Đánh giá rủi ro môi trường của cadmium

Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium MỤC LỤC Mở đầu Chƣơng Trạng thái Cadmium môi trƣờng 1.1 Nguồn gốc phát sinh Cadmium 1.1.1 Nguồn tự nhiên 1.1.2 Nguồn nhân tạo 1.2 Tính chất vật lý Cadmium 1.3 Tính chất hóa học Cadmium 1.4 Trạng thái Cadmium môi trƣờng 11 1.4.1 Khơng khí 11 1.4.2 Nước 11 1.4.3 Đất 12 1.4.4 Thực phẩm 13 Chƣơng Đánh giá rủi ro Cadmium sức khỏe ngƣời 2.1 Phƣơng thức xâm nhập vào thể 14 2.1.1 Xâm nhập qua đường hô hấp 14 2.1.2 Xâm nhập qua đường tiêu hóa 15 2.2 Ảnh hƣởng Cadmium sức khỏe ngƣời 19 2.2.1 Ảnh hưởng đến hệ tiết (Thận) 21 2.2.2 Ảnh hưởng đến xương 23 2.2.3 Ảnh hưởng vào mức độ bị phơi nhiễm 25 2.2.4 Những ảnh hưởng khác 26 Chƣơng Đánh giá rủi ro Cadmium hệ sinh thái 3.1 Đánh giá rủi ro hệ sinh thái cạn 27 3.1.1 Thực vật 28 3.1.2 Động vật 31 3.2 Đánh giá rủi ro hệ sinh thái dƣới nƣớc 35 3.2.1 Thực vật thủy sinh 37 -1- Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium 3.2.2 Động vật thủy sinh không xương sống 38 Chƣơng Quản lý rủi ro môi trƣờng 4.1 Quản lý luật pháp 40 4.2 Quản lý khoa học công nghệ 41 4.3 Quản lý giáo dục, nâng cao nhận thức 42 Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo -2- Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ngày xã hội ngày phát triển, nhu cầu sống người tăng lên đáng kể Chúng ta gặt hái thành tựu to lớn lĩnh vực sống Tuy nhiên, bên cạnh phải hứng chịu nhiều mối hiểm họa gây ô nhiễm, bệnh tật gia tăng, vấn đề liên quan đến chất lượng môi trường sống… Có nhiều nguyên nhân gây nên vấn đề tiêu cực nói trên, tự nhiên, hoạt động nhân sinh, nguyên nhân vấn đề kể đến ảnh hưởng kim loại nặng Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng phổ biến diện rộng với tất cấp độ, ảnh hưởng to lớn đến sức khỏe người mơi trường Vì việc đánh giá rủi ro chất độc, có kim loại nặng, vấn đề vô cấp thiết, Cadmium kim loại nặng quan tâm ảnh hưởng nặng nề Đánh giá rủi ro kĩ thuật nhằm đánh giá cách có hệ thống tác động có hại thực tế hay tiềm tàng chất ô nhiễm lên sức khỏe, thực vật, động vật, hay toàn hệ sinh thái Sự cần thiết đề tài Những mối nguy hại người mơi trường phát sinh tiếp xúc với chất ô nhiễm, bắt nguồn từ hoạt động đem lại tăng trưởng kinh tế lợi ích xã hội Và hoạt động gây việc chức sinh thái, bên cạnh ảnh hưởng lên sức khỏe người, mát to lớn Một chất độc kể đến Cadmium Sự cần thiết việc đánh giá rủi ro môi trường Cadmium xuất phát từ yếu tố sau: -3- Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium - Cadmium kim loại nặng gây hại nghiêm trọng đến sức khỏe người hệ sinh thái - Có thể gặp Cadmium nhiều nguồn, đặc biệt hoạt động sản xuất người - Đánh giá rủi ro giải pháp nhằm ước tính khả gây hại Cadmium đến người hệ sinh thái, từ đưa biện pháp quản lý thích hợp chất độc Mục tiêu đánh giá Đánh giá rủi ro Cadmium nhằm xác định nguồn gây phát thải Cadmium, xác định tác hại lên người hệ sinh thái Việc đánh giá rủi ro kết hợp kiến thức tác nhân gây nguy hại, nồng độ Cadmium môi trường đường truyền tác động lên người hệ sinh thái Từ giúp có nhìn đắn sử dụng hay tiếp xúc với Cadmium, giúp tìm biện pháp nhằm giảm thiểu tác hại phịng chống quản lý có hiệu chất độc Cadmium Nội dung báo cáo a Xác định nguồn gốc phát sinh trạng thái tồn Cadmium thành phần mơi trường (đất, nước, khơng khí) b Đánh giá rủi ro Cadmium sức khỏe người c Đánh giá rủi ro Cadmium hệ sinh thái d Đưa biện pháp quản lý rủi ro môi trường Cadmium Ý nghĩa khoa học thực tiễn Đánh giá rủi ro Cadmium công việc cần thiết cấp bách, góp phần việc quản lý Cadmium cách có hiệu hơn, từ giúp quản lý môi trường tốt hơn, dẫn đến việc bảo vệ môi trường sức khỏe người tốt có hiệu -4- Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium CHƢƠNG TRẠNG THÁI CỦA CADMIUM TRONG MÔI TRƢỜNG 1.1 Nguồn gốc phát sinh Cadmium Nguồn gốc tên gọi Cadmium: Cadmium (Cd) tên gọi loại quặng tiếng La tinh cổ, nhà hoá học Đức F Stromeyer tìm vào năm 1817, khoảng 100 năm sau Đức nước sản xuất lớn kim loại Là nguyên tố hiếm, xếp thứ 67 dồi nguyên tố, chiếm 8.10–6 % khối lượng vỏ Trái Đất Trong thiên nhiên thường tồn với kẽm, đồng Trong quặng kẽm, Cadmium chứa khoảng 1/5% Các quặng chứa Cadmium phát thấy chúng có lượng nhỏ 1.1.1 Nguồn tự nhiên Ước tính có khoảng 25.000 - 30.000 Cadmium giải phóng vào mơi trường năm Một nửa số đến từ phong hóa đá nước sơng đại dương Những đá trầm tích có lượng Cadmium cao loại đá khác Đá đen nằm biển có tập trung cao nhiều kim loại nặng, có Cadmium 1.1.1.1 Khơng khí: Cadmium phân phối rộng rãi vỏ trái đất nên giải phóng vào khơng khí thông qua dạng bụi, hoạt động núi lửa, hay tượng tự nhiên khác cháy rừng… Theo EEC (European Economic Community) thang Worldwide Cadmium có khơng khí từ 10-15% tượng thiên nhiên mà ra, phần lớn từ nguồn gốc núi lửa hoạt động Mức tập trung bình thường Cadmium bầu khí từ 1-50 mg/m3, lượng Cadmium tỏa bầu khí hàng năm từ nguồn tài nguyên thiên nhiên 800 1.1.1.2 Đất: -5- Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium Đất, cát, đá, than đá, than bùn… có chứa Cadmium Cadmium cịn có nhiều hợp kim dễ nóng chảy Các khống chất có lượng Cadmium dư thừa ZnS, chất Sphalerite, Winetzite khoáng chất phụ ZnCO3 (chứa 0.2 – 0.4 % Cadmium) Đất bắt nguồn từ đá núi lửa có chứa lượng Cadmium từ 0,1 – 0,3 mg/kg, đá chứa từ 0,1 – 1,0 mg/kg Cd, đá xuất phát từ đá ngầm chứa 0,3-11 mg/kg Cd Nói chung hầu hết đất có nồng độ Cd mg/kg, ngoại trừ nơi bị ô nhiễm từ nguồn riêng biệt phát triển đất có lượng Cd cao bất thường, đá đen Những vùng đất phát triển đá đen gây nhiễm đáng kể với tổng lượng Cd có nồng độ khoảng 22 ppm Cadmium đất cịn đến từ sau sóng thần: Ngày 26/12/04 1/9/05, khảo cứu phần đất sóng thần đem đến cho thấy có nhiễm độc trầm trọng đất, có kim loại nặng Cadmium, thủy ngân, chất phóng xạ từ uranium bị phế thải, chì… 1.1.1.3 Nƣớc: Đối với nguồn tự nhiên Cadmium giải phóng vào nước q trình phong hóa tự nhiên Cd cịn vào nước thơng qua xói mịn hạ nguồn sơng từ mỏ khống cũ nguồn phân khoáng 1.1.2 Nguồn nhân tạo Lượng Cadmium giải phóng từ hoạt động người ước tính khoảng từ 4000 đến 13000 năm, mà ngun nhân từ hoạt động khai khống mỏ, đốt cháy nhiên liệu hóa thạch 1.1.2.1 Khơng khí: Hoạt động cơng nghiệp nguồn nhân tạo phát sinh Cadmium khơng khí, nguồn phát thải Cd khơng khí sản xuất kim loại khơng có sắt Việc sản xuất Cd giới tăng từ 11.000 năm 1960 lên -6- Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium đến 19.000 vào năm 1989, chủ yếu sử dụng nhà máy sản xuất chất nhuộm, hợp kim để mạ, sơn men đồ gốm, nhựa PVC, sản xuất ắc quy có cơng suất lớn, pin, làm điều chỉnh lò phản ứng hạt nhân… Khi đốt cháy chất dẻo có chứa Cadmium Cadmium bay quyện khơng khí Cadmium cịn vào khơng khí từ việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch hay đốt chất thải sinh hoạt Lượng Cd thải vào khơng khí khí đốt biết sau: Một than đá đốt lượng Cadmium thải vào khí 2g Do đó, lượng Cadmium nhiễm khơng khí vào khoảng 0.5 µg/m3 Các nhà máy nhiệt điện sử dụng than đá dầu chịu trách nhiệm cho 50% lượng Cd phát thải vào khí Lượng phát thải Cadmium từ lò đốt chất thải rắn truyền thống 20 2000µg/m3, cịn từ lị đốt cải tiến 10 - 40µg/m3 Ngồi cịn nguồn khác khơng đáng kể dầu diesel, lốp vỏ xe cao su, sản xuất xi măng… Khi nước 4000C tính bay Cd từ nguồn kể cao, phát thải vào bầu khí có hiệu Tổng lượng Cd tỏa khí từ phát triển loài người 7300 1.1.2.2 Đất: Việc thải loại rác thải có chứa Cadmium pin, sử dụng đất bùn cống, phân phosphate để bón đất, khai thác mỏ, việc nấu chảy Cd Zn nguồn Cadmium đất Lượng Cadmium bùn cống khoảng từ - 1000µg/g Phân phosphate nguồn mang Cadmium vào đất nông nghiệp Nồng độ Cadmium tự nhiên phosphate khoảng từ - 100µg/g, cịn nồng độ Cadmium phân phosphate khoảng từ 0.05 – 170ppm Phân lân với mức chứa Cd trung bình từ 7mg/kg, phân bố 660 Cd/năm vào mơi trường phạm vi tồn cầu -7- Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium Các nhà máy hay trình sản xuất góp phần thải lượng lớn Cadmium vào đất Việc lắng đọng Cadmium từ khí đóng góp phần đáng kể vào lượng Cadmium đất vùng quanh khu vực có nguồn phát thải Cadmium vào khí lị khí đốt hay khí thải giao thơng Các chất thải độc hại góp phần giải phóng Cadmium vào đất Người ta ước tính mơi trường đất, nguồn nhiễm Cd từ phân photphat 54 - 58 %, lắng đọng bầu khí 39 – 41 %, cống rãnh – % 1.1.2.3 Nƣớc: Nước thải từ nhà máy công nghiệp nhà máy xử lý nước thải thải Cadmium vào mơi trường nước Cadmium cịn xâm nhập vào nước uống thông qua hệ thống ống dẫn nước: Cd có mặt ống nhựa PVC,… Các quặng kim loại nóng chảy hay kim loại màu ước lượng nguồn nhân tạo gây giải phóng Cadmium lớn vào môi trường thủy sinh Nước cống hay nước bị ô nhiễm chứa Cd với nồng độ cao Cadmium cịn vào khơng khí nước chảy tràn hay rò rỉ chất độc hại có chứa Cadmium 1.1.2.4 Bùn cống rãnh: Bùn chứa Cd từ chất tiết người, sản phẩm thuộc gia đình chứa Zn chất thải từ cơng nghiệp Hầu hết Cd tích lũy nước cống, thải suốt trình xử lý bùn quánh Mặc dù hình thức xử lý rác thải bùn cống rãnh tạo nguồn khoáng vi lượng phân N P, làm loại đất trở nên bị ô nhiễm Cd kim loại không cần thiết khác nhiều 1.2 Tính chất vật lý Cadmium Điểm nóng chảy: 320.9°C (594.05 K, 609.62°F) -8- Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium Điểm sôi: 765.0°C (1038.15 K, 1409.0°F) Tỉ trọng 293K: 8.65 g/cm3 Ở thể rắn 298 K, dễ nóng chảy Nhiệt bay hơi: 99.87 kJ/ mol Nhiệt nóng chảy: 6.21 kJ/ mol Nhiệt dung riêng: 231 J/ (kg·K) Độ dẫn điện: 1.376x107 /Ω·m Độ dẫn nhiệt: 96.6 W/ (m·K) Màu trắng xanh Cadmium nhiều hình dạng lá, hột nhỏ, viên tròn, mảng lớn, dạng bột, dạng que… Cadmium kim loại mềm, dẻo, dễ uốn, dễ dàng cắt dao, có nhiều đặc điểm giống kẽm Cadmium hợp chất (như hợp chất sau: CdF2, CdCl2, CdBr2, CdI2, CdH2, CdO, CdS, CdSe, CdTe, Cd3N2…) có tính độc hại cao Cd có áp suất khơng đáng kể nhanh chóng bị oxi hóa tạo thành Cadmium oxit Vì có màng oxit bao phủ nên Cadmium khơng bị gỉ Cd mắc Zn, khơng bị gặm mịn mơi trường hóa chất tác dụng Thêm nữa, Cd có hệ số mài xát nhỏ nên Cd dùng làm lớp bao mặt dụng cụ dùng để tránh cọ xát hao mịn 1.3 Tính chất hóa học Cadmium Cấu tạo nguyên tử Cadmium Tên gọi: Cadmium Kí hiệu: Cd Ngun tố thuộc nhóm IIB, chu kì bảng tuần hồn ngun tố hố học Số ngun tử: 48 Nguyên tử khối: 112.411 amu -9- Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium Số proton/electron: 48 Số notron: 64 Cấu trúc tinh thể: lục phương Đồng vị: có đồng vị ổn định, 27 đồng vị phóng xạ phát Dưới bảng số đồng vị Cadmium: Khi khí hay phản ứng với Cd CO2, nước, SO2, SO3 hay HCl có mặt, Cadmium phản ứng để tạo Cacbonat Cadmium, OH, Sulfite, SO4 hay Clorit Những hợp chất hình thành với khối lượng lớn vào mơi trường Kim loại Cadmium cháy khơng khí tạo thành Cadmium oxit: 2Cd(s) + O2(g) → 2CdO(s) Phản ứng với halogen: Cd phản ứng với halogen Cd(s) + F2(g) → CdF2(s) [trắng] Cd(s) + Br2(g) → CdBr2(s) [vàng nhạt] Cd(s) + I2(g) → CdI2(s) [trắng] Phản ứng với axit: Cd phản ứng với axit cho dung dịch gọi muối cadmium Cd hịa tan chậm axit H2SO4 hình thành dung dịch có chứa ion Cd2+ khí H2 Trong thực tế, Cd(II) diện dạng ion phức [Cd(OH2)6]2+ - 10 - Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium từ quặng kẽm qua đâu cối, hoa mầu, ngư lâm nghiệp bị nhiễm độc Cd Theo Wolfdietrich Eichler (2001) Đơng Đức, chế độ công sản, vào thập niên 70, nước đất bùn nơi sông Neca, bị nhiễm độc nuớc phế thải từ nhà máy công nghiệp thải vào, họ dùng bùn để làm phân nông nghiệp, loại củ cải đường, khoai tây, rau cần tây bị nhiễm Cd nặng, cịn lồi cá sơng rạch bị nhiễm độc cao 50 lần Trong nông nghiệp, chăn nuôi trồng trọt, người ta khảo sát thấy rằng, Cd hấp thụ từ cối, rau tới 70%, cịn 30% Cd từ khơng khí mang đến Riêng lồi nấm có nồng độ Cd hấp thụ cao từ 6mg/kg tới 170mg/kg, lại cịn hấp thu chì thủy ngân 3.1.1.2 Sự tích lũy Cd trồng : Davis Calton – Smith cho cải diếp củ cải, cần tây, cải bắp có xu hướng tích lũy Cd cao củ khoai tây, bắp ngô, đậu trịn đậu dài tích lũy lượng Cd Trong loài thực phẩm, cải nhíp tích lũy Cd nhiều nhất, cà chua tích lũy Cd khoảng 70 lần so với cà rốt Bingham đưa thứ tự giảm tính nhạy độ độc dựa vào tập trung Cd đất gây giảm sút 25% cánh đồng: củ cải > đậu nành > cải xoang > rau nhíp > ngơ > cà rốt > củ cải > đậu > lúa mì > củ cải trắng > cà chua > bí > cải bắp > củ cải đường Thụy Sỹ > lúa vùng cao Maclean Cd tập trung cao phận rễ phận khác loài yến mạch, đậu nành, cỏ, hạt bắp, cà chua Khơng có lồi số phát triển tích lũy Cd rễ Tuy nhiên, rau diếp, cà rốt, thuốc khoai tây, Cd chứa nhiều Trong đậu nành, 2% Cd tích lũy diện lá, 8% chồi Dạng đặc biệt Cd mô thực phẩm yếu tố quan trọng việc định tích lũy chất Cd thể người Cd tìm thấy protein mà thường thấy khối u thể, mà protein - 30 - Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium lại tìm thấy nấm, đậu nành, cải bắp, lúa mì lồi thực vật khác Sự tập trung Cd mơ thực vật gây thơng tin sai lệch quần thể Ngồi tiêu thụ xuyên qua rễ, Cd hấp thụ mạnh mẽ vào tán di chuyển xung quanh thực vật Điều vòng ý nghĩa Cd chuỗi thực vật khu vực bị ảnh hưởng nhiễm bầu khí Bên cạnh đó, có vài lồi thực vật cỏ linh lăng (Alfafa) có nhiều diệp lục tố vitamin K giúp giảm hàm lượng Cd thể 3.1.2 Động vật Cũng số kim loại nặng khác, Cd hợp chất Cd tan nước, chúng linh động đất, dễ tích tụ sinh học dễ tiếp xúc sinh học Cd dễ dàng tích tụ sinh vật đặc biệt vi sinh vật loài nhuyễn thể Động vật không xương sống đất tập trung Cd đáng kể Ở động vật, Cd tập trung quan nội tạng bắp mỡ, điển tích tụ thận nhiều gan, gan nhiều bắp Mức độ tích trữ Cd tăng theo độ tuổi Cd khơng cần thiết cho đời sống động thực vật (IPCS monographs, WHO 1992) Cũng theo W Eichler (2001), thú rừng Phần lan, Na Uy Thụy Điển phần lớn Cd có gan, thận, tim phổi Cd tồn gan, thận, tim phổi vật mà khơng đào thải ngồi Vì thế, khơng nên ăn gan thận lồi hưu, nai, thỏ hoẵng… Ngoài ra, loài chim thiên nga nhạn biển, thể chúng có hàm lượng Cd nguy hiểm Bộ đầu lòng thú vật chứa nhiều chất độc bắp thịt thể Người ta nhận thấy rằng, thịt bắp loại thú hàm lượng Cd không cao Động vật ăn hay uống phải thực phẩm có chứa Cd bị tăng huyết áp, máu thiếu vi lượng kim loại cần thiết, bị bệnh gan, não thần kinh bị phá hủy - 31 - Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium 3.1.2.1 Chim động vật hữu nhũ Tiếp xúc với chất độc Cd thường xuyên gây ảnh hưởng cấp tính mãn tính khác rõ ràng động vật ảnh hưởng tìm thấy người Hư thận thủng phổi ảnh hưởng chủ yếu lượng lớn Cd vào thể Những động vật có xương sống biển chứa lượng Cd đáng kể tập trung chủ yếu thận gây tổn hại thận Các lồi chim biển tích tụ Cd cao thể Quần thể chim biển chứa lượng Cd từ 60 – 480 g/g thận bị hư thận (WHO 1992) Các loài chim biển động vật hữu nhũ biển chứa lượng Cd cao, nhà nghiên cứu khơng tìm thấy biểu ảnh hưởng nghiên cứu loài hải cẩu với nồng độ Cd cao thận (AMAP 2002) Động vật hữu nhũ chịu đựng nồng độ Cd thấp tiếp xúc cách kết hợp kim loại khác với protein đặc biệt để phản ứng vô hại Ở dạng này, Cd tập trung chủ yếu thận gan Tuy nhiên, với nồng độ cao gây tổn hại thận, làm xáo trộn canxi, trao đổi vitamin D xương Phải hàng chục năm để đào thải Cd khỏi tế bào phận nội tạng 3.1.2.2 Vi sinh vật Theo thí nghiệm, Cd độc nhiều loài vi sinh vật Tuy nhiên có mặt bùn cặn, muối hồ tan với nồng độ lớn, phân tử hữu thử nghiệm làm giảm tác động độ độc Những ảnh hưởng phát triển tái tạo Vi sinh vật đất bị ảnh hưởng nhiều nấm số loài tiết sau tiếp xúc với Cd đất Một số lồi có khả chịu đựng sau tiếp xúc với kim loại mực độ nhẹ đất 3.1.2.3 Vi sinh vật cạn khác Cd ảnh hưởng đến sinh trưởng Lỗ khí, q trình bày tiết quang hợp bị ảnh hưởng Cd q trình hịa tan chất dinh dưỡng, kim loại lại vào dễ dàng từ hoà tan dưỡng chất từ đất Những thực vật cạn tích tụ Cd rễ màng tế bào (AMAP 1998) Động vật cạn dễ dàng bị ảnh hưởng độc tố từ Cd chế cô lập hữu - 32 - Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium hiệu độc tố quan đặc biệt Cd gây ảnh hưởng gần chết ốc sên, đặc biệt chuỗi thức ăn với mức nồng độ cao Các đƣờng tiếp xúc  Nhiễm độc qua tiếp xúc đƣờng miệng :  Cấp tính Chỉ tiêu LD50 qua đường miệng Cd động vật dao động khoảng 225 – 890 mg/kg, Cadmium clorua 63 – 88 mg/kg, oxit cadmium 72 mg/kg, Cadmium stearate 590 – 1125 mg/kg (USAF, 1990)  Tiền mãn tính Khi chuột tiếp xúc với 1.5mmol Cadmium clorua nước uống (tương đương 13μg/kg/ngày) gây thay mơ gan khơng có dấu hiệu lâm sàng chất độc (Stowe et al., 1972) Trong nghiên cứu Kotsonis Klaassen (1978), chuột có tượng nước tiểu chứa protein sau nhận lượng Cadmium clorua nước uống vòng tuần mức 30 – 100 mg/L (tương đương 3.1 – 8.0 mg Cd/kg/ngày) Mặc dù tác động Cd lên hệ thống miễn dịch người không xác định rõ, độc học miễn dịch Cd động vật lại xác định rõ Koller (1975) giảm số lượng hình thành tế bào lách chuột nhận lượng Cd 0.6mg/kg/ngày 10 tuần, Blakley (1985) báo cáo có cản trở liều lượng phụ thuộc hệ thống miễn dịch chuột nhận lượng Cd nước nồng độ – 50 mg/L khoảng tuần Những tác động đến hệ thống miễn dịch xảy tập trung tế bào thận (0.3 – 6.0 μg/g) thấp nhiễm độc thận  Mãn tính Chuột tiếp nhận Cadmium clorua nước nồng độ 10mg/L (1.2 mg Cd/kg/ngày) khơng có biểu ảnh hưởng qua thận chí vịng 24 tháng, mức độ phơi nhiễm cao gây tượng nước tiểu có protein sau tuần tiếp xúc (Kotsonis Klaassen, 1978) - 33 - Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Mơi Trường Cadmium  Độc tính tái phát phát triển Những số liệu độ độc Cd phát triển chuột đáng khả nghi Pond Walker (1975) nói tác hại phơi nhiễm chuột nhận Cadmium clorua nước (15 mg/kg/ngày) suốt thời kỳ thai nghén Baranski et al (1985) ảnh hưởng tế bào quái thai (thiếu liệt chân) chuột Cadmium clorua qua dày (40 mg/kg/ngày) suốt thai kỳ Những ảnh hưởng thần kinh chuột tìm thấy giai đoạn mang thai tiếp xúc 0.4 – mg Cd/kg (Baranski et al., 1986)  Sự nhiễm độc qua hơ hấp  Cấp tính Nhiễm độc cấp tính (LC50 10 phút) tiếp xúc qua đường hơ hấp động vật (khỉ, chuột, lồi gặm nhấm, chuột lang, chó) oxit cadmium dao động phạm vi từ 340 mg/m3 đến 15 g/m3 (USAF, 1990)  Tiền mãn tính Sự nhiễm độc động vật thận phổi chứng minh khoảng thời gian hô hấp ngắn Cd hợp chất Cd (USAF, 1990) Liều lượng phụ thuộc tổn thương đến tế bào mơ tìm thấy loài gặm nhấm tiếp xúc với Cadmium clorua mức 0.3 – 1.0 mg/m3, giờ/ngày vịng 12 tuần, nồng độ 2.0 mg/m3 hầu hết lồi gặm nhấm chết vịng 45 ngày (Kutzman et al, 1986) Friberg (1950) nhận thấy phù thủng thỏ tiếp xúc với Cadmium clorua mức 5mg/m3, giờ/ngày, 20 ngày/ tháng vòng tháng  Mãn tính Nghiên cứu tiếp xúc qua đường hơ hấp mãn tính động vật thể tiềm gây ung thư Cadmium clorua  Độc tính tái phát phát triển Giảm trọng lượng thai (tính khơng tính đến trọng lượng mẹ) biểu thần kinh nhỏ tìm thấy loài gặm nhấm tiếp xúc với Cadmium - 34 - Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium oxit (0.16 mg/m3) Cadmium sulfate (3 mg/m3) suốt thai kỳ (ATSDR, 1989) Ngoài ảnh hưởng khác không đáng kể 3.2 Đánh giá rủi ro hệ sinh thái dƣới nƣớc Ước tính khoảng 25.000 đến 30.000 Cd thải vào môi trường hàng năm, nửa phong hóa đất bị rửa trôi vào sông hồ đại dương Cd vào mơi trường thủy sinh qua q trình phong hóa đất, vỡ vụn đá, phát tán trực tiếp hoạt động sản xuất lắng đọng không khí, rị rỉ từ nguồn bị nhiễm Cd, sử dụng phân bón bùn tùy tiện nơng nghiệp.…làm ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng lớn đến động vật thực vật thủy sinh Lượng Cd trung bình nước biển khoảng 0.1μg/L hơn, nước chứa từ 0.01 – 0.06 μg/L vùng không ô nhiễm Hàm lượng Cd bùn cạn nước khoảng mg/L, bùn cạn nước mặn 0.03 – mg/L Tỷ lệ hấp thu tác động độc chất Cd lên hệ sinh thái thủy sinh bị ảnh hưởng nhân tố lý – hóa – sinh nhiệt độ, nồng độ ion, phân tử hữu Thực vật thủy sinh chuyển Cd tích tụ Cd rễ lá, động vật thủy sinh hấp thu tích lũy Mầm sống hệ thống tái tạo dễ bị tổn thương Cd xem kim loại nặng độc hại môi trường nước Những biểu phản ứng sinh vật Cd quan sát thấy môi trường với nồng độ thấp 1μg/L Trong môi trường thủy sinh Cd dễ dàng hấp thụ sinh vật trực tiếp nước dạng ion tự Cd (II) (AMAP 2002) Độ độc cấp tính Cd sinh vật thủy sinh đa dạng loài liên quan đến nồng độ ion kim loại tự Cd gây tác động xấu đến trao đổi canxi động vật Ở cá, làm giảm canxi (giảm canxi huyết), ngăn trở trình hấp thu canxi từ nước Tuy nhiên nồng độ canxi cao nước bảo vệ cá khỏi hấp thu Cd vào thể Những ảnh - 35 - Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium hưởng tiếp xúc lâu dài gây chết ấu trùng, phát triển chậm tạm thời (AMAP 1998) Kẽm làm tăng độ độc Cd động vật không xương sống nước, gây tượng gần chết phát triển tái tạo, ảnh hưởng đến cấu trúc chúng Có lồi thủy sinh khơng xương sống có sức chịu đựng sau tiếp xúc với Cd vài trường hợp Tác động cá đa dạng, gây gần chết, tật xương, phơi mầm dễ bị ảnh hưởng trứng bị tác động Cá hồi hồ nghiên cứu tiếp xúc với Cd bị ảnh hưởng nhiều giảm khả bắt mồi, giảm tuyến giáp… (AMAP 2002) Lượng Cd trung bình đại dương giới thống kê đa dạng, từ 5-20ng/L (OECD 1994, Jensen and Bro-Brasmussen 1992), hay cao đến 10100ng/L (Elinder 1985) Nồng độ cao tập trung vùng gần bờ biển, nồng độ Cd thay đổi theo độ sâu mực nước biển mức độ dinh dưỡng thay đổi Do đó, hệ sinh thái thủy sinh vùng bị tác động mạnh hàm lượng Cd vào nước nhiều Tất loài động vật lồi thủy sản, cá tơm sị hến bị nhiễm độc ăn phải thức ăn có chứa Cadmium Trong nước biển, lồi sị ốc, thể chúng chứa hàm lượng Cadmium cao hàm lượng nước biển trăm lần Thực vật bị nhiễm Cd sinh vật xung quanh bị ảnh hưởng tiếp xúc làm nơi trú ngụ, làm thức ăn, mơi trường sống phát triển… Cd tụ lại bên loài thực vật nước, sinh vật trú ngụ gần có nguy nhiễm Cd qua da, hấp thụ qua hệ hơ hấp, chuỗi thức ăn từ lồi thực vật ấy, ăn động vật khác bị nhiễm Cd từ trước Những động vật lớn ăn phải loài bị nhiễm này, bị nhiễm Cd Hơn thời kỳ sinh sản, cá, tơm, lồi thủy sinh khác bị nhiễm Cd trứng, hệ động vật vùng có nguy tích đọng Cd thể Do đó, Cd vào mơi trường thủy sinh ảnh hưởng lớn đến đời sống thực vật động vật nước - 36 - Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium Cd thành phần vi lượng tự nhiên bề mặt đất nước ngầm Nó tồn nước dạng ion hydrate, dạng vô phức tạp : cacbonat, hydroxyt, clorua, sunfat dạng hữu phức tạp acid humic (OECD 1994) Do đó, mơi trường nước bị nhiễm Cd q mức rủi ro lồi thực vật động vật thủy sinh lớn Cd tồn nhiều dạng, mà dạng có nguy gây ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến hệ sinh thái Cadmium vào môi trường nước hạt vật chất hấp thụ nhanh trầm tích, cặn bã… trở thành vùng trũng Cd nhanh chóng phát tán vào mơi trường nước (WHO 1992) Những sông chứa lượng Cd lớn làm nhiễm vùng đất xung quanh qua việc tưới tiêu phục vụ trồng trọt, nạo vét bùn cặn lũ lụt… dẫn đến hệ sinh thái đất liền nước bị ảnh hưởng lớn Hơn dịng sơng có khả vận chuyển lượng Cd khoảng xa lên đến 50km (WHO 1992) gây rủi ro lớn đến hệ sinh thái đường chảy qua Tuy nhiên, nghiên cứu nhiễm Cd hệ thống sông 20 – 30 năm qua chứng minh hàm lượng Cd sông giảm đáng kể từ thập niên 60 – 70 Tuy nhiên, điều kiện định mơi trường biển, Cadmium lại có vai trị việc cố định CO2 trình quang hợp 3.2.1 Thực vật thủy sinh Hutchinson Czyrska (1975) cho hai loại rong mặt nước, Lemna Minor Salvinia natans tiếp xúc với nồng độ Cd từ 0.01 – 1.0 mg/L khoảng tuần, quan sát thấy số lượng quần thể giảm hẳn nồng độ, đặc biệt 0.05mg/L lớn Tác động Cd rõ ràng theo thời gian Bệnh úa vàng thường thấy, đặc biệt 0.5 – 1.0mg/L thực vật Lemna chết Trong nghiên cứu Nir et al (1990) lan hương nước tiếp xúc với Cd nồng độ 0, 0.05, 0.1, 0.4, hay 1.0 mg/L ngày, nồng độ 0.1 mg/L thấp khơng có ảnh hưởng đáng kể đến sinh khối diệp lục tố, 0.4 – mg/L giảm sinh khối dạng hạt, sau tuần diệp lục tố giảm 75% so với ban đầu - 37 - Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium 3.2.2 Động vật thủy sinh không xƣơng sống Cd ảnh hưởng đến động vật không xương sống thủy sinh không nhiều Ảnh hưởng độc tố phụ thuộc vào đa dạng môi trường Những yếu tố làm giảm ion tự độ cứng nước, độ mặn, hàm lượng hữu cao nước có xu hướng làm giảm tác động Cd Sự có mặt kẽm làm tăng ảnh hưởng Cd lên động vật khơng xương sống  Nhiễm độc cấp tính Những đặc trưng đáng ý độc chất Cd đa dạng sinh vật khác ảnh hưởng nhiệt độ, độ mặn, độ cứng nước Trong nghiên cứu Canton & Slooff (1982), bọ chét nước Daphnia magna tiếp xúc với Cd thời gian 48 Ở độ cứng nước mmol/L 16μm Cd /L không gây chết Sperha et al (1978a) báo cáo sống sót ốc sên nước Physa integra sau ngày tiếp xúc với nồng độ Cd 85.5 μg/L giảm Sau 21 ngày, sống sót giảm mạnh mức 27.5 μg/L Mirenda (1986) nêu LC50 14 ngày 0.7 mg Cd/L lồi tơm Orconectes virilis điều kiện dòng chảy Pesch Stewart (1980) ước lượng LC50 ngày sò điệp Argopecten irradians 0.53 mg/L dòng nước chảy, EC50 42 ngày 0.078 mg/L…  Nhiễm độc mãn tính Trong nghiên cứu Zaroogian & Morrison (1981) hàu trưởng thành ấu trùng thuộc loài Crassostrea virginia tiếp xúc với Cd với nồng độ – 15 μg/L, tỷ lệ chết cao hàu ấu trùng cha mẹ chúng tiếp xúc 15μg/L sinh môi trường nước biển chứa 15 μg/L tuần Theo khảo sát thời gian dài, Marshall (1979) đề cập LC100 mãn tính bo chét nước Daphnia galeata mendotae 0.15μg Cd /L Leeuwen et al (1985) ước tính LC50 Daphnia magna 14 ngày 24 μg Cd/L 21 ngày 14 µg Cd/L - 38 - Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Mơi Trường Cadmium 3.2.2.1 Độc tính cá Độc tố Cd nghiên cứu loài cá khác nước mặn nước nhiệt độ nồng độ oxi hòa tan khác Nói chung tăng nồng độ muối làm giảm độ độc, ngược lại Pickering & Henderson (1966) tính tốn giá trị LC50 cho lồi cá nước ấm nước cứng nước mềm Cá tuế (họ cá chép) Pimenphales promelas giá trị LC50 24 1.09 ; 48 1.09, 96 1.05 mg/L nước mềm Đối với nước cứng, LC50 24 78.1; 48 72.6; 96 72.6 mg/L Cá thái dương xanh Lepomis cyanellus thể giá trị LC50 nước mềm 7.84, 3.68, 2.84 mg/L 24giờ, 48 96 Trong nước cứng cá tuế, độ độc Cd giảm đáng kể, LC50 24 tăng từ 7.84 lên 88.6 mg/L nước mềm 3.2.2.2 Độc tính động vật lƣỡng cƣ Francis et al (1984) thử nghiệm cho trứng ếch (Rana pipiens) tiếp xúc với bùn cặn giàu hàm lượng Cd suốt thời kỳ phát triển trứng nở sau ngày Nồng độ Cd đo 1.04 – 1074 mg/kg bùn cặn, 1.0 – 76.5 mg/L nước phía bùn cặn Nồng độ Cd mơ tế bào nịng nọc giai đoạn cuối thử nghiệm 0.08 - 1.55 mg/kg Cd ko gây tử vong LC50 loài 50μg/L nước không chứa bùn cặn (Westerman, 1977) Woodall et al (1988) cho lồi nịng nọc Xenopus laevis tiếp xúc với Cd nồng độ 0, 50, 80 100 mg Cd/L vịng 90 h Thí nghiệm sơ cho thấy LC50 khoảng 80 – 100 mg/L Ở nhiệt độ cao, nồng độ Cd cao làm tăng tế bào dị tật, nhiệt độ cao nồng độ thấp ngăn cản biến đổi (Perez-Coll et al., 1986) - 39 - Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium CHƢƠNG QUẢN LÝ RỦI RO MÔI TRƢỜNG 4.1 Quản lý luật pháp Cần đặt tiêu chuẩn cụ thể điều luật sử dụng tiếp xúc với Cd Để bảo vệ môi sinh sức khỏe cơng cộng, phủ quốc gia kỹ nghệ ấn định rõ ràng liều lượng tối đa mức độ Cadmium phép diện thức ăn, nước uống Cd nhà máy thải môi sinh Đây vấn đề rộng lớn phức tạp nên thực tế cịn gặp nhiều khó khăn trở ngại khó đạt kết mong đợi Theo EPA (Environment Protection Agency) Hoa Kỳ ấn định lượng Cd nước 0.01mg/lít nước EPA cịn xếp Cd vào nhóm B1, nghĩa có khả gây ung thư phổi Ngày 6/8/2005, tiêu chuẩn cho nước uống chứa hàm lượng Cd 5ppb Cơ quan FDA (The Food & Drug Administration) cho phép Cd có hàm lượng dùng thực phẩm màu 15ppm Theo FDA, ngày 22/7/2005, tiêu chuẩn Cd có thức ăn 4ppm Sau mức an tòan Cadmium có khơng khí: từ 1- ng/m3 vùng nông thôn, 5-15 ng/m3 vùng ngọai ô 15-50 ng/m3 vùng kỹ nghệ Một vài thông số liên quan đến hàm lượng Cd thể người: PEL (Permissible Exposure Limit): 0.005mg/m3 REL (Recommended Exposure Limit): 9mg/m3 Trong nông nghiệp, để quản lý Cd, nhiều nơi đưa nguyên tắc chung đạo việc bón phân bùn cho đất, đưa hàm lượng Cd cho phép có phân lân Cần tăng cường kiểm tra, giám sát chặt chẽ việc tuân thủ luật qui định hành việc sử sụng Cd nhà máy, xí nghiệp hay - 40 - Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Mơi Trường Cadmium ngành khác có liên quan đến Cd, đồng thời thường xuyên đánh giá tính hiệu tính phù hợp điều luật qui định điều kiện 4.2 Quản lý khoa học công nghệ Nghiên cứu giải pháp nhằm ngăn ngừa hạn chế tác hại Cd Có nhiều phương pháp để quản lý Cd môi trường Đối với môi trường đất, phương pháp cải tạo đất cách loại bỏ thay lớp đất sâu bị nhiễm Cd tốn (khoảng triệu USD/ ha) Phương pháp thực Nhật Bản vào thập niên 1980 Phương pháp chiết tách Cd khỏi đất trồng có khả tích luỹ Cd cao tốn chi phí 1% chi phí phương pháp loại bỏ thay Miền Nam nước Pháp có giống Thlaspi caerulecens hấp thụ lượng Cd lớn, hứa hẹn hiệu việc dùng thực vật để khử Cd đất trồng lúa Ngoài ra, thử nghiệm cho thấy, giống lúa có khả tích lũy Cd trồng vùng cao chiết tách khoảng 50g Cd/ha/năm hầu hết trồng khác khử 5g Cd/ ha/năm Nếu trồng khử Cd thu sinh khối Thlaspi/ với 1.000 mg Cd/kg khử 5.000g Cd/ha/năm Khơng có loại cho kết khử Cd nhanh Thlaspi caerulecens Trong nơng nghiệp, nơng gia nên có chương trình phân tích trồng thường xun Những mẫu nông sản vụ thu hoạch nên gửi tới phịng thí nghiệm cơng nhận, phân tích lượng Cd nghiệp vụ chun mơn Các xét nghiệm đất thơng thường có giá trị quản lý đất trồng Các xét nghiệm kiểm tra độ pH, lượng cácbon hữu cơ, độ mặn, lân kẽm cung cấp thơng tin có giá trị việc tìm cách giảm bớt lượng Cd tích tụ trồng - 41 - Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium Nước tưới cần kiểm tra độ mặn clorua kích thích trồng hấp thụ Cd Các xét nghiệm hàm lượng Cd mô nên đươc thực phần ăn bán nông sản báo cáo theo trọng lượng tươi Trong số ngành nghề cần phải tiếp xúc với Cd nhiều cần thử lượng Cd máu nước tiểu Đối với nước uống cho qua hệ thống lọc thẩm thấu ngược (siêu lọc RO) để loại bỏ vi khuẩn chất khống chất khơng có lợi cho thể hóa chất độc hại chì, thuỷ ngân, dioxin, Cadmium, thạch tín, thuốc trừ sâu,… Tóm lại, cần thiết kế chương trình quan trắc môi trường phù hợp, dài hạn kim loại nặng, có Cd nguồn nước mặt, nước ngầm, đất, khơng khí… Bên cạnh nâng cấp hệ thống cấp dẫn nước (ví dụ không sử dụng ống dẫn nước chứa hàm lượng Cd cao), xử lý nước thải bùn cống rãnh 4.3 Quản lý giáo dục, nâng cao nhận thức Chính phủ quốc gia nên có chương trình tun truyền, giáo dục nâng cao nhận thức cho người dân nói chung nơng dân nói riêng tác hại Cadmium cách phòng tránh để người dân nâng cao kiến thức độc hại Cadmium, từ có ý thức việc sử dụng, điều chỉnh lượng phân bón có chứa Cadmium cách hợp lý nhằm hạn chế lượng Cadmium vào tích tụ đất trồng Đồng thời thường xun có chương trình cảnh báo tác hại thuốc cho nhân dân Công tác cần tổ chức định kì địa phương Đối với nhà máy hay ngành công nghiệp buộc phải tiếp xúc với caadimi cần tổ chức tuyên truyền, giáo dục kiến thức cho cơng nhân, có biện pháp bảo vệ an tồn cho cơng nhân tiếp xúc với Cd Bên cạnh cần thường xuyên tổ chức khám định kì cho cơng nhân để xác định hàm lượng Cd tích tụ thể, đặc biệt kiểm tra thận, phổi… - 42 - Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Nhìn chung Cadmium kim loại khơng có chức sinh học thiết yếu lại có độc hại cao thực vật động vật Tuy nhiên, việc tập trung Cadmium thường gặp môi trường không gây độc hại nhiều Nguy hại Cadmium sức khỏe tích tụ mãn tính nó, gây rối loạn chức đặc biệt thận Trước nguy hiểm tích tụ mãn tính Cd thể người, nhiều nước có sách nghiêm khắc thận trọng sử dụng Cd hạn chế hoạt động phát sinh tiếp xúc nhiều với Cd Kiến nghị Sau tìm hiểu đánh giá rủi ro Cd gây ra, nhóm chúng em xin đưa kiến nghị: Đối với loại thực phẩm xác định có bị nhiễm Cd nhà nước cần tiến hành thu hồi tiêu hủy cách Đối với vật dụng thường ngày có lẫn chứa Cd (ví dụ men tráng chén dĩa hay ống nhựa PVC nên tìm cách loại bỏ lượng Cd có vật liệu trước sản xuất thành phẩm., biện pháp tìm vật liệu khác thay thế, trước mắt điều khó khăn Trước mắt chưa thể thực nên có chương trình hướng dẫn khuyến cáo người dân hạn chế lựa chọn sử dụng vật dụng cách an tồn Đối với gia đình có trẻ em nhỏ cần vệ sinh nhà cửa để ý đến thói quen khơng tốt bé đưa tay vào miệng Cuối cùng, nhà nước cần nghiêm khắc việc giám sát, kiểm tra việc thực tiêu chuẩn đặt nhà máy, xí nghiệp, - 43 - Tiểu luận: Đánh Giá Rủi Ro Môi Trường Cadmium TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Huy Bá Độc học môi trường (NXB ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH, năm 2000) Hồng Văn Bính Độc chất học cơng nghiệp (NXB, năm???) Tài liệu internet: http://www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc134.htm http://www.hoahocvietnam.com http://www.chemicalelements.com/elements/cd.html http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Cd/key.html http://dictionary.bachkhoatoanthu.gov.vn/ http://www.va21.org/knquocte/nhatban_csmoitruong.htm - 44 -