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 hiện : Phan Anh Thắng Lớp : ĐH QLTN&MT K55

ĐỒNG HỚI ,1/12

-Mục Lục

MỞ ĐẦU

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 Đibenz[a,h]antraxen

Hình 4: Cấu tạo hoá học của một số PAH gây ung thư.[3]

PHẦN 2 QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY, TÍCH TỤ CỦA PAHs TRONG MÔI TRƯỜNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA PAHs ĐỐI VỚI ĐỘNG

THỰC VẬT

1 PAHs trong khí quyển

PAHs trong không khí có nguồn gốc chủ yếu từ hoạt động của núi lửa, cháy rừng,

sự đốt cháy các loại nguyên nhiên liệu trong một số quy trình sản xuất và sinh hoạt của con người như đã nêu ở chương I, mục II Hàm lượng PAHs ở những vùng đô thị, nơi tập trung phần lớn dân cư và các khu công nghiệp, thường cao hơn những vùng nông thôn Một vài PAHs khối lượng phân tử nhỏ, áp suất bay hơi lớn có trong các sản phẩm dầu mỏ cũng có thể bay hơi vào không khí Như vậy, PAHs tồn tại trong khí quyển dưới hai pha: hơi và các phần tử rắn Trong môi trường không khí, PAHs tồn tại

ở pha hơi có thể bị phân huỷ bởi các quá trình quang hoá với sự có mặt của các hoá chất khác nhau có trong không khí (oxit nitơ, axit nitric, oxit lưu huỳnh, axit sunfuric,

ô zôn?) trong khoảng chu kỳ từ một ngày đến một tuần

Nhưng PAHs bám dính vào các hạt rắn ở dạng rắn rất khó để tham gia những phản ứng quang hoá này Sau những trận mưa, chúng sẽ được loại bỏ khỏi bầu khí quyển, rơi xuống đất hoặc lắng đọng ở đáy hồ, sông, suối, đại dương Quá trình làm sạch này phụ thuộc rất nhiều vào kích cỡ của những hợp chất PAHs, kích cỡ của những hạt bụi

lơ lửng mà chúng bám dính cũng như độ ẩm của PAHs và không khí Một số các PAHs bám dính vào các hạt bụi nhỏ có kích cỡ từ 1 Micromet trở lên có thể tồn lưu trong bầu khí quyển từ 1 đến 2 tuần Những PAHs bám dính vào những phần tử bụi siêu nhỏ (cỡ dưới 0,1 Micromet ) có thể tồn tại rất bền vững trong bầu khí quyển gây ra những ảnh hưởng lâu dài cho động thực vật cũng như cho sức khoẻ con người.[3]

Hình 5: Một số con đường chuyển hóa quá trình của chất PAH

2 PAHs trong thuỷ quyển và địa quyển

- Được thải ra trong một số quá trình sản xuất và sinh hoạt của con người, PAHs theo các chất thải công nghiệp và nước thải đô thị đi vào trong các nhà máy xử lý hoặc

đi trực tiếp vào môi trường thuỷ quyển và địa quyển

- Trong một số trường hợp, PAHs có trong môi trường nước và đất là do sự ngưng

tụ từ môi trường không khí, do bị cuốn theo mưa rơi xuống Do hầu hết các chất PAHs khó hoà tan trong nước, chúng thường bám dính vào các phần tử rắn lơ lửng trong nước và lắng đọng xuống lớp bùn đáy của một số sông, hồ Chỉ một phần nhỏ PAHs hoà tan thẩm thấu qua đất và làm ô nhiễm nước ngầm

PAHs có thể bị phân huỷ một lượng khá nhỏ do tác động của các vi sinh vật hiếu khí và yếm khí có trong nước và đất hoặc do sự bay hơi vào trong khí quyển Thời gian phân huỷ sinh học của PAHs phụ thuộc vào từng loại vi sinh vật khác nhau, điều kiện môi trường, cũng như cấu tạo của các chất PAHs Thông thường, vi sinh vật phải mất đến hàng tuần hoặc hàng tháng để phân huỷ hoàn toàn PAHs 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 [2]

3 Ảnh hưởng của PAHs đối với động thực vật

3.1 Ảnh hưởng đối với thực vật

- Hầu hết các loại thực vật đều rất nhạy cảm với PAHs ở những mức độ khác nhau Trong quá trình trao đổi chất, thực vật có thể hấp thụ và hấp phụ PAHs từ môi trường đất, nước và không khí vào cơ thể qua thân, rễ, lá của chúng 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

- Tuy nhiên, một số loại thực vật cũng có khả năng sinh trưởng tại những vùng đất có hàm lượng PAHs khá cao Ví dụ như xà lách, lúa mạch, cỏ ba lá, và ngô có thể sinh trưởng và phát triển ở những nơi có nồng độ PAHs từ 0,3-4 g/kg đất hay hoa hướng dương có thể phát triển bình thường ở những nơi có nồng độ PAHs từ 4-9

3.2 Ảnh hưởng đối với động vật

Từ hệ thực vật, PAHs được hấp thụ vào cơ thể của một số loài động thực vật thông qua các chuỗi thức ăn Do độ hoà tan trong nước của các PAHs phân tử lượng nhỏ cao hơn của các PAHs phân tử lượng lớn, chúng có khả năng gây độc trực tiếp đối với các

cơ thể động vật cao hơn là các PAHs khối lượng phân tử lớn Tuy nhiên, các PAHs phân tử lượng lớn lại khó phân huỷ sinh học hơn, chúng thường bị tích tụ rất lâu trong môi trường cũng như trong cơ thể động vật

Tuỳ theo cấu tạo của các PAHs và đối tượng tác động, PAHs thường có những tác động tới các loài động vật (động vật không xương sống, một số loài thuỷ hải sản, chim, động vật lưỡng cư, các loài bò sát và động vật có vú) ở những mức độ khác nhau Rất nhiều các nghiên cứu khoa học hiện nay đưa ra những số liệu về ảnh hưởng của từng chất PAH cụ thể đối với một số loài động vật nghiên cứu có chọn lựa 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 một số PAHs ở nồng độ đủ lớn còn làm chết các động vật

có trong hệ sinh thái tự nhiên Một số nghiên cứu chỉ ra rằng chuột sẽ khó sinh con hơn nếu bị cho tiếp xúc với PAH ?"benzopyrene trong suốt thời gian mang thai, chuột con nhiễm hợp chất này cũng gầy và yếu hơn so với trong những điều kiện bình thường Sau một thời gian dài tích tụ trong chuỗi thức ăn, PAHs sẽ ảnh hưởng trực hoặc gián tiếp đến sức khoẻ con người thông qua một số con đường khác nhau như được trình bày ở phần 3 dưới đây.[3]

PHẦN 3 ẢNH HƯỞNG CỦA PAHs ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƯỜI

1 Con đường xâm nhập cơ thể người và thải ra của PAHs

PAHs trong dầu mỏ thải vào môi trường dưới dạng phức chất của hàng nghìn hợp chất thơm và hợp chất béo Hơn nữa, PAHs ít tan trong nước nên chúng ít bị chuyển hóa và phân huỷ bởi các các vi sinh vật có trong nước

Cũng không giống như hầu hết các hợp chất hữu cơ độc hại bị cấm hoặc bị giới hạn thải, PAHs tiếp tục được thải vào môi trường bởi sự hình thành phổ biến trong quá trình đốt các nguyên liệu hóa thạch và việc thải ra trong quá trình tìm kiếm, vận chuyển và sử dụng dầu mỏ Sự tồn lưu trong một thời gian dài của PAHs trong môi trường sẽ dẫn đến việc con người có thể bị nhiễm PAHs tại nhà, ngòai đường, nơi làm việc Một điều cần lưu ý rằng con người sẽ không bị nhiễm một hợp chất PAHs riêng biệt nào mà thường bị nhiễm hỗn hợp các PAHs

Khi PAHs được phóng thích từ một khu vực có diện tích rộng, ví dụ như một nhà máy công nghiệp, công-ten-nơ, một cụm chung cư, văn phòng hay khu đô thị v.v., chúng sẽ thâm nhập vào môi trường Tuy nhiên, việc phóng thích PAHs vào môi trường không phải lúc nào cũng dẫn đến việc con người sẽ bị nhiễm hợp chất đó Con người sẽ bị nhiễm PAHs nếu có quá trình tiếp xúc với chúng trong một khoảng thời gian nhất định Thông thường, PAHs có trong các nguồn nước, đất và không khí ô nhiễm xâm nhập vào cơ thể người thông qua các con đường: hít thở, ăn, uống, hút thuốc hoặc tiếp xúc qua da

Theo một số nghiên cứu gần đây, hàm lượng PAHs có trong môi trường không khí

ở các cùng nông thôn là 0,02-1,2 nanogam/m3 và tương ứng là 0,15-19,3 nanogam/m3

ở các vùng đô thị Do vậy, người dân sống gần những vùng đô thị và các khu công

nghiệp có nhiều khả năng tiếp xúc với PAHs hơn những người sống tại các vùng nông thôn

Tại nơi ở của mình, PAHs có thể có trong khói thuốc lá, khói lò, các loại lương thực, thực phẩm được trồng, nuôi, hoặc thu hoạch ở trên những vùng đất có hàm lượng PAHs cao Đặc biệt, PAHs có rất nhiều trong những loại thịt, cá nướng cháy

Do độ hoà tan trong nước thấp và độ hoà tan trong dầu cao, khi xâm nhập vào cơ thể người qua những con đường khác nhau, PAHs có xu hướng bị tích tụ nhiều hơn ở thận, gan, và các mô mỡ của con người Một lượng nhỏ PAHs có thể bị tích tụ ở lá lách, tuyến thượng thận và buồng trứng

Khi bị tích tụ, chúng có thể kết hợp hay phản ứng với một số chất khác để hình thành nhiều loại hợp chất khác nhau Một số sản phẩm gây ra những tác hại nghiêm trọng hơn PAHs và một số khác thì ít nghiêm trọng hơn đối với sức khoẻ của con người Tuy nhiên, cũng theo những nghiên cứu này, một số loại PAHs thông thường không tồn trữ lâu dài trong cơ thể con người Thời gian lưu giữ của chúng trong cơ thể người chỉ khoảng vài ngày, sau đó là được thải ra ngoài qua phân và nước tiểu.[2]

2 Tác động của PAHs lên sức khỏe con người

Khi bị nhiễm các hợp chất PAHs, có nhiều yếu tố được tìm hiểu để xem liệu các tác động gây hại lên sức khỏe của PAHs có xảy ra không và mức độ nghiêm trọng của các tác động đó la như thế nào Các yếu tố đó có thể là: liều lượng, thời gian tiếp xúc, con đường bị nhiễm (ăn, uống, tiếp xúc qua da, v.v.,), các hợp chất khác mà người đó đang bị nhiễm, các đặc tính cá nhân của người đó, ví dụ như tuổi, giới tính, kiểu sống, tình trạng sức khỏe

Hiện nay, chưa có một nghiên cứu nào cho thấy rằng PAHs có thể giết chết con người sau khi xâm nhập vào cơ thể Tuy nhiên, từ một số nghiên cứu đối với chuột trong phòng thí nghiệm, người ta suy ra được rằng một số PAHs có thể làm giảm tuổi thọ của con người Ví dụ như sau khi tiếp xúc với liều lượng benzopyrene 46,5 mg/m3, chuột sẽ giảm tuổi thọ từ 109 tuần xuống còn 60 tuần [4] Tuy nhiên, chưa có

số liệu cụ thể nào chứng minh rằng sự xâm nhập của PAHs vào cơ thể người sẽ ảnh hưởng đến hệ thần kinh, khả năng sinh sản, cũng như gây ra hiện tượng đột biến gen ở những thế hệ sau

Một số nghiên cứu đáng tin cậy chỉ ra rằng một số PAHs có thể gây ra ung thư ở người và động vật Một số công nhân làm việc tại những nơi tiếp xúc trực tiếp với PAHs (hầm mỏ, nhà máy chế biến dầu mỏ ) có tỷ lệ ung thư cao hơn những công nhân làm việc ở những nơi ít tiếp xúc với PAHs.[2]

3 Cách thức phòng tránh sự xâm nhập của PAHs

Để phòng tránh sự xâm nhập của PAHs, chúng ta cần hạn chế và kiểm soát sự phát sinh của những hợp chất này trong sản xuất và sinh hoạt Ví dụ như giảm thiểu việc sử dụng những nguồn nguyên, nhiên liệu có thể sản sinh ra PAH trong giao thông và công nghiệp, kiểm soát nghiêm ngặt các quá trình đốt để tránh các quá trình cháy không hoàn toàn của một số lò đốt rác thải, hạn chế hút thuốc và ăn các sản phẩm nướng cháy

Tổ chức US Environmental Protect Agency (EPA) cũng đưa ra mức nồng độ an toàn của PAHs trong quá trình tiếp xúc để không gây ảnh hưởng có hại cho sức khoẻ

để chúng ta tham khảo và tuân theo Ví dụ: Không nên tiếp xúc với một số chất PAHs tại những nồng độ lớn hơn những mức sau: 0,3 mg anthracene /kg cơ thể người, 0,06

mg acenaphthene/kg cơ thể người, 0,04 mg fluoranthene /kg cơ thể người, 0,03 mg pyrene/kg cơ thể người [2]

KẾT LUẬN

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) – hợp chất có thể gây ung thư, theo công bố từ Viện hóa học Việt Nam Trong khi chờ Viện Hóa học Việt Nam kiểm nghiệm để xem hàm lượng PAHs có trong dung dịch dầu khoáng của áo ngực có đủ để gây hại cho sức khỏe con người không, chúng tôi xin cung cấp thêm thông tin về PAHs từ tài liệu của Cục bảo vệ Môi trường của Mỹ phối hợp với Văn phòng chất thải rắn Mỹ công bố năm 2008

Qua bài báo cáo giúp chung ta biết thêm được các nguồn gốc,dặc tính, tính chất, cách gây độc của PAHs, nhằm đưa ra các biện pháp phòng tránh khi gặp phải chất độc này trong đời sống, cho mọi người thêm kinh nghiệm quý báu hơn về các độc chất trong môi trường xung quanh chúng ta