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 tồn 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, mơi trường sức khoẻ người (hay cịn 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 môi trường đánh giá suy đốn nồng độ cá nhân mơi 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 hồn thần kinh ) tồn 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 đơi khơng thể 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 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 khơng 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 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, hrogen, 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', q 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 ln 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 mơi 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 mơ 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 trông 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 khơng thể bị thay đổi hóa chấn ví dụ: tế bào khơng thể 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, lồi, 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 mơi 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 khơng thể dự báo Bên cạnh đó, phản ứng cịn mang tính tiêu độc (chất A + chất B < lần độ độc, có trường hợp tiêu độc hồn tồn) 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 Chất gây nổ Phân loại dựa theo độ bền vững Dựa vào tính bền vững chất nguy hại phân nhóm sau: Khơng bền vững: độ bần vững 1-2 tuần (Phữu cơ, carbonate ) Bền vững trung bình: độ bền vững từ tháng đến 18 tháng Bền vững: thời gian bền vững kéo dài từ - năm (DDT, aldnn, chlordane ) Rất bền vững: Lưu tồn lâu thể sinh vật (Kim loại nặng, ) Phân loại dựa loại quan bị tác động Các chất gây ảnh hưởng tập trung, điểm Cl2, O3, kiềm, muối kim loại nặng, formol, F, Các chất gây ảnh hưởng hệ thần kinh CO2 Phenol, F, formol, Các chất gây độc hại máu Zn, P, Các chất gây độc hại nguyên sinh chất Các chất gây độc hại hệ enzym Phe Na2SO4, F, chất gây mê Chlorofoc, CCl4, ête, Các chất gây tác động tổng hợp Formol, F, Một số độc chất có hàm lượng khác gây ảnh hưởng 18 khác Ví dụ: phenol hàm lượng thấp → hệ thần kinh phenol hàm lượng cao → máu Phân loại theo mức tác dụng sinh học Tại hội nghị quốc tế năm 1969 độc học sinh thái, chuyên gia đề nghị phân loại sinh học chất công nghiệp Việc phân loại dựa vào mức độ tác dụng chất nguy hại: • Loại A (Tiếp xúc không nguy hiểm): Tiếp xúc không gây ảnh hưởng tới sức khoẻ • loại B: Tiếp xúc gây tác hại đến sức khoẻ hồi phục • Loại C: Tiếp xúc gây bệnh hồi phục • Loại D: Tiếp xúc gây bệnh khơng hồi phục chết Sự phân loại phù hợp với thời gian tiếp xúc giờ/ngày ngày/tuần Tuy nhiên, phân loại khó chất gây ung thư đột biến gen Phân loại dựa mức gây độc cho thể thủy sinh vật Một kiểu phân loại đề xuất dựa nồng độ độc chất mức gây độc cho thể động vật thủy sinh (dựa số TLm: mức độ độc chất gây tử vong 50% số lượng thể sinh vật thí nghiệm khoảng thời gian định) Nhóm độc chất cực mạnh: TLm < 1mg/l Nhóm độc chất mạnh: < TLm < 10 mg/l Nhóm độc chất trung bình: 10 < TLm< 100mg/l Nhóm độc chất yếu: TLm > 100mg/l 19 Nhóm độc chất cực yếu: TLm > 1000 mg/l Nhóm gồm: DDT, phentachlophenolate nam, Nhóm gồm: HBr, CaCl2 Phân loại hóa chất dựa vào nguy gây ung thư người Dựa chứng rõ ràng, IARC (cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tê) phân chất hóa học theo nhóm có khả gây ung thư: Nhóm 1: Tác nhân chất gây ung thư người Nhóm 2A: Tác nhân gây ung thư người Nhóm 2B: Tác nhân có lẽ gây ung thư người Nhóm 3: Tác nhân khơng thể phân loại dựa tính gây ung thư người Nhóm : Tác nhân có lẽ khơng gây ung thư người IARC xem xét toàn thể chứng để đánh giá toàn diện khả gây ung thư người tác nhân, hỗn hợp tình gây nhiễm Việc phân nhớm yếu tố mang tính khoa học dựa thông tin số liệu tin cậy, chứng thu từ nghiên cứu người, động vật thí nghiệm Nhóm 1: Tác nhân (hoặc hỗn hợp) chắn gây ung thư cho người Đây chất mà khả gây ung thư người chúng có chứng cớ chắn Ngồi ra, tác nhân (hỗn hợp) xếp vào nhóm chứng gây ung thư cho người chưa hoàn toàn đầy đủ chắn gây ung thư động vật thí nghiệm có luận cho thấy vào thể có tác động theo chế dẫn đến ung thư Nhóm 20 Nhóm bao gồm tác nhân, hỗn hợp, tình nhiễm mà số trường hợp có đầy đủ chứng tính gây ung thư người, trường hợp khác khơng có liệu tính gây ung thư người có đủ chứng động vật thí nghiệm Các tác nhân hỗn hợp trường hợp phân thành nhóm: nhóm A nhóm B dựa sở chứng thí nghiệm dịch tễ học khả gây ung thư liệu thích hợp khác Nhóm 2A: Tác nhân (hoặc hỗn hợp gây ung thư cho người ) Đó chất mà có số chứng chưa hồn tồn đầy đủ tính gây ung thư cho người có chứng xác nhận gây ung thư cho động vật thí nghiệm Trong vài trường hợp, tác nhân (hỗn hợp) xếp vào nhóm chứng tính gây ung thư người không thoả đáng, đủ chứng xác nhận gây ung thư động vật thí nghiệm có luận vừng cho thấy tiến trình gây ung thư tương- tự chế gây ung thư người Một số trường hợp ngoại lệ, số tác nhân thốn hợp) xếp vào nhóm lý có chứng cho thấy gây ung thư người Nhóm 2B: Tác nhân hỗn hợp có lẽ gây ung thư cho người Đó tác nhân (hỗn hợp) mà có số chúng (nhưng chưa đầy đủ hoàn toàn) khả gây ung thư cho người gần đủ bàng chứng tính gây ung thư động vật thí nghiệm Cũng xếp vào nhóm chất mà chứng gây ung thư cho người không thoả đáng có đủ bảng chứng thích hợp tính gây ung thư động vật thí nghiệm Trong vài trường hợp, tác nhân (hỗn hợp) xếp vào nhóm chứng gây ung thư cho người khơng thoả đáng, có số chứng gây ung thư động vật thí nghiệm kèm với chứng bổ sung từ nguồn thơng tin, số liệu đáng tin cậy 21 Nhóm 3: Tác nhân hỗn hợp chưa thể xếp vào nhóm chất gây ung thư cho người Đó tác nhân (hỗn hợp) khơng có chứng rõ ràng gây ung thư người lại có đầy đủ chứng gây ung thư động vật thí nghiệm, song chế gây ung thư không giống người Nhóm 4: Tác nhân hỗn hợp có thê khơng gây ung thu cho người Đó tác nhân (hỗn hợp) mà chứng cho thấy khơng có tính gây ung thư cho người động vật thí nghiệm Trong số trường hợp, tác nhân (hỗn hợp) có chứng khơng chắn gây ung thư cho người, từ nhiều thông tin, số liệu rõ ràng chứng minh không gây ung thư cho động vật thí nghiệm xếp vào nhóm 22 ... (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... 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... 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