Độc chất môi trường PAHs

PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) được sử dụng để chỉ hơn 100 chất hữu cơ gồm hai hay nhiều vòng hydrocarbon thơm liên kết với nhau tạo thành những hợp chất rất bền vững trong môi trường. Chúng là sản phẩm của những quá trình đốt cháy không hoàn toàn của một số các nhiên liệu như than đá, dầu mỏ, và khí đốt hay của một số các chất hữu cơ khác như rác thải sinh hoạt, thuốc lá từ các hoạt động công nghiệp và các hoạt động khác của con người. PAHs có thể bị phân huỷ bời những phản ứng quang hoá trong khí quyển hay bởi tác động của các vi sinh vật hiếu khí và yếm khí có trong nước và đất. Tuy nhiên, một lượng PAHs bền vững còn lại sẽ bị tích tụ trong môi trường nước, đất và đi vào chuỗi thức ăn của một số động, thực vật. Khi được hấp thụ vào những tế bào thực vật, PAHs làm giảm khả năng sinh trưởng, sinh sản và phát triển của các loài thực vật cũng như kìm hãm một số quá trình sinh học trong hệ sinh thái. PAHs được tích tụ trong hệ thực vật sẽ từ đó đi vào chuỗi thức ăn của động vật và gây ra những tác hại lâu dài và nghiêm trọng hơn. Trong rất nhiều trường hợp, sự có mặt ở những liều lượng nhất định của PAHs thường gây ra những tác động không tốt đến sự sinh sản, sinh trưởng, phát triển, và khả năng miễn dịch của các loài động vật.   PHẦN 1. TỔNG QUAN VỀ PAHs 1. Tổng quan về PAHs 1.1 Định nghĩa về PAHs. Thuật ngữ PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) được sử dụng để chỉ một số các chất hữu cơ gồm hai hay nhiều vòng hydrocarbon thơm liên kết với nhau tạo thành những hợp chất rất bền vững trong môi trường. 1 Hình 1: Cấu trúc PAHs 1.2. Nguồn gốc phát sinh và phân loại a. Nguồn gốc phát sinh: PAHs, bao gồm khoảng hơn 100 chất hữu cơ khác nhau, là sản phẩm của những quá trình đốt cháy không hoàn toàn của một số các nhiên liệu như than đá, dầu mỏ, và khí đốt hay của một số các chất hữu cơ khác như rác thải sinh hoạt, thuốc lá PAHs cũng có nhiều trong những miếng thịt bị nướng cháy thành than.Nói một cách tổng quát, PAHs được sinh ra nhiều nhất từ các hoạt động công nghiệp và các hoạt động khác của con người.2 b. Những nguồn dịch chuyển Các động cơ chạy bằng dầu Diesel và các loại khí đốt. Các môi trường làm việc Các khu dịch vụ, các lò nướng sử dụng khí ga và các nhà máy sản xuất và tiêu thụ nhựa đường. Các thiết bị đốt nóng Các thiết bị sưởi, các tháp chưng và các loại lò đốt, luyện kim. Các lò đốt rác Rác thải đô thị, nguy hiểm, và rác thải y tế. Các sinh hoạt hàng ngày của con người Việc hút thuốc, đun nấu bằng củi và dầu hỏa, đốt nóng các loại dầu khác nhau và nướng thịt. Các quá trình công nghiệp Quá trình cracking bẻ gãy các liên kết mạch dài của các chất hữu cơ có trong dầu mỏ, các công đoạn đúc sắt thép và sản xuất nhôm, than chì.2 Hình 2 : Nguồn phát sinh độc chất PAHs 2. Phân loại Theo USEPA (1987), PAHs được phân loại thành 12 chất điển hình tùy theo cấu trúc hóa học như mô tả dưới đây: Hình 3: Phân loại 12 chất PAHs 3. Một số đặc tính cơ bản của PAHs Tại nhiệt độ thường (từ 15 35oC), PAHs tinh khiết tồn tại ở thể rắn, không màu hoặc có màu trắng hay màu vàng chanh. Tùy thuộc vào khối lượng phân tử mà các PAHs có những tính chất vật lý, hoá học khác nhau. Nhìn chung là nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao, áp suất bay hơi thấp và rất ít tan trong nước. Trên thực tế, người ta thường tìm thấy PAHs ở dạng hỗn hợp bao gồm từ 2 hợp chất này trở lên trộn lẫn với bồ hóng hoặc gio bếp, tàn than...Những đặc tính vật lý, hoá học cụ thể của một số loại PAHs được trình bày trong bảng sau: Benzo a antraxen Đibenz a,c antraXen Đibenza,hantraxen Hình 4: Cấu tạo hoá học của một số PAH gây ung thư.3

ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH NÔNG – LÂM - NGƯ  BÀI TIỂU LUẬN Tìm hiểu độc chất môi trường PAHs Giáo viên hướng dẫn : Th.S Hoàng Anh Vũ Sinh viên thực : Phan Anh Thắng Lớp : ĐH QLTN&MT K55 - ĐỒNG HỚI ,1/12 - Mục Lục MỞ ĐẦU PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) sử dụng để 100 chất hữu gồm hai hay nhiều vòng hydrocarbon thơm liên kết với tạo thành hợp chất bền vững môi trường Chúng sản phẩm trình đốt cháy không hoàn toàn số nhiên liệu than đá, dầu mỏ, khí đốt hay số chất hữu khác rác thải sinh hoạt, thuốc từ hoạt động công nghiệp hoạt động khác người PAHs bị phân huỷ bời phản ứng quang hoá khí hay tác động vi sinh vật hiếu khí yếm khí có nước đất Tuy nhiên, lượng PAHs bền vững lại bị tích tụ môi trường nước, đất vào chuỗi thức ăn số động, thực vật Khi hấp thụ vào tế bào thực vật, PAHs làm giảm khả sinh trưởng, sinh sản phát triển loài thực vật kìm hãm số trình sinh học hệ sinh thái PAHs tích tụ hệ thực vật từ vào chuỗi thức ăn động vật gây tác hại lâu dài nghiêm trọng Trong nhiều trường hợp, có mặt liều lượng định PAHs thường gây tác động không tốt đến sinh sản, sinh trưởng, phát triển, khả miễn dịch loài động vật Sinh viên thực hiện: Phan Anh Thắng Lớp: Đại học quản lý tài nguyên môi trường K55 Trang PHẦN TỔNG QUAN VỀ PAHs Tổng quan PAHs 1.1 Định nghĩa PAHs Thuật ngữ PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) sử dụng để số chất hữu gồm hai hay nhiều vòng hydrocarbon thơm liên kết với tạo thành hợp chất bền vững môi trường [1] Hình 1: Cấu trúc PAHs 1.2 Nguồn gốc phát sinh phân loại a Nguồn gốc phát sinh: PAHs, bao gồm khoảng 100 chất hữu khác nhau, sản phẩm trình đốt cháy không hoàn toàn số nhiên liệu than đá, dầu mỏ, khí đốt hay số chất hữu khác rác thải sinh hoạt, thuốc PAHs có nhiều miếng thịt bị nướng cháy thành than.Nói cách tổng quát, PAHs sinh nhiều từ hoạt động công nghiệp hoạt động khác người.[2] b Những nguồn dịch chuyển Sinh viên thực hiện: Phan Anh Thắng Lớp: Đại học quản lý tài nguyên môi trường K55 Trang - Các động chạy dầu Diesel loại khí đốt - Các môi trường làm việc Các khu dịch vụ, lò nướng sử dụng khí ga nhà máy sản xuất tiêu thụ nhựa đường - Các thiết bị đốt nóng Các thiết bị sưởi, tháp chưng loại lò đốt, luyện kim - Các lò đốt rác Rác thải đô thị, nguy hiểm, rác thải y tế - Các sinh hoạt hàng ngày người Việc hút thuốc, đun nấu củi dầu hỏa, đốt nóng loại dầu khác nướng thịt - Các trình công nghiệp Quá trình cracking bẻ gãy liên kết mạch dài chất hữu có dầu mỏ, công đoạn đúc sắt thép sản xuất nhôm, than chì.[2] Hình : Nguồn phát sinh độc chất PAHs Phân loại Theo USEPA (1987), PAHs phân loại thành 12 chất điển hình tùy theo cấu trúc hóa học mô tả đây: Sinh viên thực hiện: Phan Anh Thắng Lớp: Đại học quản lý tài nguyên môi trường K55 Trang Hình 3: Phân loại 12 chất PAHs Một số đặc tính PAHs - Tại nhiệt độ thường (từ 15 -35oC), PAHs tinh khiết tồn thể rắn, không màu có màu trắng hay màu vàng chanh Tùy thuộc vào khối lượng phân tử mà PAHs có tính chất vật lý, hoá học khác Nhìn chung nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi cao, áp suất bay thấp tan nước Trên thực tế, người ta thường tìm thấy PAHs dạng hỗn hợp bao gồm từ hợp chất trở lên trộn lẫn với bồ hóng gio bếp, tàn than Những đặc tính vật lý, hoá học cụ thể số loại PAHs trình bày bảng sau: Sinh viên thực hiện: Phan Anh Thắng Lớp: Đại học quản lý tài nguyên môi trường K55 Trang Benzo [a] antraxen Đibenz [a,c] antraXen Sinh viên thực hiện: Phan Anh Thắng Lớp: Đại học quản lý tài nguyên môi trường K55 Đibenz[a,h]antraxen Trang Hình 4: Cấu tạo hoá học số PAH gây ung thư.[3] PHẦN QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY, TÍCH TỤ CỦA PAHs TRONG MÔI TRƯỜNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA PAHs ĐỐI VỚI ĐỘNG THỰC VẬT PAHs khí PAHs không khí có nguồn gốc chủ yếu từ hoạt động núi lửa, cháy rừng, đốt cháy loại nguyên nhiên liệu số quy trình sản xuất sinh hoạt người nêu chương I, mục II Hàm lượng PAHs vùng đô thị, nơi tập trung phần lớn dân cư khu công nghiệp, thường cao vùng nông thôn Một vài PAHs khối lượng phân tử nhỏ, áp suất bay lớn có sản phẩm dầu mỏ bay vào không khí Như vậy, PAHs tồn khí hai pha: phần tử rắn Trong môi trường không khí, PAHs tồn pha bị phân huỷ trình quang hoá với có mặt hoá chất khác có không khí (oxit nitơ, axit nitric, oxit lưu huỳnh, axit sunfuric, ô zôn?) khoảng chu kỳ từ ngày đến tuần Nhưng PAHs bám dính vào hạt rắn dạng rắn khó để tham gia phản ứng quang hoá Sau trận mưa, chúng loại bỏ khỏi bầu khí quyển, rơi xuống đất lắng đọng đáy hồ, sông, suối, đại dương Quá trình làm phụ thuộc nhiều vào kích cỡ hợp chất PAHs, kích cỡ hạt bụi lơ lửng mà chúng bám dính độ ẩm PAHs không khí Một số PAHs bám dính vào hạt bụi nhỏ có kích cỡ từ Micromet trở lên tồn lưu bầu khí từ đến tuần Những PAHs bám dính vào phần tử bụi siêu nhỏ (cỡ 0,1 Micromet ) tồn bền vững bầu khí gây ảnh hưởng lâu dài cho động thực vật cho sức khoẻ người.[3] Sinh viên thực hiện: Phan Anh Thắng Lớp: Đại học quản lý tài nguyên môi trường K55 Trang Hình 5: Một số đường chuyển hóa trình chất PAH PAHs thuỷ địa - Được thải số trình sản xuất sinh hoạt người, PAHs theo chất thải công nghiệp nước thải đô thị vào nhà máy xử lý trực tiếp vào môi trường thuỷ địa - Trong số trường hợp, PAHs có môi trường nước đất ngưng tụ từ môi trường không khí, bị theo mưa rơi xuống Do hầu hết chất PAHs khó hoà tan nước, chúng thường bám dính vào phần tử rắn lơ lửng nước lắng đọng xuống lớp bùn đáy số sông, hồ Chỉ phần nhỏ PAHs hoà tan thẩm thấu qua đất làm ô nhiễm nước ngầm PAHs bị phân huỷ lượng nhỏ tác động vi sinh vật hiếu khí yếm khí có nước đất bay vào khí Thời gian phân huỷ sinh học PAHs phụ thuộc vào loại vi sinh vật khác nhau, điều kiện môi trường, cấu tạo chất PAHs Thông thường, vi sinh vật phải đến hàng tuần hàng tháng để phân huỷ hoàn toàn PAHs Lượng PAHs bền Sinh viên thực hiện: Phan Anh Thắng Lớp: Đại học quản lý tài nguyên môi trường K55 Trang 10 vững lại bị tích tụ môi trường nước, đất vào chuỗi thức ăn số động, thực vật [2] Ảnh hưởng PAHs động thực vật 3.1 Ảnh hưởng thực vật - Hầu hết loại thực vật nhạy cảm với PAHs mức độ khác Trong trình trao đổi chất, thực vật hấp thụ hấp phụ PAHs từ môi trường đất, nước không khí vào thể qua thân, rễ, chúng Khi hấp thụ vào tế bào thực vật, PAHs làm giảm khả sinh trưởng, sinh sản phát triển loài thực vật kìm hãm số trình sinh học hệ sinh thái PAHs tích tụ hệ thực vật từ vào chuỗi thức ăn động vật gây tác hại lâu dài nghiêm trọng - Tuy nhiên, số loại thực vật có khả sinh trưởng vùng đất có hàm lượng PAHs cao Ví dụ xà lách, lúa mạch, cỏ ba lá, ngô sinh trưởng phát triển nơi có nồng độ PAHs từ 0,3-4 g/kg đất hay hoa hướng dương phát triển bình thường nơi có nồng độ PAHs từ 4-9 g/kg đất.[3] 3.2 Ảnh hưởng động vật Từ hệ thực vật, PAHs hấp thụ vào thể số loài động thực vật thông qua chuỗi thức ăn Do độ hoà tan nước PAHs phân tử lượng nhỏ cao PAHs phân tử lượng lớn, chúng có khả gây độc trực tiếp thể động vật cao PAHs khối lượng phân tử lớn Tuy nhiên, PAHs phân tử lượng lớn lại khó phân huỷ sinh học hơn, chúng thường bị tích tụ lâu môi trường thể động vật Tuỳ theo cấu tạo PAHs đối tượng tác động, PAHs thường có tác động tới loài động vật (động vật không xương sống, số loài thuỷ hải sản, chim, động vật lưỡng cư, loài bò sát động vật có vú) mức độ khác Rất nhiều nghiên cứu khoa học đưa số liệu ảnh hưởng chất PAH cụ thể số loài động vật nghiên cứu có chọn lựa Trong nhiều trường hợp, có mặt liều lượng định PAHs thường gây tác động không tốt đến sinh sản, sinh trưởng, phát triển, khả miễn dịch loài động vật số PAHs nồng độ đủ lớn làm chết động vật Sinh viên thực hiện: Phan Anh Thắng Lớp: Đại học quản lý tài nguyên môi trường K55 Trang 11 có hệ sinh thái tự nhiên Một số nghiên cứu chuột khó sinh bị cho tiếp xúc với PAH ?"benzopyrene suốt thời gian mang thai, chuột nhiễm hợp chất gầy yếu so với điều kiện bình thường Sau thời gian dài tích tụ chuỗi thức ăn, PAHs ảnh hưởng trực gián tiếp đến sức khoẻ người thông qua số đường khác trình bày phần đây.[3] PHẦN ẢNH HƯỞNG CỦA PAHs ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƯỜI Con đường xâm nhập thể người thải PAHs PAHs dầu mỏ thải vào môi trường dạng phức chất hàng nghìn hợp chất thơm hợp chất béo Hơn nữa, PAHs tan nước nên chúng bị chuyển hóa phân huỷ các vi sinh vật có nước Cũng không giống hầu hết hợp chất hữu độc hại bị cấm bị giới hạn thải, PAHs tiếp tục thải vào môi trường hình thành phổ biến trình đốt nguyên liệu hóa thạch việc thải trình tìm kiếm, vận chuyển sử dụng dầu mỏ Sự tồn lưu thời gian dài PAHs môi trường dẫn đến việc người bị nhiễm PAHs nhà, ngòai đường, nơi làm việc Một điều cần lưu ý người không bị nhiễm hợp chất PAHs riêng biệt mà thường bị nhiễm hỗn hợp PAHs Khi PAHs phóng thích từ khu vực có diện tích rộng, ví dụ nhà máy công nghiệp, công-ten-nơ, cụm chung cư, văn phòng hay khu đô thị v.v., chúng thâm nhập vào môi trường Tuy nhiên, việc phóng thích PAHs vào môi trường lúc dẫn đến việc người bị nhiễm hợp chất Con người bị nhiễm PAHs có trình tiếp xúc với chúng khoảng thời gian định Thông thường, PAHs có nguồn nước, đất không khí ô nhiễm xâm nhập vào thể người thông qua đường: hít thở, ăn, uống, hút thuốc tiếp xúc qua da Theo số nghiên cứu gần đây, hàm lượng PAHs có môi trường không khí nông thôn 0,02-1,2 nanogam/m3 tương ứng 0,15-19,3 nanogam/m3 vùng đô thị Do vậy, người dân sống gần vùng đô thị khu công Sinh viên thực hiện: Phan Anh Thắng Lớp: Đại học quản lý tài nguyên môi trường K55 Trang 12 nghiệp có nhiều khả tiếp xúc với PAHs người sống vùng nông thôn Tại nơi mình, PAHs có khói thuốc lá, khói lò, loại lương thực, thực phẩm trồng, nuôi, thu hoạch vùng đất có hàm lượng PAHs cao Đặc biệt, PAHs có nhiều loại thịt, cá nướng cháy Do độ hoà tan nước thấp độ hoà tan dầu cao, xâm nhập vào thể người qua đường khác nhau, PAHs có xu hướng bị tích tụ nhiều thận, gan, mô mỡ người Một lượng nhỏ PAHs bị tích tụ lách, tuyến thượng thận buồng trứng Khi bị tích tụ, chúng kết hợp hay phản ứng với số chất khác để hình thành nhiều loại hợp chất khác Một số sản phẩm gây tác hại nghiêm trọng PAHs số khác nghiêm trọng sức khoẻ người Tuy nhiên, theo nghiên cứu này, số loại PAHs thông thường không tồn trữ lâu dài thể người Thời gian lưu giữ chúng thể người khoảng vài ngày, sau thải qua phân nước tiểu.[2] Tác động PAHs lên sức khỏe người Khi bị nhiễm hợp chất PAHs, có nhiều yếu tố tìm hiểu để xem liệu tác động gây hại lên sức khỏe PAHs có xảy không mức độ nghiêm trọng tác động la Các yếu tố là: liều lượng, thời gian tiếp xúc, đường bị nhiễm (ăn, uống, tiếp xúc qua da, v.v.,), hợp chất khác mà người bị nhiễm, đặc tính cá nhân người đó, ví dụ tuổi, giới tính, kiểu sống, tình trạng sức khỏe Hiện nay, chưa có nghiên cứu cho thấy PAHs giết chết người sau xâm nhập vào thể Tuy nhiên, từ số nghiên cứu chuột phòng thí nghiệm, người ta suy số PAHs làm giảm tuổi thọ người Ví dụ sau tiếp xúc với liều lượng benzopyrene 46,5 mg/m3, chuột giảm tuổi thọ từ 109 tuần xuống 60 tuần [4] Tuy nhiên, chưa có số liệu cụ thể chứng minh xâm nhập PAHs vào thể người ảnh hưởng đến hệ thần kinh, khả sinh sản, gây tượng đột biến gen hệ sau Một số nghiên cứu đáng tin cậy số PAHs gây ung thư người động vật Một số công nhân làm việc nơi tiếp xúc trực tiếp với PAHs (hầm mỏ, nhà máy chế biến dầu mỏ ) có tỷ lệ ung thư cao công nhân làm việc nơi tiếp xúc với PAHs.[2] Sinh viên thực hiện: Phan Anh Thắng Lớp: Đại học quản lý tài nguyên môi trường K55 Trang 13 Cách thức phòng tránh xâm nhập PAHs Để phòng tránh xâm nhập PAHs, cần hạn chế kiểm soát phát sinh hợp chất sản xuất sinh hoạt Ví dụ giảm thiểu việc sử dụng nguồn nguyên, nhiên liệu sản sinh PAH giao thông công nghiệp, kiểm soát nghiêm ngặt trình đốt để tránh trình cháy không hoàn toàn số lò đốt rác thải, hạn chế hút thuốc ăn sản phẩm nướng cháy Tổ chức US Environmental Protect Agency (EPA) đưa mức nồng độ an toàn PAHs trình tiếp xúc để không gây ảnh hưởng có hại cho sức khoẻ để tham khảo tuân theo Ví dụ: Không nên tiếp xúc với số chất PAHs nồng độ lớn mức sau: 0,3 mg anthracene /kg thể người, 0,06 mg acenaphthene/kg thể người, 0,04 mg fluoranthene /kg thể người, 0,03 mg pyrene/kg thể người [2] Sinh viên thực hiện: Phan Anh Thắng Lớp: Đại học quản lý tài nguyên môi trường K55 Trang 14 KẾT LUẬN Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) – hợp chất gây ung thư, theo công bố từ Viện hóa học Việt Nam Trong chờ Viện Hóa học Việt Nam kiểm nghiệm để xem hàm lượng PAHs có dung dịch dầu khoáng áo ngực có đủ để gây hại cho sức khỏe người không, xin cung cấp thêm thông tin PAHs từ tài liệu Cục bảo vệ Môi trường Mỹ phối hợp với Văn phòng chất thải rắn Mỹ công bố năm 2008 Qua báo cáo giúp chung ta biết thêm nguồn gốc,dặc tính, tính chất, cách gây độc PAHs, nhằm đưa biện pháp phòng tránh gặp phải chất độc đời sống, cho người thêm kinh nghiệm quý báu độc chất môi trường xung quanh Sinh viên thực hiện: Phan Anh Thắng Lớp: Đại học quản lý tài nguyên môi trường K55 Trang 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://vnreview.vn/tin-tuc-khoa-hoc-cong nghe//view_content/conten/329303 [2] Http://ttvnol.com/threads/pahs-trong-doc-hoc-moi-truong.216246/#post-4400297 [3] Bài Tổng quan Hợp chất hidrocacbon đa nhân PAHs khả phân hủy sinh học vi khuẩn Viện khoa học công nghệ Nghiêm Ngọc Minh Sinh viên thực hiện: Phan Anh Thắng Lớp: Đại học quản lý tài nguyên môi trường K55 Trang 16