Chương 1 TỔNG QUAN
1.4. Polyclobiphenyl
1.4.1. Tớnh chất của PCBs
1.4.1.1. Cấu tạo của PCBs
Policlobiphenyl là một hỗn hợp gồm 209 hợp chất cơ clo tạo thành cỏc nhúm đồng đẳng và đồng phõn khỏc nhau, trong phõn tử của mỗi chất cú từ một đến mười
Dạng II
nguyờn tử clo đớnh vào vũng biphenyl, hợp chất được cấu tạo nờn từ hai vũng benzen liờn kết với nhau. Cụng thức tổng quỏt của PCBs là C12H10-xClx, với x>1.
PCBs là một hợp chất nhõn tạo, được điều chế từ phản ứng clo húa biphenyl với xỳc tỏc FeCl3 hoặc hỡnh thành trong quỏ trỡnh xử lý chất thải. PCBs đó từng được sử dụng trong cỏc sản phẩm như thiết bị điện, chất phủ bề mặt, mực, keo dỏn, cỏc chất làm chậm bốc chỏy và sơn.
Sự khỏc nhau về số lượng clo, cũng như vị trớ của nhúm thế, tạo ra 209 chất khỏc nhau. Năm 1980, cỏc chất trong họ PCBs đó được Ballschmiter và Zell sắp xếp, phõn loại theo số thứ tự từ 1 đến 209, theo quy tắc IUPAC.
Do PCBs được cấu tạo từ 2 vũng benzen liờn kết với nhau, cấu dạng tồn tại cú năng lượng thấp nhất của PCBs là dạng hai vũng benzen nằm trờn cựng một mặt phẳng, và tạo ra một hệ hai vũng liờn hợp. Hiệu ứng liờn hợp của cỏc nguyờn tử clo trong PCBs thường làm cho hệ hai vũng liờn hợp này bền vững hơn. Tuy nhiờn sự cú mặt của nguyờn tử clo ở cỏc vị trớ octo cú thể gõy ra hiệu ứng khụng gian làm cho hệ liờn hợp này kộm bền vững, khiến cho cấu dạng tồn tại chủ yếu của PCBs trong trường hợp này cú thể là dạng hai vũng benzen nằm vuụng gúc với nhau.
1.4.1.2. Tớnh chất lý, húa, sinh của PCBs
PCBs là hợp chất khụng mựi, khụng vị, màu sắc biến đổi từ khụng màu đến màu vàng nhạt và là một chất lỏng nhớt. PCBs tan ớt trong nước (0,0027 – 0,42 ng/l), cú ỏp suất hơi thấp ở nhiệt độ thường, tuy nhiờn lại tan nhiều trong hầu hết cỏc dung mụi hữu cơ. Nú cú điện trở lớn, hằng số điện mụi cao. PCBs cú tớnh bền nhiệt cao, bền vững với cả cỏc axit, bazơ, cũng như bền khi ở cỏc điều kiện oxi húa và thủy phõn trong sản xuất cụng nghiệp. Do cú tớnh bền nhiệt rất cao nờn PCBs được sử dụng trong cụng nghiệp húa chất, điện và cơ khớ.
Trong đất, PCBs bị phõn hủy thành nhiều sản phẩm khỏc nhau, chủ yếu là sản phẩm đề clo húa và hidroxyl húa. Ở sụng hồ, PCBs dớnh vào cỏc lớp trầm tớch nơi mà chỳng cú thể bị chụn lấp trong một thời gian dài, sau đú chỳng được tỏch ra và đi vào trong mụi trường nước và khụng khớ. Trong nước, sự phõn huỷ PCBs chậm hơn và cú thể xảy ra dưới ảnh hưởng của ỏnh sỏng mặt trời và cỏc vi sinh vật.
Những sinh vật này cũng đúng vai trũ quan trọng trong việc phõn huỷ PCBs trong đất và trong cỏc lớp trầm tớch. PCBs trong khụng khớ cú thể đi vào mụi trường đất thụng qua mưa, giú và tuyết rơi hoặc tiếp tục tồn tại trong mụi trường khụng khớ dưới dạng hạt. Trong khụng khớ PCBs bị phõn huỷ bởi tỏc động trực tiếp của ỏnh sỏng mặt trời và phải mất khoảng vài ngày đến vài thỏng mới phõn huỷ được một nửa số lượng PCBs ban đầu. PCBs trong mụi trường cú thể bị oxy húa tạo thành cỏc hợp chất vụ cựng độc hại như Dioxin hoặc cỏc hợp chất furan.
Ngoài ra, PCBs cũn cú khả năng tớch lũy lõu dài trong cơ thể sinh vật. PCBs đi vào cơ thể thụng qua chuỗi thức ăn. PCBs được tỡm thấy trong cỏc mụ mỡ của động vật sống trong nước và trờn mặt đất, đặc biệt là những động vật ở đầu của cỏc chuỗi thức ăn.
Chớnh vỡ vậy, việc ngăn ngừa, kiểm soỏt và xử lý PCBs từ nguồn, khụng để PCBs phỏt thải ra mụi trường là mục tiờu mà luận ỏn muốn đạt tới.
1.4.1.3. Độc tớnh của PCBs
Cỏc PCBs cú mức độ độc tớnh khỏc nhau, PCBs thể hiện độc tớnh mạnh nhất khi khụng cú nguyờn tử Cl ở vị trớ octo, hai hoặc ba nguyờn tử Cl ở vị trớ meta và para. Khi cú thờm một nguyờn tử Cl ở vị trớ octo, ảnh hưởng độc của PCBs giảm rừ rệt. Trong một số nghiờn cứu đó chỉ ra rằng độc tớnh của cỏc di-octo PCBs giảm khoảng 4-6 lần so với trước khi thay thế Cl vào vị trớ octo.
Mặc dự PCBs khụng thể hiện tớnh độc ngay tức khắc, nhưng khi bị nhiễm ở liều lượng 0,2 0,5g PCBs/kg, bệnh nhõn cú thể bị xỏm da, hỏng mắt, nổi mụn, … WHO đó chỉ ra 5/14 chất trong hỗn hợp PCBs gồm PCB81, PCB77, PCB126, PCB169, PCB123 cú độc tớnh cao nhất. Hệ số độ độc tương đương so với dioxin của 5 PCBs núi trờn được chỉ ra trong bảng 1.3 [96].
Bảng 1.3. Hệ số độ độc tương đương của một số PCBs so với dioxin Chất Chất Số thứ tự theo IUPAC WHO-TEF Người/động vật (1997) WHO/IPCS- TEF (1993) 3,4,4,5-TCB 81 0,0001 3,3,4,4’-TCB 77 0,0001 0,0005 2’,3,4,4’,5-PCB 123 0,0001 0,0001 3,3,4,4’,5-PCB 126 0,1 0,1 3,3’,4,4’,5,5’- HCB 169 0,01 0,01
Rất khú xỏc định được việc nhiễm PCBs tới mức độ nào thỡ ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người, vỡ những người khỏc nhau thỡ bị nhiễm với số lượng và cỏc chất PCBs khỏc nhau; và mức độ gõy độc của PCBs đối với một số người cú thể tăng lờn nếu họ bị nhiễm cựng lỳc với cỏc chất độc khỏc. Nhiều nghiờn cứu cho thấy cú sự liờn quan giữa nhiễm độc PCBs và nguy cơ ung thư hệ tiờu hoỏ, gan và da. Hơn nữa, hàm lượng PCBs trong mỏu cao cú thể liờn quan tới ung thư hệ bạch huyết. Nhiễm độc PCBs cú thể ảnh hưởng đến quỏ trỡnh sinh sản của người, đặc biệt nú làm giảm khả năng sinh sản ở nữ và làm giảm số lượng tinh trựng của nam giới. Nếu nhiễm PCBs diễn ra trong thời k mang thai và cho con bỳ cú thể dẫn tới sự lớn lờn và phỏt triển chậm của bào thai và trẻ sơ sinh, cũng như làm giảm khả năng miễn dịch của trẻ. Sự phơi nhiễm chất này cũng cú thể liờn quan tới những ảnh hưởng về thần kinh (như tỡnh trạng tờ liệt và đau đầu), khả năng nhiễm bệnh thường xuyờn hơn, sự thay đổi màu của da, đặc biệt là cỏc chứng phỏt ban và ngứa [100].
Một số PCBs cú độc tớnh cao đó được WHO nghiờn cứu, phõn loại mức độ độc. Theo tài liệu của WHO và ý kiến của nhiều chuyờn gia đó chỉ ra 14 PCBs cú độc tớnh cao nhất, gồm: PCB 77, PCB 81, PCB 105, PCB 114, PCB 118, PCB 123, PCB 126, PCB 156, PCB 157, PCB 167, PCB 169, PCB 170, PCB 180, PCB 189. Tất cả 14 chất nờu trờn đều cú đặ tớnh cấu trỳc tương tự PCDD và PCDF, khú phõn hủy, xõm nhập và tớch tụ theo chuỗi thức ăn, và đều gõy hậu quả giống Dioxin [96, 100].