NhiÔm bÈn lµ tr−êng hîp c¸c chÊt l¹ lµm thay ®æi thµnh phÇn vi l−îng, hãa häc, sinh häc cña m«i tr−êng nh−ng chua lµm thay ®æi tÝnh chÊt vµ chÊt l−îng cña c¸c m«i tr−êng thµnh phÇn.[r]
(1)Ch−¬ng
ĐạI CƯƠNG Về Độc học độc học môI tr−ờng 1.1 NHữNG KHáI NIệM CƠ BảN
1.1.1 Độc chất học (toxicology): theo J.F Borzelleca: “Độc chất học ngành học nghiên cứu l−ợng chất tác động bất lợi chất hoá học, vật lý, sinh học lên hệ thống sinh học sinh vật sống" Độc chất học ngành khoa học chất độc Nó ngành khoa học ứng dụng
1.1.2 §éc häc m«i tr−êng (environmental toxicology)
Theo Butler: “Độc học Môi tr−ờng ngành khoa học nghiên cứu tác động gây hại độc chất, độc tố môi tr−ờng sinh vật sống ng−ời, đặc biệt tác động lên quần thể cộng đồng hệ sinh thái Các tác động bao gồm: đ−ờng xâm nhập tác nhân hóa, lý phản ứng chúng với mơi tr−ờng”
Trong ngành môi tr−ờng học, hai khái niệm độc học môi tr−ờng độc học sinh thái học (ecotoxicology) đ−ợc xem đồng với Đó mơn học nghiên cứu độc tính tác nhân gây độc nh− độc tố, độc chất từ chất gây nhiễm q trình gây nhiễm mơi tr−ờng Đối t−ợng gây độc lại ng−ời sinh vật
Độc học môi tr−ờng nghiên cứu biến đổi, tồn l−u tác động tác nhân gây ô nhiễm môi tr−ờng Ph−ơng pháp nghiên cứu độc học môi tr−ờng thử nghiệm tác động tích luỹ độc chất sinh vật sống
Mục tiêu nghiên cứu độc học mơi tr−ờng phát tác chất (hố, lý, sinh học) có nguy gây độc để dự đốn, đánh giá cố có biện pháp ngăn ngừa tác hại quần thể tự nhiên hệ sinh thái
1.1.3 Chất độc (toxicant, poison, toxic element)
Chất độc chất gây nên t−ợng ngộ độc (intoxication) cho ng−ời, thực vật động vật
(2)Trong mơi tr−ờng có loại chất độc:
Chất độc chất (chất độc tự nhiên) : gồm chất mà dù liều l−ợng nhỏ gây độc cho thể sinh vật Ví dụ nh− H2S, CH4, Pb, Hg, Cd, Be, Sn,
Chất độc khơng chất: tự thân khơng chất độc nh−ng gây nên hiệu ứng độc vào mơi tr−ờng thích hợp
Chất độc theo liều l−ợng: chất có tính độc hàm l−ợng tăng cao môi tr−ờng tự nhiên Thậm chí số chất hàm l−ợng thấp chất dinh d−ỡng cần thiết cho sinh vật ng−ời, nh−ng nồng độ tăng cao v−ợt ng−ỡng an tồn, chúng trở nên độc
Ví dụ: mơi tr−ờng đất, NH+
4 dung dịch đất chất dinh d−ỡng thực vật sinh vật nồng độ thấp; nh−ng v−ợt tỉ lệ 1/500 khối l−ợng gây độc T−ơng tự Zn nguyên tố vi l−ợng cần thiết để nâng cao chất l−ợng sản phẩm nh−ng v−ợt 0,78% gây độc; hay Fe+2 v−ợt nồng độ 500ppm gây chết lúa, v−ợt 0,3ppm n−ớc ảnh h−ởng đến sức khỏe ng−ời
1.1.4 Độc tố (toxin): chất độc đ−ợc tiết từ sinh vật Ví dụ:
Độc tố động vật: nọc rắn, nọc ong, nọc kiến, Độc tố thực vật: alcaloid, glucoside Độc tố vi khuẩn: Clostridim Botulism Độc tố nấm: Alflatoxin
1.1.5 Tác nhân gây độc (toxic factor) chất gây nên hiệu ứng xấu cho sức khỏe gây chết Tất chất có độc tính tiềm tàng , có liều l−ợng ( hay nồng độ) diện chất định có gây độc hay không (Paraceler, 1538)
(3)1.2.7 Nhiễm bẩn - Ô nhiễm chất độc ngộ độc 1.2.6.1 Ơ nhiễm mơi tr−ờng (pollution)
Chúng ta biết t−ợng ngộ độc ng−ời sinh vật liên quan đến l−ợng độc tố, độc chất có mơi tr−ờng, mà độc chất lại xuất phát từ chất gây nhiễm có mơi tr−ờng bị nhiễm
Khái niệm: Ơ nhiễm mơi tr−ờng t−ợng suy giảm chất l−ợng môi tr−ờng đột ngột giới hạn cho phép, ng−ợc lại với mục đích sử dụng mơi tr−ờng, ảnh h−ởng đến sức khỏe ng−ời sinh vật
Tổ chức Y tế Thế giới định nghĩa "Ô nhiễm việc chuyển chất thải l−ợng vào môi tr−ờng đến mức có khả gây hại cho sức khỏe cho ng−ời phát triển sinh vật làm giảm chất l−ợng môi tr−ờng sống"
* Nguồn gây ô nhiễm nguồn thải chất ô nhiễm Chúng ta phân chia chất gây ô nhiễm theo tính chất hoạt động, nguồn gốc phát sinh, theo khoảng không gian
* Chất ô nhiễm hóa chất , tác nhân vật lý, sinh học nồng độ hoặcmức độ định, tác động xấu đến chất l−ợng môi tr−ờng
* Ô nhiễm, gây độc môi tr−ờng n−ớc
N−ớc nguồn tài nguyên "vô tận" thiên nhiên, nh−ng phân bố không tác động ng−ời nên số nơi giới trở nên khan chất l−ợng, không sử dụng đ−ợc Do tính dễ lan truyền nên phạm vi vùng ô nhiễm n−ớc lan nhanh thủy vực theo đà phát triển sản xuất công nghiệp, tốc độ thị hóa Nhiều nơi giới bị đe dọa thiếu n−ớc trầm trọng tình trạng nguồn n−ớc vị nhiễm sa nạc hóa Hậu qủa việc nhiễm độc độc chất, độc tố vùng n−ớc bị ô nhiễm đã, khắc phục lâu dài N−ớc ô nhiễm đ−ờng dễ dàng đ−a độc chất vào thể sống ng−ời thông qua mắt xích chuỗi thức ăn Vì vấn đề ô nhiễm n−ớc ảnh h−ởng tác nhân độc n−ớc đến quần xã thủy sinh ng−ời cần đ−ợc nghiên cứu
* Ô nhiễm, gây độc mơi tr−ờng khơng khí
(4)CO2, 0.002% Ne, 0.005%He Ngồi khơng khí cịn chứa l−ợng n−ớc định Nồng độ bão hòa n−ớc khơng khí phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ
Ơ nhiễm khơng khí phát tán vào khí loại khí, hơi, hay hạt khơng phải thành phần khơng khí khơ, loại hoá chất, l−ợng làm cho thành phần thay đổi, gây ảnh h−ởng bất lợi cho ng−ời, sinh vật cơng trình
Khơng khí ô nhiễm chứa nhiều loại chất độc nguy hại cho sức khỏe ng−ời hệ sinh thái Các chất nguy hiểm dễ dàng xâm nhập trực tiếp th−ờng xuyên vào thể qua đ−ờng hơ hấp da, sau bị hấp thụ vào máu tác động lên hệ thần kinh
* Ơ nhiễm, gây độc mơi tr−ờng đất
Ơ nhiễm n−ớc, nhiễm khơng khí có liên quan mật thiết đến ô nhiễm gây độc đất đai Ô nhiễm đất phản ánh ph−ơng thức canh tác lạc hậu ph−ơng thức quản lý đất đai khơng hợp lý Ơ nhiễm đất phản ánh liên thơng nhiễm n−ớc, khơng khí dẫn đên nhiễm đất
ở n−ớc phát triển, ô nhiễm gây độc đất cịn do:
+ Sư dơng mức nông nghiệp sản phẩm hóa học nh phân bón, chất điều hòa sinh trởng , thuốc b¶o vƯ thùc vËt
+ Thải vào đất l−ợng lớn chất thải công nghiệp, chất thải độc hại + Do tràn dầu
+ Do c¸c nguån phóng xạ tự nhiên nhân tạo 1.2.6.2 Nhiễm bẩn (contamination)
Nhiễm bẩn tr−ờng hợp chất lạ làm thay đổi thành phần vi l−ợng, hóa học, sinh học mơi tr−ờng nh−ng chua làm thay đổi tính chất chất l−ợng môi tr−ờng thành phần Nh− môi tr−ờng n−ớc bị ô nhiễm , trải qua giai đoạn nhiễm bẩn, nh−ng môi tr−ờng nhiễm bẩn ch−a bị ô nhiễm
2 Đối t−ợng nghiên cứu độc học môI tr−ờng Độc học môi tr−ờng nghiên cứu đối t−ợng:
+ Các ảnh h−ởng độc chất, độc tố sinh học lên:
(5)- QuÇn x· - HƯ sinh th¸i
+ Các ảnh h−ởng độc chất, độc tố sinh học lên “vi địa sinh thái” “trung địa sinh thái” (terreotrial microcosms and mesocosms)
- Những thay đổi hệ thống sinh học chức sinh thái hệ sinh thái môi trng
- Sự tổn hại sinh vật ng−êi
- Thay đổi số l−ợng loài, tuổi, cấu trúc, kích th−ớc lồi xuất trình tác động chất độc
- Thay đổi phân bố di truyền
- Thay đổi phát triển thực vật suất sinh học - Thay đổi tốc độ mức độ hô hấp đất
- Thay đổi hàm l−ợng nguyên tố vi đa l−ợng thành phần mơi tr−ờng - Thay đổi đặc tính tập tục sinh học sinh vật t−ơng tác chủng loại hệ sinh thái với
(6)Bài giảng độc học môi trường: Quản lý môi trường chất độc nhiễm độc
(mg/kg/ngày) (mg/kg/ngày)-1
Hình 4: Quan hệ liều liệu - đáp ứng
Trên sở thực nghiệm, EPA đưa bảng hệ số tiềm ẩn nguy qua đường tiêu hóa hô hấp 20 chất khác (bảng 2)
Ví dụ Giả thiết nước máy có hàm lượng THM 40 ppt (Giới hạn cho phép THM; 70 ppt) Hảy tính:
- Nguy lớn mắc bệnh ung thư cho cảđời người dùng nước máy có nồng độ THM
* Lượng THM đưa vào hàng ngày tính cho kg cân nặng (CDI) day / kg / mg 10 . 14 , 1 kg 70 day / L 2 . L / mg 10 . 40
CDI −3 −3
= =
Nguy THM = CDI x hệ số tiềm ẩn nguy
= 1,14.10-3 mg/kg/ngày x 6,1.10-3 (mg/kg/ngày)-1 = 7.10-6 Để xác định lượng chất ô nhiễm vào người qua thực phẩm người ta dùng:
Hệ số nồng độ sinh học (bioconcentration factor-BCF)
Hàm lượng chất = Nồng độ chất x hệ số nồng độ độc cá (mg/kg) độc nước (mg/L) sinh học (L/kg) VD: TCE cá = TCE/nước x BCF (cá sống nước có TCE: 0,1 mg/L)
= 0,1 x 10,6 = 1,06 mg/kg
CDI = 0,0065 Kg cá/ngày x 1,06 mg TCE/kg cá x 1/70 kg
= 9,8.10-3mg/kg/ngaKính gửi
Nguy = liều trung bình x hệ số tiềm ẩn nguy -1
Phản ứng (nguy cơ)
Ngưỡng Liều lượng (mg/kg/ ngày) (1): chất gây ung thư
(7)Bài giảng độc học môi trường: Quản lý môi trường chất độc nhiễm độc
= 9,8.10-3 x 1,1.10-2 = 1,08.10-6
Nguy gây ung thư cho người có xác suất phần triệu
Bảng 3: Hệ số tiềm ẩn nguy cơ (EPA-1989) Hóa chất Phân loại
độc tính
Hệ số tiềm ẩn nguy qua đường tiêu hóa
(mg/kg/ngày)-1
Hệ số tiềm ẩn nguy qua đường hô hấp
(mg/kg/ngày)-1
Asen A 1,75 50
Xăng A 2,9.10-2 2,9.10-2
Cadimi B1 - 6,1
CCl4 B2 0,13
Crom(VI) A - 41
DDT B2 0,34 -
Diedrin B2 30 -
Niken hợp chất A - 1,19
2,3,7,8 TCDD B2 1,56.10
-2
-
PCB B2 7,7 -
Clorovinyl A 2,3 0,295
Cloroform B2 6,1.10
-3
8,1.10-2
Giá trị chuẩn cho đánh giá nguy cơ (EPA-1986)
Thông số Giá trị chuẩn Trọng lượng thể trung bình người lớn 70 kg Trọng lượng thể trung bình trẻ em 10 kg Lượng nước tiêu thụ hàng ngày người lớn lit Lượng nước tiêu thụ hàng ngày trẻ em lit Lượng khơng khí hít thở hàng ngày người lớn 20 m3 Lượng khơng khí hít thở hàng ngày trẻ em m3 Lượng cá tiêu thụ hàng ngày người lớn 6,5 gam Tuổi thọ trung bình người lớn 70 năm
Nguy cơ xảy liều lượng trung bình hệ số tiềm ẩn đời người hàng ngày nguy cơ
(mg/kg/ngày) (mg/kg/ngày)-1