Bài 3 CÁC CHẤT Ô NHIỄM CHÍNH CÁC CHẤT Ô NHIỄM CHÍNH * * Các chất ô nhiễm bao gồm rất nhiều loại hóa chất khác nhau, từ ion vô cơ đơn giản đến các phân tử hữu cơ phức tạp. I. Các ion vô cơ 1. Kim loại • Định nghĩa: Kim loại là nguyên tố có vẻ ngoài phát ánh kim, là chất dẫn điện tốt và có thể đi vào các chuỗi phản ứng hóa học như là ion dương hay cation. • Mặc dù kim loại là các cơ chất tự nhiên nhưng chúng cũng được xem như là chất ô nhiễm. Tất cả kim loại có mặt trên trái đất từ khi trái đất được hình thành ngoại trừ các đồng vị phóng xạ được tạo ra bởi các phản ứng hạt nhân (bom hay lò phản ứng). Có một vài ví dụ về sự ô nhiễm kim loại là kết quả từ sự phong hóa tự nhiên các vỉa quặng. • Trong nhiều trường hợp, các kim loại trở thành chất ô nhiễm do hoạt động của con người, chủ yếu thông qua hoạt động khai mỏ và luyện kim, đã giải phóng chúng khỏi đá nơi chúng được tích tụ trong suốt quá trình hoạt động của núi lửa hay sự xói mòn sau đó và đưa chúng vào tình huống làm nguy hại đến môi trường. Chẳng hạn vào tháng 4 năm 1998, chất thải của hoạt động khai mỏ giàu kim loại gần công viên quốc gia Donana, tây nam Tây Ban Nha được phóng thích ở hàm lượng lớn, đã gây ra một trong số các thảm họa môi trường tồi tệ chưa từng có ở tây châu Âu. • Phạm vi mà hoạt động của con người tạo ra chu kỳ toàn cầu của kim loại có thể được mô tả bởi nhân tố làm giàu do con người (AEF – anthropogenic enrichment factor). Người ta nhìn thấy rõ là hoạt động của con người chịu trách nhiệm phần lớn đối với sự di chuyển của cadmium, chì, kẽm và thủy ngân nhưng không quan trọng trong chu trình của manganese. AEF rất cao đối với chì là do việc sử dụng rộng rãi và sự phóng thích sau đó của các chất phụ gia dựa trên chì từ xăng dầu. Đối với phần lớn các đồng vị phóng xạ, AEF là 100%. Kim loại Nguồn do con người (A) (công nghiệp…) Nguồn tự nhiên (núi lửa…) Tổng cộng (T) AEF (A/T %) Cadmium (Cd) Chì (Pb) Kẽm (Zn) Mangan (Mn) Thủy ngân (Hg) 8 300 130 40 100 1 10 50 300 50 9 310 180 340 150 89 97 72 12 66 Các nhân tố làm giàu do con người (AEF) cho sự phát ra tổng cộng hàng năm toàn cầu của cadimium, chì, kẽm, mangan và thủy ngân trong những năm 1980 (tất cả các giá trị là 106 kg/năm) • Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, các nhóm nguyên tố có tính chất hóa học giống nhau thì nằm trong cùng một cột. Hai cột đầu tiên chứa các nguyên tố sẵn sàng mất một hay hai electron lớp ngoài cùng để cho ra cation hóa trị một (cột 1) hay cation hóa trị 2 (cột 2). Trong số này là các kim loại tìm thấy phổ biến ở nước mặt và trong đất ở dạng ion ổn định, như Na+, Mg2+ và Ca2+. Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố Mười cột tiếp theo là các nguyên tố chuyển tiếp và cũng được xem là phức tạp hơn các nguyên tố kiềm và kiềm thổ tạo nên hai nhóm đầu tiên. Di chuyển từ trái sang phải dọc theo ba loại nguyên tố chuyển tiếp đầu tiên, thì nhân lớn hơn và electron lớp ngoài cùng ít có khuynh hướng mất đi (để hình thành cation) hơn là các nguyên tố ở cột 1 và 2. [...]... hóa của các cơ chế bảo vệ chống lại các tác động độc (như sự giải độc bởi các enzyme) bên cạnh các cơ chế có sẵn nhằm chống lại các chất ngoại sinh tự nhiên cũng rất ít Chúng khác so với các chất ô nhiễm vô cơ và các chất ngoại sinh hiện diện trong tự nhiên có tính độc (như nicotine, pyrethrin và rotenone là các hợp chất được sinh ra bởi thực vật có độ độc cao đối với các loài côn trùng cụ thể) Các hydrocarbon... diện của các nhóm chức năng là các yếu tố quyết định quan trọng của con đường chuyển hóa và độ độc Do vậy rất quan trọng là biết cấu trúc của các chất ô nhiễm để hiểu và dự đoán điều gì xảy ra với chúng trong môi trường sống • Các chất ô nhiễm là các hợp chất do con người tạo ra, chúng hiện diện trong môi trường tự nhiên trong suốt cuối thế kỷ vừa qua Như vậy, thời gian tiến hóa của các chất này rất... trên tính chất hóa học của chúng hơn là tỷ trọng tương đối Điều này thì hợp lý hơn do có một vài kim loại không nặng nhưng có thể là chất ô nhiễm môi trường quan trọng Chẳng hạn, nhôm là một kim loại có tỷ trọng tương đối chỉ có 1,5 Tuy nhiên, nó là chất ô nhiễm cực kỳ quan trọng ở các hồ bị acid hóa, nơi nó bị hòa tan và gây độc đối với hệ động vật Mang cá nhạy cảm với sự nhiễm độc nhôm Nhôm cũng được... dụng nitrate tại các đầu nguồn nước sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt cho cộng đồng • Các vấn đề tương tự của phú dưỡng hóa cũng có thể nảy sinh với phosphate được sử dụng như phân bón Tuy nhiên, có một nguồn ô nhiễm phosphate nữa, đó là bột giặt hay các chất tẩy rửa II Các chất ô nhiễm hữu cơ Đa số các hợp chất có mang carbon được xem như chất hữu cơ, trừ một số ngoại lệ là các phân tử đơn giản... hóa của CO2) Kẽm Cobalt Nickel Cadmium Manganese Đồng Thủy ngân 100 56 5 4 4 1 0.05 2 Các anion Có một vài chất ô nhiễm vô cơ không độc nhưng gây ra các vấn đề về môi trường do chúng được dùng ở lượng lớn Các chất này bao gồm các anion như nitrate và phosphate • Các phân bón nitrate được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp Trong suốt quá trình tăng trưởng của cây trồng, rễ thực vật hấp thu phần lớn... thấp Các phân tử phân cực có cực tích điện đi cùng với chúng; các phân tử không phân cực không có hay có rất ít Các phân tử có cực mạnh được xem như phân cực mạnh; các phân tử tích điện thấp có khả năng phân cực thấp Các hợp chất phân cực có khuynh hướng tan trong nước do các cực hút các cực đối nghịch lên các phân tử nước Ví dụ, cực dương ở phân tử hữu cơ sẽ gắn vào cực âm lên phân tử nước Các hợp chất. .. dạng ion của cùng một nguyên tố Thứ hai, các nguyên tố này có thể gây độc bằng cách gắn kết với các thành phần vô cơ của các đại phân tử, như sự gắn kết của đồng, thủy ngân và arsenic với các nhóm sulphydryl của protein • Thuật ngữ kim loại nặng được sử dụng rộng rãi trước đây để mô tả các kim loại là các chất ô nhiễm môi trường Đối với một kim loại được xem là kim loại nặng, thì nó phải có tỉ trọng... sinh triệu chứng trẻ da xanh Vấn đề không nảy sinh với trẻ bú sữa mẹ Ở các vùng có nền nông nghiệp tập trung, thì hàm lượng 100 ppm vượt quá trong nước lấy từ sông hay ở các giếng nơi mà nitrate đi qua tầng ngậm nước Vấn đề có thể giải quyết bằng cách loại bỏ nitrate một cách hóa học tại các trạm xử lý nước hay bằng cách pha loãng nước bị ô nhiễm với nước từ nguồn không có nitrate Giải pháp lâu dài là... vì nhôm có lẽ bị lắng đọng lại trong não • Các kim loại không thể phân hủy sinh học được Không giống một vài thuốc diệt côn trùng hữu cơ, kim loại không thể bị phá vỡ thành các thành phần không gây hại được Sự giải độc bởi các sinh vật bao gồm việc che giấu các ion kim loại hoạt động trong một protein như metallothionein (gắn đồng hóa trị với sulfur) hay giữ chúng ở dạng không hòa tan trong các hạt... năng xâm nhập vào sự hình thành của nhiều hợp chất hữu cơ phức tạp, nhiều chất này là thành phần chính của các sinh vật sống Lý do là có khuynh hướng các nguyên tử carbon hình thành các cầu nối ổn định với các nguyên tử khác, do vậy hình thành các vòng và các mạch được mở rộng thêm Carbon cũng hình thành các cầu nối ổn định với hydrogen, oxygen và nitrogen • Các phân tử chỉ được hình thành bởi mỗi carbon . Bài 3 CÁC CHẤT Ô NHIỄM CHÍNH CÁC CHẤT Ô NHIỄM CHÍNH * * Các chất ô nhiễm bao gồm rất nhiều loại hóa chất khác nhau, từ ion vô cơ đơn giản đến các phân. arsenic với các nhóm sulphydryl của protein. • Thuật ngữ kim loại nặng được sử dụng rộng rãi trước đây để mô tả các kim loại là các chất ô nhiễm môi trường.