Giáo trình độc học môi trường phần 1 lê phước cường (chủ biên)

G I Á O T R Ì N H ĐỘC HỌC MỒI TRƯỜNG "» " “'i NHÀ XUẤT BẢN ĐAI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC ĐÀ NẰNG TRƯỜNG OẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ PHƯỚC CƯỜNG, ĐẶNG KIM CHI GIÁO TRÌNH ĐƠC HOC MƠI TRƯỜNG NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUÓC GIA HÀ NỘI MỤC LỤC Trang Danh mục hình Danh mục bảng 10 Danh mục từ viêí tắt 11 Lịi nói đầu .15 Chư ơng I MỘT SỐ VẤN ĐỂ CHUNG VỂ ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG 1.1 Khái niệm vể độc h ọ c 17 1.1.1 Định nghĩa độc học môi trường 19 1.1.2 Đ ộcchâí 24 1.1.3 Phân loại độc học mơi ưưịng 25 1.2 Sức khoẻ môi trường 26 1.2.1 Khái niệm sức khoẻ môi trường 27 1.2.2 Lịch sừ phát triển thực hành sức khoẻ môi trường 28 1.2.3 Quan hệ sức khoẻ độc châí mơi trường 32 1.2.4 Định hướng cho môi trường lành mạnh 42 1.3 Tính độc, đặc trung tính đ ộ c 46 1.3.1 Định nghĩa tính độc 46 1.3.2 Các yêu tố ảnh hưởng đêh tính độc dứft 46 1.3.3 Các đặc trưng tính đ ộc 55 1.3.4 Các biêu tính độc 56 1.4 Quan hệ liều lượng phản ứng 60 1.4.1 Liều lượng (dose) 60 1.4.2 Phản ứng 61 1.4.3 Môĩ liên hệ liều lượng phản ứng 62 Câu hỏi ôn tập Chương 63 Tài liệu tham khảo 63 GIÁO TR)NH Đ Ộ C HỌC MỒI TRƯỜNG C hư ng II ĐỘC CHẮT TRONG MƠI TRƯỜNG 2.1 Một số độc chắt mơi trường 67 2.1.1 Độc châí mơi trường đâ't 69 2.1.2 Độc chất môi trường nước 79 2.1.3 Độc chất mơi trường khơng khí 98 2.2 Nguổn gốc độc chất môi trường 105 2.2.1 Nguổn gõc tự nhiên 105 2.2.2 Nguổn gốc nhân tạo 106 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 Phân loại độc chất môi trường 109 Phân loại theo chất gây độc độc chất 109 Phân loại theo tính độc 110 Phân loại theo tác động gây độc 112 Phân loại dựa theo độ bền vững độc chất môi trường 118 2.4 Sự lan truyền độc chất môi trường 119 1 Sự lan truyền độc châ't mơi trường khơng khí .119 2.4.2 Sự lan truyền độc châ't mơi trưịng đâ't 122 2.4.3 Sự lan truyền độc châ't môi trường nước 125 2.4.4 Sự lan truyền độc châ't môi trường sinh h ọ c 127 Câu hỏi ôn tập Chương I I 136 Tài liệu tham khảo 137 phương III NGƯYÊN LÝ CỦA Độc HỌC Mổl TRƯỜNG 3.1 Các nguyên tắc nghiên cứu độc học môi trường 139 3.1.1 Nguyên tắc chung nghiên cứu độc học 139 3.1.2 Nghiên cứu đánh giá độ an toàn độc chất 144 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 Động học độc học môi trường 158 Vận chuyển cùa độc chất môi trường 158 Q trình chuyển hóa biêh đồi độc chất môi trường 160 Khả tổn lưu cùa độc châ't môi trường 165 Mục lục 3.3 3.3.1 3.3.2 Động dược học môi trường đối vói thể sổng 173 Phương thức độc chất vào thê’ 174 Tác động chất độc đổi với thể sông 195 3.4 Anh hưởng chất độc đối vói số ca quan thể sống 202 3.4.1 Độc học hệ thần kinh 202 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 Độc học hệ hô hâp 204 Độc học gan 206 Độc học thận 209 Độc học da .210 Câu hỏi ôn tập Chương III 211 Tài liệu tham khảo 213 Chương IV ĐỐC HỌC CỦA MỘT SỐ TẮC NHAN GAY Ồ NHIỄM MOl TRƯỜNG 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 Độc học số tác nhân hóa học 215 Độc học số kim loại nặng lên thê’ sổng .215 Độc học số châí hữu tổn lưu 227 Độc học số chất phụ gia thực phẩm 241 Độc học số châí khí .246 4.2 4.21 4.22 4.23 Độc học củá số tác nhân sihh học 254 Độc học SỐđộng vật 255 Độc học số thực vật .258 Độc học SỐvi sinh vật 264 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 Độc học số tác nhân vật lý 279 Độc học sô' tác nhân phóng xạ 279 Độc học cùa số tác nhân điện từ 283 Độc học tác nhân nhiệt 285 Độc học tác nhân tiêng ổn 286 Câu hỏi ôn tập Chương IV .289 Tài liệu tham khảo 290 DANH MỤC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1 Hình ảnh bệnh nhân mắc hội chứng viêm dày sừng bàn tay bàn chân độc chất mơi trường tính Quảng Ngãi năm 2012 18 1.2 Đường ảnh hưởng chất độc ca thê’ 20 1.3 Sơ đổ quan hệ ô nhiễm môi trường sức khoẻ người 33 1.4 Biểu đổ tì lệ người mắc bệnh phơ’ biến làng nghể tái chê'kim loại Châu Khê (Bắc Nỉnh) 39 1.5 Biểu đổ thê’hiện tỷ lệ mắc bệnh làng nghề chếbiến dược liệu Thiêt Trụ (Hưng Yên) so với làng đối chứng 42 2.1 Tình hình sản xuâ't phân bón năm 2015 73 22 Cơng thức câu tạo khôi lượng phân từ sô'hợp châ't PAHs đặc trưng tổn lưu 90 2.3 Hình ảnh máy bay Hoa Kỳ rải chất độc da cam xuống miền Nam Việt Nam 109 2.4 Sơ đổ câu tạo mixen keo đất 123 25 Tích luỹ phóng đại sinh học DDT 129 2.6 Một dây chuyền thực phẩm tổng quát 135 3.1 Chu trình phân huỷ quang hố mơi trường tự nhiên 161 32 Xúc tác nano rhodium biến CO2 thành nhiên liệu hữu ích 162 3.3 Vi khuẩn E.coli biên tính có thê’khử nhiễm mẩm bệnh thực phẩm 163 3.4 Sơ đổ vận chuyển chất độc môi trường 165 3.5 Sơ đổ tổng quát chung q trình hấp thụ, chuyển hố, tích tụ đào thài chất độc sông 174 3.6 Các quan thải độc tô' co thè 192 3.7 Da tay bị bỏng rát tiếp xúc với hoá chất 196 DANH MỤC BẢNG Số hiệu báng Tên bảng Trang 1.1 Tỳ lệ bệnh tật làng đá mỹ nghệ Non niróc, Đà Nẵng tính tổng số dân khu vực 37 1.2 Các nổng độ gây chêt trung bỉnh ba kim loại nặng đơì vói cá chạch đá cá hổi cẩu vổng 52 2.1 Nhu cẩu phân bón tồn cẩu 73 2.2 Một số thành phẩn độc chất, tạp chât nước thải đô thị 81 2.3 Các chất hữu tổng hợp điền hình gây nhiễm mơi trường nước 87 2.4 Các nguyên tố vêt gây ô nhiễm môi trường nước 97 2.5 Nguổn gốc thành phẩn bụi 99 2.6 Nguổn gốc ảnh hưởng sốkim loại khí 101 2.7 Các châì nhiễm sinh đốt nhiên liệu 103 2.8 Một sô' chất gây ô nhiễm tác hại đôi với sức khoẻ người 103 2.9 Phân loại mức độ độc theo WHO 111 2.10 Phân loại châ't ung thư theo IARC EPA 114 2.11 Thời gian bán phân huỷ sơ' điất mơi trường 118 3.1 Mơì liên quan nóng độ c o triệu chứng nhiễm độc 141 3.2 Vận chuyên chất thành phẩn môi trường 159 4.1 Tỷ lệ sử dụng thuỷ ngân sô' ngành kỹ thuật 216 4.2 Một số nhóm độc tố thường gặp thực vật 259 4.3 Phân bơ' số vị phóng xạ thê’ 282 4.4 Mức áp suất âm tương đương số nguổn ổn thường gặp 287 124 GIÁO TRlNH ĐỘC HỌC MƠI TRƯỜNG thực thơng qua hoạt tính keo đâ't dung dịch đâ't Ví dụ số độc châ't xâm nhập vào môi trường đâ't châ't H 2S, Na2CƠ3, CuSOí, Pb, Hg, Cd, Be Khi nồng độ cation Ba2’, Mg2+, NHể" vượt 1/5000, 1/4000, 1/500 (về trọng lượng) thường gây độc cho trổng, Pe2" vượt 500ppm, Al3+ vượt 135ppm gây độc cho lúa sô' thực vật thân thảo khác Môi trường đâ't bị nhiễm độc lan truyền từ mơi trường khơng khí, nước bị nhiễm hay xác bã động thực vật tổn lâu dài mặt đất, đất, làm cho nồng độ độc châ't tăng lên, vượt mức an toàn gây nhiễm sau nhiễm độc hệ sinh thái đâ't 2.4.23 Cácyễu tố ánh hưởng đến ứình lan truyển đất Sự lan truyền cùa độc tơ' có đất phụ thuộc vào u tố sau: Phụ thuộc vào tính châ't câu tạo đâ't Cụ thể tốc độ lan truyền độc chât đá khống đâ't Tất nhỏ so vói lan truyền TỐC độ lan truyền ion kim loại nặng phụ thuộc vào pH đất Ví dụ mơi trường axit ion kim loại dễ tan nước môi trường kiềm nên môi trường axit độc châ't kim loại nặng lan truyền rộng nhanh đâ't Phụ thuộc vào trình trao đổi, phản ứng xảy đất, sản phẩm cùa phản ứng châ't dễ kết tủa khó lan truyền đâ't Phụ thuộc vào trình hấp phụ vào bề mặt chất rắn trình hấp thụ vào bề mặt chât lỏng cùa châ't Phụ thuộc vào tình trạng chơn lấp châ't thài nguy hại, chôn lấp không hợp vệ sinh làm rò rỉ lan rộng mơi trường bên ngồi Chương II.ĐÕC CHẤT TRONG MÕI TRƯỜNG 125 2.4.3 Sựlan ừun độc dìất ừong mơi trường nước 2.43.1 Cóc loại độc chất lan truyền môi trường nước Châl hữu d ễ bị phân hủy sinh học châl tiêu thụ oxy: sản phẩm từ công nước thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp, trại chăn nuôi Nước bị ô nhiễm hữu đòi hỏi lượng oxy cao cung câ'p cho vi khuẩn để tự làm sạch, làm suy kiệt hàm lượng oxy hịa tan nước, dẫn tói chết tơm, cá Ngồi ra, sản phẩm từ phân hủy châ't hữu cịn chất độc đôi với sinh vật thủy sinh Các tác nhân gây bệnh: gổm loài sinh vật lây nhiễm đưa vào nguổn nước qua đường nước thải Chat dinh dưỡng thực vật: n h ữ n g chất dinh dưỡng loài thủy thực vật, chủ yẽíi cacbon, nitrogen, photpho Hàm lượng châ't gia tăng mạnh vùng nhận nước thải sinh hoạt, công nghiệp nông nghiệp Các châĩ hóa học hữu tơhg hợp - bền vững: có nguồn gôc từ chất tẩy rửa, thuốc trừ sâu, thuốc kích thích sinh trưởng, thuốc diệt cỏ, châ't hóa học công nghiệp, châ't thải từ khu sản xuâ't Các hóa châ't có độc tính cao sinh vật, gây mùi khó chịu làm cản trở q trình xử lý nước thải Các chãi hóa học vơ khống châl: gồm kim loại, ion vơ cơ, khí hịa tan, dầu mỏ, châ't rắn nhiều hợp chất hóa học khác Chúng có nguổn gốc từ cơng nghiệp khai thác mỏ, trình sản xuâ't, hoạt động dàn khoan dầu, sản xuâ't nông nghiệp, công nghiệp tượng tự nhiên xói mịn, phong hóa, lũ lụt Châl phóng xạ: nhiễm phóng xạ bắt nguổn từ việc đào khai thác mỏ quặng phóng xạ, hoạt động lò phản ứng hạt nhân, chất thải phóng xạ khơng quản lý chặt chẽ Các chất làm chết làm thay đổi di truyền, hoạt động trao đổi chất, trình sinh sản phát triển sinh vật tôm, cá, rùa GlAO TRlNH ĐỘC HỌC M ổl TRƯỜNG 126 2.4.3.2 Các dạng tổn độc chất môi ừường nước Trong nước độc chất tồn ba dạng khác nhau: - Dạng hòa tan - Dạng bị hấp thụ phần vô sinh, dạng hữu sinh lơ lửng nước hay lắng xuống đáy bùn - Tích tụ chuyển hóa thể sinh vật Trong mơi trường nước, lan truyền, biến đổi nồng độ độc tính hóa chất kiếm sốt nhiều yếu tố: đặc tính vật lý, hóa học hợp chất, đặc tính hệ sinh thái nguồn phát sinh chất độc hại mơi trường 2.4.33 Cácyếu tỗ ánh hưởng đến trình lan ừuyền mơi trường nước Q trình lan truyền tích tụ độc châ't môi trường nước phụ thuộc vào yếủ tố sau: Phụ thuộc vào tính chất vật lý, hóa học độc châ't Các tính chất bao gồm tính tan nước, tính bền mặt hóa học, khả phân hủy sinh học, khả bốc hơi, hâp thụ chất - Các châ't dễ tan nước dễ dàng lan truyền nước dễ dàng hấp thụ vào thể - Các châ't bền mặt hóa học, khó phân hủy sinh học tổn lâu lan truyền rộng châ't dễ bị phân hủy - Các châ't dễ dàng lắng tụ có khả lan truyền rộng - Sự bốc làm giảm nồng độ châ't độc có mơi trường nước Phụ thuộc vào tốc độ, lưu lượng dòng chảy Dòng chảy nước lớn tốc độ lan truyền độc chât lớn nồng độ chất ô nhiễm điểm nhỏ Phụ thuộc vào pH mơi trường, pH mơi trường ảnh hưởng đến tính tan, tính châ't hóa học q trình sinh trưởng phát triển hệ sinh vật có nước chất rắn lơ lửng, bùn Chương II Đ ộc CHẤT TRONG MỒI TRƯỜNG 127 Phụ thuộc vào trầm tích dịng sơng, hổ nơi tiếp nhận lưu giữ chất độc Phụ thuộc vào vi sinh vật có nước, loại cá, động vật thủy sinh Sinh vật sinh sống nước đóng vai trị quan trọng q trình làm nước chuyển hóa châ't độc có nước từ dạng độc đên dạng độc hơn, từ dạng khơng phân cực phân cực thành dạng phân cực dễ tan ứong nước 2.4.4 Sựlan truyền cùa độc chốt môi ừường sinh hạt Để phân tích lan truyền độc chất mơi trường sinh học, tìm hiểu đường hấp thụ chất ô nhiễm sinh vật mơi trường sơng nồng độ tích lũy thể sinh vật, thống nhâ't chung với khái niệm: "tích lũy sinh học" 2.4.4.I Tlch luỹ sinh học Tích luỹ sinh học (Bioaccumulation) tổng hợp hai q trình tích tụ sinh học (Bioconcentration) phóng đại sinh học (Biomagnification) Tích tụ sinh học thường đề cập đẽh hấp thu tích tụ châ't từ riừớc, hấp thu trực tiếp chất sinh vật từ mơi trường (có thể nước) qua da, mang phổi Ngược lại, tích luỹ sinh học đề cập đến hấp thu từ tất nguổn kết hợp môi trường đất, nước, kjiưng khí, từ thức ăn Điều kiện cần để tích luỹ sinh học mạnh mẽ chất mối quan hệ châ't béo (tính phân cực) tính phân huỷ sinh học thấp, có khả tổn lâu mơi trường (Campbell, Neil A Jane B Reece, 2002) Phóng đại sinh học đề cập đến tích tụ chất độc qua bậc dinh dưỡng chuỗi thức ăn Nó kết gia tăng dần nồng độ độc tố thể qua bậc cao 128 GIÁO TRlNH ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG chuỗi thức ăn Phóng đại sinh học xảy với chất độc lun trữ lâu dài thể, khơng chuyển hố tiết nhanh chóng (Campbell, Neil A Jane B Reece, 2002) Một ví dụ phổ biên phóng đại sinh học thuỷ triều đỏ, tên gọi chung cho tượng biết đêh đợt bùng phát tảo biển nở hoa Những tảo này, đặc biệt thực vật phù du, sinh vật nguyên sinh đon bào, sinh vật thảo mộc hình thành nhũng dám dày đặc, nhìn thây gần bề mặt nước Một số loài thực vật phù du, tảo chứa sắc tố quang hợp khác màu sắc từ xanh sang nâu đỏ Các loại tảo Karenia brevis điều kiện định phát triển nhanh ch ó n g sắc tố xanthophyll tạo màu sắc đặc trưng nước Bên canh đó, tảo K.brevis sản xuâ't brevetoxin, châ't độc gây tử vong cho loài cá người (Dương Nguyễn, 2016) HO Brevetoxin Giải thích q trình phóng đại sinh học tính khả thi tính đa dạng người tâ't bậc dinh dưỡng mô tả thông qua ví dụ tích luỹ sinh học phóng đại sinh học DDT mà theo Alan McDaniel (hình 2.5.) loại thuốc trừ sâu thê' hệ đầu tiên, có độ độc mạnh bền, tổn đất từ 15 đến 20 năm có thê phân huỷ hồn tồn DDT sử dụng nơng nghiệp sau vào mương rạch, ao hồ đổ biển, lúc có nơng độ 0,003 ppb, sau tích luỹ trong thực vật phù du vi khuẩn trầm tích Tiếp theo Chương II ĐỘC CHẴT TRONG MÕI TRƯỜNG 129 chuỗi thức ăn, động vật phù du ăn thực vật phù du nên tích luỹ 0,04 ppm, tiếp cá nhỏ ăn động vật phù du nên tích luỹ sinh học tăng lên 0,5 ppm mơ mỡ Cứ theo chuỗi thức ăn, cá lớn ăn cá nhỏ, tích luỹ khuếch đại dần đên ppm cá lớn, chim chóc hay người ăn cá tích luỹ sinh học đạt đên 25 ppm cao 25 ppm chất béo chim cốc tr ppm of DDT cá hôi tr 0,5 ppm of DDT cá nhỏ ữ 0,4 ppm of DDT sinh vật phù du ữ 0,003 ppm DDT _ nưóc biến Hình 2.5 Tích luỹ phóng đại sinh học DDT (Alan McDaniel, 2007) Như vậy, mắt xích hay bậc dinh dưỡng chuỗi thức ăn không chi có tích luỹ sinh học mà hàm lượng châ't độc "phóng đại", nồng độ tăng lên hàng chục triệu lần, đạt đên đinh cao chuỗi Đặc b iệt tích luỹ sinh học đối vói hợp châ't hố học bền, khó phân giải độc hại (persistent organic pollutants, POPs), kim loại nặng (As, Hg, Pb, Cd, 130 GIÁO TRlNH ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG C r ) độc hại đốỉ với sinh vật tổn nồng độ thâ'p Đây nguyên nhân gây vụ ngộ độc thực phẩm (Campbell, Neil A Jane B Reece, 2002) ĩ.4.4.2 Sự tổn lưu lũn truyền môi trường sinh học Ơ nhiễm hố châ't tích luỹ sinh học đẽn từ nhiều nguồn, hoạt động người thải môi trường đất, nước, khơng khí, mơi trường sinh vật, sản x't cơng nghiệp, nơng nghiệp, giao thơng vận tải, khói bụi nhà m áy tác động đến sinh vậtChứng bao gồm chất polychlorinated biphenyls (PCBs); dioxin, furan; kim loại nặng Các hợp chất POPs chất ô nhiễm gây rủi ro, độc hại chí với số luợng nhỏ, tổn hệ sinh thái, tích lũy sinh học bậc dinh duỡng chuỗi thức ăn, khoảng cách xa thông qua thiểt bị sàn phẩm, thực phẩm, mơi trường Thuốc trừ sâu ví dụ nói đẽn nhiều nhâ't chất hóa học bền gây nhiễm tích lũy sinh học sinh vật bao gổm tất thực vật, động vật, vi sinh vật Mưa rửa trơi phun thuốc trừ sâu nhung lại "thu gom" vào muong lạch, ao hổ sông suối, chảy vào đại duong Các hạt bụi, nguồn châ't gây ô nhiễm độc hại diện họp châ't từ khói cơng nghiệp khí thải ô tô trở đất theo mua lại tập trung vào ao hồ, sông suôi hay thấm sâu vào tầng đất vào mạch nc ngầm Chất gây nhiễm độc hại có nước đất, dễ dàng thâm nhập vào chuỗi thực phẩm Ví dụ, nước, chất nhiễm hấp thụ dính vào hạt nhỏ, bao gổm sinh vật phù du - sinh vật nhỏ sống nuớc Các châ't gây ô nhiễm mức độ không gây nhiều thiệt hại thực phẩm Tuy nhiên, động vật phù du - động vật nhỏ ăn thực vật phù du tích lũy sinh học tăng lên tới chục lần mức độ ô nhiễm hóa chất độc lại tăng lên chậm chuyển hóa Chương II ĐỘC CHẤT TRONG MỒI TRƯỜNG 131 tiết chất gây ô nhiễm Một cá nhỏ ăn nhiều động vật phù du Như vậy, cá có tới hàng trăm lần mức độ ô nhiễm độc hại Rổi cá lớn lại ăn nhiều cá nhỏ nên tích lũy lên tới hàng triệu lần, động vật ăn thịt có nguời lại ăn cá lớn lại tích lũy tới hàng triệu triệu lần Phép nhân tiếp tục tăng lên suổt chuỗi thức ăn nồng độ cao châ't gây ô nhiễm khuếch đại nhóm động vật ăn thịt Cho nên sô' luợng châ't gây ô nhiễm có đủ nhỏ để khơng gây bâ't kỳ thiệt hại mức thấp nhẩt chuỗi thức ăn, nhung luợng châ't độc hại đuợc khuếch đại gây thiệt hại nghiêm trọng sinh vật cao chuỗi thức ăn Hiện tượng đuợc gọi khuếch đại sinh học (biomagnification) Đến nay, xác định đuợc loại thuôc trừ sâu hữu bền độc hại gây ô nhiễm Từ h ế hệ (DDT, chlordane toxaphene) sau polychlorinated biphenyls (PCBs), dioxin, châ't chông cháy brơm, có số hợp chất hữu ca kim loại, metyl thủy ngân tributyltin (TBT) Do tích lũy sinh học độc tính mạnh mẽ nó, số chất bị cấm Bắc Mỹ Tây Âu sau năm 1970, nhung nguời ta sử dụng bâ't chấp lệnh câm Đáng ý tích luỹ sinh học khuếch đại với hợp chất có độc tính cao, bền vững có khả tiêu diệt khơng thể sửa chữa thiệt hại hệ thông dinh duỡng, đặc biệt bậc dinh duỡng cao hon toàn câu Những kết nghiên cứu cho thây, phá vỡ hệ nội tiết, gây ung thư làm cho gen khiếm khuyết, suy yếu hệ thông miễn dịch Nhiều hóa châ't tích tụ sinh học tan chất béo có xu huớng cư trú chủ yếu màng sinh châ't, liposome tế bào chât béo máu, sữa Điều giải thích hóa chất tích tụ sinh học tan chât béo thường tìm thấy nồng độ cao sữa mẹ giàu châ't béo (Le Phuoc Cuong cộng sự, 2012; Michael Seeger cộng sự, 2010) Ngồi ra, chất tích tụ sinh học đuợc "gửi gắm" 132 GIÁO TRlNH ĐỘC HỌC MÔI TRƯỞNG noi khác, bao gổm xuong, bắp, não Nghiên cứu vể hải cẩu cá heo, nhà nghiên cứu tìm thây dấu hiệu cho thây bị ô nhiễm chất hữu tồn lun (POPs) bị ức chế hệ thống miễn dịch nội tiết Sự suy yếu hệ thống miễn dịch ảnh huởng đến lây lan dịch bệnh, chẳng hạn bệnh giết chết hàng ngàn hải cẩu Biển Bắc năm 1988 2002 (Dương Nguyễn, 2016) Con nguời chủ yếu hâ'p thụ POPs từ thức ăn nước uống, cíing thu nhận từ khơng khí (chủ u hít phải hạt bụi) qua da (thông qua tiếp xúc trực tiếp với hóa chất) Nồng độ cao nhâ't POP thường tìm thây lồi động vật biển người, hai đầu chuỗi thức ăn Sự tích lũy sinh học châ't độc hại đến từ nhiều nguồn Thuốc trừ sâu ví dụ chất gây ô nhiễm tích lũy sinh vật đáng lo ngại nhâ't Khi nghiên cứu hợp châ't hữu độc hại gây ô nhiễm môi truờng biển liên quan đến polychlorinated biphenyls (PCBs), độc tô' điển hình khoảng 130 dạng đuợc sử dụng thuong mại Độc tính PCBs khác đáng kể, dioxin chât loại độc hại nhâ't (Slavomíra Murínová cộng sự, 2014) Theo Cơ quan Bảo vệ Mơi truờng Mỹ (EPA), gây ung thư động vật, nhiễm độc thẩn kinh gây ung thư nguời (Mary Beth Leigh cộng sự, 2006) Vì thế, mức nhiễm tối đa cho phép nuớc uôhg Hoa Kỳ thiết lập 0, nhung cơng nghệ xừ lý nuớc chưa phải tối ưu nên tổn mức 0,5 phần tỷ (Michael Seeger cộng sự, 2010) Khi nghiên cứu ô nhiễm môi truờng biển PCBs cho thây, tích lũy sinh học khuếch đại sinh học PCBs sau: PCBs từ nguồn khác theo nuúc chảy vào biển hàm luợng PCBs 0,000002ppm nuớc biển, cặn tầng đáy có hàm luợng 0,005 - 0,16ppm, rổi tích lũy sinh học tăng dần bậc dinh duõng chuỗi thức ăn từ thực vật phù du đến động vật phù du, đến động vật không xuơng sông (invertebrates), đến cá, chim biển, thú biển (hải Chương II Độc CHẤT TRONG MƠI TRƯỜNG 133 cẩu) hàm luợng PCBs lớn (160ppm) - tăng đên 80 triệu lần Do đó, nuớc biển bị nhiễm PCBs mà nguời ăn sinh vật biển tai hại Nói chung, nguời tiếp xúc với PCBs thơng qua thực phẩm, hít thở khơng khí nhiễm, tiếp xúc với da, số PCBs thay đổi hợp châ't khác thể Những hợp chât PCBs không thay đổi đuọc tiết phân có thê’ thể nguời nhiều năm, vói thời gian bán phân huỷ ước tính khoảng 10 - 15 năm (news.gatech.edu) PCBs tích tụ chất béo, mỡ, sữa PCBs đuợc tích lũy tăng dần mắt xích chuỗi thức ăn qua sữa mẹ tiếp xúc tử cung thông qua chuyển giao PCBs qua gây ngộ độc POPs hóa châ't chất độc hại tổn lâu mơi truờng, tích lũy sinh học nguời động vật hoang dã Bởi thế, miễn cịn thuong mại đuợc thải vào mơi truờng, đe dọa sức khỏe ngưòi động vật hoang dã Bản châ't rủi ro phụ thuộc vào tính chất độc hại cụ thể nó, kích thuớc quần thể tiếp xúc hệ sinh thái, mức độ thời gian tiếp xúc Nhưng bền bi khả tích lũy sinh học, mức độ tiếp xúc đủ để gây tác động bâ't lợi cho nguời, vật nuôi, động vật hoang dã tác động khơng dễ dàng đảo nguợc Ảnh huởng POPs bao gồm gia tăng bệnh tật, mâ't khả sinh sản, làm thay đổi câu trúc quần thể cá, ô nhiễm mô cá tôm cua Con nguời sinh vật khác tiêu thụ động vật có vỏ cá bị nhiễm với chất nhiễm tích tụ sinh học bền vững có khả tích lũy hóa chất (Campbell, Neil A Jane B Reece, 2002) Điều làm cho sinh vật có nguy đột biến, gây quái thai gây ung thư Các mối tuong quan đuợc tìm thây phơi nhiễm cao với hổn hợp PCBs thay đổi ưong enzyme gan, gan to hiệu ứng vê da phát ban đuợc cảnh báo GIÁO TR]NH ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG 134 2.4.4.3 Cácyẽu tố ánh hưởng đến q ừình tích lũy sinh học Mức độ tích lũy sinh học chất nhiễm vi lượng, hàm lượng vết phụ thuộc vào sô' yếu tơ' bản: Tích lũy sinh học kim loại vi lượng sinh vật phụ thuộc vào nẽn tảng trĩnh tiến hóa điều kiện q trình tham gia vào đáp ứng u cầu có tính sinh lý đơi với kim loại cần thiết giải độc kim loại sinh vật bị ngộ độc Bất kỳ kim loại hấp thụ sinh vật luợng nhât định độc dù độc tính chúng râ't khác Một vài cơng trình thực để tính tốn ảnh hưởng độc nguyên tố vi lượng hấp thụ sinh vật, bao gồm trình điều khiển làm giảm hay tăng lên đào thải kim loại phương pháp khác nhau, nhằm làm giảm thiểu ảnh huởng độc nguyên tố kim loại nặng mơ sinh vật (USEPA, 2013) Tính châl hóa lý tự nhiên q trình tích lũy sinh học sinh vật thể nhiều khía cạnh khác mạng lưới hâ'p thụ châ't hữu gốc chlor POPs sinh vật Yêu tố quan trọng nhâ't tác động đên mạng lưới hâ'p thụ organochlorine sinh vật lượng chất béo (lipid) có chứa tro n g s in h v ậ t v th a m g ia h o t đ ộ n g c ủ a s in h v ậ t đ ó có liê n hệ đên châ't Đây thông số quan trọng Hàm lượng lipid sinh vật không giống loài, cá thể, mô thể, việc xác định hàm lượng lipid xem xét thêm Ví dụ: lồi cá khác tổng lượng lipid chứa cá khác từ 1% đến 20%, lượng tích lũy chất độc hữu có mỡ tăng theo tỷ lệ với hàm lượng lipid Đổi với bâ't kì lồi nào, khác cá thể dẫn đến khác rõ rệt lượng tích lũy chất hữu organochlorine Điều liên quan đến biến đổi Chương II Độc CHẤT TRONG MOl TRƯỜNG 135 tổng hàm lượng lipid với điều kiện tuổi giói tính Ví dụ: Với lồi cá, nhà nghiên cứu thấy rằng, hàm lượng lipid tăng lên theo chiều dài thể tuổi cá Trong vài trường hợp, lượng lipid tăng theo khả sinh sản chúng, ví dụ vê' ảnh hưởng hô' nuôi cá hồi cho thấy rằng, hàm lượng organochlorine có mỡ cá hổi tăng theo tuổi cá Hình 2.6 Một dây chuyển thực phẩm tổng qt Một minh chứng cho thây tì giới tính tác động mạrh đến khả tích lũy chất hữu POPs, Gaskin, Holđriner Frank (1971) lần chí rằng, phẩn tiết :hất hữu organochlorine từ loài cá voi khác 136 g ia o TRlNH ĐỘC HỌC MỒI TRƯỜNG phụ thuộc vào tuổi giói tính đên tổng DDT (bao gồm phần trao đổi chất DDE DDD) dieldrin cá voi từ vịnh Fundy tây bắc biển Đại Tây Dương Như vậy: Độc chất mơi trường tích tụ thể sinh vật lan truyền từ thể sang thể khác theo chuỗi thực phẩm Độc chất sau vào thể sinh vật chuyển hóa thành dạng khác dạng độc dạng có tính độc manh Khả khuyếch đại sinh học độc chất qua chuỗi thức ăn phụ thuộc vào khả tích tụ đào thải độc chất thể sinh vật Câu hịi ơn tệp Chương II Câu Độc châ't môi trường thời đại cách mạng công nghiệp lần thứ tư (CMCN 4.0) có thành phần nào? Câu Trình bày nguồn phát sinh độc châ't môi trường đâ't? Câu Độc châ't mơi trường nước có ảnh hưởng đên sức khoẻ sinh vật sông người? Phân tích ảnh hưởng sơ' hố châ't tẩy rửa tổng hợp môi trường nước đêh sức khoẻ môi trường? Câu Trình bày sơ' chất nhiễm dạng khí phân tích ảnh hưởng cùa chúng đến hoạt động sông người? Câu Nguồn gốc độc châ't môi trường (tự nhiên nhân tạo)? Câu Phân loại độc chất môi trường theo chất gây độc độc chất, nêu số ví dụ liên hệ thực tê? Câu Phân loại độc chất mơi trường theo tính đ ộc nêu sơ' ví dụ liên hệ thực tê? Câu Phân loại độc chất môi trường theo tác động gây độc, nêu sơ' ví dụ liên hệ thực tê? Chương II ĐỘC CHẤT TRONG MŨI TRƯỜNG 137 Câu Phân loại độc chất môi trường dựa theo độ bền vững độc chất mơi trường, nêu số ví dụ liên hệ thực tê? Câu 10 Phân loại độc chất môi trường theo nguy gây ung th n g i, n ê u m ột s ố v í d ụ liê n hệ th ự c tê? Câu 11 Trình bày phân tích lan truyền độc chất mơi trường khơng khí? Câu 12 Phân tích số đặc điểm độc châ't lan truyền môi trường đất? Câu 13 Nêu yếu tố ảnh hưởng đên trình lan truyền độc châ't mơi trường nước? Câu 14 Q trình tích luỹ sinh học phóng đại sinh học có ảnh hưởng thê' đến tổn lưu lan truyền độc châ't môi trường sinh học? Tài liệu tham kháo Bộ TN&MT, 2008 QCVN 15:2008/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia dư lượng hóa châ't bảo vệ thực vật đất Bộ Y tế, 2006 Sức khỏe môi trường Nxb Y học Dương Nguyễn, 2016 Tích luỹ sinh học độc tố mơi trường Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nghệ An, số 11/2016 Đặng Kim Chi, 2002 Hóa học Mơi trường Nxb Giáo dục Lê Huy Bá, 2008 Độc học môi trường Nxb Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Lê Quốc Tuấn, 2013 Giáo trình Độc châì học mơi trường Nxb Nơng nghiệp Lề Văn Khoa, 2005 Khoa học mói truờng Nxb Giáo dục Trịnh Thị Thanh, 2010 Giáo trình Độc học sinh thái Nxb Giáo dục Alan Me Daniel, 2007 Chapter 7: Pesticides, Environmental Chemistry Wiley, New York 13 GIÁO TRlNH ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG 10 Campbell, Neil A., Jane B Reece, 2002 Biology, 6th ed Pearson, SanFransico 11 John H Seinfeld, 1989 Atmospheric Chemistry and Physics o f Air Pollution John Wiley & Sons Inc New York 12 Le Phuoc Cuong, Evgenev M.I., Gumerov F.M., 2012 Determination of pesticides in the hair of Vietnamese by means of supercritical CO extraction and GC - MS analysis The Journal of Supercritical Fluids, 61: 86 - 91 13 Le Phuoc Cuong, M.I Evgen'ev, F.M Gumerov, 2011 Pesticides monitoring in the hair o f Vietnamese people by means o f supercritical fluid extraction coupled with chromatography - mass - spectrometry analysis 31st International symposium on halogenated persistent organic pollutants "DIOXIN - 2011" - Brussels, Belgium -V 73 P 1547-1550 14 Mary Beth Leigh, Petra Prouzova, Martina Mackova, Tomas Macek, David P Nagle and John Fletcher, 2006 Polychlorinated Biphenyl (PCB), Degrading Bacteria Associated with Trees in a PCB Contaminated Site Appl Environ Microbiol 72 (4): 2331 - 2342 15 Micheál Seeger, Marcela Hernandez, Valentina Méndez, Bemardita Ponce, Macarena Cordova1 and Myriam Gonzalez, 2010 Bacterial degradation and bioremediation o f chlorinated herbicides and biphenyls J Soil Sci.Plant Nutr 10 (3): 320 - 332 16 Slavomira Murinovâ, Katarina Dercova, Hana Dudasova, 2014 Degradation o f polychlorinated biphenyls (PCBs) by four bacterial isolates obtained from the PCB - contaminated soil and PCB - contaminated sediment International Biodeterioration & Biodégradation 91: 52 - 59 17 U.S Environmental Protection Agency, 2013 "Health Effects of PCBs" 18 www.news.gatech.edu ... 10 Danh mục từ viêí tắt 11 Lịi nói đầu .15 Chư ơng I MỘT SỐ VẤN ĐỂ CHUNG VỂ ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG 1. 1 Khái niệm vể độc h ọ c 17 1. 1 .1 Định nghĩa độc học môi trường. .. ng II ĐỘC CHẮT TRONG MÔI TRƯỜNG 2 .1 Một số độc chắt môi trường 67 2 .1. 1 Độc châí mơi trường đâ''t 69 2 .1. 2 Độc chất môi trường nước 79 2 .1. 3 Độc chất môi trường không khí ... 213 Chương IV ĐỐC HỌC CỦA MỘT SỐ TẮC NHAN GAY Ồ NHIỄM MOl TRƯỜNG 4 .1 4 .1. 1 4 .1. 2 4 .1. 3 4 .1. 4 Độc học số tác nhân hóa học 215 Độc học số kim loại nặng lên thê’ sổng . 215 Độc học số châí hữu