Độc học môi trường căn bản: Phần 1 - Lê Bá Huy

Chia sẻ: Banhbeodethuong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:338

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Độc học môi trường căn bản: Phần 1 cung cấp cho người học những kiến thức như: Tổng quan về độc học môi trường; độc học môi trường đất, trầm tích; độc học môi trường nước; độc học môi trường không khí; độc chất kim loại nặng; độc tố sinh học. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Độc học môi trường căn bản: Phần 1 - Lê Bá Huy

LEÂ HUY BAÙ Chuû bieân (Taùi baûn laàn thöù ba, coù chænh lyù vaø boå sung) NHAØ XUAÁT BAÛN ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP HOÀ CHÍ MINH - 2008
LÔØI NHAØ XUAÁT BAÛN Giaùo sö Tieán só khoa hoïc Leâ Huy Baù laø moät trong nhöõng nhaø moâi tröôøng hoïc ñaàu tieân cuûa Vieät Nam ñöôïc ñaøo taïo baøi baûn, toát nghieäp Tieán syõ Khoa hoïc veà Ñoäc chaát moâi tröôøng ôû nöôùc ngoaøi vaø laø nhaø khoa hoïc coù nhieàu kinh nghieäm. Trong nhöõng naêm qua, vöøa tham gia coâng taùc giaûng daïy ngaønh Moâi tröôøng ôû caùc tröôøng ñaïi hoïc, cho heä ñaïi hoïc, heä cao hoïc vaø höôùng daãn luaän aùn tieán só trong nöôùc vaø daïy ngoaøi nöôùc, vöøa tröïc tieáp nghieân cöùu ñoàng thôøi laøm coâng taùc thöïc tieãn keát hôïp vôùi vieäc hoïc taäp nhöõng kinh nghieäm cuûa nöôùc ngoaøi, Giaùo sö Tieán só khoa hoïc Leâ Huy Baù ñaõ nghieân cöùu, bieân soaïn nhieàu coâng trình veà moâi tröôøng vaø sinh thaùi hoïc nhö: Moâi tröôøng hoïc cô baûn, Sinh thaùi moâi tröôøng hoïc cô baûn, Sinh thaùi moâi tröôøng ñaát, Quaûn trò moâi tröôøng cô baûn, Moâi tröôøng khí haäu thay ñoåi - moái hieåm hoïa cuûa toaøn caàu, Taøi nguyeân moâi tröôøng vaø söï phaùt trieån beàn vöõng, Kinh teá moâi tröôøng hoïc, Sinh thaùi moâi tröôøng öùng duïng, Nhöõng vaán ñeà ñaát pheøn Nam Boä, Lyù thuyeát vaø kinh nghieäm thöïc tieãn ISO/4001, Quaûn trò moâi tröôøng trong noâng laâm ngö nghieäp, Du lòch sinh thaùi… Caùc coâng trình naøy haàu heát ñaõ ñöôïc xuaát baûn, kòp thôøi phuïc vuï nhu caàu hoïc taäp, nghieân cöùu cho ngaønh Moâi tröôøng, ñoàng thôøi goùp phaàn naâng cao nhaän thöùc veà vaán ñeà moâi tröôøng ôû nöôùc ta. Cuoán saùch Ñoäc hoïc moâi tröôøng cô baûn laø coâng trình tieáp theo cuûa Giaùo sö Leâ Huy Baù cuøng caùc coäng söï. Ñaây laø moät cuoán saùch ñöôïc bieân soaïn coâng phu, ñeà caäp ñeán nhieàu vaán ñeà veà ñoäc chaát, ñoäc toá. Moãi loaïi ñoäc chaát, ñoäc toá ñeàu ñöôïc phaân tích roõ veà nguoàn goác, tính chaát vaø bieän phaùp phoøng choáng. Saùch cuõng ñöa ra nhieàu daãn chöùng minh hoïa cuï theå. Ñoäc hoïc moâi tröôøng cô baûn laø cuoán saùch veà ñoäc chaát hoïc moâi tröôøng ñaàu tieân ñöôïc bieân soaïn vaø xuaát baûn ôû Vieät Nam. Nhieàu khaùi nieäm môùi veà ñoäc chaát, ñoäc toá ñöôïc giôùi thieäu trong coâng trình naøy. Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia Thaønh phoá Hoà Chí Minh traân troïng giôùi thieäu cuoán Ñoäc hoïc moâi tröôøng cô baûn vôùi baïn ñoïc. NHAØ XUAÁT BAÛN ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP HOÀ CHÍ MINH 3
CHÖÔNG 1 TOÅNG QUAN VEÀ ÑOÄC HOÏC MOÂI TRÖÔØNG (ECOTOXICOLOGY, AN OVERVIEW) 1.1. GIÔÙI THIEÄU Trong nhöõng thaäp nieân gaàn ñaây, con ngöôøi ñaõ quan taâm ñeán taùc ñoäng oâ nhieãm moâi tröôøng ñoái vôùi söùc khoûe coäng ñoàng, bôûi vì ngoaøi söï laây lan caùc beänh truyeàn nhieãm (dòch taû, thöông haøn) do vi sinh vaät gaây ra, nhöõng beänh nguy hieåm nhö ung thö, AIDS, quaùi thai, caùc dò taät baåm sinh ôû treû do caùc chaát ñoäc haïi trong moâi tröôøng ñaõ xuaát hieän vaø ngaøy caøng gia taêng ôû nhieàu nôi treân theá giôùi. Xaõ hoäi caøng phaùt trieån, coâng nghieäp hoùa caøng nhanh thì tyû leä chaát thaûi ñoäc haïi töø saûn xuaát coâng nghieäp vaø nhöõng aûnh höôûng baát lôïi töø caùc hoaït ñoäng cuûa con ngöôøi taùc ñoäng vaøo moâi tröôøng caøng taêng nhanh. Caùc chaát ñoäc haïi coøn sinh ra do roø ræ töø quaù trình saûn xuaát, vaän chuyeån vaø löu tröõ caùc chaát ñoäc. Ngay caû nöôùc ræ, thaåm thaáu töø baõi raùc cuõng gaây nguy hieåm cho khu daân cö xung quanh. Caùc loaïi oâ nhieãm hoùa hoïc sinh ra töø quaù trình saûn xuaát coâng nghieäp vaø khai thaùc quaù möùc taøi nguyeân thieân nhieân ñang ngaøy caøng laøm nguy haïi cho sinh quyeån. Caùc taùc ñoäng aáy khoâng nhöõng aûnh höôûng ñeán loaøi ngöôøi maø caû caùc sinh vaät soáng treân traùi ñaát. Söï phaùt xaï, caùc khí thaûi, chaát thaûi daïng voâ cô, höõu cô, buïi gia taêng ñang ñe doïa moâi tröôøng vaø söùc khoûe con ngöôøi. Theâm vaøo ñoù, söï thaûi ra ngaøy caøng nhieàu caùc kim loaïi ñoäc, caùc chaát höõu cô coù tính ñoäc vaø ñoä beàn cao, sau ñoù toàn löu, tích luõy trong chuoãi thöùc aên vaø gaây haïi nghieâm troïng ñeán con ngöôøi vaø caùc ñoäng vaät hoang daõ. Ñaùnh giaù bieán coá (risk assessment) vaø quaûn lyù bieán coá (risk management) töø caùc nguy cô tieàm taøng laø raát caàn thieát ñeå baûo veä caùc theá heä töông lai. Chu trình töông taùc giöõa chaát oâ nhieãm vaø cô theå sinh vaät laø quaù trình tieáp xuùc, gaây neân taùc ñoäng sinh hoïc, theå hieän qua söï haáp thuï, phaân boá trong cô theå, chuyeån hoùa, töông taùc vôùi caùc thaønh phaàn sinh hoùa nhaïy caûm, töø ñoù coù theå gaây nhöõng bieán ñoåi veà sinh hoùa trong cô theå, daãn ñeán beänh taät. 5
Chuyeån hoaù Chaát oâ nhieãm, Cô theå sinh vaät chaát ñoäc Taùc ñoäng Ñeå nghieân cöùu taát caû caùc taùc ñoäng neâu treân ñoái vôùi con ngöôøi, caù theå sinh vaät vaø caùc quaàn xaõ sinh vaät trong heä sinh thaùi, chuùng ta seõ tieáp caän moät moân khoa hoïc môùi, ñoù laø moân Ñoäc hoïc moâi tröôøng (environmental toxicology) hay coøn goïi laø Ñoäc hoïc sinh thaùi (ecotoxicology). Noù laø moät boä moân cuûa ngaønh Ñoäc chaát hoïc (toxicology) nhöng laïi naèm trong ngaønh Moâi tröôøng hoïc (environmental sciences). Caàn phaân bieät hai khaùi nieäm: ñoäc chaát hoïc vaø ñoäc hoïc moâi tröôøng. a) Ñoäc chaát hoïc J.F. Borzelleca ñònh nghóa: "Ñoäc chaát hoïc laø ngaønh hoïc nghieân cöùu veà löôïng vaø chaát caùc taùc ñoäng baát lôïi cuûa caùc taùc chaát hoùa hoïc, vaät lyù, sinh hoïc leân heä thoáng sinh hoïc cuûa sinh vaät soáng". Ñoäc chaát hoïc laø ngaønh khoa hoïc veà chaát ñoäc. Noù laø moät ngaønh khoa hoïc cô baûn vaø khoa hoïc öùng duïng. b) Ñoäc hoïc moâi tröôøng Hai khaùi nieäm ñoäc hoïc moâi tröôøng (environmental toxicology) vaø ñoäc hoïc sinh thaùi (ecotoxicology) trong moâi tröôøng hoïc ñöôïc xem laø ñoàng nhaát. Ñoù laø ngaønh khoa hoïc chuyeân nghieân cöùu caùc taùc ñoäng gaây haïi cuûa ñoäc chaát, ñoäc toá trong moâi tröôøng ñoái vôùi caùc sinh vaät soáng vaø con ngöôøi, ñaëc bieät laø taùc ñoäng leân caùc quaàn theå vaø coäng ñoàng trong heä sinh thaùi. Caùc taùc ñoäng bao goàm: nguoàn goác phaùt sinh, con ñöôøng xaâm nhaäp cuûa caùc taùc nhaân hoùa, lyù vaø caùc phaûn öùng giöõa chuùng vôùi moâi tröôøng (Butler, 1978). Ñoäc hoïc moâi tröôøng nghieân cöùu söï bieán ñoåi, toàn löu vaø taùc ñoäng cuûa taùc nhaân gaây oâ nhieãm voán coù trong thieân nhieân vaø caùc taùc nhaân nhaân taïo ñaõ aûnh höôûng ñeán caùc hoaït ñoäng soáng cuûa sinh vaät trong heä sinh thaùi, caùc taùc ñoäng coù haïi ñeán cho con ngöôøi. Nhö vaäy, khaùc vôùi Ñoäc chaát y hoïc hay Hoùa ñoäc hoïc, Ñoäc hoïc moâi tröôøng coù ñoái töôïng nghieân cöùu khoâng chæ laø con ngöôøi maø caû caùc loaøi sinh vaät, quaàn theå vaø quaàn xaõ. Phöông phaùp nghieân cöùu ñoäc hoïc moâi tröôøng thöû nghieäm söï taùc ñoäng vaø tích luõy ñoäc 6
chaát, ñoäc toá treân nhöõng sinh vaät soáng chöù khoâng nghieân cöùu rieâng reõ thaønh phaàn cuûa ñoäc chaát trong phoøng thí nghieäm. Caùc nghieân cöùu veà ñoäc hoïc moâi tröôøng raát phöùc taïp vì coù lieân quan ñeán nhieàu loaïi ñoäc toá, lieàu löôïng, noàng ñoää aûnh höôûng khaùc nhau, taùc ñoäng ñeán nhieàu loaøi khaùc nhau. Thôøi gian tieán haønh ñaùnh giaù möùc ñoä aûnh höôûng cuûa chaát ñoäc treân moät quaàn xaõ sinh vaät khaù daøi. Ñoái töôïng thöû nghieäm thöôøng tieán haønh treân caùc loaïi coù cô ñòa, sinh lyù gaàn gioáng nhö con ngöôøi. Sau ñoù, duøng phöông phaùp ngoaïi suy nhöõng keát quaû tìm ñöôïc ñeå aùp duïng cho con ngöôøi. Tuy nhieân, caùc nhaø sinh thaùi moâi tröôøng hoïc cuõng thöû nghieäm moät vaøi tröôøng hôïp treân con ngöôøi nhö vi truøng soát reùt, moät vaøi loaïi kyù sinh truøng... ñeå tìm ra thuoác chöõa trò. Muïc tieâu cuûa ñoäc hoïc moâi tröôøng laø phaùt hieän caùc taùc chaát (hoùa hoïc, vaät lyù, sinh hoïc) coù nguy cô gaây ñoäc ñeå coù theå döï ñoaùn, ñaùnh giaù caùc söï coá vaø coù bieän phaùp ngaên ngöøa nhöõng taùc haïi ñoái vôùi caùc quaàn theå töï nhieân (bao goàm caû con ngöôøi) trong heä sinh thaùi. Caùc thí nghieäm vaät lyù, hoùa hoïc, sinh hoïc cuøng vôùi thí nghieäm ñoäc chaát moâi tröôøng ñaõ ñöôïc phoái hôïp thöïc hieän ñeå döï toaùn caùc aûnh höôûng xaáu cuûa ñoäc chaát coù theå xaûy ra trong moâi tröôøng. Ñeå hieåu roõ hôn veà ngaønh khoa hoïc môùi meû naøy, chuùng ta caàn naém vöõng caùc khaùi nieäm, moái quan heä giöõa caùc thaønh phaàn trong heä sinh thaùi vaø nhöõng ñieàu kieän ñeå ñaëc tính hoùa hoïc cuûa moät chaát trôû thaønh ñoäc tính ñoái vôùi sinh vaät vaø con ngöôøi. 1.2. MOÄT SOÁ KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN (xem theâm phaàn “Glossary” ôû cuoái saùch tr 546-570) Ñoäc hoïc moâi tröôøng (environmental toxicology) vaø ñoäc hoïc sinh thaùi (ecotoxicology) laø hai khaùi nieäm gaàn gioáng nhau. Ñoù laø moân hoïc nghieân cöùu caùc ñoäc tính cuûa caùc taùc nhaân gaây ñoäc nhö moät ñoäc toá, ñoäc chaát töø chaát gaây oâ nhieãm trong quaù trình oâ nhieãm moâi tröôøng. Ñoái töôïng gaây ñoäc laïi chính laø treân con ngöôøi vaø sinh vaät vaø heä sinh thaùi. Taùc nhaân gaây ñoäc (toxic factor) laø baát kyø moät chaát naøo gaây neân nhöõng hieäu öùng xaáu cho söùc khoûe hoaëc gaây cheát. Haàu heát caùc chaát ñeàu coù ñoäc tính tieàm taøng, chæ coù ñoä lôùn cuûa lieàu löôïng (hay noàng ñoää) hieän dieän cuûa chaát ñoù trong moâi tröôøng môùi quyeát ñònh noù coù gaây ñoäc hay khoâng (Paracelsus, 1538). 7
Lieàu löôïng ñoäc (dose) laø moät ñôn vò bieåu hieän ñoä lôùn söï xuaát hieän caùc taùc nhaân hoùa hoïc, vaät lyù hay sinh hoïc. Lieàu löôïng coù theå ñöôïc dieãn taû qua ñôn vò khoái löôïng hay theå tích treân moät troïng löôïng cô theå (mg, g, ml/kg troïng löôïng cô theå) hay ñôn vò khoái löôïng hay theå tích treân moät ñôn vò dieän tích beà maët cô theå (mg, g, ml/m2 beà maët cô theå). Noàng ñoää trong khoâng khí coù theå ñöôïc theå hieän qua ñôn vò khoái löôïng hay theå tích treân phaàn trieäu theå tích khoâng khí (ppm) hay miligam, gam treân m3 khoâng khí. Noàng ñoää trong nöôùc coù theå dieãn taû qua ñôn vò ppm hay ppb. Ñoä ñoäc caáp tính laø ñoä ñoäc tính thöôøng ñöôïc xaùc ñònh baèng noàng ñoä cuûa moät hoùa chaát, moät taùc nhaân gaây ñoäc taùc ñoäng leân moät nhoùm sinh vaät thöû nghieäm trong thôøi gian ngoä ñoäc ngaén, trong ñieàu kieän coù kieåm soaùt. Ñeå ñaùnh giaù ñoäc tính caáp vaø ngöôõng ñoäc, ngöôøi ta duøng caùc ñaïi löôïng sau ñeå ñaùnh giaù: LD50 (median lethal dose): lieàu löôïng gaây cheát 50% ñoäng vaät thí nghieäm, ñôn vò mg/kg ñoäng vaät soáng treân caïn. LC50 (median lethal concentration): noàng ñoää gaây cheát 50% ñoäng vaät thí nghieäm, ñôn vò mg/l dung dòch hoùa chaát; thöôøng duøng ñeå ñaùnh giaù ñoäc tính cuûa chaát ñoäc daïng loûng hoøa tan trong nöôùc soâng, suoái hay noàng ñoää hôi hoaëc buïi trong moâi tröôøng khoâng khí oâ nhieãm coù theå gaây cheát 50% soá ñoäng vaät thí nghieäm. Toå chöùc Y teá theá giôùi (WHO) ñaõ döïa vaøo giaù trò LD50 ñeå phaân loaïi ñoäc tính cuûa ñoäc chaát. Giaù trò LD50 cuûa moät chaát caøng nhoû, ñoäc tính cuûa chaát ñoù caøng cao. Coù nhieàu qui öôùc phaân loaïi caùc chaát ñoäc döïa vaøo LD50 cuûa chuùng nhö sau: Nhoùm I : raát ñoäc, LD50 < 100 mg/kg. Nhoùm II : ñoäc cao, LD50 = 100 - 300 mg/kg. Nhoùm III : ñoäc vöøa, LD50 = 300 - 1000 mg/kg. Nhoùm IV : ñoäc ít, LD50 > 1000 mg/kg. Trong moâi tröôøng nöôùc, ñoäc tính cuûa hoùa chaát ñoái vôùi thuûy sinh ñöôïc ñaùnh giaù bôûi LC50. Giaù trò naøy caøng thaáp, ñoäc tính caøng cao. Neáu ôû giai ñoaïn cuoái thí nghieäm khoâng gaây cheát ñoäng vaät thí nghieäm maø caùc noàng ñoää (lieàu löôïng) thí nghieäm daãn ñeán caùc taùc ñoäng 8
khaùc nhau ñoái vôùi 50% vaät thí nghieäm thì goïi laø lieàu aûnh höôûng 50% ED50 (median effective dose) hay noàng ñoää aûnh höôûng 50% EC50 (Rand vaø Petrocelli, 1985). Giaù trò EC50 hay LD50 thöôøng ñöôïc thöïc hieän trong voøng 24 ñeán 96 giôø vaø ñöôïc thöû nghieäm treân moät loaïi chaát nhaát ñònh. Ví duï nhö thöû nghieäm treân nguoàn nöôùc ao hoà, thuoác baûo veä thöïc vaät, moät loaïi chaát ñieån hình trong nöôùc thaûi coâng nghieäp... ñeå xaùc ñònh noàng ñoää vaø ngöôõng an toaøn. Thôøi gian cuõng thöôøng ñöôïc ghi cuøng vôùi lieàu löôïng gaây cheát: LD50 48 h hay EC50 24 h. Moät phöông phaùp nghieân cöùu khaùc laø ño thôøi gian caàn thieát ñeå xaùc ñònh 50% sinh vaät thí nghieäm coù phaûn öùng ñaëc bieät (ví duï nhö cheát). Phöông phaùp naøy ñoøi hoûi phaûi giöõ möùc ñoä cuûa caùc taùc ñoäng choïn loïc luoân khoâng ñoåi vaø theo doõi trong thôøi gian thí nghieäm ñeå xaùc ñònh thôøi ñieåm 50% vaät thí nghieäm cheát, hay 50% vaät thí nghieäm soáng soùt. Thôøi gian ñoù goïi laø median lethal time LT50 thôøi gian cheát 50%. Do töû vong laø moät yeáu toá deã xaùc ñònh trong caùc phaûn hoài neân thöû nghieäm ñoä ñoäc caáp tính thoâng thöôøng nhaát laø thöû nghieäm noàng ñoä gaây cheát caáp tính; trong ñoù, 50% phaûn hoài laø thoâng soá chæ veà haøm löôïng ñoäc toá ñöôïc söû duïng vaø 96 h (hay ít hôn) laø thôøi gian ngoä ñoäc tieâu chuaån (do noù laø thôøi gian caàn cho söï ngoä ñoäc gaây cheát caáp tính). Thoâng soá duøng cho ñoä ñoäc caáp tính thöôøng ñöôïc söû duïng nhaát cho caù vaø caùc ñoäng vaät khoâng xöông lôùn laø 96 h LC50. Tuy nhieân, do töû vong khoâng deã xaùc ñònh cho caùc sinh vaät khoâng xöông, moät thoâng soá khaùc, EC50 (noàng ñoä aûnh höôûng trung bình), thöôøng ñöôïc söû duïng hôn laø LC50. AÛnh höôûng ñöôïc söû duïng ñeå öôùc tính EC50 cho moät soá ñoäng vaät khoâng xöông soáng (chaúng haïn daphnia, aáu truøng ruoài nhueá) laø söï baát ñoäng, ñöôïc xaùc ñònh laø khoâng di chuyeån. Caùc taùc ñoäng thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå öôùc tính EC50 cho cua, toâm bieån, toâm ñoàng laø söï baát ñoäng vaø maát caân baèng, ñöôïc xaùc ñònh laø maát khaû naêng duy trì tö theá bình thöôøng. Ñoäc toá caáp tính Ñeå xaùc ñònh ñoä ñoäc caáp tính, moät phöông phaùp thöû nghieäm thoâng duïng laø xaây döïng moät thí nghieäm maø moät keát quaû xaùc ñònh (nghóa laø, moät phaûn hoài toaøn phaàn hay khoâng: cheát hay khoâng) ñöôïc suy luaän ra. Moái quan heä giöõa noàng ñoä chaát thöû vaø phaàn traêm caù theå bò ngoä ñoäc ñöôïc xaùc ñònh vaø moät ñöôøng cong noàng ñoä gaây cheát seõ ñöôïc xaùc laäp. Keát quaû cuûa 9
caùc thöû nghieäm ngaén haïn cho thaáy (1) phaàn traêm caù theå sinh vaät bò gieát hay baát ñoäng trong moãi noàng ñoä thöû, vaø (2) LC50 hay EC50 ñöôïc ghi nhaän töø quan saùt, tính toaùn hay noäi suy. Baûng 1.1: LC50 cuûa moät soá hoùa chaát ñoái vôùi caù tueá Hoùa chaát LC50 Triethylene glycol (TEG) 92,500mg/l Dimethyl formanide (DMF) 10,410mg/l Acetone 9,100mg/l Dimethyl sulfoxide 33,500mg/l (Nguoàn: US EPA, 1979) • Ñoä ñoäc caáp tính tính theo Micro (TM test) Ñeå xaùc ñònh ñoä ñoäc caáp tính, ngöôøi ta coøn duøng phöông phaùp thöû goïi laø TM test (Microtox Test) model 500 Analyser, Protocol for Basic Text (Microbix, 1992). Nguyeân lyù phöông phaùp thöû laø kieåm soaùt quaù trình trao ñoåi chaát cuûa vi sinh vaät phaùt quang thôøi gian ngaén 5 – 15 phuùt qua ñoù, ñaùnh giaù ñoä ñoäc caáp tính cuûa moâi tröôøng nöôùc hay ñaát, buøn khí. Nhieät ñoä ñöôïc duy trì ôû 15 – 27oC. Thieát bò ño laø maùy Microtox model 500, ño cöôøng ñoä phaùt quang cuûa vi sinh vaät Vibrio fischeri NRRL B-11177, thuoác thöû Microtox Reagent. Maùy thöû ñöôïc noái vôùi moät maùy tính caøi ñaët saün phaàn meàm Microtox data collection and reduction software – version 6.0 hoaëc phaàn meàm Microtox OmiTM. Trong ñieàu kieän moâi tröôøng chöa coù hoaëc ít ñoäc chaát, vi sinh vaät phaùt quang maïnh do quaù trình hoâ haáp teá baøo cuûa chuùng. Neáu moâi tröôøng bò nhieãm ñoäc, chaát ñoäc caøng taêng thì löôïng phaùt quang caøng giaûm. Ngöôøi ta ñöa ra moät chæ soá EC50 cöôøng ñoä phaùt saùng cuûa vi sinh vaät trong khoaûng thôøi gian 5 phuùt (hoaëc 15 phuùt) vôùi nhieät ñoä t = 15 ± 0,5oC. Trò soá EC50 ñöôïc ñoïc qua maùy tính. • Ñoä ñoäc caáp tính tính theo loaøi giaùp xaùc Ceriodaphnia Trong moâi tröôøng nöôùc ngoït coù loaïi phieâu sinh vaät giaùp xaùc Ceriodaphria, thöôøng laø thöùc aên cho caù nhoû. Ngöôøi ta söû duïng tính nhaïy caûm cuûa noù vôùi noàng ñoä ñoäc chaát vôùi soá löôïng caù theå cheát ñeå xaùc ñònh möùc ñoä nhieãm ñoäc cuûa moâi tröôøng sau 24 giôø, 48 giôø. 10
Soá löôïng caù theå cheát cuûa noù cuõng ñöôïc bieåu dieãn qua EC50 – 24h EC50 – 48h hoaëc LC50 – 24h vaø ñôn vò tính ñoä ñoäc aáy laø mg/l. • Ñôn vò ñoäc chaát (TU – Toxicity Units): laø ñaïi löôïng theå hieän löôïng ñoäc chaát cuûa maãu thöû vôùi sinh vaät thí nghieäm. Moät ñôn vò tính töông öùng vôùi maãu pha loaõng gieát cheát 50% soá löôïng sinh vaät thí nghieäm. 100(%) TU = EC 50 (50%) TU caøng cao, EC50 caøng thaáp thì moâi tröôøng caøng ñoäc haïi. • Toác ñoä phaùt thaûi ñoäc chaát (Toxicity Emission Rate) laø löôïng ñoäc chaát, ñoäc toá thaûi ra moâi tröôøng xung quanh trong thôøi gian moät ngaøy TER = TU/ngaøy = TU x Q (m3/ngaøy) • Heä soá phaùt thaûi ñoäc chaát (Toxicity Emission Factor – TEF): laø löôïng ñoäc chaát phaùt thaûi tính treân moät taán chaát thaûi raén ôû caùc baõi raùc thaûi. TEF = TU/taán raùc ñang phaân huûy = TER H (taán raùc / ngaøy) Ñoä ñoäc maõn tính Moät coâng cuï quan troïng ñeå hieåu roõ vaø ñaùnh giaù khaû naêng gaây ñoäc cuûa hoùa chaát ñoái vôùi sinh vaät laø ñoä ñoäc maõn tính hay ñoä ñoäc toaøn voøng ñôøi. Ñoä ñoäc maõn tính coù theå cho thaáy caùc noàng ñoä cuûa hoùa chaát coù theå aûnh höôûng ñeán quaù trình phaùt trieån bình thöôøng vaø khaû naêng sinh saûn cuûa moät caù theå sinh vaät. Noùi chung, noàng ñoä gaây ra ngoä ñoäc maõn tính thöôøng thaáp hôn noàng ñoä ngoä ñoäc caáp tính. Do ñoù, ñoä ñoäc maõn tính cung caáp nhieàu soá lieäu nhaïy caûm hôn ñoä ñoäc caáp tính. Trong caùc thöû nghieäm ñeå tìm ra ñoä ñoäc maõn tính, noàng ñoä ngöôõng gaây ra caùc taùc ñoäng coù haïi ñaùng keå thöôøng ñöôïc goïi laø noàng ñoä gaây ñoäc cöïc ñaïi coù theå chaáp nhaän ñöôïc (MATC). MATC laø moät noàng ñoä lyù thuyeát naèm treân noàng ñoä cao nhaát khoâng gaây ra aûnh höôûng (NOEC) vaø naèm döôùi noàng ñoä gaây ñoäc thaáp nhaát (LOEC), do ñoù NOEC < MATC < LOEC. Trong vieäc thieát laäp moái quan heä giöõa ñoä ñoäc caáp tính vaø ñoä ñoäc maõn tính, moät thoâng soá ñaõ ñöôïc ñöa ra söû duïng, ñoù laø yeáu toá aùp duïng (AF), laø moät thoâng soá khoâng thöù nguyeân, thuaàn tuùy hoùa hoïc, ñöôïc tính baèng noàng ñoä ngöôõng cuûa ñoä ñoäc maõn tính chia cho noàng ñoä gaây ñoäc caáp tính. Yeáu toá aùp duïng AF ñöôïc xem nhö laø daûi noàng ñoä. Chaúng haïn, neáu 11
0,5 < MATC < 1,0mg/l vaø LC50 laø 10 mg/l, vaø AF = MATC / LC50 ≥ 0,5 < 1,0 / 10 = 0,05 – 0,1 Theo lyù thuyeát, AF khaù oån ñònh cho moät hoùa chaát. Do ñoù, khi AF cuûa moät hoùa chaát ñaõ ñöôïc xaùc ñònh cho moät loaøi thuûy sinh vaät naøo ñoù thì noù cuõng coù theå aùp duïng cho moät loaøi khaùc. Lyù thuyeát naøy ñaõ cung caáp moät öôùc tính veà noàng ñoä ñoäc maõn tính cuûa moät hoùa chaát leân caùc loaøi khoâng theå tham gia caùc pheùp thöû trong ñieàu kieän gaây ñoäc maõn tính do chöa coù ñuû thoâng tin veà caùc yeâu caàu caàn thieát ñeå duy trì ñôøi soáng sinh vaät. Ngoaøi ra, trong moät soá tröôøng hôïp, AF cuõng cung caáp öôùc tính veà noàng ñoä ñoäc maõn tính maø khoâng caàn tieán haønh thöû nghieäm, maëc duø loaøi sinh vaät coù theå tham gia. Ñieàu naøy ñaõ giuùp giaûm chi phí vaø thôøi gian söû duïng cho caùc thöû nghieäm. Caùc nhaø nghieân cöùu coù theå xaùc ñònh AF cuûa moät hoùa chaát ñoái vôùi moät sinh vaät vaø sau ñoù aùp duïng cho moät sinh vaät khaùc. Chaúng haïn, AF cuûa moät hoùa chaát ñoái vôùi caù laø töø 0,05 - 0,1, AF naøy coù theå aùp duïng ñeå xaùc ñònh MATC cuûa moät loaøi giaùp xaùc nhö toâm, khi bieát LC50 cuûa noù laø 1,0mg/l. MATC cuûa hoùa chaát naøy ñoái vôùi toâm seõ laø: MATC = AF x LC50 = 0,05 – 0,1 x 1,0 mg/l ≥ 0,05 < 0,1 mg/l Cuoái cuøng, moät söï so saùnh veà caùc noàng ñoä hoùa chaát gaây ra caùc aûnh höôûng coù haïi ñaùng keå trong nghieân cöùu ñoä ñoäc maõn tính vôùi noàng ñoä hoùa chaát coù theå coù trong moâi tröôøng nöôùc (EEC) cho pheùp moät söï ñaùnh giaù veà caùc khaû naêng ngoä ñoäc tieàm taøng maø hoùa chaát gaây ra cho caùc sinh vaät nöôùc. Ñoäc tính baùn caáp laø taùc duïng gaây haïi cô theå ñoäng vaät neáu haèng ngaøy hoùa chaát ñöôïc ñöa vaøo cô theå trong khoaûng thôøi gian döôùi 10% thôøi gian soáng cuûa ñoäng vaät thí nghieäm. Möùc khoâng thaáy ñöôïc hieäu öùng thuoác (no observable effect level – NOEL) laø lieàu löôïng toái ña cuûa moät chaát ñoäc khoâng taïo ra ñöôïc moät hieäu öùng thaáy roõ reät ôû caùc ñoäng vaät thí nghieäm. NOEL thöôøng ñöôïc duøng laøm höôùng daãn ñeå laäp ra caùc möùc tieáp xuùc toái ña ôû ngöôøi vaø thieát laäp caùc möùc dö löôïng chaáp nhaän ñöôïc treân caùc loaïi noâng saûn. Thoâng thöôøng, möùc tieáp xuùc vaø möùc dö löôïng chaáp nhaän ñöôïc ñöôïc qui ñònh khoaûng 100 - 1000 laàn nhoû hôn NOEL ñeå coù ñöôïc söï an toaøn caàn thieát. Phaûn hoài (response) laø nhöõng phaûn öùng cuûa moät cô quan hay moät phaàn cuûa cô quan noäi taïng (ví duï nhö cô baép) ñoái vôùi moät taùc nhaân kích thích (duffus). Taùc nhaân kích thích coù theå coù moät vaøi daïng, taùc duïng kích 12
thích caøng lôùn thì phaûn hoài caøng maïnh. Khi taùc nhaân kích thích laø hoùa chaát, phaûn hoài lieân heä töông quan vôùi lieàu löôïng (dose). 1.3. NHIEÃM BAÅN - OÂ NHIEÃM CHAÁT ÑOÄC VAØ NGOÄ ÑOÄC 1.3.1. OÂ nhieãm moâi tröôøng (pollution) (*) Chuùng ta bieát raèng caùc hieän töôïng ngoä ñoäc ôû ngöôøi vaø sinh vaät ñeàu lieân quan ñeán löôïng ñoäc toá, ñoäc chaát coù trong moâi tröôøng, maø ñoäc chaát naøy laïi xuaát phaùt töø chaát gaây oâ nhieãm coù trong moâi tröôøng bò oâ nhieãm. Ñònh nghóa: OÂ nhieãm moâi tröôøng laø hieän töôïng suy giaûm chaát löôïng moâi tröôøng quaù moät giôùi haïn cho pheùp, ñi ngöôïc laïi vôùi muïc ñích söû duïng moâi tröôøng, aûnh höôûng ñeán söùc khoûe con ngöôøi vaø sinh vaät. OÂ nhieãm moâi tröôøng vöôït quaù möùc nhaát ñònh seõ laø hieän töôïng nhieãm ñoäc vaø ngoä ñoäc sinh vaät vaø con ngöôøi. Toå chöùc Y teá theá giôùi ñònh nghóa oâ nhieãm laø vieäc chuyeån caùc chaát thaûi hoaëc naêng löôïng vaøo moâi tröôøng ñeán möùc coù khaû naêng gaây haïi cho söùc khoûe con ngöôøi vaø söï phaùt trieån sinh vaät hoaëc laøm giaûm chaát löôïng moâi tröôøng soáng. Nguoàn gaây oâ nhieãm laø nguoàn thaûi ra caùc chaát oâ nhieãm. Chuùng ta coù theå phaân chia caùc chaát gaây oâ nhieãm theo tính chaát hoaït ñoäng, nguoàn goác phaùt sinh, theo khoaûng caùch khoâng gian… nguoàn gaây oâ nhieãm chính cuõng laø nguoàn gaây ñoäc. Chaát oâ nhieãm laø caùc hoùa chaát, taùc nhaân vaät lyù, sinh hoïc ôû noàng ñoää hoaëc möùc ñoä nhaát ñònh, taùc ñoäng xaáu ñeán chaát löôïng moâi tröôøng. Khi oâ nhieãm vöôït quaù möùc, chaát oâ nhieãm cuõng chính laø chaát ñoäc. 1.3.1.1. OÂ nhieãm, gaây ñoäc moâi tröôøng nöôùc Nöôùc laø moät nguoàn taøi nguyeân lôùn trong thieân nhieân nhöng do söï phaân boá khoâng ñeàu vaø do taùc ñoäng cuûa con ngöôøi neân ôû moät soá nôi treân theá giôùi nöôùc trôû neân khan hieám hoaëc keùm chaát löôïng, khoâng söû duïng ñöôïc. Do tính deã lan truyeàn neân phaïm vi cuûa vuøng oâ nhieãm nöôùc lan nhanh trong thuûy vöïc vaø theo ñaø phaùt trieån cuûa saûn xuaát coâng nghieäp, toác ñoä ñoâ thò hoùa... Nhieàu nôi treân theá giôùi hieän nay ñang bò ñe doïa thieáu nöôùc saïch traàm troïng do tình traïng nguoàn nöôùc bò oâ nhieãm hoaëc sa maïc (*) Xem “Moâi tröôøng”, taäp I, Leâ Huy Baù, Nxb Khoa hoïc vaø kó thuaät, 1997). 13
hoùa. Haäu quaû cuûa vieäc nhieãm ñoäc ñoäc chaát, ñoäc toá trong vuøng nöôùc bò oâ nhieãm ñaõ, ñang vaø seõ coøn phaûi giaûi quyeát laâu daøi. Nöôùc oâ nhieãm laø con ñöôøng deã daøng nhaát ñöa ñoäc chaát vaøo caùc cô theå soáng vaø con ngöôøi thoâng qua caùc maét xích trong chuoãi thöùc aên, nöôùc uoáng. Vì theá, vaán ñeà oâ nhieãm nöôùc vaø aûnh höôûng cuûa caùc taùc nhaân ñoäc trong nöôùc ñeán quaàn xaõ thuûy sinh vaø con ngöôøi caàn ñöôïc quan taâm nghieân cöùu. 1.3.1.2. OÂ nhieãm, gaây ñoäc moâi tröôøng khoâng khí Khoâng khí laø hoãn hôïp caùc chaát coù daïng khí, coù thaønh phaàn theå tích haàu nhö khoâng ñoåi. Thaønh phaàn cuûa khoâng khí khoâ laø 78% N2, 20,95% O2, 0,93% Ar, 0,03% CO2, 0,002% Ne, 0,005% He. Ngoaøi ra, khoâng khí coøn chöùa moät löôïng hôi nöôùc nhaát ñònh. Noàng ñoää baõo hoøa hôi nöôùc trong khoâng khí phuï thuoäc raát nhieàu vaøo nhieät ñoä. OÂ nhieãm khoâng khí laø söï phoùng thích vaøo khí quyeån caùc loaïi khí, buïi, hôi hay caùc haït khoâng phaûi laø thaønh phaàn khoâng khí khoâ, laøm cho thaønh phaàn khoâng khí thay ñoåi, gaây aûnh höôûng baát lôïi cho con ngöôøi, sinh vaät vaø caùc coâng trình. Khoâng khí oâ nhieãm chöùa raát nhieàu loaïi chaát ñoäc nguy haïi cho söùc khoûe con ngöôøi vaø heä sinh thaùi. Caùc chaát naøy caøng nguy hieåm hôn khi deã daøng xaâm nhaäp vaøo cô theå qua ñöôøng hoâ haáp vaø da, haáp thuï vaøo maùu hoaëc taùc ñoäng ngay leân heä thaàn kinh. 1.3.1.3. OÂ nhieãm, gaây ñoäc moâi tröôøng ñaát OÂ nhieãm nöôùc, oâ nhieãm khoâng khí coù lieân quan maät thieát ñeán oâ nhieãm gaây ñoäc ñaát ñai. OÂ nhieãm ñaát phaûn aùnh nhöõng phöông thöùc canh taùc phaûn veä sinh vaø nhöõng chính saùch sai laàm veà quaûn lyù, söû duïng ñaát ñai. OÂ nhieãm ñaát phaûn aùnh söï lieân thoâng giöõa oâ nhieãm nöôùc, khoâng khí daãn ñeán oâ nhieãm vaø gaây ñoäc cho ñaát. ÔÛ caùc nöôùc phaùt trieån cuõng nhö caùc nöôùc ñang phaùt trieån, oâ nhieãm gaây ñoäc ñaát coøn laø do: + Söû duïng quaù möùc trong noâng nghieäp nhöõng saûn phaåm hoùa hoïc nhö phaân boùn, chaát ñieàu hoøa sinh tröôûng, thuoác baûo veä thöïc vaät... + Thaûi vaøo ñaát moät löôïng lôùn chaát thaûi coâng nghieäp, chaát thaûi ñoäc haïi. + Do traøn daàu + Do caùc nguoàn phoùng xaï töï nhieân vaø nhaân taïo. 14
1.3.2. Nhieãm baån (contamination) laø tröôøng hôïp caùc chaát laï laøm thay ñoåi thaønh phaàn vi löôïng, hoùa hoïc, sinh hoïc cuûa moâi tröôøng nhöng chöa laøm thay ñoåi tính chaát vaø chaát löôïng cuûa caùc moâi tröôøng thaønh phaàn. Nhö vaäy, moâi tröôøng nöôùc khi bò oâ nhieãm ñaõ traûi qua giai ñoaïn nhieãm baån, nhöng moät moâi tröôøng nhieãm baån chöa chaéc ñaõ bò oâ nhieãm. Ngoaøi ra cuõng caàn bieát theâm raèng thuaät ngöõ Contamination chæ thöôøng duøng cho oâ nhieãm gaây ñoäc moâi tröôøng ñaát vaø buøn ñaùy, khoâng hoaëc ít duøng cho moâi tröôøng khoâng khí, nöôùc 1.3.3. Chaát ñoäc (toxicant, poison, toxic element) Chaát ñoäc laø nhöõng chaát gaây neân hieän töôïng ngoä ñoäc cho con ngöôøi, thöïc vaät, ñoäng vaät. Caùc taùc nhaân gaây oâ nhieãm coù maët trong moâi tröôøng ñeán moät noàng ñoää naøo ñoù thì trôû neân ñoäc. Nhö vaäy, töø taùc nhaân oâ nhieãm, caùc taùc chaát naøy trôû thaønh taùc nhaân ñoäc, chaát ñoäc vaø gaây ñoäc cho sinh vaät vaø con ngöôøi. Trong moâi tröôøng thöôøng coù ba loaïi chaát ñoäc: Chaát ñoäc baûn chaát (chaát ñoäc töï nhieân): goàm caùc chaát maø duø ôû lieàu löôïng raát nhoû cuõng gaây ñoäc cho cô theå sinh vaät. Ví duï nhö H2S, Pb , Hg, Be, St, CO... Chaát ñoäc khoâng baûn chaát: töï thaân khoâng laø chaát ñoäc nhöng coù luùc noù cuõng coù theå gaây neân caùc hieäu öùng ñoäc khi vaøo moâi tröôøng. Chaát ñoäc theo lieàu löôïng: laø nhöõng chaát ôû möùc ñoä bình thöôøng (hay möùc ñoä neàn) chöa bieåu hieän tính ñoäc; noù chæ coù tính ñoäc khi haøm löôïng taêng cao trong moâi tröôøng töï nhieân. Thaäm chí moät soá chaát khi ôû haøm löôïng thaáp laø chaát dinh döôõng caàn thieát cho sinh vaät vaø con ngöôøi (Microelement hay Microfertilize), nhöng khi noàng ñoää taêng cao, vöôït quaù moät ngöôõng an toaøn nhaát ñònh ñoái vôùi moät sinh vaät nhaát ñònh thì chuùng trôû neân ñoäc. Ví duï, trong moâi tröôøng ñaát, NH+4 trong dung dòch ñaát laø chaát dinh döôõng cuûa thöïc vaät vaø sinh vaät khi ôû noàng ñoää thaáp; nhöng khi vöôït quaù tyû leä 1/500 veà troïng löôïng noù seõ gaây ñoäc. Töông töï, Zn laø nguyeân toá vi löôïng caàn thieát ñeå naâng cao chaát löôïng saûn phaåm noâng nghieäp nhöng khi vöôït quaù 0,78% ñaõ gaây ñoäc; hay Fe2+ vöôït quaù noàng ñoää 500ppm laø gaây cheát luùa, vöôït quaù 0,3 ppm trong nöôùc laø aûnh ñeán söùc khoûe cuûa con ngöôøi. 15
1.4. CAÙC NGUYEÂN LYÙ VEÀ ÑOÄC HOÏC MOÂI TRÖÔØNG 1.4.1. Tính ñoäc Tính ñoäc cuûa moät chaát ñoäc phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá sau: ♦ Ñaëc tính cuûa chaát ñoù ñoái vôùi sinh vaät nhaát ñònh Ví duï : Pb, Hg, CuSO4, gaây ñoäc vôùi sinh vaät. Hg voâ cô ít ñoäc hôn so vôùi Hg höõu cô. Chaát höõu cô chöùa Cl coù ñoäc tính caøng cao khi soá nguyeân töû Cl trong phaân töû chaát ñoù caøng nhieàu: CH3Cl < CH2Cl2 < CHCl3 < CCl4. Hôïp chaát amine, nitro cuûa benzene caøng ñoäc khi goác NH2 vaø NO2 caøng nhieàu trong phaân töû. ♦ Caùc chaát deã tan trong nöôùc thöôøng deã gaây ñoäc hôn ♦ Noàng ñoää (hay lieàu löôïng) cuûa chaát ñoäc: Noàng ñoä vaø lieàu löôïng caøng taêng tính ñoäc caøng taêng. ♦ Taùc ñoäng toång hôïp cuûa nhieàu chaát: neáu nhieàu chaát ñoäc cuøng taùc duïng ñoàng thôøi thì möùc ñoä nguy hieåm caøng taêng. Trong tröôøng hôïp naøy, noàng ñoää caùc chaát phaûi nhoû hôn noàng ñoää cho pheùp cuûa töøng chaát. Caùch tính noàng ñoää cho pheùp: C1 C 2 C 3 + + + ... < 1 T1 T2 T3 trong ñoù: C1, C2, C3 … laø noàng ñoää töøng chaát trong moâi tröôøng T1, T2, T3 ... laø noàng ñoää toái ña töông öùng khi taùc ñoäng rieâng reõ. ♦ Thôøi gian tieáp xuùc vôùi chaát ñoäc caøng laâu caøng nguy hieåm. ♦ Nhieät ñoä moâi tröôøng: thoâng thöôøng nhieät ñoä caøng cao, khaû naêng gaây ñoäc caøng lôùn nhöng coù moät vaøi tröôøng hôïp thì ngöôïc laïi. Cuõng coù nhöõng chaát ñoäc, khi nhieät ñoä quaù cao seõ deã bò bieán tính hoaëc phaân huyû; do ñoù, tính ñoäc giaûm. 1.4.2. Ngöôõng ñoäc Ngöôõng ñoäc laø lieàu löôïng chaát ñoäc thaáp nhaát gaây ra ngoä ñoäc, thöôøng tính theo ñôn vò: mg/kg troïng löôïng cô theå. Ngöôõng ñoäc khaùc nhau ôû caùc loaøi sinh vaät khaùc nhau; vaø ôû nhöõng moâi tröôøng khaùc nhau, ngöôõng ñoäc cuõng khaùc nhau. Cuøng moät chaát ñoäc nhöng ngöôõng ñoäc cuûa ngöôøi khaùc cuûa thöïc vaät, ñoäng vaät vaø vi sinh vaät. 16
Trò soá ngöôõng thöù haïng (threshold limit value - TLV): ñoái vôùi moät hoùa chaát, TLV laø noàng ñoää cuûa hoùa chaát (tính theo ppm) khoâng taïo ra nhöõng aûnh höôûng xaáu cho sinh vaät trong moät khoaûng thôøi gian naøo ñoù. TLV thoâng duïng nhaát - thöôøng aùp duïng cho noâng daân - laø noàng ñoää cuûa hoùa chaát maø noâng daân phaûi chòu ñöïng trong 8 giôø moãi ngaøy vaø trong 5 ngaøy lieân tieáp. Ñoâi khi phaûi aùp duïng nhöõng trò soá TLV ngaén haïn cho noâng daân vì coâng vieäc phaûi ñi vaøo vuøng xöû lyù thuoác. 1.4.3. Tính beàn vöõng cuûa ñoäc chaát trong moâi tröôøng Nhieàu chaát hoùa hoïc coù thôøi gian baùn phaân huûy (half life) raát daøi hay raát khoù bò oxy hoùa hoaëc khoù bò phaân huûy sinh hoïc; do ñoù, chuùng raát beàn trong töï nhieân. Ví duï, dioxin coù thôøi gian baùn huûy töø 10 -12 naêm. Chuùng ñöôïc thaûi ra moâi tröôøng trôû thaønh chaát thaûi ñoäc haïi coù ñôøi soáng raát laâu daøi vaø gaây nguy hieåm cho heä sinh thaùi. Chuùng coù theå ñöôïc haáp thuï vaøo caùc cô quan cuûa thöïc vaät, ñoäng vaät raát laâu maø khoâng bò phaân raõ hay ñaøo thaûi. Theo thôøi gian, chuùng coù theå ñöôïc tích luõy ngaøy caøng nhieàu qua moãi baäc dinh döôõng trong thaùp dinh döôõng, tröôùc khi xaâm nhaäp vaøo cô theå con ngöôøi. Noàng ñoää tích luõy naøy khi vöôït quaù ngöôõng ñoäc giôùi haïn seõ gaây nhöõng beänh nguy hieåm hoaëc laøm thay ñoåi caáu truùc teá baøo, ñoät bieán gen gaây ung thö... laøm suy thoaùi caùc theá heä sau. Ví duï, söï kieän nhieãm ñoäc methyl thuûy ngaân ôû vònh Minamata, Nhaät Baûn (1932 - 1971) khoâng chæ ñoái vôùi caù maø caû heä sinh thaùi trong nöôùc vaø traàm tích ñaùy vònh, laø moät ñieån hình cho söï toàn taïi beàn vöõng cuûa ñoäc chaát trong töï nhieân. Haäu quaû laø ngö daân trong vuøng sau nhieàu naêm aên caù bò nhieãm ñoäc, ñaõ phaùt sinh nhöõng caên beänh laï maø chæ coù ôû Minamata. Ngaøy nay, sau nhieàu coá gaéng naïo veùt traàm tích methyl thuûy ngaân vaø caûi taïo moâi tröôøng, ngöôøi ta öôùc tính dö löôïng coøn laïi cuûa thuûy ngaân trong buøn ñaùy vònh phaûi ñeán naêm 2011 môùi phaân huûy heát. 1.5. MOÄT VAØI LOAÏI ÑOÄC CHAÁT ÑIEÅN HÌNH (Seõ trình baøy kyõ hôn ôû caùc chöông sau) 1.5.1. Chaát thaûi töø coâng nghieäp döôïc phaåm Coâng nghieäp döôïc phaåm taïo ra moät khoái löôïng lôùn caùc chaát thaûi hoùa hoïc. Thaønh phaàn cuûa caùc chaát naøy lieân quan ñeán bí maät cuûa saûn phaåm hay ñoäc quyeàn saùng cheá, do ñoù khoù coâng khai hoaøn toaøn. Caùc chaát 17
hoùa hoïc naøy coù theå laø chaát öùc cheá sinh hoïc hay chaát ñoäc ñoái vôùi qui trình xöû lyù vaø seõ gaây nhieàu vaán ñeà cho moâi tröôøng soáng khi thaûi ra ngoaøi. 1.5.2. Thuoác tröø saâu höõu cô Treân thò tröôøng moät soá loaïi thuoác baûo veä thöïc vaät ñaõ ñöôïc söû duïng nhö DDT, lindane, chlordane, dieldrin, aldrin vaø heptachlor. Veà maët coâng duïng, chuùng ñöôïc xem laø coù taùc duïng dieät tuyeät ñoái nhieàu loaïi coân truøng khaùc nhau. Nhöng khi caùc loaïi treân ñöôïc duøng döôùi daïng dung dòch, chuùng coù khaû naêng dính chaët vaøo caùc haït keo ñaát, khoù bò röûa troâi theo doøng nöôùc vaø khoù bò phaân huûy sinh hoïc hay hoùa hoïc trong moâi tröôøng töï nhieân. Thôøi gian baùn huûy cuûa chuùng töông ñoái daøi (1-10 naêm). Do khoâng tan trong nöôùc neân chuùng coù theå ñöôïc tích luõy trong caùc moâ môõ vaø chuyeån töø ñoäng vaät sang con ngöôøi qua thöùc aên hoaëc qua nöôùc uoáng khoâng khí oâ nhieãm. Hieän nay moät soá hoùa chaát baûo veä thöïc vaät ñaõ bò caám nhö DDT nhöng moät soá nôi vaãn coøn duøng vaø toàn dö trong ñaát vaãn coøn cao (Leâ Huy Baù, 2004). 1.5.3. Hôïp chaát phenol Hôïp chaát phenol xuaát phaùt töø goác benzene goàm: polyphenol, chlorophenol, phenoxy acid. Phenol khoâng maøu, tinh theå traéng coù theå chuyeån sang ñoû khi bò phôi ra aùnh naéng, tan töông ñoái nhieàu trong nöôùc. Phenol laø phuï phaåm cuûa coâng nghieäp hoùa daàu, töø moû than, luyeän coác hoaëc coù theå phaân tích töø nhöïa ñöôøng, ñieàu cheá töø toång hôïp höõu cô… Phenol laø nguyeân lieäu thoâ cuûa nhieàu ngaønh coâng nghieäp. Moät ví duï ñieån hình gaàn ñaây laø vieäc 21 coâng nhaân ñaõ bò boûng da, phaûi ñi caáp cöùu, nhaäp vieän vaø ñeå laïi thöông taät do tieáp xuùc vôùi phenol trong khi naïo veùt keânh coù nöôùc ñaõ bò nhieãm phenol töø pheá thaûi voû haït ñieàu ôû Bình Chaùnh, Thaønh phoá Hoà Chí Minh (1999). 1.5.4. Caùc hôïp chaát PCB (polychloro biphenyl) Gioáng nhö thuoác tröø saâu höõu cô, PCB laø hôïp chaát raát beàn vöõng trong töï nhieân. Moät phöông phaùp thöôøng duøng ñeå phaù huûy caáu truùc cuûa PCB laø nung ôû 1200oC trong 2 phuùt. Con ñöôøng thoâng thöôøng nhaát ñeå PCB xaâm nhaäp vaøo cô theå ngöôøi laø qua thöïc vaät, thuûy saûn, khí quyeån (haït bay hôi). Chuùng coù theå toàn löu trong moâ môõ cuûa caùc sinh vaät soáng. 1.5.5. Chaát thaûi coù goác halogen Xuaát phaùt töø quaù trình giaët taåy, laøm saïch kim loaïi, deät nhuoäm hay thuoäc da. Goác halogen coù theå keát hôïp vôùi caùc chaát thaûi trong nöôùc thaûi ñeå 18
taïo thaønh caùc hôïp chaát raát nguy hieåm, ñoäc haïi, linh ñoäng trong nöôùc vaø toàn taïi laâu beàn trong töï nhieân. 1.5.6. Chaát ñoäc cyanur Töø hoùa chaát ñaõi vaøng, tuyeån quaëng, xöû lyù hôi noùng trong luyeän theùp vaø moät soá chaát thaûi coâng nghieäp. 1.5.7. Chaát ñoäc phoùng xaï Coù hai nguoàn chaát thaûi phoùng xaï maø phoå bieán nhaát laø töø nhaø maùy naêng löôïng haït nhaân: moû quaëng uranium; chaát thaûi beänh vieän. Coù ba loaïi tia phoùng xaï aûnh höôûng leân con ngöôøi laø alpha, beta, vaø gamma. Möùc ñoä gaây haïi tuøy thuoäc loaïi tia. Chaát phoùng xaï seõ gaây ra tình traïng thieáu maùu, suy nhöôïc cô theå, meät moûi, ruïng toùc, ñuïc thuûy tinh theå, noåi ban ñoû ôû da, ung thö hoaëc gaây nhöõng ñoät bieán trong quaù trình hình thaønh teá baøo, bieán ñoåi gen, laøm aûnh höôûng ñeán caû moät theá heä töông lai. 1.5.8. Caùc chaát ñoäc kim loaïi naëng Kim loaïi naëng coù trong buøn coáng raõnh, keânh raïch ñoâ thò, nöôùc thaûi coâng nghieäp nhaát laø luyeän kim, xi maï qua con ñöôøng thöïc phaåm, tích luyõ trong cô theå sinh vaät,... gaây aûnh höôûng laâu daøi leân cô theå sinh vaät vaø con ngöôøi, gaây ung thö. 1.6. CAÙC YEÁU TOÁ LAØM AÛNH HÖÔÛNG ÑEÁN TÍNH ÑOÄC CUÛA ÑOÄC CHAÁT, ÑOÄC TOÁ Tieân lieäu nhöõng aûnh höôûng coù haïi cuûa chaát ñoäc ñoái vôùi con ngöôøi vaø caùc quaàn theå sinh vaät trong heä sinh thaùi laø moät vieäc khoâng deã. Tuoåi taùc, giôùi tính, söùc khoûe vaø nhieàu yeáu toá moâi tröôøng khaùc goùp phaàn vaøo keát quaû cuoái cuøng. 1.6.1. Lieàu löôïng vaø thôøi gian tieáp xuùc vôùi hoùa chaát ñoäc: noùi chung, khi lieàu löôïng tieáp xuùc caøng cao vaø thôøi gian tieáp xuùc caøng laâu thì tính ñoäc coù taùc haïi caøng lôùn. Söï hieän dieän cuøng moät luùc nhieàu loaïi hoùa chaát trong cô theå soáng hoaëc trong moâi tröôøng taïi cuøng moät thôøi ñieåm tieáp xuùc cuõng laø moät yeáu toá taùc ñoäng ñeán tính ñoäc cuûa caùc chaát. Ñeå chöùng toû taùc ñoäng naøy, caùc nhaø ñoäc chaát hoïc thöôøng tieán haønh caùc thöû nghieäm ñeå xaùc ñònh LD50 (lieàu gaây cheát 50% con vaät thí nghieäm) 19
cuûa moãi loaïi ñoäc chaát, LD50 ñaùnh giaù tính ñoäc töông ñoái cuûa moät chaát. Ví duï, moät chaát coù LD50 laø 200mg/kg b.w (body weight) seõ coù tính ñoäc baèng moät nöûa cuûa hoùa chaát coù LD50 laø 100mg/kg b.w. 1.6.2. Caùc yeáu toá sinh hoïc Tuoåi taùc: Nhöõng cô theå treû con, ñang phaùt trieån qua thôøi kyø non yeáu seõ bò taùc ñoäng cuûa chaát ñoäc maïnh hôn nhöõng cô theå ngöôøi lôùn. Ví duï, treû em bò nhieãm ñoäc chì vaø thuûy ngaân deã daøng vaø nghieâm troïng hôn ngöôøi lôùn vì heä thaàn kinh cuûa chuùng chöa hoaøn chænh raát nhaïy caûm vôùi chaát ñoäc; con vaät thí nghieäm nhoû bò ngoä ñoäc cuûa SOx vaø NOx trong khoâng khí oâ nhieãm naëng hôn con vaät lôùn. Tình traïng söùc khoûe: dinh döôõng keùm, caêng thaúng thaàn kinh, aên uoáng khoâng ñieàu ñoä, beänh tim, phoåi vaø huùt thuoác laù goùp phaàn laøm suy yeáu söùc khoûe vaø laøm con ngöôøi deã bò nhieãm ñoäc hôn. Yeáu toá di truyeàn cuõng coù theå quyeát ñònh söï phaûn öùng cuûa cô theå ñoái vôùi moät soá chaát ñoäc. Yeáu toá gen di truyeàn: cuõng coù taùc duïng nhaát ñònh ñeán möùc ñoä taùc haïi vaø khaû naêng aûnh höôûng laâu daøi qua vaøi theá heä cuûa ñoäc chaát. Moät soá gen nhaát ñònh seõ deã bò taùc ñoäng cuûa moät soá ñoäc chaát nhaát ñònh. 1.6.3. Caùc nhaân toá moâi tröôøng aûnh höôûng ñeán hoaït tính cuûa ñoäc chaát Caùc nhaân toá oâ nhieãm lan truyeàn trong caùc moâi tröôøng thaønh phaàn (moâi tröôøng nöôùc, khoâng khí, ñaát) coù theå gia taêng tính ñoäc vaø cuõng coù theå keát tuûa, giaûm tính ñoäc. Caùc taùc nhaân oâ nhieãm chòu aûnh höôûng maïnh cuûa caùc yeáu toá cuûa moâi tröôøng thaønh phaàn maø caùc ñoái töôïng sinh vaät vaø heä sinh thaùi naèm trong moâi tröôøng ñoù. Coù theå keå moät soá taùc nhaân aûnh höôûng nhö sau : pH moâi tröôøng: tính kieàm, acid hay trung tính cuûa moâi tröôøng laø yeáu toá ñaàu tieân aûnh höôûng ñeán tính tan, ñoä pha loaõng vaø hoaït tính cuûa taùc chaát gaây ñoäc. Moät taùc nhaân oâ nhieãm toàn taïi ôû traïng thaùi hoøa tan thöôøng coù ñoäc tính cao hôn ñoái vôùi thuûy sinh. Ví duï: ôû pH acid, keõm (Zn) coù ñoäc tính cao hôn vì toàn taïi ôû hình thaùi Zn vaø ZnHCO3+ (hoøa tan); trong khi ñoù ôû pH kieàm, keõm coù ñoäc tính 2+ thaáp do toàn taïi ôû traïng thaùi Zn(OH)2 (keát tuûa). EC (ñoä daãn ñieän): coù aûnh höôûng nhaát laø vôùi caùc chaát ñoäc coù tính ñieän giaûi. 20
Caùc chaát caën trong moâi tröôøng nöôùc, khoâng khí, ñaát, gaây keát dính hay sa laéng ñoäc chaát. Ví duï, trong vuøng ñaát chua pheøn, neáu coù caùc haït keo seùt lô löûng, ñoäc chaát Al3+ laø ñoäc chaát ñieån hình trong heä sinh thaùi ñaát pheøn, seõ lieân keát vôùi caùc haït mang ñieän aâm naøy vaø seõ traàm laéng xuoáng, laøm giaûm ñoäc tính cuûa Al3+ trong dung dòch. Nhieät ñoä: aûnh höôûng ñeán khaû naêng hoøa tan, laøm gia taêng toác ñoä phaûn öùng, taêng hoaït tính cuûa caùc chaát oâ nhieãm. Ví duï, khi nhieät ñoä cao, HgCl2 seõ taùc duïng nhanh gaáp 2 -3 laàn so vôùi nhieät ñoä thaáp. Thuoác tröø saâu DDT vaø moät soá loaïi thuoác dieät raày thöôøng taêng ñoäc tính khi nhieät ñoä töø 100C leân 300C. Dieän tích maët thoaùng: aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán söï phaân boá noàng ñoää vaø lieàu löôïng, phaân huûy chaát oâ nhieãm, ñaëc bieät laø chaát höõu cô khoâng beàn vöõng. Doøng nöôùc coù beà maët lôùn, doøng chaûy maïnh, löu löôïng lôùn coù khaû naêng töï laøm saïch cao, giaûm ñoäc tính. Caùc chaát ñoái khaùng hoaëc chaát xuùc taùc: neáu trong moâi tröôøng toàn taïi chaát xuùc taùc thì hoaït tính cuûa chaát oâ nhieãm seõ taêng cao nhieàu laàn. Ngöôïc laïi, khi coù chaát ñoái khaùng thì ñoäc tính seõ giaûm hoaëc trieät tieâu. Caùc yeáu toá veà khí töôïng, thuyû vaên nhö ñoä aåm, toác ñoä gioù, aùnh saùng, söï lan truyeàn soùng, doøng chaûy, ñoä maën cuõng gaây taùc ñoäng khaù lôùn ñeán hoaït tính cuûa ñoäc chaát, nhaát laø taùc ñoäng ñeán khaû naêng lan truyeàn ñoäc chaát trong moâi tröôøng. Khaû naêng töï laøm saïch cuûa moâi tröôøng: Moãi moät heä moâi tröôøng sinh thaùi ñeàu coù khaû naêng töï laøm saïch cuûa noù. Khaû naêng naøy caøng lôùn thì tính chòu ñoäc vaø giaûi ñoäc (detoxification) caøng cao. 1.7. DIEÃN BIEÁN VAØ CON ÑÖÔØNG ÑI CUÛA ÑOÄC CHAÁT Chaát ñoäc phaùt sinh töø nhieàu nguoàn (töï nhieân vaø nhaân taïo) vaø xaâm nhaäp vaøo cô theå baèng nhieàu caùch, sau moät thôøi gian tích luõy seõ taêng tính hoaït ñoäng hoaëc phaân huûy, laøm giaûm ñoäc tính vaø ñaøo thaûi khoûi cô theå. Sau ñaây laø trình töï caùc böôùc treân ñöôøng ñi cuûa ñoäc chaát khi taùc duïng leân con ngöôøi. 1.7.1. Nguoàn phaùt sinh A. Nguoàn thieân nhieân a) Töø hoaït ñoäng cuûa nuùi löûa: nuùi löûa phun nham thaïch noùng, giaøu sulfur, methane vaø caùc chaát khí khaùc cuøng vôùi tro vaø khoùi buïi gaây oâ 21
nhieãm khoâng khí, sau ñoù laø gaây ñoäc treân moät khu vöïc roäng lôùn, khoâng chæ cuûa moät quoác gia maø aûnh höôûng ñeán nhieàu quoác gia laân caän. b) Chaùy röøng (cuõng coù theå do nhaân taïo): lan truyeàn nhanh vaø roäng; thaûi nhieàu taøn tro, khoùi, buïi gaây ñoäc taøn phaù nghieâm troïng heä sinh thaùi khu vöïc. Chaùy röøng traøm U Minh laø moät ví duï. c) Phaân giaûi yeám khí caùc hôïp chaát phaân tích höõu cô töï nhieân ôû vuøng ñaàm laày, soâng raïch, ao, hoà: sinh ra nhieàu chaát oâ nhieãm, chaát ñoäc (nhö CH4, H2S, vi truøng, vi khuaån yeám khí...) cho moâi tröôøng nöôùc, ñaát, khoâng khí trong vaø sau quaù trình phaân giaûi. B. Nguoàn nhaân taïo Raát ña daïng, do quaù trình phaùt trieån saûn xuaát, do nhu caàu xaõ hoäi taêng nhanh ñeå thoûa maõn nhu caàu cuûa con ngöôøi. Caùc hoaït ñoäng coù thaûi ra caùc chaát ñoäc cho moâi tröôøng sinh thaùi bao goàm: a) Coâng nghieäp Ngaønh nhieät ñieän: thaûi ra buïi, khoùi vaø hôi noùng, caùc khí ñoäc haïi, saûn phaåm cuûa hoaït ñoäng ñoát nhieân lieäu hoùa thaïch (nhö SOx, CO, CO2, N2O, NO2). Ngaønh vaät lieäu xaây döïng: buïi, khí SO2, CO, CO2, N2O, NO2)... Ngaønh hoùa chaát, phaân boùn: khoùi thaûi laãn buïi hoùa chaát, coù tính aên moøn, nöôùc thaûi acid (hoaëc kieàm), trong nöôùc thaûi laãn nhieàu chaát lô löûng vaø dö löôïng nhieàu loaïi hoùa chaát gaây haïi cho heä sinh thaùi nhö toluene, caùc daãn xuaát gaây ung thö... Khai thaùc vaø cheá bieán daàu moû: sinh ra daàu roø ræ, caën daàu, chaát thaûi raén cuûa saûn xuaát... Ta bieát raèng, daàu moû vaø saûn phaåm chöng caát daàu ñeàu gaây ñoäc cho sinh vaät vaø heä sinh thaùi. Ngaønh deät nhuoäm, giaáy, nhöïa, chaát taåy röûa: thaûi ra nhieàu khoùi buïi, khí ñoäc, nöôùc thaûi ñoäc haïi, chaát thaûi raén ñoäc haïi. Ngaønh luyeän kim, cô khí: buïi, caùc khí giaøu SOx, NOx, CO, CO2, caùc kim loaïi naëng. Ngaønh cheá bieán thöïc phaåm: chuû yeáu nöôùc thaûi ra coù haøm löôïng chaát höõu cô cao, taïo neân caùc ñoäc toá trong moâi tröôøng. Ngaønh giao thoâng vaän taûi: chaát thaûi do khoùi xaêng, daàu môõ, buïi chì, buïi ñaát, tai naïn, nhaát laø tai naïn traøn daàu... 22