độc học dung môi hữu cơ

Dung môi là một chất lỏng, rắn, hoặc khí dùng để hòa tan một chất tan rắn, lỏng, hoặc khí khác, tạo thành một dung dịch có thể hòa tan trong một thể tích dung môi nhất định ở một nhiệt độ quy định. Dung môi hữu cơ được sử dụng chủ yếu trong công tác làm sạch khô (ví dụ như tetrachlorethylene), chất pha loãng sơn (ví dụ như toluene, nhựa thông), chất tẩy sơn đánh bóng móng tay và các dung môi tẩy keo (acetone, methyl acetate, ethyl acetate), trong tẩy tại chỗ (ví dụ như hexane, petrol ether), trong chất tẩy rửa (citrus terpenes), trong nước hoa (ethanol), và trong tổng hợp hóa học. Có thể thấy các dung môi hữu cơ xuất hiện trong cuộc sống, sinh hoạt của con người rất nhiều và thường xuyên. Đặc biệt là các dung môi hữu cơ có thể tan trong mỡ, có thể chuyển hóa sinh học trong cơ thể người, khi đi vào cơ thể người sẽ tích tụ trong các mô mỡ bao gồm cả hện thần kinh. Các dung môi tan trong nước cũng có thể đi vào cơ thể qua da bằng cách hòa tan trong mồ hôi khi tiếp xúc, sau đó phân bố khắp cơ thể. Những dung môi không bị chuyển hóa có thể bị đào thải ra ngoài qua đường nước tiểu. Còn đối với những dung môi chuyển hóa qua đường sinh học thì sự trao đổi chất xuất hiện trong nước tiểu và tốc độ thải của chúng phụ thuộc vào sự tiếp xúc các dung môi đó tại nơi làm việc. Các dung môi này gây độc cấp tính và mãn tính cho người và độc vật khi tiếp xúc. Tuy nhiên vì tính chất quan trọng mà các dung môi hữu cơ vẫn được sử dụng rất nhiều trong các ngành sản xuất. Vì vậy chúng ta cần có những hiểu biết cơ bản về tính độc của các dung môi hữu cơ để tránh những tác hại từ độc chất gây ra do chưa nhận thức rõ ràng. Trong nội dung bài tiểu luận này e sẽ tìm hiểu về một số dung môi tiêu biểu mà chúng ta thường xuyên sử dụng trong phòng thí nghiệm và sản xuất

Độc học một số dung môi hữu cơ

ĐẶT VẤN ĐỀ Dung môi là một chất lỏng, rắn, hoặc khí dùng để hòa tan một chất tan rắn,

lỏng, hoặc khí khác, tạo thành một dung dịch có thể hòa tan trong một thể tích dung môi nhất định ở một nhiệt độ quy định Dung môi hữu cơ được sử dụng chủ yếu trong công tác làm sạch khô (ví dụ như tetrachlorethylene), chất pha loãng sơn (ví

dụ như toluene, nhựa thông), chất tẩy sơn đánh bóng móng tay và các dung môi tẩy keo (acetone, methyl acetate, ethyl acetate), trong tẩy tại chỗ (ví dụ như hexane, petrol ether), trong chất tẩy rửa (citrus terpenes), trong nước hoa (ethanol), và trong tổng hợp hóa học Có thể thấy các dung môi hữu cơ xuất hiện trong cuộc sống, sinh hoạt của con người rất nhiều và thường xuyên Đặc biệt là các dung môi hữu cơ có thể tan trong mỡ, có thể chuyển hóa sinh học trong cơ thể người, khi đi vào cơ thể người sẽ tích tụ trong các mô mỡ bao gồm cả hện thần kinh Các dung môi tan trong nước cũng có thể đi vào cơ thể qua da bằng cách hòa tan trong mồ hôi khi tiếp xúc, sau đó phân bố khắp cơ thể Những dung môi không bị chuyển hóa có thể

bị đào thải ra ngoài qua đường nước tiểu Còn đối với những dung môi chuyển hóa qua đường sinh học thì sự trao đổi chất xuất hiện trong nước tiểu và tốc độ thải của chúng phụ thuộc vào sự tiếp xúc các dung môi đó tại nơi làm việc Các dung môi này gây độc cấp tính và mãn tính cho người và độc vật khi tiếp xúc Tuy nhiên vì tính chất quan trọng mà các dung môi hữu cơ vẫn được sử dụng rất nhiều trong các ngành sản xuất Vì vậy chúng ta cần có những hiểu biết cơ bản về tính độc của các dung môi hữu cơ để tránh những tác hại từ độc chất gây ra do chưa nhận thức rõ ràng Trong nội dung bài tiểu luận này e sẽ tìm hiểu về một số dung môi tiêu biểu

mà chúng ta thường xuyên sử dụng trong phòng thí nghiệm và sản xuất

1. Benzen C6H6

Benzen là một nguyên liệu quan trọng trong sản xuất công nghiệp, tuy nhiên benzen có tính độc cao nên một số nước đã có luật cấm sử dụng benzen

Hiện có rất nhiều công việc mà công nhân phải tiếp xúc thường xuyên với benzen như sản xuất dầu mỏ, than đá; công nghiệp hóa chất, công nghiệp sản xuất sơn, vecni, men, mực in; công nghiệp dệt, thuộc da, sản xuất vải sợi, len, công nghiệp điện tử…

a. Nguồn gốc, dạng tồn tại, đường xâm nhập vào cơ thể

- Nguồn gốc:

Benzen được sinh ra trong hoạt động sống của con người và các chu trình tự nhiên Benzen lần đầu tiên được tìm thấy từ nhựa đường và ngày nay con người đã sản xuất benzen bằng nguồn nguyên liệu dầu mỏ Benzen cũngcó mặt trong khí thải từ việc đốt than và dầu,khí bay hơi từ các trạm dịch vụ xăng dầu và dung môi công nghiệp, khí thải xe cơ giới và khói thuốc lá

- Dạng tồn tại:

Benzen C6H6 là một hidrocac bon thơm, chất lỏng không màu, dễ bay hơi, nóng chảy ở nhiệt độ 5,48°C, sôi ở 80°C Hơi benzen nặng hơn không khí, một lít hơi benzen ở điều kiện chuẩn nặng 3,25g Ở nhiệt độ bình thường, benzen nhẹ hơn nước, d = 0,87g Dung môi banzen hòa tan được nhiều chất như mỡ, vecni, da sợi, vải len…

- Đường xâm nhập vào cơ thể:

Benzen có thể xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, đường tiêu hóa và qua da Hầu hết chúng ta đều tiếp xúc với benzen trong đời sống hàng ngày, phổ biến nhất

là qua hít thở không khí có chứa benzen Và con đường hô hấp cũng chính là con đường thích hợp với benzen do tính chất dễ bay hơi và tồn đọng ở nơi thấp Tiếp xúc benzen qua da và đường hô hấp thường độc hơn so với đường tiêu hóa

b. Tính độc và cơ chế gây độc

- Chuyển hóa:

Benzen vào cơ thể được oxy hóa bởi enzim Cyp450 tạo ra các dẫn xuất epoxyd có tính độc rất cao Dẫn xuất này nhanh chóng được chuyển hóa thành các hợp chất của phenol Các dẫn xuất tạo thành sẽ tạo phức với glutathione, axit sunfuric, axit cluronid là phức chất dễ tan dễ đào thải

Dẫn xuất epoxyd nếu không được khử độc sẽ dễ dàng kết hợp với protein gây rối loạn chức năng của protein và kết hợp với axit nucleic gây xáo trộn AND

- Tích tụ và đào thải:

Benzen chủ yếu được đào thải qua đường nước tiểu và qua khí thở Khoảng 40% benzen đi vào cơ thể được đào thải ngay sau khi đi vào, một phần được chuyển hóa đào thải qua đường nước tiểu

Benzen được đào thải nhanh sau khi xâm nhập vào cơ thể, tuy nhiên một khi benzen tích lũy vào các mô đặc biệt là mô mỡ của các cơ quan như tủy xương, não, gan,… thì rất khó đào thải

c. Biểu hiện nhiễm độc, phòng ngừa

- Biểu hiện nhiễm độc cấp tính:

Khi tiếp xúc benzen ở liều cao gây độc cấp tính, làm suy giảm hệ thần kinh trung ương, gây buồn ngủ,chóng mặt, nhức đầu;gây kích ứng da, tấy đỏ, mụn; gây kích ứng đường hô hấp làm ngộp thở; xung huyết niêm mạc miệng, nôn và ở mức độ cao có thể bất tỉnh

- Biểu hiện mãn tính:

Nếu tiếp xúc benen thường xuyên hay benzen đã bị tích tụ trong cơ thể có thể gây

ra các rối loạn khác nhau trong máu, làm giảm số lượng tế bào hồng cầu dẫn đến bệnh bạch cầu, gây xáo trộn đường dạ dày, ruột, xáo trộn DNA di truyền, đối với phụ nữ đang mang thai có thể làm ảnh hưởng xấu tới thai nhi đang phát triển

- Các biện pháp phòng ngừa

Thay thế benzen bằng một dung môi khác ít độc hơn, hoặc nếu không thay thế được thì phải đảm bảo quy trình kín

Thường xuyên giám sát nồng độ benzen trong không khí không vượt quá nồng độ cho phép

Người lao động cần được giáo dục sức khỏe chu đáo và thực hiện nghiêm ngặt vệ sinh an toàn lao động

Các đối tượng sau không được tiếp xúc với benzen : phụ nữ mang thai, người có bệnh về máu, suy gan, suy dinh dưỡng

d. Ví dụ về sự cố điển hình

Theo chương trình khảo sát các nhà máy sản xuất láp ráp thiết bị điện tử của một số tập đoàn lớn như Intel, Nidec Foxcon, Samsung, Nokia đang có các nhà máy sản xuất đóng đô tại Việt Nam.Trong tháng 6/2013 tại một xưởng có tới 6 trường hợp

bị sảy thai, thai chết lưu có trường hợp thai đã được 7 tháng và có 1 trường hợp thai

bị dị tật phải hủy thai

Ngày 6/2/2012, Viện nghiên cứu sức khỏe và an toàn nghề nghiệp (OSHRI) cũng

đã công bố báo cáo từ kết quả nghiên cứu được tiến hành ở 5 dây chuyền sản xuất tấm wafer và 4 dây chuyền lắp ráp thiết bị bán dẫn ở nhà máy của công ty Samsung

và hai công ty Hàn Quốc khác từ năm 2009 và các chất như Asen (thạch tín), benzene, formaldehyt đƣợc tìm thấy trong nhà máy- đây là những chất gây ung thư

e. Giả định CDI

Benzen trong không khí ở xưởng sản xuất mực in có nồng độ C = 0,018mg/m3

Đối với công nhân ở xưởng là đối tượng người lớn, từ 18 đến 45 tuổi

CDIhô hấp= = 4,244.10-3 (mg/kg.ngày)

2. Toluen ( methyl benzen)

Toluen (C7H8) là hợp chất thuộc dãy đồng đẳng của benzen; được thêm vào xăng, dùng để sản xuất benzen và được sử dụng như một dung môi Toluen được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất sơn, nhựa thông, kéo, sản xuất cao su, tráng kẽm

a. Nguồn gốc, dạng tồn tại, đường xâm nhập vào cơ thể

- Nguồn gốc:

Toluen được phát hiện vào năm 1937 khi điều chế khí than từ nhựa thông Ngày nay không khí trong nhà có chứa nồng độ rất cao toluen từ các sản phẩm gia dụng phổ biến như sơn, chất pha loãng sơn, chất kết dính, nước hoa tổng hợp, sơn móng tay; và khói thuốc lá Toluen cũng được phát thải ra không khí xung quanh từ khí thải xe ô tô hay khí thải trong quá trình sản xuất, sử dụng và xử lý sản phẩm công nghiệp có chứa toluen

- Dạng tồn tại:

Toluen là chất lỏng không màu, có thể cháy được, độ nhớt thấp, có mùi thơm giống benzen; nhiệt độ sôi 110,6°C, áp suất bay hơi ở 31°C là 40mmHg; là dung môi hòa tan rất tốt chất béo, dầu, nhựa thông, lưu huỳnh, photpho và iod Toluen có thể tan lẫn hoàn toàn với các dung môi hữu cơ như rượu, ete, xeton phenol, este,… Toluen rất ít tan trong nước

- Đường xâm nhập:

Toluen hấp thụ vào cơ thể qua đường hô hấp và qua da, vì tính dễ tan trong mỡ nên toluen tích tụ lại trong các mô mỡ đặc biệt là tích tụ trong gan gây nhiễm mỡ gan

và xơ gan

b. Tính độc và cơ chế gây độc

Toluen đi vào cơ thể được chuyển hóa nhờ enzyme Cyp450, sau đó được chuyển hóa thành các muối tan đào thải ra ngoài cơ thể

Toluen hấp thụ qua đường hô hấp sẽ nhanh chóng đi lên não gây độc hệ thần kinh, đặc biệt là thần kinh trung ương

c. Biểu hiện nhiễm độc và phòng ngừa

- Biểu hiện nhiễm độc cấp tính:

Thần kinh trung ương là cơ quan mục tiêu chính khi nhiễm độc toluen cấp tính và mãn tính Khi nhiễm trên 100mg/kg thì sẽ bị hoa mắt, đau đầu, choáng váng, co giật và hôn mê Cũng có thể gây rối loạn nhịp tim đối với tiếp xúc liều cao Nếu uống phải toluen thì bị thắt và hoại tử các sợi cơ tim, gan sưng, tắc nghẽn và xuất huyết phổi, hoại tử ống thận

- Biểu hiện nhiễm độc mãn tính:

Nếu hít phải toluen thường xuyên thì có thể có những triệu chứng nhức đầu, chán

ăn, xanh xao, thiếu máu, tuần hoàn máu không bình thường, teo não, rung giật nhãn cầu, thính giác và thị giác kém Trường hợp nặng sẽ gây thẫn thờ và mất trí nhớ Tiếp xúc lâu với toluen có thể gây ung thư

- Phòng ngừa:

Toluen có trong sơn, nhựa, keo dán công nghiệp vì vậy để phòng tránh nhiễm độc toluen, khi sử dụng sơn, nhựa, keo dán cần tạo không gian thông thoáng, tránh đóng của phòng Trường hợp có thể, tránh lạm dụng các loại sơn và đồ nhựa.Người lao động làm việc trong môi trường có nồng độ toluen cao phải được trang bị bảo

hộ đúng quy định và được khám sức khỏe định kì

d. Giả định CDI

Nồng độ toluen trong nhà mới sơn, có các đồ gỗ mới là C = 0,0062 µg/m3

ED= 1 năm

- Đối với trẻ dưới 6 tuổi

CDIhô hấp = = 1,1027x10-7 (mg/kg.ngày)

- Đối với trẻ từ 6-12 tuổi

CDIhô hấp = = 6,083x10-8 (mg/kg.ngày)

- Đối với người lớn

CDIhô hấp = = 2,506x10-8 (mg/kg.ngày)

3. CCl4 tetraclomêtan

a. Nguồn gốc, dạng tồn tại, đường xâm nhập vào cơ thể

- Nguồn gốc:

Cacbon tetraclorua hay tetraclorua cacbon, tetraclomêtan là một hợp chất hóa

năm 1839 nhờ phản ứng của cloroform với clo, nhưng hiện nay chủ yếu được tổng hợp từ mêtan Người ta sử dụng chủ yếu hợp chất này làm chất phản ứng trong tổng

đình và trong công nghiệp

- Dạng tồn tại:

Cacbon tetraclorua là chất lỏng không màu, nhiệt độ sôi 76,72°C, Nó hòa tan khá tốt các hợp chất không phân cực khác, chất béo và dầu mỡ Nó hơi dễ bay hơi, tạo

ra hơi với mùi đặc trưng như của các dung môi clo hóa khác, hơi tương tự như mùi

- Đường xâm nhập vào cơ thể:

Chất này đi vào cơ thể chủ yếu qua đường hô hấp, dễ dàng tích tụ trong mô mỡ, một nửa lượng hấp thụ được chuyển hóa đào thải ra ngoài Tetraclorua hấp thụ qua đường hô hấp thường tích tụ lên thận và tác động lên thận, hấp thụ qua đường tiêu hóa thường tích tụ trong gan và tác động lên gan

b. Tính độc và cơ chế gây độc

Khi hít phải hoặc tiếp xúc dung môi này, nó được hấp thụ qua phổi và da CCl4

trong cơ thể dễ dàng tác dụng với enzyme trong cơ thể tạo ra gốc tự do CCl3+ làm tăng tính kiềm trong cơ thể và làm mất hoạt tính enzyme Gốc CCl3+ gây độc cực mạnh cho tế bào Chất này sau khi hấp thụ cũng có thể được bài tiết ra ngoài nhưng quá trình bài tiết diễn ra rất chậm

c. Biểu hiện nhiễm độc và phòng ngừa

Biểu hiện nhiễm độc: tác động lên hệ thần kinh và gan Người tiếp xúc với loại dung môi này hay bị rùng mình, chóng mặt và đau đầu Nếu tiếp xúc lâu sẽ ảnh hưởng tới gan dẫn đến vàng da và có thể chết do ung thư gan

d. Giả định CDI

Nồng độ CCl4 trong không khí khu xưởng công nghiệp là C = 0,54µg/m3

Công nhân làm việc ở xưởng là đối tượng người lớn

CDIhô hấp = = 1,2.10-3 (mg/kg.ngày)

4. Methylen chloride(CH2Cl2 hay Diclometan)

a. Nguồn gốc, dạng tồn tại, đường xâm nhập vào cơ thể

- Nguồn gốc:

Methylen lần đầu được tổng hợp năm 1840 do nhà hóa học người Pháp, người đã tách methylen từ hỗn hợp của nó và clorin Ngày nay methylen được sử dụng trong

sản xuất phim xenlulo accetate và trong sơn, cao su; làm sạch các thiết bị, dùng để chiết tinh dầu hublong, chiết cafein… Vì vậy con người dễ dàng tiếp xúc với methylen ngay trong không khí trong nhà đặc biệt là từ sơn phun Methylen cũng

đã được phát hiện trong nước ngầm và nước mặt tại các khu vực chứa chất thải nguy hại và trong nước uống ở nồng độ rất thấp

- Dạng tồn tại:

Methylen là chất lỏng không màu,có mùi hơi ngọt, có nhiệt độ sôi thấp (40°C), dễ hóa hơi, ít tan trong nước, tan tốt trong ete, rượu, axeton và cloroform

- Đường xâm nhập vào cơ thể:

Methylen chloride đi và cơ thể qua da và đường hô hấp, trong đó chủ yếu là đường

hô hấp

b. Tính độc và cơ chế gây độc

Methylen chloride khi vào cơ thể sẽ được chuyển hóa nhờ hệ enzym Cyp450 thành

CO2 Chất trung gian của quá trình chuyển hóa này là cacbon monoxide tác dụng với hemoglobin trong máu gây độc hệ hô hấp

Methylen chloride nhanh chóng được đào thải ra ngoài sau khi đi vào cơ thể Đường đào thải chủ yếu là qua khí thở và nước tiểu

c. Biểu hiện nhiễm độc và phòng ngừa

- Biểu hiện nhiễm độc:

Methylen chloride là chất độc thần kinh, có tính gây mê, làm giảm chức năng thị giác, thính giác, tâm lý Tiếp xúc với nồng độ ppm thì người tiếp xúc trong tình trạng ngủ Nếu tiếp xúc với nồng độ cao hơn sẽ gây mất trí nhớ Biểu hiện của nhiễm độc là buồn nôn, khó thở, ho tức ngực, … và có thể tử vong khi nồng độ chất độc cao

Các nghiên cứu trên động vật đã chứng minh Methylen chloride có thể ảnh hưởng đến thai nhi, làm biến thể nhỏ xương và giảm trọng lượng cơ thể thai nhi; và có khả năng gây ung thư gan, phổi, và các khối u tuyến vú với đối tượng tiếp xúc hay hít phải methylen chloride

- Phòng ngừa:

Người lao động cần được giáo dục sức khỏe chu đáo và thực hiện nghiêm ngặt vệ sinh an toàn lao động

Thường xuyên kiểm tra nồng độ Methylen chloride nơi sản xuất,làm việc, ko được quá nồng độ cho phép

d. Giả định CDI

Nồng độ CH2Cl2 trong không khí của xưởng chiết cafein là C = 0,431µg/m3 Đối tượng làm việc tiếp xúc là người lớn

CDIhô hấp = =1,0162.10-4 (mg/kg.ngày)

Tài liệu tham khảo

1. Đào Văn Dũng, Độc học môi trường, ĐH Sư Phạm Đà Nẵng, 2012

2. Lê Huy Bá, Độc học môi trường, Đh Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, 2002

3. Cơ quan về các chất độc hại và bệnh Registry (ATSDR) Hồ sơ về độc tính cho Benzen Dịch vụ Y tế Công cộng Mỹ, Bộ Y tế và Dịch vụ Nhân sinh, Atlanta, GA Năm 2007

4. M Sittig Sổ tay Hóa chất độc hại và nguy hại và chất sinh ung thư 2nd

ed Noyes Publications, Park Ridge, NJ.Năm 1985

5. Bộ Y tế và Dịch vụ Nhân sinh .Chương trình Thông tin chất độc quốc gia, Thư viện Y khoa Quốc gia, Bethesda, MD Năm 1993

6. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ Hệ thống tích hợp rủi ro thông tin (IRIS) trên Benzen Trung tâm quốc gia về đánh giá môi trường, Văn phòng Nghiên cứu và Phát triển, Washington, DC Năm 2009

7. Cơ quan các chất độc hại và bệnh Registry (ATSDR) Hồ sơ về độc tính cho

Toluene Dịch vụ Y tế Công cộng Mỹ, Bộ Y tế và Dịch vụ Nhân sinh,

Atlanta, GA 2000

8. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ Hệ thống tích hợp rủi ro thông tin (IRIS) trên Toluene Trung tâm quốc gia về đánh giá môi trường, Văn phòng Nghiên cứu và Phát triển, Washington, DC Năm 2005

9. Cơ quan cho các chất độc hại và bệnh Registry (ATSDR) Hồ sơ về độc tính

cho Methylene Chloride (Cập nhật) Dự thảo cho công luận Dịch vụ Y tế

Công cộng, Bộ Y tế và Dịch vụ Nhân sinh, Atlanta, GA Năm 1998

10. Bộ Y tế và Dịch vụ Nhân sinh Ngân hàng dữ liệu Các chất nguy hiểm Chương trình Thông tin chất độc quốc gia, Thư viện Y khoa Quốc gia, Bethesda, MD Năm 1993

11. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ Hệ thống tích hợp thông tin rủi ro (IRIS) trên Methylene Chloride Trung tâm quốc gia về đánh giá môi trường, Văn phòng Nghiên cứu và Phát triển, Washington, DC 1999