TRỊNH THỊ THANH ĐỘC HỌC, MÔI TRƯỜNGVÀ SỨC KHỎE CON NGƯỜI (In lần thứ 3) ĐẠI HỌC KHOA HỌC THÁI NGUYÊN KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI THƯ VIỆN NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI Chịu trách nhiệm xuất Giám đốc : PHÙNG QUỐC BẢO Tổng biên tập: NGUYỄN THIỆN GIÁP Nhận xét: GS TS ĐÀO NGỌC PHONG PGS TS BÙI LAI PGS.TS NGUYỄN QUỐC KHANG Biên tập sửa bài: TS LƯƠNG LÃNG LAN HƯƠNG Trình bày bìa: NGỌC ANH ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG VÀ SỨC KHỎE CON NGƯỜI Mã số:01.89.ĐH.2003 In 1000 nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội Số xuất bản:182/27/CXB Số trích ngang 118 KH/XB In xong nộp lưu chuyển vào quý II năm 2003 Preface The textbook on "Toxicology and environmental health" has been established in the framework of the prDject "Capacity building for environmental management in Vietnam" The educational component of the proỉect targets the Master programme, organised by the Faculty of Environmental Sciences at the Hanoi University of Science, Vietnam National University A specific project objective was to dev.elop reference materials for the students The result is five textbooks, including this one, wltich have been published with the Vỉetnam National University Publishing House, whóse co- operation enabled 750 copies to be published, instead of the original target of 250 copies Peer review is crucial for quality control and has been a structural component of the textbook development The main obiective of the peer review process was to generate comments and detailed suggestions to improve the manuscripts Dr Trinh Thi Thanh completed a draft textbook in January 1999 In March 1999, the Hanoi University of Science organised a review workshop, in which twenty-seven academics participated The review was based on the following main criteria, set by the ~university: l) scientific quality; 2) up-to- dateness; 3) pedagogical quality In addition, an extnsive external peer review was completed, including scientists from universities and research institutes in Hanoi and Ho Chi Minh City A final review was organised by the publishing house The authors have adapted their manuscripts according to the comments expressed Acknowledgẹments On bhalf of the Project Advsory Committee, we would like to congrat'ulate the author, Dr TRẦN THỊ THANH of the Faculty of Envirnmental Sciences, fur successfully completing the development of this textbook We take the aportunity kindly thank Prof Dao Ngoc Phong, Hanoi University of Medicine, Ass Prof Bui Lai, Institute of Tropical Biology at the National Centre for Natural Science and Technology in Ho Chi Minh city and Ass Prof Nguyen Quoc Khang, Faculty of Biology, Hanoi Umversity of Science, Vietnam National Umversity, for their active participation in the peer review process Also, we acknowledge the constructive co-operation of the Vietnam National University Publishing Hou8e inally, we express our sincerest gratitude to the European Commis81on for funôing the project on "Capacity building for environmental management in Vietnam" and enabling th development and publication of the textbook on "Toxicology and environmental health" The editors, Prof Mai Dinh Yen, Faculty of Biology, Hanoi University of Science, Vietnam National University Prof Luc Hens, Department of Human Ecology, Free University of Brussels (VUB) Mr Eddy Nierynck, Deparllent of Human Ecology, Free University of Brussels (VUB) Lời giới thiệu Cuốn sách "Độc học Môi trường Sức khỏe người" biên soạn khn khó Đề án: "Xây dựng Năng lực Quản lý môi trường Việt Nam” Mục tiêu đào tạo đề án chương trình đào tạo Thạc sỹ Khoa học môi trường Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Đại học Quốc gia Hà Nội thực Mục tiêu đặc biệt đề án tăng cường cung cấp tài liệu tham khảo cho sinh viên Kết sách giáo trình Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội xuất in 750 thay nhiệm vụ lúc đầu 250 Cơng việc nhận xét đánh giá quan trọng cho chất lượng sách ý suốt trình biên soạn Mục đích cơng việc phản biện đóng góp ý kiến nhằm nâng cao chất lượng thảo Sau TS Trịnh Thị Thanh hoàn thành thảo vào tháng năm 1999, tháng năm 1999, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Đại học Quốc gia Hà Nội tổ chức Hội thảo để đánh giá nghiệm thu với tham dự 27 nhà khoa học Môi trường Việc đánh giá nghiệm thu vào tiêu chuẩn sách giáo trình mà Trường đề là:1) Tính khoa học; 2) Tính cập nhật ;3) Tính sư phạm Ngồi ra, sách cịn có tham gia nhận xét đánh giá nhà khoa học Trường đại học Viễn nghiên cứu thành phố Hồ Chí Minh Đặc biệt Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội trực tiếp tham gia sửa chừa thảo cách công phu để sách hoàn thiện Thay mặt hội đồng cố vấn đề án, xin chúc mừng tác giả TS Trịnh Thị Thanh - Khoa Môi trường hồn thành có kết sách Nhân dịp xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới GS Đào Ngọc Phong - Trường Đại học Y khoa Hà Nội, PGS Bùi Lai - Viện Sinh học Nhiệt đới Trung tâm Khoa học Tự nhiên công nghệ Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, PGS Nguyễn Quốc Khang, Khoa Sinh học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội tích cực tham gia vào q trình nhận xét đánh giá cho nội dung sách Chúng xin cám ơn hợp tác xây dựng Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Sau xin bày tỏ cám ơn chân thành tới Hội đồng châu âu tài trợ ngân sách cho Đề án "Xây dựng Năng lực Quản lý Môi trường Việt Nam"để sách "Độc học Sức khỏe người"được biên soạn xuất Các biên tập: GS Mai Đình Yên - Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội GS Lúc Hens - Bộ môn Sinh thái Nhân văn Trường Đại học Tự Brussels, Vương quốc Bỉ (VUB) Eddy Nierynck - Bộ môn Sinh thái Nhân văn trường Đại học Tự Brussels, Vương quốc Bỉ (VUB) CÁC CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG CUỐN SÁCH ADI Lượng tiếp nhận hàng ngày chấp nhận EPA Hội bảo vệ môi trường Mỹ LD50 lượng độc chất gây tử vong 50% động vật thí nghiệm IARC Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế JECFA Uỷ ban chuyên viên IAO/WHO phụ gia thực phẩm JMPR Hội nghị liên hợp FAO/WHO dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật FEL Nồng độ trực tiếp gây hại LOAEL Mức thấp ghi nhận có ảnh hưởng bất lợi NOAEL Mức ghi nhận không gây ảnh hưởng bất lợi PTWI Lượng tiếp nhận hàng tuần chịu đựng TDI Lượng tiếp nhận hàng ngày chịu đựng TLm Mức độ độc chất gây tử vong 50% số lượng thể sinh vật thí nghiệm khoảng thời gian định RfD Liều lượng (liều lượng ước tính người tiếp xúc ngày mà không xảy nguy sức khỏe suôt đời) UF Chỉ số không chắn MF Chỉ số biến đổi Lời nói đầu Các chất ô nhiễm gây tác động làm suy thối chất lượng mơi trường có môi trường sống người Các loại độc chất lý, hóa sinh học từ nguồn nhiễm khác gây ảnh hưởng xấu cho môi trường sức khoẻ người Đây vấn đề trọng tâm lĩnh vực môi trường quan tâm giải Để có biện pháp kiểm soát, quản lý tốt vấn đề Cần thiết phải có đào tạo lĩnh vực Vì Giáo Trình Độc Học Mọi người Sức khoẻ người biên soạn nhằm mục đích đào tạo học viên về.v v • Cơ chế xâm nhập độc chất vào thể người thông qua đường hấp thụ, phân bố đào thải • Liên kết kiến thức thực tế môi trường (Nguồn, tính chất v.v loại độc chất) với kiến thức khoa học có liên quanvề độc học • Các nguyên tắc để xây dựng, tư ế kế nghiên cứu độc học, môi trường sức khoẻ người Nội dung giáo trình thể qua chương: Chương - Một số khái niệm độc học, môi trường sức khoẻ người Chương - Các dạng độc chất Chương - Sự hấp thụ, phân bố đào thải Chương - Các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính Chương – Đánh giá độ an toàn Chương - Đánh giá nguy độc chất Chương - ảnh hưởng sốchất nguy hại tới sức khoẻ người Tác giả xin chân thành cám ơn GS Lusc Hens, GS Mai Đình Yên, GS Đào Ngọc Phong có đóng góp q báu chun mơn cho giáo trình Trong q trình biên soạn, chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc TRỊNH THỊ THANH Chương I MỘT SỐ KHÁI NIỆM, CƠ BẢN VỀ ĐỘC HỌC, MÔI TRƯỜNG VÀ SỨC KHỎE CON NGƯỜI 1.1 ĐỊNH NGHĨA ĐỘC HỌC, ĐỘC HỌC, MÔI TRƯỜNG VÀ SỨC KHỎE CON NGƯỜI Độc học-mơn khoa học nghiên cứu đình tính định lượng tác hại tác nhân hóa học, lý học, sinh học thể sống Độc học định nghĩa "mơn khoa học xác định giới hạn an toàn tác nhân hóa học" Độc học mơn khoa học độc chất mang tính khoa học ứng dụng Tóm lại hiểu: Độc học môn khoa học nghiên cứu đề mối nguy hiểm xảy hay xảy độc chất lên thể sống Độc học, môi trường sức khoẻ người (hay gọi Độc học môi trường) - Môn khoa học nghiên cứu ảnh hưởng môi trường bị ô nhiễm độc chất lên sức khoẻ cộng đồng Mặc dù mơn khoa học có liên quan chặt chẽ với nhau, song mục đích,đối tượng, phương pháp nghiên cứu cụ chúng lại có sù khác nhau, ví dụ: • Mục đích mơn độc học bảo vệ sức khoẻ người cộng đồng độ cá thể • Mục đích mơn độc học, môi trường sức khoẻ người bảo vệ cá thể mà 10 bảo tồn cấu trúc chức hệ sinh thái Bên cạnh đó, độc học, mơi trường súc khỏe người cịn có mục đích nghiên cứu thiết lập tiêu chuẩn mơi trường đánh giá suy đốn nồng độ cá nhân môi trường đánh giá rủi ro cho nhũng quần thể sinh vật thiên nhiên (kể quần thể loài người) điều kiện bị tiếp xúc với chất gây ô nhiêm môi trường 1.2 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ NGUYÊN TẮC CƠ BẢN Chất nguy hại (độc chất) Chất nguy hại chất xâm nhập vào thể gây nên biến đổi sinh lý, sinh hóa, phá vỡ cân sinh học, gây rối loạn chức sống bình thường, dẫn tới trạng thái bệnh lý cua quan nội tạng, hệ thống (tiêu hóa, tuần hoàn thần kinh ) toàn thể Theo Quy chế quản lý chất thải nguy hại Chính phủ Việt Nam (ban hành 7/1999) quy định: Chất thải nguy hại chất thải có chứa chất hợp chất có đặc tính gây nguy hại trực tiếp (dễ cháy, dễ nổ, làm ngộ độc, dễ án mòn, dễ lây nhiễm đặc tính gây nguy hại khác) tương tác với chất khác nguy hại tới mơi trường sức khoẻ người Chất nguy hại có mơi trường lao dự liên quan tới loại nghề nghiệp gọi độc chất nghề nghiệp, cịn bệnh độc chất gây gọi bệnh nghề nghiệp Chất nguy hại phụ thuộc vào nhiều yếu tố có liều lượng hay nồng độ chất Liều lượng đơn vị có khả phản ứng chất hóa học, lý học hay sinh học Llềưlưởng khối lượng thể trọng (mg, g, ml/ trọng lượng thể) khối lượng đơn vị bề mặt tiếp xúc thể (mg, g, ml/ diện tích da) Nồng độ khơng khí biểu diễn đơn vị trọng lượng hay khối lượng thể tích khơng khí ppm (mg/ha khơng khí) Nồng độ nước biểu diễn đơn Vị khối lượng/ lít nước (mg/l = ppm hay µg/l = ppb) 11 Các tác hại mức nhẹ phục hồi, cịn mức nặng trầm trọng khác phục Ví dụ, sưng phổi hay thay đổi hóa tính huyết mức nhẹ có khả chữa được, ung thư nặng khó chữa khỏi Những thay đơi bất lợi mức nhẹ bao gồm thay đổi tiêu hóa thức ăn, tăng trọng lượng thể, thay đổi hoạt tính enzym v.v Các tác động nặng bao gồm thay đổi cấu trúc, chức mô làm cho chức bình thường bị thay đổi dẫn tới tử vong Các dạng tác nhân độc hại tiềm tàng bao gồm tác nhân hóa học (tự nhiên, tổng hợp, hữu hay vô cơ), vật lý (sóng điện từ, vi sóng) sinh học (các- độc chất vi nấm, thực động vật) Các tác nhân hóa học, lý học gây tác động có hại việc thay đổi thống nhất, cấu trúc, chức mô làm thay đổi trình sinh trưởng, phát triển, Các tác hại khắc phục đơi khắc phục dẫn đến tử vong Đáp ứng phản ứng toàn thể hay vài phận thể sinh vật chất kích thích (chất gây đáp ứng) Chất kích thích có nhiều dạng, cường độ đáp ứng thường hàm số cường độ chất kích thích Chất kích thích nhiều cường độ đáp ứng xong thể xảy lớn Khi chất kích thích hóa chất, đáp ứng thường hàm số liều lượng mối quan hệ gọi mối quan hệ liều lượng - đáp ứng Những đáp ứng tác nhân hóa hay lý học xảy xảy muộn hơn; nhẹ, nặng; phục hồi không phục hồi; trực tiếp gián tiếp; có lợi bất lợi (có hại) Các đáp ứng tác nhân phụ thuộc vào điều kiện tiếp xúc thời gian, liều lượng tiếp xúc v.v… 12 Các đáp ứng chỗ xuất điểm tiếp xúc thể chất gây kích thích Đáp ứng dị ứng hay mẫn cảm phản ứng có hại liên quan đến hệ thống miễn dịch Đáp ứng phản ứng bất bình thường hay khơng đặn, liên quan đến hệ thống miễn dịch gây thay đổi đen điểm lắng đọng hóa chất Các yếu tố ảnh hưởng đến kết tương tác tác nhân hóa học lý học bao gồm liều lượng, đặc tính hóa, lý tác nhân, thời gian tiếp xúc với tác nhân tình trạng sức khoẻ thể thời điểm tiếp xúc Liều lượng phù hợp dược phẩm có tác dụng chữa bệnh Tác nhân hóa học hay vật lý thường kết hợp với mô, quan tiếp nhận Cơ quan tiếp nhận coi các, “bến định vị hóa chất" Khi tác nhân hóa học tạo đáp ứng khơng liên quan đến quan tiếp nhận riêng biệt nào, phản ứng gọi đáp ứng không đặc trưng Cơ quan tiếp nhận điểm nhạy cảm hay điểm đáp ứng, nằm tế bào đối tượng mà tác nhân vật lý hóa học tác động lên Cơ quan tiếp nhận đặc trưng cho tác nhân hóa học hay nhóm hóa chất Khi liều lượng hóa chất tăng, lượng hóa chất nhiễm vào quan tiếp nhận tăng theo Khi số lượng phức hóa chất - quan tiếp nhận tăng đáp ứng thể tăng tỷ lệ thuận với hàm lượng tiếp xúc khơng cịn quan tiếp nhận nao cịn tự để tiếp nhận nửa ổn định thiết lập Mức đồ đáp ứng thể tỷ lệ trực tiếp với số lượng quan tiếp nhận có gắn với hóa chất Hóa chất gắn với quan tiếp xúc liên kết hóa trị, liên kết tồn, hydrogen hay lực Van dễ Waals Bản chất liên kết ảnh hưởng đến thời gian phức hóa chất - quan tiếp nhận thời gian tác động tạo Liên kết hóa trị thường khơng phục hồi cịn liên kết tồn, hyôrogen, Van dễ Waals thường phục hồi 13 Để quan tiếp nhận gây phản ứng, trước hết phải gắn với hóa chất Liên kết thường khơng phải liên kết hóa trị phục hồi Tiếp theo, quan tiếp nhận phải kích hoạt q trình gọi ',chuyển hóa tín hiệu', trình xác định hoạt động nội lực Sau hàng loạt tượng cuối tạo đáp ứng thể Quá trình gọi trình liên kết quan tiếp nhận - đáp ứng Sự luân chuyển hóa chất xảy bên ngồi bên thể sống Sự luân chuyển thể liên quan đến tác nhân môi trường điều kiện khí hậu đặc tính hóa, lý hóa chất, kể độ tan hóa chất tìm thấy môi trường nước Sự khuếch đại sinh học xuất Ví dụ: Metyl thủy ngân tham gia vào dây truyền thực phẩm thông qua sinh vật phù du khuếch đại đo tích đọng cá với nồng độ lớn gấp khoảng loa lần so với lúc đầu (hình 1) Hình Sự lan truyền thủy ngân theo mắt xích thức ăn Các đường tiếp xúc hóa chất với thể động vật người: qua đường tiêu hóa, hơ hấp, tiếp xúc qua da v.v… 14 Sự lưu chuyển hóa chất thể liên quan đến yếu tố ảnh hưởng đến lắng đọng sinh học chất thể Điều bao gồm tính chất hóa - lý như: cỡ hạt, điều kiện tiếp xúc tình trạng sức khoẻ thể Hóa chất vận chuyển từ điểm tiếp xúc vào hệ ích máu Trong máu, hóa chất tồn tự do, không cần liên kết, liên kết với protein (thường liên kết với albumin) Hóa chất từ máu để vào mô tế bào (ở gan), tích đọng lại (ở mơ mỡ), đào thải khỏi thể (qua thận), hay tạo nên phản ứng (trong não) Biên độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ hóa chất quan tiếp nhận, lực chúng Và hoạt động thể Hóa chất qua màng tế bào, qua lớp phospholipid q trình địi hỏi tiêụthụ lượng gọi trình vận chuyển chủ động, hay q trình khơng địi hỏi tiêu thụ lượng, gọi trình vận chuyển thụ động Có nhiều dạng phản ứng tạo thành tương tác hóa chất phận tiếp nhận Chúng bao gồm thay đổi hình dạng trơng thấy không trông thấy được, thay đổi chức sinh lý sinh hóa Các phản ứng khơng đặc trưng viêm nhiễm, đặc trưng đột biến trên, dị hình, ung thư Các phản ứng quan sát hay phải khoảng thời gian sau đó; phản ứng phục hồi được, khơng phục hồi được; chỗ, liên quan đến hay nhiều phận có lợi có hại Các phản ứng liên quan đến tính thống nhất, chức năng, phát triển liên hệ tế bào Tuy nhiên, chất tế bào bị thay đổi hóa chấn ví dụ: tế bào bị biến đổi thành tế bào tiết Các yếu tố gây ảnh hưởng đến phản ứng hóa chất Các yếu tố ảnh hưởng hóa chất gồm: đặc tính hóa lý, độ tinh khiết, độ bền, điều kiện tiếp xúc (liều lượng, thời 15 gian, mật độ), thể trạng di truyền, loài, giới tính, trọng lượng thể, tình trạng sức khỏe thể thời điểm tiếp xúc, có mặt hóa chất khác (sự tương tác), điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, ánh sáng ), tính thích ứng tính nhạy cảm cá thể ảnh hưởng hóa chất lên hoạt động hóa chất khác gọi mối tương tác (tác dụng phối hợp) Trong môi trường, có nhiều độc chất tồn tính độc thay đổi Phản ứng thu mang tính khuếch đại độ độc (tính cộng: chất A + chất B ⇒ độ độc lần cao hơn), chí nhiều trường hợp, khuếch đại độ độc lên gấp bội (tới mức chất A + chất B ⇒ độ độc lần cao hơn) thường dự báo Bên cạnh đó, phản ứng cịn mang tính tiêu độc (chất A + chất B < lần độ độc, có trường hợp tiêu độc hoàn toàn) Phản ứng tác nhân hóa học hay lý học phụ thuộc vào liều lượng số lượng phận tiếp nhận bị nhiễm bị kích hoạt Liều lượng thấp, phản ứng khơng quan sát Khi liều lượng tăng, phản ứng tạo thành mức quan sát Liều lượng thấp gây phản ứng mà ta bắt đầu quan sát gọi liều lượng ngưỡng Dưới liều lượng ngưỡng, quan sát phản ứng Mỗi liều lượng ngưỡng ứng với tượng sinh học Trong chuỗi phản ứng, tồn ngưỡng cho bước phản ứng Việc xác định ngưỡng dựa vào chất kích thích hay tác nhân có khả gây nên phản ứng cường độ phản ứng hàm số cường độ chất kích thích hay nồng độ tác nhân Việc phát phản ứng, phương pháp định lượng độ nhạy chúng gây ảnh hưởng đến việc xác định ngưỡng Có thể xác định ngưỡng nhiều mức tế bào, mô, quan chức Các yếu tố gây ảnh hưởng đến ngưỡng bao gồm: liều lượng 16 khả lắng đọng hóa chất, nhạy cảm thể có phản ứng, chất phản ứng tạo thành Độ nhạy phương pháp dùng để xác định phản ứng ảnh hưởng đến ngưỡng quan sát Khái niệm khơng ngưỡng Có giả định cho ráng bệnh ung thư bệnh khác liên quan đến thay đổi vật liệu di truyền không ngưỡng Điều có nghĩa khả gây phản ứng tỷ lệ với tác hại liều lượng tiếp xúc thấp Việc giả định không ngưỡng khơng có mức tiếp xúc mà khô mang lại nguy cho sức khoẻ Sự liên hệ liều lượng -đáp ứng thể mối tương quan liều lượng đáp ứng quan sát Đồ thị đường cong liên hệ cường độ đáp ứng liều lượng 1.3 PHÂN LOẠI CHẤT THẢI NGUY HẠI Có nhiều cách phân loại chất thải nguy hại: theo gốc, độ độc, cách bảo quản sử dụng chất thải Cách phân loại phụ thuộc vào quốc gia khác yếu tố xã hội kinh tế, môi trường sức khoẻ cộng đồng Sau số dạng phân loại sử dụng: Phân loại dựa theo tính chất chất nguy hại Hóa chất phóng xạ Các chất nguy hại thuộc nhóm ký loại nặng, thuốc bảo vệ thực vật, chất dược liệu thuộc nhóm: • Các chất tổng hợp • Muối kim loại, axit kiềm vô Chất thải bệnh viện, phịng thí nghiệm sinh học Chất gây cháy 17 ... bạn đọc TRỊNH THỊ THANH Chương I MỘT SỐ KHÁI NIỆM, CƠ BẢN VỀ ĐỘC HỌC, MÔI TRƯỜNG VÀ SỨC KHỎE CON NGƯỜI 1. 1 ĐỊNH NGHĨA ĐỘC HỌC, ĐỘC HỌC, MÔI TRƯỜNG VÀ SỨC KHỎE CON NGƯỜI Độc học-mơn khoa học nghiên... NGỌC ANH ĐỘC HỌC MƠI TRƯỜNG VÀ SỨC KHỎE CON NGƯỜI Mã số: 01. 89.ĐH.2003 In 10 00 nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội Số xuất bản :18 2/27/CXB Số trích ngang 11 8 KH/XB In xong nộp lưu chuyển vào quý... giáo trình thể qua chương: Chương - Một số khái niệm độc học, môi trường sức khoẻ người Chương - Các dạng độc chất Chương - Sự hấp thụ, phân bố đào thải Chương - Các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính