Xác định hàm lượng một số kim loại nặng trong động vật nhuyễn thể ở khu vực hồ tây (2)

Xác định hàm lượng một số kim loại nặng trong động vật nhuyễn thể ở khu vực hồ tây (2).

MỞ ĐẦU Ngày , người ta khẳng định nhiều ngun tố kim loại có vai trị quan trọng thể sống người.Tuy nhiên hàm lượng lớn chúng gây độc hại cho thể Sự thiếu hụt hay cân nhiều kim loại vi lượng phận thể gan, tóc, máu, huyết thanh, nguyên nhân hay dấu hiệu bệnh tật, ốm đau hay suy dinh dưỡng gây tử vong Thậm chí, số kim loại người ta biết đến tác động độc hại chúng đến thể Kim loại nặng xâm nhập vào thể người chủ yếu thơng qua đường tiêu hóa hơ hấp Tuy nhiên, với mức độ phát triển công nghiệp thị hố, mơi trường sống bị ô nhiễm trầm trọng Các nguồn thải kim loại nặng từ khu công nghiệp vào khơng khí, vào nước, vào đất, vào thực phẩm xâm nhập vào thể người qua đường ăn uống, hít thở dẫn đến nhiễm độc Do việc nghiên cứu phân tích kim loại nặng môi trường sống, thực phẩm tác động chúng tới thể người nhằm đề biện pháp tối ưu bảo vệ chăm sóc sức khoẻ cộng đồng việc vô cần thiết Nhu cầu thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách toàn xã hội quan tâm Các loài động vật nhuyễn thể như: trai, ốc, nghêu, sò…cũng nguồn thực phẩm thiết yếu ưa chuộng nước ta Tuy nhiên năm gần số nghiên cứu lồi động vật tích tụ số chất ô nhiễm, đặc biệt kim loại nặng thể chúng với hàm lượng cao nhiều lần so với hàm lượng mơi trường bên ngồi Vì chúng tơi chọn đề tài : “Xác định hàm lượng số kim loại nặng động vật nhuyễn thể khu vực Hồ Tây” Chương TỔNG QUAN 1.1.Vài nét Hồ Tây vấn đề ô nhiễm Hồ Tây Hồ tây hồ lớn Hà Nội, nằm phía tây bắc thành phố, có vai trị quan trọng đời sống kinh tế, văn hóa, xã hội thủ Cùng với tốc độ thị hóa, can thiệp người làm cho Hồ Tây bị biến dạng, theo nhiễm mơi trường, nhiều lồi thủy sản, đặc sản có giá trị Theo kết khảo sát Công ty Khai thác Hồ Tây năm 1997, diện tích Hồ Tây 526,16 ha, chu vi 18.967m, độ sâu trung bình 1,5 – 2,0 m, nơi sâu 3,0 m, lượng nước trung bình khoảng 10 triệu mét khối Hồ Tây có 36 loài cá thuộc 12 họ, 106 loài thực vật phù du thuộc ngành tảo vi khuẩn lam, 58 lồi chim thuộc 17 họ, 214 lồi bóng mát, hoa cảnh thuộc 79 chi 50 họ, nằm ngành thực vật…Ngồi cịn nhiều lồi thủy đặc sản baba, trai, ốc, nghêu….Hồ Tây có đa dạng sinh học cao điển hình vùng đồng sông Hồng.[1] Những năm gần mặt nước Hồ Tây bị thu hẹp dần bị ảnh hưởng lớn tốc độ thị hóa Nhiều tổ chức, cá nhân thuộc thành phần kinh tế đầu tư phát triển dịch vụ, du lịch Câu lạc Hà Nội, Công viên nước, Du thuyền Hồ Tây,…Một số diện tích ven bờ hồ kè với mục đích tránh sạt lở lấn chiếm hồ coi nơi chứa chất xả thải Theo chủ trương Ban Quản lý Dự án Hạ tầng kỹ thuật xung quanh Hồ Tây, Trung tân Mơi trường Biển với Viện Hóa học, Trung tâm Khoa học Tự nhiên Công nghệ Quốc gia có đợt nghiên cứu, khảo sát chất lượng nước hồ vào tháng năm 2001 kết luận: Nước Hồ Tây bị ô nhiễm nặng Các thông số đợt khảo sát gồm thông số thủy hóa thơng dụng ( nhiệt độ, độ dẫn điện, độ muối, PH, oxy hòa tan, độ đục); thơng số hóa học, vi sinh (coli tổng, fecal coli); chất hữu (COD,BOD5); chất dinh dưỡng kim loại nặng (Cu, Zn, Cd, As, Hg, Pb);hàm lượng dầu hàm lượng thuốc trừ sâu clo phốt Chất lượng nước vùng hồ có hàm lượng BOD từ 15 – 20 mg/l, hàm lượng DO>6mg/l Vùng ven bờ đặc biệt khu vực gần cổng từ hồ Trúc Bạch sang, hàm lượng BOD có thời điểm đạt tới 25 – 28 mg/l Về mùa khô, nấm sợi vi khuẩn cao gấp 1000 lần so với mùa mưa.[2] Ngun nhân gây nhiễm hàng năm có hàng triệu mét khối nước thải thành phố độ trực tiếp vào hồ qua cống “ Cây Si” đường Thanh Niên, cống “ Tàu Bay ” gần vườn hoa Lý Tự Trọng “Cống Đõ” phường Thụy Khuê,… cộng với nước thải phần rác thải nhà hàng, khách sạn quanh hồ, hồ cư dân xung quanh Từ năm 2002, người ta phát ốc Hồ Tây bị vẩy, số lượng ốc sống sót ít, cịn sống bé 2/3 ốc loại nơi khác Phòng Sinh thái Môi trường nước thuộc Viện Sinh thái tài nguyên Sinh vật cho biết trước họ chưa ghi nhận trường hợp ốc vẩy Giả thiết đưa ốc vẩy bị nhiễm độc.[15] Hồ Tây đứng trước nguy bị cân sinh thái cách nghiêm trọng Theo thống kê, ngày hồ Tây nhận khoảng 10.000m nước thải sinh hoạt từ hộ dân sống xung quanh hồ, lượng lớn nước thải từ hàng chục nhà hàng, khách sạn kinh doanh mặt hồ xung quanh hồ Vấn đề ô nhiễm môi trường Hồ Tây nhắc đến từ lâu Những năm gần có nhiều cơng trình, đề tài nghiên cứu đánh giá tình trạng ô nhiễm khu vực Hồ Tây để xúc tiến nhanh chóng việc giữ gìn bảo vệ hồ Các dự án “ Thay nước Hồ Tây”, “ Trồng thủy sinh để làm nước” gây nhiều tranh giới nghiên cứu, bị hỗn vơ thời hạn dường bị lãng quên 1.2.Vài nét động vật nhuyễn thể Y học cổ truyền khảng định lồi nhuyễn thể có vị ngọt, mặn, tính lạnh Các ăn chế biến từ nhuyễn thể có tính nhiệt, trừ thấp, giải độc tính chất dùng để giải độc rược Người bị tiểu đường nên ăn nghêu sò ốc hến Ăn nhuyễn thể giúp bổ gân, bổ thận,… Theo dược sĩ Bùi Kim Tùng ăn nhuyễn thể giải pháp bổ sung kẽm iod Các lồi nhuyễn thể có nhiều iod gấp 200 lần so với trứng thịt, thịt nhuyễn thể dùng làm thực phẩm hỗ trợ cho bệnh tim mạch, bướu cổ, làm loãng đờm giãi, tăng tính miễn nhiễm, tăng chuyển hóa chất dinh dưỡng tăng nội tiết tố Tuy nhiên thịt nhuyễn thể làm cho bà mẹ nuôi bú bị tắc sữa Như vậy, nhuyễn thể loài thực phẩm thuốc quý nghiên cứu loài nhuyễn thể cịn q ỏi Theo số tác giả lồi nhuyễn thể có hai vỏ cứng trai, trùng trục hay ốc lồi thích hợp dùng làm thị sinh học lượng vết kiim loại Chúng có khả tích tụ kim loại lượng vết Pb, Cd, Hg… với hàm lượng lớn Trai, ốc tích tụ Cd mơ chúng mức hàm lượng cao gấp 100.000 lần mức hàm lượng tìm thấy mơi trường xung quanh.[16] 1.3.Độc tính kim loại nặng Kim loại nặng phân bố rộng rãi vỏ trái đất Chúng phong hóa từ dạng đất đá tự nhiên, tồn mơi trường dạng bụi hay hịa tan nước sông hồ, nước biển, sa lắng trầm tích.Trong vịng hai kỷ qua, kim loại nặng thải từ hoạt động người như: hoạt động sản xuất cơng nghiệp (khai khống, giao thông, chế biến quạng kim loại, ), nước thải sinh hoạt, hoạt động sản xuất nơng nghiệp (hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu diệt cỏ )… khiến cho hàm lượng kim loại nặng môi trường tăng lên đáng kể Một số kim loại nặng cần thiết cho thể sống người Chúng nguyên tố vi lượng thiếu, cân có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe người Sắt giúp ngừa bệnh thiếu máu, kẽm tác nhân quan trọng 100 loại Enzyme Trên nhãn lọ thuốc vitamin, thuốc bổ xung khống chất thường có Cr, Cu, Fe, Zn, Mn, Mg, K, chúng có hàm lượng thấp biết đến lượng vết Lượng nhỏ kim loại có phần ăn người chúng thành phần quan trọng phân tử sinh học hemoglobin, hợp chất sinh hóa cần thiết khác Nhưng thể hấp thu lượng lớn kim loại này, chúng gây rối loạn q trình sinh lí, gây độc cho thể làm tính kim loại khác.[16] Kim loại nặng có độc tính kim loại có tỷ trọng lớn gấp lần tỷ trọng nước Chúng kim loại bền (không tham gia vào q trình inh hóa thể) có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp chuỗi thức ăn vào thể người) Các kim loại bao gồm: Hg, Ni, Pb, As, Cd, Al, Pt, Cu, Cr, Mn….Các kim loại nặng xâm nhập vào thể sinh vật gây độc tính.[22] Kim loại nặng xâm nhập vào thể người qua đường hô hấp, thức ăn hay hấp thụ qua da tích tụ mơ theo thời gian đạt tới hàm lượng gây độc Các nghiên cứu kim loại nặng gây rối loạn hành vi người tác động trực tiếp đến chức tư thần kinh Gây độc cho quan thể máu, gan, thận, quan sản xuất hoocmon, quan sinh sản, hệ thần kinh gây rối loạn chức sinh hóa thể làm tăng khả bị dị ứng, gây biến đổi gen Các kim loại nặng làm tăng độ axit máu, thể rút canxi từ xương để trì pH thích hợp máu dẫn đến bệnh loãng xương Các nghiên cứu hàm lượng nhỏ kim loại nặng gây độc hại cho sức khỏe người chúng gây hậu khác người cụ thể khác Sự nhiễm độc kim loại nặng tượng có thời đại Các nhà sử học nói đến trường hợp nhiễm rượu vang nước nho dùng bình chứa dụng cụ đun nấu thức ăn làm chì nguyên nhân làm suy yếu sụp đổ đế quốc La Mã Bệnh điên dại Alice Wonderland hồi kỷ 19 người làm mũ họ dùng thủy ngân loại nguyên liệu Họ thường bị rối loạn ý thức nhiễm độc thủy ngân.[16] Sự nhiễm độc kim loại nặng tăng lên nhanh chóng từ năm 50 kỷ trước hậu việc sử dụng ngày nhiều kim loại nặng ngành sản xuất công nghiệp Ngày nhiễm độc mãn tính xuất phát từ việc dùng chì sơn, nước máy, hóa chất trình chế biến thực phẩm, sản phẩm “chăm sóc người” (mỹ phẩm, dầu gội đầu, thuốc nhuộm tóc, thuốc đánh răng, xà phịng,…) Trong xã hội ngày nay, người tránh nhiễm hóa chất độc kim loại Độc tính kim loại nặng chủ yếu chúng sinh gốc tự do, phần tử cân lượng, chứa điện tử không cặp đôi chúng chiếm điện tử từ phân tử khác để lặp lại cân chúng Các gốc tự tồn tự nhiên phân tử tế bào phản ứng với O (bị ơxi hóa ) có mặt kim loại nặng – tác nhân cản trở trình ơxi hóa, sinh gốc tự vơ tổ chức, khơng kiểm sốt Các gốc tự phá hủy mơ tồn thể gây nhiều bệnh tật.[3] Trong phạm vi luận văn này, chúng tơi đề cập đến độc tính ba kim loại As, Cd Pb ba số kim loại thuộc chương trình nghiên cứu đánh giá môi trường EU(2001) nhiều quốc gia khác giới  Độc tính Asen Asen quy định chất độc hại bảng A, tổ chức nghiên cứu ung thư giới IARC xếp Asen vào nhóm chất gây ung thư cho người Nhiễm độc Asen gây ung thư da, làm tổn thương gan, gây bệnh dầy, bệnh da, bệnh tim mạch… Asen xâm nhập vào thể qua đường: Đường tiêu hóa: Nhận chủ yếu thơng qua thực phẩm mà nhiều đồ ăn biển, động vật nhuyễn thể, đặc biệt động vật nhuyễn thể Hoặc tiếp xúc với thuốc bảo vệ thực vật, hóa chất, thuốc, nước uống có hàm lượng As cao… Đường hơ hấp: As lắng đọng khơng khí gây tác hại trực tiếp cho người qua đường hơ hấp Ngồi ra, Asen cịn xâm nhập vào thể người qua tiếp xúc với da Asen trạng thái tồn khác khác độc tính sức khỏe người Hàm lượng Asen 0.01mg/kg gây chết người Các hợp chất As(III) có độc tính mạnh ( thường gọi thạch tín) Khi xâm nhập vào thể As(III) kết hợp với nhóm – SH Enzim người làm hoạt tính chúng.[21]  Độc tính Chì Trong sản xuất cơng nghiệp Pb có vai trị quan trọng, thể chưa chứng minh Pb có vai trị tích cực Song độc tính Pb hợp chất thể người động vật q rõ Khơng khí, nước thực phẩm bị ô nhiễm Pb nguy hiểm cho người, trẻ em phát triển động vật Chì có tác dụng âm tính lên phát triển não trẻ em, Pb ức chế hoạt động enzym, không não mà cịn phận tạo máu, tác nhân phá hủy hồng cầu Khi hàm lượng Pb máu khoảng 0,3 ppm ngăn cản q trình sử dụng oxi để oxi hóa glucoza tạo lượng cho q trình sống, làm cho thể mệt mỏi Ở nồng độ cao (>0,8 ppm) gây nên thiếu máu thiếu hemoglobin Hàm lượng chì máu nằm khoảng ( >0,5 – 0,8 ppm) gây rối loạn chức thận phá hủy não Xương nơi tàng trữ, tích tụ chì thể, chì tương tác với photphat xương truyền vào mơ mềm thể thể độc tính nó.[22] Vì tốt tránh nơi có Pb dạng nào, đồng thời dinh dưỡng ý dùng loại thực phẩm có hàm lượng Pb quy định cho phép có đủ Ca Mg để hạn chế tác động Pb Vì dù khơng muốn ln có lượng Pb nhỏ định thâm nhập vào thể qua đường ăn uống hít thở Vì nên uống sữa, ăn nhiều rau xanh, loại thực phẩm đồ uống giàu vitamin B1 vitamin C có lợi cho việc chống lại hạn chế ảnh hưởng Pb thể Các chất dùng để giải độc chì EDTA, 2,3- dimercaptopropanol, penicillamin…., chúng tạo với Pb phức chelat bền đào thải ngồi qua nước tiểu  Độc tính Cadimi Cadmi nguyên tố độc Giới hạn tối đa cho phép cadmi:[25] Trong nước : 0,01 mg/l (hay 10ppb), Trong khơng khí : 0,001 mg/m3, Trong thực phẩm : 0,001- 0,5 mg/kg Trong tự nhiên cadmi thường tìm thấy khống vật có chứa kẽm Nhiễm độc cadmi gây nên chứng bệnh giòn xương Ở nồng độ cao, cadmi gây đau thận, thiếu máu phá huỷ tuỷ xương Phần lớn cadimi thâm nhập vào thể người giữ lại thận đào thải, cịn phần (khoảng 1%) giữ lại thận, cadmi liên kết với protein tạo thành metallotionein có thận Phần cịn lại giữ lại thể tích luỹ với tuổi tác Khi lượng cadmi tích trữ lớn, chỗ ion Zn 2+ enzim quan trọng gây rối loạn tiêu hoá chứng bệnh rối loạn chức thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư.[27] 1.4.Giới thiệu chung Asen, Cadimi Chì Trong bảng hệ thống tuần hồn ngun tố hóa học, ngun tố Asen nằm số 33, thuộc nhóm VA, chu kì Cấu hình electron As (Z = 48) là: [Ar]3d104s24p3 ,với cấu hình có tham gia obitan d nên hợp chất As có số ơxi hóa +3, +5 – 3.[11] Nguyên tố Cadimi (Cd) nằm ô số 48, thuộc nhóm IIB, chu kỳ V Nguyên tử Cd có obitan d điền đủ 10 electron.Cấu hình electron Cadimi (Z = 48 ): [Kr]4d105S2 Ngun tố chì có số thứ tự 82, thuộc nhóm IV A, chu kỳ VI Cấu hình electron Pb ( Z = 82 ): [Xe]4f145d106S26P2 As chiếm khoảng 10-4% tổng số nguyên tử vỏ trái đất nguyên tố giàu thứ 20 sau nguyên tố khác, tồn dạng nguyên chất tự nhiên Người ta tìm thấy As tồn dạng hợp chất với hay số nguyên tố khác Thường các dạng hợp chất hữu Asen độc hợp chất asen vơ Trong thiên nhiên, Cd tồn dạng bền vững Cd (II) Trữ lượng Cadimi vỏ Trái đất 7,6.10-6% tổng số nguyên tử tương ứng Khoáng vật Cadimi grenokit (CdS), khống vật tồn riêng mà thường lẫn với khoáng vật kẽm thủy ngân xinaba hay thần sa ( HgS).[12] Chì tự nhiên chiếm khoảng 0,0016 % khối lượng vỏ Trái đất, phân bố 170 khoáng vật khác quan trọng galena (PbS), anglesite ( PbSO4 ) cerussite ( PbCO 3), hàm lượng Chì khống 88 %, 68% 77% [19] 1.4.1 Tính chất lý, hóa cadimi chì 1.4.1.1 Tính chất vật lí.[19] Asen có vài dạng thù hình, dạng kim loại dạng không kim loại Ở dạng không kim loại asen tạo nên ngưng tụ Đó chất rắn mầu vàng, nhiệt độ thường tác dụng ánh sáng chuyển nhanh thành bột Ở dạng kim loại: Asen có màu xám dạng bền nhất, dễ nghiền nhỏ thành bột, dẫn nhiệt dẫn điện tốt, asen có mùi tỏi độc Cadimi chì kim loại nặng , có ánh kim Cadimi kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ nóng chảy, khơng khí ấm bị dần bị bao phủ lớp màng oxit nên ánh kim Cịn chì kim loại có màu xanh xám, mềm, bề mặt chì thường mờ đục bị oxi hóa 10 ... thực vật, thuốc trừ sâu diệt cỏ )… khiến cho hàm lượng kim loại nặng môi trường tăng lên đáng kể Một số kim loại nặng cần thiết cho thể sống người Chúng nguyên tố vi lượng thiếu, cân có ảnh hưởng... hóa cần thiết khác Nhưng thể hấp thu lượng lớn kim loại này, chúng gây rối loạn q trình sinh lí, gây độc cho thể làm tính kim loại khác.[16] Kim loại nặng có độc tính kim loại có tỷ trọng lớn gấp... làm thị sinh học lượng vết kiim loại Chúng có khả tích tụ kim loại lượng vết Pb, Cd, Hg… với hàm lượng lớn Trai, ốc tích tụ Cd mô chúng mức hàm lượng cao gấp 100.000 lần mức hàm lượng tìm thấy