KIM LOẠI NẶNG TRONG nước SINH HOẠT tác hại, PHƯƠNG PHÁP xác ĐỊNH và NGƯỠNG CHO PHÉP

Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI A – ĐẶT VẤN ĐỀ Trong sinh hoạt hàng ngày đời sống người, nước yếu tố thiếu Nước uống, nước rửa gọi tên chung: nước sinh hoạt Nước sinh hoạt khai thác từ nguồn: nước ngầm, nước bề mặt (ao, hồ, sông, suối), nước mưa Kết qủa đánh giá chương trình KC12 Việt Nam cho thấy: tổng lượng nước cần dùng năm nước ta chiếm 8.8% tổng lượng dòng chảy năm 1999, tăng lên 12.5% năm 2000, dự báo tăng 16,5% vào năm 2010 [7] Tốc độ thị hóa, q trình cơng nghiệp hóa ngày diễn nhanh mạnh mẽ Bên cạnh đó, gia tăng dân số, phát triển mạnh mẽ ngành giao thông vận tải… gây áp lực lớn đến môi trường nói chung nước sinh hoạt nói riêng Nước thải cơng nghiệp chưa qua xử lý; Ơ nhiễm khơng khí (trong có nhiễm chì – Pb, asen – As…); Nước thải từ khu khai thác quặng; Lạm dụng phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật… nguyên nhân làm cho nguồn nước sinh hoạt bị ô nhiễm kim loại nặng (2,4tr m3/năm lượng nước thải khơng qua xử lý có hàm lượng lớn kim loại nặng tự 10 sở khai thác quặng Thái Nguyên [1]) Hàng năm có 2,2 triệu người chết bệnh liên quan đến nguồn nước ô nhiễm điều kiện vệ sinh kém, với 12.000 km3 nước bị ô nhiễm nghiêm trọng[2.Tr9] Việc người phải hít thở bầu khơng khí nhiễm; Sử dụng nước uống, nước rửa, lương thực, thực phẩm nhiễm kim loại nặng; Tiếp xúc trực tiếp với vật liệu có chứa kim loại nặng (sơn tường có hàm lượng chì cao)… dẫn tới tích tụ kim loại nặng thể Nếu vượt ngưỡng quy định, kim loại gây ngộ độc kim loại cho thể dẫn tới nhiều ca tử vong khiến người mang di họa suốt đời [3] Một số kim loại nặng cadimi (Cd) thâm nhập vào thể người, tích lũy thận xương gây phá hủy chức thận làm biến dạng xương Cịn nhiễm độc asen (As) bị tổn thương thận, rối loạn chức tim mạch, suy hơ hấp, gan to Vì vậy, việc xác định yếu tố kim loại nặng nước hàm lượng chúng có Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI nhiều ý nghĩa khoa học thực tiễn Có nhiều đối tượng kim loại nặng tồn dư nước sinh hoạt làm ảnh hưởng tới sức khỏe đời sống người Do điều kiện khả có hạn chuyên đề này, chúng em xin sâu tìm hiểu ba đối tượng có ảnh hưởng nghiêm trọng đến mơi trường sức khỏe người là: Asen (As), Chì (Pb) Thủy ngân (Hg) Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI B – NỘI DUNG Khái niệm chung kim loại nặng Theo từ điển KHKT NXBKH&KT Hà Nội năm 2000, kim loại nặng kim loại có khối lượng riêng lớn 5g/cm3 Một số kim loại nặng cần thiết cho sinh vật, chúng xem nguyên tố vi lượng Một số không cần thiết cho sống, vào thể sinh vật khơng gây độc hại Kim loại nặng gây độc hại với môi trường thể sinh vật hàm lượng chúng vượt tiêu chuẩn cho phép Xác định hàm lượng kim loại nặng nước sinh hoạt 2.2 Các phương pháp phân tích công cụ xác định lượng vết ion kim loại nặng 2.2.1 Các phương pháp điện hoá Phương pháp cực phổ Phương pháp cực phổ cổ điển dùng điện cực giọt Hg rơi cực làm việc thể quét tuyến tính chậm theo thời gian (thường 1-5mV/s), đồng thời ghi dòng hàm điện cực giọt Hg rơi Sóng cực phổ có dạng hình bậc thang, dựa vào chiều cao sóng định lượng chất phân tích Tuy nhiên, phương pháp cực phổ bị ảnh hưởng lớn dòng tụ điện nên giới hạn phát kém, cỡ 10-5 - 10-6M Nhằm loại trừ ảnh hưởng đồng thời tăng độ nhạy độ chọn lọc, có phương pháp cực phổ đại: cực phổ xung vi phân (DPP), cực phổ sóng vng (SQWP) cho phép phân tích lượng vết nhiều nguyên tố 2.2.2 Các phương pháp quang phổ • Phương pháp phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS) [6] Nguyên tắc: phương pháp xác định dựa việc đo độ hấp thụ ánh sáng dung dịch phức tạo thành ion cần xác định với thuốc thử vô hay hữu mơi trường thích hợp chiếu chùm sáng Phương trình định lượng phép đo là: Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI A= KxC A: Độ hấp thụ quang K: Hằng số thực nghiệm C: Nồng độ nguyên tố phân tích Phương pháp cho phép xác định nồng độ chất khoảng 10-5 - 10-7M phương pháp sử dụng phổ biến để xác định hàm lượng kim loại đơn giản tiện lợi Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) Khi điều kiện thường, nguyên tử không phát khơng thu lượng bị kích thích điện tử hố trị nhận lượng chuyển lên trạng thái có lượng cao (trạng thái kích thích) Trạng thái khơng bền, chúng có xu hướng giải phóng lượng để trở trạng thái ban đầu bền vững dạng xạ Chính xạ gọi phổ phát xạ nguyên tử Phương pháp phổ AES dựa xuất phổ phát xạ nguyên tử tự ngun tố phân tích trạng thái khí có tương tác với nguồn lượng phù hợp Hiện nay, người ta dùng số nguồn lượng để kích thích phổ AES: lửa đèn khí, hồ quang, tia lửa điện, tia laze, plasma cao tần cảm ứng (ICP), tia X đó, lửa đèn khí, hồ quang, tia lửa điện dùng từ lâu độ nhạy khơng cao Cịn ICP, tia laze nguồn đưa vào sử dụng khoảng chục năm trở lại cho độ nhạy cao • Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) Sự xuất phổ AAS: Ở điều kiện thường, nguyên tử không thu hay phát lượng gọi trạng thái (nghèo lượng, bền vững) Nhưng trạng thái tự do, ta kích thích chúng lượng dạng chùm tia sáng có bước sóng xác định nguyên tử hấp thụ xạ có bước sóng định ứng với tia xạ mà chúng phát q trình phát xạ Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI Khi đó, nguyên tử chuyển lên trạng thái có lượng cao trạng thái Q trình gọi q trình hấp thụ lượng nguyên tử tự trạng thái tạo phổ nguyên tử nguyên tố Phổ sinh q trình gọi phổ hấp thụ nguyên tử AAS 2.3 Một số phương pháp tách làm giàu lượng vết ion kim loại nặng Trong thực tế phân tích, hàm lượng chất mẫu, đặc biệt hàm lượng ion kim loại nặng, thường nhỏ, nằm giới hạn phát cơng cụ phân tích Vì vậy, trước xác định chúng cần phải tách làm giàu Để tách làm giàu kim loại nặng nước thường dùng số phương pháp thông dụng như: phương pháp hố học, phương pháp hố lí hay phương pháp sinh hoá Dưới vài biện pháp để xử lí, thu hồi ion kim loại nặng nghiên cứu, ứng dụng sở phương pháp hoá học 2.3.1 Phương pháp cộng kết Cộng kết phương pháp sử dụng chất hữu hay vô đưa vào đối tượng phân tích để cộng kết nguyên tố hàm lượng chúng nhỏ Đây phương pháp hiệu để tách làm giàu ion kim loại nước Bản chất trình cộng kết chưa thống song xem hấp lưu hấp phụ ion cộng kết bề mặt chất cộng kết, tạo thành dung dịch rắn cấu tử hay tạo thành trung tâm kết tinh Ví dụ, đưa vào nguồn nước số chất phèn nhôm, phèn sắt để tạo thành kết tủa keo nhơm, sắt Chính kết tủa hấp phụ ion khác, chất khác có mặt nước 2.3.2 Phương pháp hấp phụ • Nguyên lý chung phương pháp hấp phụ Hấp thụ diễn bề mặt ranh giới pha lỏng khí, lỏng rắn hay khí rắn Bản chất trình hấp phụ hình thành liên kết phân tử chất bị hấp phụ với bề mặt chất hấp phụ Hiện tượng hấp phụ chia thành Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI Chuyên đề hai loại: hấp phụ vật lý, hấp phụ hố học Hấp phụ vật lí hình thành liên kết lực Vanderwaals yếu, khơng có phân bố lại mật độ electron phân tử chất hấp phụ bề mặt chất hấp phụ Hấp phụ hố học hình thành liên kết hố học, có xếp lại mật độ electron chất bị hấp phụ chất hấp phụ Liên kết hồn tồn ion hay cộng hố trị • Quy luật chung trình hấp phụ Hấp phụ trình thuận nghịch, nghĩa sau chất bẩn bị hấp phụ di chuyển ngược lại từ bề mặt chất hấp phụ vào dung dịch Hiện tượng gọi khử hấp phụ (giải hấp) Với điều kiện nhau, tốc độ trình thuận nghịch tương ứng tỷ lệ với nồng độ chất hấp phụ dung dịch đạt giá trị cao tốc độ hấp phụ lớn Khi nồng độ chất hấp bề mặt chất hấp phụ tăng, số phân tử bị hấp phụ di chuyển trở lại dung dịch ngày nhiều Người ta phân biệt kiểu hấp phụ: hấp phụ điều kiện tĩnh hấp phụ điều kiện động Hấp phụ điều kiện tĩnh: dịch chuyển phân tử chất lỏng (chất chứa hấp phụ) so với phân tử chất hấp phụ Biện pháp thực cho chất hấp phụ vào nước khuấy trộn khoảng thời gian đủ để đạt trạng thái cân Tiếp theo, cho lắng lọc để giữ lại chất hấp phụ tách nước Hấp phụ điều kiện động: có chuyển động tương đối phân tử chất lỏng so với phân tử chất hấp phụ Biện pháp thực cho chất lỏng (chứa chất bị hấp phụ) chảy qua lớp vật liệu hấp phụ Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI Chuyên đề • Các phương trình hấp phụ Dung lượng hấp phụ q: số mg kim loại bị hấp phụ gam vật liệu hấp phụ thời điểm t qt = C0 − C t ×V m ads (1) C0 Ct nồng độ kim loại pha lỏng thời điểm ban đầu thời điểm t (mg/l) mads : lượng vật liệu hấp phụ (g) V : thể tích dung dịch (lít) Đường đẳng nhiệt hấp phụ: Phương trình cân hấp phụ thường sử dụng phương trình Langmuir nhận cách kết hợp phương trình tốc độ hấp phụ giải hấp dθ = kads Ce N (1 – θt) – kd N θt dt (2) N : phần vật liệu hấp phụ kim loại θt = qt qm Khi trình hấp phụ đạt cân bằng: qe = Với k L q m c e + k L c e kL = k asd kd (3) kL số Langmuir; qm dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g); qe dung lượng hấp phụ kim loại trạng thái cân (mg/g) Biến đổi phương trình (3) ta thu phương trình: Nhóm - TTA K19 Đại học Nơng nghiệp Hà Nội Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI Ce C = + e q e k L q m q m (4) Phương trình (4) áp dụng để xác định số Langmuir: qm, kL • Một số vật liệu hấp phụ Than hoạt tính: Than hoạt tính coi chất hấp phụ sử dụng rộng rãi công nghiệp có diện tích tiếp xúc bề mặt riêng khoảng 300 – 1000 (m2/g), lỗ xốp bé có đường kính lỗ từ 30 – 90A0 Than hoạt tính ứng dụng nhiều q trình xử lí dịng chảy, xử lí nguồn nước uống, thu hồi dung mơi, xử lí tách loại ion kim loại nặng nước thải, hấp phụ chất màu, chất hữu độc hại Hầu hết, vật liệu cacbon xốp dễ thấm nước Để mở rộng thêm cấu trúc bề mặt, người ta thực q trình hoạt hố than với hai giai đoạn: Giai đoạn 1: Cung cấp lượng nhiệt lên tới 6000C thiếu khơng khí gọi giai đoạn than hoá Giai đoạn 2: Than hoạt tính hoạt hố với nước 10000C xử lý hoá học axit hay muối axit Một số vật liệu hấp phụ khác * Sợi lignin cenlulo sau oxi hoá để chuyển nhóm hydroxyl thành nhóm cacboxyl trở thành loại vật liệu hấp phụ tốt có khả tách loại ion Ni(II), Zn(II), Fe(II) từ dung dịch nước Sự hấp phụ tn theo mơ hình Langmuir với dung tích 4.33mg Ni/g; 7.88mg Zn/g; 7.49mg Fe/g Dung lượng hấp phụ giảm pH giảm Khả giải hấp tái sử dụng nghiên cứu, chế hấp phụ trao đổi ion * Sự tách loại ion Pb (II), Ni (II), Cr (III), Cu (II) từ dung dịch nước khoáng pagorskite nghiên cứu Với mơ hình hấp phụ Langmuir có hệ số tương quan R2 nằm khoảng 0.953 – 0.994 Dung lượng hấp phụ 62.1 Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI mgPb/g, 33.4 mgNi/g, 58.5 mgCr/g, 30.7 mgCu/g pH = 7, nhiệt độ 250C với hạt có kích cỡ 125µm Theo số nghiên cứu, khả tách loại tăng tăng thời gian hấp phụ, lượng chất hấp phụ pH dung dịch Trật tự hấp phụ Pb> Cr > Ni > Cu 2.3.3 Phương pháp chiết lỏng – lỏng • Nguyên tắc: phương pháp dựa rút chất dung môi hữu Điều kiện chủ yếu để tách chất phân tích độ tan chất cần chiết rút dung môi hữu Chất chiết thường tạo thành phản ứng xảy mơi trường nước, ion cần xác định tương tác với thuốc thử mà phần lớn thuốc thử hữu Trong trường hợp này, dung môi hữu phải không trộn lẫn nước Sự tách làm giàu chất phương pháp chiết lỏng – lỏng có nhiều ưu điểm so với số phương pháp làm giàu khác kết hợp phương pháp chiết với phương pháp xác định (trắc quang, cực phổ ) có ý nghĩa lớn phân tích Một số hệ chiết thường dùng tách làm giàu Cu, Pb, Cd: Hệ chiết Cu, Pb, Cd- dithizonat CCl4 CHCl3, sau xác định chúng phương pháp phổ hấp thụ phân tử (UV- VIS) Có thể chiết phức halogenua thioxianat cadimi vào dung môi hữu cơ: Xiclohexanol; Metyl isobutyl xeton-MIBK; Dietyl ete Tạo phức chelat với Na (natri dietyl dithiocacbarmat) từ dung dịch đệm amoni xitrat pH= 9,5, dung môi chiết MIBK Cuối thu phần chiết để xác định kim loại theo phương pháp khác 2.3.4 Phương pháp chiết pha rắn (SPE) Định nghĩa chiết pha rắn Chiết pha rắn (SPE) (Solid- Phase Extraction) trình phân bố chất tan hai pha lỏng- rắn Pha rắn hạt silicagel xốp, polime hữu Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI loại nhựa trao đổi ion hay than hoạt tính Q trình chiết thực điều kiện tĩnh hay điều kiện động Các chất bị giữ lại pha rắn tách cách rửa giải với dung mơi thích hợp Thơng thường thể tích cần thiết để rửa giải hồn tồn chất phân tích ln nhỏ nhiều so với thể tích dung dịch mẫu ban đầu, mà mẫu làm giàu Các chế chiết pha rắn Về SPE giống với HPLC có chế chính, là: Cơ chế hấp thụ pha thường, chế hấp thụ pha đảo chế trao đổi ion Tuy nhiên SPE khác với HPLC là: Trong HPLC tách chất phân tích khỏi hệ dịng chảy liên tục pha động SPE giữ chất phân tích lại pha rắn sau rửa giải chất phân tích khỏi pha rắn với dung mơi phù hợp Các chất phân tích tách khỏi dung dịch ban đầu với nồng độ đậm đặc tinh khiết Ngưỡng cho phép hàm lượng số kim loại nặng nước sinh hoạt [8] STTTên tiêu Ðơn vịGiới hạn tối đa Hàm lượng nhôm mg/l 0,2 Hàm lượng Antimon mg/l 0,005 Hàm lượng Asen mg/l 0,01 Hàm lượng Bari mg/l 0,7 Hàm lượng Bo tính chung cho Borat Axit boricmg/l 0,3 Hàm lượng Cadimi mg/l 0,003 Hàm lượng Crom mg/l 0,05 Hàm lượng Ðồng mg/l Hàm lượng Sắt mg/l 0,5 Nhóm - TTA K19 Đại học Nơng nghiệp Hà Nội Trang 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI Hàm lượng Chì mg/l 0,01 Hàm lượng Mangan mg/l 0,5 Hàm lượng Thuỷ ngân mg/l 0,001 Hàm lượng Molybden mg/l 0,07 Hàm lượng Niken mg/l 0,02 Hàm lượng Selen mg/l 0,01 Hàm lượng Natri mg/l 200 Hàm lượng kẽm mg/l Tác hại số kim loại nặng phổ biến (Asen; Chì: Thủy ngân) 4.1 Asen – Hiệu ứng hóa sinh tính độc 4.1.1 Hiệu ứng hóa sinh Asen[4 Tr 222] Về mặt hóa học Asen kim, danh mục hóa chất cần kiểm sốt xếp hàng với kim loại nặng Asen thường nằm thuốc trừ sâu, thuốc trừ nấm (fungicide) thuốc trừ cỏ (herbicide) Trong hợp chất có asen hợp chất chứa As+3 độc As+3 tác động vào nhóm –SH men ức chế hoạt động men: Men pyruvate dehydrogenaz chu trình acid citric tạo phức với As+3 ngăn cản việc tạo ATP: Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI Vì As giống P mặt hóa học, As can thiệp vào q trình sinh hóa có tham gia ngun tố lân Trong việc tạo ATP bước tổng hợp 1,3 diphosphoglyxerate từ glyxeraldehyd phosphat quan trọng Tuy nhiên có mặt (AsO3)-3 (PO4)-3 bij chiếm chỗ nên khơng hình thành 1,3 diphosphoglyxerat mà lại hình thành Aseno phosphoglyxerat sau chất lại tự thủy phân chẳng cần tham gia men để lại tạo thành phosphoglyxerat Asenic không thành ATP 4.1.2 Cơ chế tính độc Asen lên thể sinh vật màng tế bào [9] Cơ chế gây độc asen lê thể sinh vật As tự hợp chất độc Trong hợp chất hợp chất As(III) độc Tổ chức Y tế giới (WHO) xếp As vào nhóm độc loại A gồm: Hg, Pb, Se, Cd, As Người bị nhiễm độc As thường có tỷ lệ bị đột biến NST cao Ngoài việc gây nhiễm độc cấp tính As cịn gây độc mãn tính tích luỹ Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI gan với mức độ khác nhau, liều gây tử vong 0,1g ( tính theo As2O3) Từ lâu, Asen dạng hợp chất vô sử dụng làm chất độc (thạch tín), lượng lớn Asen loại gây chết người, mức độ nhiễm nhẹ thương tổn mô hay hệ thống thể Asen gây 19 loại bệnh khác nhau, có bệnh nan y ung thư da, phổi Sự nhiễm độc Asen gọi Asenicosis Đó tai họa môi trường sức khỏe người Những biểu bệnh nhiễm độc Asen chứng sạm da (melanosis), dày biểu bì (kerarosis), từ dẫn đến hoại thư hay ung thư da, viêm răng, khớp Hiên giới chưa có phương pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc Asen Asen ảnh hưởng thực vật chất ngăn cản trình trao đổi chất, làm giảm suất trồng Tổ chức Y tế giới hạ thấp nồng độ giới hạn cho phép Asen nước cấp uống trực tiếp xuống 10 µg/l USEPA cộng đồng châu Âu đề xuất hướng tới đạt tiêu chuẩn Asen nước cấp uống trực tiếp 2-20 µg/l Con đường xâm nhập chủ yếu Asen vào thể qua đường thức ăn, cịn lượng nhỏ qua nước uống khơng khí Hàm lượng As thể người khoảng 0.08-0.2 ppm, tổng lượng As có người bình thường khoảng 1,4 mg As tập trung gan, thận, hồng cầu, homoglobin đặc biệt tập trung não, xương, da, phổi, tóc Hiện người ta dựa vào hàm lượng As thể người để tìm hiểu hồn cảnh mơi trường sống, hàm lượng As tóc nhóm dân cư khu vực nơng thơn trung bình 0,4-1,7 ppm, khu vực thành phố cơng nghiệp 0,4-2,1 ppm, cịn khu vực nhiễm nặng 0,6-4,9 ppm Độc tính hợp chất As → Asenat → Asenit → sinh vật nước tăng dần theo dãy Asen hợp chất As hữu Trong mơi trường sinh thái, dạng hợp chất As hóa trị (III) có độc tính cao dạng hóa trị (V) Môi trường khử điều kiện thuận lợi nhiều hợp chất As hóa trị V chuyển sang As hóa trị III Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI Chuyên đề Trong hợp chất As H AsO độc H AsO Dưới tác dụng yếu tố 3 oxi hóa đất H AsO chuyển thành dạng H AsO Thế oxy hóa khử, độ 3 pH môi trường lượng kaloit giàu Fe …, yếu tố quan trọng tác động 3+ đến q trình oxy hóa - khử hợp chất As tự nhiên Những yếu tố có ý nghĩa làm tăng hay giảm độc hại hợp chất As mơi trường sống Hình 2.1 Sự methyl hóa Asenic tế bào động vật có vú chế giảm độc Asenic tếbào Trong q trình có tham gia tích cực chất nhường gốc methyl As+3: Trong môi trường sinh thái, dạng hợp chất As hoá trị có độc tính cao hợp chất As có hố trị Môi trường khử môi trường thuận lợi nhiều hợp chất As(V) chuyển sang As(III) Trong hợp chất As H AsO 3 độc H AsO Dưới tác dụng yếu tố oxi hố đất H3AsO3 chuyển thành H3AsO4 Thế oxi hoá khử, độ pH môi trường lượng kaolit giàu Fe yếu tố quan trọng tác động đến trình oxi hoá – khử 3+ hợp chất Asen tự nhiên Những yếu tố có ý nghĩa làm tăng hay giảm độc hại hợp chất Asen mơi trường sống As+5: As+5 chuyển thành As+3 gây độc giống As+3, có cấu trúc giống phosphate hữu thay cho phosphate thuỷ phân glucose hô hấp tế bào Sự nhiễm độc Asen hay gọi Asenicosis xuất tai hoạ môi trường sức khoẻ người giới Các biểu chứng nhiễm độc Asen chứng sạm da (melanosis), dầy biểu bì (keratosis) từ Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI Chuyên đề dẫn đến hoại da hay ung thư da Hiện chưa có phương pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc Asen Nhiễm độc Asen thường qua đường hơ hấp tiêu hố dẫn đến thương tổn da tăng hay giảm màu da, tăng sừng hoá, ung thư da phổi, ung thư bàng quang, ung thư thận, ung thư ruột Ngoài ra, Asen cịn gây bệnh khác như: to chướng gan, bệnh đái đường, bệnh sơ gan Khi thể bị nhiễm độc Asen, tuỳ theo mức độ thời gian tiếp xúc biểu triệu chứng với tác hại khác nhau, chia làm hai loại sau: Nhiễm độc cấp tính Qua đường tiêu hố: Khi anhydrit Asenous chì Asenate vào thể biểu triệu chứng nhiễm độc rối loạn tiêu hố (đau bụng, nơn, bỏng, khơ miệng, tiêu chảy nhiều thể bị nước ) Bệnh tương tự bệnh tả dẫn tới tử vong từ 12-18 Trường hợp sống, nạn nhân bị viêm da tróc vảy viêm dây thần kinh ngoại vi Một tác động đặc trưng bị nhiễm độc Asen dạng hợp chất vô qua đường miệng xuất vết màu đen sáng da Qua đường hơ hấp (hít thở khơng khí có bụi, khói Asen): có triệu chứng như: kích ứng đường hơ hấp với biểu ho, đau hít vào, khó thở; rối loạn thần kinh nhức đầu, chóng mặt, đau chi; tượng xanh tím mặt cho tác dụng gây liệt Asen mao mạch Ngồi cịn có tổn thương mắt như: viêm da mí mắt, viêm kết mạc Nhiễm độc mãn tính Nhiễm độc Asen mãn tính gây tác dụng toàn thân cục Các triệu chứng nhiễm độc Asen mãn tính xảy sau – tuần, biểu sau: Tổn thương da, biểu hiện: ban đỏ, sần mụn nước, tổn thương kiểu loét phần da hở, tăng sừng hoá gan bàn tay bàn chân, nhiễm sắc (đen da Asen), vân trắng móng (gọi đám vân Mees) Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI Tổn thương niêm mạc như: viêm kết giác mạc, kích ứng đường hơ hấp trên, viêm niêm mạc hơ hấp, làm thủng vách ngăn mũi Rối loạn dày, ruột: buồn nơn, nơn, đau bụng, tiêu chảy táo bón luân phiên nhau, loét dày Rối loạn thần kinh có biểu như: viêm dây thần kinh ngoại vi cảm giác vận động, biểu độc Asen mãn tính Ngồi ra, có biểu khác tê đầu chi, đau chi, bước khó khăn, suy nhược (chủ yếu duỗi ngón tay ngón chân) Nuốt phải hít thở Asen khơng khí cách thường xun, liên tiếp dẫn tới tổn thương, thối hố gan, dẫn tới xơ gan Asen tác động đến tim Ung thư da xảy tiếp xúc với Asen thường xuyên hít phải Asen thời gian dài da liên tục tiếp xúc với Asen Rối loạn toàn thân người tiếp xúc với Asen gầy, chán ăn Ngoài tác dụng cục thể người tiếp xúc tính chất ăn da hợp chất Asen, với triệu chứng loét da gây đau đớn vị trí tiếp xúc thời gian dài loét niêm mạc mũi, dẫn tới thủng vách ngăn mũi Một số hình ảnh biểu bệnh nhiễm độc Asen gây Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI Cơ chế gây độc Asen lên màng tế bào Màng tế bào xem “bức tường” chống lại công độc chất Để hiểu sâu phản ứng màng với độc chất, thí nghiệm tiến hành cách sử dụng liposome làm đối tượng nghiên cứu độc chất sử dụng Asenate Các kết thí nghiệm cho thấy liposome bị hóa lỏng phá hủy Asenate Điều xem chứng cho thấy Asenic liên kết với liposome tác động trực tiếp lên chúng Tuy nhiên, liên kết hóa học Asenic với phân tử POPC liposome diễn sau chúng liên kết cách lỏng lẻo với liposome Asenic liên kết với màng mức cao bắt đầu trình tương tác cho thấy liên kết nhanh chóng Asenate dung dịch màng Sự giải phóng sau liên kết nhanh xuất phát từ động thái chuyển Asenic từ vị trí ưu tiên màng đến dạng bền vững màng tế bào chất Một báo cáo khoa học gần As (III) cho thấy Asenite có lẽ tạo liên kết hydrogen trực tiếp với nhóm phosphate phân tử dimyristoylphosphatidylcholine (DMPE) trình cạnh tranh với phân tử nước hydrate hóa nhóm amino Sự giảm tương tác nhóm PE – PE làm giải phóng nhóm phosphate độ linh động lipid tăng lên bề mặt màng liposome Do đó, Asenic chèn vào chỗ trống để lại bề mặt ưa nước màng tế vào 4.2 Chì – Cơ chế hóa sinh tính độc Là kim loại có mầu xám tro, tỉ khối 11,33; Nhiệt độ nóng chảy 327,40C, nhiệt độ sôi 17450C, muối tan nước clorua, nitrat, axetat 4.2.1 Cơ chế hóa sinh [4 Tr 225] Chì tương đối có sẵn mơi trường tự nhiên dạng vô kim loại nặng khác Nguồn chì quan trọng khí khí xả động đốt dùng xăng hay dầu có pha chì Bùi thành phố, thị, đường xá cao tốc giầu chì Nồng độ chì phố bn bán sầm uất lên đến – g/kg khí bụi Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI Hiệu ứng hóa sinh quan trọng chì can thiệp vào việc tổng hợp hemoglobin dẫn đến bệnh máu Chì ức chế nhiều loại men then chốt liên quan đến trình tổng hợp hemoglobin Do làm cho sản phẩm trung gian acid delta levulinic Một pha quan trọng việc tổng hợp hemoglobin chuyển hóa delta amino levulinic thành porphobilinogen Chì ức chế men amino levulinic dehydrat nên khơng thể chuyến hóa acid delta amino levulinic thành porphobilinogen Cuối chì ngăn cản việc dùng oxy glucose vào việc sản xuất lượng để trì sống Khi chì máu vượt 0.3ppm co thể thiếu máu thiếu hemoglobin Khi thiếu chì nhiều 0.5 – 0.8ppm chức thận bị rối loạn cuối ảnh hưởng đến thần kinh Do chì canxin giống mặt hóa học nên chì có thẻ đổi chỗ cho canxi nằm lại thể, sau chì lại theo đường lân từ xương gây độc cho mơ mềm 4.2.2 Tác hại [5] • Khi nồng độ chì nước uống 0,042 – 1,0 mg/l xuất triệu chứng bị ngộ độc kinh niên người ; nồng độ 0,18 mg/l động vật máu nóng bị ngộ độc Chì gây độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên, tác động lên hệ enzym có nhóm hoạt động chứa hyđro Người bị nhiễm độc chì bị rối loạn phận tạo huyết (tuỷ xương) Tuỳ theo mức độ nhiễm độc bị đau bụng, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp, tai biến não, nhiễm độc nặng gây tử vong Đặc tính bật sau xâm nhập vào thể, chì bị đào thải mà tích tụ theo thời gian gây độc Ngồi ra, muối chì gây rối loạn tổng hợp hemoglobin, giảm thời gian sống Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI hồng cầu, thay đổi hình dạng tế bào, gây xơ vữa động mạch, làm nguời bị ngu đần, cảm giác Chì gây ung thư thận thơng qua việc thay đổi hình thái chức tế bào ống thận làm giảm chức vận chuyển lượng tiểu đường, tiểu đạm Chì ảnh hưởng đến chức sinh sản, gây vô sinh, sảy thai chết sơ sinh Với nồng độ chì cao 80mg/dl xảy bệnh não việc gây tổn thương đến tiểu động mạch mao mạch não phù não, tăng áp suất dịch não tủy, thối hóa nơron thần kinh 4.3 Thuỷ ngân – Hiệu ứng hóa sinh tác hại Là kim loại có mầu sáng bạc, dạng lỏng Các muối tan nướclà clorua, sunfat, nitrat, clorat 4.3.1 Hiệu ứng hóa sinh [4 Tr 227] Độc tính thủy ngân phụ thuộc vào dạng hóa học thủy ngân Thủy ngân nguyên tố hoàn toàn khơng độc, chẳng may nuốt phải thể thải ngồi Hơi thủy ngân lại độc nên phải bảo quản thủy ngân nơi thoáng mát, chẳng may thủy ngân bị đổ phải quét nhanh tốt Hơi thủy ngân sau hít vào thể qua máu lan truyên lên não khiến cho hệ thần kinh trung ương bị rối loạn Ion Hg+ tạo thành hợp chất thủy ngân không tan với Clo dù dày có nhiều Clo Hg+ khơng độc Nhưng ion Hg+2 lại độc ion Hg+2 có lực cao với lưu huỳnh, liên kết với acid amin có chứa lưu huỳnh Protein làm khơng linh động nên độc Hg+2 liên kết với Hemoglobin albumin huyết thanhh hợp chất hữu chứa lưu huỳnh Tuy Hg+2 không vượt qua màng sinh học nên không thâm nhập vào CNS tế bào sinh vật Dạng độc thủy ngân thủy ngân hữu cơ, đặc biệt metyl thủy Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI ngân, nằm dạng ion CH3Hg+ Ion metyl thủy ngân tan lipit nên vào phần lipit màng mô não Liên kết hóa trị Hg – C chặt chẽ khó bẻ gãy alkin thủy ngân nằm lại tế bào lâu Dạng nguy hiểm R-Hg+ lọt qua rào chắn thai bàn vào mô thai gây hậu cho thai nhi Thủy ngân nằm màng tế bào, ức chế việc chuyển vận đường qua màng không cho phép Kali chuyển qua màng Đối với tế bào não việc gây thiếu lượng tế bào não rối loạn xung lực thần kinh Ngộ độc metyl thủy ngân, chromosom thể phân ly ức chế việc phân chia tế bào 4.3.2 Tác hại thủy ngân với thể sinh vật Thuỷ ngân hợp chất thường độc thể sống Thuỷ ngân gây độc cho người nồng độ nước chúng 0,005 mg/l, với cá 0,008 mg/l Thuỷ ngân dễ bay nhiệt độ thường, hít phải độc Trẻ em bị ngộ độc thuỷ ngân bị phân liệt, co giật không chủ động Trong nước, metyl thủy ngân dạng độc nhất, làm phân liệt nhiễm sắc thể ngăn cản q trình phân chia tế bào Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI C - KẾT LUẬN Như vậy, qua số tìm hiểu kết luận: Kim loại nặng yếu tố gây độc hại cao môi trường thể sống dư lượng vượt ngưỡng cho phép Trong năm gần gia tăng dân số chưa có dấu hiệu dừng lại; Q trình thị hóa, hình thành khu cơng nghiệp ngày gia tăng Bên cạnh ý thức bảo vệ môi trường người dân, phận chủ doanh nghiệp quản lý quan chức mơi trường cịn nhiều hạn chế Điều đặt mơi trường sống nói chung nước sinh hoạt nói riêng vào tình trạng bị đe dọa nhiễm kim loại nặng Vì việc xác định hàm lượng ngưỡng cho phép số kim loại nặng nước sinh hoạt việc làm cần thiết để bảo vệ môi trường sức khỏe người Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI D - PHỤ LỤC Figure Các nguồn gây ô nhiễm nước sinh hoạt Công ty Vedan Việt Nam xả nước thải chưa qua xử lý gây ô nhiễm 11km sông Thị Vải Nguồn: pda.vietbao.vn ngày 11-12-2009 Nhóm - TTA K19 Đại học Nơng nghiệp Hà Nội Trang 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI Ô nhiễm mương chảy qua khu dân cư phia sau khu CN Quang MinhV.Phúc Nguồn Báo HN 30-5-2010 Công ty Tungkuang (Cẩm Giàng – Hải Dương) xả trực tiếp nước thải không qua xử lý mơi trường Nguồn: bee.net.vn ngày 03-6-2010 Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI Rối loạn sắc tố da nhiễm độc Asen Nạn nhân nhiễm dộc thủy ngân Minamata đầu năm 1950 Ảnh: W Eugnene Smith Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang 24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ NGƯỠNG CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SINH HOẠT TÁC HẠI CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài nguyên – Môi trường Báo cáo trạng mơi trường năm 2005; Bùi Chí Bửu – Nguyễn Thị Lang Cơ sở di truyền tính chống chịu thiệt hại môi trường lúa; CAND 14-11-2010 Ô nhiễm kim loại nặng – nguy thường trực; Đặng Đình Bạch – Hóa học môi trường 2005; Hội thảo Quốc gia môi trường phát triển bền vững 6-2010 Lê Thị Mùi Tạp chí khoa học Cơng nghệ Số 433 2009; Lê Sâm Mơ hình sử dụng tổng hợp nguồn nước phục vụ phát triển sản xuất Nông – Lâm – Ngư nghiệp bền vững cho tiểu vùng sinh thái duyên hải Miền Trung; Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống Ban hành theo QĐ Bộ trưởng Bộ Y tế số 1329/ 2002/BYT/QÐ ngày 18 / /2002); Trần Hữu Hoan Asen nước uống giải pháp phòng chống Một số website: http://www.bee.net.vn http://www.google.com.vn http://www.hoahocdoisong.com http://www.pda.vietbao.vn Nhóm - TTA K19 Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trang 25 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... hại Kim loại nặng gây độc hại với mơi trường thể sinh vật hàm lượng chúng vượt tiêu chuẩn cho phép Xác định hàm lượng kim loại nặng nước sinh hoạt 2.2 Các phương pháp phân tích cơng cụ xác định. .. trước xác định chúng cần phải tách làm giàu Để tách làm giàu kim loại nặng nước thường dùng số phương pháp thơng dụng như: phương pháp hố học, phương pháp hố lí hay phương pháp sinh hố Dưới vài... mơi trường sống nói chung nước sinh hoạt nói riêng vào tình trạng bị đe dọa nhiễm kim loại nặng Vì việc xác định hàm lượng ngưỡng cho phép số kim loại nặng nước sinh hoạt việc làm cần thiết để