Độc học môi trường căn bản: Phần 2 - Lê Bá Huy

Chia sẻ: Banhbeodethuong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:301

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiếp nội dung phần 1, Độc học môi trường căn bản: Phần 2 cung cấp cho người học những kiến thức như: chất độc hóa học; chất độc trong chiến tranh; tích lũy, phản xạ của sinh vật với độc chất, độc tố; một số quá trình gây độc điển hình trong môi trường sinh thái;... 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 2 - Lê Bá Huy

CHÖÔNG 7 CHAÁT ÑOÄC HOÙA HOÏC (CHEMICAL ECOTOXICOLOGY) 7.1. KHAÙI NIEÄM Chaát ñoäc hoùa hoïc moâi tröôøng laø nhöõng chaát hoùa hoïc coù khaû naêng hay ñaõ vaø ñang gaây ñoäc cho ngöôøi, sinh vaät vaø heä sinh thaùi moâi tröôøng. Khaùi nieäm naøy coù hôi khaùc vôùi “chaát ñoäc hoøa tan” (chemical poison). Nghieân cöùu caùc chaát ñoäc hoùa hoïc moâi tröôøng laø xaùc ñònh veà ñònh tính vaø ñònh löôïng, caùc aûnh höôûng gaây ñoäc leân cô theå soáng cuûa ngöôøi, thöïc vaät vaø ñoäng vaät trong moät quaàn theå, quaàn xaõ, heä sinh thaùi, khi con ngöôøi vaø caùc sinh vaät naøy tieáp xuùc moät caùch giaùn tieáp hay tröïc tieáp vôùi noù. Keát quaû cuûa söï ngoä ñoäc ñoù tuøy thuoäc vaøo haøm löôïng chaát ñoäc, tính chaát hoùa hoïc cuûa chaát ñoäc khi tieáp xuùc leân cô theå cuûa ngöôøi vaø caùc ñoäng, thöïc vaät maø haäu quaû cuûa noù naëng hay laø nheï nhö gaây ngoä ñoäc, gaây bieán daïng, di truyeàn cho caùc theá heä sau hoaëc daãn ñeán töû vong. Ngöôøi ta ñaõ tìm thaáy nhöõng chaát ñoäc hoùa hoïc coù trong caùc moâ, trong caùc teá baøo, trong maùu. Nhöõng thí nghieäm phaân tích naøy ñöôïc thöïc hieän trong phoøng thí nghieäm vôùi caùc maùy phaân tích hieän ñaïi, coù ñoä phaân giaûi cao, coù theå phaùt hieän ôû noàng ñoä raát thaáp, khoaûng vaøi ppb vaø vaøi ppt. Chaát ñoäc hoùa hoïc bao goàm caùc chaát ñoäc daïng ñôn chaát, hôïp chaát, daïng voâ cô, höõu cô vaø caùc hôïp chaát cô – kim. Tuøy thuoäc vaøo muïc ñích söû duïng maø ngöôøi ta saûn xuaát ra chuùng ôû caùc loaïi khaùc nhau ñeå phuïc vuï cho caùc muïc ñích khaùc nhau. Ví duï, ñoái vôùi noâng nghieäp, ñeå taêng naêng suaát cho muøa maøng, dieät tröø saâu boï phaù luùa vaø hoa maøu thì ngöôøi ta phaûi saûn xuaát ra caùc loaïi hoùa chaát dieät coân truøng, saâu boï, hoùa chaát tröø saâu, hoùa chaát dieät coû… Trong chieán tranh, ngöôøi ta ñaõ cheá taïo ra caùc loaïi hoùa chaát cöïc ñoäc ñeå huûy dieät ñoái phöông, caây coái heä sinh thaùi, maø khoâng caàn ñeán suùng ñaïn. Coù nhöõng chaát phaân huûy nhanh trong moâi tröôøng döôùi taùc ñoäng cuûa aùnh saùng maët trôøi, möa, gioù nhieät ñoä… nhöng cuõng coù nhöõng chaát beàn vôùi moâi tröôøng, khoâng bò phaân huûy bôûi vi sinh vaät vaø gaây taùc haïi xaáu cho moâi tröôøng. Hieän töôïng ñoù thuoäc phaïm vi nghieân cöùu cuûa “ñoäc hoùa hoïc moâi 335
tröôøng”. Ngaønh hoïc naøy nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa caùc chaát hoùa hoïc leân sinh vaät soáng trong moâi tröôøng; cuõng nhö caùc taùc ñoäng qua laïi gaây aûnh höôûng tôùi heä thoáng sinh hoïc, caùc cô cheá phaûn öùng phaân huûy, bieán ñoåi, tích tuï vaø phaân taùn, ñoàng thôøi ñaùnh giaù taùc haïi cuûa moät soá chaát tieâu bieåu ñoái vôùi moâi tröôøng sinh hoïc. 7.2. KHAI QUANG DIEÄT COÛ – CHAÁT ÑOÄC ÑIEÅN HÌNH (xem theâm chöông 8) Chaát ñoäc hoùa hoïc goàm nhieàu chuûng loaïi, nhieàu daïng. Coù khi ngöôøi ta saûn xuaát vôùi muïc ñích roõ raøng, nhöng cuõng coù khi töï saûn sinh (voâ tình) trong quaù trình coâng nghieäp maø taùc giaû cuûa noù khoâng löôøng tröôùc. Daãu hoaøn caûnh naøo thì taùc ñoäng ñoäc haïi cuûa noù ra moâi tröôøng laø ñaùng keå. Sau ñaây giôùi thieäu moät vaøi loaïi ñieån hình. – Chaát ñoäc da cam (agent orange): laø hoãn hôïp cuûa 50% n– butyleste cuûa 2,4 dichlorophenoxy axetic acid (2,4–D) vaø 50% n– butyleste cuûa 2,4,5 trichlorophenoxy axetic (2,4,5–T). Ñaây laø hoùa chaát coù taùc duïng laøm ruïng laù caây trong thôøi gian töø 3–6 tuaàn sau khi phun. – Chaát ñoäc ñoû tía (agent purple): laø hoãn hôïp 50% n–butyleste cuûa 2,4–D, 30% n–butyleste cuûa 2,4,5–T vaø 20% iso–butyleste cuûa 2,4,5–T – Chaát ñoäc xanh lam (agent blue): laø caùc acid cacodylic – Chaát traéng (agent white, tordon 101): laø caùc muoái tri–isopropanolamin cuûa 2,4–D vaø picloram. Caùc chaát naøy coù theå saûn xuaát ra phuïc vuï chieán tranh, cuõng coù theå sinh ra do ñoát caùc chaát deûo (nhöïa, nilon) döôùi nhieät ñoä 850oC. Ví duï quaù trình ñoát raùc chöùa nhieàu hôïp chaát clo duø coù ôû nhieät ñoä cao ñi nöõa nhöng khoùi, hôi cuûa chuùng khi ñoát khoâng ñöôïc laøm nguoäi nhanh thì vaãn seõ taïo ra Dioxin, raát nguy hieåm. Vì vaäy, caùc oáng khoùi ñoát raùc nhöïa phaûi suïc qua boä phaän nöôùc laøm maùt. 7.3. ÑOÄC CHAÁT DUNG MOÂI Caùc dung moâi höõu cô coù theå tan trong môõ cuõng nhö coù theå tan trong nöôùc, ñoàng thôøi chuùng coù theå chuyeån hoùa sinh hoïc trong cô theå ngöôøi. Nhöõng dung moâi tan trong môõ, khi ñi vaøo cô theå thì chuùng tích tuï trong caùc moâ môõ bao goàm caû heä thaàn kinh. Nhöõng dung moâi tan trong nöôùc, thì khi tieáp xuùc vôùi da, caùc dung moâi naøy hoøa tan trong moà hoâi vaø ñi vaøo cô 336
theå, roài sau ñoù chuùng coù theå phaân boá khaép nôi trong cô theå. Nhöõng dung moâi khoâng bò chuyeån hoùa sinh hoïc thì coù theå bò ñaøo thaûi ra ngoaøi theo nöôùc tieåu. Coøn ñoái vôùi nhöõng dung moâi chuyeån hoùa sinh hoïc thì söï trao ñoåi chaát xuaát hieän trong nöôùc tieåu vaø toác ñoä thaûi cuûa chuùng phuï thuoäc vaøo söï tieáp xuùc caùc dung moâi ñoù taïi nôi laøm vieäc. Ñoái vôùi taát caû caùc hoùa chaát dung moâi, söï giaùm saùùt sinh hoïc coù theå bao goàm caû vieäc öôùc löôïng noàng ñoä caùc hôïp chaát khoâng thay ñoåi trong maùu. Taát caû caùc dung moâi höõu cô ñeàu coù moät ñaëc tính chung laø nhanh choùng haáp thuï trong phoåi vaø khi bò nhieãm caùc ñoäc chaát dung moâi thì chuùng laøm caûn trôû quaù trình trao ñoåi chaát cuûa cô theå. Coù nhieàu loaïi dung moâi höõu cô gaây ñoäc caáp tính vaø maõn tính cho ngöôøi vaø ñoäng vaät khi tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi chuùng. Sau ñaây laø moät soá loaïi dung moâi tieâu bieåu maø chuùng ta thöôøng söû duïng trong caùc phoøng thí nghieäm hoaëc trong saûn xuaát. 7.3.1. Benzene Benzene laø moät loaïi dung moâi hoøa tan ñöôïc raát nhieàu chaát nhö môõ, cao su, vecni, da, sôïi, vaûi, len … Trong coâng nghieäp hoùa hoïc, benzene ñöôïc söû duïng trong quaù trình toång hôïp. a) Tính chaát Benzene laø moät hydrocarbon thôm, coù coâng thöùc C6H6 ñöôïc chieát töø than ñaù hoaëc daàu moû. Benzene laø moät chaát loûng khoâng maøu, deã bay hôi, coù muøi. Noùng chaûy ôû nhieät ñoä 5,48oC, soâi ôû 80oC. ÔÛ nhieät ñoä bình thöôøng, benzene nheï hôn nöôùc, d = 0,87g. Hôi benzene naëng hôn khoâng khí, 1 lít hôi benzene ôû ñieàu kieän tieâu chuaån naëng 3,25g. Khi benzene hoãn hôïp vôùi khoâng khí ôû tyû leä 1,4 – 6% coù khaû naêng gaây noå. b) Taùc haïi Benzene haáp thuï thoâng qua phoåi vaø qua da. Khi tieáp xuùc ôû lieàu cao gaây ñoäc caáp tính, suy giaûm thaàn kinh trung öông, gaây choùng maët, nhöùc ñaàu, ngoâïp thôû vaø daãn ñeán roái loaïn tieâu hoùa nhö keùm aên, xung huyeát nieâm maïc mieäng, noân, roái loaïn huyeát hoïc, thieáu maùu. Khi ngöøng tieáp xuùc vôùi benzene beänh vaãn bò keùo daøi do benzene tích luõy trong caùc moâ môõ, tuûy xöông gaây ra beänh baïch caàu. Neáu bò nhieãm maõn tính thì gaây xaùo troän 337
ñöôøng daï daøy, ruoät, nhieãm saéc theå baïch caàu, gaây xaùo troän DNA di truyeàn. Hôïp chaát cuûa benzene phöùc taïp khi chuyeån hoùa thaønh sinh hoïc, benzene deã daøng keát hôïp vôùi protein hoaëc nucleic acid trong cô theå. c) Lieàu löôïng gaây ñoäc: 10 – 15g haáp thuï trong cô theå, gaây töû vong cho ngöôøi vaø ñoäng vaät. 7.3.2. Toluene a) Tính chaát Toluene (methylbenzene) coù coâng thöùc C6H5CH3 laø chaát loûng, nhieät ñoä soâi 110,6oC, aùp suaát bay hôi ôû 31oC laø 40 mmHg, coù tyû troïng nhoû hôn nöôùc d = 0,8, ít bay hôi hôn so vôùi benzene, hoøa tan nhieàu chaát, ñöôïc söû duïng laøm dung moâi thay theá. Toluene laø moät loaïi dung moâi deã baét chaùy. Toluene ñöôïc öùùng duïng roäng raõi trong coâng nghieäp nhö saûn xuaát sôn, nhöïa thoâng, keo. Toluene ñöôïc coi nhö laø moät loaïi dung moâi trong saûn xuaát cao su, traùng phim keõm. Ñaây cuõng laø nguyeân lieäu thoâ cho caùc phaûn öùng toång hôïp höõu cô. b) Taùc haïi Khi hít phaûi, toluene haáp thuï vaøo phoåi, coøn khi tieáp xuùc treân da thì toluene ñi qua ñöôøng da; vì toluene coù tính tan toát trong môõ neân noù ñi qua da, tan moät phaàn trong lôùp môõ döôùi da vaø tích tuï laïi taïi caùc moâ môõ, aûnh höôûng ñeán heä thaàn kinh vaø naõo. Ñoái vôùi ngöôøi, khi ñaõ nghieän moät thöù gì thì deã bò nhieãm toluene hôn laø ngöôøi khoâng nghieän. Khi bò nhieãm toluene naëng thì khoâng coù thuoác giaûi ñoäc vaø daãn ñeán caùi cheát. c) Nhieãm caáp tính Khi bò nhieãm treân 100 mg/kg toluene, gaây ra hieän töôïng hoa maét, choaùng vaùng, ñau ñaàu, co giaät vaø coù khaû naêng daãn ñeán hoân meâ. Toluene khoâng taùc ñoäng ñeán heä thaàn kinh ngoaïi bieân vaø döôùi söï tieáp xuùc toluene bình thöôøng thì chuùng cuõng khoâng gaây nguy hieåm cho boä naõo. d) Nhieãm maõn tính Hít phaûi khí toluene thöôøng xuyeân seõ coù nhöõng trieäu tröùng nhöùc ñaàu, chaùn aên, xanh xao, thieáu maùu, tuaàn hoaøn maùu khoâng bình thöôøng. Neáu phaûi laøm vieäc lieân tuïc trong tình traïng tieáp xuùc vôùi toluene seõ daãn ñeán tình traïng thaãn thôø, maát trí nhôù vaø deã xuùc ñoäng. 338
7.3.3. Xylene a) Tính chaát Xylene cuõng laø moät loaïi dung moâi höõu cô. Nhìn chung, xylene ít ñoäc hôn vaø ít ñöôïc söû duïng hôn so vôùi toluene. Xylene ñöôïc söû duïng trong saûn xuaát sôn, vecni vaø toång hôïp caùc thuoác nhuoäm; xylene cuõng ñöôïc theâm vaøo chaát ñoát nhö laø chaát phuï gia. Xylene ñöôïc öùng duïng nhieàu trong phoøng thí nghieäm ñeå toång hôïp paraffin. b) Taùc haïi Khi hít phaûi hôi xylene thì töø 60 – 65% ñöôïc giöõ laïi ôû trong phoåi, gaây toån thöông cho phoåi. Khi tieáp xuùc vôùi xylene thì noù ñöôïc haáp thuï qua da vaø ñaøo thaûi qua nöôùc tieåu. Quaù trình chuyeån hoùa sinh hoïc cuûa xylene cuõng gioáng nhö toluene: khi cô theå bò nhieãm xylene thì xylene seõ chuyeån hoùa thaønh methylhippuric acid vaø daáu hieäu naøy tìm thaáy trong nöôùc tieåu. Ngöôøi ta chöa phaùt hieän nhieãm maõn tính bôûi xylene. Tuy nhieân, nhöõng coâng nhaân laøm vieäc, khi tieáp xuùc vôùi xylene, ñeàu phaøn naøn raèng, hoï caûm thaáy coù vò ngoït ôû trong mieäng vaø gaây böùt röùt khoù chòu, ñoàng thôøi bò maéc chöùng vieâm da. 7.3.4. Carbon tetrachloride a) Tính chaát Coâng thöùc CCl4, nhieät ñoä soâi 77,2oC, aùp suaát bay hôi ôû 20oC laø 91 mmHg. Carbon tetrachloride phaân huûy thaønh phosgene (COCl2) vaø hydrochloric acid döôùi taùc duïng nhieät. CCl4 ñöôïc söû duïng nhö laø moät dung moâi vaø caùc chaát trung gian trong caùc quaù trình coâng nghieäp. b) Taùc haïi CCl4 laøm suy giaûm vaø toån thöông haàu heát caùc teá baøo trong cô theå, nhö heä thoáng thaàn kinh trung öông, gan vaø caùc maïch maùu. Tính nhieãm ñoäc xuaát hieän daãn ñeán suy nhöôïc caùc cô quan noäi baøo, cô tim coù theå bò suy yeáu vaø chuùng gaây loaïn nhòp tim, taâm thaát; xuaát hieän aûnh höôûng caùc chaát ñoäc ñeán taát caû caùc boä phaän. Suy thoaùi thaän, phoåi… coù theå daãn ñeán suy thoaùi môõ. Maøng trong maïch maùu coù theå bò toån thöông. Bieåu hieän chính khi bò nhieãm ñoäc carbon tetrachloride laø hoân meâ, vaøng da. 339
c) Nhieãm ñoäc caáp tính Do hít phaûi vaø do nhieãm ñoäc qua da vôùi lieàu löôïng lôùn. Lieàu gaây ñoäc cho ngöôøi lôùn laø 2 – 5 ml, giôùi haïn tieáp xuùc laø 5 ppm. Khi bò ngoä ñoäc, naïn nhaân bò ñau buïng, buoàn noân, oùi möûa choùng maët, maïch bò chaäm hoaëc baát thöôøng haï huyeát aùp. Neáu tænh laïi, beänh nhaân coù caùc trieäu tröùng nhö buoàn noân, bieáng aên... khoaûng moät hai tuaàn sau ñoù coù bieåu hieän toån haïi ñeán gan, vaøng da; toån haïi veà thaän, taêng caân ñoät ngoät naëng daãn ñeán hoân meâ. d) Nhieãm ñoäc maõn tính Khi nhieãm ñoäc ôû noàng ñoä thaáp do tieáp xuùc thöôøng xuyeân vôùi CCl4 thì beänh nhaân coù caùc trieäu chöùng nhö meät moûi, bieáng aên, noân möûa thöôøng xuyeân, buïng khoù chòu coù caûm giaùc luùc naøo cuõng nhö buoàn noân, maét khoâng nhìn roõ, maát trí nhôù vaø maát khaû naêng nhaän bieát maøu, vieâm da… 7.3.5. Tetrachloroethane a) Tính chaát Tetrachloroethane ñöôïc söû duïng nhö laø moät chaát trung gian ñeå saûn xuaát tetrachloroethylene vaø trichloroethylene. Tetrachloroethane ñöôïc söû duïng roäng raõi. Tuy nhieân, ñaây laø moät loaïi dung moâi cöïc ñoäc neân hieän nay noù ñaõ ñöôïc thay theá baèng caùc dung moâi khaùc. b) Quaù trình haáp thuï tetrachloroethane Khi hít phaûi hoaëc tieáp xuùc loaïi dung moâi naøy, noù ñöôïc haáp thuï qua phoåi vaø da; sau ñoù, noù ñöôïc baøi tieát ra ngoaøi nhöng quaù trình baøi tieát dieãn ra chaäm. Quaù trình haáp thuï chaát naøy vaøo cô theå dieãn ra phöùc taïp. c) Taùc haïi Tetrachloroethane laø loaïi dung moâi ñoäc nhaát cuûa nhoùm chlorine hydrocarbon. Tetrachloroethane coù muøi gioáng nhö muøi cuûa chloroform nhöng khaû naêng gaây meâ cuûa noù cao hôn gaáp hai hay ba laàn chloroform. Tetrachloroethane gaây ra hai hoäi chöùng ñaëc bieät, ñoù laø nhieãm ñoäc heä thaàn kinh vaø taùc ñoäng tröïc tieáp vaø maïnh meõ leân gan. Ngöôøi ta ñaõ thaáy raèng, caùc phuï nöõ, trong quaù trình saûn xuaát ngoïc trai nhaân taïo, phaûi tieáp xuùc vôùi loaïi dung moâi naøy khieán hoï deã bò ruøng mình, choùng maët vaø ñau ñaàu. Neáu tieáp xuùc ôû noàng ñoä lôùn hôn thì coù trieäu chöùùng ñau gan vaø keát quaû bò vaøng da, coù theå daãn ñeán caùi cheát. 340
7.3.6. Methylene chloride (dichlormethane) a) Tính chaát Methylene chloride laø loaïi dung moâi bay hôi maïnh, ñöôïc söû duïng trong saûn xuaát phim cellulose acetate vaø cuõng laø moät thaønh phaàn cuûa sôn. b) Quaù trình haáp thuï cuûa methylene chloride Methylene chloride haáp thuï qua phoåi vaø coù theå haáp thuï qua da. Khi ñi vaøo cô theå, methylene chloride chuyeån ñoåi thaønh CO2, qua giai ñoaïn trung gian laø carbon monoxide keát hôïp vôùi hemoglobin taïo thaønh carboxyhemoglobin. Sau khi bò ngoä ñoäc methylene chloride khoaûng 150 ppm thì noù seõ taïo ra saûn phaåm töông ñöông carborxyhemoglobin vaø 35 ppm carbon monoxide trong cuøng moät thôøi gian. Trong caû hai tröôøng hôïp, carboxyhemoglobin taêng leân khoaûng 5%. Nhöõng ngöôøi nghieän thuoác laù, khi bò nhieãm methylene chloride thì löôïng carboxyhemoglobin seõ cao hôn ngöôøi khoâng huùt thuoác laù. c) Taùc haïi Methylene chloride coù tính chaát gaây meâ. Tieáp xuùc khoaûng 300 ppm thì ngöôøi ôû trong tình traïng buoàn nguû; khi tieáp xuùc vôùi lieàu cao hôn thì ngöôøi tieáp xuùc seõ bò maát trí nhôù. Ngöôøi ta ñaõ khaùm phaù ra raèng, khi tieáp xuùc laâu daøi vôùi methylene chloride thì ngöôøi tieáp xuùc deã bò beänh veà tim. 7.3.7. Carbon disulfide (CS2) a) Giôùi thieäu Carbon disulfide ñaõ ñöôïc bieát ñeán töø naêm 1850; hoùa chaát naøy ñöôïc coi nhö laø moät loaïi dung moâi hoøa tan cao su vaø noù ñöôïc söû duïng trong saûn xuaát sôïi tô nhaân taïo vaø laøm chaát trung gian ñeå saûn xuaát phoát pho. Moät öùng duïng quan troïng cuûa CS2 laø laøm sôïi tô nhaân taïo. Trong quaù trình saûn xuaát sôïi tô nhaân taïo thì saûn phaåm cuûa caùc quaù trình hoùa hoïc taïo ra saûn phaåm cuoái laø H2SO3. b) Quaù trình haáp thuï cuûa CS2 Con ñöôøng bò nhieãm CS2 laø do hít phaûi hôi CS2 bay hôi, noù ñi qua phoåi chieám ñeán 70–90%, nhöng cuõng xaûy ra khi chaát naøy haáp thuï qua da. Khi carbon disulfide ñi vaøo cô theå thì chuùng keát hôïp vôùi caùc amino acid, caùc chaát tieâu hoùa vaø caùc protein trong maùu vaø trong caùc moâ. Quaù trình 341
oxy hoùa taïo ra CO2 vaø giaûi phoùng ra goác sulfur, keát hôïp vôùi men cytochrome P–450. Keát quaû cuûa quaù trình laø taïo ra goác oxygen töï do vaø oxygen töï do naøy seõ phaù huûy men cytochrome. Ngöôøi ta ñaõ tìm thaáy hôïp chaát coù chöùa sulfur trong nöôùc tieåu cuûa nhöõng coâng nhaân laøm vieäc tieáp xuùc vôùi carbon disulfide. c) Taùc haïi cuûa carbon disulfide Carbon disulfide laø moät heä ñoäc ña daïng, noù ñaõ gaây nhieàu taùc ñoäng maø ngöôøi ta ñaõ khaùm phaù ra. Chuû yeáu nhaát, ngoä ñoäc CS2 laøm cho maát trí nhôù, gaây roái loaïn taâm thaàn, gaây töùc giaän moät caùch voâ côù maø khoâng töï kieàm cheá ñöôïc, maát nguû, aûnh höôûng ñeán heä tuaàn hoaøn maùu, gaây beänh tim. 7.4. ÑOÄC CHAÁT DAÏNG ION Coù nhieàu chaát ñoäc daïng ion trong moâi tröôøng vaø khaû naêng gaây ñoäc cuûa chuùng cuõng khoâng keùm caùc dung moâi höõu cô; khi lieân keát vôùi caùc chaát höõu cô taïo thaønh caùc hôïp chaát cô kim hoaëc lieân keát vôùi caùc ion traùi daáu taïo thaønh caùc hôïp chaát voâ cô chuùng cuõng gaây nguy haïi cho moâi tröôøng vaø ñôøi soáng cuûa sinh vaät. Sau ñaây coù theå keå ñeán moät soá chaát ñoäc daïng ion ñaëc tröng. 7.4.1. Clorur (Cl– ) Clorur laø moät trong caùc ion coù maët trong nöôùc vaø nöôùc thaûi. Vò maën cuûa nöôùc laø do ion Cl– vôùi noàng ñoä treân 250 mg/l vaø cuøng vôùi söï coù maët cuûa Na+ töông ñöông veà maët ñöông löôïng laøm cho nöôùc coù vò maën cuûa muoái NaCl. Noàng ñoä cuûa muoái coù maët trong nöôùc uoáng phaûi tuaân thuû tieâu chuaån cho pheùp, ví duï nhö ñoái vôùi tieâu chuaån cuûa WHO, Cl– = 250 mg/l , cuûa Myõ laø 250 mg/l. Neáu vöôït tieâu chuaån naøy thì coù haïi cho söùc khoûe vaø nöôùc caàn xöû lyù. Nguoàn nöôùc coù noàng ñoä Cl– cao coù khaû naêng gaây ræ seùt ñöôøng oáng vaø neáu nöôùc coù haøm löôïng Cl– quaù lôùn, töùc laø ñoä maën cuûa nöôùc quaù lôùn seõ gaây taùc haïi ñeán caây troàng. Trong nöôùc caáp neáu Cl– quaù nhieàu seõ gaây muøi khoù chòu vaø gaây haïi cho sinh vaät vaø ngöôøi söû duïng nöôùc. Ví duï, ôû noàng ñoä cuûa Cl– = 35,5 g/l seõ gaây taùc haïi ñeán caây troàng, caây coù khaû naêng cheát ôû nhöõng vuøng bò nhieãm maën. 7.4.2. Sulfate ( SO42–) Neáu trong nöôùc coù SO42– thì nöôùc coù vò chua vaø nhöõng loaïi nöôùc nhö vaäy coù khaû naêng bò nhieãm pheøn hoaëc bò nhieãm sulfate töø caùc moû 342
thaïch cao, nôi khai thaùc quaëng coù chöùa löu huyønh hoaëc do nöôùc thaûi coâng nghieäp, nöôùc pheøn … Khi trong nöôùc coù chöùa nhoùm ion SO42– thì seõ laøm cho pH cuûa nöôùc giaûm xuoáng, do taïo ra H2SO4 . Neáu pH thaáp seõ laøm cho caùc sinh vaät soáng trong nöôùc coù nguy cô bò cheát. Treân ñaát troàng troït, caây cuõng khoù tröôûng thaønh. Haøm löôïng sulfate coù trong nöôùc seõ gaây ra hieän töôïng aên moøn kim loaïi nhö ræ seùt ñöôøng oáng vaø laøm hö haïi caùc coâng trình xaây döïng. 7.4.3. Cyanur (CN–) Ion CN– öùc cheá caùc men chöùa kim loaïi Fe, Cu taïo thaønh phöùc chaát giöõa kim loaïi cuûa men vôùi goác CN,– caûn trôû quaù trình vaän chuyeån caùc chaát trong cô theå vaø hoâ haáp teá baøo bò öùc cheá. Neáu noàng ñoä CN– khoâng ñuû gaây cheát thì noù taùch ra khoûi caùc men chuyeån thaønh ion SCN– khoâng ñoäc vaø ñöôïc thaûi ra bôûi thaän. 7.5. ÑOÄC CHAÁT HALOGEN HOÙA VAØ TAÙC HAÏI Halogen laø caùc nguyeân toá thuoäc nhoùm halogen nhö chlor, flor, brom, iod; chuùng lieân keát coäng hoùa trò vôùi carbon, vôùi caùc nguyeân toá voâ cô taïo ra caùc saûn phaåm môùi coù haïi cho moâi tröôøng. Chuùng coù maët raát ít, xuaát hieän trong moâi tröôøng chuû yeáu do caùc hoaït ñoäng cuûa con ngöôøi nhö caùc chaát thaûi töø hoaït ñoäng coâng nghieäp, noâng nghieäp, toàn dö thuoác BVTV… Moät trong caùc nguyeân toá halogen gaây haïi cho moâi tröôøng laø chlor voâ cô, moät ion chính coù hoaït tính sinh lyù. Chlor lieân keát coäng hoùa trò vôùi carbon ít coù maët trong thieân nhieân. Ngöôøi ta ñaõ tìm thaáy nhieàu halogen laï trong caùc sinh vaät bieån, naám vaø sinh vaät baäc cao. Caùc sinh vaät bieån phaûi soáng trong moâi tröôøng coù noàng ñoä halogen cao hôn nhöõng sinh vaät soáng treân caïn vaø trong moâi tröôøng nöôùc ngoït. Halogen deã saûn xuaát, chuùng noái keát deã daøng vaøo nguyeân töû cacbon, ñaëc bieät laø caùc carbon chöa baõo hoøa. Halogen ñöôïc duøng nhieàu trong vieäc cheá taïo dung moâi, hoùa chaát coâng nghieäp, noâng döôïc vaø döôïc phaåm. Thoâng thöôøng, ngöôøi ta halogen hoùa caùc chaát ñeå laøm taêng troïng löôïng phaân töû cuûa caùc hôïp chaát, töùc laø laøm taêng troïng löôïng rieâng, ñieåm soâi, ñieåm noùng chaûy vaø aùp suaát hôi. PCB (palychlorinate biphenyl) ñöôïc cheá taïo baèng caùch chlorin hoùa biphenyl cho tôùi khi ñaït ñöôïc nhöõng tính chaát mong muoán. 343
Caùc hôïp chaát halogen hoùa coù tính beàn vöõng cao hôn laø nhöõng hôïp chaát khaùc. Ví duï, moái lieân keát giöõa C–X (X: halogen) beàn vöõng hôn laø moái lieân keát giöõa C–H. Tính beàn vöõng naøy laïi khoâng toát veà maët moâi tröôøng vì chuùng toàn löu quaù laâu trong thieân nhieân, khoù bò phaân huûy bôûi caùc vi sinh vaät hieáu khí cuõng nhö kò khí. Ví duï, trong moâi tröôøng, DDT chuyeån hoùa thaønh DDE beàn vöõng hôn, ñoäc hôn. Caùc ñaëc tính cuûa halogen cho thaáy möùc halogen hoùa caøng cao thì tính hoøa tan trong nöôùc ñeàu giaûm. Caùc chaát halogen hoùa coù khaû naêng troän laãn vôùi nhau vaø vôùi caùc vaät chaát phaân cöïc khaùc nhö daàu vaø caùc chaát beùo nguoàn goác sinh hoïc. Caùc chaát halogen hoùa coù xu höôùng tích luõy trong moâ môõ ñoäng vaät. Do ñoù, chuùng laø nhöõng chaát khoù chuyeån hoùa sinh hoïc hoaëc bò baøi tieát ra ngoaøi. Söï tích luõy sinh hoïc cuûa caùc hôïp chaát khoâng phaân cöïc laø raát cao, ñoâi khi sinh vaät tích luõy ôû noàng ñoä cao hôn ôû möùc luõy thöøa töø 3 ñeán 6 laàn so vôùi noàng ñoä coù trong nöôùc maø chuùng ñang soáng. Ñaëc tính beàn vöõng vaø öa chaát beùo cuûa caùc chaát halogen hoùa laø chæ tieâu quan troïng ñeå ñaùnh giaù khaû naêng tích luõy sinh hoïc, trong khi tính hoøa tan trong nöôùc vaø boác hôi laø chæ tieâu ñeå ñaùnh giaù möùc ñoä phaùt taùn trong moâi tröôøng. Thoâng thöôøng, caùc hydrocarbon halogen hoùa coù noàng ñoä thaáp trong nöôùc vaø cao hôn ôû trong buøn ñaùy, ñaát vaø sinh vaät. Söï tích luõy sinh hoïc trong nhieàu loaøi sinh vaät khaùc nhau goïi laø söï phaùt taùn sinh hoïc (bio dispersion). Söï phaùt taùn naøy ñaùng keå laø ôû caùc loaøi coân truøng vì caùc giai ñoaïn aáu truøng phaùt trieån trong nöôùc hoaëc trong lôùp ñaát maët. Caùc chaát coù ñoä boác hôi cao seõ phaân taùn nhanh choùng vaøo trong khoâng khí, caùc hôïp chaát coù ñoä boác hôi trung bình hoaëc thaáp bò aûnh höôûng maïnh meõ bôûi caùc ñieàu kieän khí haäu vaø ñöôïc dòch chuyeån ñi moät quaõng ngaén trong khí quyeån hoaëc bò giöõ laïi laâu daøi trong caùc phöùc chaát khaùc. Döïa treân söï keát hôïp cuûa nguyeân töû halogen maø ngöôøi ta phaân chia ra laøm hai nhoùm chính nhö sau: * Nhoùm halogen hydrocarbon * Nhoùm halogen voøng thôm 7.5.1. Nhoùm hydrocarbon halogen hoùa a) Giôùi thieäu Caùc hydrocarbon halogen hoùa chuû yeáu laø nhoùm chlor höõu cô, coù nhieàu trong thuoác BVTV. Ñaây laø loaïi hoùa chaát ñöôïc söû duïng roäng raõi trong noâng nghieäp, vì noù coù taùc duïng baûo veä caây troàng, ñaûm baûo cung caáp löông thöïc, thöïc phaåm cho con ngöôøi, beân caïnh lôïi ích thì taùc haïi cuûa 344
chuùng cuõng khoâng nhoû. Tyû leä nhieãm ñoäc hoùa chaát tröø saâu khaù lôùn. Theo Toå chöùc Y teá theá giôùi (WHO) naêm 1972, ôû 19 nöôùc moãi naêm coù ñeán nöûa trieäu ngöôøi bò nhieãm ñoäc. Rieâng ôû Vieät Nam, haøng naêm söû duïng haøng traêm taán hoùa chaát thuoác tröø saâu, haøng traêm ngöôøi bò ngoä ñoäc vaø nhieàu ca naëng ñaõ daãn ñeán töû vong. ÔÛ Myõ cuõng vaäy, hydrocarbon halogen cuõng ñöôïc saûn xuaát raát nhieàu ñeå phuïc vuï nhöõng muïc ñích nhö ñaõ neâu ôû treân. Haøng naêm nöôùc naøy saûn xuaát haøng traêm trieäu taán nhö caùc loaïi chloroform vaø hexachloroethane. Naêm 1978, Myõ ñaõ saûn xuaát 11.109 caân Anh chaát dichloroethane. Caùc vinyl nhö dichloroethylene vaø cinyl chloride cuõng ñöôïc saûn xuaát raát nhieàu. Moät soá caùc chaát nhö chloralhydrate, halothane vaø chloroform taùc haïi ñeán heä thaàn kinh. Nhöõng chaát nhö alkyl halide vaø vinyl halide coù ñoäc tính cho gan vaø thaän cuõng nhö gaây ung thö. Caùc alicyclic halogen hoùa nhö lindane, toxaphene, mirex, aldrin vaø heptachlor cuõng laø nhöõng chaát coù ñoäc tính sinh thaùi cao. Caùc thuoác tröø saâu thuoäc nhoùm hydrocarbon halogen phaûi keå ñeán moät soá loaïi thuoác tröø saâu tieâu bieåu vaø gaây ñoäc cho ngöôøi cuõng nhö moâi tröôøng vaø chuùng toàn dö laâu beàn trong moâi tröôøng nhö dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT), hexachloroxyclohexan … b) Dichlorodiphenyltrichlorethane (DDT) – Tính chaát: DDT coù coâng thöùc C14H9Cl15, ôû daïng boät traéng hay xaùm nhaït, tan raát ít trong nöôùc, nhöng khi hoøa tan DDT trong nöôùc thì chuùng taïo thaønh huyeàn phuø. Khi phun thuoác naøy leân caây thì chuùng baùm vaøo laù. DDT tan nhieàu trong caùc dung moâi. Nhieät ñoä noùng chaûy laø 108,5oC – 109oC. AÙp suaát hôi ôû 20oC laø 1,5.10–7 mmHg. DDT bò khöû chlor ñeå bieán thaønh DDD (diclorodiphenyl dichloroethane hoaëc coù teân thöông maïi laø rhothane), ñaây laø moät chaát dieät coân truøng. Tieáp theo DDD bò khöû chlor vaø hydro bieán ñoåi thaønh DDE, laø saûn phaåm cuûa DDT vaø chaát DDE toàn tröõ laâu hôn, beàn hôn vaø thöôøng coù noàng ñoä cao hôn DDT vaø DDD trong moâi tröôøng. Nhôø khaû naêng phaân huûy cuûa caùc sinh vaät maø töø DDT seõ chuyeån thaønh DDD vaø DDE. Ngöôøi ta cheá ra loaïi thuoác naøy laøm thuoác dieät tröø nheän. Ngöôøi ta cuõng tìm thaáy chuùng coù trong môõ cuûa loaøi haûi caåu. Nhö vaäy, ñaây cuõng laø loaïi nguy hieåm vì chuùng khoâng bò ñaøo thaûi maø tích luõy trong caùc moâ môõ. – Taùc haïi: gaây toån thöông ñeán heä thaàn kinh, laøm yeáu cô vaø co giaät, caùc tai bieán beân ngoaøi thöôøng gaëp laø ban ñoû, phuø neà, da ñoû. Ngöôøi tieáp 345
xuùc vôùi DDT laâu daøi vôùi noàng ñoä thaáp cuõng gaây nhieãm ñoäc nhö run, bieán ñoåi caùc toå chöùc gan vaø bieán ñoåi nheï ôû thaän. Lieàu gaây ñoäc ñoái vôùi ngöôøi laø 30g. DDT ñöôïc tích luõy qua chuoãi thöùc aên. Khoaûng caùch an toaøn giöõa noàng ñoä dieät ñöôïc coân truøng vaø lieàu gaây ñoäc cho ngöôøi laø 0,4 g/kg. c) Hexachloroxyclohexan – Tính chaát: coâng thöùc C6H6Cl6 (666) laø moät loaïi boät maøu traéng, khoâng tan trong nöôùc; tan trong coàn, benzene… Nhieät ñoä noùng chaûy laø 112,5oC, aùp suaát hôi ôû 20oC laø 9,4.10–6 mmHg. Noù coù 8 ñoàng phaân, trong ñoù 7 ñoàng phaân khoâng ñoäc, rieâng ñoàng phaân α laø gaây ñoäc. – Taùc haïi: 666 taùc ñoäng do tieáp xuùc qua tieâu hoùa hoaëc hoâ haáp, laøm thuoác tieâu dieät coân truøng. So vôùi DDT thì 666 ít ñoäc hôn, lieàu löôïng gaây ñoäc nghieâm troïng ñoái vôùi ngöôøi lôùn töø 20 – 30g. Khi bò nhieãm ñoäc 666 thöôøng gaây roái loaïn tieâu hoùa, ñau ñaàu choùng maët, suy nhöôïc cô theå. d) Methyl bromide (CH3Br), methyl chloride (CH3Cl), methyl iodide (CH3I) – Tính chaát: Ba chaát naøy ñeàu laø chaát khí, boác hôi cao ôû nhieät ñoä thöôøng. Chuùng ñöôïc söû duïng trong kyõ ngheä laøm laïnh, trong toång hôïp hoùa hoïc. Methyl bromide ñöôïc söû duïng trong cöùu hoûa. – Taùc haïi: Methyl iodide coù theå hoøa tan môõ. Methyl chloride vaø methyl iodide xaâm nhaäp vaøo teá baøo, chuùng bò thuûy phaân taïo thaønh caùc methol vaø halogenion. Nhöõng phaùt hieän beänh laø söï xung huyeát cuûa gan, thaän, phoåi vôùi nhöõng thay ñoåi trong caùc teá baøo, vieâm cuoáng phoåi. Nhöõng chaát naøy gaây nguy haïi haàu heát ñeán caùc teá baøo. – Giôùi haïn tieáp xuùc: 5 ppm ñoái vôùi methyl bromide, 50 ppm ñoái vôùi methyl chloride vaø 2 ppm cho methyl iodide. e) Trichloroethylene – Tính chaát: Coâng thöùc CHCl3, nhieät ñoä soâi 88oC, aùp suaát bay hôi ôû nhieät ñoä 20oC laø 60 mmHg. Trichloroethylene phaân huûy thaønh dichloroethylene, phosgene vaø carbon monoxide keát hôïp vôùi caùc chaát kieàm nhö voâi, soâña. Trichloroethylene ñöôïc söû duïng nhö laø moät chaát dung moâi coâng nghieäp nhö chaát laøm saïch töôøng, quaàn aùo, thaûm hoaëc söû duïng ñeå gaây meâ hoaëc laøm giaûm ñau nhöng raát nguy hieåm. 346
– Taùc haïi: laøm suy nhöôïc heä thaàn kinh trung öông, phoåi, tim, gaây ra chöùng loaïn nhòp tim, taâm thaát caáp tính … Giôùi haïn tieáp xuùc laø 50 ppm. Lieàu löôïng gaây haïi ñoái vôùi ngöôøi lôùn qua ñöôøng tieâu hoùa vaø hoâ haáp laø 5ml. g) Tetrachloroethylene – Tính chaát: Cl Cl Coâng thöùc caáu taïo: C=C Cl Cl Nhieät ñoä soâi: 121oC, aùp suaát bay hôi ôû 20oC laø 15 mmHg. Tetrachloroethylene laø loaïi dung moâi höõu cô ñöôïc söû duïng nhö dung moâi laøm saïch khoâ. – Taùc haïi: Chæ gaây ngoä ñoäc caáp tính maø khoâng gaây ngoä ñoäc maõn tính. Ñaây laø moät ñoäc chaát haáp thuï qua phoåi vaø da. Giôùi haïn tieáp xuùc laø 50 ppm; lieàu löôïng gaây ñoäc laø 230 ppm 7.5.2. Nhoùm halogen voøng thôm a) Giôùi thieäu Trong coâng nghieäp, nhaát laø coâng nghieäp cheá bieán thuyû saûn, thuoác tröø saâu, saûn xuaát giaáy, möïc in … moät löôïng lôùn chaát thaûi ñöôïc sinh ra laø nhöõng hôïp chaát halogen voøng thôm nhö PCP (polychlorophenol), PCPP (polychlorpp), PCB (polychlorobiphenyl), PCBz (polychlorobenzene)... Haàu heát ñaây laø nhöõng chaát coù ñoäc tính cao, aûnh höôûng ñeán söùc khoûe con ngöôøi vaø moâi tröôøng. Caùc hôïp chaát ñoái vôùi phenol vaø phenolxy halogen hoùa coù tính phaân cöïc cao hôn caùc hôïp chaát thôm halogen hoùa. Do vaäy, chuùng coù phaûn öùng khaùc nhau. Caùc chaát naøy coù theå ñöôïc saûn xuaát do muïc ñích rieâng bieät naøo ñoù hoaëc laøm chaát trung gian cho caùc phaûn öùng hoùa hoïc, saûn phaåm phaân huûy caùc hoùa chaát phöùc taïp. b) Taùc haïi Ñaëc tính phaân cöïc cuûa caùc chaát thôm halogen hoùa laøm cho chuùng coù theå ñaït ñeán noàng ñoä cao trong moâi tröôøng loûng vaø phaân boá ñoàng ñeàu trong caùc teá baøo. Caùc benzene halogen hoùa nhö bromobenzene, p– dichlorobenzene (PDP), hexachlorobenzene (HCB) ñeàu coù tính öa môõ cao. Do vaäy, tröôùc khi bò loaïi thaûi chuùng ñaõ ñi vaøo caùc quaù trình bieán döôõng. Caùc hôïp chaát naøy gaây haïi cho gan thaän vaø heä thaàn kinh. Caùc chaát 347
bieán döôõng goàm nhöõng phenol halogen hoùa coù hoaït tính sinh hoïc gaây ra bieán dò vaø ñaëc bieät, haàu heát chuùng ñeàu gaây ung thö. Do caùc halogen voøng thôm coù toàn dö laâu trong moâi tröôøng, noù ñi vaøo chuoãi thöùc aên vaø deã daøng xaâm nhaäp vaøo cô theå ngöôøi thoâng qua chuoãi thöùc aên. Caùc chaát halogen voøng thôm xaâm nhaäp kieåu naøy seõ toàn dö laâu daøi, gaây ra caùc ngoä ñoäc maõn tính, khoù chöõa vaø aûnh höôûng maïnh leân tính di truyeàn. Ví duï, nhieàu khi ôû ngöôøi cha vaø meï khoâng coù daáu hieäu cuûa nhieãm ñoäc dioxin nhöng ñeán khi sinh con thì nhieãm ñoäc dioxin naøy ñaõ laøm cho ñöùa treû bò dò daïng. Chaát ñoäc dioxin khoù ñaøo thaûi vì chuùng toàn dö trong môõ, trong caùc moâ, phaù huûy teá baøo, laøm ñaûo loän traät töï cuûa caùc gen; do vaäy, ñaõ laøm toån thöông ñeán thai nhi. Ngoaøi ra, coøn coù moät soá chaát halogen hoùa gaây aûnh höôûng ñeán moâi tröôøng nhö: CFC, CCl4, CH3Cl, CH3Br, CH3I. • CFC Ñaây laø moät hôïp chaát halogen hoùa hoaøn toaøn. CFC coù aûnh höôûng ñeán lôùp ozone ôû taàng bình löu, ñoàng thôøi cuõng laø chaát khí hoaït ñoäng böùc xaï laøm cho traùi ñaát noùng leân (Xem theâm – Sinh thaùi Moâi tröôøng öùng duïng – Leâ Huy Baù, NXB KH & KT, 2000). Ñeå baûo veä taàng ozone coäng ñoàng quoác teá keâu goïi ngaên chaën ngay laäp töùc vieäc saûn xuaát ra CFC. CFC coù teân goïi chloroflorocarbon hay cloroflorohydrocarbon (coøn ñöôïc goïi laø freon) laø nhöõng daãn xuaát cuûa caùc hôïp chaát chöùa chlor vaø flor cuûa methane. CFC laø moät hoï caùc hôïp chaát raát trô veà maët hoùa hoïc, nhieät ñoä soâi thaáp, ñoä nhôùt nhoû, söùc caêng beà maët keùm, ñoä beàn nhieät cao vaø coù ñoäc tính thaáp. Nhôø coù caùc ñaëc tính naøy maø CFC ñöôïc söû duïng trong raát nhieàu lónh vöïc khaùc nhau cuûa khoa hoïc, kyõ thuaät vaø vaø ñôøi soáng nhö phöông tieän chöõa chaùy, taùc nhaân laøm laïnh, taïo loã xoáp trong kyõ ngheä cao su vaø chaát deûo, dung moâi cho caùc myõ phaåm, dung moâi phun sôn, thuoác tröø saâu, dung moâi taåy röûa caùc linh kieän trong kyõ ngheä ñieän töû … Vì CFC coù nhieàu coâng duïng nhö vaäy neân noù ñaõ ñöôïc saûn xuaát vôùi khoái löôïng lôùn. Chaúng haïn naêm 1963, Myõ saûn xuaát khoaûng 300.000 taán. Ngoaøi ra, CFC coøn duøng ñeå saûn xuaát caùc halon. Caùc halon laø nhöõng daãn xuaát chöùa chlor, flor vaø brom cuûa methane vaø ethane. CFC vaø halon phaùt thaûi vaøo khí quyeån töø caùc nguoàn khaùc nhau vaø noù ñöôïc giöõ laïi ôû taàng bình löu. ÔÛ ñaây chuùng bò phaân huûy döôùi taùc duïng cuûa tia töû ngoaïi trong aùnh saùng maët trôøi. 348
Caùc goác chlor töï do ñöôïc taïo ra coù khaû naêng phaûn öùng raát lôùn vaø ngöôøi ta cho raèng chính caùc phaàn töû naøy ñoùng vai troø quan troïng trong vieäc phaù huûy taàng ozone cuûa traùi ñaát. Cöù 1 phaân töû CFC giaûi phoùng ra 1 nguyeân töû Cl, maø 1 nguyeân töû Cl naøy trong voøng ñôøi cuûa noù, laïi phaù huûy 100 ngaøn phaân töû ozone trong taàng bình löu. Thôøi gian toàn taïi cuûa CFC khoaûng töø 80 – 180 naêm, cho neân ngay caû khi ngöng saûn xuaát vaø söû duïng caùc CFC thì haäu quaû cuûa chuùng vaãn coøn keùo daøi theâm haøng maáy chuïc naêm nöõa. 7.6. ÑOÄC CHAÁT DAÏNG PHAÂN TÖÛ Caùc hoùa chaát ñoäc daïng phaân töû nhö O3, Cl2, F2, Br2, I2, NH3 … Nhöõng chaát naøy thöôøng ôû daïng khí cho neân khi bò nhieãm chuùng ñöôïc haáp thuï qua ñöôøng hoâ haáp vaø gaây taùc haïi ôû phoåi, gaây öùc cheá tuaàn hoaøn naõo, gaây khoù thôû vaø nhieàu khi beänh nhaân cheát do suy hoâ haáp naëng. Sau ñaây chuùng ta ñi saâu vaøo moät soá chaát tieâu bieåu. 7.6.1. Chlor (Cl2) a) Tính chaát Chlor laø chaát khí coù maøu vaøng luïc, coù muøi ñaëc bieät gaây ngaït thôû. Khi ôû noàng ñoä 5 ppm thì phaùt hieän ñöôïc ra muøi. Tyû troïng lôùn hôn khoâng khí d = 2,49, deã hoùa loûng; tan trong nöôùc, deã tan trong dung moâi höõu cô. Chlor deã bò haáp phuï vôùi than hoaït tính. Chlor laø chaát oxy hoùa maïnh. b) Taùc haïi Chlor gaây boûng da, nguy hieåm nhaát laø boûng maét, gaây kích thích caùc nieâm maïc, ñöôøng hoâ haáp vaø maét. Khi bò nhieãm ñoäc ôû lieàu löôïng cao, beänh nhaân suy hoâ haáp naëng daãn ñeán ngaát hoaëc daãn ñeán caùi cheát baát ngôø; hít khí chlor vaøo phoåi laøm cho phoåi bò phuø. Khi nhieãm ñoäc ôû lieàu löôïng thaáp thì gaây kích thích nieâm maïc, gaây chaûy nöôùc maét, ho vaø co thaét pheá quaûn. Sau ñaây laø moät soá ví duï veà noàng ñoä tieáp xuùc vôùi chlor: ôû 1000 ppm, chlor gaây ngaït thôû vaø daãn ñeán caùi cheát nhanh. Bò nhieãm ôû noàng ñoä 10ppm gaây phuø phoåi, vieâm pheá quaûn; coøn ôû noàng ñoä 1ppm, beänh nhaân coù theå chòu ñöïng keùo daøi ñöôïc. * Nhieãm ñoäc caáp tính Khi hít phaûi chlor ôû noàng ñoä cao, coù nhöõng trieäu chöùng sau ñaây: caûm giaùc ngaït thôû, ñau vuøng xöông öùc, ho coù ñaøm laãn maùu, nhöùc ñaàu, ñau thöôïng vò; coù theå gaây phuø phoåi … 349
* Nhieãm ñoäc maõn tính Khi laøm vieäc, tieáp xuùc laâu daøi vôùi chlor, coù theå gaây ra caùc trieäu chöùng sau: – Caùc toån thöông da, roái loaïn hoâ haáp, vieâm pheá quaûn maõn tính – Roái loaïn veà maét, vieâm keát maïc, vieâm giaùc maïc, vieâm mí maét – Roái loaïn tieâu hoùa, chaùn aên, buoàn noân… – Roái loaïn toång quaùt nhö gaây thieáu maùu, nhöùc ñaàu choùng maët * ÖÙng duïng Ngaøy nay, ngöôøi ta söû duïng chlor laøm chaát saùt truøng cho caùc coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi vaø caùc coâng trình xöû lyù nöôùc caáp. Tuy nhieân, chlor coù theå laø “con dao hai löôõi” vì noù giuùp cho vieäc khöû truøng nhöng neáu haøm löôïng dö coøn nhieàu trong nöôùc noù coù khaû naêng keát hôïp vôùi caùc chaát höõu cô coù trong nöôùc, laïi taïo theâm chaát ñoäc trong nöôùc nhö chloroform CH3Cl. Vì vaäy, khi söû duïng chlor phaûi heát söùc thaän troïng. 7.6.2. Broâm (Br2) a) Tính chaát: Broâm ôû traïng thaùi loûng, maøu ñoû naâu, coù muøi haéc. Broâm laø chaát ñoäc coù khoái löôïng rieâng laø 3,1 g/cm3, nhieät ñoä soâi laø 58oC. b) Taùc haïi: Khi hít phaûi khí broâm, nhieãm ñoäc coù trieäu chöùùng bieåu hieän gioáng nhö khi bò nhieãm ñoäc khí chlor vôùi bieåu hieän cao nhaát laø gaây phuø phoåi caáp tính, bieåu hieän nheï gaây boûng da, ho vaø khoù thôû… 7.6.3. Iot (I2) – Ñöôïc söû duïng nhieàu ôû daïng coàn ñeå saùt truøng, dung dòch lugol (5% iot töï do) ñeå chöõa beänh tuyeán giaùp. Tinh theå maøu ñoû tía laáp laùnh, deã boác hôi khi ñeå ngoaøi khoâng khí töï do. – Lieàu gaây cheát: khoaûng 2g tinh theå ioát cho ngöôøi lôùn. Khi bò nhieãm ñoäc baèng ñöôøng mieäng, nieâm maïc mieäng, thöïc quaûn, daï daøy, bò boûng naëng; naïn nhaân noân, aûnh höôûng ñeán tim maïch, giaõy duïa vaø töû vong. Nieâm maïc mieäng coù maøu naâu ñaëc bieät. 7.6.4. Flor (F2) a) Tính chaát Flor (F2) laø moät nguyeân toá aù kim ñieån hình, thuoäc nhoùm halogen. Neáu so saùnh flor vôùi caùc nguyeân toá khaùc trong nhoùm halogen thì flor hoaït 350
ñoäng hoùa hoïc maïnh nhaát. Flor töï do luoân toàn taïi ôû traïng thaùi phaân töû. Flor ñöôïc phaân boá raûi raùc treân voû ñòa caàu töø 750 – 800 g/taán. Flor naèm trong caùc moû quaëng vaø hoøa tan trong caùc maïch nöôùc ngaàm. Nöôùc bò nhieãm flor gaây nguy haïi cho con ngöôøi vaø caùc loaøi thuûy sinh. Flor laø moät nguyeân toá coù hoaït tính hoùa hoïc cöïc maïnh; chuùng töông taùc haàu heát vôùi caùc ñôn chaát, taùc duïng maïnh vôùi kim loaïi taïo thaønh muoái vaø thoaùt nhieät lôùn. Ví duï, flor taùc duïng vôùi Na seõ taïo ra NaF. Caùc loaïi muoái naøy ñeàu deã tan trong nöôùc vaø taát caû caùc loaïi muoái cuûa flor ñeàu raát ñoäc. Ngöôøi ta lôïi duïng tính chaát ñoäc naøy cuûa flor ñeå laøm thuoác tröø saâu, dieät coân truøng, dieät chuoät. Acid HF laø moät loaïi acid maïnh vaø coù tính chaát aên moøn thuûy tinh khi chuùng keát hôïp vôùi SiO2. Khi F ôû daïng hôïp chaát CFC seõ coù khaû naêng bay leân töø maët ñaát qua caùc taàng khí quyeån vaø ñeán taàng Bình Löu (khoaûng 27 – 30 km), gaây haïi taàng O3. b) ÖÙng duïng Flor ñöôïc duøng trong saûn xuaát phaân boùn, thuoác tröø saâu. Coøn thuoác choáng saâu raêng ñöôïc taïo ra baèng caùch cho flor vaøo kem ñaùnh raêng. Flor laøm thuoác dieät khuaån, khöû truøng trong nöôùc uoáng. Lôïi duïng tính aên moøn thuûy tinh, ngöôøi ta duøng hôïp chaát cuûa flor ñeå veõ hoa vaên treân thuûy tinh … Duøng HF ñeå toång hôïp höõu cô, ñeå ñieàu cheá florur, hoaëc taùch caùt ôû nhöõng vaät ñuùc baèng kim loaïi hoaëc quaëng trong phaân tích khoaùng vaät. Nhöõng thí nghieäm cuûa nhieàu nöôùc treân theá giôùi cho thaáy raèng, vieäc theâm flor vaøo trong nöôùc hoaëc kem ñaùnh raêng ñaõ laøm giaûm tæ leä saâu raêng vaø chöùng beänh vi khuaån trong mieäng (vì trong mieäng nöôùc boït coù ñoä pH vaø nhieät ñoä thích hôïp cho vieäc phaùt trieån vi khuaån gaây beänh saâu raêng). c) Taùc haïi Neáu haøm löôïng flor quaù lôùn seõ gaây beänh muïc xöông, vieâm tuûy, vieâm chaân raêng, nöùt men raêng coù theå daãn ñeán caùi cheát. Hôi HF raát ñoäc, khi rôi vaøo da gaây boûng naëng vaø raát ñau ñôùn. Lieàu gaây cheát ngöôøi cuûa NaF vaøo khoaûng 5 g. Lieàu löôïng cho pheùp trong kem ñaùnh raêng laø F– < 1000 mg/kg. Giôùi haïn trong nöôùc < 0,5 mg/l theo TCVN (1985); coøn ôû Phaùp, F– < 0,3 mg/l. Neáu haøm löôïng flor trong nöôùc lôùn hôn 5 mg/l seõ laøm cho men raêng bò nöùt, raêng bò bieán daïng. Tuy nhieân, ngöôøi ta nhaän thaáy raèng, khi trong 351
nöôùc coù flor töø 1,5 ñeán 2 mg/l laø ñaõ thaáy baét ñaàu bò beänh veà raêng. Do flor coù aùi löïc maïnh vôùi phosphate calci neân löôïng flor tích tuï trong cô theå seõ gaây muïc xöông, vieâm tuûy, ñau coät soáng. Trong caùc loaïi thuoác uoáng choáng saâu raêng, caùc nhaø nghieân cöùu ñaõ cho thaáy, 90% flor ñaõ ñöôïc chuyeån hoùa trong cô theå vaø ñöôïc ñaøo thaûi ra ngoaøi qua ñöôøng nöôùc tieåu, moà hoâi vaø phaân. 7.7. ÑOÄC CHAÁT DO PHOÙNG XAÏ Hieän töôïng do phoùng xaï laø hieän töôïng chuyeån hoùa cuûa caùc haït nhaân nguyeân töû cuûa nguyeân toá naøy sang haït nhaân cuûa nguyeân toá khaùc, keøm theo caùc daïng böùc xaï khaùc nhau. Coù boán loaïi phoùng xaï: a) Caùc haït alpha: goàm hai proton vaø hai neutron, coù naêng löôïng ñaâm xuyeân nhoû, deã maát naêng löôïng trong khoaûng caùch ngaén; chuùng coù theå xuyeân vaøo cô theå soáng qua ñöôøng hoâ haáp hoaëc tieâu hoùa, gaây taùc haïi cho cô theå do tính ion hoùa. b) Caùc haït beta: coù khaû naêng ñaâm xuyeân maïnh hôn, nhöng deã bò ngaên laïi bôûi caùc lôùp nöôùc, thuûy tinh hoaëc kim loaïi. Caùc haït naøy gaây taùc haïi cho cô theå soáng. c) Caùc tia gama: laø caùc böùc xaï ñieän töø soùng ngaén gioáng tia X, coù khaû naêng xuyeân qua caùc vaät lieäu daøy vaø gaây taùc haïi cho cô theå sinh vaät. d) Böùc xaï neutron: thöôøng chæ coù trong loø phaûn öùng haït nhaân. Moät soá nguyeân toá naëng khoâng beàn coù khoái löôïng haït nhaân lôùn hôn neutron, do ñoù nhaân vôõ thaønh hai maûnh taïo ra caùc neutron coù ñoä ñaâm xuyeân cao. 7.7.1. Nguoàn gaây oâ nhieãm phoùng xaï - Do khai thaùc nhieàu caùc lôùùp ñaát treân beà maët vaø caùc lôùp ñaát bao phuû quaëng töï nhieân - Do caùc vuï noå haït nhaân (möa phoùng xaï) – Söû duïng caùc ñoàng vò phoùng xaï trong ñieàu trò beänh vaø nghieân cöùu khoa hoïc. – Söû duïng caùc ñoàng vò phoùng xaï trong coâng nghieäp vaø noâng nghieäp – Loø phaûn öùng coâng nghieäp vaø thí nghieäm khoa hoïc bò roø ræ – Maùy gia toác thöïc nghieäm. 352
7.7.2. Taùc haïi Böùc xaï haït nhaân coù khaû naêng gaây cheát ngöôøi do phaù vôõ caáu truùc teá baøo, taùc haïi ñeán nhieãm saéc theå. a) Beänh nhieãm phoùng xaï caáp tính Khi laøm vieäc vôùi phoùng xaï, neáu bò nhieãm ôû noàng ñoä quaù cao thì beänh nhaân bò nhieãm phoùng xaï caáp tính. Beänh nhaân bò roái loaïn heä thaàn kinh trung öông, ñaëc bieät ôû voû naõo, gaây nhöùc ñaàu, choùng maët, buoàn noân, hoài hoäp, khoù nguû, keùm aên, meät moûi. Da bò boûng hoaëc taáy ñoû ôû choã tia phoùng xaï chieáu vaøo. Cô quan taïo maùu bò toån thöông maïnh, ñaëc bieät laø caùc teá baøo maùu, nhaát laø caùc teá baøo maùu ôû ngoaïi vi vaø ôû tuûy xöông; bò giaûm baïch caàu, tieåu caàu cuõng bò giaûm nhöng chaäm hôn, daãn ñeán beänh nhaân thieáu maùu, giaûm khaû naêng choáng ñôõ beänh nhieãm truøng. Cô theå bò suy yeáu: giaûm caân, bò nhieãm truøng naëng roài cheát. b) Beänh nhieãm phoùng xaï maõn tính Trieäu chöùng xuaát hieän muoän, coù tôùi haøng naêm sau hoaëc haøng chuïc naêm sau khi bò chieáu tia phoùng xaï hoaëc bò nhieãm chaát phoùng xaï. Beänh xaûy ra khi bò nhieãm vôùi moät lieàu löôïng khoaûng 200 rem hoaëc nhoû hôn nhöng trong moät thôøi gian daøi. Trong thôøi gian ñaàu bò beänh, beänh nhaân bò suy nhöôïc thaàn kinh, suy nhöôïc cô theå sau ñoù roái loaïn caùc cô quan taïo maùu, roái loaïn chuyeån hoùa ñöôøng, lipid, protid, muoái khoaùng vaø cuoái cuøng bò thoaùi hoùa. Beänh nhaân thöôøng bò ñuïc maét, ung thö da, ung thö xöông… Möùc ñoä beänh phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá: – Toång lieàu löôïng chieáu xaï vaø soá laàn chieáu xaï. Toång lieàu löôïng caøng lôùn thì taùc haïi caøng maïnh. Ví duï, nhieãm 300 rem coøn coù theå chöõa ñöôïc, nhöng nhieãm ñeán 600 rem, beänh seõ naëng vaø chaéc chaén ngöôøi beänh seõ bò cheát. Cuøng bò nhieãm toång lieàu löôïng nhö nhau, nhöng phaân taùn ôû nhieàu lieàu nhoû goäp laïi thì taùc haïi ít hôn laø bò chieáu moät laàn. – Dieän tích bò tia phoùng xaï chieáu caøng roäng caøng nguy hieåm, bò chieáu toaøn thaân nguy hieåm hôn bò chieáu ôû moät boä phaän. Trong cô theå 353
vuøng ñaàu laø vuøng quan troïng nhaát, neáu bò chieáu thì nguy hieåm hôn caùc vuøng khaùc. – Caùc teá baøo ung thö, teá baøo cuûa toå chöùc thai nhi nhaïy vôùi phoùng xaï hôn caùc teá baøo tröôûng thaønh. Khi cô theå ñang meät moûi, ñoùi buïng, ñang bò nhieãm truøng, ñang bò nhieãm ñoäc thì aûnh höôûng cuûa caùc tia phoùng xaï nhaïy hôn. Chaát phoùng xaï coù khaû naêng luaân chuyeån qua laïi trong moâi tröôøng khoâng khí, nöôùc vaø moâi tröôøng ñaát. Caùc chaát phoùng xaï haït nhaân coù theå tích luõy trong cô theå sinh vaät. Löôïng böùc xaï haït nhaân Cs137 coù trong moät soá sinh vaät ôû Thuïy Ñieån do söï coá phoùng xaï naêm 1986 nhö sau: Caù hoài löôïng Cs137 coù trong caù laø 18,700 Bq/kg Caù cheùp 2,84 Bq/kg Caù trích 980 Bq/kg Vòt trôøi 1.290 Bq/kg Chim boùi caù 107 Bq/kg Soø 2.280 Bq/kg Heán 1.180 Bq/kg c) Taùc haïi cuûa buïi phoùng xaï Buïi phoùng xaï xaâm nhaäp tôùi beà maët traùi ñaát töø khí quyeån. Nguoàn goác cuûa buïi loaïi naøy laø nhöõng vuï noå thöû vuõ khí haït nhaân. Buïi phoùng xaï khi rôi xuoáng laù caây seõ gaây taùc ñoäng coù haïi vaøo chuoãi thöùc aên ñoái vôùi caùc sinh vaät aên laù. Sau ñoù, caùc sinh vaät khaùc aên loaïi sinh vaät naøy vaø cuoái cuøng con ngöôøi bò nhieãm xaï. Löôïng buïi phoùng xaï maø maët ñaát thu nhaän phuï thuoäc vaøo baûn chaát cuûa ñaát, ñòa hình vaø loaïi thaûm thöïc vaät. Theo Odum (1971), giöõa ñoàng coû treân ñaát than buøn coù tính acid vaø caùc ñoàng coû moïc treân caùc ñaát ñoài nuùi laø raát khaùc nhau vaø khaû naêng haáp phuï caùc chaát phoùng xaï döôøng nhö phuï thuoäc vaøo ñaëc tính pH cuûa ñaát. Ñoàng coû ôû vuøng ñoài maø ñaát coù tính trung tính thì buïi phoùng xaï trong ñaát laø 1 (Bq/kg), ôû coû seõ laø 21 vaø trong xöông con cöøu laø 714; trong khi ñoàng coû moïc ôû thung luõng chaát phoùng xaï trong ñaát laø 1, treân coû laø 6,6 vaø trong xöông cuûa ñoäng vaät aên coû laø 115. Nhö vaäy, nhöõng ñoäng vaät aên coû tích luõy buïi phoùng xaï cao hôn nhieàu so vôùi trong ñaát vaø trong coû. 354