Soạn bởi LHT ( 08DSH3 ) TÀI LIỆU NÀY TỚ SOẠN , NÊN CHỈ LÀ Ý CHỦ QUAN, HÊN THÌ RA ĐỀ THI HỌC KỲ TRÚNG TRONG NÀY, AI MUỐN HỌC THEO THÌ HỌC, KHÔNG THÌ HỌC TRONG SÁCH HOẶC FILE CỦA CÔ ( Nếu có thể học xong hết mấy cái này thì tiếp tục xem tiếp trong sách :P Có 1 số ghi chú trong mỗi mục của Chương, nhớ xem kỹ nhá) CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG 1. Định nghĩa độc chất học "Độc chất học là ngành học nghiên cứu về lượng và chất; các tác động bất lợi của các tác chất hóa học, vật lý, sinh học lên hệ thống sinh học của sinh vật sống". 2. Độc tính - Là một khái niệm về liều lượng mà tại đó một độc chất có thể gây chết sinh vật. - Đo lường độc tính: dùng đơn vị LD50 (Lethal Dose), là nồng độ của một độc chất có thể gây chết 50% quần thể sinh vật. - LD50 phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh, cơ chế chống độc của sinh vật, di truyền… 3. Tác nhân gây độc là bất kỳ một chất nào gây nên những hiệu ứng xấu cho sức khỏe hoặc gây chết. 4. Liều lượng độc là một đơn vị biểu hiện độ lớn sự xuất hiện các tác nhân hóa học, vật lý hay sinh học. 1.3.1. Ô nhiễm môi trường Định nghĩa: Ô nhiễm môi trường là hiện tượng suy giảm chất lượng môi trường quá một giới hạn cho phép, đi ngược lại với mục đích sử dụng môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và sinh vật. - Ô nhiễm môi trường vượt quá mức nhất định sẽ là hiện tượng nhiễm độc và ngộ độc sinh vật và con người. - Nguồn gây ô nhiễm là nguồn thải ra các chất ô nhiễm. Có thể phân chia các chất gây ô nhiễm theo tính chất hoạt động, nguồn gốc phát sinh, theo khoảng cách không gian… nguồn gây ô nhiễm chính cũng là nguồn gây độc. - Chất ô nhiễm là các hóa chất, tác nhân vật lý, sinh học ở nồng độ hoặc mức độ nhất định, tác động xấu đến chất lượng môi trường. - Khi ô nhiễm vượt quá mức, chất ô nhiễm cũng chính là chất độc. 1.3.3. Chất độc - Chất độc là những chất gây nên hiện tượng ngộ độc cho con người, thực vật, động vật. - Các tác nhân gây ô nhiễm có mặt trong môi trường đến một nồng độ nào đó thì trở nên độc. Như vậy, từ tác nhân ô nhiễm, các tác chất này trở thành tác nhân độc, chất độc và gây độc cho sinh vật và con người. - Trong môi trường thường có ba loại chất độc: Chất độc bản chất (chất độc tự nhiên): gồm các chất mà dù ở liều lượng rất nhỏ cũng gây độc cho cơ thể sinh vật. Ví dụ như H2S, Pb, Hg, Be, St, CO Chất độc không bản chất : tự thân không là chất độc nhưng có lúc nó cũng có thể gây nên các hiệu ứng độc khi vào môi trường. Chất độc theo liều lượng : là những chất ở mức độ bình thường chưa biểu hiện tính độc; nó chỉ có tính độc khi hàm lượng tăng cao trong môi trường tự nhiên. Một số chất khi ở hàm lượng thấp là chất dinh dưỡng cần thiết cho sinh vật và con người, nhưng khi nồng độ tăng cao, vượt quá một ngưỡng an toàn nhất định đối với một sinh vật nhất định thì chúng trở nên độc. 1.6. CÁC YẾU TỐ LÀM ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH ĐỘC CỦA ĐỘC CHẤT, ĐỘC TỐ 1.6.1. Liều lượng và thời gian tiếp xúc với hóa chất độc. - Khi liều lượng tiếp xúc càng cao và thời gian tiếp xúc càng lâu thì tính độc có tác hại càng lớn. - Sự hiện diện cùng một lúc nhiều loại hóa chất trong cơ thể sống hoặc trong môi trường tại cùng một thời điểm tiếp xúc cũng độc của các chất. - Để chứng tỏ tác động này, các nhà độc chất học thường tiến hành các thử nghiệm để xác định LD50 (liều gây chết 50% con vật thí nghiệm) của mỗi loại độc chất, LD50 đánh giá tính độc tương đối của một chất. 1.6.2. Các yếu tố sinh học Soạn bởi LHT ( 08DSH3 ) - Tuổi tác: Những cơ thể trẻ con, đang phát triển qua thời kỳ non yếu sẽ bị tác động của chất độc mạnh hơn những cơ thể người lớn. Ví dụ, trẻ em bị nhiễm độc chì và thủy ngân dễ dàng và nghiêm trọng hơn người lớn vì hệ thần kinh của chúng chưa hoàn chỉnh rất nhạy cảm với chất độc; con vật thí nghiệm nhỏ bị ngộ độc của SOx và Nox trong không khí ô nhiễm nặng hơn con vật lớn. - Tình trạng sức khỏe: dinh dưỡng kém, căng thẳng thần kinh, ăn uống không điều độ, bệnh tim, phổi và hút thuốc lá góp phần làm suy yếu sức khỏe và làm con người dễ bị nhiễm độc hơn. Yếu tố di truyền cũng có thể quyết định sự phản ứng của cơ thể đối với một số chất độc. - Yếu tố gen di truyền: cũng có tác dụng nhất định đến mức độ tác hại và khả năng ảnh hưởng lâu dài qua vài thế hệ của độc chất. Một số gen nhất định sẽ dễ bị tác động của một số độc chất nhất định. 1.6.3. Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến hoạt tính của độc chất - Các nhân tố ô nhiễm lan truyền trong các môi trường thành phần (môi trường nước, không khí, đất) có thể gia tăng tính độc và cũng có thể kết tủa, giảm tính độc. - Các tác nhân ô nhiễm chịu ảnh hưởng mạnh của các yếu tố của môi trường thành phần mà các đối tượng sinh vật và hệ sinh thái nằm trong môi trường đó. - Có thể kể một số tác nhân ảnh hưởng như sau: - pH môi trường: tính kiềm, acid hay trung tính của môi trường là yếu tố đầu tiên ảnh hưởng đến tính tan, độ pha loãng và hoạt tính của tác chất gây độc. Một tác nhân ô nhiễm tồn tại ở trạng thái hòa tan thường có độc tính cao hơn đối với thủy sinh. - EC (độ dẫn điện): có ảnh hưởng nhất là với các chất độc có tính điện giải. - Các chất cặn trong môi trường nước, không khí, đất, gây kết dính hay sa lắng độc chất. - Nhiệt độ: ảnh hưởng đến khả năng hòa tan, làm gia tăng tốc độ phản ứng, tăng hoạt tính của các chất ô nhiễm. Ví dụ, khi nhiệt độ cao, HgCl2 sẽ tác dụng nhanh gấp 2 -3 lần so với nhiệt độ thấp. - Thuốc trừ sâu DDT và một số loại thuốc diệt rầy thường tăng độc tính khi nhiệt độ từ 10oC lên 30oC. - Diện tích mặt thoáng: ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố nồng độ và liều lượng, phân hủy chất ô nhiễm, đặc biệt là chất hữu cơ không bền vững. - Dòng nước có bề mặt lớn, dòng chảy mạnh, lưu lượng lớn có khả năng tự làm sạch cao, giảm độc tính. - Các chất đối kháng hoặc chất xúc tác: nếu trong môi trường tồn tại chất xúc tác thì hoạt tính của chất ô nhiễm sẽ tăng cao nhiều lần. Ngược lại, khi có chất đối kháng thì độc tính sẽ giảm hoặc triệt tiêu. - Các yếu tố về khí tượng, thuỷ văn như độ ẩm, tốc độ gió, ánh sáng, sự lan truyền sóng, dòng chảy, độ mặn cũng gây tác động khá lớn đến hoạt tính của độc chất, nhất là tác động đến khả năng lan truyền độc chất trong môi trường. - Khả năng tự làm sạch của môi trường: Mỗi một hệ sinh thái đều có khả năng tự làm sạch của nó. Khả năng này càng lớn thì tính chịu độc và giải độc càng cao. 1.7. DIỄN BIẾN VÀ CON ĐƯỜNG ĐI CỦA ĐỘC CHẤT - Chất độc phát sinh từ nhiều nguồn (tự nhiên và nhân tạo) và xâm nhập vào cơ thể bằng nhiều cách, sau một thời gian tích lũy sẽ tăng tính hoạt động hoặc phân hủy, làm giảm độc tính và đào thải khỏi cơ thể. - Đường đi và ảnh hưởng của độc chất Soạn bởi LHT ( 08DSH3 ) Sự di chuyển của độc chất trong môi trường 1.7.1. Nguồn phát sinh A. Nguồn thiên nhiên a) Từ hoạt động của núi lửa: núi lửa phun nham thạch nóng, giàu sulfur, methane và các chất khí khác cùng với tro và khói bụi gây ô nhiễm không khí, sau đó là gây độc trên một khu vực rộng lớn, không chỉ của một quốc gia mà ảnh hưởng đến nhiều quốc gia lân cận. b) Cháy rừng (cũng có thể do nhân tạo): lan truyền nhanh và rộng; thải nhiều tàn tro, khói, bụi gây độc tàn phá nghiêm trọng hệ sinh thái khu vực. Cháy rừng tràm U Minh là một ví dụ. c) Phân giải yếm khí các hợp chất phân tích hữu cơ tự nhiên ở vùng đầm lầy, sông rạch, ao, hồ: sinh ra nhiều chất ô nhiễm, chất độc (như CH4, H2S, vi khuẩn yếm khí ) cho môi trường nước, đất, không khí trong và sau quá trình phân giải. B. Nguồn nhân tạo - Rất đa dạng, do quá trình phát triển sản xuất, do nhu cầu xã hội tăng nhanh để thỏa mãn nhu cầu của con người. Các hoạt động có thải ra các chất độc cho môi trường sinh thái bao gồm: a) Công nghiệp - Ngành nhiệt điện: thải ra bụi, khói và hơi nóng, các khí độc hại, sản phẩm của hoạt động đốt nhiên liệu hóa thạch (như SOx, CO, CO2, N2O, NO2). - Ngành vật liệu xây dựng: bụi, khí SO2, CO, CO2, N2O, NO2) - Ngành hóa chất, phân bón: khói thải lẫn bụi hóa chất, có tính ăn mòn, nước thải acid (hoặc kiềm), trong nước thải lẫn nhiều chất lơ lửng và dư lượng nhiều loại hóa chất gây hại cho hệ sinh thái như toluene, các dẫn xuất gây ung thư - Khai thác và chế biến dầu mỏ: sinh ra dầu rò rỉ, cặn dầu, chất thải rắn của sản xuất Ta biết rằng, dầu mỏ và sản phẩm chưng cất dầu đều gây độc cho sinh vật và hệ sinh thái. - Ngành dệt nhuộm, giấy, nhựa, chất tẩy rửa: thải ra nhiều khói bụi, khí độc, nước thải độc hại, chất thải rắn độc hại. - Ngành luyện kim, cơ khí: bụi, các khí giàu SOx, NOx, CO, CO2, các kim loại nặng. - Ngành chế biến thực phẩm: chủ yếu nước thải ra có hàm lượng chất hữu cơ cao, tạo nên các độc tố trong môi trường. - Ngành giao thông vận tải: chất thải do khói xăng, dầu mỡ, bụi chì, bụi đất, tai nạn, nhất là tai nạn tràn dầu Soạn bởi LHT ( 08DSH3 ) - Nguồn ô nhiễm công nghiệp do hai quá trình gây ra: đốt nhiên liệu và do bốc hơi, rò rỉ trên dây chuyền sản xuất và trên các đường ống dẫn. - Quá trình đốt nhiên liệu thải ra rất nhiều chất độc, qua ống khói nhà máy, đi thẳng vào không khí. - Ở các nước công nghiệp phát triển, rất nhiều diện tích đất rộng lớn được dùng làm nơi chôn chất thải phóng xạ, chất thải hóa chất độc nguy hiểm, chất thải sinh hoạt. Từ đây phát sinh nhiều yếu tố ảnh hưởng xấu cho môi trường. b) Nông nghiệp: do việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật nhóm clo hữu cơ (DDT, DDD, lindane, thiodane, heptachlor ) và các hợp chất polychlobiphenyl (PCB), dioxin là các chất khó tan trong nước nhưng có khả năng hấp thụ và tích lũy trong các mô mỡ. c) Hoạt động du lịch, sinh hoạt, phá rừng, chiến tranh cũng là các nguyên nhân làm phát sinh các nguồn ô nhiễm. Ví dụ: hậu quả của việc rải chất độc khai quang, diệt cỏ của Mỹ trong chiến tranh Việt Nam còn gây hại vài chục năm sau. 1.7.2. Xâm nhập - Là quá trình chất độc thấm qua màng tế bào và xâm nhập vào máu. Độc chất có thể xâm nhập vào cơ thể con người và sinh vật thông qua ba đường: - Tiêu hóa: đồ ăn, thức uống bị nhiễm bẩn, không đảm bảo qui tắc an toàn vệ sinh thực phẩm nên độc chất dễ dàng xâm nhập vào cơ thể và gây bệnh. - Một số độc chất hấp thụ thông qua các con vi khuẩn sống trong dạ dày. Chất có tính kiềm yếu thì hấp thu yếu hơn trong cơ thể khi nó di chuyển xuống ruột non, ruột già và đào thải ra ngoài. - Chỉ có một số chất đi tới não, còn lại, chủ yếu độc chất đi qua gan, thận, qua sữa mẹ, tuyến mồ hôi và tuyến sinh dục. - Hô hấp: không khí được hít qua phổi có chứa những chất ô nhiễm, chúng tồn tại không chỉ ở dạng khí mà còn ở dạng lỏng, bụi rắn có khả năng bay hơi như các loại dung môi, các loại hóa chất, thuốc trừ sâu, lân hữu cơ, thủy ngân. Một vài chất có tính thăng hoa biến đổi trực tiếp từ thể rắn sang khí như naphthalene, paradichlorobenzene… ở nhiệt độ càng cao, khả năng xâm nhập qua đường hô hấp càng lớn. - Các chất độc sau khi được hấp thụ qua màng nhầy sẽ lan tỏa và đi vào máu. Chúng phân bố tùy theo độc tố và cấu trúc phân tử của chúng. - Các chất độc ở dạng rắn hay lỏng, lơ lửng trong không khí như khói, sương mù , với hạt nhỏ dưới 1 micron, có thể vào phổi dễ dàng và tới tận phế nang, gây tổn thương như phù phổi, bệnh bụi phổi. - Toàn bộ phế nang có diện tích rất lớn với một mạng lưới mao mạch dày đặc giúp chất độc khuếch tán nhanh vào máu, không qua gan và không được giải độc như theo đường tiêu hóa, mà chúng đi thẳng vào tim, để ngay sau đó, đi đến các phủ tạng, đặc biệt đến hệ thần kinh trung ương. Do đó, chất độc xâm nhập qua đường hô hấp tác động gây độc nhanh gần như là được tiêm thẳng vào tĩnh mạch. - Đường da: da có vai trò bảo vệ chống tác động của các yếu tố hóa học, vật lý và sinh học. Do một số nguyên tố nhạy cảm với lớp mỡ dưới da nên có thể đi qua da, vào hệ tuần hoàn chung của cơ thể. - Một số hợp chất có thể đi qua da như xăng pha chì hữu cơ, nicotin, các dẫn xuất nitơ và amin thơm, các dung môi có chlor, các hợp chất thuốc trừ sâu, lân hữu cơ, chlor hữu cơ - Nhiễm độc qua da càng dễ xảy ra nếu da bị tổn thương về mặt cơ học (chấn thương), lý học (bỏng), các chất hóa học (các chất kích thích và ăn da, gây bỏng). Nếu nhiễm qua niêm mạc càng nguy hiểm hơn vì niêm mạc có mật độ mao mạch dày. - Chất độc thấm qua màng tế bào và xâm nhập vào máu, đến các cơ quan trong cơ thể. Sau đó, các hóa chất có thể bị chuyển hóa. Một số khác sẽ tích lũy vào các cơ quan khác nhau. Khả năng tồn lưu hóa chất - trong cơ thể phụ thuộc vào đặc điểm hóa học, cấu trúc phân tử, tính chất vật lý của chúng, phụ thuộc lượng hóa chất vào cơ thể, thời gian tiếp xúc, xâm nhập. Ngoài ra, tính độc hại còn phụ thuộc vào cấu trúc của cơ quan tiếp nhận như: sự hấp thụ, phân bố, chuyển hóa trong cơ thể và khả năng bài tiết của từng sinh vật. Tóm lại, khi các độc chất hoặc chất lạ đi vào cơ thể thông qua một hoặc nhiều đường như đã kể trên, chúng sẽ đi vào máu. Sau đó, chúng có thể bị đào thải ra khỏi cơ thể bằng một sự chuyển hóa sang một thể khác hoặc bài tiết qua gan, thận (với các chất độc tan được trong nước) và qua phổi (với các chất độc Soạn bởi LHT ( 08DSH3 ) có tính bay hơi cao). Các chất độc không bài tiết ra có thể tồn lưu, tích lũy trong các mô, các cơ quan nội tạng rồi gây các bệnh nguy hiểm như ung thư hoặc gây các đột biến về gen và di truyền. 1.9. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG - Độc học môi trường nghiên cứu các đối tượng: + Các ảnh hưởng của độc chất (hóa, vô cơ, hữu cơ từ các quá trình ô nhiễm môi trường), các độc tố sinh học (độc tố động thực vật, vi sinh vật) và kể cả độc tố từ người bệnh tiết ra, lên: - Các cá thể sinh vật - Quần thể - Quần xã - Hệ sinh thái - quần cư xã hội con người. + Các ảnh hưởng của độc chất độc tố lên "vi địa sinh thái" và "trung địa sinh thái" - Những thay đổi (thường là yếu đi) của hệ thống sinh học và chức năng sinh thái của hệ sinh thái môi trường. - Sự tổn hại của sinh vật và con người (bị bệnh, yếu hoặc chết đi). - Thay đổi về số lượng loài, tuổi, cấu trúc, kích thước hoặc những loài mới xuất hiện trong quá trình tác động của độc chất hay độc tố. - Thay đổi về phân bố di truyền - Thay đổi về sự phát hiện thực vật, năng suất sinh khối. - Thay đổi tốc độ và mức độ hô hấp trong đất (người ta phải dùng các kỹ thuật đo lượng O2 vào lượng CO2 thải ra từ đất). Quá trình này chủ yếu là do vi sinh vật đất tạo nên. Shirazi (1992), đã chứng minh các dữ liệu về độ độc hại của các kiểu loài trong các loại đất khác nhau liên quan đến đặc tính đất - biểu hiện qua trao đổi O2 và CO2. Quá trình hô hấp, theo Gile (1979), làm cho nồng độ của xachlorobenzene, petachlorophenol và parathion thay đổi, mà thông qua hoạt tính của các hóa chất này sẽ làm hao hụt các nguyên tố vi lượng. - Độc chất và độc tố làm thay đổi các hàm lượng của các vi lượng và đa lượng trong môi trường thành phần. - Thay đổi đặc tính và tập tục sinh học của vi sinh vật và tương tác giữa các chủng loài trong hệ sinh thái với nhau. - Thông qua dây chuyền thực phẩm, tích lũy và phóng đại sinh học độc chất tồn tại và gây hại toàn bộ hệ thống sinh thái môi trường. CHƯƠNG 3 : ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG NƯỚC 3.2. QUÁ TRÌNH TRẦM TÍCH, BAY HƠI, PHÂN TÁN CỦA ĐỘC CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC Trong môi trường nước, nồng độ, sự di chuyển, biến đổi và độc tính của độc chất trước hết bị kiểm soát bởi: (1) Các đặc tính lý học, hóa học của hợp chất; (2) Các đặc tính lý, hóa, sinh học của hệ sinh thái; (3) Nguồn và tỷ lệ của độc chất trong môi trường. (4) Các đặc tính lý hóa học của hợp chất hóa học là rất quan trọng, bao gồm cấu trúc phân tử, tính tan trong nước, áp suất bay hơi. (5) Tính ổn định của sự thủy phân, quang phân, phân hủy sinh học, bốc hơi, hấp thụ, thông khí, sự tự làm sạch bởi các vi sinh vật và có sự tham gia của các cặp môi trường (không khí - nước; trầm tích bùn - nước) cũng cung cấp những thông tin quan trọng. (6)Một số yếu tố của môi trường nước có thể ảnh hưởng đến tính độc của hóa chất, chẳng hạn thể tích nguồn nước và diện tích bề mặt, nhiệt độ, độ mặn, pH, dòng chảy, độ sâu, hàm lượng chất lơ lửng, kích cỡ hạt trầm tích và hàm lượng carbon trong trầm tích bùn. (7) Tỉ lệ trung bình của độc chất trong nguồn thải vào môi trường nước là quan trọng trong việc dự đoán nồng độ độc chất trong môi trường. (8) Nồng độ cơ bản của độc chất và các sản phẩm biến đổi trung gian cũng rất quan trọng trong việc tính toán nồng độ của chúng trong môi trường nước. Soạn bởi LHT ( 08DSH3 ) (9) Các đặc tính lý hóa học của hợp chất hóa học cho phép dự đoán về các biến đổi của độc chất trong môi trường nước. (10) Các hóa chất có áp suất bay hơi cao và tính tan trong nước thấp có khuynh hướng khuếch tán từ nước vào trong không khí (bay hơi). (11) Các độc chất có áp suất bay hơi thấp và tính tan trong nước thấp thường lắng xuống đáy, (12) Các hóa chất có tính tan cao thường tồn tại trong nước. (13) Các hóa chất tan trong nước có độ phân tán rộng và đồng nhất hơn các hóa chất ít tan trong nước. Các chất hòa tan trong nguồn nước bị các sinh vật hấp thụ. Các độc chất kỵ nước lắng xuống bùn đáy dạng keo, khó bị sinh vật hấp thụ. Tuy nhiên, cũng có một số sinh vật đáy có thể sử dụng chúng qua đường tiêu hóa hay hô hấp. Các độc chất trở thành trầm tích đáy có thể tái hoạt động khi lớp trầm tích bị xáo trộn. Độc chất có thể tích tụ trong cơ thể sinh vật tại các mô khác nhau, qua quá trình trao đổi chất và thải trở lại môi trường nước qua con đường bài tiết. Độc chất tan trong nước có thể tồn tại bền vững và duy trì được các đặc tính lý hóa của chúng trong khi di chuyển và phân bố trong môi trường nước. Độc chất bền vững có thể tích tụ trong môi trường đến mức gây độc. Đánh giá tính bền vững của độc chất, người ta đưa ra đại lượng “thời gian bán phân hủy” của chúng. Độc chất cũng có thể biến đổi thành dạng khác do các biến đổi vô cơ và hữu cơ. Các phản ứng biến đổi vô cơ ưu thế trong môi trường nước là thủy phân, oxy hóa, quang phân. 3.3. CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘC TÍNH 3.3.2. Các tác nhân liên quan đến sinh vật - Các loài khác nhau có tính nhạy khác nhau đối với từng loại độc chất. - Tỷ lệ và kiểu trao đổi chất cũng liên quan đến tính nhạy cảm của sinh vật. - Chế độ thức ăn cũng ảnh hưởng đến tác động của độc chất, do tạo ra những thay đổi trong cơ thể từ các cơ cấu sinh học, lý học, tổng hợp và bản chất tự nhiên của sinh vật. - Các con non và ấu trùng dễ bị tổn thương nhất so với các con trưởng thành, có thể do cơ chế thích nghi của chúng chưa hoàn thiện. - Khối lượng chất bài tiết khác nhau ở mỗi độ tuổi cũng ảnh hưởng đến độc tính. Các tác nhân môi trường ngoài - Các tác nhân liên quan đến khả năng hoạt động của độc chất trong môi trường nước, như hàm lượng oxy hòa tan, pH, nhiệt độ, chất lơ lửng. - Độc tính có thể bị ảnh hưởng bởi sự kết hợp của hóa chất. Một độc chất trong môi trường ô nhiễm có thể có độc tính cao hơn chính nó nếu ở dạng tinh chất. - Các yếu tố khác liên quan đến độc tính của độc chất là đặc tính lý, hóa học của nó như độ hòa tan, áp suất bay hơi và pH. - Những yếu tố này ảnh hưởng đến khả năng hoạt động, độ bền vững, sự biến đổi, dạng gây độc sau cùng của hóa chất trong môi trường nước. Nhiệt độ nước - Có thể làm tăng, giảm hay không ảnh hưởng đến độc tính, tùy thuộc vào loại độc tố, loài sinh vật, điều kiện cụ thể của từng trường hợp. Soạn bởi LHT ( 08DSH3 ) - Trong nhiễm đôc cấp tính, khoảng thời gian đề kháng đối với liều gây chết của độc tố thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. - Kẽm, thủy ngân, phenol, naphthenic acid sẽ tăng độc tính ở nhiệt độ nước thấp. - Muối cyanide, hydrogen sulfide, một số thuốc trừ sâu (eldrin, DDT, permethrin, ) tăng độc tính khi nhiệt độ nước tăng. Oxy hòa tan - Khi lượng oxy hòa tan trong nước giảm gia tăng đôc tính của độc chất trong môi trường nước. pH của nước - Ảnh hưởng chính của pH lên độc chất là sự ion hóa khi thay đổi pH. Các phân tử không liên kết trở nên độc hơn do chúng dễ xâm nhập vào mô tế bào hơn. - Một số độc tố sinh học thay đổi độc tính theo pH, một số khác không thay đổi. - Một số chất không thay đổi nhiều về độc tính khi pH thay đổi, chẳng hạn phenol, chất hoạt động bề mặt alkyl benzenesulfonate (ABS). Độ mặn - Một loài cá nhất định có những ngưỡng chịu độc khác nhau khi độ mặn trong nước thay đổi. Như vậy, để tránh thay đổi độc tính của độc tố là duy trì cân bằng muối trong nước. - Độ mặn của môi trường nước thực sự không ảnh hưởng quan trọng đến độc tính của độc chất. - Điều quan trọng là bản chất tự nhiên của sinh vật, là loài nước mặn, chịu mặn hay nước ngọt sẽ thích nghi được với sự thay đổi độ mặn như thế nào và từ đó sẽ ảnh hưởng đến khả năng chống chịu của chúng đối với độc chất. CHƯƠNG VI: ĐỘC TỐ SINH HỌC 6.1. KHÁI NIỆM VỀ ĐỘC TỐ SINH HỌC Độc tố sinh học : những chất chỉ cần một lượng tương đối nhỏ đưa vào cơ thể có thể gây bệnh hoặc chết. - Những chất độc với lượng dưới 5 gram gọi là chất độc mạnh và dưới 1 gram là chất độc cực mạnh. Việc xác định liều lượng gây chết rất khó vì nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật như: + Dạng độc tố: Lỏng, bột, khí,… + Đường xâm nhập vào cơ thể: hô hấp, tiêu hóa, qua da,… + Thể trạng của cơ thể: khỏe mạnh, suy yếu, no, đói,… Khái niệm độc tố: là chất độc do sinh vật tạo ra, đặc biệt là các vi sinh vật gây bệnh. Tùy theo tính chất và nguồn gốc, người ta phân loại như sau: - Bactogein: là loại độc tố dạng tinh thể do một loại vi sinh vật Bacillus thuringienesis trong quá trình sống sản sinh ra, có tác dụng giết sâu hại. - Độc tố nấm : là chất độc do nấm tạo ra, thường có trong thực phẩm. - Độc tố vi khuẩn: là chất độc dạng protein do vi khuẩn tiết ra để chống lại các chủng vi khuẩn khác trong quá trình đấu tranh sinh tồn của chúng. - Exotoxin: là độc chất do vi sinh vật tiết ra, thường xuất hiện trong động vật, gây nên một số bệnh ở người như uốn ván, bạch hầu… và một số hình thức ngộ độc khác. - Ngoại độc tố: là những độc tố (Toxinelement) do sinh vật tạo ra, là độc tố protein, kém chịu nhiệt (ngoại trừ độc tố đường ruột của Staphylococcus). - Nội độc tố: là những độc tố do phần vật liệu của thành tế bào vi sinh vật. Độc tố chủ yếu do lipid gây tổn thương bạch cầu và gây sốt cho cơ thể. 6.2. ĐỘC TỐ ĐỘNG VẬT Độc tố do động vật tiết ra được chia làm bốn nhóm độc chính: + Độc tố có tính acid cao + Độc tố có tính kiềm, + Độc tố có hàm lượng vitamin cao + Độc tố protein độc 6.2.1. Nhựa cóc 6.2.2. Nọc rắn Soạn bởi LHT ( 08DSH3 ) 6.2.3. Thằn lằn Gila monster 6.2.4. Độc tố ong 6.2.5. Nọc độc kiến 6.2.6. Nhện góa phụ áo đen 6.2.7. Bò cạp 6.2.8. Sâu róm 6.2.9. Sâu ban miêu 6.2.9. Động vật nhuyễn thể vỏ cứng 6.2.10. Cá : Một số loài cá biển nhiệt đới có chứa độc. Ví dụ như cá kéo, cá trigger, cá vẹt, cá nóc, nhất là cá ciguatera. 6.2.11. Mực 6.2.12. Bạch tuộc 6.3. ĐỘC TỐ THỰC VẬT 6.3.1. Giới thiệu - Để thích nghi với điều kiện khắc nghiệt của môi trường, cạnh tranh khác loài và cùng loài, trải qua hàng nghìn năm, một số loài thực vật đã biến đổi cấu tạo cơ thể và chức năng sinh lý. - Trong quá trình ấy có cả thực vật xuất hiện độc tố, đặc biệt ở cây hoang dại. Đây là một trong những biểu hiện để tự vệ hay tấn công kẻ thù. - Thực vật tự bảo vệ mình nhờ những hợp chất hóa học có khả năng làm rối loạn quá trình ấu trùng biến thành nhộng. Những chất này của cây mô phỏng hormone của ấu trùng. - Nhiều cây có khả năng bài tiết ra những chất bay hơi có đặc tính kháng sinh. Những chất đó được gọi là fitoxit (fito – tiếng hylạp có nghĩa là “cây”, cido – tiếng la tinh, có nghĩa là “giết” ). Bản chất hoạt động của những chất đó rất đa dạng: chúng có khả năng kìm hãm sự phát triển, giết chết vi khuẩn và các loại nấm , làm cho các côn trùng có hại phải khiếp sợ. CHƯƠNG 7 : CHẤT ĐỘC HÓA HỌC 7.1. KHÁI NIỆM - Chất độc hóa học môi trường là những chất hóa học có khả năng hay đã và đang gây độc cho người, sinh vật và môi trường. - Nghiên cứu các chất độc hóa học môi trường là xác định về định tính và định lượng, các ảnh hưởng gây độc lên cơ thể sống của người, thực vật và động vật trong một quần thể, quần xã, hệ sinh thái, khi con người và các sinh vật này tiếp xúc một cách gián tiếp hay trực tiếp với nó. - Kết quả của sự ngộ độc tùy thuộc vào hàm lượng chất độc, tính chất hóa học của chất độc khi tiếp xúc lên cơ thể của người và các động, thực vật mà hậu quả của nó nặng hay là nhẹ như gây ngộ độc, gây biến dạng, di truyền cho các thế hệ sau hoặc dẫn đến tử vong. - Chất độc hóa học bao gồm các chất độc dạng đơn chất, hợp chất, dạng vô cơ, hữu cơ và các hợp chất cơ – kim. 7.5. ĐỘC CHẤT HALOGEN HÓA VÀ TÁC HẠI Nhóm halogen gồm: chlor, flor, brom, iod; liên kết cộng hóa trị với carbon, với các nguyên tố vô cơ tạo ra sản phẩm hại cho môi trường. - Chúng có mặt rất ít, xuất hiện trong môi trường chủ yếu do các hoạt động của con người như chất thải công nghiệp, nông nghiệp, tồn dư thuốc BVTV… - Chlor vô cơ gây hại môi trường, có hoạt tính sinh lý. Chlor liên kết cộng hóa trị với carbon ít có mặt trong thiên nhiên. - Người ta đã tìm thấy nhiều halogen lạ trong các sinh vật biển, nấm và sinh vật bậc cao. Các sinh vật biển phải sống trong môi trường có nồng độ halogen cao hơn những sinh vật sống trên cạn và trong môi trường nước ngọt. - Halogen dễ sản xuất, nối kết dễ dàng vào nguyên tử cacbon, đặc biệt là carbon chưa bão hòa. Halogen được dùng nhiều trong việc chế tạo dung môi, hóa chất công nghiệp, nông dược và dược phẩm. - Thông thường, halogen hóa các chất để tăng trọng lượng phân tử của các hợp chất, tức là tăng trọng lượng riêng, điểm sôi, điểm nóng chảy và áp suất hơi. PCB (polychlorinate biphenyl) được chế tạo bằng cách chlorin hóa biphenyl cho tới khi đạt được những tính chất mong muốn. - Các hợp chất halogen hóa có tính bền vững cao hơn hợp chất khác. Soạn bởi LHT ( 08DSH3 ) - Tính bền vững này không tốt về mặt môi trường vì chúng tồn lưu quá lâu trong thiên nhiên, khó bị phân hủy bởi các vi sinh vật hiếu khí cũng như kỵ khí. Ví dụ: trong môi trường, DDT chuyển hóa thành DDE bền vững hơn, độc hơn. - Mức halogen hóa càng cao thì tính hòa tan trong nước càng giảm. Các chất halogen hóa có khả năng trộn lẫn với nhau và với các vật chất phân cực khác như dầu và các chất béo nguồn gốc sinh học. - Các chất halogen hóa có xu hướng tích lũy trong mô mỡ động vật. Do đó, chúng là những chất khó chuyển hóa sinh học hoặc bài tiết ra ngoài. - Sự tích lũy sinh học của các hợp chất không phân cực là rất cao, đôi khi sinh vật tích lũy ở nồng độ cao hơn ở mức lũy thừa từ 3 đến 6 lần so với nồng độ có trong nước mà chúng đang sống. - Đặc tính bền vững và ưa chất béo của các chất halogen hóa là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá khả năng tích lũy sinh học, trong khi tính hòa tan trong nước và bốc hơi là chỉ tiêu để đánh giá mức độ phát tán trong môi trường. - Các hydrocarbon halogen hóa có nồng độ thấp trong nước và cao hơn ở trong bùn đáy, đất và sinh vật. Sự tích lũy sinh học trong nhiều loài sinh vật khác nhau gọi là sự phát tán sinh học - Sự phát tán đáng kể ở các loài côn trùng vì các giai đoạn ấu trùng phát triển trongnước hoặc trong lớp đất mặt. - Các chất có độ bốc hơi cao phân tán nhanh chóng vào trong không khí, các hợp chất có độ bốc hơi trung bình hoặc thấp bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các điều kiện khí hậu và bị giữ lại lâu dài trong các phức chất khác. - Dựa trên sự kết hợp của nguyên tử halogen mà người ta phân chia ra làm hai nhóm chính như sau: * Nhóm halogen hydrocarbon * Nhóm halogen vòng thơm 7.5.1. Nhóm hydrocarbon halogen hóa b) Dichlorodiphenyltrichlorethane (DDT) * Tính chất: DDT có công thức C14H9Cl15, dạng bột trắng hay xám nhạt, tan rất ít trong nước, nhưng khi hòa tan DDT trong nước thì chúng tạo thành huyền phù. - Khi phun lên cây bám vào lá. DDT tan nhiều trong các dung môi. Nhiệt độ nóng chảy là 108,5oC – 109oC. Áp suất hơi ở 20oC là 1,5.10–7 mmHg. * Tác hại: + Tổn thương hệ thần kinh, yếu cơ và co giật, các tai biến bên ngoài thường gặp là ban đỏ, phù nề, da đỏ. + Người tiếp xúc DDT lâu dài nồng độ thấp gây nhiễm độc như run, biến đổi các tổ chức gan và biến đổi nhẹ ở thận. + Liều gây độc đối với người là 30g. DDT được tích lũy qua chuỗi thức ăn. + Khoảng cách an toàn giữa nồng độ diệt được côn trùng và liều gây độc cho người là 0,4 g/kg. 7.5.2. Nhóm halogen vòng thơm a) Giới thiệu - Trong công nghiệp chế biến thuỷ sản, thuốc trừ sâu, sản xuất giấy, mực in… lượng lớn chất thải là hợp chất halogen vòng thơm như PCP (polychlorophenol), PCPP (polychlorpp), PCB (polychlorobiphenyl), PCBz (polychlorobenzene) - Có độc tính cao, ảnh hưởng đến sức khỏe và môi trường. Các hợp chất phenol và phenolxy halogen hóa có tính phân cực cao hơn các hợp chất thơm halogen hóa. - Các chất này được sản xuất do các mục đích khác nhau hoặc làm chất trung gian cho các phản ứng hóa học, sản phẩm phân hủy các hóa chất phức tạp. b) Tác hại - Tính phân cực của các chất thơm halogen hóa làm cho chúng có nồng độ cao trong môi trường lỏng và phân bố đồng đều trong tế bào. Benzene halogen hóa như bromobenzene,- p– dichlorobenzene (PDP), hexachlorobenzene (HCB) đều có tính ưa mỡ cao, trước khi bị loại thải chúng đi vào các quá trình biến dưỡng. - Gây hại gan thận và hệ thần kinh. Phenol halogen hóa có hoạt tính sinh học gây ra biến dị, hầu hết chúng đều gây ung thư. - Halogen vòng thơm tồn dư lâu trong môi trường, dễ dàng xâm nhập vào cơ thể người qua chuỗi thức ăn, tồn dư lâu dài, gây ngộ độc mãn tính, khó chữa và ảnh hưởng mạnh lên tính di truyền. Soạn bởi LHT ( 08DSH3 ) CHƯƠNG IX: TÍCH LŨY, PHẢN XẠ CỦA SINH VẬT VỚI ĐỘC CHẤT, ĐỘC TỐ 9.1. TÍCH LŨY SINH HỌC Định nghĩa: là một quá trình tích tụ các nguyên tố vi lượng, các chất ô nhiễm vào trong cơ thể sinh vật thông qua quá trình hấp thụ bởi các sinh vật từ môi trường xung quanh mà chúng đang sống. - Hai khái niệm: những con đường hấp thụ các chất ô nhiễm bởi sinh vật và nồng độ tích lũy được thống nhất trong một khái niệm chung là: “tích lũy sinh học”. - Khái niệm “tích lũy sinh học” luôn đi kèm khái niệm “phóng đại sinh học”. Đó là sự lan truyền độc chất qua dây chuyền thực phẩm trong hệ sinh thái. 9.2. SỰ BIẾN ĐỔI SINH HỌC - Các KLN có thể biến đổi sinh học theo một vài hướng. - Sự tham gia của các nguyên tố KLN với các chất hữu cơ tạo ra những hợp chất cơ kim (organo - metalic compound) như arsenic (As) và thủy ngân (Hg). - Chu trình arsenic đối với hệ sinh thái trên cạn hoàn toàn khác với hệ sinh thái dưới nước. - Nồng độ của nguyên tố tìm thấy trong các loài sinh vật ở trên cạn thấp. Chu trình arsenic trong môi trường nước có ảnh hưởng lớn. Tham gia quá trình chuyển giao bao gồm: - Quá trình methyl hóa đường và lipid có chứa nguyên tố As thủy phân và lắng đọng trong nhiều cơ quan của cơ thể sinh vật, As còn đính với gốc hữu cơ tại vị trí beta thành nhóm arsenobeta . - Methyl thủy ngân là sản phẩm do vi khuẩn kỵ khí hoạt động trong trầm tích. Nó là độc chất tạo ra do quá trình methyl hóa thủy ngân và có khuynh hướng tích lũy trong cơ thể sinh vật. - Biến đổi sinh học cũng quan trọng và đặc trưng cho tính bền của các nguyên tố vi lượng bị nhiễm trong cơ thể sinh vật. Dấu hiệu biểu hiện rõ rệt nhất là khả năng trao đổi chất của cơ thể. - Dựa trên tổn thương của tế bào gan, hệ mono- oxygenase và hoạt động của P450, người ta có thể xác định tính bền của độc chất thuốc BVTV. Hai pha: + Pha thứ nhất: Xảy ra quá trình oxy hóa, thủy phân hoặc tái tạo sản phẩm mới từ sản phẩm gốc ban đầu. + Pha thứ hai: Tiếp tục tạo sản phẩm qua trao đổi chất và đào thải tương tự hoặc giống hệt quá trình tham gia trao đổi chất của gốc dầu mỏ hydrocarbon trong sinh vật. 9.3. CƠ CHẾ XÂM NHẬP, TÍCH LŨY, PHẢN ỨNG TỰ VỆ CỦA TẾ BÀO VỚI ĐỘC CHẤT ( Mục này không học nổi thì đọc để hiểu, vì tớ nghĩ mục này không quan trọng lắm, tớ học cũng k nổi >”<) - DNA là thành phần cốt yếu trong sinh vật sống và là một chất cơ bản trong nhiễm sắc thể trong nhân tế bào. Nó chứa mã gene xác định bản chất toàn diện và bên ngoài của mọi sinh vật. - Mỗi phân tử DNA có khả năng tự nhân đôi chính xác để truyền thông tin về gene đó tới các tế bào mới. Một số tác nhân hóa học, sự phát xạ ion hóa độc hại với gene và làm thay đổi DNA. - Những thay đổi như vậy, hoặc là gây đột biến trong gene của sinh vật, có thể gây rối loạn chức năng của tế bào, dẫn đến một số trường hợp làm chết tế bào, gây ung thư, làm mất chức năng sinh sản, hoặc sinh con cháu dị thường. - Các đột biến có thể ảnh hưởng đến tế bào của cơ thể, hoặc có thể gây ra các biến đổi trong tế bào mầm. - Các đột biến ở các tế bào có thể kết thúc cuộc sống các cá thể bị nhiễm, các đột biến của tế bào mầm còn có thể trở nên vững vàng trong nguồn gene và ảnh hưởng đến các thế hệ sau. - Những chất hữu cơ và các mô trong cơ thể sinh vật kết hợp thành một đơn vị gọi là tế bào. Một chất độc sẽ phản ứng trực tiếp với cấu trúc phân tử trong tế bào, bởi vì nó là nguyên nhân tạo ra hệ thống tác động làm thay đổi tế bào. - Phản ứng của tế bào đối với chất độc có thể là thích nghi với chất độc hoặc làm giảm bớt phương hại đến tế bào do chất độc gây ra. [...]... sau: – Chất độc tạo thành một chất chuyển hóa khơng độc hoặc kém độc hơn Đó là sự giải độc thực sự của cơ thể – Chất độc tạo thành một chất chuyển hóa có độc tính ngang bằng độc tính của chất độc ban đầu – Chất độc tạo thành một chất chuyển hóa có độc tính cao hơn chất độc ban đầu Người ta gọi đó là “sự tổng hợp gây chết người” 9.9 SỰ THẢI LOẠI CHẤT ĐỘC KHỎI CƠ THỂ - Chất độc trong mơi trường thâm... chức và các cơ quan, tức là ở mức phân tử tế bào c) Tác dụng chọn lọc - Là các tác dụng của các chất độc lên cơ quan riêng biệt Các tác dụng đó phụ thuộc vào các yếu tố sau: + Độ dẫn truyền của các cơ quan (lưu lượng máu qua cơ quan) kéo theo nồng độ chất độc vào cơ thể + Cấu tạo hóa học của các cơ quan + Tình trạng riêng của đường vận chuyển chất độc + Các đặc điểm sinh hóa học của các cơ quan bị tác... chất khí độc Việc phân tích nước tiểu của nhân viên trước khi tuyển dụng để phát hiện việc lạm dụng thuốc cũng rất hữu dụng Bài soạn từ các Bài báo cáo !!!!!!!!!!!!!!!! Được soạn từ bài Báo cáo ĐCMT của các nhóm 4,6,10 lớp 08DSH3,4 BỆNH NGHỀ NGHIỆP Bệnh nghề nghiệp: là bệnh phát sinh do điều kiện lao động có hại của nghề nghiệp, một số bệnh không chữa khỏi và để lại di chứng Chất độc có trong môi trường. .. thải chất độc kể trên, chất độc còn có thể bị thải qua một số đường khác như móng, lơng, tóc… 9.11 Q TRÌNH TÍCH LŨY VÀ PHĨNG ĐẠI SINH HỌC CỦA ĐỘC CHẤT QUA DÂY CHUYỀN THỰC PHẨM - Mọi cơ thể sinh vật đều chịu ảnh hưởng của ĐCĐT Trong q trình phát triển, chúng có thể chịu ảnh hưởng trực tiếp của các độc chất và độc tố hoặc gián tiếp qua dây chuyền thực phẩm (lưới thức ăn) - Các thực vật bậc thấp, thực vật... người như sau a) Qua đường tiêu hóa - Nhiễm độc qua đường tiêu hóa xảy ra khi ăn, uống… khơng hợp vệ sinh - Các độc chất và độc tố có trong thức ăn, nước uống vào đường tiêu hóa qua miệng, dạ dày, ruột non, gan (được giải độc một phần), qua đường tuần hồn, đến các phủ tạng và gây nhiễm độc Khơng phải tất cả các độc chất, độc tố đều đi qua được, mà chỉ có, về mặt vật lý, những phần tử có đường kính cỡ... nhiễm độc ( Mục này khơng học nổi thì đọc để hiểu, vì tớ nghĩ mục này khơng quan trọng lắm, tớ học cũng k nổi >” . : TỔNG QUAN VỀ ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG 1. Định nghĩa độc chất học " ;Độc chất học là ngành học nghiên cứu về lượng và chất; các tác động bất lợi của các tác chất hóa học, vật lý, sinh học lên. CHẤT ĐỘC HÓA HỌC 7.1. KHÁI NIỆM - Chất độc hóa học môi trường là những chất hóa học có khả năng hay đã và đang gây độc cho người, sinh vật và môi trường. - Nghiên cứu các chất độc hóa học môi trường. các mô, các cơ quan nội tạng rồi gây các bệnh nguy hiểm như ung thư hoặc gây các đột biến về gen và di truyền. 1.9. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG - Độc học môi trường nghiên cứu