Ô nhiễm môi trường và con người: Phần 2

Chương IV CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘC TÍNH 4.1 BẢN CHẤT HÓA HỌC VÀ BẢN CHẤT LÝ HÓA CỦA CHÚNG Bản chất hóa chất đặc tính lý hóa chúng xác định mức độ hoạt tính sinh học Các khí dễ dàng bị hấp thụ thông qua hệ thống hô hấp, đặc biệt thông qua phổi để vào máu phản ứng thể chất khí thường phản ứng cục (như ôzôn) hay hệ thống (như đốt với chất khí dùng gây mê) Hơi nước hạt bụi lỏng dễ dàng hấp thụ từ hệ thống khí quản Chúng kết hợp với nước hệ thống khí quản tạo nguyên vật liệu cho phản ứng gây nên tổn thương cục bộ, formaldehyde, lưu huỳnh đi-ôxyt, ôxyt nitơ Các hạt bụi di chuyển đến phế nang hạn chế trao đổi khí Những hạt bao gồm cacbon silicat Các hóa chất vi sinh vật hấp thụ vào hạt bụi vào thể gây phản ứng mang tính cục hay mang tính hệ thống Các protein bị chuyển hóa hệ thống tiêu hóa thơng thường chúng hết hoạt tính Có nhiều yếu tố định tác hại độc chất thể: Cấu trúc hóa học Theo Lazarev, cấu trúc hóa học định tính chất lý hóa hoạt tính hóa học độc chất Những tính chất lại định hoạt tính sinh vật học độc chất 68 Visacscon đưa quy luật hoạt động chất hóa học dựa vào cấu trúc hóa học: + Các hợp chất cacbonhydro có tính độc tăng tỷ lệ thuận với số nguyên tử carbon có phân tử, thí dụ: pental (5C) độc bu tan (4C) Butylic (4C) độc etylic (2C) + Trong hợp chất có số nguyên tố, hợp chất chứa nguyên tử độc hợp chất chứa nhiều nguyên tử, thí dụ: Nitrit (NO2) độc nitrat (NO3) oxyt Carbon (CO) độc carbonic (CO2) + Khi nguyên tố halogen thay cho hyđro nhiều hợp chất hữu độc tính tăng lên nhiêu, thí dụ: Tetracloruacarbon (CCl4) độc Chlorofoc (CHCl3) + Gốc (-NO2) gốc amino (-NH2) thay cho H hợp chất carbua vòng nhiều độc tính tăng lên nhiêu, thí dụ: nitrobenzen (C6H5NO2) độc benzen (C6H6) Tính chất lý học độc chất đặc trưng nhiệt độ sôi độ bay hơi, độ hoà tan, khả hấp phụ • Nhiệt độ sơi xác định háng số lý học khác tính bay tốc độ bay Các chất bay cao tạo nồng độ cao khơng khí 69 • • • Các chất có tính bay ca có khả tạo khơng khí nơi làm việc nồng độ cao Mặt khác chất có tính bay cao làm tăng tỷ trọng khơng khí lên Tính hịa tan: Các tính chất lý hóa kể dạng hóa chất (chất bột, chất lỏng, chất khí) độ hòa tan mỡ xác định tốc độ cường độ vận chuyển hóa chất qua màng tế bào nồng độ hóa chất quan tiếp nhận Độc chất dễ hòa tan nước, dịch thể mỡ độc Các chất dễ tan mỡ độc tính cho hệ thần kinh cao Các hóa chất tan mỡ dễ dàng qua màng tế bào hóa chất tan nước Độ hịa tan mỡ biểu thị hệ số Oerton Mayer tỷ số độ hòa tan chất mỡ so với nước Ví dụ: Benzen có hệ số 300 độc rượu etylic có hệ sớm 2,5 Mức độ lớn hóa làm ảnh hưởng đến di chuyển hóa chất Sự lắng đọng sinh học phụ thuộc vào tính chất Sự lắng đọng sinh học bao gồm hấp thụ, phân bố, chuyển hóa sinh học, đào thải cấu tĩnh động học trình Trong q trình chuyển hóa sinh học, thể thường chuyển hóa hợp chất tan mỡ sang dạng khác dễ đào thải hoạt tính dạng hóa chất tan nước Khả hấp phụ khả tập trung chất dạng khí, bụi, bề mặt chất rắn Mức độ hấp phụ tùy thuộc vào khả hấp phụ vật liệu xây dựng, nhiệt độ khơng khí, nồng độ độc chất thời gian tiếp xúc Tác dụng phối hợp độc chất Trong thực tế có nhiều độc chất tồn tính độc thay đổi, tăng cường tiêu giảm độ độc ĐIỀU KIỆN TIẾP XÚC Ngồi chất hóa chất đặc tính lý hóa 70 chúng, phản ứng hóa chất thường bị ảnh hưởng điều kiện tiếp xúc bao gồm liều lượng hay nồng độ, dòng tiếp xúc thời gian tiếp xúc Liều lượng tiếp nhận phương diện sinh học tác nhân, nồng độ quan tiếp nhận xác định cường độ phản ứng Có thể nói "liều lượng làm chất trở thành độc chất" Đường tiếp xúc yếu tố đáng kể ảnh hưởng đến phản ứng Ví dụ động vật tiếp xúc với methylene chloride qua đường hô hấp bị ung thư, động vật tiếp xúc với hóa chất qua đường tiêu hóa khơng bị Tiếp xúc thời gian ngắn thường bị tác động gây hại mang tính phục hồi được, tiếp xúc gian dài bị tác hại phục hồi Ví dụ tiếp xúc với rượu thời gian ngắn làm cho gan khơng thể lọc mớ thời gian định, tiếp xúc thời gian dài dẫn đến bệnh xơ gan Phản ứng hóa chất xác định độ lớn mối liên kết với quan tiếp nhặn, số lượng quan tiếp nhận riêng biệt hóa chất chiếm giữ thời gian tương tác hóa chất - quan tiếp nhận Đó hàm số chất mối liên kết hóa học (hydrogen hay Van dệt Waals) nồng độ hóa chất quan tiếp nhận Liều lượng hay nồng độ lớn số quan tiếp nhận tham gia nhiều, liên kết lâu hơn, phản ứng gây lớn thời gian dài Ví dụ, người ta tính tốn liều lượng caffein 100 tách cà phê gây chết người; lượng solanine tìm thấy 180 kg khoai tây gây chết người Liều lượng hóa chất biểu thị mg/kg trọng lượng thể mg/m2 diện tích bề mặt thể Đường tiếp xúc ảnh hưởng đến phản ứng hóa chất chúng xác định lượng lớn thâm nhập vào thể Con đường tiếp xúc thông thường qua miệng vào đến hệ tiêu hóa, qua da, qua hệ hơ hấp Ví dụ, ta tiếp xúc với 71 nước qua miệng hay qua da, điều chẳng gây nên tác động xấu nào, ta tiếp xúc với nước qua phổi điều làm chết người Các vật chất hấp thụ qua miệng Một số hóa chất bị phân hủy axít có sẵn dày, hóa chất khác lại dễ dàng bị hấp thụ dày (ví dụ rượu) Sự có mặt thực phẩm (loại khối lượng thực phẩm) hệ tiêu hóa, tồn bệnh trạng thái vi sinh vật gây ảnh hưởng đến hấp thụ Các vật chất, chất tan mớ tiếp xúc với lớp da nguyên lành gây nên phản ứng có tính chất hệ thống gây tác động cục Nhưng da bị xây xước chất dễ thấm qua, vào thể lúc barie ngăn cản khuếch tán vật chất qua da bị làm cho hiệu Việc hấp thụ qua hệ thống hô hấp phụ thuộc vào tính chất lý hóa hóa chất, kể kích cỡ hạt (chiều dài đường kính), tính hồ tan nước phụ thuộc vào tốc độ độ sâu thở Ví dụ, người nghề nghiệp phải tiếp xúc với gỗ dung môi hữu cơ, nikel, loại dầu bơi trơn, crom bị mắc bệnh lở loét hay chí ung thư mũi, mũi phải lọc chất hàng ngày Các hạt khơng hịa tan gây hại đến hệ thống hơ hấp Ví dụ sợi amiăng, bụi than silic gây lên bệnh viêm xơ phổi chí amiăng cịn gây nên ung thư phổi Các dạng hạt chất bị hóa chất hay vi sinh vật bám vào bề mặt Các hạt với đường kính vài micron không hấp thụ mà đẩy theo thở, hạt với đường kính nhỏ micron tồn khí quản phổi, hạt có đường kính lớn micron lông mũi chặn lại hay đẩy lại lên mũi theo chế đặc biệt, trình gọi q trình làm sạch, sau chuyển vào cuống họng bị nuốt vào thực quản Trong hệ tiêu hóa, hạt tương tác với thành ruột 72 trực tiếp gây tổn thương Hóa chất hay vi sinh vật bám hạt tương tác với thành ruột gây tổn thương, làm rối loạn hoạt động bình thường vi sinh vật đường ruột, hậu gây tổn thương hay thay đổi chức chúng Phần nhiều tiếp xúc với hóa chất ngấy đồng thời nhiều đường, tất hóa chất hấp thụ qua tất đường Ví dụ thuốc trừ sâu nhóm lân hữu nhìn chung hấp thụ vào thể qua tất đường gây độc không phân biệt đường thâm nhập Uống vitamin D với nồng độ cao gây độc, tiếp xúc với vitamin D qua da khơng gây nên độc tính Thủy ngân kim loại khơng độc bị thâm nhập qua tất đường; thâm nhập qua đường thức ăn thải nguyên vẹn Song thủy ngân bị hít vào qua phổi hay tiếp xúc với qua da bị hấp thụ gây nên độc tính lớn 4.3 LỒI, GIỚI TÍNH, ĐỘ TUỔI VÀ CÁC YẾU TỐ DI TRUYỀN TẠI THỜI ĐIỂM TIẾP XÚC Phản ứng hóa chất mang tính đặc thù riêng lồi Ví dụ methanol độc hại người loài động vật linh trưởng, gây mù cho lồi này, khơng gây mù cho lồi khác Chất triorthocresyl phosphate (TOCP) gây bệnh demyelination cho người cho gà không gây bệnh cho loài khác Nitrobenzen gây nên bệnh máu gọi methemoglobineme độc người lại không độc khỉ, chuột hay thỏ Alflatoxin Bị gây nên ung thư cho cá hồi 1,2dichloroethane gây ung thư phổi chuột nhắt không gây ung thư cho chuột to Cơ quan nội tạng mà độc chất tác động vào khác lồi khác Ví dụ, dibutylnitrosamine gây ung thư gan chuột lớn cho lợn lại gây ung thư bàng quang ung thư thực quản chuột nhắt 73 Cơ sở tính đặc thù lồi phụ thuộc nhiều chuyển hóa sinh học, khác sinh lý (ví dụ: Các lồi gặm nhấm khơng nơn, chó mèo lại nơn dễ dựng hay q trình trao đổi chất, hơ hấp lồi gậm nhấm cao so với người), khác hệ tiêu hóa sinh vật khác hình thù (da chó khác với da người nên chó khơng bị tốt mồ hơi), khác kích thước, khối lượng hay diện tích bề mặt thể Tác động hóa chất thể người đánh giá có đủ số liệu độc chất học thu từ thí nghiệm dựa sở động vật Nói chung, lồi động vật phân loại gần người coi lồi phù hợp để nghiên cứu độc chất học Trong số trường hợp nghiên cứu sử dụng đến lồi động vật mang tính nhạy cảm cao Phản ứng hoa chất bị ảnh hưởng độ tuổi thể thời điểm tiếp xúc Ví dụ, DDT khơng có tính độc hại tức thời chuột sinh chúng trở nên độc hại nhiều chuột có tuổi đời lâu hơn; Parathion lại độc hại chuột sinh chuột có tuổi đời lâu hơn; Boric axít độc với chuột sinh với chuột có tuổi đời lâu Cơ sở khác biệt phản ứng liên quan đến kích thước thể, trọng lượng, bề mặt, thành phần cấu tạo thể, khả chuyển hóa sinh học, hay yếu tố khác chưa xác định Phản ứng với hóa chất cịn phụ thuộc nhiều đến giới tính Ví dụ, chuột đực nhạy cảm chuột gấp 10 lần bị tiếp xúc lâu với DDT Một số hợp chất photpho hữu độc chuột Phắt chuột to số hợp chất khác lại độc chuột đực Do khác giới tính thường bị phận sinh dục bị cắt bỏ 74 khác thể cá thể trưởng thành, chế hoạt động chế hoạt động hormon điều khiển 4.4 TÌNH TRẠNG CỦA SINH VẬT TẠI THỜI ĐIỂM TIẾP XÚC Tình trạng sức khoẻ sinh vật, tình trạng bệnh tật gây ảnh hưởng trực tiếp đến phản ứng hóa chất Thơng thường điều gây nên ảnh hưởng xấu đến tồn đọng hóa chất thể sinh vật Thức ăn có đầy đủ protein chất vi lượng (ví dụ vitamin) bảo vệ thể khỏi độc tính số tác nhân Các loại chuột nhắt chuột to ăn thức ăn đủ dinh dưỡng khơi lượng, cho thấy có khối u phát triển thể chúng Thiếu vitamin kéo dài thời gian hoạt động hóa chất (ví dụ, bệnh thiếu vitamin C kéo dài thời gian hoạt động pentobarbital) Khi gan bị bệnh (ví dụ bị tiếp xúc với hydrocarbon bị halogen hóa) phản ứng gan rượu bị kéo dài chế chuyển hóa sinh học rượu gan bị thay đổi Sự tồn bệnh gan hay phải làm tăng tác động có hại tác nhân gây độc gan phổi Sự tồn bệnh thận gây ảnh hưởng đến đào thải hóa chất kéo dài thời gian hoạt động hóa chất thể 4.5 SỰ CĨ MẶT CỦA CÁC HĨA CHẤT TRONG CƠ THỂ SINH VẬT,TRONG MƠI TRƯỜNG VÀ TRONG THỜI GIAN TIẾP XÚC Công việc đánh giá độc tính hỗn hợp loại hóa chất sử dụng sống việc khó khăn nhà nghiên cứu độc chất học Nhìn chung, số mối tương tác hóa chất, dược phẩm với nhau, dược phẩm với thực phẩm 75 (việc hạn chế sử dụng sản phẩm từ sữa sử dụng kháng sinh tetracycline liên kết canxi với tetracycline tạo thành hợp chất không tan.) khẳng định Những nghiên cứu cần thực để thiết lập nội quy, hướng dẫn sử dụng hóa chất cách an toàn thực Các ví dụ mối tương tác độc chất học như: tăng độc tính carbon tetrachlọride phenobarbital, tăng phản ứng phổi tác nhân gây ung thư việc hút thuốc, hít khí tiềm gây ung thư Tương tác phân ra: dạng tương tác hoá học tương tác sinh học Tương tác sinh học gây ảnh hưởng đến hóa chất q trình tồn đọng sinh học, hoạt tính quan tiếp nhận hóa chất khác Tương tác hóa học liên quan đến phản ứng hóa chất, gây nên hậu việc hình thành chất có hoạt tính khơng có hoạt tính phương diện sinh học Mặt khác tương tác hóa học xảy bên ngồi bên thể Các yếu tố ảnh hưởng đến tương tác bao gồm: địa điểm tương tác, mối liên quan liều lượng - đáp ứng chất tham gia tương tác, mối liên hệ với thời gian, đặc tính phương diện lý hóa học tình trạng đối tượng tiếp xúc Tương tác hóa học xảy bên ngồi thể (exvivo), khơng khí (ví dụ: tạo thành axít sulphuric tử khí ơxít lưu huỳnh nước), nước (như tạo thành trihalomethane từ axít humic chlorin), thực phẩm (như hấp thụ chất vi lượng) Tương tác sinh học xuất bên thể (exvivo) thường liên quan đến lắng đọng sinh học (bao gồm hấp thụ, phân bố, chuyển hóa sinh học, đào thải v.v ), hoạt tính quan tiếp nhận Tương tác xảy thể liên quan đến hấp thụ chất tham gia tương tác bị ảnh hưởng tác nhân lý hóa (như pH, pKa,tính tan, cỡ hạt, kích thước phân tử, 76 liên kết), hấp phụ, cạnh tranh để có địa điểm di chuyển qua màng tế bào, đồng bề mặt hấp thụ Vận chuyển chất tương tác thường liên quan đến yếu tố lý hóa, protein liên kết (như albumin), phân tử có kích thước lớn lưu chuyển máu Phân bố tích trữ chất tham gia tương tác liên quan đến yếu tố lý, hóa, protein liên kết, phân tử có kích thước lớn lưu chuyển máu Chuyển hóa sinh học chất tương tác liên quan đến đồng mơ tham gia chuyển hóa, enzym kích thích, enzym ức chế lưu chuyển máu Sự đào thải chất tương tác liên quan đến yếu tố lý hóa, đồng quan tham gia đào thải, cạnh tranh để có địa điểm lưu chuyển máu Mức độ hoạt động quan tiếp nhận chất tương tác liên quan đến yếu tố lý hóa, mối liên kết (tính đặc thù/ tính chọn lọc/ lực) Sự tương tác với quan tiếp nhận tích cực tạo thành phản ứng Sự tương tác với quan tiếp nhận khơng tích cực khơng gây nên phản ứng mà đơi chất tương tác lại tích trữ lại thể Mức độ phản ứng hóa chất hệ thống sinh học hàm số lượng hóa chất có hoạt tính sinh học quan tiếp nhận, mô tế bào tiếp nhận, thời gian tương tác hóa chất quan tiếp nhận; phản ứng hóa chất hàm số liều lượng điều kiện tiếp xúc, kể thời gian tiếp xúc Mức độ mối tương tác độc chất học phụ thuộc vào liều lượng Mức độ mối tương tác độc chất học phụ thuộc vào mối liên quan với thời gian tiếp xúc; hội mối tương tác tăng lên nhiều mật độ tiếp xúc bị tăng Nếu tiếp xúc xảy đồng thời, tác động lên lắng đọng sinh học quan trọng Các yếu tố lý hóa gây ảnh hưởng đến q trình ton hóa, kích thước hay độ hịa tan gây ảnh hưởng.đến vận chuyển qua màng tế bào, phản ứng hóa chất 77 ... nhân môi trường 80 Các chất tương tác Loài Điểm tác động cuối Kết SO2/NO2 Con người Chức hô hấp Chuột Biểu mô phế quản Không tương tác Không tương tác SO2/O3 Con người Con người Con người Lợn Con. .. chất mơi trường Các hóa chất mơi trường bao gồm hóa chất tìm thấy khơng khí, nước thực phẩm Trong khơng khí, chúng bao gồm loại khí (ví dụ CO, SO2, NOx, O3, CO2, NH3) Các dung môi hay dung môi (như... to Con người Thỏ Chuột Con người Chuột Chuột Chuột Tác động lớn Không tương tác Tác động nhỏ Không tương tác Không tương tác Tác động lớn Tác động Không tương tác Chưa xác định Tác động nhỏ Không