ĐÁNH GIÁ PHƠI NHIỄM CỦA METHYL MERCURY TRONG NƯỚC ĐỐI VỚI CON NGƯỜI

MỤC LỤC 1. Danh tính, đặc tính vật lý và hóa học............................................................................................. 1 2. Phát thải, vận chuyển và biến đổi trong môi trường...................................................................... 1 2.1. Nguồn gốc............................................................................................................................... 1 2.2. Vận chuyển và biến đổi .......................................................................................................... 2 3. Các tuyến phơi nhiễm methyl thủy ngân đối với con người.......................................................... 4 3.1. Các tuyến phơi nhiễm methyl thủy ngân đối với con người .................................................. 4 3.2. Quy định về methyl thủy ngân trong thực phẩm ở Việt Nam ................................................ 4 4. Chuyển hóa trong cơ thể ................................................................................................................ 4 5. Đánh giá phơi nhiễm Methyl thuỷ ngân ........................................................................................ 5 5.1. Đánh giá phơi nhiễm methyl thủy ngân ở người trưởng thành .............................................. 6 5.2. Đánh giá phơi nhiễm methyl thủy ngân ở thai nhi ................................................................. 9 6. Ngăn ngừa nhiễm độc .................................................................................................................. 11 Tài liệu tham khảo ............................................................................................................................. 12 Danh sách nhóm................................................................................................................................. 13 PHỤ LỤC HÌNH Hình 2.1. Nguồn gốc của methyl thủy ngân ........................................................................................ 2 Hình 2.2. Chu trình chuyển hóa của thủy ngân trong môi trường ....................................................... 2 Hình 5.1. Nhiễm độc methyl thủy ngân ở Iraq (1971)......................................................................... 6 Hình 5.2. Đường liều lượng – tần suất đáp ứng đối với methyl thủy ngân. ........................................ 7 Hình 5.3. Đường liều lượng – tần suất đáp ứng của methyl thủy ngân đối với hiện tượng dị cảm..... 8 Hình 5.3. Nhiễm độc methyl thủy ngân ở Minamata, Nhật Bản (1908).............................................. 9 Hình 5.4. Độc tính của methyl thủy ngân đối với thai nhi................................................................. 10 Hình 5.5. Mối liên hệ giữa nồng độ thủy ngân tối đa trong mẫu tóc của nguời mẹ và tần suất đáp ứng ở con......................................................................................................................................................... 11

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Môi Trường Lớp 10CMT

Đề tài

ĐÁNH GIÁ PHƠI NHIỄM CỦA

METHYL MERCURY TRONG NƯỚC

ĐỐI VỚI CON NGƯỜI

Nhóm thực hiện: Nhóm 2

GVHD: ThS Nguyễn Như Bảo Chính

MỤC LỤC

1 Danh tính, đặc tính vật lý và hóa học 1

2 Phát thải, vận chuyển và biến đổi trong môi trường 1

2.1 Nguồn gốc 1

2.2 Vận chuyển và biến đổi 2

3 Các tuyến phơi nhiễm methyl thủy ngân đối với con người 4

3.1 Các tuyến phơi nhiễm methyl thủy ngân đối với con người 4

3.2 Quy định về methyl thủy ngân trong thực phẩm ở Việt Nam 4

4 Chuyển hóa trong cơ thể 4

5 Đánh giá phơi nhiễm Methyl thuỷ ngân 5

5.1 Đánh giá phơi nhiễm methyl thủy ngân ở người trưởng thành 6

5.2 Đánh giá phơi nhiễm methyl thủy ngân ở thai nhi 9

6 Ngăn ngừa nhiễm độc 11

Tài liệu tham khảo 12

Danh sách nhóm 13

PHỤ LỤC HÌNH Hình 2.1 Nguồn gốc của methyl thủy ngân 2

Hình 2.2 Chu trình chuyển hóa của thủy ngân trong môi trường 2

Hình 5.1 Nhiễm độc methyl thủy ngân ở Iraq (1971) 6

Hình 5.2 Đường liều lượng – tần suất đáp ứng đối với methyl thủy ngân 7

Hình 5.3 Đường liều lượng – tần suất đáp ứng của methyl thủy ngân đối với hiện tượng dị cảm 8

Hình 5.3 Nhiễm độc methyl thủy ngân ở Minamata, Nhật Bản (1908) 9

Hình 5.4 Độc tính của methyl thủy ngân đối với thai nhi 10

Hình 5.5 Mối liên hệ giữa nồng độ thủy ngân tối đa trong mẫu tóc của nguời mẹ và tần suất đáp ứng ở con 11

Nhóm 1 – 10CMT 2

1 Danh tính, đặc tính vật lý và hóa học

Metyl thuỷ ngân là một cation hữu cơ – kim lọai có công thức là CH3Hg+, là một chất độc có khả năng tích lũy sinh học trong cơ thể sinh vật Metyl thủy ngân là tên gọi tắt của monometyl thủy ngân, chính xác là cation monometyl thủy ngân (II) Nó đuợc cấu tạo bởi một nhóm methyl (CH3-) gắn với một ion thuỷ ngân, do đó đôi khi còn được kí hiệu là MeHg+

Vì là ion mang điện dương (cation) nên methyl thủy ngân dễ dàng kết hợp với các anion như clo (Cl-), hydroxit (OH-) và nitrate (NO3-) Nó cũng có ái lực rất lớn đối với các anion chứa lưu huỳnh, đặc biệt là nhóm thiol (-SH) trong acid amin cysteine và các protein chứa cysteine

Metyl thủy ngân tan nhiều trong nước Vì là hợp chất cơ kim nên liên kết methyl – thủy ngân mang bản chất liên kết ion và có những phản ứng sau:

• Tác dụng với hợp chất có hydro linh động (acid, alcol, amine…)

• Phản ứng với hợp chất halogen

• Phản ứng với oxy

• Phản ứng với các hợp chất cơ kim khác

2 Phát thải, vận chuyển và biến đổi trong môi trường

2.1 Nguồn gốc:

Trước đây, methyl thuỷ ngân đã từng đuợc điều chế trực tiếp và gián tiếp trong rất nhiều ngành công nghiệp (VD: sản xuất acetaldehyde) Ngày nay các nguồn gây ô nhiễm methyl thủy ngân nhân tạo không còn nhiều, chủ yếu gồm các quá trình đốt chất thải chứa thủy ngân vô cơ và đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, đặc biệt là than Tuy thuỷ ngân vô cơ chỉ tồn tại ở dạng vết trong các loại nhiên liệu này, việc đốt cháy nhiên liệu với số lượng lớn trong các ngành công nghiệp và thương mại gây nên việc phát thải 73 tấn thuỷ ngân vào khí quyển mỗi năm trên tổng khối lượng phát thải thủy ngân từ các nguồn nhân tạo là 144 tấn/ năm ở Hoa Kì Các nguồn phát thải tự nhiên bao gồm núi lửa, cháy rừng và sự bào mòn các khoáng thạch chứa thủy ngân do nước

Hình 2.1 Nguồn gốc của methyl thủy ngân

2.2 Vận chuyển và biến đổi

Metyl thủy ngân được hình thành từ thủy ngân vô cơ nhờ hoạt động của hệ vi sinh vật kị khí trong

ao, hồ, đất ngập nước, bùn cặn, đất và đại dương Quá trình methyl hóa chuyển thủy ngân vô cơ thành dạng methyl thủy ngân trong môi trường tự nhiên

Hình 2.2 Chu trình chuyển hóa của thủy ngân trong môi trường

Nhóm 1 – 10CMT 4

Nồng độ thủy ngân trung bình trong môi trường nước (sông suối, ao hồ, nước dưới đất…) dao động từ 10 – 50 ng/L Nó có khả năng tạo phức bền với rất nhiều phối tử hữu cơ khác nhau trong nước, tuy nhiên phức methyl thủy ngân rất dễ bị các sinh vật sống hấp thụ, do đó nồng độ methyl

thủy ngân trong nước sạch thuờng thấp hơn 1ng/L

 Vì sao khi pH giảm thì nồng độ methyl thủy ngân trong nước lại tăng?

Giải thích:

Trong nước, ion Hg2+

tạo kết tủa với S2- theo cân bằng sau:

(1)

Vì rất lớn nên kết tủa này rất bền Tuy nhiên, khi pH giảm, nồng độ S2- giảm do cân bằng sau:

(1)  khi nồng độ S2- giảm  nồng độ ion Hg2+ (thủy ngân ở dạng linh động) tăng  tạo điều kiện cho quá trình methyl hóa xảy ra

 Vì sao nồng độ methyl thủy ngân trong nước biển lại lớn hơn trong nước ngọt?

Trong tự nhiên, methyl thủy ngân dễ bị phân hủy thành các dạng có độc tính thấp hơn nhờ ánh sáng mặt trời Khi nó liên kết với các chất hữu cơ hòa tan trong nước, năng luợng từ ánh sáng mặt trời sẽ

dễ dàng phân hủy methyl thủy ngân hơn Tuy nhiên, methyl thủy ngân trong nước biển lại tạo liên kết bền với ion Cl-, chính vì thế, nó ít bị phân hủy mà ngược lại, lại đuợc các sinh vật biển hấp thụ,

tích luỹ và khuếch đại qua chuỗi thức ăn (Nguồn: Why mercury is more dangerous in oceans,

Science Daily)

3 Các tuyến phơi nhiễm methyl thủy ngân đối với con người

3.1.Các tuyến phơi nhiễm methyl thủy ngân đối với con người

Con người tiếp xúc và phơi nhiễm với methyl thủy ngân chủ yếu qua đường miệng (đường tiêu hóa) Trong nước, methyl thủy ngân có khả năng khuếch đại sinh học trong chuỗi thức ăn từ vi khuẩn tới sinh vật nguyên sinh, các lọai cá ăn thực vật và sau đó là các loại cá ăn thịt Tại mỗi mắt xích, nồng độ methyl thủy ngân trong cơ thể sinh vật tăng lên Nồng độ methyl thủy ngân của các loài sinh vật thủy sinh bậc cao dưới nước có thể gấp hàng triệu lần nồng độ của môi trường ngoài Các sinh vật khác như con người, chim và động vật ăn cá như rái cá và cá voi khi ăn cá sẽ hấp thụ lượng methyl thủy ngân có trong các loài này Cá và các loài sinh vật thủy sinh là nguồn phơi nhiễm methyl thủy ngân chính ở con người

Nồng độ methyl thủy ngân trong cá tùy thuộc vào loài, tuổi, kích thước và môi trường sống Nói chung, các loài cá ăn thịt như cá mập, cá kiếm, cá marlin, cá ngừ kích thước lớn, cá vược đen, cá chó Bắc Mỹ có nồng độ methyl thủy ngân cao hơn các lòai cá khác Đối với từng loại cá, những cá thể lớn tuổi hơn và kích thước lớn hơn thuờng có nồng độ methyl thủy ngân cao hơn những con nhỏ Cá sống trong môi trường nước có tính acid (pH thấp) cũng thường có nồng độ methyl thủy

ngân cao

3.2.Quy định về methyl thủy ngân trong thực phẩm ở Việt Nam

QCVN 08:2011/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Việt Nam đối với giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm có quy định về methyl thuỷ ngân như sau:

- Lượng ăn vào hàng tuần có thể chấp nhận được tạm thời (Provisional Tolerable Weekly Intake - PTWI): 0,0016 mg/kg thể trọng

- Giới hạn an toàn (mức giới hạn tối đa – mg/kg) cho phép đối với ô nhiễm methyl thuỷ ngân trong thực phẩm:

 Các loại cá (không bao gồm các loại cá ăn thịt): 0,5 mg/kg

 Các loại cá ăn thịt (như cá mập, cá kiếm, cá ngừ, cá măng và các loại khác) : 1,0 mg/kg

- Phương pháp xác định hàm lượng methyl thủy ngân:

 AOAC 983.20: (Methyl) thủy ngân trong cá và tôm cua – Phương pháp sắc ký khí

 AOAC 988.11: (Methyl) thủy ngân trong cá và tôm cua – Phương pháp sắc ký khí nhanh

 AOAC 990.04: (Methyl) thủy ngân trong hải sản – Phương pháp sắc ký lỏng – quang phổ hấp thụ nguyên tử

4 Chuyển hóa trong cơ thể

Khi vào cơ thể, 90% methyl thuỷ ngân được hấp thụ qua đường tiêu hoá (Walsh, 1982) Nó có xu huớng tạo phức với cysteine tự do và các protein hay chuỗi peptit có chứa loại acid amin này Phức methyl thủy ngân – cysteine thuờng bị các protein vận chuyển nhầm với methionine (Met), một acid amin cần thiết, vì vậy nó có thể được tự do vận chuyển đi khắp cơ thể Metyl thủy ngân theo đường máu tới các mô của cơ thể (4 ngày) và xâm nhập vào não (1-2 ngày tiếp theo) Tới thời điểm này, nồng độ MeHg trong não là 6%/10% được giữ lại (90% bị loại thải ra khỏi cơ thể) Vì có liên kết bền vững với protein nên methyl thủy ngân có khả năng vuợt qua hàng rào máu – não hoặc thậm chí đi vào nhau thai và được hấp thụ bởi thai nhi trong bụng mẹ Khi xâm nhập qua màng tế bào, methyl thủy ngân bị chuyển hóa thành thuỷ ngân vô cơ, khiến cho một lượng lớn ion Hg2+ bị tích tụ trong các mô của cơ thể, bao gồm cả não

Nhóm 1 – 10CMT 6

Độc tính của methyl thủy ngân: CH3Hg+ ảnh hưởng chính đến hệ thần kinh trung ương, ngoài ra nó còn gây ra các rối loạn về tiêu hoá và ít ảnh hưởng tới thận.Trong môi trường nước, methyl thủy ngân là dạng độc nhất, nó làm phân liệt nhiễm sắc thể và ngăn cản quá trình phân chia tế bào

Thời gian bán phân hủy của methyl thủy ngân (thời gian để luợng methyl thủy ngân trong cơ thể giảm đi một nửa sau khi ngừng phơi nhiễm) trong máu và não là rất khác nhau do sự tích tụ của methyl thủy ngân trong não Thời gian bán phân hủy của methyl thủy ngân trong máu người từ 49 –

164 ngày, trong khi đó thời gian bán phân hủy của chất này đối với não có thể kéo dài hơn rất nhiều

Tỉ lệ methyl thủy ngân giữa máu và não trong cơ thể người thay đổi tùy theo:

 Loài (species)

 Giới tính (sex)

 Thời kì phát triển (người trưởng thành – thai nhi)

Việc chuyển hoá methyl thuỷ ngân thành thuỷ ngân vô cơ là mấu chốt trong quá trình bài tiết 90% thuỷ ngân được loại bỏ qua đường bài tiết, và hầu như ở dạng vô cơ Thuỷ ngân vô cơ kém hấp thu qua thành ruột nên hầu hết thuỷ ngân vô cơ từ mật tiết ra được đi trực tiếp vào phân Ngoài ra, methyl thủy ngân còn có thể bị loại bỏ qua đường nuớc tiểu và sữa mẹ.Tốc độ bài tiết thuỷ ngân ở người và động vật là tỉ lệ thuận trực tiếp với khối lượng cơ thể

5 Đánh giá phơi nhiễm metyl thủy ngân

Trong lịch sử đã từng xảy ra rất nhiều trường hợp người bị ngộ độc do ăn phải thức ăn chứa hàm lượng methyl thủy ngân cao, đặc biệt là thảm họa Minamata ở Nhật Bản gây ra do việc đổ chất thải công nghiệp chứa thủy ngân xuống vịnh Minamata và vụ nhiễm độc ở Basra, Iraq (1971) do người dân ăn phải lúa mì có phun thuốc diệt nấm chứa methyl thuỷ ngân Các nghiên cứu và đánh giá đã cho thấy methyl thủy ngân có ảnh hưởng đến cả người trưởng thành và thai nhi, tuy nhiên mức độ ảnh hưởng là rất khác nhau, tùy thuộc vào liều luợng và các yếu tố phơi nhiễm như sẽ được trình bày dưới đây

5.1.Đánh giá phơi nhiễm methyl thủy ngân ở người trưởng thành

Nhiễm độc methyl thủy ngân ở Iraq (1971)

Hình 5.1 – Nhiễm độc methyl thủy ngân ở Iraq (1971)

Vụ nhiễm độc hàng lọat này xảy ra vào mùa đông năm 1971 – 1972 Hạt giống lúa mì được phun thuốc diệt nấm chứa methyl thủy ngân được sử dụng làm thực phẩm cho người và gia súc ở các vùng nông thôn trên khắp lãnh thổ Iraq Việc tiêu thụ bắt đầu từ tháng 10 – 11/1971, và trường hợp ngộ độc nghiêm trọng và nhập viện đầu tiên vào cuối tháng 12/1971 Tổng số nguời nhập viện là hơn 6000, phần lớn xảy ra vào tháng 1/1972 Theo ghi nhận của bệnh viện, trên 400 người đã tử vong do methyl thủy ngân Mức độ phơi nhiễm dao động theo liều tiếp nhận, gây nên những triệu chứng ngộ độc nghiêm trọng Các triệu chứng quan sát được bao gồm hiện tượng dị cảm (paraesthesia), rối loạn vận động (ataxia), giảm thị lực và giảm khả năng nghe Một số ca nhiễm độc có xuất hiện hiện tượng nhuợc cơ, tuy nhiên hiện tương này giảm dần sau khi sử dụng chất ức chế chứa acetylcholinesterase Sự thay đổi tốc độ dẫn truyền ở khu vực thần kinh ngoại biên cũng đuợc ghi nhận đối với những ca nhiễm độc nghiêm trọng, tuy nhiên đa số triệu chứng và dấu hiệu đều xuất phát từ việc tổn thương ở hệ thần kinh trung ương (Central nervous system – CNS) Mối quan hệ giữa liều tiếp nhận và những triệu chứng ở người bị nhiễm độc được thể hiện qua

đuờng liều lượng – tần suất đáp ứng (dose – frequency) cho từng triệu chứng ở Hình 5.2

Nhóm 1 – 10CMT 8

Hình 5.2 – Đường liều lượng – tần suất đáp ứng đối với methyl thủy ngân

Trên thực tế, việc xác định chính xác những triệu chứng do MeHg gây ra ở người đối với mỗi nồng độ tương ứng là rất khó khăn Mối liên hệ giữa nồng độ - tần suất đáp ứng này được giả định là do MeHg gây ra từ những kết luận sau:

a) Những triệu chứng này xảy ra sau khi phơi nhiễm MeHg với nồng độ cao

b) Tần suất và mức độ ảnh hưởng gia tăng khi tăng cường độ phơi nhiễm MeHg;

c) Những ảnh hưởng này tương tự như các biểu hiện trong các trường hợp nhiễm độc MeHg khác trên thế giới

d) Đa số các dấu hiệu này đã đuợc tái lập trong một số mô hình thí nghiệm ở động vật

Việc thiết lập mối liên hệ giữa nguyên nhân – triệu chứng khi nồng độ methyl thủy ngân trong cơ thể gần với mức ảnh hưởng bất lợi thấp nhất (LOAEL – Lowest Observed Adverse Effect Level) là rất khó Đồ thị 2 cho ta thấy giá trị LOAEL của triệu chứng dị cảm dao động từ 25 – 40

mg methyl thủy ngân trên khối luợng cơ thể, tuơng đương với 250 – 400 µg/ L máu

Hình 5.3 – Đường liều lượng – tần suất đáp ứng của methyl thủy ngân đối với hiện tượng dị cảm

Đồ thị này được tính toán dựa trên liều tiếp nhận hàng ngày (mg)

Qua quá trình tính toán, ta thấy rằng với liều tiếp nhận là 50 µg/ngày thì tần suất xuất hiện triệu chứng dị cảm là 0.5%, khi tăng liều tiếp nhận lên 200µg/ngày thì tần suất xuất hiện tăng lên 8% Trong trường hợp phơi nhiễm ở nồng độ thấp, sai số của phép đo là rất lớn vì ở giai đoạn này, biểu hiện chính là hiện tượng dị cảm, ảnh huởng này có thể gây ra do nhiều nguyên nhân khác Tổ chức Y tế thế giới (WHO) cho rằng khoảng 5% dân số (đối với người trưởng thành) sẽ bắt đầu xuất hiện triệu chứng nhiễm độc do methyl thủy ngân khi liều tiếp nhận hằng ngày (trong thời gian dài)

là từ 3 – 7 µg methyl thủy ngân/ kg khối lượng cơ thể

Kết luận:

Tổ chức Y tế thế giới WHO đã kết luận rằng đối với người trưởng thành, liều tiếp nhận hằng ngày đối với methyl thủy ngân dưới 0.48 µg/kg khối lượng cơ thể được xem là an toàn Tuy nhiên, khi tăng liều tiếp nhập hằng ngày lên 3 – 7 µg/kg khối lượng cơ thể (gấp 10 lần nguỡng an toàn) – tương đương với nồng độ thủy ngân trong tóc là 50 – 125 µg/g – các triệu chứng nhiễm độc methyl thủy ngân đối với hệ thần kinh bắt đầu được ghi nhận, và tần suất đáp ứng của triệu chứng

dị cảm tăng lên 5% (Nguồn: Environmental Health Criteria 1: Mercury, WHO, 1976) Các nghiên

cứu cũng cho thấy phụ nữ nhạy cảm với những ảnh hưởng và độc tính của methyl thủy ngân hơn trong thời gian thai kì

Nhóm 1 – 10CMT 10

5.2.Đánh giá phơi nhiễm methyl thủy ngân ở thai nhi

Nhiễm độc methyl thủy ngân ở Minamata, Nhật Bản (1908)

Thảm họa Minamata bắt nguồn từ việc một nhà máy hóa chất của tổng công ty Chisso được xây dựng ở Minamata, một thành phố thuộc tỉnh Kumamoto của Nhật bản, vào năm 1908 Nhà máy này lúc đầu chủ yếu sản xuất phân bón sau đó là các sản phẩm axetylen, acetaldehyde, acid acetic, clorua vinyl, octanol

Hình 5.4 Nhiễm độc methyl thủy ngân ở Minamata, Nhật Bản (1908)

Các phản ứng hóa học được sử dụng để sản xuất acetaldehyde dùng sulfat thủy ngân là chất xúc tác, một phản ứng phụ của quá trình xúc tác tạo ra methyl thủy ngân Sự ô nhiễm đã làm nồng

độ thủy ngân có trong nước biển của vịnh Minamata vượt quá 25 ppm, tương đuơng với 25 mg/L, trong khi đó nồng độ thuỷ ngân trong nuớc biển tự nhiên là 0.000008 ppm (Spotte, 1970) Hợp chất

có độc tính cao này đã được thải vào vịnh Minamata từ năm 1932 cho đến năm 1968, khi phương pháp sản xuất này bị dừng lại

Ở thai nhi, methyl thủy ngân có ảnh hưởng nghiêm trọng hơn và độc tính lớn hơn so với ở người trưởng thành Nguyên nhân chủ yếu là do quá trình hình thành và phát triển não ở thai nhi rất nhạy cảm đối với những tác động của methyl thuỷ ngân