổng hợp Melamin làm cho sợi nấm không xâm nhập hoặc không phát triển được trong tế bào cây ký chủ. - Tác động gián tiếp: Thuốc làm tăng sức đề kháng của cây ký chủ đối với ký sinh. Chất Probenazole khi phun lên cây lúa sẽ kích thích sự hoạt động của các men chống lại sự xâm nhập của sợi nấm gây bệnh đạo ôn (các men Peroxidaze, Lopoxidaze …) Những chất này làm tăng khả năng miễn dịch của cây, có tác dụng phòng chống bệnh một cách cơ bản. Đây là một hướng nghiên cứu nhiều và hy vọng trong tương lai gần sẽ đưa ra thị trường những thuốc trừ bệnh cây có cơ chế tác động theo hướng này. 8.Trình bày khái niệm KLN và độc tính của một số KLN điển hình  Khái niệm KLN: Kim loại nặng là những kim loại có nguyên tử lượng lớn và thường có độc tính cao đối với sự sống.  Độc tính của một số KLN điển hình: - Chì (Pb): Là nguyên tố kim loại nặng được phát hiện gây bệnh nghề nghiệp đầu tiên, hiện tại ngộ độc chì có xu hướng giảm đi. Sự hấp thu chì vào cơ thể phụ thuộc bản chất dạng muối chì. Nhiễm độc chì công nghiệp chủ yếu qua đường hô hấp, chì ở dạng muối vô cơ được hấp thu qua đường tiêu hóa khoảng 10%. Tác dụng chủ yếu Page  17
  18. của chì là gây ức chế một số Enzim quan trọng của quá trình tổng hợp máu, ngăn chặn quá trình tạo hồng cầu. Khi vào cơ thể, chì gắn với hồng cầu và phân bố rộng rãi vào các tổ chức phần mềm của cơ thể: tủy xương, não, thận, tinh hoàn…phân bố qua nhau thai gây độc cho thai nhi, cuối cùng phân bố ở xương với thời gian bán thải hơn 20 năm. + Ngộ độc chì vô cơ: cấp tính xảy ra trong môi trường công nghiệp do công nhân hít phải lượng lớn oxit chì, với biểu hiện đau bụng dữ dội, dẫn đến những rối loạn thần kinh trung ương; mãn tính thường biểu hiện chán ăn, mệt mỏi rung cơ đau đầu sút cân, rối loạn tiêu hóa. + Ngộ độc chì hữu cơ: Thường do tetramethyl, hoặc tetraethyl chì có trong các nhiên liệu dùng trong các động cơ ô tô. Các chất này dễ bay hơi, tan trong lipid, hấp thu qua da và đường hô hấp, biểu hiện rối loạn thần kinh trung ương, ảo giác, mất ngủ, đau đầu, kích thích, vật vã, nặng có thể gây tử vong. - Asen (As): Được sử dụng rộng rãi làm chất trừ sâu diệt cỏ, diệt nấm, hợp kim bán dẫn…, với các dạng có thể gây ngộ độc là asen nguyên tố, asen vô cơ, asen hữu cơ và khí arsin. Các hợp chất của asen tan nhiều trong mỡ. + Ngộ độc cấp và bán cấp asen vô cơ: buồn nôn, nôn dữ dội, đau bụng, kích ứng da, viêm thanh quản, viêm phế quản, có thể có xuất huyết tiêu hóa, hơi thở và phân có mùi tỏi và mùi tanh kim loại; nếu bệnh nhân sống sót có thể để lại di chứng thần kinh nặng nề. + Ngộ độc mãn tính: biểu hiện kích ứng da, rụng tóc, nhiễm mỡ gan, sừng hóa ở bàn tay,bàn chân, bệnh thần kinh cảm giác… - Thủy ngân (Hg): Là một trong các nguyên tố độc nhất cho con người và nhiều động vật bậc cao. + Nguyên nhân ngộ độc thường là do tiếp xúc với các chất thành phần có thủy ngân dùng trong nha khoa, nhiệt kế, các chất trừ sâu diệt cỏ, diệt nấm, diệt mối… + Ngộ độc cấp tính: Do hít phải ở nồng độ cao, biểu hiện đau ngực buồn nôn, nôn, tổn thương thận, viêm lợi, viêm đường tiêu hóa, rung cơ, có thể có bệnh lý tâm thần. + Ngộ độc mãn tính: Gây rối loạn tiêu hóa, viêm lợi, rụng răng, suy thận, run ngón tay, cánh tay, rối loạn tiểu não, rối loạn tâm thần. 9. Trình bày độc tính của CO CO (Cacbon monoxide): Chiếm tỉ lệ lớn trong ô nhiễm môi trường không khí. CO được tích lũy trong lách, trong máu và mất đi rất nhanh. Gây độc: - Đối với người và động vật: CO tác dụng mạnh với hemoglobin (mạnh gấp 250 lần so với oxy), người và động vật vó thể chết đột ngột khi tiếp xúc hít thở khí CO. Ngoài ra CO còn tác dụng với Fe trong Xytochrom-oxydaze làm bất hoạt men này ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển oxy, CO cũng góp phần gây bệnh viêm cuống phổi. Hậu quả nhiễm độc CO ở các nồng độ khác nhau: + Nồng độ CO là 10 ppm có 2% HbO2 ộ COHb: Làm giảm khả năng phán đoán và giác quan. + Nồng độ CO là 100 ppm có 15% HbO2 ộ COHb: Đau đầu, chóng mặt, mệt mỏi + Nồng độ CO là 250 ppm có 32% HbO2 ộ COHb: Bất tỉnh + Nồng độ CO là 750 ppm có 60% HbO2 ộ COHb: Chết sau vài giờ + Nồng độ CO là 1000 ppm có 66% HbO2 ộ COHb: Chết rất nhanh. Page  18
  19. - Đối với thực vật: Thực vật ít nhạy cảm với CO so với người và động vật, nhưng khi nồng độ CO cao (100 – 10000ppm) làm cho lá rụng bị xoắn quăn, cây non bị chết, cây cối chậm phát triển. CO làm mất khả năng cố định nitơ của thực vật. 10. Độc tính của các khí NOx Trong khí quyển có nhiều loại nitơ dioxide như: NO, NO2, N2O3…Nhưng chủ yếu tồn tại ở 2 dạng NO, NO2 được viết tắt là NOx. NO ít độc hơn NO2.  NO (nitơ monoxide): + NO phá hủy các màu. NO làm tăng tốc độ pha hủy đá các tòa nhà, nhưng qua trình xảy ra như thế nào thì chư biết rõ. + NO có khả năng liên kết mạnh với hemoglobin (gấp 1500 lần so với CO), làm giảm hiệu quả vận chuyển O2 của máu, gây thiếu máu. Song trong không khí bị ô nhiễm lượng NO nhỏ hơn lượng CO. Vì vậy tác động của nó đến hemoglobin cũng thấp hơn nhiều. + NO ở nồng độ cao cũng làm suy yếu chức năng của phổi, đặc biệt gây ra bệnh hen  NO2 (nitơ dioxide): + NO2 dưới tác dụng của hơi nước trong khí quyển tạo thành HNO3, axit này ngưng tụ và tan trong nước theo mưa rơi xuống đất làm tăng độ axit của đất, làm hư hại mùa màng cây cối và sinh vật sống. + NO2 làm gãy vụn các mô trong bộ phận cây. + NO2 gây bệnh viêm phổi ở động vật và con người. + NO2 kết hợp với hemoglobin tạo thành methamoglobin ngăn cản sự vận chuyển O2. + NO2 có thể làm phá hủy Enzim, catalaza, lactic hydrogenase. + Nồng độ NO2 là 50 -100 ppm dưới 1 giờ gây viêm phổi trong 6-8 tuần. + Nồng độ NO2 là 150 - 200 ppm dưới 1 giờ sẽ gây lphas hủy khí quản, chết nếu thời gian nhiễm độc 3 - 5 tuần. + Nồng độ NO2 là 500 ppm hay lớn hơn 2-10 ngày thì sẽ chết. 11. Độc tính của các khí SOx Các oxit lưu huỳnh bao gồm SO2, SO3 và được viết tắt là SOx. Trong đó SO2 có tác động chủ yếu hơn SO3, SO3 thường biểu hiện tác dụng kèm theo SO2  SO2 (sunfuro): Được xem là chất độc hàng đầu trong nhóm SOx • Độc tính của khí SO2 đối với động vật và con người: - SO2 là tác nhân gây ra mưa acide gây độc lớn đến sinh vật sinh sống. - SO2 xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp và con đường tiếp xúc với niêm mạc ẩm ướt tạo thành các acide H2SO4, H2SO3 gây độc đến hệ hô hấp và niêm mạc mắt - SO2 kích ứng các niêm mạc mắt và các dường hô hấp trên. Ở nồng độ cao SO2 gây viêm kết mạc, bong, đục giác mạc. - SO2 với nồng độ thấp 1-5 ppm gây xuất hiên co thắt tạm thời của khí quản. Ở nồng độ cao hơn SO2 gây xuất hiện tiết nước nhầy và viên tấy thành phế quản, gây khó thở - Trường hợp tiếp xúc ào ạt với SO2 có thể làm chết người do ngừng hô hấp, hhay bị viêm quản - SO2 còn làm thay đổi hoạt động của não • Đối với thực vật: - Thực vật có độ nhạy cảm trong môi trường lớn hơn so với động vật và con người. Khi SO2 xâm nhập vào các mô của cây và kết hợp với nước để tạo thành acide H 2SO3 gây tổn thương màng tế bào, và làm suy giảm khả năng quang hợp. Khi xâm nhập và tế Page  19
  20. bào lá cây SO2 chuyển thành các ion sunfit (SO32-), sau đó chuyển thành ion sunfat (SO42-). Cây sẽ có những biểu hiện như chậm lớn, vàng úa rồi chết. 12. Độc tính của PAN (peoxi acetyl nitrat): - Tác động đên cơ quan hô hấp của con người và động vật - Là tác nhân gây viêm mắt. Với hàm lượng thấp gây cay mắt, đau đầu, mệt mỏi. Ở hàm lượng cao gây xuất huyết, phù nề, khô cổ họng, già hóa đường phổi hẹp đường khí. - Hiệu ứng sinh hóa của PAN xuất hiện chủ yếu do kết quả của phát sinh gốc tự do. Nhóm hidrosunfua trên Enzim bị tổn hại do sự tấn công của các tác nhân oxy hóa này. Các nhóm –SH bị oxi hóa bởi PAN và cũng bị acetyl hóa bởi PAN. Các tác nhân oxi hoá này ngăn cản hoạt tính của các enzim tổng hợp nên xenlulozo và chất béo trong thực vật. 13. Độc tính của khí Ozôn: Ozon là sản phẩm của qua trình quang hóa Trong khí quyển ở tầng đối lưu hàm lượng ozon xấp xỉ 1 ppm, ở độ cao sát mặt nước biển, hàm lượng ozon khoảng 20-40 ppm. Khi hàm lượng ozon cao hơn hàm lượng thường có trong tự nhiên sẽ gây tác hại đối với người và động vật. Đối với thực vật: - Ozon làm phá hoại tế bào của lá, gây bệnh đốm lá, xạm lá, hạn chế quá trình trao đổi chất của thực vật gây bệnh nguy hại cho chất diệp lục và giảm độ sinh trưởng của chồi non, mầm nhánh và giảm lượng hạt. Cơ chế của quá trình này là do bên trong cơ thể cây trồng có sự phản ứng giữ ozon và chlorophyl làm mất chlorophyl. Đối với con người và động vật: - Ozon là chất kích ứng tác động mạnh lên các niêm mạc. tiếp xúc liên tiếp với ozon gây ra rối loạn về hô hấp mãn tính ở xuc vật, già sớm, tăng tỷ lệ u tuyến phổi Ở hàm lượng thấp ozon không gây chết người nhưng sẽ có những ảnh hưởng gây cay, đau nhói mắt, đau đầu. mệt mỏi, gây tích lũy chất lỏng trong phổi và phá hoại các mao quản của phổi. Ở hàm lượng cao ozon gây xuất huyết, phù nề, khô cổ họng già hóa màng phổi rối loạn chức năng phổi, oxy hóa các Enzim, protein, lipit. Hiệu ứng hoá sinh của O3 chủ yếu là do kết quả của sự phát sinh gốc tự do. Nhóm –SH trên enzim bị tổn hại do sự tấn công của các tác nhân oxi hoá này. Các nhóm –SH bị oxi hoá bởi O3. Các enzim bị làm tê liệt bởi các tác nhân oxi hoá quang hoá gồm izo xitric đehidrogenaza, maleic đehidro genaza và gluco - 6 – photphat đehidrogenaza, các enzim này bị bao bọc bởi vòng xitric axit và bị làm suy yếu đi sự sản sinh năng lượng tế bào của glucozo. 14. Trình bày một số độc chất hóa học gây ung thư: Qua nghiên cứu, các nhà khoa học đã đi đến kết luận rằng môi trường ô nhiễm, chất ô nhiễm khi vượt qua ngưỡng cho phép chính là những chất độc gây bệnh, trong đó có bệnh ung thư. Những năm gần đây việc lạm dụng các hóa chất trong cuộc sống ngày càng nhiều, trong đó phải kể đến như: chất bảo quản trong thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật (thuốc trừ cỏ, thuốc diệt sâu bọ, diệt nấm…). Page  20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản