III. Sự xuất hiện các kim loại nặng trong môi trường và sự tích tụ của chúng
3.1.2.Trong môi trường đất
Kim loại nặng trong đất ban đầu một phần được sinh ra từ các quá trình hoạt động địa hóa của khoáng vật mẹ và đi vào đất thông qua quá trình phong hóa hóa học. Tuy nhiên với quá trình phong hóa hóa học thì lượng kim loại đi vào đất là không đáng kể mà chủ yếu các kim loại đi vào đất là do các quá trình hoạt động sản xuất của con người như hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, khai khoáng quặng chứa kim loại...Có một số hợp chất kim loại nặng sẽ bị thụ động và đọng lại trong đất. Nguyên nhân chủ yếu xuất hiện các kim loại nặng trong đất là do: chất thải công nghiệp, khai khoáng, cơ khí, giao thông, chất thải sinh hoạt, phân bón và các hóa chất….
Ở Việt Nam tình hình ô nhiễm kim loại nhìn chung không phổ biến. Tuy nhiên, ở các khu vực công nghiệp tình hình ô nhiễm kim loại nặng diễn ra khá trầm trọng.
Bảng 8. Giới hạn hàm lượng tổng số của một số kim loại trong một số loài đất [20]. Đơn vị tính: mg/kg đất khô. Thông số Đất nông nghiệp Đất lâm nghiệp Đất dân sinh Đất thương mại Đất công nghiệp Asen (As) 12 12 12 12 12 Cacdimi (Cd) 2 2 5 5 10 Đồng (Cu) 50 70 70 100 100 Chì (pb) 70 100 120 200 300 Kẽm (Zn) 200 200 200 300 300 3.1.3. Trong không khí
Kim loại nặng tồn tại trong không khí do các nguồn sau: công nghiệp luyện kim, cơ khí thải ra những loại khói kim loại, khói thải có dùng nhiên liệu hóa thạch chất độc hại trong quá trình luyện gang thép và kim loại. Khí thải ở
các nhà máy luyện kim thường ở nhiệt độ cao từ 300-4000C nên dễ dàng phân
tán ra nếu kết hợp với ống khói cao.
Bảng 9: Nồng độ tối đa cho của một số kim loại nặng trong không khí [19]
Đơn vị: µg/m3
Thông số Thời gian trung
bình Nồng độ cho phép 1 giờ 0,03 Năm 0,005 Crom VI (hợp chất tính theo Cr) 1 giờ 0,07 24 giờ 0,03 Năm 0,02 Mangan và hợp chất (tính theo MnO2) 1 giờ 10 24 giờ 8 Năm 0,15 Niken 24 giờ 1
Thủy ngân 24 giờ 0,3
Cadimi
1 giờ 0,4
8 giờ 0,2
3.2. Sự tích tụ kim loại nặng trong các loài nhuyễn thể [3,7].
Như ta đã biết những nhuyễn thể 2 mảnh vỏ thường sống cố định tại một địa điểm và hô hấp bằng mang, có đời sống lọc nước nên chúng tích lũy nhiều kim loại nặng và nhiều chất khác trong cơ thể. Chẳng hạn các loài trai và sò tích lũy nhiều cadimi trong cơ thể chúng gấp 100 lần cao hơn trong nước mà nó sống.
Các kim loại nặng như Mn, Cd, Pb, Hg, Cu , Zn…thường không tham gia hoặc tham gia ít vào quá trình sinh hóa của cơ thể sinh vật và thường tích lũy trong cơ thể chúng vì vậy chúng là những nguyên tố độc hại đối với sinh vật.
Hiện tượng nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp trong các lưu vực nước gần khu công nghiệp, các thành phố lớn và các khu vực công nghiệp khai thác khoáng sản. Ô nhiễm kim loại nặng biểu hiện nồng độ cao của các kim loại trong nước. Trong một số trường hợp xuất hiện hiện tượng chết hàng loạt cá và thủy sản sinh vật.
Nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình đổ vào môi trường nước các nước thải công nghiệp và nước thải độc hại không xử lý hoặc xử lý không đạt tiêu chuẩn. Ô nhiễm kim loại nặng có tác động tiêu cực đến môi trường sống của sinh vật và con người. Kim loại nặng tích lũy theo chuỗi thức ăn xâm nhập vào cơ thể con người. Nước mặt ô nhiễm sẽ lan truyền chất ô nhiễm vào nguồn nước ngầm, vào đất và các phần môi trường có liên quan. Môi trường sống của các loài nhuyễn thể là nước, vì vậy sự tồn tại các kim loại nặng trong cơ thể sinh vật nói chung và loài nhuyễn thể nói riêng là điều tất yếu. Nguyên nhân có thể qua đường hô hấp tuần hoàn và chủ yếu là qua đường tiêu hóa.
3.3. Tác hại của kim loại nặng [2,13]
Ngày nay, với tốc độ phát triển mạnh mẽ của công nghiệp và hình thành nhiều thành phố lớn, vấn đề ô nhiễm ngày càng trở nên nghiêm trọng. Khói từ nhà máy, từ hoạt động giao thông làm ô nhiễm bầu khi quyển. Nước thải từ các nhà máy, khu dân cư làm ô nhiễm nguồn nước. Phế thải từ các khu công nghiệp,
các làng nghề và việc sử dụng phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật trong nông nghiệp là ô nhiễm nghiêm trọng nguồn tài nguyên đất. Tất cả những nguồn gây ô nhiễm này đều là nguyên nhân của sự tích tụ quá mức hàm lượng kim loại nặng trong đất và nước.
Với sự tích lũy quá mức lượng KLN trong môi trường đất và nước đã là cho thảm thực vật, các loài thủy sản bị tiêu diệt dần, nguồn nước bị ô nhiễm, đất giảm lượng tích lũy mùn trở nên khô cằn.
Các kim loại nặng có mặt trong nước, đất, không khí qua nhiều giai đoạn khác nhau trước sau cũng đi vào chuỗi thức ăn của con người. Chẳng hạn các vi
sinh vật có thể chuyển thủy ngân thành hợp chất metyl thủy ngân (CH3)2Hg sau
đó qua động vật phù du tôm, cá, trai, sò… đi vào cơ thể của con người. Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể con người theo đường hô hấp, tiêu hóa, khi đó một phần bị đào thải một phần được giữ lại trong cơ thể.
Các kim loại nặng là nguồn chất độc nguy hiểm đối với hệ sinh thái. Những kim loại có tính độc cao nguy hiểm như: Hg, Cd, Pb, Ni…các kim loại có tính độc mạnh là : As, Cr, Zn, Sn, Cu
Trong thực tế nếu các kim loại nặng ở hàm lượng thích hợp sẽ rất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của động vật và thực vật. Tuy nhiên, chúng tích lũy trong các môi trường vượt quá mức quy định thì lại rất độc hại đối với thực vật và con người. Các kim loại nặng nếu tồn dư trong thực phẩm với hàm lượng quá cao sẽ gây ra tác hại đối với sức khỏe người tiêu dùng theo bảng sau:
Bảng 10: Tác hại của kim loại nặng [19]. Độc tố kim koại nặng Triệu chứng/ Hậu quả lâu dài
Asen (III) Asen (V)
Chì Trẻ em: Chậm phát triển thể chất, trí tuệ và tinh thần. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Người lớn: Gây hại thận và tim mạch, nội tạng.
Cadimi Ngắn hạn: Tiêu chảy, tổn thương gan.
Dài hạn: Gây bệnh thận, tim mạch.
Niken Giảm cân, hại tim, phổi, gan.
Crom Gây dị ứng, mẩn ngứa.
Mangan Chuyển màu nước từ nâu sang đen,vi tanh.
Kẽm Vị tanh
Đồng Vị tanh, váng màu xanh
Bari Tăng huyết áp
Thủy ngân Gây xỉn da, chấm nâu trong lòng trắng mắt.
Nhôm Nước đổi màu
Selen Rụng tóc,ảnh hưởng tim mạch
3.3.1. Tính chất độc hại của chì [2,11,13]
Chì là nguyên tố có độc tính cao đối với sức khỏe con người, động vật, thực vật và thủy sinh. Các hợp chất chì hữu cơ độc gấp 10-100 lần so với chì vô cơ.
Chì xâm nhập vào cơ thể con ngườ qua nước uống, không khí và thức ăn bị nhiễm chì sẽ kìm hãm sự hoạt động của enzim dẫn đến sự phá hủy của enzim. Chì cản trở việc sử dụng glucozo và oxi trong quá trình sản xuất năng lượng cho quá trình sống do đó cản trở quá trình tổng hợp hemoglobin. Chì tích tụ ở xương, kìm hãm quá trình chuyển hóa canxi bằng cách kìm hãm sự chuyển hóa vitamin D.
Đối với con người thì lượng chì cho phép hàng ngày là 0.025 mg/kg thể trọng. Lượng chì cao hơn sẽ tổn thương hệ tuần hoàn, hệ thần kinh, hệ bài tiết
dẫn đến hiện tượng thiếu máu, giảm khả năng miễn dịch của cơ thể, trẻ em chậm lớn và kém thông minh. Đặc tính nổi bật là sau khi xâm nhập vào cơ thể, chì ít bị đào thải mà tích tụ theo thời gian rồi mới gây độc.
Tiêu chuẩn tối đa cho phép theo WHO nồng độ chì trong nước uống: £ 0,05 mg/ml.
3.3.2. Tính chất độc hại của cadimi [2,11,13]
Cadimi trong môi trường thường không độc hại nhiều nhưng lại nguy hại chính đối với sức khỏe con người. Do có số phối tử là 4 dễ tương tác với protein và chuyển vào gan, thận. Nguyên tố này và dung dịch các hợp chất của nó là những chất cực độc, thậm chí đối với nồng độ thấp.
Đối với con người Cadimi có thể xâm nhập vào cơ thể bằng nhiều cách khác nhau như: Tiếp xúc với bụi Cd, ăn thực phẩm bị nhiễm Cd….Cadimi thường được tích lũy trong thận, gây triệu chứng độc mãn tính. Nếu để lâu có thể gây mất chức năng thận và sự mất cân bằng các thành phần khoáng trong xương. Liều lượng 30 mg cũng đủ dẫn đến tử vong.
Thức ăn là con đường chính mà cadimi đi vào cơ thể, nhưng việc hút thuốc lá cũng là nguồn ô nhiễm KLN, những người hút thuốc lá sẽ là cho hàm lượng cadimi dư thừa từ 20-30µg/ngày. Chúng xâm nhập vào cơ thể con người và tham gia các phản ứng enzim, can thiệp vào các quá trình sinh học chứa magie và canxi.
Hít thở phải bụi có chứa cadimi nhanh chóng dẫn đến các vần đề về hệ hô hấp và thận, có thể dẫn đến tử vong.
Đối với môi trường sống cadimi là nguyên tố rất độc cũng như đối với con người. Còn đối với các vật sống dưới nước, tính độc của Cadimi ngang với
tính độc của niken …có thành phần kém độc hơn so với Hg(CH3)2 và Cu. Tất
nhiên điều này còn phụ thuộc vào từng loài, từng điều kiện của sự ảnh hưởng Cd. Ở hàm lượng 0.02-1 mg/l Cd sẽ làm kìm hãm quá trình quang hợp và phát triển của thực vật, Hàm lượng cho phép của Cd trong nước là 1mg/l.
Tiêu chuẩn tối đa cho phép theo WHO nồng độ tối đa cadimi trong nước uống là £ 0,003 mg/l.
3.3.3. Tính chất độc hại của kẽm [2,11,13]
Kẽm là một trong những nguyên tố vi lượng cần thiết cho thực vật, động vật và con người và nó sẽ gây ra các chứng bệnh nếu thiếu hụt cũng như dư thừa. Chúng có trong thành phần tự nhiên của nhiều loại thức ăn. Trong cơ thể người kẽm thường tích tụ trong gan, là bộ phận tích tụ chính của các nguyên tố vi lượng trong cơ thể, khoảng 2g kẽm được thận lọc mỗi ngày. Kẽm còn có khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây ngộ độc đến hệ miễn nhiễm. Sự thiếu hụt kẽm trong cơ thể gây ra các triệu chứng như bệnh liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh về gan và một số triệu chứng khác.
Nói chung, tất cả các loài động vật đều chịu đựng được hàm lượng kẽm nhất định. Ngộ độc do kẽm cũng là ngộ độc cấp tính, do ăn nhầm phải một (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
lượng lớn kẽm (3-5 g ZnCl2 hoặc 5-10 g ZnSO4 ), có thể gây chết người với triệu
chứng như: có vị kim loại khó chịu và dai dẳng trong miệng, nôn, ỉa chảy, mồ hôi lạnh, mạch đập khẽ, chết sau 10-48 s. Hàm lượng kẽm được giới hạn trong thức ăn từ 5-10 mg/kg thể trọng.
3.3.4. Tính độc hại của đồng [2,11,13]
Đồng là một thành phần cần thiết cho cơ thể. Thức ăn đưa vào hàng ngày từ 0.033-0.05 mg/kg thể trọng với liều lượng này người ta không thấy có tích lũy đồng trong cơ thể người bình thường.
Ở một nồng độ nào đó, ngay cả vết đồng cũng có thể ảnh hưởng đến mùi vị và giá trị dinh dưỡng của thức ăn. Thí dụ : kích thích sự tự oxi hóa của dầu mỡ, chóng bị ôi, đẩy nhanh sự phá hủy của các vitamin. Liều lượng đồng chấp nhận mỗi ngày cho mỗi người là 0.5 mg/kg thể trọng. Liều lượng này không đáng ngại với điều kiện moluplen và đồng trong thức ăn không được quá giới hạn thông thường. Vì các chất này ảnh hưởng đến chuyển hóa của đồng trong cơ thể người. Đồng không gây ngộ độc tích lũy, nhưng nếu ăn phải một lượng lớn
muối đồng thì bị ngộ độc cấp tính. Triệu chứng biểu hiện ngay như nôn nhiều và như vậy làm thoát ra ngoài phần lớn lượng đồng ăn phải, cũng vì vậy mà ít thấy trường hợp chết người vì bị ngộ độc đồng. Sau khi nôn nước bọt vẫn tiếp tục ra ngoài nhiều và sau một thời gian dài vẫn còn thấy dư vị đồng trong miệng.
3.3.5. Tính chất độc hại của mangan [2,11,13]
Mangan là nguyên tố vi lượng, nhu cầu mỗi ngày là 30-50 mg/kg trọng lượng cơ thể. Nếu hàm lượng lớn gây độc cho cơ thể, gây độc với nguyên sinh chất của tế bào, đặc biệt là tác động lên hệ thần kinh trung ương. Gây tổn thương thận, bộ máy tuần hoàn, phổi, ngộ độc nặng gây tử vong.
Mangan đi vào môi trường nước qua quá trình rửa trôi, xói mòn, do các chất thải công nghiệp luyện kim, ác quy, phân hóa học và qua chuỗi thức ăn di vào cơ thể con người..
Tiêu chuẩn quy định của WHO trong nước uống là 0.1 mg/l.
IV. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng ở trong nước và một số nước trên thế giới. thế giới.
4.1. Tình hình nghiên cứu và kiểm soát kim loại nặng ở một số nước trên thế giới [9,15]. thế giới [9,15].
Việc nghiên cứu và kiểm soát kim loại nặng như chì, cadimi, đồng, kẽm…trong nhuyễn thể được thực hiện ở nhiều nước trên thế giới với nhiều khu vực biển khác nhau.
- Hàm lượng kim loại cadimi đã dược tìm thấy trong một số loài nhuyễn thể vào giữa tháng 5/1999 và tháng 4/2000 ở vịnh Akkuyu, Thổ Nhĩ Kỳ thu được ở bảng 9.
Bảng 11: Hàm lượng cadimi trong loài trai và sò ở vịnh Akkuyu, Thổ Nhĩ Kỳ.
Cá thể Hàm lượng (µ g/g)
Loài trai 0,0058 ± 0,00034
Loài sò 0,0605 ± 0,00467
- Hàm lượng kim loại đồng, kẽm đã được tìm thấy trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Senegal và Mauritania vào năm 2006.
Bảng 12: Hàm lượng kim loại đồng, kèm trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Senegal [15].
Cá thể Hàm lượng (µ g/g)
Đồng (Cu) Kẽm (Zn)
Vẹm ở morocco coast 7,2 ± 0,73 121,6 ± 6,1
Ngao ở Cap Timiriss 8,4 ± 0,87 49,8 ± 4,2
Hàu ở wet season 47,16 ± 7,35 2320 ± 180
Bảng 13: Hàm lượng kim loại đồng, kèm trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Mauritania
Cá thể Hàm lượng (µ g/g)
Đồng (Cu) Kẽm (Zn)
Vẹm tại Nouadhibou 7,78 ± 0,29 64,59 ± 5,77
Nghêu trắng tại Cap Timiriss 9,85 ± 2,5 30,71 ± 14,97 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nghêu lụa tại Cap Timiriss 5,64 ± 0,07 63,77 ± 2,83
Nghêu lụa tại M.Hejral 5,61 ± 0,21 79,79 ± 6,08
Nghêu lụa tại Nouakchott 6,48 ± 0,33 67,48 ± 3,33
Kết quả nghiên cứa cho thấy rằng tùy vào đặc điểm của từng loài và từng vùng sinh sống mà hàm lượng kim loại nặng có thể nằm trong khoảng cho phép hoặc vượt quá giới hạn cho phép. Qua đó cho thấy mức độ ô nhiễm kim loại nặng ở từng vùng là khác nhau nhiều, đó là do quá trình thải chất độc ở các nước với mức độ khác nhau.
Ở Vệt Nam, số lượng nghiên cứu sử dụng các loài thân mềm và chủ yếu là các loài hai mảnh vỏ để chỉ thị ô nhiễm kim loại nặng là không nhiều. Hiện nay, số lượng các nghiên cứu này công bố chưa nhiều.
Bảng 14: Hàm lượng chì, cadimi và kẽm trong một số mẫu vẹm xanh ở đầm Lăng Cô – Thừa Thiên Huế [14].
Mẫu Chiều dài vỏ (mm) Hàm lượng chất (µ g/g) Chì (Pb) Cadimi (Cd) Kẽm (Zn) 2 60 – 65 0,47 0,08 13,3 1 100 – 105 0,42 0,07 4,6 3 100 – 105 0,19 0,10 15,7
Kết quả phân tích các mẫu vẹm xanh ở đầm Lăng Cô – Thừa Thiên Huế của Ngô Văn Tứ, Nguyễn Kim Quốc Việt (trường đại học sư phạm Huế) cho thấy hàm lượng kim loại chì và cadimi thấp nên mức độ ô nhiễm chưa cao.
Bảng 15: Hàm lượng chì và cadimi trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Đà Nẵng [8]. Địa điểm lấy mẫu Ngày lấy mẫu Loại nhuyễn thể Chiều dài vỏ (mm) Hàm lượng chất (µg/g khối lượng ướt) Pb Cu 10/08/2007 Hàu 35 - 37 1,52 ± 0,21 10,35 ± 0,22