Nghiên cứu sự tích lũy các kim loại cadimi, chì, đồng, kẽm trong một số loài nghuyễn hể ở vùng biển cửa hội, tỉnh nghệ an

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN VĂN HIẾU NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI CADIMI, CHÌ, ĐỒNG, KẼM TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ Ở VÙNG BIỂN CỬA HỘI, TỈNH NGHỆ AN Chuyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN VĂN HIẾU

NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI CADIMI, CHÌ, ĐỒNG, KẼM TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ Ở VÙNG BIỂN CỬA HỘI, TỈNH NGHỆ AN

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGHỆ AN, 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN VĂN HIẾU

NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI CADIMI, CHÌ, ĐỒNG, KẼM TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ

Ở VÙNG BIỂN CỬA HỘI, TỈNH NGHỆ AN

Chuyên ngành: Hóa vô cơ

Mã số: 60.44.01.13

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS PHAN THỊ HỒNG TUYẾT

NGHỆ AN, 2014

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên cho tôi được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô giáo PGS.TS Phan Thị Hồng Tuyết đã tận tình hướng dẫn, đóng góp ý kiến ý quý báu, tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và viết luận văn.

Tôi xin tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo giảng dạy tại Khoa Hóa học - Trường Đại học Vinh, đặc biệt là các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Hóa vô

cơ đã cho tôi những kiến thức quý giá, tạo điều kiện cho tôi được rèn luyện, học tập

và nghiên cứu trong môi trường hiện đại.

Tôi xin cảm ơn lãnh đạo Chi cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Nghệ An, Viện Khoa học và Công nghệ môi trường - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, cũng như các đồng nghiệp đã hỗ trợ thời gian, công việc, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Cuối cùng tôi xin được cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên, chia sẻ mọi khó khăn cùng tôi.

Tuy nhiên, trong luận văn sẽ không tránh được những khuyết điểm và thiếu sót nên tôi rất mong quý thầy cô và các bạn góp ý để hoàn thiện hơn luận văn và tích lũy kinh nghiệm cho công tác nghiên cứu sau này.

Trân trọng!

Nghệ An, năm 2014HỌC VIÊN

Nguyễn Văn Hiếu

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Giả thuyết khoa học 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5

1.1 Vài nét về vùng biển Cửa Hội và các vấn đề ô nhiễm môi trường biển 5

1.1.1 Vài nét về vùng biển Cửa Hội 5

1.1.2 Các vấn đề ô nhiễm môi trường biển 6

1.1.3 Vài nét về động vật nhuyễn thể 8

1.2 Giới thiệu chung về kim loại nặng và tình hình ô nhiễm kim loại nặng 9

1.2.1 Kim loại nặng là gì? 9

1.2.2 Nguồn gốc xuất hiện các kim loại nặng 10

1.2.3 Tác hại của kim loại nặng 10

1.2.4 Sự xâm nhập của kim loại nặng vào cơ thể 12

1.2.5 Qui trình tích luỹ kim loại nặng theo dây chuyền thực phẩm 13

1.2.6 Sự tích tụ các nguyên tố Pb, Cd, Zn, Cu trong nhuyễn thể 14

1.2.7 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và Việt Nam 16

1.2.8 Giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm 20

1.3 Giới thiệu các nguyên tố đồng, kẽm, cadimi, chì, tác dụng sinh hóa và tính độc hại của chúng 22

1.3.1 Nguyên tố đồng 22

1.3.2 Nguyên tố kẽm 25

1.3.3 Nguyên tố cadimi 28

1.3.4 Nguyên tố chì 33

1.4 Các phương pháp xác định kim loại nặng 37

1.4.1 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS 37

1.4.2 Phương pháp phổ khối lượng nguyên tử ICP - MS 38

1.5 Các phương pháp xử lý mẫu 45

1.5.1 Nguyên tắc xử lý mẫu 45

1.5.2 Một số phương pháp xử lý mẫu xác định hàm lượng kim loại nặng trong nhuyễn thể 48

1.5.3 Một số phương pháp xử lý mẫu đất, trầm tích xác định hàm lượng kim loại nặng 50

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 51

2.1 Hóa chất, thiết bị và dụng cụ 51

2.1.1 Hóa chất 51

2.1.2 Dụng cụ 51

2.1.3 Thiết bị 51

2.2 Lấy mẫu, xử lý mẫu, bảo quản mẫu 55

2.2.1 Lấy mẫu 55

2.2.1.1 Đối tượng mẫu 55

2.2.1.2 Địa điểm lấy mẫu 57

2.2.2 Xử lý mẫu sơ bộ và bảo quản mẫu 59

2.3 Vô cơ hóa mẫu trong lò vi sóng 60

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 63

3.1 Tối ưu hoá điều kiện phân tích bằng ICP-MS 63

3.1.1 Chọn đồng vị phân tích 63

3.1.2 Độ sâu mẫu (Sample Depth - SDe) 64

3.1.3 Công suất cao tần (Radio Frequency Power - RFP) 65

3.1.4 Lưu lượng khí mang (Carier Gas Flow Rate - CGFR) 65

3.1.5 Tóm tắt các thông số tối ưu của thiết bị phân tích 65

3.1.6 Xây dựng đường chuẩn 66

3.2 Kết quả xác định đồng thời hàm lượng kẽm, đồng, cadimi, chì trong các mẫu

nhuyễn thể, bùn và nước biển bằng phương pháp ICP-MS 69

3.2.1 Kết quả phân tích hàm lượng đồng (Cu) trong các mẫu nhuyễn thể, bùn và nước biển 69

3.2.3 Kết quả xác định hàm lượng cadimi (Cd) trong các mẫu nhuyễn thể, bùn và nước biển 76

3.2.4 Kết quả xác định hàm lượng chì (Pb) trong các mẫu nhuyễn thể, bùn và nước biển 79

3.3 Đánh giá chung về sự tích lũy các kim loại đồng, kẽm, chì, cadimi trong mô các loại nhuyễn thể nghiên cứu 82

KẾT LUẬN 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

PHỤ LỤC 91

DANH SÁCH CÁC BẢNG

TrangBảng 1.1: Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể ở

vùng biển Senegal (năm 2006) 14Bảng 1.2: Hàm lượng trung bình của chì và đồng trong một số loài

nhuyễn thể hai mảnh vỏ vùng ven biển Đà Nẵng (năm

Bảng 1.3: Hàm lượng chì và cadimi trong một số loài nhuyễn thể ở

vùng biển Đà Nẵng (năm 2007) 15Bảng 1.4: Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể ở

vùng biển Đà Nẵng (năm 2008) 15Bảng 1.5: Tải lượng chất gây ô nhiễm đổ ra biển Hải Phòng – Quảng

Bảng 1.6: Tải lượng một số chất gây ô nhiễm đổ ra biển của một số hệ

Bảng 1.7: Lượng ăn vào hàng tuần có thể chấp nhận được tạm thời đối

với kim loại chì và cadimi trong thực phẩm 21Bảng 1.8: Giới hạn cho phép của hàm lượng đồng và kẽm trong một số

nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ AnBảng 3.5: Kết quả xác định hàm lượng đồng (Cu) trong môi trường

sống của các loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ

Bảng 3.6: Kết quả xác định hàm lượng kẽm (Zn) trong một số loài

Bảng 3.7: Kết quả xác định hàm lượng kẽm (Zn) trong môi trường

sống của các loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ

Bảng 3.8: Kết quả xác định hàm lượng cadimi (Cd) trong một số

loài nhuyễn thể ở Nghệ An 76Bảng 3.9: Kết quả xác định hàm lượng Cadimi (Cd) trong môi trường

sống của các loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ

DANH SÁCH CÁC HÌNH

TrangHình 1.1: Quy trình tích luỹ kim loại theo dây chuyền thực phẩm 13Hình 1.2: Hệ lò vi sóng để XL ướt 46Hình 1.3: Bộ bình xử lý mẫu của lò vi sóng 46Hình 1.4: Hệ chiết Soxhlet 46Hình 1.5: Hệ phá mẫu kendan 46Hình 2.1: Sơ đồ khối về nguyên tắc cấu tạo của hệ ICP- MS 52Hình 2.2: Hình ảnh máy ICP – MS (ELAN 9000) 53Hình 2.3: Hình ảnh ngao (nghêu) vân 55Hình 2.4: Hình ảnh sò huyết

56Hình 2.5: Bản đồ khu vực lấy mẫu 58Hình 3.1: Độ sâu mẫu của máy ICP - MS 64Hình 3.2: Đường chuẩn kim loại Cd 67Hình 3.3: Đường chuẩn kim loại Pb 67Hình 3.4: Đường chuẩn kim loại Zn 68Hình 3.5: Đường chuẩn kim loại Cu 68Hình 3.6: Biểu đồ hàm lượng Cu trong các mẫu nhuyễn thể và giới hạn

tiêu chuẩnHình 3.16: Biểu đồ hàm lượng Pb trong các mẫu nước biển và giới hạn

Hình 3.17: Biểu đồ hàm lượng Pb trong các mẫu bùn (đất) và giới hạn

DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

AOAC Association of Official Analytical Chemists Hiệp hội các nhà hóa học phân tích chính thống

FAO

Food and Agriculture Organization of the United Nations

Tổ chức lương thực và nông nghiệp Liên hiệp quốc

LOD Limit of detection Giới hạn phát hiện

LOQ Limit of quanlity Giới hạn định lượng

MRL Maximum Residue Limit Giới hạn dư lượng tối đaQCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Việt NamWHO World Health Organization Tổ chức y tế thế giới

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong thời kỳ hội nhập và xúc tiến đầu tư, quá trình công nghiệp hóa, hiệnđại hóa là một trong những mục tiêu tiên quyết để phát triển kinh tế, văn hóa, xã hộicủa một đất nước Tuy nhiên, quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa cũng mang lạinhững hậu quả đáng lo ngại cho môi trường sống và sức khỏe con người Ở nước taviệc khai thác khoáng sản bừa bãi, xây dựng ồ ạt các nhà máy xí nghiệp, các khucông nghiệp, khu chế xuất, sử dụng hóa chất, phân bón hóa học, thuốc trừ sâu trongsản xuất nông nghiệp đã trực tiếp hoặc gián tiếp xả thải ra môi trường các dạng chấtthải khác nhau chứa không ít các chất độc hại, đặc biệt là các kim loại nặng: Mn,

Cu, Zn, Pb, Cd, Ni, As, Hg… gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí cũngnhư nguồn thức ăn Một số nguyên tố (Cu, Zn, Fe, Mn, Cr…) là những nguyên tố

vi lượng cần thiết cho sự sinh trưởng và triển của con người và động thực vật, tuynhiên khi tồn tại trong cơ thể với một lượng lớn vượt quá giới hạn cho phép chúng

sẽ gây ra sự nhiễm độc nguy hiểm [1,8,10,25]

Do đó việc nghiên cứu và phân tích các kim loại nặng trong môi trườngsống, trong thực phẩm và tác động của chúng tới cơ thể con người nhằm đề ra cácbiện pháp tối ưu bảo vệ và chăm sóc sức khoẻ cộng đồng là một việc vô cùng cầnthiết Nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu,cấp bách và được toàn xã hội quan tâm Các loài động vật nhuyễn thể như: trai, ốc,nghêu, sò, hàu, cũng là một trong những nguồn thực phẩm thiết yếu và được ưachuộng ở nước ta Tuy nhiên trong những năm gần đây một số nghiên cứu đã chỉ rarằng các loài động vật này có thể tích tụ một số chất ô nhiễm, đặc biệt là các kimloại nặng trong cơ thể chúng với hàm lượng cao hơn nhiều lần so với hàm lượng ởmôi trường bên ngoài và được xem là ô nhiễm của khu vực nghiên cứu [27,29,30]

Tùy thuộc vào dạng sống và cơ chế lấy thức ăn của mỗi loài sinh vật mà sựtích lũy kim loại nặng trong mô của chúng khác nhau Môi trường biển chứa nhiềukim loại nặng, một trong số các kim loại nặng được cho là ô nhiễm khi hàm lượng

đủ lớn làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái Các kim loại nặng trong môi trường biển

thường tồn lưu trong cơ thể sinh vật biển và có khả năng tích lũy, khuếch đại trong

mô cơ thể chúng Tính độc hại của các kim loại nặng tồn tại lâu dài, và khuếch đạitrong chuỗi thức ăn, là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sứckhỏe của con người

Việc nghiên cứu các loài không di trú biển, khả năng tích lũy kim loại nặngtheo vị trí địa lý đã được nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới và kết quả đượccông bố trong rất nhiều công trình Ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu về sinh vật điểnhình, như các loài sinh vật tích tụ đang là vấn đề nghiên cứu khá mới mẻ Một vàinghiên cứu về sự tích lũy các kim loại nặng được tiến hành trên các loài thực vậtnhư các loại rau Các loài động vật như: ngao, sò huyết cũng đã được sử dụng nhưnhững sinh vật tích tụ để nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất vànước Tuy nhiên, các nghiên cứu này chưa nhiều, đặc biệt là môi trường biển ở ViệtNam nói chung và Nghệ An nói riêng [19,20,22,24] Các kim loại nặng như Zn, Cd,

Pb, Cu, As, Hg, … được đánh giá là các nguyên tố độc ở dạng vết và có thể gây ngộđộc tức thời hoặc ảnh hưởng lâu dài đến sinh vật và con người Trong đó Cu, Zn làcác nguyên tố vi lượng có lợi, chỉ khi hàm lượng vượt giới hạn cho phép mới gâyđộc; Pb và Cd là các kim loại nặng độc hại, chúng được đánh giá là các nguyên tốđộc ở dạng vết và có thể gây ngộ độc tức thời hoặc ảnh hưởng lâu dài đến sinh vật

và con người

Thông thường để đánh giá sự ô nhiễm môi trường tại khu vực ô nhiễm, người

ta có thể lựa chọn các đối tượng mẫu khác nhau để tiến hành phân tích như mẫunước, mẫu đất, mẫu trầm tích, mẫu sinh vật … nhưng việc sử dụng các chỉ thị sinhhọc môi trường sống tại các khu vực nghiên cứu để đánh giá mức độ ô nhiễm tỏ ra

ưu việt hơn hẳn Từ sự tích lũy của chúng có thể nhận diện được sự có mặt của cácchất và đánh giá chất lượng môi trường nhằm phục vụ cho việc giám sát và quantrắc với ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn

Vì những lý do trên, tôi quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu sự tích lũy các kim loại Cu, Zn, Cd, Pb trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Hội - tỉnh Nghệ An” , để làm đề tài luận văn của mình

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu sự tích lũy các kim loại Cu, Zn, Cd, Pb trong một số loài nhuyễnthể ở vùng biển Cửa Hội - tỉnh Nghệ An

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu cơ sở lý luận về sự ảnh hưởng của các nguyên tố: Zn, Cu, Cd, Pb đốivới sinh vật

- Điều tra, nghiên cứu, đánh giá sự ảnh hưởng của các nguyên tố: Zn, Cu, Cd, Pbđối với một số loài nhuyễn thể

- Xác định được hàm lượng Zn, Cu, Cd, Pb trong mô của một số loài nhuyễnthể, các mẫu môi trường sông của chúng là nước biển và bùn (đất)

- Từ kết quả phân tích giữa mẫu nghiên cứu và mẫu đối chứng rút ra nhận xét vàđánh giá mức độ tích lũy kim loại nặng của một số loài nhuyễn thể ở khu vực biểnCửa Hội - Nghệ An, góp thêm dẫn liệu về sự tích lũy kim loại nặng của loài Trên

cơ sở đó đưa ra các nhận xét ban đầu về sự tích luỹ kim loại nặng trên loài nghiêncứu ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ An

- Kết quả của đề tài phản ánh hiện trạng ô nhiễm (nếu có) và qua đó cảnh báovấn đề sử dụng các loài sinh vật có khả năng tích lũy kim loại nặng làm thực phẩm

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Xác định hàm lượng các kim loại nặng Zn, Cu, Cd, Pb trong mô của một sốloài nhuyễn thể phân bố ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ An, cụ thể là:

+ Loài Meretrix lusoria (ngao (nghêu) vân)

+ Loài Andara granosa (sò huyết)

- Xác định hàm lượng các kim loại nặng Zn, Cu, Cd, Pb trong môi trườngsinh sống của 2 loài trên: bùn, nước tại địa điểm lấy mẫu của các loại nhuyễn thểtrên

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu liên quan từ sáchbáo, internet để giải quyết vấn đề đặt ra trong luận văn

- Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa: Đối với mẫu sinh vật nhuyễn thể:thu mẫu trực tiếp bằng vợt, cào, bằng tay hoặc thu mua lại từ các ngư dân; đồng thờitrực tiếp hoặc thuê ngư dân lấy mẫu môi trường sống (đất, nước) của sinh vậtnhuyễn thể.

- Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

+ Xác định kích thước của mẫu sinh vật nhuyễn thể bằng thước đo thôngthường

+ Vô cơ hóa mẫu và tiến hành phân tích hàm lượng các kim loại nặng trong

mô mềm của sinh vật nhuyễn thể và mẫu môi trường sống của nhuyễn thể bằngphương pháp phổ khối nguyên tử ICP-MS

+ Xử lý số liệu thống kê và vẽ biểu đồ bằng các phần mềm MS Excell …

6 Giả thuyết khoa học

Từ cơ sở khoa học của những nghiên cứu trên, trong đề tài này tôi nghiêncứu về mức độ tích lũy kim loại nặng ở loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ, cụ thể là loài

Meretrix lusoria và Anadara granosa phân bố ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ An.

Trên cơ sở đó đưa ra các nhận xét ban đầu về sự tích luỹ kim loại nặng trên loàinghiên cứu ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ An

Kết quả của đề tài phản ánh hiện trạng ô nhiễm (nếu có) và qua đó cảnh báovấn đề sử dụng các loài sinh vật có khả năng tích lũy kim loại nặng làm thực phẩm

và đánh giá khả năng sử dụng chúng làm sinh vật quan trắc môi trường

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Vài nét về vùng biển Cửa Hội và các vấn đề ô nhiễm môi trường biển

1.1.1 Vài nét về vùng biển Cửa Hội

Cửa Hội là tên cửa sông Lam đổ ra biển Đông, là ranh giới tự nhiên của 2tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh Địa danh Cửa Hội là tên gọi chung của các phường NghiHải, Nghi Hòa và xã Nghi Xuân - nằm ở cực Nam của thị xã Cửa Lò Hai phườngNghi Hải và Nghi Hòa trực thuộc thị xã Cửa Lò (tách ra từ huyện Nghi Lộc năm1994), xã còn lại thuộc huyện Nghi Lộc Tên gọi Cửa Hội chỉ mang tính địa danhkhông mang tính hành chính

Vùng biển Cửa Hội là nơi hội tụ của hai con sông, đó là phần cuối của sôngLam từ Nghệ An hợp lưu với sông La từ Hà Tĩnh, vùng biển Cửa Hội cũng là ranhgiới của Nghệ An và Hà Tĩnh

Sông Lam bắt nguồn từ cao nguyên Xiengkhuang -Lào Phần chảy trên lãnhthổ Lào gọi là Nam Khan Trên lãnh thổ Việt Nam, sông Lam chảy qua địa phậnhuyện Kì Sơn, Tương Dương, Con Cuông, Anh Sơn, Đô Lương, Nam Đàn, giữa cáchuyện Thanh Chương, Hưng Nguyên, thành phố Vinh, Nghi Lộc của tỉnh Nghệ

An rồi vào Đức Thọ, Nghi Xuân, thị xã Hồng Lĩnh của tỉnh Hà Tĩnh trước khi đổ

ra vịnh Bắc Bộ

Bên cạnh đó, kinh tế ở vùng biển Cửa Hội chủ yếu dựa vào kinh doanh dịch

vụ du lịch, nuôi trồng và khai thác thủy hải sản và sản xuất nông nghiệp Vùng biểnCửa Hội cung cấp một lượng hải sản đáng kể cho dân cư trong tỉnh và cho du kháchthập phương vào mùa du lịch Các loại hải sản phổ biến ở đây như nghêu, hàu, vẹm,

sò huyết, và các loài cá nước lợ như cá hanh, cá ve, cá mòi, cá cơm,

Do đó, vùng biển Cửa Hội có thể tiếp nhận phần lớn các chất thải từ đất liền

bị cuốn theo dòng chảy của sông Lam và sông La và các hoạt động khác của conngười như khai thác du lịch, khai thác khoáng sản và giao thông trong khu vực, …

1.1.2 Các vấn đề ô nhiễm môi trường biển

Môi trường biển là thành phần môi trường trong hệ môi trường sinh thái toàncầu, mặt khác nó cũng chính là một môi trường hoàn chỉnh Trong môi trường này

có thành phần của môi trường vật lý như nước, như không khí, khí hậu, đất ven bờ,đất đá đáy biển, đa dạng sinh học, dòng vật chất, năng lượng Nó cũng có mối liên

hệ chằng chịt giữa các thành phần của "nội môi trường", sự liên hệ giữa chúng kể cảnghĩa đen lẫn nghĩa bóng đã tạo nên một cấu trúc hoàn chỉnh Biển có thể chiathành 3 loại: Biển cạn, biển sâu và đại dương [1]

Biển là nơi tiếp nhận phần lớn các chất thải từ lục địa theo các dòng chảysông suối, các chất thải từ các hoạt động của con người trên biển như khai tháckhoáng sản, giao thông vận tải biển Trong nhiều năm, biển sâu còn là nơi đổ cácchất thải độc hại như chất thải phóng xạ của nhiều quốc gia trên thế giới [1]

Các biểu hiện của sự ô nhiễm biển khá đa dạng, có thể chia ra thành một sốdạng như sau:[11]

 Gia tăng nồng độ của các chất ô nhiễm trong nước biển như dầu, kim loạinặng, các hoá chất độc hại

 Gia tăng nồng độ các chất ô nhiễm tích tụ trong trầm tích biển vùng ven bờ

 Suy thoái các hệ sinh thái biển như hệ sinh thái san hô, hệ sinh thái rừngngập mặn, cỏ biển v.v

 Suy giảm trữ lượng các loài sinh vật biển và giảm tính đa dạng sinh học biển

 Xuất hiện các hiện tượng như thuỷ triều đỏ, tích tụ các chất ô nhiễm trongcác thực phẩm lấy từ biển

Công ước Luật biển năm 1982 đã chỉ ra 5 nguồn gây ô nhiễm biển: Các hoạtđộng trên đất liền, thăm dò và khai thác tài nguyên trên thềm lục địa và đáy đạidương, thải các chất độc hại ra biển, vận chuyển hàng hoá trên biển và ô nhiễmkhông khí

Các nguồn ô nhiễm từ lục địa theo sông ngòi mang ra biển như dầu và sảnphẩm dầu, nước thải, phân bón nông nghiệp, thuốc trừ sâu, chất thải công nghiệp, rò

rỉ phóng xạ, chất thải phóng xạ và nhiều chất ô nhiễm khác Hàng năm, các chất thải

rắn đổ ra biển trên thế giới khoảng 50 triệu tấn, gồm đất, cát, rác thải, phế liệu xâydựng, chất phóng xạ Một số chất thải loại này sẽ lắng tại vùng biển ven bờ Một sốchất khác bị phân huỷ và lan truyền trong toàn khối nước biển

Trong tương lai, do khan hiếm nguồn trên lục địa, sản lượng khai tháckhoáng sản đáy biển sẽ gia tăng đáng kể Trong số đó, việc khai thác dầu khí trênbiển có tác động mạnh mẽ nhất đến môi trường biển Hiện tượng rò rỉ dầu từ giànkhoan, các phương tiện vận chuyển và sự cố tràn dầu có xu hướng gia tăng cùng vớisản lượng khai thác dầu khí trên biển Vết dầu loang trên nước ngăn cản quá trìnhhoà tan oxy từ không khí Cặn dầu lắng xuống đáy làm ô nhiễm trầm tích đáy biển.Nồng độ dầu cao trong nước có tác động xấu tới hoạt động của các loài sinh vậtbiển Loài người đã và đang thải ra biển rất nhiều chất thải độc hại một cách có ýthức và không có ý thức Loại hoá chất bền vững như DDT có mặt ở khắp các đạidương Theo tính toán, 2/3 lượng DDT (khoảng 1 triệu tấn) do con người sản xuất,hiện đang còn tồn tại trong nước biển Một lượng lớn các chất thải phóng xạ của cácquốc gia trên thế giới được bí mật đổ ra biển Riêng Mỹ năm 1961 có 4.087 và 1962

có 6.120 thùng phóng xạ được đổ chôn xuống biển Việc nhấn chìm các loại đạndược, bom mìn, nhiên liệu tên lửa của Mỹ đã được tiến hành từ hơn 50 năm nay.Riêng năm 1963 có 40.000 tấn thuốc nổ và dụng cụ chiến tranh được hải quân Mỹ

đổ ra biển

Hoạt động vận tải trên biển là một trong các nguyên nhân quan trọng gây ônhiễm biển Rò rỉ dầu, sự cố tràn dầu của các tàu thuyền trên biển thường chiếm50% nguồn ô nhiễm dầu trên biển Các tai nạn đắm tàu thuyền đưa vào biển nhiềuhàng hoá, phương tiện và hoá chất độc hại Các khu vực biển gần với đường giaothông trên biển hoặc các cảng là nơi nước biển có nguy cơ dễ bị ô nhiễm

Ô nhiễm không khí có tác động mạnh mẽ tới ô nhiễm biển Nồng độ CO2 caotrong không khí sẽ làm cho lượng CO2 hoà tan trong nước biển tăng Nhiều chất độchại và bụi kim loại nặng được không khí mang ra biển Sự gia tăng nhiệt độ của khíquyển trái đất do hiệu ứng nhà kính sẽ kéo theo sự dâng cao mực nước biển và thayđổi môi trường sinh thái biển

Bên cạnh các nguồn ô nhiễm nhân tạo trên, biển có thể bị ô nhiễm bởi cácquá trình tự nhiên như núi lửa phun, tai biến bão lụt, sự cố rò rỉ dầu tự nhiên v.v Bảo vệ môi trường biển là một trong những nội dung quan trọng của các chươngtrình bảo vệ môi trường của Liên Hợp Quốc và các quốc gia trên thế giới Công ướcLuật biển năm 1982, Công ước Marpol 73/78 chống ô nhiễm biển, Công ước quốc

tế 1990 về việc sẵn sàng đối phó và hợp tác quốc tế chống ô nhiễm dầu đã thể hiện

sự quan tâm của quốc tế đối với vấn đề ô nhiễm biển

1.1.3 Vài nét về động vật nhuyễn thể

Ngành thân mềm (hay còn gọi là nhuyễn thể hay thân nhuyễn) là một ngànhtrong phân loại sinh học có các đặc điểm như: cơ thể mềm, có thể có vỏ đá vôi chechở và nâng đỡ, tùy lối sống mà vỏ và cấu tạo cơ thể có thể thay đổi Ngành thânmềm có nhiều chủng loại rất đa dạng, phong phú và là nhóm động vật biển lớn nhất,chiếm 23% tổng số các sinh vật biển được đặt tên Trong các khu vực nhiệt đới,bao gồm Việt Nam, ngành này có hơn 90 nghìn loài hiện hữu, trong đó có các loàinhư trai, sò, ốc, hến, nghêu, hàu, mực, bạch tuộc Chúng phân bố ở các môi trườngnhư biển, sông, suối, ao hồ và nước lợ Một số sống trên cạn, một số chuyển sangsống chui rúc, đục ruỗng các vỏ gỗ của tàu thuyền như con hà Chúng còn có độ đadạng cao không chỉ về kích thước mà còn cấu trúc giải phẫu học, bên cạnh sự đadạng về ứng xử và môi trường sống [2, 14]

Y học cổ truyền đã khẳng định các loài nhuyễn thể có vị ngọt, mặn, tínhlạnh Các món ăn chế biến từ nhuyễn thể có tính thanh nhiệt, trừ thấp, giải độc tínhchất này dùng để giải độc rượu Người bị tiểu đường cũng nên ăn nghêu, sò, ốc,hến Ăn nhuyễn thể còn giúp bổ gan, bổ thận,…

Theo dược sĩ Bùi Kim Tùng ăn nhuyễn thể còn là giải pháp bổ sung kẽm vàiod Các loài nhuyễn thể có nhiều iod gấp 200 lần so với trứng và thịt, thịt nhuyễnthể có thể dùng làm thực phẩm hỗ trợ cho các bệnh tim mạch, bướu cổ, làm loãngđờm giãi, tăng tính miễn nhiễm, tăng chuyển hóa chất dinh dưỡng và tăng nội tiết

tố Tuy nhiên thịt nhuyễn thể có thể làm cho các bà mẹ đang nuôi con bú bị tắc sữa

Như vậy, nhuyễn thể là một loài thực phẩm thuốc quý nhưng cho đến naynhững nghiên cứu cơ bản về loài nhuyễn thể còn quá ít ỏi

Đặc điểm sinh sống nhuyễn thể hai mảnh vỏ là thường được cố định tại mộtđịa điểm và hô hấp bằng mang, lấy thức ăn theo kiểu lọc nước nên chúng có khảnăng tích lũy nhiều kim loại nặng và nhiều chất khác trong cơ thể, do đó chúng đặctrưng cho mức độ nghiên cứu ô nhiễm bởi các chất độc hại khu vực đó Nhuyễn thểhai mảnh vỏ ở môi trường biển phân bố rộng, có số lượng phong phú, dễ thu mẫu,

có kích thước phù hợp dễ cung cấp lượng mô đủ lớn cho việc phân tích… Các loàinhuyễn thể hai mảnh vỏ như là chất chỉ thị sinh học được đưa ra phục vụ cho mụcđích đánh giá mức độ ô nhiễm bởi các chất độc hại trong đó có kim loại nặng

Theo một số tác giả thì loài nhuyễn thể có hai vỏ cứng như trai, trùng trụchay ốc là các loài thích hợp dùng làm chỉ thị sinh học đối với lượng vết các kimloại Chúng có khả năng tích tụ các kim loại lượng vết như Pb, Cd, Hg… với hàmlượng lớn Trai, ốc có thể tích tụ Cd trong mô của chúng ở mức hàm lượng cao hơngấp 100.000 lần mức hàm lượng tìm thấy trong môi trường xung quanh.[7]

1.2 Giới thiệu chung về kim loại nặng và tình hình ô nhiễm kim loại nặng 1.2.1 Kim loại nặng là gì?

Định nghĩa chung: Kim loại nặng là những nguyên tố có khối lượng nguyên

tử giữa 63,5 và 200,6, khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3 (theo Srivastava andMajumder, 2008)

Đĩnh nghĩa thường dùng: Kim loại nặng là bất kỳ kim loại hoặc á kim nàogây ảnh hưởng độc hại đến môi trường Thuật ngữ này xuất phát từ những tác hạicủa cadimi, thủy ngân và chì, tất cả các kim loại này đều nặng hơn sắt Khái niệmnày đã được áp dụng cho bất kỳ kim loại độc hại tương tự khác hoặc á kim nhưasen, không phụ thuộc vào khối lượng riêng Các kim loại nặng thường gặp là crom,coban, niken, đồng, kẽm, asen, selen, bạc, cadimi, antimon, thủy ngân, tali và chì

Không giống với các chất ô nhiễm hữu cơ, các kim loại nặng không bị các vikhuẩn phân hủy mà có khuynh hướng tích lũy trong cơ thể sống và nhiều kim loạinặng đã được biết đến là độc và có thể gây ung thư

1.2.2 Nguồn gốc xuất hiện các kim loại nặng [22]

a Trong môi trường đất:

Nguồn gốc xuất hiện các kim loại nặng trong đất chủ yếu là nguồn ô nhiễmnhân tạo, nguyên nhân chính là do nguồn nước thải bị nhiễm kim loại nặng từ hoạtđộng sản xuất công nghiệp (khai khoáng, giao thông, chế biến quặng kim loại, ),nước thải sinh hoạt, hoạt động sản xuất nông nghiệp (phân bón, hóa chất bảo vệthực vật, thuốc trừ sâu diệt cỏ )… chảy qua và ngấm vào môi trường đất Hiện nay,

ở Việt Nam tình hình ô nhiễm đất bởi kim loại nặng nhìn chung chưa phổ biến Tuynhiên trường hợp cục bộ gần khu công nghiệp, đặc biệt ở những làng nghề tái chếkim loại, tình trạng ô nhiễm kim loại nặng diễn ra khá trầm trọng

b Trong môi trường nước:

Kim loại nặng tồn tại trong môi trường nước từ nhiều nguồn khác nhau như:nước thải của hoạt động sản xuất công nghiệp (khai khoáng, giao thông, chế biếnquặng kim loại, ), nước thải sinh hoạt, hoạt động sản xuất nông nghiệp (phân bón,hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu diệt cỏ )… Nguồn nước mặt bị ô nhiễm kimloại nặng sẽ kéo theo ô nhiễm môi trường đất, ô nhiễm nguồn nước ngầm, ô nhiễmkhông khí

c Trong môi trường không khí:

Kim loại nặng tồn dư trong không khí do các nguồn sau: Công nghiệp luyệnkim, cơ khí thải ra nhiều khói bụi kim loại, khói thải do dùng nhiên liệu hoá thạch,khói thải của các phương tiện giao thông sử dụng nhiên liệu kém chất lượng cóchứa kim loại nặng, hoá chất độc hại trong quá trình luyện gang, thép, nhiệt luyệnkim loại, khí thải ở các nhà máy luyện kim thường có nhiệt độ cao 300 – 4000C nên

dễ dàng được phân tán ra nếu kết hợp được với ống khói cao

1.2.3 Tác hại của kim loại nặng

Một số kim loại rất cần thiết cho cơ thể sống và con người Chúng là cácnguyên tố vi lượng không thể thiếu, sự mất cân bằng các này có ảnh hưởng trực tiếptới sức khỏe của con người Độc tính của các kim loại nặng chủ yếu do chúng có thểsinh các gốc tự do, đó là các phần tử mất cân bằng năng lượng, chứa những điện tử

không cặp đôi chúng chiếm điện tử từ các phân tử khác để lặp lại sự cân bằng củachúng Các gốc tự do tồn tại tự nhiên khi các phân tử của tế bào phản ứng với O2 (bịôxi hóa) nhưng khi có mặt các kim loại nặng – tác nhân cản trở quá trình ôxi hóa, sẽsinh ra các gốc tự do vô tổ chức, không kiểm soát được Các gốc tự do này phá hủycác mô trong toàn cơ thể gây nhiều bệnh tật.[25]

Kim loại nặng có độc tính là các kim loại có tỷ trọng ít nhất lớn gấp 5 lần tỷtrọng của nước Chúng là các kim loại bền (không tham gia vào quá trình sinh hóatrong cơ thể) và có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp trong chuỗi thức ăn và đi vào

cơ thể người) Các kim loại này bao gồm: Hg, Ni, Pb, As, Cd, Al, Pt, Cu, Cr,Mn….Các kim loại nặng khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật gây độc tính Những kimloại nặng có tính độc cao nguy hiểm là: thuỷ ngân (Hg), cadimi (Cd), chì (Pb),niken (Ni) Các kim loại nặng có tính độc mạnh là asen (As), crôm (Cr), kẽm (Zn),thiếc (Sn), đồng (Cu)

Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể một phần bị đào thải, một phần được giữlại trong cơ thể Các kim loại nặng là nguồn chất độc nguy hiểm đối với hệ sinh tháiđất, chuỗi thức ăn và con người

- Đối với người:

Gây độc hại cấp tính, thí dụ thuỷ ngân hay asen với liều cao có thể gây ngộđộc chết người ngay

Gây độc hại mãn tính hoặc tích luỹ thí dụ chì với liều lượng nhỏ hàng ngày,liên tục, sau một thời gian sẽ gây nhiễm độc chì, rất khó chữa, các kim loại khácgây sỏi thận

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng kim loại nặng có thể gây rối loạn hành vi củacon người do tác động trực tiếp đến chức năng tư duy và thần kinh Gây độc cho các

cơ quan trong cơ thể như máu, gan, thận, cơ quan sản xuất hoocmon, cơ quan sinhsản, hệ thần kinh gây rối loạn chức năng sinh hóa trong cơ thể do đó làm tăng khảnăng bị dị ứng, gây biến đổi gen Các kim loại nặng còn làm tăng độ axit trong máu,

cơ thể sẽ rút canxi từ xương để duy trì pH thích hợp trong máu dẫn đến bệnh loãngxương Các nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng hàm lượng nhỏ các kim loại nặng có

thể gây độc hại cho sức khỏe con người nhưng chúng gây hậu quả khác nhau trênnhững con người cụ thể khác nhau.

- Đối với thức ăn:

Làm hư hỏng thức ăn, thí dụ chỉ cần cho lượng vết đồng sẽ kích thích quátrình oxi hoá và tự oxi hoá của dầu mỡ Làm giảm giá trị dinh dưỡng của thựcphẩm, thí dụ chỉ cần cho lượng vết kim loại nặng cũng đủ để kích thích sự phân huỷvitamin C, vitamin B1…

Sự nhiễm độc kim loại nặng đã tăng lên nhanh chóng từ những năm 50 củathế kỷ trước do hậu quả của việc sử dụng ngày càng nhiều các kim loại nặng trongcác ngành sản xuất công nghiệp Ngày nay sự nhiễm độc mãn tính có thể xuất phát

từ việc dùng chì trong sơn, nước máy, các hóa chất trong quá trình chế biến thựcphẩm, các sản phẩm “chăm sóc con người” (mỹ phẩm, dầu gội đầu, thuốc nhuộmtóc, thuốc đánh răng, xà phòng,…) Trong xã hội ngày nay, con người không thểtránh được sự nhiễm các hóa chất độc và các kim loại, vấn đề là bị nhiễm trong hayvượt giới hạn cho phép mà thôi

1.2.4 Sự xâm nhập của kim loại nặng vào cơ thể

Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể người qua đường hô hấp, tiêu hóa thức

ăn hay hấp thụ qua da (như Hg) được tích tụ trong các mô theo thời gian sẽ đạt tớihàm lượng gây độc

- Hô hấp: Không khí được cơ thể sống hít vào có những chất ô nhiễm không

chỉ ở dạng khí mà còn ở dạng lỏng, bụi rắn có khả năng bay hơi Các chất độc saukhi được hấp thụ qua màng nhầy sẽ lan toả đi vào máu, gây ngộ độc

Các chất độc ở dạng rắn hay lỏng, lơ lửng trong không khí như sương mù,khói,… với hạt nhỏ hơn 1 micron có thể vào phổi Bụi khí độc có kích thước phân

tử từ 1 – 5 micron đi vào các phế quản hay phế nang Toàn bộ phế nang có diện tíchrất lớn với một mạng lưới mao mạch dày đặc giúp chất độc khuếch tán nhanh vàomáu, không qua gan và không được giải độc như theo đường tiêu hoá mà đi ngayqua tim để đi đến các phủ tạng, đặc biệt hệ thần kinh trung ương Do đó, chất độcxâm nhập qua đường hô hấp tác động gây độc nhanh và rất nguy hiểm

- Tiêu hoá: Thức ăn và nước uống bị nhiễm bẩn không đảm bảo qui tắc an

toàn vệ sinh thực phẩm hay bản thân thức ăn và nước uống có chứa kim loại nênkim loại nặng dễ xâm nhập vào cơ thể sinh vật và gây bệnh Chỉ có một số độc chất

đi vào não, còn lại độc chất chủ yếu đi qua gan, thận, qua sữa mẹ, tuyến mồ hôi vàtuyến sinh dục

- Tiếp xúc qua da: Da có vai trò bảo vệ chống tác động của yếu tố hoá học,

vật lý và sinh học Do một số yếu tố nhạy cảm với lớp mỡ dưới da nên kim loạinặng có thể đi qua da, vào hệ tuần hoàn chung của cơ thể Nhiễm độc qua da càngxảy ra dễ dàng nếu da bị tổn thương về mặt cơ học (chấn thương), lý học (bỏng),các chất hoá học (các chất kích thích và ăn da, gây bỏng) Nếu nhiễm qua niêm mạccàng nguy hiểm hơn vì niêm mạc có mật độ mao mạch dày

1.2.5 Qui trình tích luỹ kim loại nặng theo dây chuyền thực phẩm [15]

Hình 1.1: Quy trình tích luỹ kim loại theo dây chuyền thực phẩm

Con người6,0

Chim ăn cá3,15

Cá0,17 – 2,07

Mảnh vỡ

hữu sinh

Sinh vật hữu sinh0,03

Phiêu sinh0,04

Thực vật vùng đầm lầy

Dây chuyền thực phẩm là con đường chuyển năng lượng từ cơ thể sinh vậtnày sang cơ thể sinh vật khác Nếu trong cơ thể sinh vật của một mắt xích trong dâychuyền thực phẩm nào đó có chất độc thì chất độc này sẽ được chuyển sang sinh vậtkhác có bậc dinh dưỡng cao hơn, kế đó trong dây chuyền Trong dây chuyền thựcphẩm ở hình 1.1, con người là sinh vật có bậc cao nhất trong các bậc dinh dưỡng.Điều này có nghĩa là con người có khả năng tích luỹ nhiều nhất các chất độc caonhất trong dây chuyền thực phẩm.

1.2.6 Sự tích tụ các nguyên tố Pb, Cd, Zn, Cu trong nhuyễn thể

Việc nghiên cứu, kiểm tra hàm lượng kim loại nặng trong nhuyễn thể đượcthực hiện ở nhiều quốc gia, với nhiều vùng biển khác nhau đối với một số loàinhuyễn thể có nguy cơ nhiễm kim loại nặng cao Sau đây là một số kết quả nghiêncứu điển hình trong thời gian qua được thể hiện qua các bảng sau:

Bảng 1.1: Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể

ở vùng biển Senegal (năm 2006) [38]

Tên loài Cu (g/g) Zn (g/g)

Vẹm (Perna Perna) ở Morocco coast 7,2 ± 0,73 121,6 ± 6,1

Ngao (Tridacna squamosa) tại Cap Timiris 8,4 ± 0,87 49,8 ± 4,2

Ngao (Tridacna squamosa) tại M, Hejral 26,17 ± 6,74 59,97 ± 7,16

Hàu (Crassostrea gasar) Wet season 47,16 ± 7,35 2320 ± 180

Điệp (Chlamys varia) Cameroom 3,83 ± 0,55 39,04 ± 0,8

Bảng 1.2: Hàm lượng trung bình của Pb và Cu trong một số loài nhuyễn thể

hai mảnh vỏ vùng ven biển Đà Nẵng (năm 2008) [20]

Hàm lượng trung bình (mg/kg khối lượng ướt)

10,35 ± 0,22 14,72 ± 0,33 16,52 ± 0,38 12,23 ± 0,31 Biển Ngao bốn cạnh (Mactra 62 - 64 1,13 ± 0,25 7,15 ± 0,32

10,15 ± 0,47 9,17 ± 0,42 8,75 ± 0,35

Bảng 1.3: Hàm lượng chì và cadimi trong một số loài nhuyễn thể

ở vùng biển Đà Nẵng (năm 2007) [24]

Địa điểm

lấy mẫu Loại nhuyễn thể

Chiều dài vỏ (mm)

Hàm lượng kim loại (g/

g khối lượng ướt)

Hàm lượng kim loại (g/g khối

1.2.7 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và Việt Nam [22]

a Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới

Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng thường gặp ở các khu công nghiệp, cácthành phố lớn, khu vực hoạt động nông nghiệp và khu vực khai thác khoáng sản Từcác nguồn phát thải các kim loại nặng đi vào môi trường đất, nước, không khí gây ônhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe, đời sống sinh vật và tốn kém chi phí đểkhắc phục, xử lý Hiện nay, tình trạng ô nhiễm Pb, Cd, Zn, Cu cũng như các kimloại nặng khác diễn ra ở nhiều nơi, từ các nước phát triển đến các nước đang pháttriển, tuy nhiên mức độ trầm trọng thường xảy ra cục bộ tại một số khu vực Hoạtđộng công nghiệp đặc biệt là công nghiệp khai khoáng, sử dụng thuốc bảo vệ thựcvật, sử dụng phân bón, giao thông, từ tự nhiên … đã đưa vào môi trường một lượnglớn kim loại nặng

Một số ví dụ điển hình về tình trạng ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường,lương thực, thực phẩm và trong cơ thể con người:

Ở Thiên Tân Trung Quốc nơi sản xuất hơn một nửa lượng chì cho TrungQuốc do công nghệ thấp và quản lí kém nên một lượng lớn chì và các kim loại độchại khác từ mỏ và các quá trình khai thác chế biến từ mỏ đã thải ra môi trường một

lượng lớn, lượng chì tìm thấy trong lúa mì ở đây cao gấp 24 lần tiêu chuẩn cho phépgây ảnh hưởng nghiêm trọng cho khoảng 140.000 người.

Ở thành phố La Oraya – một thành phố mỏ của Peru, 99% số trẻ em có hàmlượng chì nhiễm vào trong máu vượt quá mức cho phép, theo khảo sát năm 1999,hàm lượng Pb, Cu, Zn ở đây cao gấp 3 lần so với giới hạn cho phép và chúng sẽ tồntại trong đất của thành phố này hàng thế kỷ nữa [theo thống kê năm 2006 của tổchức nghiên cứu môi trường quốc tế Viện Blacksmith]

Ở tỉnh Creuse (Pháp) từ năm 1905 – 1955 hoạt động khai thác vàng đã thải

ra 550.000 tấn xianua và thuỷ ngân gây ô nhiễm nặng cho một vùng rộng lớn vànước sông Tardes Ở Irắc, đất bị ô nhiễm metyl thuỷ ngân từ thuốc bảo vệ thực vật

đã làm hơn 6.000 người nhiễm độc và 88 người chết

Ở Nhật Bản trong những năm 1950 – 1960, hoạt động khai khoáng Zn – Pbtại vùng Valley thuộc tỉnh Toyama đã gây ô nhiễm nặng nước sông Jinzu và đấtruộng làm cho hàm lượng Cd trong gạo lên đến 0,7 mg/kg cao gấp 10 lần cho phép

đã làm hàng trăm người dân sống trong khu vực bị bệnh do nhiễm độc cadimi có têngọi là "itai - itai", nghĩa là "đau đau" trong tiếng Nhật Hầu hết nạn nhân đều bị tổnthương thận, loãng xương và nhiều người đã chết Năm 1953 ở Nhật Bản, một nhàmáy sản xuất hóa chất đã thải metyl thủy ngân ra vịnh Minamata, thông qua conđường thực phẩm đã gây ra các triệu chứng bệnh thần kinh và được biết đến như làbệnh "Minamata" Tại Thái Lan, theo báo cáo của Viện Quốc tế Quản lý Nước(IWMI) (2004) thì ruộng lúa thuộc tỉnh Tak đã bị nhiễm Cd cao gấp 94 lần tiêuchuẩn, hàm lượng Cd trong gạo, tỏi, đậu nành sản xuất tại đây cao hơn khoảng từ 16– 126 lần tiêu chuẩn cho phép

Người ta ước tính, tổng lượng cadimi đổ vào biển lên tới 8.000 tấn/năm,trong đó một nửa có nguồn gốc từ hoạt động của con người Cadimi thường tích tụvớihàm lượng cao ở trong các loài thủy sản, nhất là tôm, cua, mực thẻ, bạch tuộc ỞTây Ban Nha, người ta đã tiến hành kiểm tra hàm cadimi, thủy ngân, chì trong 31loài cá, nhuyễn thể, giáp xác lấy mẫu từ 25 trạm dọc bờ biển Địa Trung Hải Quakiểm tra, hàm lượng Cd ở loài vẹm ăn được Mytilus gallo provincialis đã tăng gấp 6

lần, ở các loài cá đối hàm lượng kim loại nặng tăng lên 30 lần và có thể gây nhiễmđộc cho người qua chuỗi thức ăn (kết quả được công bố năm 1994) Từ năm 1961,người ta nhận thấy hàm lượng chì trong nước biển đã đạt tới mức độ cao do hoạtđộng công nghiệp, giao thông vận tải của con người gây ô nhiễm cho hệ động thựcvật biển Chẳng hạn năm 1986, khi tiến hành phân tích các loại hàu, tôm, ốc, sò ởbiển Hồng Kông -Trung Quốc đã phát hiện thấy chì, thủy ngân, thiếc, antimon tănglên liên tục trong các loài hải sản đó (hàm lượng chì cao nhất ở tôm, cua, cá đối vàvẹm) Điều đó khiến cho người ta lo ngại khả năng gây nhiễm độc cho người bởicác hải sản này chiếm vị trí quan trọng trong món ăn hàng ngày của người dân địaphương.

b Tình hình ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam

Việt Nam là nước đang trên đà phát triển các quá trình công nghiệp hóa, đôthị hóa, các khu công nghiệp ngày càng xây dựng nhiều với quy mô rộng lớn cùngvới vấn đề phát triển đó thì sự ô nhiễm môi trường ngày càng xảy ra trầm trọngtrong đó các kim loại nặng cũng rất ảnh hưởng tới môi trường sống xung quanh ta

Ở Quỳ Hợp (Nghệ An) các công trình khai thác thiếc đã làm ô nhiễm nguồnnước do nhiễm độc kim loại nặng làm cho cá chết hàng loạt, hơn 100 con trâu, bò,ngựa ở xã Châu Cường cũng đã chết do uống nước nhiễm độc Nhiều người dân địaphương bị mắc bệnh tâm thần, viêm da, tay chân tê cứng, nhức mỏi khớp xương

Ô nhiễm As tại Việt Nam thường phân bố rộng và là một trong những quốcgia ô nhiễm As cao trên thế giới Từ năm 1995 – 2000, nhiều nghiên cứu đã chothấy nồng độ As trong các mẫu nước khảo sát ở thượng lưu sông Mã, Sơn La, PhúThọ, Bắc Giang, Hưng Yên, Nam Định, Thanh Hoá… Đều vượt tiêu chuẩn chophép nước sinh hoạt quốc tế và Việt Nam Ngoài ra, tình trạng ô nhiễm kim loạinặng Cd và Pb cũng gia tăng nhanh chóng, mức độ ô nhiễm nghiêm trọng nhất vẫn

là các thành phố lớn, các khu dân cư, khu công nghiệp, các làng nghề truyềnthống…

Theo Lê Huy Bá (2004) tại huyện Tân Trụ (Long An), hàm lượng Cd trongnước từ 2 – 8 mg/l gấp 40 – 60 lần tiêu chuẩn cho phép, Pb từ 0,7 – 2,7 mg/l gấp 7 -

27 lần tiêu chuẩn cho phép Đất ở khu vực xung quanh nhà máy Pin Văn Điển vànhà máy phân lân Văn Điển (Hà Nội) có hàm lượng kim loại nặng là: Pb: 17,44 –

2047 ppm, Cu: 12,85 – 49,69 ppm; Mn: 172,7 – 2018,05 ppm, Zn: 25,190 –243,477 pmm

Một số khu vực biển đã có biểu hiện ô nhiễm kim loại nặng, Theo số liệunăm 2000 của các trạm quan trắc biển, các trầm tích chủ yếu bị ô nhiễm bởi các kimloại nặng như: Zn, Cu, Cd, Cu và Hg

Bảng 1.5: Tải lượng chất gây ô nhiễm đổ ra biển Hải Phòng – Quảng Ninh

Chất gây ô nhiễm (đơn vị tấn/năm)

65,29 45,12 840,73 5,13 9,44

(Nguồn: Báo cáo hiện trạng môi trường Việt Nam 2003, Phạm Văn Ninh)

Bảng 1.6: Tải lượng một số chất gây ô nhiễm đổ ra biển

(Nguồn: Chương trình Nghiên cứu biển cấp nhà nước KT.03.07).

Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm là vấn đề cần được quan tâm

vì kim loại nặng chủ yếu xâm nhập vào cơ thể con người qua con đường tích luỹ

sinh học Theo kết quả phân tích vào tháng 4 năm 2004 tại thôn Bằng B, xã HoàngLiệt, huyện Thanh Trì, Hà Nội qua các mẫu rau dùng để phân tích như: mồng tơi,hành, cải xanh, muống cạn, ngải cứu, muống nước thì hàm lượng các kim loại nặngnhư Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, As là cao hơn so với tiêu chuẩn của WHO Ở thành phố HồChí Minh nhiều hệ thống kênh rạch, ao mương đã phải hứng chịu một cách lâu dàicác chất thải độc hại từ hàng ngàn nhà máy, cơ sở sản xuất trên địa bàn Điển hìnhnhư năm 2008, Nhà máy bột ngọt Vedan đã bị phát hiện việc đổ nước thải chưa xử

lí ra sông Thị Vải đã gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước và thiệt hại nặng nềcho người dân trong khu vực đã bị cơ quan nhà nước xử lý

Những công trình nghiên cứu gần đây của một số nhà khoa học cho thấy raubán ở các chợ trong thành phố Hồ Chí Minh, nhiều loại nhiễm kim loại nặng đặcbiệt chì có hàm lượng cao hơn mức cho phép 30 lần Theo nghiên cứu của Phó giáo

sư tiến sĩ Bùi Cách Tuyến (Đại học Nông Lâm TPHCM) hàm lượng kẽm trong cácmẫu rau muống ở quận Bình Chánh cao gấp 30 lần mức cho phép

Các dẫn liệu trên cho thấy tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới vàViệt Nam đã và đang gây ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ, chất lượng cuộc sống củacon người Mặc dù tình trạng ô nhiễm kim loại nặng ở nước ta tuy chưa ở mức phổbiến và trầm trọng, song một số vùng nhất là các vùng gần khu công nghiệp đã códấu hiệu ô nhiễm kim loại nặng cục bộ Vì vậy việc nghiên cứu công cụ nhằm nângcao hiệu quả đánh giá ô nhiễm kim loại nặng là vấn đề có ý nghĩa thực tiễn nhằmquan trắc và kiểm soát các ảnh hưởng của nó đến đời sống con người và môitrường

1.2.8 Giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm: Cu, Zn, Cd, Pb: [4,5]

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 08-2:2011/BYT đã quy định đối vớigiới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm, trong đó hàm lượng chì và cadimiđược quy định như sau:

Bảng 1.7: Lượng ăn vào hàng tuần có thể chấp nhận được tạm thời

đối với kim loại chì và cadimi trong thực phẩm.

TT Kim loại nặng PTWI (mg/kg thể trọng)

Trong đó : PTWI (Provisional Tolerable Weekly Intake): Lượng ăn vào hàng

tuần có thể chấp nhận được tạm thời, có nghĩa là Lượng một chất ô nhiễm kim loạinặng được đưa vào cơ thể hàng tuần mà không gây ảnh hưởng có hại đến sức khỏecon người, đơn vị tính: mg/kg thể trọng

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 08-2:2011/BYT cũng qui định giới hạncho phép của hàm lượng chì và cadimi trong nhuyễn thể hai mảnh vỏ không đượcvượt quá giới hạn sau:

+ Đối với Chì (Pb): 1,5 mg/kg;

+ Đối với Cadimi (Cd): 2,0 mg/kg

Theo quyết định số 46/2007/QĐ-BYT ngày 19/12/2007 của Bộ Y Tế về việcQui định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm, tại Phần 5 -Giới hạn tối đa kim loại nặng trong thực phẩm qui định hàm lượng hàm lượng đồng

và kẽm cho phép trong thực phẩm không vượt quá giới hạn sau:

Bảng 1.8: Giới hạn cho phép của hàm lượng đồng và kẽm

trong một số loại thực phẩm Thực phẩm Cu (mg/kg) Zn (mg/kg)

1.3.1 Nguyên tố đồng [13, 14, 36]

a Vị trí, cấu tạo và tính chất của đồng

Đồng có ký hiệu hóa học là Cu (tên latin: cuprum), có số hiệu nguyên tử Z =

29, thuộc nhóm IB, chu kỳ 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn Khối lượng nguyên tử

là 63,546 đvC Thế ion hóa 20,29 eV, nhiệt độ nóng chảy 10830C, nhiệt độ sôi

25430C, nhiệt thăng hoa 339,6 kJ/mol, khối lượng riêng 8,94 g/cm3 Đồng có 5 vạchphổ  (nm) đặc trưng để định tính: 521,820; 515,323; 510,554; 327,396; 324,754(theo George R Harrison).[16]

Trong tự nhiên đồng là nguyên tố tương đối phổ biến, chiếm khoảng 1.10-20

% khối lượng vỏ trái đất, vào khoảng 3.10-3 % tổng số nguyên tử của vỏ trái đất.Đồng có thể tồn tại ở cả hai dạng hợp chất và dạng tự do, dạng tự do được gọi làkim loại tự sinh thường có hàm lượng bé

Đồng là một kim loại mềm, dẻo, dễ uốn, màu đỏ, có hóa trị I và II Đồng làkim loại kém hoạt động Trong không khí ở nhiệt độ thường, đồng bị bao phủ mộtmàng màu đỏ gồm đồng kim loại và đồng (I) oxit Nếu có mặt CO2, đồng bị bao phủdần bởi một lớp màu lục do tạo thành cacbonat bazơ màu xanh Cu(OH)2CO3 (rỉđồng hay tanh đồng)

Đồng có 11 đồng vị 58Cu đến 68Cu trong đó chủ yếu là 63Cu (69,2%) và 65Cu(30,8%) Phần lớn đồng tồn tại dưới dạng hợp chất có trong các khoáng vật sunfuahay dạng oxi hoá (oxit, cacbonat) Một số khoáng vật chính của đồng là: cuprit(Cu2O) chứa 88,8% Cu, cancosin (Cu2S) chứa 79,8% Cu, covelin (CuS) chứa 66,5%

Cu, cancopirit (CuFeS) chứa 34,57% Cu, bozit (Cu5FeS4), crozocola(CuS2O3.nH2O), malachit [Cu(OH) - 2CuCO3], fenozit (CuO), tetrahedrit(Cu8Sb2O7)

b Ứng dụng của đồng

- Đồng là kim loại màu quan trọng nhất đối với công nghiệp và kỹ thuật Đồngđược dùng làm dây dẫn điện, chế tạo hợp kim, các thiết bị trao đổi nhiệt, sinh hàn

và chân không

- Hơn 50% lượng đồng khai thác hàng năm được dùng làm dây dẫn điện, loạiđồng này phải có độ tinh khiết cao

- Dùng để chế tạo hợp kim (trên 30%)

- Dẫn nhiệt tốt và chịu ăn mòn, đồng kim loại được dùng để chế các thiết bịtrao đổi nhiệt, sinh hàn và chân không, chế nồi hơi, ống dẫn dầu và dẫn nhiêu liệu

- Một số hợp chất của đồng được sử dụng làm chất màu trang trí mỹ thuật,chất liệu trừ nấm mốc và cả thuốc trừ sâu trong nông nghiệp

c Độc tính của đồng

Mọi hợp chất của đồng đều là những chất độc, khoảng 30g CuSO4 có khảnăng gây chết người Nồng độ an toàn của đồng trong nước uống đối với con ngườidao động theo từng nguồn, khoảng 1,5 - 2 mg/l Lượng đồng đi vào cơ thể ngườitheo đường thức ăn mỗi ngày khoảng 2 - 4 mg/l Ở một nồng độ nào đó, ngay cả vếtđồng có thể ảnh hưởng đến mùi vị và giá trị dinh dưỡng của thức ăn, nó sẽ kíchthích sự tự oxi hoá của dầu mỡ chóng bị ôi khê, đẩy nhanh sự phá huỷ các vitamin.Đồng không gây ngộ độc do tích luỹ, nhưng nếu ăn phải một lượng lớn muối đồngthì bị ngộ độc cấp tính Triệu chứng biểu hiện ngay như nôn nhiều và như vậy làmthoát ra ngoài phần lớn đồng ăn phải, chất nôn có màu xanh đặc hiệu của đồng.Nguyên nhân dẫn đến ngộ độc đồng của con người có thể là do: uống nước thôngqua ống dẫn nước đồng, ăn thực phẩm có chứa lượng đồng cao như (nho, nấm,tôm…) Các hồ bơi có sử dụng thuốc diệt tảo (alagaecides) có chứa đồng để vệ sinh

hồ Đây là một chất độc đối với động vật: đối với người từ 60 – 100 mg/kg thể trọnggây buồn nôn, đến 1 kg thể trọng sẽ gây tử vong Đối với cây trồng: cây trồng thiếuđồng thường có tỉ lệ quang hợp bất thường do phản ứng oxi hóa axit ascorbic bịchậm lại Nhưng cây trồng thừa đồng có thể dẫn đến tình trạng chết cây do dùngnhiều thuốc diệt nấm, thuốc trừ sâu, bón phân đồng sunfat làm tích lũy đồng trongđất từ năm này qua năm khác

d Tác dụng sinh hóa của đồng [25]

Đồng là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho các loài động, thực vật bậc cao.Trong cơ thể con người, đồng có trong thành phần của một số protein, enzym và tậptrung chủ yếu ở gan

Đồng được tìm thấy trong một số loại enzym, bao gồm nhân đồng củacytochrom coxidas enzym chứa Cu – Zn superoxid dismutas và nó là kim loại trungtâm của chất chuyên chở oxi hemocyanin Máu của cua móng ngựa (cua vua)limulusvpolyphemus sử dụng đồng thay vì sắt để chuyên chở oxi

Theo tiêu chuẩn RDA của Mỹ về hàm lượng của đồng đối với người trưởngthành là 0,9 mg/ngày Hợp chất của đồng là cần thiết đối với quá trình tổng hợphemoglobin và photpholipid Sự thiếu đồng gây nên bệnh thiếu máu Trong máu củađộng vật bậc thấp (ốc, sò và động vật thân mềm) có chất máu là hemocyanin, chứađồng và có chức năng như hemoglobin ở trong máu của động vật có xương sống.Đồng được vận chuyển chủ yếu trong máu bởi protein trong huyết tương gọi làcerulopasmin Đồng được hấp thụ trong ruột non và được vận chuyển đến gan bằngliên kết với albumin Bệnh Wilson sinh ra bởi cơ thể giữ lại đồng, không tiết ra bởigan vào trong mật, có thể dẫn đến tổn thương não và gan Người ta cho rằng kẽm vàđồng cạnh tranh về phương diện hấp thụ trong bộ máy tiêu hóa vì việc ăn uống dưthừa chất này sẽ làm thiếu hụt chất kia

Các nghiên cứu cho thấy một số người mắc bệnh về thần kinh như bệnhschizophrenia có nồng độ đồng cao hơn trong cơ thể Tuy nhiên, hiện vẫn chưa rõmối liên quan của đồng với bệnh này như thế nào (là do cơ thể cố gắng tích lũyđồng để chống lại bệnh hay nồng độ cao của đồng là do căn bệnh này gây ra) Hợpchất của đồng không độc bằng hợp chất của kim loại nặng như chì và thủy ngân.Muối đồng rất độc với nấm mốc và rêu tảo Người ta dùng CuSO4 để chống mốccho gỗ, dùng nước boocđô là hỗn hợp của dung dịch CuSO4 và vữa vôi để trừ bọcho một số cây trồng

1.3.2 Nguyên tố kẽm [13,14,36]

a Vị trí, cấu tạo và tính chất của kẽm

Kẽm có ký hiệu hóa học là Zn (tên Latin: zincum), có số hiệu nguyên tử Z =

30, thuộc nhóm IIB, chu kỳ 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn Khối lượng nguyên tử

là 65,37 đvC Thế ion hóa 17,96 eV, nhiệt độ nóng chảy 419,50C, nhiệt độ sôi

9060C, khối lượng riêng 7,13 g/cm3, nhiệt thăng hoa 140 kJ/mol, độ dẫn điện là 16.Kẽm có 8 vạch phổ  (nm) đặc trưng để định tính: 636,234; 481,053; 472,216;468,014; 334,502; 330,259; 328,233; 213,856 (theo George R Harrison)

Trữ lượng trong thiên nhiên của kẽm là khoảng 5.10-3% khối lượng vỏ tráiđất, 1,5.10-3% tổng số nguyên tử của vỏ trái đất, tức là nguyên tố tương đối phổbiến

Kẽm trong tự nhiên là hỗn hợp của 4 đồng vị ổn định Zn64, Zn66, Zn67, và Zn68

với đồng vị 64 là phổ biến nhất (48,6% trong tự nhiên) 22 đồng vị phóng xạ đượcbiết đến với phổ biến hay ổn định nhất là Zn65 với chu kỳ bán rã 244,26 ngày, và

Zn72 với chu kỳ bán rã 46,5 giờ Các đồng vị phóng xạ khác có chu kỳ bán rã nhỏhơn 14 giờ và phần lớn có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1 giây

Trong nước biển kẽm tồn tại chủ yếu ở dạng ion tự do Zn2+ và chiếm khoảng5.10-6 % khối lượng

Khoáng vật chứa kẽm là quặng blen kẽm (ZnS), calamin (ZnCO3),phranclinit hay ferit kẽm (Zn(FeO2 )2), ngoài ra còn có zincit (ZnO)

Kẽm là một kim loại màu trắng xanh nhạt ở nhiệt độ thường nhưng khi nấuđến 100 – 1500C nó trở nên mềm, dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo dài Trong không khí,

nó bị phủ bởi một lớp oxit nên mất tính ánh kim

Kẽm là kim loại tương đối hoạt động, song ở nhiệt độ thường kẽm bền vớinước vì có màng oxit bảo vệ

b Ứng dụng của kẽm

Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến hàng thứ tư sau sắt, nhôm, đồng tínhtheo lượng sản xuất hàng năm Kẽm được sử dụng để mạ kim loại, chẳng hạn nhưthép để chống ăn rỉ Kẽm được sử dụng trong các hợp kim như đồng thanh, nikentrắng, các loại que hàn, bạc Đức v.v Đồng thanh có ứng dụng rộng rãi nhờ độ cứng

và sức kháng rỉ cao Kẽm được sử dụng trong dập khuôn, đặc biệt là trong công

nghiệp ô tô Kẽm dạng cuộn được sử dụng để làm vỏ pin Ôxít kẽm được sử dụngnhư chất liệu có màu trắng trong màu nước và sơn cũng như chất hoạt hóa trongcông nghiệp ô tô Sử dụng trong thuốc mỡ, nó có khả năng chống cháy nắng chocác khu vực da trần Sử dụng như lớp bột mỏng trong các khu vực ẩm ướt của cơthể (bộ phận sinh dục) của trẻ em để chống hăm Clorua kẽm được sử dụng làm chấtkhử mùi và bảo quản gỗ Sulfua kẽm được sử dụng làm chất lân quang, được sửdụng để phủ lên kim đồng hồ hay các đồ vật khác cần phát sáng trong bóng tối.Methyl kẽm (Zn(CH3)2) được sử dụng trong một số phản ứng tổng hợp chất hữu cơ.Stearat kẽm được sử dụng làm chất độn trong sản xuất chất dẻo (plastic) từ dầu mỏ.Các loại nước thơm sản xuất từ calamin, là hỗn hợp của hydroxycacbonat kẽm vàsilicat, được sử dụng để chống phỏng da Trong thực đơn hàng ngày, kẽm có trongthành phần của các loại khoáng chất và vitamin Người ta cho rằng kẽm có thuộctính chống ôxi hóa, do vậy nó được sử dụng như là nguyên tố vi lượng để chống sựchết yểu của da và cơ trong cơ thể (lão hóa) Trong các biệt dược chứa một lượnglớn kẽm, người ta cho rằng nó có tác dụng làm nhanh lành vết thương Gluconatglycin kẽm trong các viên nang hình thoi có tác dụng chống cảm.

c Độc tính của kẽm

Kẽm ít độc tính Hàm lượng trong thức ăn thấp, một khẩu phần ăn hàng ngàycung cấp từ 0,17 – 0,25 mg kẽm/kg thể trọng Do có giới hạn đảm bảo giữa nồng độkẽm có thể gây ngộ độc do tích luỹ nên hàm lượng kẽm được giới hạn trong thức ăn(từ 5 – 10 ppm) không gây ảnh hưởng đến sức khoẻ tiêu dùng

Ăn vào hơn 150 mg kẽm mỗi ngày có thể gây rối loạn chuyển hóa đồng vàsắt, nhưng chỉ có ý nghĩa khi các ion này bị giới hạn Một liều rất cao (450mg/ngày)làm thiếu đồng và gây thiếu máu nguyên bào sắt, liều nhập quá cao có thể gây suygiảm chức năng miễn dịch Quá liều có thể gây buồn nôn, phát ban, sự khử nước vàloét dạ dày Kẽm làm giảm hấp thu tetracycline Nên tránh điều trị kẽm trong thai

kỳ và cho con bú

Ngộ độc kẽm cũng là ngộ độc cấp tính, do ăn phải một lượng lớn kẽm (3 - 5gZnCl2 hoặc 5 - 10g ZnSO4) có thể gây chết người với triệu chứng như có vị kim loại

khó chịu và dai dẳng trong miệng, nôn, ỉa chảy, mồ hôi lạnh, mạch đập khẽ, chếtsau 10 đến 48 giây.

d Tác dụng sinh hóa của kẽm [25]

Kẽm đóng vai trò sinh học không thể thiếu đối với sức khỏe con người, cho

dù kẽm chỉ chiếm khoảng vài phần triệu trọng lượng khô của cơ thể Người ta cũng

đã phát hiện được nhiều căn bệnh liên quan đến sự thiếu hoặc thừa kẽm Theo cácnhà khoa học, lượng kẽm cần cho người trưởng thành hằng ngày là 10 – 15 mg.Nhưng nhu cầu về kẽm còn tùy thuộc vào độ tuổi và trạng thái sinh lí của cơ thể Ví

dụ trẻ dưới 1 tuổi cần 8 mg/ngày, trẻ từ 1 – 10 tuổi cần đến 2 – 25 mg kẽm/ngày

Kẽm được đưa vào cơ thể chủ yếu qua đường tiêu hóa, được hấp thụ phầnlớn ở ruột non Vì vậy, những người có bệnh ở đường tiêu hóa thường bị thiếu kẽm

Nó được thải ra ngoài với một lượng lớn qua dịch ruột, dịch tụy (2 – 5 mg), còn lạiqua nước tiểu (0,5 – 0,8 mg) và mồ hôi (0,5 mg) Khi vào cơ thể, phần lớn kẽm tậptrung trong tế bào, chỉ một lượng nhỏ trong huyết tương, dạng gắn kết với albumin

và 2- macropolysaccaride

Kẽm tham gia vào thành phần cấu trúc tế bào và đặc biệt là tác động đến hầuhết các quá trình sinh học trong cơ thể Kẽm có trong thành phần của hơn 80 loạienzym khác nhau, đặc biệt có trong hệ thống enzym vận chuyển, thủy phân, đồnghóa, xúc tác phản ứng gắn kết các chuỗi trong phân tử ADN, xúc tác phản ứng oxihóa cung cấp năng lượng Ngoài ra kẽm còn hoạt hóa nhiều enzym khác nhau nhưamylase, pencreatinase

Đặc biệt, kẽm có vai trò sinh học rất quan trọng là tác động chọn lọc lên quátrình tổng hợp, phân giải axit nucleic và protein – những thành phần quan trọng nhấtcủa sự sống Vì vậy, các cơ quan như hệ thần kinh trung ương, da, niêm mạc, hệtiêu hóa, hệ tuần hoàn rất nhạy cảm với sự thiếu hụt kẽm Nếu thiếu kẽm, trẻ sẽbiếng ăn

Một vai trò cũng rất quan trọng khác của kẽm là vừa cấu trúc vừa tham giavào duy trì chức năng của hàng loạt cơ quan quan trọng Kẽm có độ tập trung caotrong não, đặc biệt là vùng hải mã (hippocampus), vỏ não Nếu thiếu kẽm ở các cấu

trúc thần kinh có thể dẫn đến nhiều loại rối loạn thần kinh và có thể là yếu tố gópphần phát sinh bệnh tâm thần phân liệt.

Vai trò hết sức quan trọng nữa của kẽm là nó tham gia điều hòa chức năngcủa hệ thống nội tiết và có trong thành phần các hormon (tuyến yên, tuyến thượngthận, tuyến sinh dục ) Hệ thống này có vai trò quan trọng trong việc phối hợp với

hệ thần kinh trung ương, điều hòa hoạt động sống trong và ngoài cơ thể, phản ứngvới các kích thích từ môi trường và xã hội, làm cho con người phát triển và thíchnghi với từng giai đoạn và các tình huống phong phú của cuộc sống Vì thế thiếukẽm có thể ảnh hưởng đến quá trình thích nghi và phát triển của con người

Ngoài ra, các công trình nghiên cứu còn cho thấy kẽm có vai trò làm giảmđộc tính của các kim loại độc như nhôm (Al), asen (As), cadimi (Cd) Góp phầnvào quá trình giảm lão hóa, thông qua việc ức chế sự oxi hóa và ổn định màng tếbào Khả năng miễn dịch của cơ thể được tăng cường nhờ kẽm, bởi nó hoạt hóa hệthống này thông qua cơ chế kích thích các đại thực bào, tăng các limpho T Vì vậy,khi thiếu kẽm nguy cơ nhiễm khuẩn ở bệnh nhân sẽ tăng lên

Cũng cần nói thêm rằng, kẽm không chỉ quan trọng trong hoạt động sống vớivai trò độc lập mà còn quan trọng hơn khi sự có mặt của nó sẽ giúp cho quá trìnhhấp thu và chuyển hóa các nguyên tố khác cần thiết cho sự sống như đồng (Cu),mangan (Mn), magie (Mg) Do vậy, khi cơ thể thiếu kẽm sẽ kéo theo sự thiếu hụthoặc rối loạn chuyển hóa của nhiều yếu tố, ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe

1.3.3 Nguyên tố cadimi [13,14,36]

a Vị trí cấu tạo và tính chất của cadimi

Cadimi có ký hiệu hóa học là Cd (tên Latin: cadmium), có số hiệu nguyên tử

Z = 48, thuộc nhóm IIB, chu kỳ 5 trong bảng hệ thống tuần hoàn Trạng thái oxi hóaphổ biến của cadimi là +2, nhưng có thể tìm thấy các hợp chất mà nó có số oxi hóa+1 Cadimi là kim loại nặng, mềm, màu trắng xanh, dễ nóng chảy, có khối lượngnguyên tử là 112,41 đvC, khối lượng riêng 8,63 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 3210C,nhiệt độ sôi 7670C, nhiệt thăng hoa 112 kJ/mol, độ dẫn điện 13 Cadimi có 5 vạch

phổ  (nm) đặc trưng để định tính: 643,847; 361,051; 346,620; 340,365; 228,812(theo George R Harrison).

Cadimi là một nguyên tố hiếm, chiếm 8.10–6% khối lượng vỏ Trái Đất.Cadimi thường có trong các khoáng vật chứa kẽm và là sản phẩm phụ quá trình sảnxuất kẽm, đồng và chì Thí dụ, khoáng vật chứa cadimi là grenokit (CdS), thườngtồn tại lượng nhỏ trong quặng kẽm là: blen kẽm (ZnS), và calamin (ZnCO3) có chứakhoảng 3% cadimi, hoặc trong quặng thủy ngân là xinaba thần sa (HgS) Cadimicòn tồn tại trong quặng đa kim với chì và đồng Cadimi có 8 đồng vị, Cd106 đến

Cd116, trong đó Cd111 (12, 8%), Cd114 (28,7%)

Trong không khí ẩm, cadimi dần dần bị bao phủ bởi lớp oxit nên mất tínhánh kim và không bị gỉ Cadimi là kim loại tương đối hoạt động, nó tác dụng đượcvới oxi, halogen, lưu huỳnh và photpho

Cadimi là một kim loại độc hiện đại Nó chỉ mới được phát hiện như mộtnguyên tố vào năm 1817 và được sử dụng trong công nghiệp vào khoảng 50 nămtrước Hiện nay, cadimi là một kim loại rất quan trọng trong nhiều ứng dụng khácnhau, đặc biệt cadimi được sử dụng chủ yếu trong mạ điện, vì nó có đặc tính không

ăn mòn Ngoài ra cadimi còn được sử dụng làm chất màu cho công nghệ sơn vàcông nghệ chất dẻo và là catot cho các nguồn pin Ni – Cd, sản phẩm phụ của côngnghệ luyện chì và kẽm

b Ứng dụng của cadimi

Cadimi dùng sản xuất sơn, phẩm màu công nghiệp, ổn định chất nhựa(PVC), làm điện cực pin (Ni - Cd), dùng mạ điện (trong sản xuất máy bay), dùngsản xuất thép - mạ đồng, chống ăn mòn, dùng làm chấm lượng tử (dạng Cd - Se)phát quang theo kích thích tia UV, dùng trong "ống màu sắc hình ảnh" trong kỹthuật truyền hình, dùng phủ mặt trống quang dẫn (photoconductive) trong kỹ thuậtlàm ảnh, dùng trong lò phản ứng áp lực nước (dạng hợp kim Ag- Id - Cd), dùng làmchất bán dẫn (dạng Te – Hg - Cd) trong sản xuất tế bào quang điện nhạy cảm với tiahồng ngoại Cao hơn nữa còn dùng để kiểm soát notron trong phân hạch hạt nhân,