Bài giảng chuyên đề Độc học môi trường - Ts Phương Thảo

Chia sẻ: Mit Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:65

Thêm vào BST

Báo xấu

276
lượt xem 95
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mối quan hệ giữa độc học môi trường và ô nhiễm môi trường 24 chất cực kỳ nguy hiểm đối với khí quyển: Acrylonitril, asen, amiang, benzen, berili, cadmi, các chất cơ clo...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng chuyên đề Độc học môi trường - Ts Phương Thảo

TS. Phương Thảo Hà nội, tháng 9-2012
1) Nguyễn Đức Huệ, Độc học môi trường, Giáo trình chuyên đề, ĐHKHTN, ĐHQG Hà Nội, 2010. 2) Trần Hồng Côn, Đồng Kim Loan, Bài giảng Độc học môi trường, Hà Nội, 2003. 3) GS. TSKH. Lê Huy Bá, Độc chất môi trường, NXB KH & KT, 2007. 4) Stanley E. Manahan, Environmental Chemistry, 7th ed.: Chapter 21, Chapter 22, CRC Press LLC, 2000. 5) Ernest Hodgson, A textbook of modern toxicology, 3rd ed., John Wiley & Sons, Inc., 2004. 2
Chương 1. Mở đầu về độc học và độc học môi trường  Chương 2. Quá trình vận chuyển và số phận chất độc trong môi trường  Chương 3. Quá trình sinh chuyển hóa chất độc  Chương 4. Cơ chế gây độc  Chương 5. Độc học môi trường trong các quá trình  Chương 6. Đánh giá rủi ro môi trường  3
Chương 1. Mở đầu về độc học môi trường 1. Định nghĩa và phạm vi nghiên cứu Độc học môi trường Độc chất Phạm vi nghiên cứu 2. Mối quan hệ giữa độc học môi trường và ô nhiễm môi trường Các nguồn gây ô nhiễm Chất thải Ô nhiễm môi trường Chất ô nhiễm Độc học môi trường Độc chất Sinh vật và hệ sinh thái 4
3. Các dạng ô nhiễm gây độc môi trường 3.1 Ô nhiễm và gây độc môi trường không khí Lượng ô nhiễm và gây độc trong không khí Nguồn gây ô nhiễm triệu tấn/năm Nguồn Bụi CO S Ox THC NOx Quá trình phát tán Giao thông 111 0.7 1.0 19.5 11.7 trong khí quyển (môi trường trung gian) Đốt công nghiệp 0.8 6.8 26.5 0.6 10.0 Quá trình SXCN 11.4 13.1 6.0 5.5 0.2 Nguồn tiếp nhận Xử lý CTR 7.2 1.4 0.3 2.0 0.9 chất ô nhiễm (Động vật, thực vật, Đốt củi gỗ con người) 16.8 3.4 0.3 7.1 9.4 nói chung 24 chất cực kỳ nguy hiểm đối với khí quyển: Acrylonitril, asen, amiang, benzen, berili, cadmi, các chất cơ clo, CFC, cromat, khí lò cốc, dietylstillbesterol, dibromcloropropan, dibrometylen, etylen oxit, Pb, Hg, nitroamin, O3, polybrombiphenyl, polyclobiphenyl, SO2, vinylclorua, tia phóng xạ, chất thải độc hại phân tán dưới dạng bụi và tro. 5
Chất ô nhiễm Nguồn Ảnh hưởng Sự phát thải của động cơ xe. Đốt Liên kết với hemoglobin tạo Cacbon nhiên liệu hóa thạch. Cháy không cacboxihemoglobin, độc, ngạt và chết. monoxit hoàn toàn. Các lưu huỳnh Đốt nhiên liệu hóa thạch chứa S như Thành phần chủ yếu của sự lắng đọng than đá, dầu mỏ. Các nhà máy nhiệt axit. Làm hư hại thực vật, vật liệu. Gây oxit điện, luyện kim, lọc dầu. kích ứng phổi, viêm phế quản mãn. Các nitơ oxit Đốt vật liệu hữu cơ chứa N, nổ mìn Phù nề phổi, làm suy yếu sự bảo vệ khai thác mỏ, hàn xì tạo hồ quang phổi điện, CN sản xuất HNO3, sản xuất phân bón, gia công kl, xử lý bề mặt kl Hơi hữu cơ Cơ sở sản xuất gia công cao su, chưng Ngộ độc cấp tính gây chóng mặt, đau Hidrocacbon, cất nhựa than cốc, chế biến dầu mỏ, đầu, nôn mửa, mất thăng bằng. Nhiễm đốt nhiên liệu hóa thạch, sản xuất độc mãn tính gây ung thư, phá hủy tủy CxHy thuốc trừ sâu và các hợp chất hữu cơ, xương và nhiễm độc máu. các ngành sử dụng dung môi Amiăng Mỏ amiăng, sản phẩm chứa amiăng Bệnh bụi phổi amiăng, ung thư phổi Các chất gây Phấn hoa, bụi nhà, bụi lông động vật Hen, viêm mũi dị ứng 6
3.2. Ô nhiễm và gây độc môi trường nước và đất Phân loại ô nhiễm:  Ô nhiễm vô cơ  Ô nhiễm hữu cơ  Các chất ô nhiễm khác  Nguồn gây độc:  Công nghiệp  Nông nghiệp  Lọc hóa dầu  Chất thải, nước thải đô thị  7
Ngành công nghiệp Chất ô nhiễm chính gây độc Chất ô nhiễm phụ gây độc Chế biến sữa Chất hữu cơ bán phân hủy gây thối, SS Chất mang màu, tổng P, N, TOC Chế biến đồ hộp, Chất hữu cơ bán phân hủy gây thối, SS Chất mang màu, tổng P, N, TOC, t0 rau quả đông lạnh Chất hữu cơ bán phân hủy gây thối, SS, TDS, chất mang màu, Chế biến bia rượu chất rắn có thể lắng, N, P chất gây độ đục, bọt nổi Chất hữu cơ bán phân hủy gây thối, SS, NH4+ , TDS, P, Chế biến thịt chất rắn có thể lắng, dầu mỡ chất mang màu Dầu mỡ, pH, NH4+, CN-, phenol, Fe, Sn, Luyện thép Cl-, SO42-,… Cr, Zn,… Chất hữu cơ bán phân hủy, gây thối, SS, Thuộc da màu, kim loại nặng, NH4+, dầu mỡ, Cromat, P, Zn, TDS phenol, sunfua Chất hữu cơ bán phân hủy, Cr, Zn, Xi măng Bụi, SS, amiăng Cu, Fr, Sn, TDS Sản xuất phân bón NH4+,TDS, NO3-, SO42-, urê, TSS, TDS, Độ đục, clo hữu cơ, P, hóa học dầu nổi kim loại nặng, phenol Chất hữu cơ bán phân hủy, phenol, Sản xuất hợp chất Axit, kiềm, SS, TDS, Cl-, pH F-, silicat, CN-, vô cơ kim loại nặng Hóa dầu Clo, dầu, SS Cu, Fe, Zn, TDS 8
Nguyên tố Nguồn Ảnh hưởng Chì (Pb) Công nghiệp mỏ, xăng chì, than đá, luyện kim, ống Bệnh thiếu máu, bệnh thận, rối loạn thần dẫn, ắc quy chì, đúc chì, que hàn, sơn, sản xuất hợp kinh, bệnh gut, ảnh hưởng sinh sản, ung thư chất hóa học chứa chì. Thủy ngân (Hg) Sự loại khí của vỏ trái đất, luyện Hg từ quặng, đốt Gây độc thần kinh; viêm phổi, dạ dày ruột than đá và dầu, chế tạo ắc quy, rơ le điện, đèn, điện non, thận, toàn trạng hư biến cực, hỗn hống trám răng, tách vàng, sản xuất hóa chất chứa Hg. Sản phẩm phụ của CN khai thác và luyện quặng Bệnh Itai-Itai ở Nhật trong chiến tranh thế Catmi (Cd) kẽm, chì, mạ kim loại và chế tạo hợp kim, đốt nhiên giới thứ II với hội chứng bao gồm biến dạng liệu hóa thạch, chế tạo ắc quy, que hàn, bột màu sơn. xương nghiêm trọng và bệnh thận mãn tính Nấu luyện kim loại, mạ kim loại, đốt nhiên liệu hóa Gây viêm da, đường hô hấp, gây kết tủa Crom (Cr) thạch, rác thải thành phố, sản xuất hóa chất chứa protein và ức chế hệ thống men, gây ung thư phổi. crom. Công nghiệp khai thác thác mỏ, sản xuất hóa chất Gây hen xuyễn, phá hủy mô, gây ung thư Niken (Ni) chứa niken, nấu luyện kim loại, đốt nhiên liệu hóa phổi, ung thư mũi. thạch, mạ kim loại. Đồng (Cu) Khai mỏ, nghiền, nấu chảy quặng đồng, mạ đồng Bệnh dạ dày, đường ruột, gây hoại tử gan, bệnh Wilson (bệnh rối loạn trao đổi chất gây ra do Cu) Thuốc trừ dịch hại, luyện kim. Phong hóa tự nhiên Cấp tính và mãn tính. Hủy hoại hồng cầu, Asen (As) và khử yếm khí trong lòng đất mô, da, có khả năng gây ung thư 9
3.3. Phân loại chất độc trong môi trường Phân loại theo bản chất của chất độc a)  Chất độc hóa học  Chất độc vật lý  Chất độc sinh học Phân loại theo mức độ tác động sinh học b)  Loại A: không gây ảnh hưởng  Loại B: gây tác hại đến sức khỏe nhưng có thể phục hồi  Loại C: gây bệnh nhưng phục hồi được  Loại D: gây bệnh không phục hồi được hoặc tử vong Phân loại theo độ bền vững c)  Chất độc không bền, tồn tại 1-12 tuần  Chất độc có độ bền vững trung bình, 3-18 tháng  Chất độc bền vững, 2-5 năm  Chất độc rất bền 10
Phân loại theo độ độc hay độc lực d)  Nhóm chất độc cực mạnh: TLm ≤ 1 mg/l  Nhóm chất độc mạnh: 1 ≤ TLm ≤ 10 mg/l  Nhóm chất độc trung bình: 10 ≤ TLm ≤ 100 mg/l  Nhóm chất độc yếu: TLm > 100 mg/l Phân loại trên đối tượng cơ quan bị tác động e)  Nhóm các chất gây tác động tập trung hay tác động điểm  Nhóm các chất tác động lên hệ thần kinh  Nhóm các chất gây độc trong máu  Nhóm các chất gây độc nguyên sinh chất  Nhóm các chất gây ức chế và độc hại tới hệ enzim  Nhóm các chất gây mê, gây tê  Nhóm các chất gây tác động tổng hợp 11
Chương 2. Quá trình vận chuyển và số phận của chất độc trong môi trường Mô hình hóa quá trình vận chuyển, số phận chất độc Mô hình hóa mối quan hệ Các nhân tố môi trường liều lượng – đáp ứng Nguồn độc chất Phơi nhiễm Ảnh hưởng độc 12
1. Nguồn gốc chất độc Nguồn điểm Nguồn không điểm Phân tán trên diện rộng, không Nguồn thải riêng biệt có thể định có điểm đi vào xác định dạng và đo đạc  Rửa trôi nông nghiệp  Nguồn thải công nghiệp  Nguồn thải di động  Nguồn thải sinh hoạt  Dòng thải chảy vào nước  Bãi chôn lấp dầu, hóa chất ngầm  Khói thải, nguồn phát thải khí cố định Tốc độ phát thải (g/h) = Nồng độ chất độc (g/m3) x Tốc độ dòng thải (m3/h) 13
14
15
2. Quá trình vận chuyển chất độc trong môi trường 2.1. Sự đối lưu 2.1.1 Đối lưu đồng nhất Tốc độ dòng đối lưu đồng thể = Tốc độ dòng thải x Nồng độ chất độc G (m3/h) x C (g/m3) N (g/h) = Vd: G = 1000 m3/h, C = 1 µg/m3 N = 1mg/h 2.1.2. Đối lưu không đồng nhất: Vd: Phần thể tích pha thứ cấp là10-5 Tốc độ dòng của pha thứ cấp G = 0,1 m3/h, Nồng độ chất độc trong pha thứ cấp C = 100 mg/m3 Tốc độ dòng chảy đối lưu dị thể N = 1 mg/h 16
2.2. Sự khuếch tán 2.2.1. Khuếch tán cùng pha Định luật Flick: N = -DA(dC/dx) N: tốc độ khuếch tán (g/h) D: Hệ số chuyển khối (m2/h) A: Diện tích chất độc chuyển qua (m2) C: Nồng độ hóa chất khuếch tán (g/m3) x: khoảng cách xem xét (m) Trong trường hợp cụ thể: N = -kM AC kM : Hệ số chuyển khối một chiều (m/h) 2.2.2. Khuếch tán giữa các pha Khí nước, hạt rắn nước, rắn khí, màng sinh học nước N = kA(C1 – C2K12) k: hằng số tốc độ vận chuyển (m/h) A: Diện tích bề mặt phân cách pha (m2) C1, C2 : Nồng độ trong hai pha (g/m3) Ở trạng thái cân bằng: K12 = C1/C2 nên tốc độ khuếch tán N = 0 17
3. Quá trình chuyển hóa chất độc trong môi trường Tốc độ phản ứng Ảnh hưởng độc Tính bền vững chuyển hóa trong của độc chất môi trường 3.1. Các phản ứng thuận nghịch  Ion hóa: HA + H2O = H3O+ + A- pH = pKa : Nồng độ phần tử trung hòa và ion bằng nhau pH > pKa : Ion chiếm ưu thế pH < pKa : Phần tử trung hòa chiếm ưu thế  Kết tủa và hòa tan: CuS + H+ = Cu2+ + HS- Ksp = [Cu2+][HS]/[H+]  Phản ứng tạo phức: Kim loại tạo phức với ion vô cơ hoặc hữu cơ. Tính khuếch tán phân tử của phức thấp hơn dạng tự do, giảm theo kích thước và số phối tử trong phức 18
3.1. Các phản ứng bất thuận nghịch Phản ứng thủy phân: RX + H2O = ROH + HX Tốc độ thủy phân và chiều hướng của phản ứng phụ thuộc pH Phản ứng quang hóa: Gần bề mặt trái đất: NOx, CO, HC thơm Tầng bình lưu: O3, O2, halogen hữu cơ, HC Phản ứng oxi hóa khử Tác nhân oxi hóa: O2 , O3, peroxi, gốc tự do, oxy nguyên tử Tác nhân khử hóa: khoáng sunfua, kim loại, hợp chất lưu huỳnh, tác nhân khử ngoại bào: porphyrin, enzim chứa kim loại, corynoid Phản ứng oxi hóa hữu cơ: ankyl hóa, epoxy hóa, bẻ gãy vòng thơm và hydroxyl hóa Phản ưng khử: đề halogen, đề ankyl, khử quinon, nitrosamine, azo thơm, nitro thơm và sulfoxit. 19
Thuốc BVTV Quang Bay hơi Chảy hóa tràn Cây trồng Hấp phụ và phân giải Phân giải hóa Hấp phụ Phân hủy sinh học học trong đất bởi hạt đất trong đất Rò rỉ xuống nước ngầm 20