nghiên cứu đánh giá các hợp chất ô nhiễm hữu cơ bền (persistant organic pollutants - pops) tại khu vực tp.hcm và đề xuất các giải pháp quản lý, ngăn ngừa, xử lý và thải bỏ phù hợp

.Nguồn Gốc Phát Sinh Các Hợp Chất POPs Trong Tự Nhiên, Trong Đời Sống Và Trong Sản Xuất Công Nghiệp Các chất ô nhiễm hữu cơ bền xuất phát từ nhiều nguồn khác nhau, có thể kể đến như: - C

SỞ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CÁC HỢP CHẤT Ô NHIỄM HỮU CƠ BỀN (PERSISTANT ORGANIC POLLUTANTs – POPs) TẠI KHU VỰC TP HỒ CHÍ MINH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, NGĂN NGỪA, XỬ LÝ VÀ THẢI BỎ PHÙ HỢP

NỘI DUNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

oOo BÁO CÁO 1.1 ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ ĐẶC TÍNH CỦA POPs

TPHCM, NĂM 2006

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ 1.1

Đánh Giá Về Đặc Tính Của POP( khái niệm, nguồn gốc, phân loại, đặc tính ô nhiểm…)

Lời nói đầu

Đề tài “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng các hợp chất ô nhiễm hữu cơ bền (… ) tại khu vực TP.HCM và đề xuất các giải pháp quản lý, ngăn ngừa, xử lý và thải bỏ phù

hợp” với mục tiêu “Đưa ra một bức tranh tổng thể về hiện trạng các nguồn phát

thải, lưu giữ, sử dụng và thải bỏ POPs vào môi trường trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh, và đề xuất các giải pháp nhằm quản lý, ngăn ngừa, xử lý và thải bỏ an toàn các chất thải đặc biệt nguy hại này cho khu vực Thành Phố nói riêng và Việt Nam nói chung “

Đề tài này gồm có 6 nội dung chính, nội dung trong báo cáo này thuộc nội dung 1 của đề tài Nội dung này nhằm mục tiêu tổng quan những thông tin quan trọng về các hợp chất POPs chính

Báo cáo này nhằm mục tiêu tổng quan về các đặc tính của các hợp chất POPs như: khái niệm, nguồn gốc, phân loại,… Báo cáo gồm 5 nội dung chính:

ND 1: cung cấp các thông tin chung về POPs nhằm giới thiệu các hợp chất thuộc nhóm POPs chính đến thời điểm hiện nay

ND 2: nhằm nêu lên những nguồn gốc phát sinh, phát thải chính của nhóm POPs, Trên cơ sở đó để nghiên cứu, đánh giá sự phát thải tại thành phố theo các nguồn phát thải chính

ND3: phân loại các hợp chất POPs chính

ND4: nêu lên những chất vật lý hóa học cơ bản của hợp chất POPs

ND5: nhằm nêu lên các độc tính chính của hợp chất POPs để thấy rõ tính cần thiết

để nghiên cứu

Cơ sở để xây dựng báo cáo này là tổng hợp các tài liệu liên quan trong nước và ngoài nước Báo cáo chỉ nghiên cứu những hợp chất POPs đã được công bố ở công ước Stocklhom, còn các hợp chất ở trong giai đoạn xem xét để đưa vào danh sách này sẽ không đề cập trong báo cáo này Vì nguồn tài liệu hạn chế, nên rất mong được sự góp ý để báo cacó được đầy đủ và hoàn thiện

Mục lục

1 Khái niệm về POPs và các nhận định liên quan 1

2 .Nguồn Gốc Phát Sinh Các Hợp Chất POPs Trong Tự Nhiên, Trong Đời Sống Và Trong Sản Xuất Công Nghiệp 3

3 Phân Loại Các Hợp Chất POPs Chính Dựa Vào Chủng Loại Nguồn Phát Sinh 3

3.1 Nhóm 1- Các hoá chất bảo vệ thực vật 3

3.2 Nhóm 2 – Các hóa chất sử dụng trong công nghiệp 5

3.2.1 PCBs trong các dụng cụ kín 6

3.2.2 PCBs trong các dụng cụ nửa kín (kín từng phần) 6

3.2.3 PCBs trong các dụng cụ hở 6

3.3 Nhóm 3 – Các sản phẩm phụ không mong muốn (unwanted by-products) phát sinh ra từ quá trình đốt cháy 7

4 Đánh Giá Về Các Tính Chất Hóa Học Chính Của Pop 7

4.1 Tính chất vật lý 7

4.1.1 Tính chất vật lý chung của POPs: 7

4.1.2 Tính chất vật lý của nhóm 1- Các thuốc bảo vệ thực vật 7

4.1.3 Tính chất vật lý của nhóm 2-nhóm hoá chất công nghiệp 8

4.1.4 Tính chất vật lý của nhóm 3 –nhóm các sản phẩm cháy 8

4.2 Tính chất hoá học 9

4.2.1 Tính chất hoá học chung của POPs 9

4.2.2 Tính chất hoá học chung của nhóm thuốc bảo vệ thực vật 9

4.2.3 Tính chất hoá học của nhóm sản phẩm phụ 10

4.2.4 Tính chất hoá học nhóm các sản phẩm cháy 10

5 Đánh Giá Về Các Đặc Tính Độc Hại Chính Của Các Hợp Chất POPs 11

5.1 Nhóm thuốc bảo vệ thực vật 11

5.1.1 Diclodiphenyltricloetan (C14H9Cl5 - DDT) 11

5.1.2 Dieldrin 11

5.1.3 Heptachlor 12

5.1.4 Aldrin (C12H8Cl6) 12

5.1.5 Hexachlorbenzen (C6H6Cl6 – HCB) 12

5.1.6 Toxaphene 13

5.1.7 Chlordane 13

5.1.8 Mirex 13

5.1.9 Endrin 14

5.2 Nhóm các sản phẩm công nghiệp 14

5.2.1 Polyclobiphenyl (C12H9Cl - PCBs ): có 209 đồng phân 14

5.3 Nhóm các sản phẩm cháy 14

5.3.1 Polyclorinated Dibenzo - p - Dioxin 14

5.3.2 Polychlorinateddibenzofurans 15

Danh mục hình và bảng

Bảng 1 Phân loại TBVTV theo nhóm tổng hợp 4

Bảng 2 Phân loại HCBVTV theo đối tượng 5

Bảng 3 Phân loại các thiết bị nhiễm PCBs 6

Bảng 4 Áp suất bay hơi của Dioxin 9

Bảng 5 Các đồng phân của Dioxin 10

Bảng 6 Tính chất hoá của các chất ô nhiễm hữu cơ bền 10

1 Khái niệm về POPs và các nhận định liên quan

Chất ô nhiễm hữu cơ bền (Persistant Organic Pollutions - POPs) là những hợp chất hóa học có nguồn gốc từ Cacbon, sản sinh ra do các hoạt động công nghiệp của con người POPs bền vững trong môi trường, có khả năng tích tụ sinh học qua chuỗi thức ăn, lưu trữ trong thời gian dài, có khả năng phát tán xa từ các nguồn phát thải và tác động xấu đến sức khoẻ con người và hệ sinh thái

Theo công ước Stockholm, POPs gồm 12 hoá chất có tính độc hại, tồn tại bền vững trong môi trường, phát tán rộng và tích lũy trong hệ sinh thái, gây hại cho sức khoẻ con người Mười hai loại hoá chất xếp vào nhóm POPs cụ thể là:

♦ PCBs

Là một loại hoá chất công nghiệp sử dụng trong những dòng chất lỏng trao đổi nhiệt, chất phụ gia cho ngành sản xuất sơn,giấy không chứa cacbon, nhựa và nhiều ứng dụng công nghiệp khác Nó được xem là một sản phẩm phụ sinh ra trong quá trình sản xuất công nghiệp Nó đã bị cấm sản xuất và rất hạn chế trong mức độ sử dụng

♦ Các hợp chất của Dioxin:

Là sản phẩm phụ trong các hoạt động sản xuất của các ngành công nghiệp, bị hạn chế khi sử dụng

♦ Các hợp chất của Furan:

Là sản phẩm phụ của các ngành công nghiệp, sử dụng rất hạn chế

♦ Aldrin (Aldrex, Aldrite ):

Là một loại thuốc trừ sâu, được dùng để diệt côn trùng trong đất bảo vệ mùa màng, bị cấm sử dụng rộng rãi

♦ Dieldrin (Dieldrex, Dieldrite, Octalox…):

Là một loại thuốc trừ sâu, dùng để kiểm soát côn trùng và các tác nhân gây bệnh Rất hạn hạn chế sử dụng

♦ Eldrin (Hexadrin…)

Là loại thuốc trừ sâu, sử dụng trong các vụ mùa và kiểm soát loài động vật gặm nhấm, bị cấm sử dụng rộng rãi

♦ Heptachlor (Drimex, Heptamul, Heptox…):

Là một trong những loại thuốc trừ sâu dùng để diệt côn trùng và điệt mối, bị cấm sử dụng rộng rãi

♦ Chlordane (Chlorotox, Octachlor, Pentichlor )

Nằm trong danh sách thuốc trừ sâu bị cấm sử dụng rộng rãi Nó được sử dụng như một loại hoá chất để diệt côn trùng và mối

Tất cả những hợp chất hữu cơ này đều bền vững, tồn tại lâu dài trong môi trường (hay còn gọi là các hợp chất hữu cơ bền, gọi tắt là POPs), có khả năng tích lũy sinh học trong nông sản, thực phẩm và nguồn nước gây ra hàng loạt bệnh nguy hiểm đối với con người, và cần chú ý đến nhiều nhất là bệnh ung thư Đặc biệt, trong 12 loại hoá chất kể trên, có 4 loại hoá chất gồm PCBs, DDT, Dioxin và Furans là những loại hoá chất được đặc biệt chú ý và nghiên cứu sâu

vì mức độ độc tính cao, tác hại đối với con người và môi trường nghiêm trọng

2 .Nguồn Gốc Phát Sinh Các Hợp Chất POPs Trong Tự Nhiên, Trong Đời Sống Và Trong Sản Xuất Công Nghiệp

Các chất ô nhiễm hữu cơ bền xuất phát từ nhiều nguồn khác nhau, có thể kể đến như:

- Các hoạt động sản xuất nông nghiệp, kho lưu trữ thuốc trừ sâu (đặc biệt là các loại thuốc trừ sâu trong nhóm POPs hết hạng sử dụng) và một số loại thuốc trừ sâu đang sử dụng

- Kho chứa PCBs ở các khu công nghiệp, dầu thải, hoá chất trong ngành công nghiệp giấy (giấy photocopy, mực in,), trong thực phẩm, các thiết bị của ngành điện (đèn huỳnh quang, tụ điện, dầu biến thế), các chất phụ gia trong ngành công nghiệp sơn, mỹ phẩm, chất dẻo, chất làm tăng độ dẻo của các sản phẩm công nghiệp (chủ yếu trong ngành sản xuất nhựa)

- Dầu mỡ trong các hoạt động công nghiệp và sinh hoạt, hoạt động khai thác dầu, chất thải của ngành công nghiệp lọc dầu

- Các quá trình đốt cháy hở, bãi rác, nguồn đốt chất thải từ khu dân cư, chất độc hoá học thải vào môi trường trong chiến tranh ở miền Nam Việt Nam (Dioxin)

- Khí thải từ các hoạt động giao thông vận tải và một số ngành công nghiệp

- Các nhà máy sản xuất hoá chất

- Chất ô nhiễm trong chuỗi thức ăn

- Lò đốt chất thải

- Phòng thí nghiệm nghiên cứu

- Do hoạt động của núi lửa, cháy rừng

- Lò hơi CN và các hoạt động đốt nhiên liệu hóa thạch

- Hoạt động khai thác dầu, rác thải của ngành CN lọc dầu

3 Phân Loại Các Hợp Chất POPs Chính Dựa Vào Chủng Loại Nguồn Phát Sinh

Hiện tại có nhiều cách phân loại POPs Dựa trên con đường POPs đi vào môi trường là một trong những cách phân loại POPs, tuy nhiên cách phân loại này không phải là duy nhất Trên cơ sở căn cứ vào con đường POPs đi vào môi trường, có thể phân chia POPs thành ba loại như sau:

3.1 Nhóm 1- Các hoá chất bảo vệ thực vật

Hoá chất bảo vệ thực vật có thể hiểu một cách đơn giản là những hoá chất dùng để diệt trừ những loài có hại và cũng vì thế chúng đi vào môi trường, có ảnh hưởng đến môi trường, đến những đối tượng tiếp xúc trực hoặc gián tiếp Thuốc

bảo vệ thực vật (TBVTV) là loại hoá chất bảo vệ cây trồng hoặc những sản

phẩm bảo vệ mùa màng, là những chất được tạo ra để chống lại và tiêu diệt loài

gây hại hoặc các vật mang mầm bệnh virut hoặc vi khuẩn Chúng cũng gồm các

chất để đấu tranh với các loại sống cạnh tranh với cây trồng cũng như nấm bệnh

cây Thuật ngữ hoá chất bảo vệ thực vật thường có nghĩa là các chất tổng hợp

gồm nhiều loại và được áp dụng cho những mục đích cụ thể trong nông nghiệp

B ả ng 1 Phân loại TBVTV theo nhóm tổng hợp Stt Nhóm chính Nhóm phụ Ví dụ

01 Thuốc trừ sâu

- Các chất hữu cơ

- Các chất vô cơ

- Hidrocacbon, Clo hữu

cơ, Photpho hữu cơ

DDT, Aldrin, BHC (Benzen hexa chlorit),

- Không diệt nấm

- Clo hữu cơ

- Hợp chất dinitro

Tetradifon, Cyhexatin, Binapacryl,

04 Thuốc điệt nấm

- Xử lý bằng hoá chất, kháng sinh

- Hữu cơ

Sodium chiorate, Nitrofen, Bromofenoxim

07 Các chất làm rụng lá,

08 Thuốc điệt ốc sên - Loại thuốc từ thực vật

- Cacbamat

Sunfat đồng, metadehit, mexacabat, methiocard

(Nguồn: Lê Huy Bá – Lâm Minh Triết, ‘Sinh thái môi trường ứng dụng’)

Khi phân loại theo chức năng và tính chất hoá học thuốc bảo vệ thực vật lại được phân

thành nhiều loại khác nhau, có thể thấy qua hai bảng phân loại trình bày ở bảng dưới

đây

B ả ng 2 Phân loại HCBVTV theo đối tượng Stt Đối tượng Loại thuốc

01 Cành Thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc diệt nấm, bột hoà tan

trong nước, dung dịch dầu

02 Phấn hoa Các nhân tố độc không bị pha loãng, chủ yếu sử dụng thuốc

trừ sâu và thuốc diệt nấm

03 Hạt Thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, diệt nấm, trừ tảo hình thức vật

mang có tính chất trơ nhiễm thuốc trừ dịch

04 Vỏ Thuốc trừ sâu, diệt nấm để xử lý hạt giống

05 Bình phun Kết hợp với nước để đẩy lùi bệnh và khủ trùng

06 Xông khói Sử dụng các chất lỏng và khí tiêu diệt loài gây hại

07 Mồi Chất độc bị ăn vào bụng động vật, động vật thân mềm, loài

gặm nhấm sau khi bị mồi hấp dẫn

(Nguồn: Lê Huy Bá – Lâm Minh Triết, ‘Sinh thái môi trường ứng dụng’)

Tuy vậy xét về quan điểm của khái niệm “Các hợp chất ô nhiễm hữu cơ bền – POPs” theo công ước Stockhôm thì nhóm này chỉ bao gồm 9 hóa chất như danh sách trình bày ở trên (ngoại trừ 3 chất đầu là PCB, Dioxin và Furan)

3.2 Nhóm 2 – Các hóa chất sử dụng trong công nghiệp

POPs phát tán vào môi trường phổ biến và được chú ý nhiều nhất trong nhóm 2 là các hoá chất trong dầu nhớt vàcác loại hoá chất sử dụng cho các quá trình sản xuất công nghiệp hoặc những sản phẩm của các hoạt động sản xuất công nghiệp, điển hình là PCBs PCBs được sử dụng trong các ngành sản xuất công nghiệp trên 50năm nay do có tính cách nhiệt cao và không cháy và ứng dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp điện (máy biến thế, acquy, bóng đèn huỳnh quang, dầu chịu nhiệt, dầu biến thế) chất làm mát trong truyền nhiệt, trong các dung môi chế tạo mực in, ngành công nghiệp sản xuất sơn…Đặc biệt hơn, PCBs được hình thành trong quá trình sản xuất của nhiều ngành công nghiệp, đôi lúc nó là sản phẩm phụ không mong muốn của nhiều ngành công nghiệp và các quá trình thiêu đốt, nguồn này cũng là một trong những nguồn sản sinh ra Dioxin

Khi phân loại PCB theo phạm vi ứng dụng, nó được phân thành ba loại sau:

- Các ứng dụng của PCB trong các dụng cụ kín

- Các ứng dụng của PCB trong các dụng cụ kín từng phần

- Các ứng dụng của PCB trong các dụng cụ hở

3.2.1 PCBs trong các dụng cụ kín

Các ứng dụng của PCBs trong các dụng cụ điện kín như các loại máy biến thế, các loại acquy, tụ diện của bóng đèn huỳnh quang Trong các thiết bị điện này, dầu chứa PCB được hàn kín, không cho chảy hoặc rò rỉ trong quá trình sản xuất, vận chuyển, bảo quản và sử dụng, thậm chí trong các sự cố như hoản hoạn, va chạm cơ học Dầu PCB không rò rỉ vì thế khá an toàn trong thời gian sử dụng

3.2.2 PCBs trong các dụng cụ nửa kín (kín từng phần)

Các loại dầu chứa PCBs được sử dụng như các chất lỏng truyền tải nhiệt, dầu khoáng sử dụng trong các thiết bị thủy lực và trong các loại bơm Trong tất các các thiết bị kể trên do sử dụng như chất lỏng chuyển động trong các thiết bị với các loại nhớt nên rất dễ rò rỉ trong quá trình sản xuất, sử dụng và bảo quản

3.2.3 PCBs trong các dụng cụ hở

Các loại dầu khoáng chứa PCBs được sử dụng như các chất bôi trơn, các loại sơn phủ, các loại mực in Trong các loại vật liệu này, PCBs được phân tán với số lượng nhỏ và cực kỳ mịn và vì thế hết sức khó khăn trong việc xử lý Cho đến nay, không có công nghệ và thiết bị xử lý nào xử lý các loại vật liệu chứa PCBs này Biện pháp duy nhất là người sản xuất phải đầu tư nghiên cứu và phát triển các loại vật liệu mới không chứa PCBs

B ả ng 3 Phân loại các thiết bị nhiễm PCBs

- Các thiết bị không chứa PCBs,

không cần kiểm soát lượng

3.3 Nhóm 3 – Các sản phẩm phụ không mong muốn (unwanted products) phát sinh ra từ quá trình đốt cháy

by-Cách phân loại trong nhóm 3 là những sản phẩm phụ của nhiều quá trình sản xuất khác nhau hoặc quá trình đốt cháy Nguồn phát sinh Dioxin chủ yếu từ các nhà máy sản xuất hoá chất, quá trình đốt các sản phẩm cháy có chứa clo, quá trình tẩy trắng bột giấy, các chất ô nhiễm tích tụ trong chuỗi thức ăn, trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu về chất thải nguy hại và trong các lò đốt chất thải, cụ thể như Hexachlorobenzene (HCB), Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), Dioxins và Furans Trong một phạm vi giới hạn, những hỗn hợp này có thể được hình thành do quá trình tự nhiên nhưng theo thời gian chúng sẽ mất dần

đi tính bền vững trong môi trường Sự nguy hiểm của nhóm POPs này là sau khi đã giải phóng vào môi trường chúng tích tụ lại và sau đó khuyếch đại trong chuỗi thực phẩm, trong mô mỡ Mặc dù Dioxin không làm phá vỡ AND nhưng chúng sẽ hoạt hoá AND đã bị suy thoái bởi những chất khác nên gây nhiều bệnh hiểm nghèo cho con người, có thể thấy nhiều nhất là bệnh ung thư, hỏnh chức năng hệ thần kinh phôi thai và quái thai

4 Đánh Giá Về Các Tính Chất Hóa Học Chính Của Pop

4.1 Tính chất vật lý

4.1.1 Tính chất vật lý chung của POPs:

Các chất ô nhiễm hữu cơ bền có bốn tính chất vật lý chung như sau:

- Trong thành phần có chứa nhóm Halogen

- Tan nhiều trong mỡ, ít tan trong nước

- Bền với nhiệt, ánh sáng và các quá trình phân huỷ hoá học, sinh học

- Dễ bay hơi, khả năng phát tán xa

4.1.2 Tính chất vật lý của nhóm 1- Các thuốc bảo vệ thực vật

Nhóm thuốc bảo vệ thực vật của POPs ở trạng thái tinh khiết là dạng bột trắng, không mùi, đôi lúc có màu trắng ngà, hoặc màu xám nhạt, không tan trong nước, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ Dưới dạng bột khí hoặc dung môi các hợp chất này có thể hấp thụ qua đường miệng và đường hô hấp Ở dạng dung dịch các loại hoá chất trong nhóm một có thể hấp thụ qua da

Trong nhóm, một hoá chất xét đến nhiều nhất là DDT DDT kỹ nghệ là một hỗn hợp nhiều đồng phân, trong đó đồng phân para có độ độc cao nhất đối với côn trùng Sản phẩm công nghiệp của nó ở thể rắn, màu trắng ngà và có mùi hôi

4.1.3 Tính chất vật lý của nhóm 2-nhóm hoá chất công nghiệp

Về mặt vật lý PCB là chất lỏng màu vàng nhạt trong suốt đến đặc quánh, tính đặc tăng lên theo mức độ clo hoá Độ sôi từ 325oC – 366,11oC Tỷ trọng từ 1,3 – 1,9 Hỗn hợp PCBs thương phẩm có chứa nhiều tạp chất trong đó có cả dibenzofuran và naphtalen Tính chất của PCBs như sau:

- Hằng số điện mơi thấp

- Bay hơi thấp

- Bền nhiệt và Khĩ cháy

- It tan trong nước

- Tan tốt trong các dung mơi hữu cơ

- Tuổi thọ cao

- khơng ảnh hưởng xấu đến thiết bị

- Khơng phân hủy sinh học

- Bền với mơi trường

- Tích lủy trong các mơ mở

- Gây ra ung thư

Ngồi ra PCBs cịn cĩ tính chất hằng số điện mơi nhạy với nhiệt độ, ít tổn thất năng lượng

Bền với nhiệt độ, ánh sáng và các quá trình phân hủy sinh học, hóa học Dễ bay hơi, khả năng phát tán xa Phá vỡ các tuyến nội tiết trong cơ thể sinh vật Aûnh hưởng đến khả năng sinh sản và hệ miễn dịch Gây rối loạn hệ thần kinh và là tác nhân gây ung thư.Khi cho PCb vào nguồn nước do tính không tan, tỷ trọng lớn và kỵ nước nó sẽ tích tụ trong bùn lắng của sông và ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước

4.1.4 Tính chất vật lý của nhóm 3 –nhóm các sản phẩm cháy

Đại điện cho nhóm này là các sản phẩm cháy sinh ra trong quá trình đốt các loại chất thải nguy hại và một phần khác là các loại hoá chất độc hại được sản xuất

do nhiều nguyên nhân khác nhau Đối với TCCD có áp suất hơi rất thấp, ở 25oC chỉ khoảng 1.7x10-6mmHg Điểm nóng chảy của nó cao, khoảng 305oC., độ hoà tan trong nước thải là 0.2μg/ l Nó bền nhiệt đến 700oC, có độ bền hoá học rất cao và rất ít phân huỷ sinh học, độc hại đối với một số động vật

PCDD/ PCDFs rất ít tan trong nước nhưng tan vô hạn trong chất béo, độ tan của 2,3,7,8– TCDD ở 20oC là 19.3ppt Độ tan của 2,3,7,8–TCDF là 419ppt Độ tan của 1,2,3,4,6,7,8– HpCDF là 1.35ppt Độ tan của PCDFs sẽ giảm khi số nguyên tử Clo trong phân tử tăng lên

Tất cả các chất PCDD/ PCDFs đều rất khó bay hơi ở điều kiện nhiệt độ bình thường, áp suất bay hơi thể hiện trong bảng sau:

B ả ng 4 Áp suất bay hơi của Dioxin

Stt Tên gọi Áp suất bay hơi

4.2 Tính chất hoá học

4.2.1 Tính chất hoá học chung của POPs

POPs là những hợp chất hữu cơ bền, trong công thức phân tử có chứa halogen,là những hợp chất hydrocacbon thơm có nhiều đồng phân (đôi lúc lên đến 209 đồng phân) và là nhóm hợp chất hữu cơ độc nhất trong hoá chất hữu cơ độc hại mà con người biết đến Chúng rất bền ở điều kiện nhiệt độ thường, bền với tác động của ánh sáng và có khả năng bị phân huỷ trong môi trường axit, kiềm

4.2.2 Tính chất hoá học chung của nhóm thuốc bảo vệ thực vật

Tính chất hoá học nhóm của POPs thuộc nhóm thuốc bảo vệ thực vật là các hợp chất hydrocacbon trong phân tử có một số nguyên tử hidro đã bị thay thế bằng nguyên tử clo Hiệu ứng gây độc của POPs nhóm 1 rất nghiêm trọng vì nó được sử dụng rộng rãi và tồn lưu trong môi trường Chúng rất bền vững ở nhiệt độ bình thường nhưng dễ bị kiềm thuỷ phân thành DDE Chúng không bị phân huỷ sinh học, tích tụ nhiều trong các mô mỡ và khuyếch đại sinh học trong chuỗi thức ăn sinh học từ phiêu sinh vật đến các loài chim nồng độ tăng lên 10triệu lần Chúng được sử dụng bằng cách phun dưới dạng sương mù hay bụi nên trực tiếp đi vào đất, từ đất chúng đi vào khí quyển và nước rồi tồn lưu

4.2.3 Tính chất hoá học của nhóm sản phẩm phụ

Do công thức phân tử của PCBs có thể thay thế 1 đến 10 nguyên tử Hidro bằng nguyên tử Clo trong cấu trúc vòng thơm của Biphenyl ở bên trái và chính sự thay thế làm cho PCBs có đến 209 đồng phân và hầu như tất cả các đồng phân này đều không tan trong nước Các hợp chất của PCB là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng trong hệ sinh thái vì chúng ổn định, tích tụ trong chuỗi dinh dưỡng, trong môi trường, đặc biệt là các loài động vật có xương sống trên cạn

4.2.4 Tính chất hoá học nhóm các sản phẩm cháy

POPs thuộc nhóm sản phẩm cháy sinh ra từ quá trình đốt các sản phẩm có chứa clo, chất thải có chứa clo, quá trình tẩy trắng bột giấy, trong các quy trình sản xuất thuốc diệt cỏ, nhựa PVC hoặc từ nhiều hydrocacbua có chứa clo Dioxin và Furan là những hợp chất của hidrocacbon mà trong đó một số nguyên tử Hydro

bị thế bởi Clo Dioxin có 210 đồng phân khác nhau, thường gặp nhất là TCDD và TCDF, chúng rất nguy hiểm ngay cả ở nồng độ rất thấp (ppb) Căn cứ vào số nguyên tử clo liên kết mà Dioxin và Furan chia thành 8 nhóm đồng phân khác nhau, cụ thể trong bảng sau:

B ả ng 5 Các đồng phân của Dioxin

Stt

Đồng phân của Dioxin Số hợp

chất Đồng phân của Furan Số hợp chất

- Dạng chế phẩm thường gặp: 30ND, 75BHN, 10BR, 5H…

- Độc tính: LD50 = 113mg/ kg (chuột) Thuốc có khả năng tích luỹ trong cơ thể người và động vật, nhất là các mô sửa, mô mỡ, đến khi đủ lượng gây độc thì thuốc sẽ gây các bệnh hiểm nghèo như ung thư, quái thai DDT độc mạnh với cá và ông mật DDT an toàn với cây trồng, trừ cây họ bí Thuốc trị được rất nhiều sâu hại không ẩn náu, nhất là các loại gặm nhấm, sâu ăn lá trên cầy trồng Thuốc có tác dụng rộng khi tác dụng và tiếp xúc cho nên khoảng thời gian cách ly an toàn lúc dùng thuốc là 30ngày

- Công thức hoá học

- Công thức hoá học

3CCL

Cl

ClCl

màu khác, nó được coi là có hiệu lực hơn Hexachlorbenzen (HCB) Lượng

thuốc dùng để bón cho cây trồng tính theo diện tích đất là 2 – 3kg/ ha

- Công thức hoá học

- Công thức hoá học

5.1.5 Hexachlorbenzen (C 6 H 6 Cl 6 – HCB)

- Tên gọi: Hexachlorbenzen

- Độc tính: Độc tính của thuốc ở chuột LD50 = 125mg/ kg Thuốc khả năng tích luỹ trong cơ thể người và động vật, đã bị cấm sử dụng Nếu thuốc có nhiều tạp chất sẽ ảnh hưởng đến hương vị của thuốc lá, khoai tây, các cây họ đậu và một số loại rau Thuốc có phổ tác dụng rộng, có thể sử dụng

- Công thức hoá học

5.1.6 Toxaphene

- Tên gọi: Toxaphen

- Độc tính: Toxaphene là loại thuốc vị độc và tiếp xúc Tác động đến sâu hại chậm nhưng hiệu lực kéo dài hơn DDT Thuốc chỉ phát huy tác dụng khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 20oC Thuốc có độ độc cấp tính cao hơn người, gia súc, cá nhưng đặc biệt ít độc đối với ong mật An toàn đối với cây trồng, trừ một số loại mẫn cảm như dưa chuột, dưa vàng Ngoài ra thuốc còn có tác dụng khi dùng để diệt chuột Nó đã bị cấm sử dụng

- Công thức hoá học

5.1.7 Chlordane

- Tên gọi: Chlordane

- Công thức hoá học

5.1.8 Mirex

Cln

CH

Cl3

Cl

- Tên gọi: Mirex

- Công thức hoá học

5.1.9 Endrin

- Tên gọi: Endrin

- Độc tính: độc tính của Endrin khá cao, LD50 = 7 - 35mg/ kg tiến hành thí nghiệm trên chuột Thuốc được dùng để trừ sâu hại cây bông, mía, thuốc lá, ngô với dạng chế phẩm ở nồng độ 0.2 – 0.5%

- Công thức hoá học

5.2 Nhóm các sản phẩm công nghiệp

5.2.1 Polyclobiphenyl (C 12 H 9 Cl - PCBs ): có 209 đồng phân

- Tên gọi: Polyclobiphenyl

- Công thức hoá học

5.3 Nhóm các sản phẩm cháy

5.3.1 Polyclorinated Dibenzo - p - Dioxin

- Tên gọi: Polyclorinated Dibenzo - p - Dioxin (PCDD)

Cl

Cl

ClCl

Cl

Cl

ClCl

Cl

Cl

Cl Cl

ClCl

Cl

O

ClCl

ClCl

- Công thức hoá học

5.3.2 Polychlorinateddibenzofurans

- Tên gọi: Polychlorinated dibenzofurans (PCDF)

- Công thức hoá học

OCl

SỞ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ VIỆN MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CÁC HỢP CHẤT Ơ NHIỄM HỮU CƠ BỀN (PERSISTANT ORGANIC POLLUTANTs – POPs) TẠI KHU VỰC TP HỒ CHÍ MINH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, NGĂN NGỪA, XỬ LÝ VÀ THẢI BỎ PHÙ HỢP

NỘI DUNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

oOo BÁO CÁO 1.2

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GÂY RA TÁC ĐỘNG ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC HỢP CHẤT POPs ĐẾN CON

NGƯỜI VÀ MÔI TRƯỜNG SỐNG

TPHCM, NĂM 2006

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ 1.2

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GÂY RA TÁC ĐỘNG ẢNH

HƯỞNG CỦA CÁC HỢP CHẤT POPs ĐẾN CON

NGƯỜI VÀ MÔI TRƯỜNG SỐNG

Lời nói đầu

Đề tài “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng các hợp chất ô nhiễm hữu cơ bền (… ) tại

khu vực TP.HCM và đề xuất các giải pháp quản lý, ngăn ngừa, xử lý và thải bỏ phù

hợp” với mục tiêu “Đưa ra một bức tranh tổng thể về hiện trạng các nguồn phát

thải, lưu giữ, sử dụng và thải bỏ POPs vào môi trường trên địa bàn thành phố Hồ

Chí Minh, và đề xuất các giải pháp nhằm quản lý, ngăn ngừa, xử lý và thải bỏ an

toàn các chất thải đặc biệt nguy hại này cho khu vực Thành Phố nói riêng và Việt

Nam nói chung “

Đề tài này gồm có 5 nội dung chính, nội dung trong báo cáo này thuộc nội dung 1

của đề tài Nội dung này nhằm mục tiêu tổng quan những thông tin quan trọng về

các hợp chất POPs chính

Báo cáo này nhằm mục tiêu tổng quan về tác động ảnh hưởng của các hợp chất

POPs đến con người và môi trường sống Báo có gồm 4 nội dung chính:

ND 1: con đường vận chuyển và biến đổi của POPs trong môi trường và con người

ND 2: các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ của các hợp chất POPs

ND 3: đánh giá sự hấp thụ, tồn lưu, chuyển hóa của các hợp chất POPs trong cơ thể

con người và môi trường

ND 4: các độc tố thường gặp do POPs gây ra, trong đó nêulên một số triệu chứng

và các căcn bệnh được thừa nhận do POP gây ra

Cơ sở để xây dựng báo cáo này là tổng hợp các tài liệu liên quan trong nước và

ngoài nước Đối với các bệnh do dioxin, chất độc da cam gây ra được lấy thông tin

từ các nguồn báo chí (web site nạn nhân chất độc da cam Việt Nam) và kết quả

chứng minh của y học Vì nguồn tài liệu hạn chế, nên rất mong được sự góp ý để

báo cacó được đầy đủ và hoàn thiện

DANH MỤC HÌNH

Bảng 1 Thời gian bán phân huỷ của nhóm thuốc trừ sâu thuộc POPs 8

Bảng 2 Số ca nhiễm độc thuốc trừ sâu tại huyện Bình Chánh 15

Bảng 3 Dấu hiệu và triệu chứng sau khi nông dân sử dụng thuốc 16

Bảng 4 Tác động và triệu chứng của các loại thuốc trừ sâu đối với con người 16

Bảng 5 Kết quả lượng men Cholinesterase trong máu 18

Hình 1 Sự biến đổi và tác động của các chất ô nhiễm trong môi trường 2

Hình 2 Quá trình hấp thụ, phân bố, lưu trữ, vận chuyển và loại bỏ POPs trong cơ thể

người 4

Hình 3.Chu trình tương tác giữa chất ô nhiễm và cơ thể sinh vật 4

Hình 4.Biến đổi và tác động của chất ô nhiễm trong môi trường 6

Hình 5 Khả năng nhiễm độc qua dây chuyền thực phẩm trong hệ sinh thái nước 10

Hình 6 Tích lũy DDT qua chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nước 12

Hình 7 Quá trình chuyển hoá và đào thải POPs của cơ thể sinh vật 13

MỤC LỤC

1 CON ĐƯỜNG VẬN CHUYỂN VÀ BIẾN ĐỔI CỦA CÁC HỢP CHẤT POPs

ĐẾN CON NGƯỜI VÀ MÔI TRƯỜNG SỐNG 1

1.1 Mở đầu 1 1.2 Con đường chuyền dẫn và vận chuyển POPs trong môi trường 1

1.3 Con đường vận chuyển của POPs trong cơ thể người 3

2 ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ POPS TRONG MÔI

TRƯỜNG 5

2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ POPs trong môi trường 5

2.2 Phương thức đưa POPs vào môi trường 5

2.2.1 Dạng nguồn thải: 5

2.2.2 Lưu lượng nguồn: 5

2.2.3 Thành phần các chất ô nhiễm: 6

2.3 Tính chất vật lý của chất ô nhiễm 6

2.3.1 Độ tan: 6 2.3.2 Tỷ trọng: 7 2.4 Tính chất hoá học của chất ô nhiễm 7

2.5 Các yếu tố khác 7

3 ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH HẤP THỤ, BIẾN ĐỔI, TỒN LƯU VÀ CHUYỂN HÓA

CỦA CÁC HỢP CHẤT POPs TRONG CƠ THỂ CON NGƯỜI VÀ TRONG CÁC MÔI

TRƯỜNG KHÁC NHAU 7

3.1 Sự hấp thụ, tồn lưu, biến đổi và chuyển hóa POPs trong cơ thể người và môi

trường 7

3.2 Khả năng hấp thụ 7

3.3 Sự tồn lưu 8

3.3.1 Các yếu tố làm thay đổi tính tồn lưu trong cơ thể sinh vật 9

3.4 Quá trình biến đổi và chuyển hoá POPs 9

3.4.1 Quá trình tích lũy sinh học (bioaccumulation) 10

3.4.2 Khả năng khuếch đại sinh học 11

3.4.3 Bảo tồn vật chất trong chuỗi thức ăn 12

3.4.4 Bài tiết 13

4 ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ CÁC HIỆU ỨNG ĐỘC TỐ THƯỜNG GẶP DO POPs GÂY

RA CHO CON NGƯỜI VÀ MÔI TRƯỜNG VÀ MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP CỤ THỂ

ĐÃ XẢY RA TRÊN THỰC TẾ 14

4.1 Các hiệu ứng độc tố của POPs đối với con người và môi trường 14

4.1.1 Hiệu ứng độc tố của các hợp chất thuộc nhóm thuộc trừ sâu 14

4.1.2 Hiệu ứng độc tố của các hợp chất thuộc nhóm hoá chất công nghiệp 19

4.1.3 Hiệu ứng độc tố của các hợp chất thuộc nhóm Dioxin, Furan 20

4.2 Các Bệnh Liên Quan Dioxin 20

4.2.1 Các bệnh được công nhận do dioxin gây ra 20

4.2.2 Sự ảnh hưởng của dioxin và sức khỏe 22

1 CON ĐƯỜNG VẬN CHUYỂN VÀ BIẾN ĐỔI CỦA CÁC HỢP CHẤT

POPs ĐẾN CON NGƯỜI VÀ MÔI TRƯỜNG SỐNG

1.1 Mở đầu

Các chất thải đi vào môi trường bằng nhiều con đường khác nhau, nếu nồng

động và hàm lượng quá cao, vượt ngưỡng cho phép và chịu đựng của môi trường

thì nó sẽ trở nên độc hại và trở thành tác nhân gây ô nhiễm môi trường Khi

được đưa vào môi trường, chất ô nhiễm chịu tác động của các yếu tố tự nhiên có

thể trở thành các tác nhân ô nhiễm thứ cấp có độc thấp hoặc cao hơn so với ban

đầu Khi các chất ô nhiễm, đặc biệt hơn là chất ô nhiễm hữu cơ tiếp xúc với

động-thực vật và vi sinh trong môi trường như cây cỏ, động vật, con người, vi

sinh vật…sẽ gây tác động sinh học qua con đường hấp thụ, phân bố, chuyển hoá

và tương tác với các thành phần sinh hoá nhạy cảm dẫn đến nguy cơ bệnh tật

cho các cơ thể trong môi trường Đó chính là một trong những lý do chúng ta cần

xem xét con đường dẫn chuyền chất ô nhiễm vào môi trường

1.2 Con đường chuyền dẫn và vận chuyển POPs trong môi trường

Các chất ô nhiễm (POPs) xuất phát từ nguồn phát sinh đi vào môi trường qua

quá trình dẫn chuyền, vận chuyển và biến đổi rất phức tạp, minh hoạ qua hình

vẽ:

Hình 1 Sự biến đổi và tác động của các chất ô nhiễm trong môi trường

Trong tất cả các hoạt động công nghiệp thì POPs được phát thải vào môi trường

dưới các dạng sau:

• Phát thải vào không khí

• Phát thải vào nước

• Phát thải vào đất

• Phát thải vào sản phẩm

Do đó tùy vào nguồn phát sinh mà con đường vận chuyển của nhóm hợp chất

này vào môi trường cũng khác nhau

Nguồn phát sinh Dioxin:

Dioxin được phát thải ra ở tất cả các dạng nhưng phần lớn là phát thải vào

không khí, tro, đất Môi trường nước là ít bị nhiểm dioxin nhất Vì đa phần được

Nguồn ô

nhiễm chuyểnDi

Thành phần hữu sinh

Tác nhân

ô nhiễm

Thành phần vô sinh

Tác động sinh học của chất ô nhiễm

Biến đổi và tác động của chất ô nhiễm trong hệ sinh

Tác động vật lý của chất ô nhiễm

Suy giảm Hệ sinh thái Tác động môi trường

phát thải vào không khí nên khả năng di chuyển trong môi trường là rất lớn Do

đó sẽ ảnh hưởng đến quá trình hô hấp của con người và động vật

1.3 Con đường vận chuyển của POPs trong cơ thể người

POPs đi vào cơ thể người qua nhiều con đường khác nhau, qua da, qua hệ tiêu

hoá, qua đường hô hấp và xuyên qua lớp màng tế bào bảo vệ cơ thể Tốc độ

khuếch tán phụ thuộc vào tính chất hoá, lý của hoá chất ô nhiễm điển hình như

độ tan trong nước, tính thân mỡ, pH, thành phần của chuỗi thực phẩm, khả năng

liên kết protein, thời điểm chất độc tiếp xúc và khả năng tiếp nhận của cơ thể

Độ tan phụ thuộc vào tính phân cực của hợp chất Các chất có độ phân cực cao

thì dễ tan trong nước và các chất có độ phân cực thấp hoặc không phân cực thì

dễ tan trong mỡ (như các hợp chất clo hữu cơ)

Hình 2 Quá trình hấp thụ, phân bố, lưu trữ, vận chuyển và loại bỏ POPs trong

cơ thể người

Hình 3.Chu trình tương tác giữa chất ô nhiễm và cơ thể sinh vật

Bàng quang

Chất lỏng ngoài tế bào

Lưu trữ trong xương, mỡ và các

cơ quan khác

Chuyển hoá

Tác động

2 ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ POPS

TRONG MÔI TRƯỜNG

2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ POPs trong môi trường

Nồng độ của các chất ô nhiễm trong môi trường phụ thuộc vào các yếu tố:

- Phương thức đưa chất ô nhiễm vào môi trường

- Tính chất vật lý của POPs

- Tính chất hoá học của POPs

- Khả năng tích lũy và khuếch đại sinh học của POPs

- Điều kiện môi trường: điều kiện thủy văn (tốc độ dòng chảy, lưu lượng dòng, thủy triều…), yếu tố khí tượng (độ ẩm, nhiệt độ, tốc độ gió…),…

2.2 Phương thức đưa POPs vào môi trường

Phương thức đưa chất ô nhiễm hữu cơ bền vào môi trường phụ thuộc vào dạng

nguồn phát thải, cấu trúc và thành phần của nó, cụ thể như sau:

2.2.1 Dạng nguồn thải:

Chủ yếu đưa chất ô nhiễm vào môi trường như sau:

- Nguồn điểm: chất ô nhiễm phát ra từ ống khói các nhà máy, cống xả nước

thải, giàn khoan dầu khí, lò phản ứng hạt nhân, tàu thủy…

- Nguồn không điểm: chất ô nhiễm được phát tán kết hợp với các yếu tố trong môi trường tự nhiên như trời mưa, vận tốc gióù, nước mưa chảy tràn, vận tốc

dòng chảy…nó có khả năng phát tán xa, rộng và khó quan trắc hơn so với nguồn

điểm

- Chất ô nhiễm sơ cấp: chất ô nhiễm được đưa hoặc thải trực tiếp vào môi

trường Ví dụ: việc phun xịt thuốc bảo vệ thực vật vào môi trường, việc xả thải

PCB vào môi trường…

- Chất ô nhiễm thứ cấp: là kết quả của quá trình chuyển hoá chất ô nhiễm sơ

cấp Ví dụ như khi đốt nóng các hợp chất hữu cơ bền có clo tạo ta Dioxin và các

sản phẩm từ Furan, đốt cháy không hoàn toàn các sản phẩm dầu mỏ sinh ra Hidrocacbua, PAHs…

2.2.2 Lưu lượng nguồn:

Nồng độ chất thải độc hại vào môi trường càng cao và thời gian tiếp xúc với đối

tượng càng lâu thì khả năng gây độc càng lớn

2.2.3 Thành phần các chất ô nhiễm:

Đóng vai trò quan trọng đối với độ bền vững và khả năng tác động đến sinh vật

Điển hình, nhiều chất ô nhiễm (thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, chất độc quân sự…)

không sử dụng ở dạng tinh khiết mà pha trong dung môi hữu cơ hoặc trộn với

một hoá chất khác để tăng tính thấm vào cơ thể sinh vật vầ tăng độ bền vững

trong môi trường Nhiều chất ô nhiễm bản thân có độc tính không cao nhưng có

chứa tạp chất, đôi khi các tạp chất này mặc dù có hàm lượng thấp nhưng khi pha

trộng sẽ có độc tính cao đối với hệ sinh thái và con người

Ví dụ: 2,3,7,8 Tetracldibenzo-p-dioxin (tức Dioxin) có độc tính rất cao, với hàm

lượng khoảng một vài phần triệu đã gây độc Liều gây chết 50% (LD50) của

Dioxin với chuột trắng là 0,6μg/kg

Hình 4 Biến đổi và tác động của chất ô nhiễm trong môi trường

2.3 Tính chất vật lý của chất ô nhiễm

2.3.1 Độ tan:

Các chất trong nhóm POPs là những chất có độ tan kém trong nước nhưng dễ tan

trong các dung môi hữu cơ, hoặc trong chất béo (chất thân mỡ) nên dễ hấp thụ,

tích lũy trong các mô mỡ của động vật và khó bài tiết

Môi trường bên

ngoài

Môi trường bên trong cơ thể Hấp thụ

Phân tán trong môi trường vật lý

Suy giảm do:

- Quá trình thủy phân

- Quá trình quanh phân

- Sinh vật

Bài tiết Tích lũy

Nồng độ trong cơ thể

Vận chuyển sinh hoá

Nguồn

Tương tác với cơ quan tiếp nhận

Biến đổi sinh hoá

Tác động về sinh lý, bệnh lý

2.3.2 Tỷ trọng:

Chất ô nhiễm có tỷ trọng lớn sẽ lắng xuống dưới, tạo nồng độ cao, ngược lại các

chất có tỷ trọng thấp sẽ phân tán lên phía trên và dễ dàng vận chuyển đến nơi

khác

2.4 Tính chất hoá học của chất ô nhiễm

Các chất ô nhiễm dễ bị thuỷ phân khó giữ được nồng độ cao trong môi trường

sau một thời gian dài, đặc biệt khi môi trường nước có tính kiềm Một số chất ô

nhiễm có thể bị phân huỷ hoặc chuyển hoá dưới tác dụng của ánh sáng tử ngoại

tạo ra những chất có tính độc kém hơn Đối với những chất hữu cơ bền như PCB,

DDT, Dioxin, dẫn xuất của clobenzen… khó bị thuỷ phân, dễ bị oxy hoá nên tồn

lưu lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật Chu kỳ bán phân huỷ của DDT

trong nước đến 20 – 30năm, chu kỳ bán phân huỷ của

2,3,7,8-Tetraclodibenzo-p-dixin đến 10 – 12năm

2.5 Các yếu tố khác

Một số yếu tố khác có ảnh hưởng đến sự tồn lưu và biến đổi của hoá chất trong

môi trường như: diện tích bề mặt, độ sâu của dòng chảy, độ pH, dòng chảy, vận

tốc dòng, nhiệt độ, độ mặn, nồng độ của các chất rắn lơ lửng, lượng cacbon

trong lớp trầm tích…

3 ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH HẤP THỤ, BIẾN ĐỔI, TỒN LƯU VÀ

CHUYỂN HÓA CỦA CÁC HỢP CHẤT POPs TRONG CƠ THỂ CON

NGƯỜI VÀ TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG KHÁC NHAU

3.1 Sự hấp thụ, tồn lưu, biến đổi và chuyển hóa POPs trong cơ thể người và

môi trường

Nồng độ cacù chất ô nhiễm tích lũy trong cơ thể phụ thuộc vào lượng hoá chất,

thời gian tíêp xúc, thời điểm tiếp xúc, khả năng hấp thụ, phân bố, tích lũy, khả

năng bài tiết và mức độ chuyển hoá hoá sinh trong cơ thể, cụ thể như sau:

3.2 Khả năng hấp thụ

Con người có khả năng hấp thụ POPs Khả năng hấp thụ là quá trình hoá chất

thấm qua màng tế bào và xâm nhập vào máu, quá trình hấp thụ chất độc thông

thường qua các con đường hô hấp, tiêu hoá (qua chuỗi thức ăn) và qua da

3.3 Sự tồn lưu

Sự tồn lưu và phân bố của POPs trong cơ thể sinh vật là quá trình vận chuyển

các loại POPs vào cơ thể sinh vật, xâm nhập vào máu rồi đi đến các cơ quan

trong cơ thể Trong cơ thể sinh vật, POPs sẽ tích lũy lại trong các ơ quan của cơ

thể Khả năng tồn lưu này phụ thuộc vào đặc điểm hoá học, cấu trúc phân tử,

tính chất vật lý và cấu trúc của cơ quan tiếp nhận mà hiệu ứng gây độc sẽ khác

nhau Trong các loại POPs, các hoá chất có tính thân mỡ cao, dễ dàng tập trung

trong các mô mỡ như DDT, PCB, Chlordane… sẽ tập trung trong các mô mỡ

Điển hình, sau khi POPs đi vào môi trường qua việc phun thuốc bảo vệ thực

vật,hoá chất biến mất dần theo động học bậc một qua thời gian bán phân huỷ

của thuốc

Một chất càng tồn lưu lâu trong hệ sinh thái càng có nhiều cơ hội tích tụ vào cơ

thể sinh vật và ngược lại, nếu chúng phân huỷ nhanh sẽ không có đủ thời gian

gây ra hiện tượng tích tụ sinh học Các chất ô nhiễm hữu cơ bền là dạng chất ô

nhiễm có khả năng tích lũy sinh học

Ví dụ: thời gian tồn lưu của thuốc bảo vệ thực vật clo hữu cơ để giảm 75% nồng

độ ban đầu là 2 – 5năm, của PCBs từ vài năm đến vài chục năm

Bảng 1 Thời gian bán phân huỷ của nhóm thuốc trừ sâu thuộc POPs

STT Loại thuốc trừ sâu Thời gian bán phân huỷ

(Nguồn: http://www.greenpeaca.org)

3.3.1 Các yếu tố làm thay đổi tính tồn lưu trong cơ thể sinh vật

- Hấp thu: chất ô nhiễm đi vào trong môi trường được là do khả năng ngấm

vào các chất có thể hấp thu được như bùn đáy, sinh khối trong môi trường nước,

đất đai và cặn lơ lửng trong không khí Hai trường hợp mà sự hấp phụ trở nên

quan trọng là sự hấp phụ ở thể khí hoặc thể lỏng trong đất hoặc trong bùn đáy

Tiến trình hấp phụ này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như: cấu tạo của hoá chất,

pH của môi trường, nhiệt độ, thời gian tiếp xúc, khả năng chuyển hoá…

- Sự bay hơi: các hoá chất có tính tan và độ phân cực thấp sẽ bốc hơi khỏi

môi trường nước nhanh chóng hơn so với các hợp chất có độ hoà tan cao hơn Những chất ô nhiễm hữu cơ có phân tử lượng cao thì dễ dàng bốc hơi do khả năng hoạt động trong dung dịch và phân bố trong những vùng phân cực Điển hình, trong mô mỡ ở các động vật vùng cực thấy nồng độ khá cao của các hợp

chất clo hoá

3.4 Quá trình biến đổi và chuyển hoá POPs

Dây chuyền thực phẩm là con đường dẫn truyền chất dinh lưỡng, năng lượng

đến cơ thể sinh vật, đồng thời cũng là con đường dẫn chuyền hoá chất đến cơ

thể, cứ như thế trong cơ thể sinh vật tồn tại trong môi trường nếu một mắc xích

nào đó có nhiễm hoá chất, đặc biệt là POPs, thì hoá chất này sẽ được chuyền

sang cho động vật khác trong dạy chuyền thực phẩm

Cụ thể, trong hệ sinh thái nước, dây chuyền thực phẩm bắt đầu bằng sinh vật

sản xuất bậc nhất Sinh vật sản xuất bậc nhất này bao gồm các loại thực vật như

tảo, bèo, chúng sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời và các chất dinh dưỡng

trong nước để tổng hợp các chất vô cơ thành tổ chức sống Và sinh vật sản xuất

này là nguồn cung cấp năng lượng và dinh dưỡng cho các loài phiêu sinh động

vật (sinh vật tiêu thụ bậc nhất) Các loài sinh vật tiêu thụ bậc nhất này là nguồn

thức ăn cho sinh vật tiêu thụ bậc hai (loài ăn động vật, ví dụ là những loại các

nhỏ) Sau đó, sinh vật tiêu thụ bậc hai là nguồn thức ăn cho sinh vật tiêu thụ bậc

ba,…cứ liên tục như vậy hoá chất sẽ tồn lưu trong cơ thể sinh vật và cuối cùng

đối tượng đối tượng chịu ảnh hưởng đó là con người, quá trình này gọi là quá

trình khuếch đại sinh học, minh họa qua hình vẽ sau:

Hình 5 Khả năng nhiễm độc qua dây chuyền thực phẩm trong hệ sinh thái

nước 3.4.1 Quá trình tích lũy sinh học (bioaccumulation)

Con người sử dụng thức ăn trong chuỗi dinh dưỡng từ môi trường để cung cấp và

dự trữ năng lượng cho cơ thể Nếu nguồn thức ăn từ môi trường bị nhiễm hoá

chất dưới nhiều hình thức khác nhau thì sẽ tích lũy trong cơ thể con người trong

các mô của cơ thể Sự lưu trữ của hoá chất làm cho nồng độ của nó trong cơ thể

sinh vật tăng cao hơn so với môi trường xung quanh Sự tích lũy này phụ thuộc

vào ba yếu tố chủ yếu như tính ưa mỡ của hoá chất, vận tốc biến dưỡng và bán

sinh của hoá chất trong cơ thể Hoá chất có khả năng tích lũy sinh học trong cơ

thể con người thông qua quá trình cô đọng và khuếch đại sinh học Sự cô động

sinh học xảy ra khi hoá chất khuếch tán từ môi trường nước qua da Khi trao đổi

chất và đào thải không tích cực chất ô nhiệm có cơ hội tích tụ lại trong cơ thể

sinh vật (trong các mô và cơ quan), thẩm thấu trong các mô và gây độc cho sinh

vật Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích tụ sinh học: sự tích tụ sinh học phụ thuộc

vào nhiều yếu tố, từ chất ô nhiễm cho đến hệ sinh thái, có thể kể đến các yếu tố

Ánh sáng mặt trời

Sinh vật sản xuất (tảo, rong, rêu, bèo, cây cỏ)

Sinh vật tiêu thụ bậc một (phiêu sinh vật)

Sinh vật tiêu thụ bậc hai

Vi sinh vật phân hủy

Sinh vật tiêu thụ bậc một

như tốc độ trao đổi chất và đào thải, tồn lưu chất ô nhiễm trong môi trường, kiểu

hấp thu vào sinh vật, tốc độ tăng trưởng của sinh vật, đặc trưng sinh thái và lý,

hoá của môi trường, tính tiềm ẩn sinh học…

Bảng 1 Đặc trưng của chất ô nhiễm ảnh hưởng đến khả năng tích tụ sinh học

STT Tính chất Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích tụ sinh

học

01 Cấu trúc hoá học Liên kết C- C, C – H, C - halogen

02 Trọng lượng phân tử 100 < M < 350

03 Quá trình trao đổi chất Ít

04 Tính ổn định Khó phân huỷ, tồn lưu

05 Log của hệ số phân chia 2 < log KOW < 6

06 Tính tan trong nước < 18mol/m3

08 Tính tiềm ẩn Khả năng tiềm ẩn sinh học

(Nguồn: Đỗ Hồng Lan Chi, Bài giảng độc học sinh thái, IER)

3.4.2 Khả năng khuếch đại sinh học

Quá trình khuếch đại sinh học xảy ra khi các chất ô nhiễm hữu cơ bền chuyển từ

mức độ dinh dưỡng thấp lên mức độ dinh dưỡng cao trong chuỗi thực phẩm và

như thế sinh vật ở mức độ có nồng độ các chất gây ô nhiễm mức cao hơn Hiện

tượng khuếch đại sinh học được tạo ra khi chất ô nhiễm tích tụ sinh học hiện

diện tồn dư rất nhiều mà lại phân huỷ chậm Mỗi khi đi qua một mức trong

chuỗi dinh dưỡng tổng tồn dư của chất ô nhiễm lại được chuyển vào loài ăn mồi

ở mức dinh dưỡng trên đó và cứ như thế chất ô nhiễm có trong cơ thể sinh vật ở

mức trên cùng trong chuỗi dinh dưỡng do đó có thể cao hơn nồng độ ban đầu Ví

dụ, với PCBs, nồng độ khuếch đại trong mô cá là gấp 105 - 106 trong môi

trường nước

Nếu tiếp xúc với chất ô nhiễm kéo dài tổng lượng độc hấp thu tiếp tực tăng lên

khi sinh vật ngày càng tăng trưởng Trạng thái đều chỉ có thể đạt được khi sự

tăng trưởng đã dừng hoàn toàn Trong quá trình khuếch đại sinh học nhiệt độ có

ảnh hưởng đến khả năng hấp thu năng lượng, tăng trưởng và hàm lượng chất

béo trong của động vật Tốc độ đào thải của các chất ưu mỡ suy giảm khi con

người tích lũy nhiều chất béo Thời gian cần thiết để nồng độ hoá chất giảm

xuống khi hoá chất được bài tiết ra ngoài, tuy nhiên khả năng này rất ít xảy ra,

có thể thấy qua sơ đồ minh hoạ sau:

Hình 6 Tích lũy DDT qua chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nước

3.4.3 Bảo tồn vật chất trong chuỗi thức ăn

Theo định luật bảo toàn vật chất thì khối lượng của các chất tham gia phản ứng

bao giờ cũng bằng khối lượng của sản phẩm tạo thành

Có thể viết phương trình thể hiện mối liên hệ vật chất giữa các bộ phận trong

chuỗi thức ăn như sau:

T = Tt + Th + Tb + Ttr + Ts + Tth

Trong đó:

- T : thức ăn đầu vào (trong chuối thức ăn )

- Tt : thức ăn dùng để thở

- Th: thức ăn dùng để hoạt động

- Tb: thức ăn dùng để bài tiết

- Ttr: thức ăn dùng để tăng trưởng

- Ts : thức ăn dùng để sinh sản

- Tth: thức ăn thừa

- Tổng thức ăn dùng Ttr + Ts được gọi là sản phẩm tinh (NP)

Theo nguyên lí bảo tồn vật chất thì chất dinh dưỡng cũng như các hợp chất có

hại trong chuỗi thức ăn xâm nhập vào cơ thể con người hay động vật sẽ được

giữ lại một phần trong sinh vật và đào thải 1 phần ra môi trường theo tỷ lệ và

thời gian khác nhau Đối với các chất dinh dưỡng thì cung cấp năng lượng, còn

đối với chất độc thì tuân theo nguyên lý của độc chất học: “ trong bất kỳ hệ sinh

thái nào mọi chất độc không bị mất qua hô hấp và bài tiết mà được giữ lại một

phần trong cơ thể vì chúng ít biến chất sinh học vào các hợp chất khác của chuỗi

thức ăn

3.4.4 Bài tiết

Quá trình bài tiết chất thải ra ngoài cơ thể qua các cơ quan chủ yếu như thận,

phổi,mật, nước tiểu và phân Trong đó, gan và mật có vai trò quan trọng đối với

sự bài tiết các loại thuốc bảo vệ thực vật, chủ yếu là DDT Tốc độ loại bỏ các

hoá chất khỏi cơ thể phụ thuộc vào tốc độ chuyển hoá và bài tiết của chúng

Tuy nhiên khả năng bài tiết này là rất lâu, đôi khi kéo dài từ 50 – 60 năm

Vận tốc đào thải hoá chất của một sinh vật có tác động rõ rệt đến khả năng gây

độc và sự tích lũy của hoá chất Ở các loài hữu sống có nhiều cách đào thải chất

độc, chẳng hạn như tiết niệu qua thận, chuyển vận qua các bề mặt hô hấp như

phổinhư phổi đối với các động vật hữu sống trên cạn và mang đối với các động

vật dưới nước, hoặc thải ra ống mật trước khi đại tiện ra ngoài Các loài chân

đốt có thể bài tiết chất độc qua sự lột xác Mang cá có vai trò chính yếu trong

việc bài tiết các hợp chất không phân cực ở các loài cá, thậm chí những chứng

minh gần đây cho rằng cá có thể bài tiết các hidrocacbon đa vòng qua đường

mật

Hình 7 Quá trình chuyển hoá và đào thải POPs của cơ thể sinh vật

Chất ô nhiễm

Khử hoạt hoá (tăng độ phân cực, tăng tính thân nước

Hoạt hoá (giảm độ phân cực, tăng tính thân mỡ

Dễ bài tiết

Giảm tính độc

Bụi sắt

Tăng tính độc

Về mặt lý thuyết, một hoá chất không bao giờ được hoàn toàn đào thải ra khỏi

cơ thể Trên thực tế, một hoá chất được coi là đào thải hoàn toàn khỏi cơ thể khi

nó trải qua chu kỳ bán sinh tuỳ thuộc vào liều lượng Hoá chất đào thải khỏi

huyết tương cùng vận tốc với sự đào thải nó ra khỏi mô tế bào Tốc độ đào thải

một hoá chất tỷ lệ trực tiếp với nồng độ của nó trong sinh vật

4 ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ CÁC HIỆU ỨNG ĐỘC TỐ THƯỜNG GẶP DO

POPs GÂY RA CHO CON NGƯỜI VÀ MÔI TRƯỜNG VÀ MỘT SỐ

TRƯỜNG HỢP CỤ THỂ ĐÃ XẢY RA TRÊN THỰC TẾ

4.1 Các hiệu ứng độc tố của POPs đối với con người và môi trường

4.1.1 Hiệu ứng độc tố của các hợp chất thuộc nhóm thuộc trừ sâu

Hầu hết cáùc hoá chất nhóm thuốc trừ sâu thuộc POPs đã bị cấm sử dụng từ năm

1970 nhưng nó vẫn còn được sử dụng ở một số nước nông nghiệp, có nền kinh tế

chậm phát triển và đối tượng được lưu ý nhất phải kể đến DDT DDT là một sản

phẩm của hidrocacbon thơm mạch vòng, trong đó một số nguyên tử hidro đã

được thay thế bằng nguyên tử clo Do cấu trúc mạch vòng nên chúng rất bền

vững và tích lũy trong chuỗi thức ăn Dưới dạng bụi bột hoặc khí DDT có thể

được hấp thụ qua đường tiêu hoá và đường hô hấp Ở dạng dung dịch DDT hấp

thụ qua da DDT được sử dụng bằng cách phun dưới dạng sương mù hay bụi và

trực tiếp đi vào đất, từ đất chúng di chuyển vào khí quyển và nước rồi phân hủy

tại đó Sự tồn lưu của chúng đo bằng thời gian chất đó phân hủy 95%, thường

khỏang thời gian này rất lâu, đôi khi đến 70– 80năm Trong cơ thể động vật,

DDT chuyển hoá thành DDE và DDA DDA tan trong nước, được thải nhiều qua

nước tiểu, DDE tích lũy trong các mô mỡ tương tự như DDT

Khi cơ thể bị nhiễm độc, thuốc trừ sâu phản ứng với enzym chE làm enzym mất

khả năng phân giải Acetylcholin, chất này tích lũy lại và gây nhiễm độc làm

cho hệ thống sinh lý bị rối loạn nhất là hệ thần kinh trung ương, nơi mà

Acetylcholin giữ vai trò điều hòa các xung động thần kinh Do cấu trúc của

thuốc trừ sâu gần giống như Ach, nên có tác dụng ngăn cản sự phục hồi của các

enzyme ChE và một số esterase khác trong cơ thể của con người Thực chất ngộ

độc thuốc trừ sâu là Ach không bị ChE thủy phân hết Tác dụng của thuốc trừ

sâu quyết định khả năng ức chế men Choline esterase trong máu gây rối loạn sự

dẫn truyền của hệ thần kinh Hàm lượng men Choline esterase trong máu có

liên quan trực tiếp đến mức độ ngộ độc của thuốc trừ sâu dạng cấp tính hay mãn

tính Trong điều kiện sinh lý bình thường, Acetylcholin (ACh) phản ứng với

enzym Choline esterase (ChE), enzym bị acetyl hóa còn Acetylcholin bị phân

giải