Cacbon monoxit (CO)[14,]
1. Sự phỏt sinh
Khớ CO được sinh ra từ cỏc quỏ trỡnh đốt chỏy khụng hoàn toàn cỏc hợp chất cú chứa cacbon. Những nguồn đỏng kể nhất là khớ thải của cỏc động cơ chạy bằng cỏc nhiờn liệu húa thạch; khớ thải của cỏc nhà mỏy nhiệt điện, luyện kim, khớ húa than và khớ sinh ra sau cỏc vụ nổ chủ ý cũng như cỏc vụ nổ hầm lũ do metan và bụi than gõy ra trong lũng đất. Bờn cạnh đú cũn phải kể đến khớ sinh ra do đun nấu, sưởi và cỏc hoạt động khỏc nữa. Tổng cộng lượng CO sinh ra từ cỏc nguồn này ước khoảng từ 350 đến 600 triệu tấn mỗi năm. Ngoài ra nguồn CO tự nhiờn hiện tại khụng xỏc định được.
2. Tớnh chất đặc trưng
CO là chất khớ khụng màu, khụng mựi, khụng vị và nhẹ hơn khụng khớ chỳt ớt. CO cú thể tiếp tục chỏy trong khụng khớ tạo thành CO2. Hỗn hợp tới hạn của CO trong khụng khớ cú thể gõy nổ, đặc biệt là ở nhiệt độ cao hoặc cú mặt của tia lởa.
C + 1/2O2 = CO + 26,64 kcal CO + 1/2O2 = CO2 + 67,75 kcal
CO tỏc dụng với hơi nước tạo thành CO 2 và H2. Trong điều kiện thường, cõn bằng khụng cú lợi cho việc hỡnh thành sản phẩm; song khi cú mặt của chất xỳc tỏc thỡ phản ứng xẩy ra hoàn toàn. CO khụng phải là anhydric của bất kể axit nào song khi tan với dung dịch kiềm mạnh, núng chỳng sẽ kết hợp với nhau và tạo thành muối focmiỏt.
CO + H2O --XT--> CO2 + H2
CO kết hợp được với nhiều kim loại tạo thành cỏc cacbonyl; trược hết như là sắt, coban và niken. Đặc biệt người ta trỏnh cho clo tiếp xỳc với CO, nhất là cú ỏnh sỏng hoặc chất xỳc tỏc, vỡ chỳng kết hợp với nhau tạo thành fosgen (COCl2) rất độc
4CO + Ni = Ni(CO)4
CO + Cl2 hν/XT COCl2
Tỏc động đỏng kể nhất của CO đối với sức khoẻ con người là khả năng tạo phức rất lớn của CO đối vơớ sắt trong tế bào hồng cầu. Ái lực của CO với sắt trong phõn tử hemoglobin gấp khoảng 240 lần so với oxy. Khi hớt thở trong bầu khụng khớ ụ nhiễm bởi CO, CO sẽ thẩm thấu rất nhanh qua đường phổi và chiếm cỏc vị trớ phối trớ của oxy trong hemoglobin để tạo thành cacboxyhemoglobin làm suy giảm nhanh chúng khả năng cấp oxy của mỏu cho cỏc tế bào trong cơ thể. Nồng độ cacboxyhemoglobin trong mỏu hoàn toàn phụ thuộc vào hàm lượng CO trong khụng khớ thở, thời gian tiếp xỳc và nhịp thở của nạn nhõn Ngoài ra CO cũn cú thể liờn kết với myoglobin, cytochrom và một số enzym nữa trong cơ thể.
Nồng độ CO trong khụng khớ nền là 0,01 đến 0,9 mg/m3
. Tiếp xỳc với nồng độ lớn hơn sẽ làm tăng nụng độ cacboxyhemoglobin trong mỏu (BCH). Khi BCH lớn hơn 2,5% bắt đầu gõy tỏc động lờn chức năng tuần hoàn. 5% BCH khụng an toàn cho sức khoẻ, 10% BC H cơ thể bị đe dọa và khi tới 60 đến 80% BCH sẽ dẫn tới tử vong. Mặc dầu nạn nhõn chết do thiếu oxi trong mỏu nhưng tử thi khụng bị tớm tỏi mà lại cú màu đỏ tớa.
Cacbon dioxit (CO2) [15]
1. Sự phỏt sinh
CO2 sinh ra thụng qua sự đốt chỏy cỏc nguyờn, nhiờn liệu cú chứa cỏc bon trong cỏc ngành cụng nghiệp, dõn dụng, kể cả sự đốt và chỏy rừng. Bờn cạnh đú một lượng lớn CO2 cũn được sinh ra trong cỏc mỏ than, cỏc bể lờn men, cỏc nhà mỏy sản xuất rượi, bia, nước ngọt cú ga, cỏc nơi ủ phõn, ủ thức ăn cho cõy trồng, vật nuụi. CO2 cú mặt ở khắp nơi và trong khụng khớ nền, nú chiếm khoảng 0,3%. Hiện nay theo số liệu của cỏc nhà khoa học, hàm lượng CO2 trong khớ quyển của trỏi đất ngày một tăng. Điều này đó làm tăng hiệu ứng nhà kớnh của trỏi đất và hậu quả là làm tăng nhiệt độ trung bỡnh của trỏi đất; hậu quả của nú là khụn lường theo sự cảnh bỏo của cỏc nhà khoa học.
2. Tớnh chất đặc trưng
CO2 là khớ khụng màu, khụng chỏy, cú vị hơi chua và nặng hơn nhiều so với khụng khớ . Chớnh vỡ vậy mà CO2 thường tập trung lại dầy đặc hơn ở những chỗ thấp hay ở phần đỏy của khụng gian nơi nú được sinh ra.
CO2 tan tương đối tốt trong nước, nhất là ở nhiệt độ thấp. CO2 là anhydrit của axit cacbonic. CO2 dễ dàng phản ứng với dung dịch kiềm mạnh như NaOH hay Ca(OH)2 tạo thành cỏc cỏcbonat tương ứng.
CO2 + H2O ⇔ H2CO3 ; (k1 = 4,01.10-7; k2 = 5,2.10-11) CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O
CO2 khi làm lạnh ở ỏp suất khớ quyển sẽ đụng cứng lại và khi nhiệt độ xung quanh tăng lờn nú thăng hoa (ở nhiệt độ –78,48 OC) mà khụng qua trạng thỏi lỏng. CO2 rắn (đỏ khụ) cú thể gõy ra những vết bỏng rất khú lành.
CO2 hầu như khụng cú tỏc động gỡ lờn đường tiờu húa song nú cú tỏc động sinh lý mạnh mẽ khi thõm nhập vào cơ thể qua đường hụ hấp; nú làm tăng nhịp thở thụng qua tỏc động của nú lờn trung tõm hụ hấp trong tủy sống. Khi hàm lượng của CO2 trong khụng khớ thở vượt quỏ giỏ trị 3% sẽ gõy khú thở và điều này càng trở nờn rừ rệt khi hàm lượng của nú vượt quỏ 5%. Với hàm lượng 10% sẽ làm cho nạn nhõn bất tỉnh chỉ trong vũng một phỳt.
2.1.5. ASIN (AsH3), PHOTPHIN (PH3) VÀ STIBIN (SbH3) [16, 17]
1. Sự phỏt sinh
Một lượng lớn acsin, photphin, stibin và cả boran nữa được sản xuất để dựng trong ngành điện tử. Cỏc chất khớ núi trờn thường được tinh chế đến siờu tinh khiết nhằm thăng hoa và phõn hủy để tạo ra những lớp phim nguyờn tố mỏng trong cỏc vi mạch. Khi tinh chế và ngay cả khi vận chuyển, sự dũ rỉ gõy ra ụ nhiễm những loại khớ độc này.
Một trong những nguồn phỏt sinh nữa là cỏc quỏ trỡnh và phản ứng xẩy ra với cỏc sản phẩm và xỉ thải sau luyờn kim của cỏc kim loại hoạt động như nhụm, thiếc, kẽm... Trong quặng của cỏc kim loại núi trờn luụn luụn cú lẫn cỏc nguyờn tố arsen, photpho hay antimon ở dưới dạng cỏc sunphua đồng hỡnh hay khoỏng tạp. Trong quỏ trỡnh luyện kim, cỏc nguyờn tố này tạo thành cỏc hợp chất khỏc nhau theo xỉ ra ngoài cựng với cỏc khớ oxit lưu huỳnh và nitơ hấp phụ tựy theo cỏc cụng nghệ được sử dụng. Lẫn trong xỉ tất nhiờn cũn cả phần nhỏ kim loại phõn tỏn. Khi gặp ẩm hay nước, cỏc axit được tạo thành từ phần khớ hấp phụ. Axit sẽ hũa tan cỏc hạt kim loại tạo thành muối tương ứng và giải phúng ra hydrụ. Hydrụ mới sinh sẽ tiến hành khử cỏc hợp chất của arsen, photpho và antimon trong xỉ tạo ra arsin, photphin và stibin thoỏt ra khỏi lớp xỉ. Hiện tượng này thường xẩy ra trong nhà mỏy, tại cỏc bói đổ xỉ và gõy ra những mối nguy hiểm chết người đối với cụng nhõn và những người sống lõn cận.
Đối với photphin, nú cũn được hỡnh thành khi làm nguội sắt thộp bằng nước hoặc hơi nước, trong sản xuất acetylen (canxi photphua như là tạp chất trong cacbua canxi), thuốc diệt chuột (kẽm photphua), chất bảo quản hạt ngũ
cốc (nhụm photphua). Cỏc photphua kim loại hoạt động khi gặp nước sẽ sinh ra photphin; ngược lại photphua của kim loại nặng thỡ hầu như khụng tỏc dụng với nước và đụi khi ngay cả với dung dịch axit loóng. Sự phõn hủy yếm khớ của cỏc hợp chất photpho hữu cơ cũng sinh ra photphin (ma trơi).
Stibin cũn được phỏt hiện với những hàm lượng khỏ lớn khi chế húa cỏc hợp kim của nú với cỏc kim loại hoạt động bằng axit.
2. Tớnh chất đặc trưng
Asin là chất khớ khụng màu, nặng hơn khụng khớ khoảng 2,7 lần và cú mựi hạnh nhõn đắng hay mựi tỏi. Asin là chất khử mạnh; dễ dàng đốt chỏy trong khụng khớ tạo ra asen(III) oxit và nước, nú cũng bị phõn hủy ở nhiệt độ cao khi khụng cú mặt của oxi để tạo ra asen và hydro nguyờn tố.
2AsH3 + 3O2 = As2O3 + 3H2O + 44,2 kcal
10AsH3 + 16KMnO4 + 18H+ = 5Mn3(AsO4)2 + 24H2O + 16K+ + Mn2+ Asen (thạch tớn) đó là chất kịch độc song asin cũn độc hơn nhiều do nú thẩm nhập nhanh hơn vào cỏc cơ quan trong cơ thể so với asen thụng qua đường hụ hấp. Asin là tỏc nhõn hủy hoại mỏu mónh liệt. Cỏc biểu hiện và triệu chứng của ngộ độc asin đều là hậu quả tỏc động lờn mỏu của nú. Trong trường hợp nhiễm độc nhẹ, khoảng một ngày sau khi tiếp xỳc sẽ cú những triệu chứng như buồn nụn, đau đầu, run rẩy và đau nhúi ở vựng thượng vị. Bệnh vàng da xất hiện ở ngày thứ hai hoặc ngày thứ ba. Hiện tượng vàng da thường đi kốm với hiện tượng đau và nhũn gan. Đụi khi người ta nhận thấy thận bị hủy hoại. Phần lớn cỏc trường hợp tử vong sau khi bị trỳng độc asin là do trụy tim mạch. Những người may mắn sống sút cú thể bỡnh phục song một vài trường hợp, bệnh thần kinh ngoại vi phỏt triển. Khi tiếp nhận một lượng lớn asin (ngộ độc cấp tớnh asin) thỡ tử vong là điều khụng thể trỏnh khỏi.
Photphin là một khớ độc khụng màu, cú mựi như mựi cỏ ươn, ớt tan trong nước. Bờn cạnh PH3 (monophotphin) cũn tồn tại một dạng nữa là diphotphin (P2H4). Diphotphin thường là sản phẩm đi kốm với photphin và là chất lỏng dễ bay hơi, tự bốc chỏy trong khụng khớ và cũng dễ phõn hủy thành photphin và P2H. P2H (photphohydro rắn) là chất bột màu vàng và bền trong khụng khớ, khụng tan trong nước cũng như cỏc dung mụi khỏc. Monophotphin tinh khiết trong khụng khớ khụng tự bốc chỏy nếu nhiệt độ khụng vượt quỏ 150OC và nú chỉ tự bốc chỏy khi cú lẫn diphotphin. Khi chỏy sẽ tạo thành axit photphoric.
PH3 + 2O2 = H3PO4
Khi nồng độ photphin trong khụng khớ khoảng 0,2 ppm ta cú thể phỏt hiện thấy mựi của nú (cũng cú tài liệu cho thấy ngưỡng phỏt hiện mựi của photphin cũn thấp hơn nữa). Khi tiếp xỳc với nồng độ 20 ppm trong khụng khớ nạn nhõn cú thể tử vong ngay lập tức. Trường hợp nhiễm độc photphin thường đi kốm cỏc triệu chứng như đau bụng, nụn mửa, mất cõn bằng, co giật,
hụn mờ và cú thể dẫn tới tử vong trong vũng 24 giờ. Trường hợp nhiễm nhẹ cú thể qua khỏi hoàn toàn sau những hiện tượng ho và bị kớch thớch trong đươngf hụ hấp. Nhiễm độc món tớnh photphin xẩy ra khi thường xuyờn tiếp xỳc với nồng độ rất thấp và triệu chứng nổi bật là cỏc triệu chứng về thàn kinh.
Stibin được biết như là một chất khớ khụng màu, cú mựi khú chịu và cú độc tớnh cao. Ngộ độc stibin rất giống ngộ độc asin. Nhưng trong chừng mực nào đú tỏc động của nú cú đụi phần nhẹ hơn. Song trong việc xử lý cỏc trường hợp nhiễm độc stibin vẫn cần rất quyết liệt, thậm chớ phải truyền mỏu hay chạy thận nhõn tạo mới hy vọng trỏnh được tử vong.