Bài giảng Độc học môi trường (Bản mới nhất)

Nội dung text: Bài giảng Độc học môi trường (Bản mới nhất)

1. BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG KHOA MÁY TÀU BIỂN BÀI GIẢNG ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG TÊN HỌC PHẦN: ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ HỌC PHẦN:12521 TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY DÙNG CHO SINH VIÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG HẢI PHÒNG, 2009 1
2. CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG 1.1.Khái niệm về độc chất học(3 tiết) 1.1.1.Khái niệm độc học. 1.1.2.Phân loại tác nhân độc học 1.1.3.Tính độc. Các đặc trưng của tính độc 1.2.Quan hệ giữa liều lượng và sự phản ứng 1.2.1. Khái niệm 1.2.2. Đánh giá độc học cấp tính 1.2.3. Đánh giá độc học mãn tính 1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quan hệ giữa liều lượng và sự phản ứng CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ CỦA ĐỘC HỌC 2.1. Nguyên tắc chung 2.2. Phương thức chất độc đi vào cơ thể sống 2.2.1.Quá trình hấp thụ 2.2.2 Quá trình phân bố 2.2.3. Quá trình chuyển hoá 2.2.4.Quá trình tích tụ hoặc đào thải 2.3. Tác động của chất độc đối với cơ thể (3 tiết) 2.3.1. Các dạng của tác động 2.3.2. Các dạng phản ứng của cơ thể với chất độc 2.4. Ảnh hưởng của chất độc đối với một số cơ quan trong cơ thể 2.4.1. Độc học hệ thần kinh(1 tiết) 2.4.2. Độc học hệ hô hấp 2.4.3. Độc học của gan 2.4.4. Độc học của thận 2.4.5. Độc học của Da CHƯƠNG 3. ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG 3.1. Độc học môi trường đất 2
3. 3.1.1. Độc chất trong môi trường đất 3.1.2. Con đường xâm nhập của độc chất từ đất vào cơ thể sinh vật 3.1.3. Cơ chế xâm nhập của độc chất vào đất 3.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến độc chất trong môi trường đất 3.1.5. Các dạng nhiễm độc trong môi trường đất 3.1.6. Độc chất từ chất thải công nghiệp 3.1.7. Độc chất từ hoạt động nông nghiệp 3.1.8. Độc chất bởi các tác nhân sinh học. 3.1.9. Độc chất thoát ra từ trong đất 3.1.10. Các chất độc trong trần tích đáy 3.2. Độc học môi trường nước 3.2.1. Tổng quan về độc học môi trường nước 3.2.2. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến độc tính. 3.2.3. Ảnh hưởng của độc chất trong môi trường nước. 3.2.4 Nguồn độc chất trong các môi trường nước 3.3. Độc học môi trường không khí. 3.3.1. Tổng quan. 3.3.2. Quá trình lan truyền độc chất trong không khí CHƯƠNG 4. ĐỘC HỌC CỦA MỘT SỐ TÁC NHÂN GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 4.1. Độc học của một số tác nhân hoá học (4 tiết) 4.1.1. Độc học của một số kim loại nặng lên cơ thể (Hg,Pb,As ) 4.1.2. Độc học của một số chất ô nhiễm hữu cơ tồn lưu 4.1.3. Độc học của một số chất khí 3
4. CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG(5 TIẾT) 1.1 Khái niệm về độc chất học(3 tiết) 1.1.1. Khái niệm độc học. (1,5tiết) Độc học môi trường là ngành khoa học chuyên nghiên cứu các tác động gây hại của độc chất, độc tố trong môi trường đối với các sinh vật sống và con người đặc biệt là tác động lên các quần thể và cộng đồng trong hệ sinh thái. Tác nhân gây độc là bất kỳ một chất độc nào gây nên những hiệu ứng xấu cho sức khoẻ hoặc gây chết. Tất cả các chất đều chỉ có tính độc tiềm tàng, chỉ có liều lượng(hay nồng độ) hiện diện của chất độc đó mới quyết định nó có gây độc hay không. Liều lượng độc là một đơn vị của sự xuất hiện các tác nhân hoá học, vật lý hay sinh học. Liều lượng có thể diễn tả qua đơn vị khối lượng hay thể tích trên một trong lượng cơ thể (mg,g ml/kg trọng lượng cơ thể) hay đơn vị khối lượng hay thể tích trên một đơn vị bề mặt cơ thể (mg,g ml/m2 bề mặt cơ thể). Đối tượng nghiên cứu của độc học môi trường: Nghiên cứu sự biến đổi, tồn lưu và tác động của tác nhân gây ô nhiễm vốn có trong thiên nhiên và các tác nhân nhân tạo, đã ảnh hưởng đến các hoạt động sống của sinh vật trong hệ sinh thái, các tác động có hại đến cho con người. 1.1.2. Phân loại tác nhân độc học Trong hệ sinh thái tồn tại rất nhiều loại độc chất khac nhau, với những mức độ tác động trên mỗi loại đối tượng cũng khác nhau và con đường xâm nhập, gâu hại cũng rất đa dạng do đó tuỳ theo mục đích nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu mà chúng ta có cơ sở để phân loại độc chất thích hợp. 1. Phân loại theo nồng độ liều lượng: - Chất độc theo nồng độ: Nồng độ nền: là nồng độ của các nguyên tố sẵn có trong môi trường tự nhiên trong sạch, tức là nồng độ hiện diện của chúng không gây ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ của con người và sinh vật không làm giảm chất lượng các môi trường thành phần. Hầu hết các nguyên tố hoá học đều hiện diện với một nồng độ thích hợp trong môi trường. Chúng là các nguyên tố có ích góp phần tạo nên và duy trì sự sống trên trái đất. Tuy nhiên, một số trong chúng là các chất độc tiềm tàng. Khi nồng độ – liều lượng hiện diện của chúng tăng cao và vượt qua một giới hạn nhất định thì các chất độc tiềm tàng này sẽ phát huy độc tính của nó lên vật tiếp xúc. Cần quan tâm đến môi trường hiện diện của loại độc chất nồng độ – liều lượng này. Nếu tồn tại trong đất, đá thì nồng độ cho phép cao hơn hiện diện trong môi trường nước hay không khí rất nhiều. Một chất có nồng độ rất nhỏ trong nước có thể gây độc nghiêm trọng cho hệ sinh thái thuỷ. Ngược lại, trong đất đá nồng độ của chúng rất cao nhưng có thể chưa có tác hại đối với sinh vật. VD. Các nguyên tố vi lượng như Cd, Co, Cu, Fe 4
5. Tính độc của chất độc nồng độ – liều lượng liên quan đến 2 yếu tố: + Liền lượng (nồng độ) chất độc + Tính nhạy cảm của sinh vật đối với những chất độc - Chất độc bản chất Trong môi trường tự nhiên có những chất thể hiện tính độc ngay khi tồn tại ở dạng nguyên thuỷ của nó. Khả năng gây độc của loại độc chất, độc tố này tác dụng với bất kể nồng độ hay liều lượng lớn hay nhỏ. VD. H 2S, CCl4, CH3Hg Tính độc của chất độc bản chất phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng quan trọng nhất là dạng cấu trúc hoá học của nó: + Chất độc dạng hợp chất hydrocacbon có tính độc tỷ lệ thuận với số nguyên tố các bon trong phân tử. + Những chất vô cơ có cùng nguyên tố thì chất nào có số nguyên tử ít hơn sẽ độc hơn. VD. CO độc hơn CO2 + Số nguyên tử halogen thay thế hydro càng nhiều thì chất đó càng độc. 2. Phân loại theo mức độ nguy hiểm Mức độ nguy hiểm của một loại chất độc trên một đối tượng nghiên cứu xác định thường được phân loại theo giá trị LD50 hay LC50. Mức độ nguy hiểm tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố như dạng tồn tại, con đường xâm nhập vào cơ thể sinh vật. Rất độc: LD50 1000mg/kg Chất gây nhiễm độc nồng độ: mức độ gây độc của nhóm chất này phụ thuộc vào lượng chất thâm nhập vào cơ thể sống. ở dưới liều gây chết, chất dần dần được phân giải và bài tiết ra ngoài cơ thể. Tuy nhiên chúng có thể gây độc mãn tính cho những người có thời gian tiếp xúc lâu với hoá chất. Chất gây nhiễm độc mãn tính: là chất có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể và gây ra những biến đổi sinh lý có hại cho cơ thể sống. Ngoài ra đối với một số chất có khả năng gây ung thư, quái thai và ảnh hưởng di truyền đối với những người tiếp xúc lâu dài. 3. Phân loại theo nguồn gốc độc chất Độc chất trong tự nhiên xuất phát từ nhiều nguồn gốc khác nhau như nguồn gốc sinh hoá, hoá học, chất phóng xạ - Độc tố sinh học: là các tác nhân được sinh ra từ vi khuẩn, vi trùng, độc tố tiết ra từ thực vật, động vật, sản phẩm của quá trình phân huỷ động thực vật chết dưới tác dụng của vi sinh vật, quá trình biến đổi gen, độc tố từ các loại nấm, côn trùng 5
6. - Chất độc hoá học: Trong tự nhiên, các chất độc có nguồn gốc từ hoá chất, là sản phẩm của các phản ứng hoá học, từ các ngành công nghiệp, chất thải công nghiệp Mức độ gây độc của chúng tuỳ thuộc nhiều vào cấu trúc hoá học, nồng độ tác động của chúng và trạng thái của cơ thể nhận chất độc. Chất độc có nguồn gốc hoá học có thể tồn tại ở ba trạng thái: Rắn, lỏng, khí.Tuỳ theo khả năng phân tán vào cơ thể con người mà tác động gây độc của mỗi dạng khác nhau. Các chất khí dễ thấm vào cơ thể người nên mức độ gây độc cũng cao hơn chất lỏng và chất rắn. - Chất độc phóng xạ: Tia phóng xạ là những tia mắt thường không nhìn thấy được, phát ra từ các nguyên tố phóng xạ như uranium, coban, radium Hạt nhân nguyên tử phóng xạ có thể phát ra các tia như sau: Tia (anpha)là chùm hạt nhân mang điện tích dương. Có khả năng đâm xuyên kém nhưng mức độ iôn hoá rất cao. Tia  (beta) là chùm hạt mang điệm tích bằng 1, có khả năng đâm xuyên lớn hơn tia Tia  (gama) là một bức xạ điện từ phát ra từ hạt nhân nguyên tử, nó có khả năng gây hiện tượng iôn hoá gián tiếp và có khả năng đâm xuyên lớn qua cá lớp vật chất dầy. 4. Phân loại theo trạng thái tồn tại - Tác nhân hoá học: các chất độc tồn tại ở dạng đơn chất hay hợp chất, dạng ion hay phân tử thì khả năng gây độc cũng khác nhau. - Tác nhân vật lý: là các tác nhân gây độc cho sinh vật do các hiệu ứng vật lý như: tiếng ồn, nhiệt độ, áp suất, ánh sáng 5. Phân loại theo đường xâm nhập và gây hại Chất độc thâm nhập vào các đối tượng trong hệ sinh thái bằng nhiều con đường , cách thức khác nhau. Các cách thức này cũng quyết định đến mức độ tác hại mà chất độc ảnh hưởng lên động vật và thực vật. Đối với thực vật: - Xâm nhập chủ động: xâm nhập một cách tự nhiên thông qua tiếp xúc, trao đổi chất. Chất độc có trong môi trường ô nhiễm sẽ xâm nhậm qua tiếp xúc trực tiếp và trao đổi chất với thực vật, thông qua khí quyển, đất, nước có chứa các thành phần độc hại. - Xâm nhậm thụ động: xâm nhập bằng tương tác nhân tạo, ví dụ qua phân bón, thuốc kích thích tăng trưởng được bón cho cây. Đối với động vật: Độc chất thâm nhậm vào cơ thể động vật và con người qua 3 đường: Tiếp xúc qua da, qua đường hô hấp, đường tiêu hoá. Ngoài ra còn nhiều cách phân loại khác như: phân loại theo ngành kinh tế-xã hội, quy trình công nghệ hay theo tác dụng sinh học đơn thuần 1.2.Tính độc. Các đặc trưng của tính độc (1,5 tiết) 6
7. Khái niệm: Tính độc là tác động của chất độc đối với cơ thể sống Tính độc có 6 đặc trưng - Tính độc của một chất đối với các cơ quan khác nhau là khác nhau VD: hơi Hg đi qua đường hô hấp sẽ tác động lên não nhưng Hg dạng rắn đi qua đường tiêu hoá không gây tác động gì. - Tính độc của các chất độc khác nhau lên cùng một cơ quan cũng khác nhau. VD. hợp chất Asen đi vào cơ - thể gây ung thư da, NO2 vào cơ thể gây ưng thư dạ dầy. - Tồn tại một liều lượng tối thiểu của chất độc có thể quan sát được tác động của chất độc biểu hiện lên cơ 3 thể. VD. CCO2 = 0,3 mg/m gây ngứa cổ, ho - Tồn tại một liều lượng tối thiểu của chất độc để có thể làm cơ thể chết (tác động tối đa của chất độc để cơ thể chết). - Tính độc có tính thuận nghịch và không thuận nghịch + Tính thuận nghịch: Chất độc vào cơ thể sau đó được hấp thụ, phân bố, đào thải, tác động mà không để lại một di chứng nào. + Tính không thuận nghịch: một chất độc khi đi vào cơ thể sau khi tác động có thể để lại các di chứng. - Tồn tại nhiễm độc cấp tính và mãn tính + Nhiễm độc cấp tính: là tác động của chất độc lên cơ thể sống xuất hiện nhanh, sớm sau một thời gian ngắn. + Nhiễm độc mãn tính: là nhiễm độc xuất hiện sau một thời gian dài tiếp xúc với tác nhân độc và cơ thể có biểu hiện suy giảm sức khoẻ. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính độc - Liều lượng và thời gian tiếp xúc với tác nhân - Các yếu tố sinh học như tuổi tác, tình trạng sức khoẻ, yếu tố gen di truyền - Các yếu tố môi trường như độ pH, độ dẫn điện, các chất lơ lửng, nhiệt độ, các yếu tố xúc tác 1.2.Quan hệ giữa liều lượng và sự phản ứng (2 tiết) 1.2.1. Khái niệm Phản ứng: là sự phản ứng của toàn bộ cơ thể hay của một vài bộ phận của cơ thể đối với chất kích thích. Liều lượng: là mức độ phân bố của chất độc lên cơ thể sinh vật (mg/kg, mg/l,m3) Đánh giá liều lượng và sự phản ứng là đánh giá mối liên quan định lượng giữa liều tiếp xúc và mức độ tácđộng của tác nhân độc lên cơ thể sinh vật. Liều lượng và sự phản ứng có mối quan hệ nhân quả với nhau. Tuy nhiên ở các liều lượng thấp ta sẽ không quan sát thấy sự phản ứng. Nếu số liệu về liều lượng và sự phản ứng có đầy đủ thì ta có thể hiển thị chúng trên đồ thị. 1.2.2. Đánh giá độc học cấp tính(1 tiết) 7
8. Là tác động của chất độc lên cơ thể sống xuất hiện nhanh, sớm sau một thời gian ngắn. Đặc điểm: Nồng độ và liều lượng tác nhân lớn, thời gian tiếp xúc ngắn và gây tác động lên một số ít cá thể, mang tính cục bộ. VD như ngộ độc thực phẩm, tự tử Các đại lượng đánh giá độ độc cấp tính LD50: (median lethal dose) liều lượng gây chết 50% số động vật thí nghiệm trong một thời gian nhất định.Đơn vị mg/kg cơ thể.Thường được dùng đánh giá cho động vật trên cạn. LC50(median lethal concentration): Nồng độ gây chết 50% đông vật thí nghiệm trong một thời gian nhất đinh. Đơn vị mg/l,m3, thường được dùng đánh giá cho sinh vật dưới nước, hay trong môi trường không khí. ED(C)50 (median dffective dose(concetration)): Liều lượng (nồng độ) gây ảnh hưởng tới 50% sinh vật tí nghiệm trong một thời gian nhất định. LT50 : Thời gian gây chết 50%sinh vật thí nghiệm với nồng độ nhất định của tác nhân độc. 1.2.3. Đánh giá độc học mãn tính (1 tiết) Là tác động độc xuất hiện sau một thời gian dài tiếp xúc với tác nhân độc và khi cơ thể có biểu hiện suy giảm sức khoẻ. Đặc điểm: - Có khả năng tích luỹ trong cơ thể sống như Pb, DDT, PCB - Nồng độ và liều lượng khi tiếp xúc thường thấp, thời gian tiếp xúc lâu VD. Rượi, HCBVTV, khói thuốc - Thường xảy ra với số đông cá thể như nhiễm độc nước ăn - Biểu hiện của nhiễm độc mãn tính chỉ xuất hiện khi cơ thể có biểu hiện giảm sút sức khoẻ như mệt mỏi, kém ăn, suy giảm miễn dịch, già yếu Các đại lượng đánh giá nhiễm độc mãn tính: MATC: nồng độ nhiễm độc cực đại có thể có thể chấp nhận được NOEC: Nồng độ chất độc cao nhất không gây ảnh hưởng LOEC: Nồng độ chất độc thấp nhất gây ảnh hưởng NOEC < MATC < LOEC AF: Hệ số tiếp nhận AF = MATC/LC50 là thông số không thứ nguyên, thuần tuý hoá học. VD: 0,5 < MATC < 1mg/l và LD50 = 10mg/l AF = MATC/LC50 = 0,05 – 0,1 Theo lý thuyết, AF khá ổn định cho một hoá chất. DO đó khi AF của một hoá chất đã được xác định chô một loài thuỷ sinh vật nào đó thì cũng có thể xác định cho một loài khác. 8
9. Độ chết 100 50 NOEC LOEC LC50 Liều lượng mg/kg 1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quan hệ giữa liều lượng và sự phản ứng - Ảnh hưởng của độ pH: pH ảnh hưởng nhiều tới khả năng vận chuyển của chất độc trong môi trường và cơ thể sinh vật. VD. độ pH ảnh hưởng tới độ hoà tan của các KLN trong môi trường đất, độ axit mạnh trong dạ dày ngăn cản - - quá trình khử NO3 thành NO2 pH > Zn(HCO3)2 >> Zn(OH)2 pH > 8 Zn chỉ tồn tại ở dạng Zn(OH)2 pH< 4 Cr tồn tại ở dạng Cr6+ tan rất độc. 3+ +6 pH = 8 Cr tồn tại Cr dạng Cr(OH)3 khó tan, ít độc hơn Cr - Ảnh hưởng của chất rắn lơ lửng (trong H2O, bụi không khí) Nhiều chất độc có khả năng hấp phụ vào chất rắn lơ lửng hoặc vào chất bụi trong môi trường không khí làm giảm nồng độ tự do của chất độc trong môi trường, mặt khác nó lại tạo điều kiện cho chất độc có khả năng lan truyền đi xa hơn trong môi trường. VD. Nếu trong môi trường đất tồn tại các hạt keo tĩnh điện âm chất độc tĩnh điện dương thì keo đất sẽ giữ chất độc ở lai trong đất làm giảm khả năng chất độc đi vào dây chuyền thực phẩm. - Ảnh hưởng của nhiệt độ Khi nhiệt độ cao làm tăng độ hoà tan, khă năng lan truyền chất độc trong môi trường, tăng tốc độ phản ứng của các chất độc. VD. HgCl2sẽ tác dụng nhanh gấy 2 –3 lần khi nhiệt độ cao. - Ảnh hưởng của bề mặt tiếp xúc với chất độc Khi diện tích tiếp xúc cao ảnh hưởng tới khả năng phản ứng của chất độc VD. khi bị nhiễm xạ toàn thân thì nguy hiểm hơn chiếu xạ một điểm. - Ảnh hưởng của các hoá chất khác có mặt trong môi trường Nếu trong môi trường xuất hiện chất xúc tác thì hoạt tính của chất ô nhiễm sẽtăng cao nhiều lần. Ngược lại, khi có chất đối kháng thì độc tính sẽ giảm hoặc triệt tiêu. 9
10. VD. khi có mặt các hydrocacbon trong không khí, dưới tác dụng của ảnh sáng mặt trời. NO x phản ứng với hydrocacbon tạo thành hợp chất PAN R(=O)-OONO2 - Ảnh hưởng của các yếu tố sinh học Giống loài, tuổi, giới tính, di truyền, sức đề kháng, điều kiện sinh hoạt - Ảnh hưởng của các điều kiện khí tương thuỷ văn 10
11. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ CỦA ĐỘC HỌC 2.1. Nguyên tắc chung(2 tiết) 1/ Khi chất độc xuất hiện trong môi trường sẽ có hai khả năng gây tác động đối với cơ thể sống. + Chất độc tác động trực tiếp lên sinh vật và huỷ hoại sinh vật đó tuỳ thuộc vào liều lượng và phản ứng của cơ thể. + Chất độc không tác động trực tiếp lên sinh vật nhưng làm biến đổi môi trường sống vật lý, hóa học do đó gián tiếp gây hại cho sinh vật và huỷ hoại sinh vật. VD. Tác nhân ônhiễm vật lý: nhiệt độ, phóng xạ, áp suất 2/ Độc học môi trường tập trung nghiên cứu mô tả theo hai phương thức để chất độc vào cơ thể. + Vận chuyển chất độc trong môi trường từ thành phần này sang thành phần khác của môi trường, gọi là động độc học môi trường. + Vận chuyển, biến đổi tác nhân độc trong cơ thể sống, hệ quả của quá trình này làm động thực vật bị ảnh hưởng theo nhiều mức độ khác nhau từ chỗ suy giảm phát triển đến chết. 3/ Độc học môi trường tập trung nghiên cứu tác động của chất độc lên một quần thể trong hệ sinh thái nhất định, có nhiều yếu tố môi trường ảnh hưởng tới quần thể hơn là cá thể, nhất là khi môi trường có thể ảnh hưởng tới phản ứng của sinh vật khi tiếp xúc với chất độc. Lưu ý: Do đặc tính di truyền của quần thể trong tự nhiên khác với trong phòng thí nghiệm nên phản ứng của cá thể trong hệ sinh thái sẽ khác nhiều so với phản ứng của cá thể đó trong phòng thí nghiệm. 4/ Độc học môi trường nghiên cứu trên hai hiệu ứng + Hiệu ứng dưới tử vong: Liều lượng của chất độc đủ để phát hiện những ảnh hưởng có hại nhưng không làm sinh vật đó chết. + Hiệu ứng tử vong: Liều lượng chất độc đủ làm sv đó chết. 5/ Tương tác giữa các chất độc: Trong môi trường sinh vật tiếp xúc với nhiều chất độc cùng một lúc chứ ít khi chỉ tiếp xúc với một chất đơn độc. Sự tương tác giữa các chất độc này có thể làm tăng hay giảm ảnh hưởng của chất độc. Các chất độc tương tác với nhau có thể do cấu trúc hoá học hay do biến đổi quá trình sinh lý trong sinh vật, những biến đổi này xảy ra trong quá trình chuyển hoá, phân bố, bài tiết chất độc. + Tương tác tăng cường: Xuất hiện khi kết hợp tác động hai hay nhiều hoá chất gây ra một phản ứng bằng hoặc lớn hơn tổng phản ứng từng phản ứng kết hợp lại. VD. khi hai loại thuốc trừ sâu lân hữu cơ được đưa đồng thời thì tác động gây ức chế engin cholinesteraze thường được tăng theo phép tínhnhân. ethanol làm tăng vượt bậc độc tính của tetrachloride hoặc chloroform. + Tương tác tiềm ẩn: Xuất hiện khi hai chất không độc với sinh vật để riêng rẽ nhưng nếu để chúng vào cơ thể sống thì gây độc. VD. Trứng vịt và tỏi 11
12. + Tương tác đối kháng: Chất độc này sẽ cản trở tính độc của chất độc kia khi hấp thụ cùng lúc hoặc kế tiếp nhau. Có 5 dạng đối kháng - Phản ứng đối kháng hoá học: Chất độc đối kháng với chất khác do tham gia phản ứng với nhau. VD. Se liên kết với Hg tạo phức hoá học ngăn cản Hg liên kết với nhóm SH của protein. - Phản ứng đối kháng không cạnh tranh: Chất đối kháng này cản trở tác động độc của chất kia bằng cách liên kết với các thành phần có liên quan với chất đó. VD. Alropin liên kết với các thành phần của tế bào thần kinh là Axetylclolin và ngăn trở t/đ của axetylclolin khi TB thần kinh bị HCBVTV lân hữu cơ khống chế. - Phản ứng đối kháng chuyển vị: là phản ứng khi có sự tham gia của độc chất đã có sẵn trong cơ thể làm cho tính độc mạnh hơn. - Phản ứng đối kháng cạnh tranh: Một chất độc được vận chuyển vào chiếm vị trí của chất độc kia. VD. nhiễm độc CO, CO – Hb, khi đưa NO vào thì NO sẽ đẩy CO ra NO-Hb. 6/ Trong nghiên cứu về ĐHMT người ta lấy nồng độ hoặc liều lượng chất độc trong môi trường hoặc nồng độ, liều lượng hấp thụ chất vào sinh vật làm liều lượng thí nghiệm. Nếu là cơ thể sống thí cách tiếp xúc, tần số tiép xúc, cách hấp thụ chất độc đều có ảnh hưởng đối với tính độc đối với sinh vật nghiên cứu. 2.2. Phương thức chất độc đi vào cơ thể sống (5tiết) Chất độc MT MT KK MT nước MT đất SH SV tiếp nhận Phân bố Tác động Thực vật: Do tiếp xúc trực tiếp với chất độc (bám vào bề mặt lá, cành cây) 12
13. Gián tiếp thông qua chu trình dinh dưỡng: Chất độc có thể tan hoặc không tan qua rễ cây đi vào cơ thể. Độc vật: Chỉ tập chủ yếu vào động vật bậc cao, có ba cách chất độc đi vào cơ thể sống. Chất độc Hô hấp Tiêu hoá Tiếp xúc (phổi, mang) (ăn, uống) (da, tóc, chân lông) 1 phổi, mang Dạ dày Bề mặt ngoài của cơ (tác động ngay) (tác động ngay) thể (tác động ngay) 2 Hệ thống máu và bạch huyết 3 Liên kết với Tham gia phản Phân bố đi các Protein ứng chuyển hoá cơ quan Phân bố Màng tế bào Các cơ quan chức Các cơ quan bài tiết - Tích tụ năng: mô, mỡ (thận, ruột) 4 1- Hấp thụ chất độc Nước tiểu, phân 2- Phân bố chất độc 3- Chuyển hoá chất độc 4- Tích tụ chất độc 2.2.1.Quá trình hấp thụ (1,5 tiết) là quá trình chất độc xâm nhập vào cơ thể con người và sinh vật. Chất độc có thể xâm nhập vào cơ thể con người và sinh vật qua ba con đường: 2.2.1.1. Hấp thụ qua đường hô hấp 13
14. Đường hô hấp là đường tiếp xúc, trao đổi với môi trường một cáhc tư nhiên và quan trọng nhất cua con người. Vì hô hấp là quá trình liên tục và không chọn lọc của con người. Đặc điểm của đường hô hấp Hệ thống hô hấp của người bao gồm một hệ thống ống dẫn khí và hai phổi, là cơ quan quan trọng để trao đổi khí giữa máu và không khí. Hệ thống ống dẫn khí bao gồm mũi, hầu, thanh quản, khí quản và các phế quản, tiểu phế quản, tận cùng tiểu phế quản, các ống phế nang và các túi phế nang. Xâm nhập các bụi và Mũi, hầu khí Thải loại các khí và hơi độc hại, tống ra ngoài. Các bụi được bao bọc Khí bởi chất nhầy (các hạt > quản 5 Mm) or có thể nuốt Phế quản Đọng các bụi mịn (gây ra các bệnh bụi phổi) Tiểu phế quản - Hấp thụ bằng đường bạch huyết phế nang và tuần hoàn các bụi mịn do thực bào. - Hấp thụ các khí và hơi bằng cách hoà tan hoặc liên kết hóa học. Diện tích phế nang của phổi rất rộng (90m 2) nên có diện tích tiếp xúc rất lớn. Các mao mạch phổi tiếp xúc hầu như trực tiếp với không khí trong khi hít thở nên nguy cơ hấp thụ chất độc trong không khí của phổi rất cao. Tất cả các chất độc trongkhông khí có thể được cơ thể hấp thụ qua đường hô hấp, chúng có thể vào máu và theo máu đến thẳng các cơ quan quan trọng như não, thận trước khi qua gan, khác với chất độc qua đường tiêu hoá. Khi chất độc qua đường hô hấp vào máu rồi theo máu tuần hoàn đi khắp cơ thể chỉ trong thời gian 23 giây. Tốc độ hấp thụ chất độc và mức độ nhiễm độc Tốc độ hấp thụ chất độc và mức độ nhiễm độc phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Nồng độ chất độc trong không khí (tính ra mg/m3) - Thể tích hô hấp mỗi phút (tính ra lit/phút) - Thể tích tim bóp mỗi phút - Hệ số phân bố của chất độc trong không khí ở phế nang (chất độc càng dễ tan trong máu càng dẽ vào máu) và nhiều yếu tố khác nữa. 14
15. Tác động cấp tính của chất độc qua đường hô hấp: Còn gọi là nhiễm độc cấp tính phụ thuộc vào nồng độ chất độc tron gkhông khí (n) và thời hạn tiếp xúc (t). Tích của nồng độ chất độc và thời hạn tiếp xúc là một hàng số: n x t = C Đây là định luật Haber được ứng dụng cho các khí và hơi. Định luật này không giới hạn và không đúng cho mọi chất độc. Nhiều chất độc có tính độc thấp khi qua đường tiêu hoá nhưng khi tiếp xúc với phổi thì lại rất nguy hiểm vì chúng gây viêm phổi hoá học đột ngột và có thể gây tử vong, vídụ: các dung môi hữu cơ Trong một số trường hợp, chất độc trong không khí thở tạo điều kiện cho nhiễm trùng thứ cấp do chúng tác động trên sự tiếp dịch tự nhiên của đường hô hấp, làm biến đổi tính đề kháng của cơ thể. Các chất độc xâm nhập qua đường hô hấp Các chất độc xâm nhập qua đường hô háp thường thuốc các nhóm: - Khí : CO, NOX, SO2, Cl2, H2S - Hơi của các chất lỏng dễ bay hơi như benzen, CCl4, HCl, toluen - Các chất lơ lửng: amiăng, muội, khói, sương mù hoá chất, bụi vi sinh vật, bụi hoá chất - Các loại bụi nặng: bụi đất đá, kim loại Cu, Pb, Fe, Zn - Các khí quang hoá: Ozon, PAN(peoxiaxyl nitrat), andehyt - Các bụi phóng xạ Tuỳ thuộc vào bảo chất của tác nhân độc mà gây ra phản ứng trên đường hô hấp đãn đến tổn thương như kích thích, viêm nhiễm, phù nề, giãn phế nang, xơ phổi.v.v. VD. Các chất khí có khả năng tan trong nước khi vào cơ thể sẽ tan trong nước nhày khí quản sẽ tích đọng và gây tổn thương tại khi quản, còn các khi tan trong mỡ sẽ thẩm thấu qua màng phổi vào hệ tuần hoàn máu. Các hạt bụi có đường kính lớn hơn 10 Mm thường gây tác động đến đường hô hấp trên, đặc biệt là phần mũi và khí quản. Các hạt có đường kính từ 1 -5 Mm tác động đến phổi và các mao mạch trong phổi. Các hạt có đường kính nhỏ hơn 1Mm thường đến tận màng phổi. Các hạt lọi vào phần trên của hệ hô hấp thường bị thải ra thông qua việc ho, hắt hơi hoặc nuốt vào theo đường tiêu hoá. 2.2.1.1. Quá trình hấp thụ theo đường da Cấu tạo chung của da Da được xem như vỏ bọc hoắc màng chắn bảo vệ cơ thể chống lại các yếu tố có hại từ môi trường bên ngoài, đồng thời da bài tiết mồ hôi điều hoà thân nhiệt, đặc biệt da là cơ quan xúc giác. Diện tích bề mặt da khoảng 2m2, dày 0,5 -3mm. ậ gan bàn tay, bàn chân da tạo thành những nếp vân có tính chất dặc trưng cho mỗi cá thể, nhưng cũng là nơi đọng lại các chất độc khi va chạm. 15
16. Lớp sừng Thượng bì Lớp gai Trung bì Hạ bì Động mạch Một chất độc dính trên da có thể có 4 phản ứng sau: - Da và tổ chức mỡ tác dụng như hàng rào bảo vệ chống lại sự xâm nhập của độc chất gây tổn thương cơ thể. - Độc chất có thể phản ứng với bề mặt da và gây viêm da sơ phát - Độc chất xâm nhập qua da, kết hợp với tổ chức protein gây cảm ứng da. - Độc chất xâm nhập qua da vào máu Một số đặc điểm về sự hấp thụ của chất độc qua da là: 1/ Tác dụng cục bộ và toàn thân tuỳ theo tính chất của hoá chất, có chất tác dụng mạnh mẽ tại chỗ da tiếp xúc gây hư hại da, gây kích tứng hoặc hoại tử, đặc biệt có thể phá huỷ ngay tức khắc, ví dụ axit sunfuric. Nhiều hoá chất có thể vượt qua các lớp của hấp thụ vào máu gây nhiễm độc toàn thân. 2/ Những yếu tố để xác định khả năng hấp thụ qua da của chất độc trước hết là tính chất lý học và hoá học của các chất như tính hoà tan trong nước và trong dung môi, trọng lượng phân tử, sự ion hoá, tính hoạt động bề mặt Rồi đến tính nguyên vẹn của da, độ dày nơi tiếp xúc các điều kiện tiếp xúc, nếu da bị tổn thương từ trước thì được xem như cửa mở sẵn cho chất độc xâm nhập cơ thể. 3/Tính cảm thụ của da: da dễ cảm thụ với các chất độc như toluen, dinitro benzen và một số kim loại như Ni, Hg, Cr, VI 4/ Một số chất độc có thể qua da nguyên vẹn một cách nhanh chóng và gây nhiễm độc, VD các hợp chất lẫn hữu cơ dùng làm chất trừ sâu: Parathion, vophatoc các hợp chất khác như nicotin, anilin Hầu hết các chất độc được hấp thụ thông qua các tế bào biểu bì. Tuyến mồ hôi và chân tóc chiếm ít hơn 1% diện tích bề mặt cơ thể và chỉ một số ít các độc chất được hấp thụ vào cơ thể qua những điểm này. 16
17. Lớp sừng là lớp ngoài cùng của biểu bì. Các tế bào biểu bì được gắn với nhau tạo nên một lớp màng chắn khoẻ, uốn được. Những sợi heratin chứa trong những tế bào này được phủ một lớp lipid mỏng. Lớp biểu bì là lớp màng khống chế tốc độ hấp thụ. Một độc chất muốn được hấp thụ qua da vào hệ tuần hoàn phải đi qua hàng loạt những tế bào. Tốc độ di chuyển của độc chất từ lớp biểu bì vào hệ tuần hoàn phụ thuộc vào độ dày của da, tốc độ dòng máu, của huyết thanh và các yếu tố khác. Tốc độ hấp thụ càng nhanh, lượng của độc chất có trong máu càng cao. Những vùng da khác nhau trong cơ thể có những tốc độ hấp thụ các chất độc khác nhau. - Đường tiêu hoá: Nhiều chất độc môi trường là cấu tử của thực phẩm và do đó được hấp thụ qua quan hệ tiêu hoá. Các chất động thường rất giống các chất dinh dưỡng về cấu trúc và các chất điện ly thường vận chuyển chúng vào máu. Nhìn chung, độc chất hấp thụ qua đường tiêu hoá ít hơn so với hai đường hô hấp và da. Ngoài ra, tính độc của nhiều chất sẽ bị giảm đi qua đường tiêu hoá do tác động của dị day dày (axit) và dịch tuỵ (kiềm) Sự hấp thụ chất độc có thể xảy ra từ miệng cho đến ruột già. Nói chung, các hợp chất được hấp thụ, qua ruột tại những nơi chúng có mặt với nồng độ cao nhất và ở dạng tan được trong mỡ. - Đường mắt: Mắt là giác quan giúp con người thấy được thế giới xung quanh. Cơ quan thị giác gồm 3 bộ phận chính. - Các bộ phận phụ thuộc của con mắt có 2 phần. Hố mắt và mi mắt làm nhiệm vụ chính là bảo vệ nhãn cầu và lệ bộ có cơ quan bài tiết gồm các tuyến lệ và lệ đạo - Nhãn cầu là bộ phận quan trọng của cơ quan thị giác, gồm có: + Một lớp xơ: Củng mạc và giác mạc + Một màng mạch máu: mống mắt, thể mi và hốc mạc. + Ba môi trường trong suốt của mắt: thủy dịch, thể thuỷ tinh và thuỷ tinh dịch. + Một màng thần kinh võng mạc. Các chất độc trong môi trường có thể gây tổn thương cục bộ cho mắt hoặc qua mắt vào cơ thể gây nhiễm độc toàn thân hoặc gây bệnh cho mắt. Nói chung các chất độc trong không khí dưới dạng khí, hơi, khí dung, bụi Có thể tiếp xúc với mắt, gây hư hại cho mắt đặc biệt sự tiếp xúc va chạm với các chất lỏng lại càng nguy hiểm cho mắt và cho cơ thể nói chung. Về nguyên tắc, các chất độc qua mất tương tự như qua da nhưng về cường độ thì mạch hơn nhiều vì mắt và các bộ phận của mắt rất nhạy cảm với các chất độc. Các chất dễ gây tổn thương cho mắt là các chất kích ứng, các chất ăn mòn, các dung môi hữu cơ, các chất tẩy rửa, các chất độc chiến tranh gây phổng rộp, các chất làm chảy nước mắt, Đặc biệt là các loại bụi mìn kích thước nhỏ không nhìn thấy có thể làm tổn thương mắt, gây bệnh cho mắt như viêm mi mắt, viêm giác mạc, viêm kế mạc cũng có thể gây nhiễm độc toàn thân. 17
18. Tóm lại: Chất độc trong môi trường khi tiếp xúc với cơ thể có thể xâm nhập vào cơ thể bằng cách vượt các tế bào của bề mặt cơ thể như da, phổi, dạ dày Đó là sự hấp thụ chất độc. Sự hấp thụ chất độc từ môi trường bên ngoài cũng có thể vào hệ thống tuần hoàn máu hay bạch huyết. Sự chuyển chất độc từ máu tuần hoàn vào các mô cũng được gọi là sự hấp thụ. Như vậy có hai dạng hấp thụ: từ bề mặt cơ thể vào máu và từ máu vào các mô. Sự hấp thụ chất độc từ bề mặt cơ thể vào máu và từ máu vào các mô đều qua màng tế bào. Phần lớn diện tích bề mặt tế bào được cấu tạo bởi hợp chất phôtpholipit, vì vậy các chất hoà tan trong mỡ được hấp thụ từ bề mặt cơ thể nhanh hơn các hợp chất tan trong nước, trừ khi các hợp chất này qua màng tế bào bằng một số cơ chế vận chuyển đặc biệt. 2.2.2 Quá trình phân bố Chất độc sau khi đã đi vào hệ thống tuần hoàn, nó có thể qua một hay nhiều cơ quan của cơ thể. Chất độc có thể khu trú trong các mô thích hợp với nó. Sự khu trú này không nhất thiết liên quan đến vị trí tác động ban đầu, được gọi là sự tích luỹ. Một số chất được phân bố như sau: - Các chất có khả năng hoà tan trong các dịch của cơ thể thì phân bố khác đồng đều trên toàn cơ thể, ví dụ các cation Na+, K+, Li+, Ru+, Ca2+ một số nguyên tố hoá trị 5,6,7 các anion, cl-, Rr- ; F-, rượu etilen + Các chất có thể tập trung trong xương, chúng có ái lực với các mô xương gọi là các nguyên tố hướng xương, ví dụ: Na+, K+, Li+, Ru+, Ca2+ và F-. - Các chất có thể tập trung trong xương, chúng có ái lực với các mô xương gọi là các nguyên tố hướng xương, ví dụ Ca2+, Ba2+, Sđ2+ và F-. Các chất có thể tập trung và khu trú trong các mô mỡ, mô béo, trước hết phải kể đến các hợp chất hữu cơ dùng làm thuốc trừ sâu là những chất rất ít tan trong nước nên tích luỹ trong các mô mỡ, mặt khác chúng rất bền vững về mạt hoá học nên tồn tại dai dẳng nhiều năm rồi đến các dung môi hữu cơ, các khí trơ, các thuốc ngủ khu trú, ở các tế bào thần kinh, gan, thận - Các chất có thể khu trú trong cơ quan đặc thù, ví dụ iốt trong tuyến giáp, ủan trong thận. VD: Người ta có thể thấy gọi % Pb ở trong xương và là nơi tập trung nhiều chất độc với nồng độ cao. - Gan thận: Gan là nơi tập trung các chất độc ưa mỡ, thận tập trung chất độc tích tụ tại đó. - Trong vách ngăn của não, rất nhiều chất độc vào đến đây bị giữ lại chất độc tích tụ tại đó. Quá trình phân bố chất độc đến các cơ quan xảy ra quá trình tích luỹ. Đặc biệt là sự có mặt trong Pr trong huyết tương thì các chất độc sẽ theo thành mạch máu đến các bộ phận trong cơ thể. Các liên kết của chất độc với Pr tương tự liên kết của các enjim trong các cơ quan tiếp nhận như liên kết cộng hoá trị, cầu hiđro, vandervan đây là các liên kết có tính thuận nghịch. Liên kết sinh học xuất hiện ở các cơ quan tiếp nhận như trong mỡ, trong xương và quy trình phân bố thường xảy ra rất nhanh. 2.2.3. Quá trình chuyển hoá 18
19. Ngay sau khi vào cơ thể các chất độc sẽ bị cơ thể chống lại bằng cách chuyển hoá chúng thành những hợp chất dễ đào thải hơn. Quá trình chuyển hoá xảy ra chủ yếu ở gan, thận, phổi, da và một số cơ quan khác. Thực chất quá trình này là một giả thiết sinh hoá để chuyển bất kỳ một chất độc nào thành dạng độc hơn hoặc không độc trong cơ thể. Đặc tính chung của quá trình chuyển hoá là sản phẩm của quá trình chuyển hoá sẽ phân cực hơn so với ban đầu thuận lợi cho dự đào thải của chất độc vào nước tiểu và thận. Sơ đồ Chất độc ở cơ quan Chất không độc Không thay đổi Dạng chất độc khác (Khử độc) Đào thải Gốc hoạt tính Gốc hoạt tính td lên cơ /d lên cơ thể thể (Khác cơ thể của chất độc ban đầu) Quá trình chuyển hoá gồm 2 giai đoạn Giai đoạn 1: Làm chất độc tăng khả năng hoạt động, phần lớn giai đoạn này là do phản ứng ôxy hoá khử và phản ứng thuỷ phân. Các hệ thông enjim chính sẽ tham gia vào phản ứng của giai đoạn 1. Oxy daza, monoxygendaza VD [O] [O] CH3OH CH2O HCOOH độc ít độc nhiều [O] [O] C2H5OH CH3CHO CH3COOH CH2 – NH2 CHO engin + NH3 + H2O độc ít độc nhiều Thuốc nhuộm Azô * engin * * R – N = N – R R – NH – NH – R enginRNH2 + R NH2 Hợp chất Nitrô engin engin engin 19
20. R-N=O R – N = O R – NH – OH R-NH2 O Giai đoạn 2: Phản ứng trùng hợp một số thành phần được sản sinh ra từ giai đoạn 1. VD: Từ hợp chất tan trong mỡ sau khi đã có nhóm OH thì snả phẩm có thể tan trong nước và dễ dàng đào thải ra ngoài qua thận. VD: ở gan có phản ứng tổng hợp các phênol và các phản ứng này hình thành ra các axit cacbonxylic hoặc alcohol mạnh dài tạo thành hợp chất độc hơn. Chú ý: Giai đoạn 1 và 2 thường có những phản ứng tiến hành song song đồng thời theo các đường giai đoạn nào chiếm ưu thế phụ thuộc vào liều lượng, đặc trưng của chất độc, tốc độ phản ứng loại enjim đối với từng loại tế bào và chủng loại tế bào. + Các chất độc có nồng độ cao tốc độ phản ứng sẽ thuận lợi cho quá trình chuyển hoá chất độc. + Chất độc dễ tan trong nước sẽ đào thải rất nhanh khỏi cơ thể nên thời gian tham gia chuyển hoá trong đối ngắn, chất độc, dễ tan trong mỡ sẽ đào thải chậm và tồn tại khá lâu trong cơ thể cho đến khi tạo thành hợp chất dễ tan trong nước lúc đó mới dễ đào thải. Sự chuyển hoá sinh học xảy ra trong cơ thể khi tác động với chất là một quá trình phức tạp. ở đây chỉ nêu một số ví dụ thường gặp. 1/ Sự ôxy hoá Là phản ứng chuyển hoá xảy ra thường xuyên nhất. VD: Rượu etylic một phần được oxy hoá thành CO 2, H2O rồi theo không khí thở ra cùng với một lượng rươụ etylic. Rượu etylic bị ôxy hoá chậm hơn rượu êticlic từ 2 - 4 lần. Các nitrit bị oxy hoá thành nitrat các axit bị oxy hoá với mức độ khác nhau tùy theo loài động vật. Các hydrocacbon thơm khó bị oxy hoá hơn hidorocabon mạch thẳng. 2/ Sự khử. VD: Các anhehit bị khử thành rượu, clorat bị khử thành rượu tricdoetylic, các xeton bị khử thành rượu cấp thấp. 3/ Sự thuỷ phân Là phản ứng phức tạp có cơ chế khác nhau tuỳ theo loài động vật, ví dụ ở thỏ, atrepin bị thuỷ phân thành hợp chất có tính độc cao hơn và hiện tượng đó không xảy ra ở người. 4/ Sự liên hợp Sự liên hợp được xem là giai đoạn thứ hai của sự chuyển hoá của chất độc trong cơ thể và là cơ chế quan trọng của sự giải đọc trong cơ thể. Ví dụ trong giải độc axit anhidric hoặc xianua, có giai đoạn người ta dùng sunfo thiosunfat, và được thải qua nước tiểu. 5/ Sự chuyển hoá sinh học Khi chất độc vào cơ thể, nó chịu sự chuyển hoá trong cơ thể và dẫn tới các hậu quả sau: 20
21. - Chất độc tạo thành một chất chuyển hoá có độc tính ngang bằng độc hơn. Đó là sự giải độc thực sự của cơ thể. - Chất độc tạo thành một chất chuyển hoá có độc tính ngang bằng độc tính của chất ban đầu. - Chất độc tạo thành một chất chuyển hoá có độc tính cao hơn chất độc ban đầu. VD: Rượu metylic bị oxy hoá bởi enjim (của gan và võng mạc) thành fomandehit là chất được cho là tác nhân gây mù (CH3OH CHHO). 2. - naphtylamin bị oxy hoá thành 2 - naphtyllhidroxilamin, chất được cho là tác nhân gây bệnh ung thư bàng quay. NH2 NHOH 2- naphtylamin 2- naphtylhidroxilamin Chì tetraetyl bị oxy hoá thành chì trityl là chất gây bệnh về thần kinh Pb(C2H5)4 Pb(C2H5)3 + CH3CHO chì teraetyl chì teraetyl Axetaldehyt Các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển hoá của chất độc trong cơ thể. - Các yếu tố di truyền: Đó là sự nhạy cảm với chất độc của các loài động vật hay các chủng khác nhau trong cùng loài. VD: Methanl độc với người nhưng lại không độc với chó. - Các yếu tố sinh lý học: + Tuổi: Trẻ sơ sinh hết sức nhạy cảm với chất lạ vì trẻ mới sinh nên chưa đủ các enjim để chuyển hoá các chất lạ đó. - VD: NO3 gây bệnh trẻ xanh ở trẻ dưới tuổi. + Giới tính: VD chuột cống đực chuyển hoá chất độc nhanh hơn chuột cống cái. + Thai nghén + Tình trạng sức khoẻ: VD suy gan, thường làm giảm khả năng chuyển hoá chất độc. - Các yếu tố bên ngoài. Các yếu tố môi trường có thể gây ảnh hưởng đến sự chuyển hoá VD: Tiếp xúc với lạnh có thể tăng hoạt tính của một số enzim giúp cho chuyển hoá chất lạ. Sự sử dụng các dược phẩm có nguồn gốc hoá chất có thể gây ức chế hoặc kích thích các enzim chuyển hoá các chất lạ. VD quá trình chuyển hoá benzen Benzen khi vào cơ thể có thể chuyển hoá như sau: - Một phần (40%) được thải nguyên vẹn qua nước tiểu vào không khí thở ra 21
22. 2- - Một phần chuyển hoá thành mono-, di- và triphenol, những chất này được liên kết với ion SO 4 hoặc axit glucoronic rối được đoà thải qua thận. Nếu tiếp tục tiếp xúc với benzen thì tỷ lệ sunfat hữu cơ/vô cơ tăng lên trong nước tiểu. - Một phần kết hợp với glutathion để tạo thành axit phenylme-capturic. - Một phần rất nhỏ được chuyển hoá bằng cách mở nhân benzen vàầtọ thành axitmuconic và CO2. 2.2.4.Quá trình tích tụ hoặc đào thải (0,5 tiết) Đây là 2 quá trình song song cùng tồn tại cơ thể sống khi chất độc đã vào và chuyển hoá trong cơ thể. Tuỳ theo mức độ ưu tiên mà chất độc tích tụ hay chất độc đào thải. + Quá trình tích tụ: khi chất độc tích tụ là chủ yếu, đào thải chậm hoặc ít + Quá trình đào thải khi chất độc đào thải là chủ yếu tích tụ ít. - Quá trình tích tụ trong cơ thể. VD: Tích tụ trong gan nếu chất độc có sản phẩm hoặc sản phẩm chuyển hoá là chất tan trong mỡ (DDT, DCBm Dioxin). Tích tụ trong thận nếu chất độc tan trong H2O. Tích tụ trong xương nếu chất độc có cấu trúc gần giống cấu trúc của xương Pb2+, Cd2+, Zn2+ Tích tụ trong tế bào của các cơ quan khác (máu, não, bộ phận sinh sản) nếu chất độc có sản phẩm hoặc sự chuyển hoá có cấu trúc phân tử liên kết với tế bào hoặc lưu giữ lại trong màng tế bào. As 3+ thay thế vào nhóm -SH trong cấu trúc phân tử của protêin + Thời gian tích tụ phụ thuộc vào những yếu tố đặc tính của chất độc như độ bền trong môi trường, khả năng vận chuyển. Đặc tính hoá học (khả năng phản ứng liên kết , phản ứng oxy hoá khử, hấp thụ hoá học) đối với các cơ quan mà chất độc thâm nhập. + Quá trình tích tụ nồng độ chất độc tại các cơ quan đó sẽ tăng dần theo thời gian và đến một ngưỡng nhất định độc sẽ tác dụng đến cơ thể sống làm thay đổi về mặt sinh học, hoá học trong cơ thể sống nào đó phụ thuộc vào nhiều đặc tính của cơ thể sống, (giống, loài, giới, tuổi tác thời gian tiếp xúc sức đề kháng của cơ thể ) - Đào thải: Là chất độc và sản phẩm chuyển hoá sau một thời gian ở trong cơ thể sẽ được đào thải ra ngoài nếu không được cơ thể chấp nhận. Quá trình đào thải xảy ra theo con đường khác nhau, chủ yếu các chất độc được đào thải là những chất tan trong nước hoặc trơ, không có khả năng liên kết. + Đào thải qua thận: Sau khi chuyển hoá sinh học, chất độc thành những chất tan trong nước và nó sẽ đi vào thận, sau khi đi qua các bộ phận của thận. như lọc tiểu cầu bàng quang ngoài (nước tiểu) VD Iodua, nitrat, clorat 22
23. + Đào thải qua đường hô hấp: Có thể đào thải phần lớn các chất được hít thở vào cả các chất được cơ thể hấp thụ bằng khác nữa. Phần lớn các khí, các dung môi hữu cơ được thải một phần đáng kể quả phổi theo không khí thở ra : VD CO, CO2, H2S, HCN, ete, clorfom, rượu etylic Tỷ lệ thời gian đào thải của từng chất khác nhau VD: Hydrocabon mạch thẳng : 92% Ete, cloroffom, benzen: 90% Axeton : 7% Anilin: 1% Đôi khi các chất độc lỏng đã tích tụ ở phổi nhưng do điều kiện nào đó mà áp suất hơi riêng phần của nó (áp suất khí trong phổi đào thải). + Đào thải qua đường tiêu hoá: Bộ máy tiêu hoá đào pthải chủ yếu các chất độc vào cơ thể qua miệng và một số chất vào cơ thể qua đường khác. Các chất độc sau khi qua dạ dày ruột gan mật, nếu chất độc không được đồng hoá chất độc đào thải. Qua ruột: ruột non sẽ hấp thụ chọn lục các chất cần thiết đi nuôi cơ thể, các chất không được ruột non hấp thụ sẽ bị đẩy xuống ruột già hậu môn ra ngoài. - Các chất đào thải qua mật: Là các anion và cation của các chất hữu cơ có trọng lượng phân tử lớn > 300, các phân tử không bị ion hoá cao tồn tại nhóm phân cực và ưa mỡ. - Các chất đào thải qua ruột: Chủ yếu là các cation và cơ như các KLN, các loại ký sinh trùng và thành phần chất độc không thể tiêu hoá. - Đào thải qua da: chủ yếu là các chất độc tan được trong nước, đặc biệt là khi nhiệt độ MT > nhiệt độ cơ thể hau do sự vận động mạch của cơ thể chất độc được bài tiết qua da thông qua việc thoát mồ hôi. - Đào thải qua tóc: Chủ yếu là đào thải các chất độ vô cơ. Pb tóc = f (vị trí lao động, tuổi nghềm tuổi đời 0 Pb tóc = f (Pb trong máu) - Đào thải qua sữa mẹ, rau thai: Chủ yếu là đào thải các chất độc tan trong mỡ (đioxin, DDT ) - Đặc tính chung của đào thải: Tốc độ đào thải phụ thuộc vào các yếu tố: + Tốc độ phân bố chất độc tại cơ quan đào thải + Nồng độ chất độc tồn tại trong cơ thể (VD trong máu). + Khả năng hoạt động của cơ quan đào thải. + Lứa tuổi, giống, loài, giới. 2.3. Tác động của chất độc đối với cơ thể 2.3.1. Các dạng của tác động 23
24. Khi chất độc xâm nhập vào cơ thể chúng được phân bố, chuyển hoá và trong quá trình biến đổi chúng sẽ tác động đến cơ thể sống, các tác động của chất độc tái cơ thể có thể xảy ra ngay từ khi tiếp súc. VD: Chất PX, axit, nhiệt độ hay trong quá trình chuyển hoá chất độc, cũng có thể chúng tích tụ trong cơ thể sống đến nồng độ nào đó sẽ biểu hiện tính độc. Chất độc tác động trên cơ thể sống qua ba dạng. 1/ Tác động cục bộ: là quá trình chất độc tác động ngay tại nơi tiếp xúc đầu tiên. - Cơ quan hoặc bộ phận chịu tác động là đường hô hấp, dam đường tiêu hoá, mắt. - Hiện tượng xảy ra tại điểm tiếp xúc với các chất độc có hoạt tính hoá học và năng lượng về mặt cao. - Quá trình tác động trải qua 3 giai đoạn: Kích ứng, phù và ciêm trường hợp nặng có thể xảy ra hoại tử. 2/ Tác động toàn diện. - Chất độc vào máu được phân bố trong cơ thể, có thể tác động trên một hoặc nhiều cơ quan hay tổ chức. - Tác động độc có thể là sơ cấp, cấp 2, hoặc 3, kích thích hoặc ức chế. Tổn thương cơ thể phục hồi hoặc không phục hồi. - Tiếp xúc đồng thời với nhiều chất độc có thể có tác dụng hiện đồng hoặc đối kháng, có khi tác động cộng. - Tiếp xúc với chất độc một thời gian lâu, có thể xảy ra các biến chứng hoặc các hội chứng nhiễm độc, biểu hiện ở các tác động trên các mô, các tổ chức và các cơ quan, tức là ở mức pâhn tử tế bào. 3/ Tác dụng chọn lọc. Là các tác dụng của các chất độc làm cơ quan riêng biệt các tác dụng đó phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Độ dẫn truyền của các cơ quan (lưu lượng máu qua cơ quan) và nồng độ của chất độc vào cơ thể. - Cấu tạo hoá học của cơ quan. - Các đặc điểm sinh hoá học của cơ quan bị tác động (chuyển hoá chất độc ) 2.3.2. Các dạng phản ứng của cơ thể với chất độc 1/ Phản ứng sơ cấp. là phản ứng tại vị trí ban đầu tiếp nhận chất độc, nó dẫn đến sự thay đổi cấu trúc hoặc chức năng của nơi nhận. Chất độc sẽ phản ứng với bộ phận tiếp nhận sau khi tiếp xúc và phản ứng này là phản ứng cấp tính. VD: C6H6 khi vào cơ thể liên kết với axit nucleic 5AND làm thay đổi cấu trúc của AND. + CO khi vào máu sẽ liên kết với trong cầu tạp ra HbCO CO + HbO2= HbCO + O2 máu thiếu Oxy cơ thể thiếu năng lượng chết. + H2SOntiếp xúc với da bỏng da (do tích luỹ ôxy hoá nặng) tổn thương da. 24
25. 2/ Phản ứng sinh học Là phản ứng giữa chất độc với từng cơ quan trong cơ thể sẽ kích thích các cơ quan và đưa đến các biểu hiện sinh học bị thay đổi làm cơ thể bị biến đổi nhất định. VD: Nhiệt độ cơ thể tăng, mạch điện của tim tăng hoặc giảm, quá trình hô hấp không đều + ảnh hưởng của thần kính (co giật, nói khó (ngọng) chính quyên, ảo giác, nhầm lẫn ) VD. Phản ứng ngăn cản hoạt động của enzim làm tổn thương Enzim tổn thương chức năng của ezim - coenzin. S S ed: Enzim Zn + cd+ Enzim cd + Zn+ S S Xúc tác chuyển hoá SH Không có khả năng xúc tác SH S Zenzim + Hg+ Enzim Hg + ZH+ SH S Chất độc + MgTB thay đổi cấu trúc người rối loạn chức năng p/ư với lipit + Cd4 + người TB CH2d thay đổi C.N của lipit trong khả năng tích tụ (gan nhiều mỡ) + Can thiệp vào các quá trình trung gian trong chuểyn hoá của cơ thể. CH3COOF thay các CH3COO trong phản ứng. CH3COOH với Oxalat hình thành flo oxetat) gây ức chế quá trình dị hoá trong TB. + Cản trở quá trình tổng hợp các đại phân tử làm thay đổi cấu tạo của protein làm đông tụ Pr tạo phản ứng Co -enzim SH S + AS 2O3+ Pr Pr A3 = 0 SH S Không còn hoạt tính của Pr 25
26. + Cản trở quá trình hô hấp, ngăn cản v/c ôxy. VD: No nO + HbO2 = HbNO + O2 3/ Phản ứng thứ cấp. Thực chất là những phản ứng sinh lý và rối loạn thần kinh do tác động của một chất độc phản ứng với các cơ quan cơ thể Tồn tại dưới 2 dạng. - Có thể quan sát ngày trong 1 thời gian ngắn: nhiễm độc cấp tính. - Không thấy ngay, diễn ra âm thầm và lâu dài: nhiễm độc mãn tính. * Biểu hiện của nhiễm độc cấp tính Sau vài giờ, vài phút hoặc ngay sau khi chất độc tiếp xúc với cơ thể. Mỗi một tác nhân gây độc có những biểu hiện tính độc cấp riêng như nhìn chung là thể hiện một số phản ứng sau. 1. Chóng mặt, đau đầu, buồn nôn, ăn không ngon, run rẩy, hoa mắt. 2. Nhiệt độ cơ thể tăng hoặc giảm, da đỏ phổng, phát ban, đi ngoài, không tập trung nhầm lẫn 3. Sốt cao, co giất, không điều khiển được cơ bắp, thở gấp, khát nước, đau ngực, chuột rút, vã mồ hôi, huyết áp tăng hoặc giảm đột ngột, mắt lờ đờ, khó thở, ngắt chết. VD: Nhiễm độc Cd 4: thấơ: đau bụng, buồn nôn, mạch chậm, huyết áp, h vài tuần vàng da viêm thận cân tăng, cao chết ngay. Ngộ độc cấp tính benzen - Trên 65 mg/l: Chết sau vài phút trong hôn mê, có thể co giật. - Từ 20-30mg/l : Kích thích thần kinh, rồi suy sụp, truỵ tim bộ mê man sau khi tiếp xúc từ 20 - 30 phút - Trrn 10mg/l: Nhiễm đôck bán cấp, sau vài giờ thấy khó chịu, nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn. * Biểu hiện của nhiễm độc mãn tính. Thể hiện qua 4 đặc tính. 1. Ảnh hưởng lên hệ thống miễn dịch Hệ thống miễn dịch hoạt động như một cơ quan của cơ thể chống lại các tác động lên cơ thể. Một số chất độc có thể phá vỡ hệ thống miễn dịch hoặc giảm khả năng hoạt động, đặc biệt là đối với hệ thống miễn dịch như: KLN (Bc, Cr, Ni) TBVTV (DDT, 666) các hữu cơ bay hơi mạch vòng như aldelyt, benzen. 2. Gây đột biến gen. Đột biến gen xảy ra khi ADN bị rối loạn không có khả năng hoạt động bình thường bởi có sự liên kết của AND với chất độc. Đột biến gen là 1 quá tình tự nhiên ngay cả khi không có phản ứng của chất độc nhưng khi liên kết với chất độc thì đột biến này trở nên có hại. Những chất độc gây đột biến gen là những chất độc rất nguy hiểm (siêu độc). dioxyl, DDT, phóng xạ) 3. Gây ung thư: Chất độc có khả năng liên kết với AĐN làm biến đổi AND tạo thành các bản sao mà không kiểm soát nổi làm xuất hiện các mô lạ trong cơ thể là khối u (ung thư). 26
27. Các chất gây ung thư được gọi là: Cansinegen VD. Benjoopyren, criren: ung thư phổi, gan. Benjen gây ung thư máu. Metyl clorua gây ung thư gan, thận. 4. Sinh quái thai: Các chất độc, thâm nhập vào tế bào trứng và tinh trùng gây biến đổi TB trứng làm biến dạng NST sinh ra trẻ em khuyết tật. Cơ chế phản ứng biến dạng BST rất đa dạng có thể do phản ứng thương chức năng xúc tác của enzim hoặc do mất đi các phản ứng quan trọng quá trình thụ thai hoặc do phản ứng ngăn cản quá trình cung cấp năng lượng cho bào thai làm thay đổi khả năng thẩm thấu của tế bào màng, nhau thai. DDT, dioxin 2.4. Ảnh hưởng của chất độc đối với một số cơ quan trong cơ thể 2.4.1. Độc học hệ thần kinh Theo tổ chức US - EPA (tổ chức bảo vệ môi trường mỹ) thì 1/3 chất độc trong MT là độc với hệ thần kinh. Cấu trúc - Hệ thần kinh gồm 2 phần - Hệ thần kinh trung ương: não, tuỷ sống - Hệ thần kinh ngoại biên. Hệ thần kinh được nuôi dưỡng bởi máu, máu có độc chất vào các TB TK làm tổn thương hệ thần kinh. * Bản chất: chất độc có thể đi qua được lớp màng nhày bào bọc TB TK hoặc bao bọc các dây thần kinh ngăn cản hoạt động của hệ TK đặc biệt là ngăn cản hấp thụ O2 - là chất mang năng lượng. Chất động trong quá trình chuyển hoá có thể hình thành một số chất mới có khả năng đi qua màng TB ảnh hưởng tới hệ thần kinh. * Một số dạng chất độc thần kinh. - Neutro pachie: làm TBTK bị huỷ diệt và không tái tạo các nổtn TK 2+ 3+ + VD: Pb , S , CH3Hg , (CH2)2Hg. - Dendropachie: Làm thoái hoá TBTK (TBTK bị sơ, trơ) VD: Ancolhol (Etanol) - Axomopachie: tổn thương các trục của hệ TK đặc biệt là hệ TK ngoại biên, khó tái tạo, không phục hồi được. VD: COHO, DDT, Aldrrin, phốt phát hữu cơ. - Melinopachie: Làm tổn thương, hỏng vỏ bọc của các trục hệ TK ảnh hưởng chức năng hoạt động. VD: Hợp chất clorit hữu cơ, CHCl3, CH2Cl2, hữu cơ Pb 27
28. - Cyanobacthie: làm rối loạn tín hiệu hệ TK, ảnh hưởng đến việc điều khiển các cơ bắp, có thể làm chết do ngạt thở. VD: nọc rắn độc, chất độc của một số thực vật. - Anatoxuy: Ngăn cản hoạt động cảu các TB tiếp thu năng lượng làm thay đổi xung điện đến các TB liệt + VD: CH3Hg Một số nhóm chất độc khác làm kìm hãm điều khiển hệ thần kinh chỉ là tương đối, trong thực tế, có thể tồn tại chất có tác động đồng thời lên nhiều vị trí của hệ TK. + VD: CH3 - Hg : là một chất lỏng, dễ dàng qua màng TB, sau đó theo máu não lưu lại, tích tụ ở nhiều bộ phận trong hệ TK tác động đồng thời lên TBTK, trục của hệ TK, TK ngoại vi. - 1 số chất độc đối với hệ thần kinh còn có thể ảnh hưởng tới các cơ quan khác của cơ thể. + VD: CH3Hg não, hệ TK, còn tác động lên thai nhi (qua nhau thai nhi) đồng thời nó có thể ảnh hưởng tới dáng đi, làm lác mắt. VD: Etanol uống vào tác động hệ thần kinh, còn tác động gan xơ gan, ung thư gan. 2.4.2. Độc học hệ hô hấp - Hệ hô hấp bao gồm: + Hệ hô hấp ngoài: Mũi khí quản phế quản phế nang (phế quản phế nang phổi). - Chức năng hệ hô hấp: + Tiếp nhận O2, mang năng lượng đến cơ thể. + Đào thải hơi và khí độc. - Phổi hoạt động như 1 cơ quan tiếp nhận chất độc ban đầu, đồng thời cũng đào thải phổi là nơi có nhiều chất độc vào và ra. a. Có nhiều cách tiếp nhận giữa phổi và chất độc. * Thông qua thở: bụi (rắn, lỏng), khí, hơi (sol khí) CO % chuyển Triệu chứng HbO2 HbCO 10ppm 2 đau đầu, chóng mặt 100 ppm 15 mệt mỏi 250ppm 32 Bất tỉnh 750ppm 60 chết sau vài giờ 1000 ppm 66 chết ngay CO2 50.000ppm (5%V) khó thở, nhức đầu 100.000ppm (100%V) ngạt thở, ngất - Biểu hiện nhiễm độc cấp ở hệ hô hấp 28
29. + Ho rát cổ, viêm phổi + Ngạt thở và chết - Biểu hiện mãn tính ở hệ hô hấp + Teo phổi hoại tử ung thư * Phân bố chất độc: Chất độc từ phổi sẽ theo đường máu đi phân bố đến các cơ quan trong cơ thể, chất độc tham gia chuyển hoá tại cơ quan đó. Nếu sản phẩm chuyển hoá là các khí, hạt bụi nhỏ, hạt lỏng theo đường máu đào thải qua phổi. VD: HbCO2 + O2 HbO2 + CO2 phổi đường hô hấp racut H2S, NOx, CH4 phổi đường hô hấp ra ngoài. Nếu không được đào thải hết các chất độc (tại lúc thở ra) chất độc sẽ tích luỹ tại phổi gây các bệnh hoặc triệu chứng nhiễm bệnh. * Một số biểu hiện bệnh. 1. Tràn khí màng phổi: do hít phải khói thuốc lá, hít phải Ozin, chất khử mùi, Cdo (sinh ra trong khói hàn, nhà máy luyện kim, thiết bị điện, sản xuất phụ gia sin ) 2. Viêm phế quản mãn tính: ho sâu, kéo dài, hen do hít phải NH 3, bụi vôi, NOx, SO2, HX (F,d,I) hai H2SO4, HNO3 3. Xơ hoá phổi: do bụi than, cao lanh, silic, amiăng, phấn hoa 4. Bệnh phù phổi: phấn bào tử TV, vi khuẩn gây bệnh. 5. Hen - xuyễn: do khí quản hệ thu hẹp lại và có thể bị tắc nghẽn do tiếp xúc với: 1 số hư hoặc khí có phản ứng, biểu hiện: khó thở, thở khò khè, ho. VD: - IZO afanat tohien - Muối của Cr (PbCrO4, PbCr2O7, K2Cr2O7 ) - Muối của plutin 6. Ung thư phổi - Ung thư phế quản - Ung thư phế năng gây lên do các hợp chất: Nitrozamin - Ung thư tế bào phổi amiăng, 1 SKL (Bo, Be, Ni, Cr ) - U phổi VD: độc học của bụi với hệ hô hấp: Khi bụi xâm nhập đường hô hấp chúng có thể gây ra các nhóm bệnh sau: 1. Các bệnh bụi phổi: là nhóm bệnh do hít thở phải một số loại bụi gây ra xơ phổi như: bụi phổi silic, bệnh bụi phổi atbet Thường xảy ra đối với công nhân mỏ, công nhân sản xuất Vật liệu xây dựng. 2. Bệnh nhiễm độc hệ thống: Đó là các bệnh nhiễm độc do hít phải các bụi độc như: Pb, Mn, Cd 29
30. 3. Bệnh ung thư: Các bụi có thể gây bệnh ung thư như A s và các hợp chất của As, Cromat, nhựa đường, Ni, amiăng, bụi phản xạ. Kích ứng và các tổn thương viêm nhiễm phổi: Nhiều chất kích ứng ở dạng bụi có thể gây viêm phế quản, viêm khí quản, viêm phổi và phù phổi như: - Cd dạng sương (viêm phổi, phù phổi) - Be (viêm phổi hoá học cấp tính) và các chất khác như V2O5, ZnCl2 mà axit, florua. 5. Dị ứng và các đáp ứng cảm ứng khác. 2.4.3. Độc học của gan - Gan nằm ở trung tâm của khoang bụng, tiếp nhận 70% máu từu thành ruột, cơ quan tiêu hoá, qua tĩnh mạch, 30% máu từ động mạch. - Chức năng của gan + chiến các chất dinh dưỡng đưa vào máu đi nuôi các cơ quan trong cơ thể. + Tổng hợp các protêin, lipit, sản phẩm của các quá trình chuyển hoá. + Phân giải các độc tố mà các cơ quan không chấp nhận đào thải qua gan. Miệng thực quản dạ dày gan ruột non ruột già hậu môn. * Cơ chế nhiễm độc gan: Chất độc sau khi xâm nhập vào cơ thể thông qua các con đương như:xâm nhập qua hệ thong hô hấp,hệ thống tiêu hoá, qua việc tiếp xúc vớí chất độc sẽ qua quá trình phân bố rồi qua trình chuẩn hoá ,và sau đó lại qua quá trình phân bố đén các cơ quan chức năng như:XƯƠNG,GAN,THẬN;các cơ quan bài tiết và màng tế bào. Chất độc khi vao gan,chúng sẽ tác động với các enzim chuyển hoá sinh học có trong gan làm cho các engim này tê liệt hoặc biến đổi một cách thất thường,làm biến đổi sản phẩm chuyển hoá.sau đó sản phẩm này được đưa vào hệ thống tuần hoàn. Chất độc khi vào gan chúng sẽ có nhưng tác động xấu đến gan làm cho cac cơ quan chức năng cũng như cấu tạo gan có sư hoạt động không bình thương làm ảnh hương tớI cơ thể và cả các cơ quan khác. 1.Gan chuyển hoá các chất độc bằng hai bước riêng biệt. Thận loại thải các độc tố sau khi gan đã chuyển hóa chúng. Bước 1: trong giai đoạn này, gan dùng một nhóm các enzyme được gọi là các cytochrome P450 để làm mất tác dụng của một số độc tố ngay và biến đổi các độc tố khác thành các dạng hòa tan trong nước để sau đó thận có thể loại thải ra ngoài. Tuy nhiên, một số độc tố chỉ được xử lý một phần ở giai đoạn này và được biến đổi thành các dạng được gọi là “các chất trung gian phản ứng lại”. Bước 2: ở giai đoạn này, các enzyme ở gan liên kết các hóa chất với các chất phản ứng lại này để làm mất tác dụng của chúng hoặc làm cho chúng dễ bài một nhóm các enzyme được gọi là các cytochrome P450 để làm mất tác dụng của một số độc tố ngay và biến đổi các độc tố khác thành các dạng hòa tan trong nước để sau đó thận có thể loại thải ra ngoài. Tuy nhiên, một số độc tố chỉ được xử lý một phần ở giai đoạn này và được biến đổi thành các dạng được gọi là “các chất trung gian phản ứng lại”. 30
31. 2.Lá gan của bạn đóng một vai trò chính yếu trong việc biến đổi thức ăn thành những chất thiết yếu cho cuộc sống. Tất cả lượng máu đi ra từ dạ dày và ruột đều phải đi qua gan trước khi tới phần còn lại của cơ thể. Như vậy lá gan nằm ở một vị trí chiến lược để chuyển đổi thực phẩm và thuốc được hấp thụ từ đuờng tiêu hoáthành các dạng mà cơ thể có thể sử dụng một cách dễ dàng. Về cơ bản, lá gan đóng vai trò của một nhà máy lọc và tinh chế Hơn thế nữa, lá gan của bạn đóng một vai trò chính yếu trong việc loại bỏ ra khỏi máu các sản phẩm độc hại sinh ra từ ruột hay nội sinh (do cơ thể tạo ra). Gan chuyển đổi chúng thành những chất mà cơ thể có thể loại bỏ dễ dàng. Gan cũng tạo ra mật, một chất dịch màu nâu hơi xanh lục cần thiết cho sự tiêu hóa. Mật được dự trữ trong túi mật. Túi mật cô đặc vàtiết mật vào trong ruột, giúp cho sự tiêu hóa. Nhiều thuốc dùng trị bệnh cũng được chuyển hoá nhờ gan. Những thay đổi này chi D.TRIÊU CHỨNG,NGUYÊN NHÂN, VÀ DẠNG CÁC CHẤT GÂY ĐỘC. Gan là cơ quan nội tạng lớn nhất trong cơ thể, và cũng là một trong các cơ quan quan trọng nhất. Do đó việc nhận biết các dấu hiệu của bệnh gan rất quan trọng. 1.DẤU HIỆU VÀ CÁC ĐỘC CHẤT. - Bệnh vàng da. Da chuyển sang màu vàng và mắt trắng dã do nồng độ bilirubin bất thường trong máu. - Ngứa ngáy. - Gan to, gây “cảm giác no”. - Xuất huyết thực quản và dạ dày. - Tích nước/dịch lỏng ở khoang bụng. - Bệnh não-gan: chất độc ở máu dẫn tới suy giảm chức năng của não. Xơ gan là sự hình thành tổ chức xơ trong gan thay thế cho nhu mô gan bị chết. Nguyên nhân gây chết tế bào gan có thể kể như viêm gan virus, ngộ độc rượu hoặc một số hóa chất độc hại với gan khác. Nhiễm huyết sắc tố là một bệnh di truyền gây nên sự tích trữ sắt trong cơ thể và cuối cùng có thể đưa đến tổn thương gan. Ung thư gan: ung thư gan tiên phát hoặc ung thư đường mật và ung thư di căn, thường là từ ung thư của đường tiêu hóa. Bệnh Wilson: mộ bệnh lý di truyền gây nên sự tích trữ quá mức đồng trong cơ thể. Viêm đường mật xơ hóa tiên phát: một bệnh lý viêm của đường mật có bản chất tự miễn. Xơ gan mật tiên phát: bệnh tự miễn của các đường dẫn mật nhỏ. Hội chứng Budd-Chiari: tắc nghẽn tĩnh mạch gan. Hội chứng Gilbert: một rối loạn di truyền của quá trình chuyển hóa bilirubin, hiện diện khoảng 5% dân số. Cũng có nhiều bệnh lý nhi khoa liên quan đến gan như teo đường mật bẩm sinh, thiếu alpha-1 antitrypsin, hội chứng Alagille và ứ mật trong gan tuần tiến có tính chất gia đình. Một số xét nghiệm chức năng gan nhằm đánh giá chức năng gan. Các xét nghiệm này khảo sát sự hiện diện của một số enzyme trong máu mà bình thường chúng hiện diện với mức độ lớn trong gan. Rất nhiều bệnh lý của gan có biểu hiện triệu chứng vàng da do sự tăng cao nồng độ bilirubin trong máu. 31
32. Viêm gan là hiện tượng viêm của gan gây nên do rất nhiều virus khác nhau và một số độc chất, các bệnh tự miễn hoặc di truyền. Các triệu chứng và các dấu hiệu của bệnh gan Da và mắt thay đổi màu sắc bất thường, trở nên vàng. Dấu hiệu này gọi là hoàng đản và thường là dấu hiệu đầu tiên, đôi khi là dấu hiệu duy nhất của bệnh gan. 1. Nước tiểu sậm màu. 2. Phân xám, vàng hoặc bạc màu . 3. Nôn ói, ói mửa và/hoặc chán ăn. 5.Ói ra máu, đi cầu phân đen hoặc có máu. Xuất huyết tiêu hóa có thể xuất hiện khi các bệnh gan gây ra tắc nghẽn dòng máu qua gan. Sự chảy máu dẫn đến đi cầu ra máu hay phân đen, 4. Bụng căng chướng. Bệnh gan có thể gây ra bụng báng do ứ đọng dịch trong khoang ổ bụng. 5. Ngứa kéo dài và lan rộng. 6. Thay đổi cân nặng bất thường: trọng lượng cơ thể tăng hoặc giảm quá 5% trong vòng 2 tháng. 7. Đau bụng. 8. Các rối loạn giấc ngủ, tâm thần và hôn mê xuất hiện ở bệnh gan nghiêm trọng. Các hậu quả này là do sự ứ đọng các chất độc trong cơ thể gây tổn thương chức năng của não. 9. Mệt mỏi hoặc giảm khả năng chịu đựng. 10. Mất sự ham muốn tình dục hay khả năng tình dục. VD: chất độc: các dẫn xuất halogen của ankan: CH 3Cl, Cd4, CH3Cl, Cd4 + enzim tạo thành các phức chất giải phóng ra các gốc tự do chất độc (phosgen, Fonaldehit) phá huỷ Tế bào tổn thương gan. H 2O H 2O [0] Cdn  CHCl3  CH 2Cl2  H CHO HCOOH O-O CH - Cl Cl gốc peroxy 0 CHCl2OH + Cl C - Cl + H2 Cl cácboxyl Clo (forgen) b2: * Biểu hiện của nhiễm độc gan. - Trương cơ gan, gan to ra. 32
33. - Men gan thay đổi: rất nhiều - Vàng da, vàng mắt, buồn nôn - Huyết thanh tăng - Ung thư gan 2.4.4. Độc học của thận Thận là cơ quan bài tiết chính do đó chất độc tập trung tại thận sau khi lọc qua tiểu cầu hoặc tích tụ hoặc tái hấp thụ. Một ngày thận lọc 1700 lít máu (máu đi qua thận) và chất lại thành nước tiểu. Do nước tiểu được cô đặc nên ở thận nồng độ chất độc cao hơn bất kỳ bộ phận nào trong cơ thể. Trong thận có 1 số hệ enzim chống lại tổn thương thận do các chất độc xuất hiện 5 thận. VD: Hg+2 và cơ từ máu thận, tích tụ trong thận, sau khi tồn tại khoảng 8 gnày trong thận nó sẽ liên kết với nhóm enzim SH, SN tạo ra phức chất cao can thiệp vào quá trình chuyển hoá sinh học trong cơ thể tại thận. SH S enzim enzim Hg chết SN S Pb hữu cơ: từ máu vào thận sẽ liên kết với Pr và thay thế Ca và Pb sẽ tích tụ lại trong tế bào làm mất cân bằng Ca vận chuyển các muối qua tế bào. Tiếp xúc với Pb thường xuyên sẽ làm tăng khả năng đào thải các Aminoaxit, glucôza, phốt pháp làm xơ hoá tế bào gan teo thận - hỏng thận 2.4.5. Độc học của Da Da chiếm 10% trong cơ thể, ngăn cách cơ thể với môi trường bên ngoài da có chức năng: + bảo vệ cơ thể trước những tác động của môi trường + Giữ nước cho cơ thể + Điều chỉnh nhiệt độ cơ thể + Bảo vệ cơ thể trước vi khuẩn, vi trùng. * Khi chất độc tác động lên da chịu ảnh hưởng: - Tính chất hoá học của chất độc (oxy hoá mạnh, bay hơi, ăn mòn ) - Điều kiện môi trường (nhiệt độ, áp suất, độ ẩm ) - Đặc điểm của da (dày, mỏng, màu sắc ) - Cơ thể sống (giống loài, giới, tuổi, sức khoẻ ) *Khi da bị nhiễm độc, phản ứng của da. - Bị kích thích do tác động trực tiếp của chất độc lên da. + Nhẹ: đỏ, tấy, sưng, rộp, nứt nẻ, bầm tím, đóng vẩy. 33
34. + Nặng (cấp tính) đau rát, đỏ tấy. + Để lại hậu quả lâu dài: cháy da sẹo, xạm da. - Gây ra các bệnh về da. (CS, phóng xạ) - Ung thư da (u sắc tố, ung thư biểu mô, mụn cóc ) - Viêm da (toluen) - Mụn nhọt VD: Nhiễm độc ánh sáng Khi tiếp xúc với ánh sáng có thể gây viêm da tiếp xúc, viêm nang lông loét, nhiễm độc mãn tính. Tổn thương da, với các biểu hiện ban đỏ, sẵn và mụn nước, tăng sừng hoá gan bàn tay, bàn chân, nhiễm sắc (đen da do asen), các vân trắng ở móng. - Ung thư da có thể xảy khi tiếp xúc với ánh sáng như thường xuyên nuốt phải ánh sáng trong thời gian dài hoặc da liên tục tiếp xúc với asen. Kiểm tra tư cách lần 1 34
35. CHƯƠNG 3. ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG 3.1. Độc học môi trường đất 3.1.1. Độc chất trong môi trường đất Các độc chất này có thể tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như: vô cơ, hữu cơ, hợp chất, đơn chất, ion, chất lỏng, chất rắn, chất khí. Trong môi trường sinh thái đất, các độc chất phổ biến và gây tác hại nhiều nhất thường tồn tại dưới dạng ion. Có hai dạng độc chất trong môi trường đất đáng quan tâm là độc chất theo bản chất và độc chất theo nồng độ. Dù là ở dạng nào thì các độc chất này đều có tác dụng xấu đến sự sinh trưởng và phát dục của cây trồng và sinh vật sống trong đất hay sinh vật tiếp xúc với đất. Ta sẽ xét hai loại độc chất trong đất: – Độc chất theo bản chất: là những chất độc có khả năng gây độc ở mọi nồng độ dù thấp hay cao. Ví dụ: các chất H S, Na CO , CuSO , Pb, Hg, Cd, Be, St 2 2 3 4 - Độc chất theo nồng độ: độc chất dạng này đều có nồng độ giới hạn cho phép đối với mỗi loài cây nói riêng và sinh vật nói chung. Nếu vượt quá giới hạn này thì các chất mới có khả năng gây độc. Các độc chất dạng này thường là: H+, Al3+, Fe2+, SO , OH , Mn, Na , NH , NH , NO . Các kim loại nặng như: Pb, As, Cu, Hg, 4 3 4 2 Ca Ví dụ: khi nồng độ các cation Ba2+, Mg2+, NH 4 vư?t quá 1/5000, 1/4000, 1/500 (về trọng lượng) thường gây độc cho cây trồng, còn Fe2+ vượt quá 500 ppm, Al3+ vượt quá 135 ppm gây độc cho lúa. 2.1.2. Con đường xâm nhập của độc chất từ đất vào cơ thể sinh vật Có hai giai đoạn hấp thụ độc chất từ môi trường đất vào cơ thể sinh vật. Giai đoạn 1: cơ thể sinh vật hạn chế sự hấp thụ Giai đoạn 2: hấp thụ bị động, chất độc xâm nhập phá vỡ màng tế bào, đi vào các cơ quan và lan tỏa trong cơ thể - Trường hợp 1: độc chất thường được hấp thụ qua rễ. Quá trình này được chia thành hai giai đoạn: giai đoạn đầu chủ động hấp thụ trao đổi. Đến khi cây có biểu hiện nhiễm độc, thực vật sẽ hạn chế sự hấp thu, đồng thời đó cũng là phản ứng tự vệ của thực vật khi nhận ra chất độc. Chính vì vậy mà nhiều loài thực vật sống trong môi trường đất, độc chất tích lũy nhiều ở rễ, ít ở thân lá và rất ít ở hoa, quả, hạt. Đó là sự phản vệ của thực vật. - Trường hợp 2: là sự xâm nhập đơn thuần do khuếch tán từ nồng độ độc cao trong dung dịch đất vào cơ thể thực vật. Hiện tượng này xảy ra mạnh khi sự đề kháng của cây không còn nữa, khả năng hấp thụ có chọn lọc của cây đã mất hoặc yếu hẳn đi. Đối với động vật Độc chất đi từ môi trường đất qua hai con đường xâm nhập của chất độc vào cơ thể: con đường gián tiếp qua thức ăn, thực phẩm trung gian và con đường xâm nhập chất độc trực tiếp qua da rồi vào cơ thể 3.1.3. Cơ chế xâm nhập của độc chất vào đất Keo đất là hạt vật chất mang điện được cấu tạo bởi bốn lớp kể từ trong ra ngoài là: 1. nhân, 2. lớp ion quyết định thế thường là mang điện tích âm, 3. lớp ion không di chuyển mang điện trái dấu với lớp ion quyết định thế, và 4. lớp ion có khả năng trao đổi điện tích với môi trường bên ngoài. Với cấu trúc này, keo đất có khả 35
36. năng hấp thụ trao đổi ion giữa bề mặt của keo đất với dung dịch đất (soil solution) bao quanh nó. Sự xâm nhập của độc chất vào môi trường đất được thực hiện thông qua hoạt tính của keo đất và dung dịch đất. 3.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến độc chất trong môi trường đất a) Bản chất của các chất độc đối với loài sinh vật hay còn gọi là tính “kỵ sinh vật”: Tính đôc của các chất này được quyết định bởi cấu tạo và hoạt tính của chúng. Ví dụ: Pb, Hg, CuSO thì luôn luôn độc đối với sinh vật. 4 Những chất không “kỵ sinh vật” thì tính độc biểu hiện thấp hơn. b) Nồng độ và liều lượng của độc chất có tương quan thuận với tính độc. Nồng độ và liều lượng càng cao thì càng độc. c) Nhiệt độ: nhiệt độ đất càng cao thì tính độc càng mạnh (trừ phi chúng ở điểm phân hủy của chất độc). Nhưng cũng có thể khi nhiệt độ đất quá cao sẽ làm phân hủy độc chất. d) Ngưỡng chịu độc: các loài sinh vât khác nhau có ngưỡng chịu độc khác nhau. Tuổi tác: sinh vật non trẻ thì mẫn cảm với chất độc, ngưỡng chịu độc thấp; sinh vật cao tuổi thì ngưỡng chịu độc cao, nhưng tuổi già chịu độc kém. Giới tính cũng ảnh hưởng đến ngưởng chịu độc: giống cái và phái nữ thì dễ mẫn cảm với chất độc hơn là giống đực và phái nam. e) Những điều kiện khác của đất: chế độ nước, độ ẩm, độ chua trong đất có ảnh hưởng đến sự cung cấp O để 2 giải độc và phân bố lại nồng độ của hơi độc. g) Khả năng tự làm sạch của môi trường đất: Được gọi it’s self puryfication hay Soil Detoxification. Khả năng này rất lớn, nhưng mỗi loại đất có khả năng khác nhau. Nhờ vậy mà các sinh vật trong đất ít bị nhiễm độc hơn trong môi trường nước và môi trường không khí. 3.1.5. Các dạng nhiễm độc trong môi trường đất. Trong đất chất độc có thể tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như: vô cơ, hữu cơ, hợp chất, đơn chất, ion, chất lỏng, chất rắn, chất khí. Trong môi trường đất chất độc phổ biến và gây tác hại nhiều nhất thường tồn tại dưới dạng ion. Môi trường đất có thể bị nhiễm độc do từ môi trường không khí (lắp đọng) nước bị ô nhiễm hay xác động thực vật tồn tại trong đất chất thải và hoá chất của con người môi trường đất. - Nhiễm độc tự nhiên. + Nhiễm phèn: do nước phèn từ các trung tâm theo dòng nước mặt hoặc nước ngầm lan đến vị trí +2 +3 2- khác làm nhiễn phèn ở nơi đó. Dạng nhiễm phèn này chủ yếu là nhiễm các chất độc Fe , Al , SO 4 đồng thời làm cho nồng độ của chúng đang đất, hao đất tăng lên, pH của môi trường đất giảm xuống ngộ độc cho cây trồng, sinh vật đất. Quá trình canh tác nông nghiệp gây gia tăng quá trình nhiễm phèn. - Khai thác nước cho tưới tiêu bay hơi tăng tăng nồng dộ các iôn. 2- - Bón phân hoá học SO4 pH + Nhiễm mặn: nhiễm mặn gây ra do muối trong nước biển, nước triều hay từ các mỏ muối, trong đó có các + - 2- 2- chất Na , Cl , SO4 , CO3 . Chúng gây hại do tác động trực tiếp hay do áp suất thẩm thấu gây hại cho sinh vật đặc biệt là TV. Nồng độ muối cao trong dung dịch đất gây hạn sinh lý cho thực vật. Canh tác nông nghiệp làm gia tăng nhiễm mặn. 36
37. - Bốc hơi tăng ion - Xâm thực mặn do thiếu nước - Chuyển đất canh tác đầm nuôi thuỷ sản. + Gley hoá: là quá trình diễn ra trong các đầm lầy, đất ngập nước nơi tích luỹ nhiều xác sinh vật, các chất hữu cơ bị phân giải yếm khí sinh ra các chất độc dạng khí CH 4, H2S, N2O, FeS đó là những chất độc cho sinh vật. * Feranits hoá (ony hoá) - Mưa acid là mưa mà trong thành phần của nó chứa nhiều acid do sự hiện diện của các chất gây ô nhiễm (SOx, NOx), trong không khí các chất này sẽ chuyển thành H2SO4 hoặc acid HNO3. Khi mưa rơi và thấm vào đất, nó phản ứng với các thành phần khoáng trong đất, các chất hữu cơ và sinh thực vật, làm tăng mức độ acid của đất, làm cho các ion, hợp chất độc dễ dàng được hình thành. Tác động trực tiếp của mưa acid là các acid trong mưa sẽ tác hại trực tiếp cây cối, công trình nhà cửa. - Nhiễm độc nhân tạo + Hậu quả của ô nhiễm khí quyển: lắng đọng axits, lắng đọng bụi Pb, bụi đường, bụi lấp mòn do hoạt động giao thông. Thành phần của đất Thành phần hoá học của đất gồm các chất vô cơ, hữu cơ, chất keo. - Vô cơ: các khoáng vật được hình thành từ đá mẹ như: thạch anh, rutin, manhetit, henatit, apatit - Hữu cơ: các hợp chất hữu cơ: mùn, humic, cơ thể, các chất sinh vật. - Thành phần chất keo: chất keo trong đất rất phổ biến: keo vô cơ, keo hữu cơ, vô cơ: hyđroxits của Si, Mn, Fe, Al, khoáng chất Keo vô cơ: mùn, axít humic, cơ thể vi khuẩn Sự lan truyền các độc chất trong môi trường đất phụ thuộc vào bản chất nguyên tố, trạng thái tồn tại, các thành phần của đất vô điều kiện môi trường (pH, khả năng trao đổi ion, hấp thụ, tạo phức ) Quá trình lan truyền độc chất trong mô đất có 4 dạng (tập trung và phân tán). - Lan truyền nhờ sinh vật: quá trình này tập trung nhiều tại tầng mùn của đất. VSV có vai trò lớn trong quá trình tập trung và di chuyển các độc chất. Nhờ quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ mà nhiều chất độc được biến đổi và giải phóng vào đất, chúng tham gia vào tầng mùn và các biến đổi và giải phóng vào đất, chúng tham gia vào tầng mùn và các hợp chất hữu cơ phức tạp khác của đất. - Lan truyền nhờ thấm đọng: thường xảy ra khi có sự mang đi các nguyên tố có độ hoà tan lớn, và tích tụ ở lại các chất khó tan. Chúng bị rửa trôi từ tầng trên và tập trung ở tầng tích tụ. Quá trình tích tụ phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thành phần của đá, đặc điểm địa hình và sự lưu chuyển của dung dịch nước trong vỏ phong hoá 37
38. - Lan truyền nhờ dòng nước mao dẫn trong đất, các chất hoà tan trong dinh dưỡng nước được mang đi nhờ dòng nước giữa các mao mạch. 3.1.6. Độc chất từ chất thải công nghiệp Trong công nghiệp các chất thải gây ô nhiễm ở cả ba dạng rắn, lỏng, khí khoảng 50% chất thải công nghiệp là chất thải rắn (than, bụi, chất hữu cơ, xỉ quặng ) trong đó 5% có khả năng gây độc nguy hiểm. Các chất thải khí: Các chất thải khí do hoạt động công nghiệp phát sinh như SO 2, NOx, HCl, HF đó là các khí gây ra mưa axit làm chua đất, phá hoại sự phát triển của thực vật. Iôn H + gây răng được độ chua, ngoài ra iôn H + còn có khả năng trao đổi ion với các ion khác trong keo đất như Ca +2, Na+, Mg+, K+ và các ion này bị rửa trôi, và làm nồng độ các muối cácbonat trong nước, đường độ mặn của đất. Các chất thải rắn công nghiệp gây ô nhiễm lớn cho đất: đặc biệt là các chất thải có chứa các kim loại này (Cu, Zn, Pb, As, Hg, Cr, Cd ) và các chất bền vững trong đất. Các kim loại này và các chất bền vững chúng sẽ được tích tụ trong các lớp đất đặc biệt là các lớp trầm tích. Tại đây sự phân huỷ của các vi sinh vật các chất được mới được hình thành và gây độc cho các sinh vật sống trong đất và trong các lớp bùn đáy. Các kim loại nặng trong môi trường đất không chỉ hấp thụ trao đổi với kéo đất mà chủ yếu dưới dạng liên kết với các axits mùn fulvie. Các nguồn chính gây ô nhiễm KLN trong đất. + Công nghiệp luyện kim, công nghệ khai thác quặng chất thải rắn, bụi, nước thải của công nghệ này chứa nhiều KLN. + Khai thác mỏ: trong quá trình khai thác bụi KLN sẽ phát tán vào không khí và lắng đọng xuống đất, khai thác mỏ làm phát tán các KLN tồn lưu ở dạng bền vững trong đất. + Nước thải sản xuất công nghiệp: cơ khí, mạ điện (sản xuất pin, acquy, ô tô ) + Chất thải rắn cảu các ngành công nghiệp trên. + Chôn lấp các chất thải sinh hoạt Nước thải công nghiệp chứa nhiều các chất độc hại: iôn, hợp chất hữu cơ, dung môi Các ion trong nước thải vào môi trường đất sẽ làm mất cân bằng iôn trong đất các chất dinh dưỡng bị rửa trôi, các iôn gây độc hại đối với sinh vật như CN -, Fe+3, Al3+, Mn2+ tăng tính mặn của đất thoái hoá đất. Các hợp chất hữu cơ bị phân huỷ sinh ra các khí độc hại trong đất CH4, H2S, các dung môi hữu cơ gây độc đối với sinh vật trong đất. - Các chất thải phóng xạ. Nguồn ô nhiễm đất bởi các chất phóng xạ là những phế thải của các trọng tâm khai thác chất phóng xạ, trung tâm n/c nguyên tử, các nhà máy nhiệt điện nguyên tư, các bệnh viện dùng chất phóng xạ và các vụ 38
39. thử vũ khí hạt nhân. Các chất phóng xạ thâm nhập vào đất và theo chu trình dinh dưỡng tới cây trồng và con người. 3.1.7. Độc chất từ hoạt động nông nghiệp. Để tăng năng suất và phòng tránh dịch bệnh cho cây trồng, con người đã sử dụng nhiều loại phân bón hoá học và các loại thuốc BVTV cho nông nghiệp. Trong quá trình sử dụng các chất dư thừa hoạc không được cây trồng hấp thụ đã ảnh hưởng tới chất lượng đất và sinh ra các chất độc ảnh hưởng tới cây trồng và sinh vật. * Do phân bón hoá học. Các kết quả nghiên cứu cho thấy cây trồng chỉ sử dụng hữu hiệu tối đa 30% lượng phân bón vào đất. Phần còn lại sẽ bị rửa trôi theo nước hoặc nằm lại trên đất gây ô nhiễm môi trường. Ví dụ: Phân đạm rất dễ - - chuyển hoá thành NO 3. Một phần NO 3 sẽ được thực vật hấp thụ làm chất dinh dưỡng nhưng nếu tích luỹ - - quá nhiều NO3 sẽ sinh ra quá trình Nitrat (Khử NO3 ). - Các vi sinh vật tạo nên nitrit (NO 3) là chất theo dây chuyền thực phẩm đó vào động vật và ảnh hưởng - - tới sức khoẻ. Mặt khác các anion NO3 và NO2 ít bị hấp thụ trong đất, sẽ đi vào nước gây ô nhiễm nước. - Tổ chức yếu tố thế giới WHO khuyến nghị: hàm lượng NO3 sau không quá 300mg/kg rau hay 5mg/kg cơ thể người. ở một số vùng trồng rau của Việt Nam do chạy theo lợi nhuận nên nông dân dã bón quá nhiều phân đạm cho các loại rau quả. VD: Cải bắp 867mg/kg, cà rốt 490mg/kg. Trồng lân thường có khoảng 5%. H2SO4 tự do, khi đi vào môi trường đất sẽ làm giảm độ pH của đất, thành phần của phân supe lân cũng là muối của các axits. * Đối với phân bón hợp chất tự nhiên (phân chuồng, phân bắc) trong phân có nhiều giun sán. Trong giun, sâu bọ, vi trùng và các mầm bệnh dễ lây lan. Khi bón vào đất chúng có điều kiện để phát triển làm ô nhiễm mô sinh thái qua lan tỳ trong nước sức khoẻ con người. Mặt khác làm dạng phân hợp chất trong điều kiện yếm khí sẽ làm tăng quá trình khử, sinh ra các chất ô nhiễm như H2S, CH4 gây độc với các sinh vật, giảm pH. * Các hoá chất bảo vệ TV. HCBVTV là các hợp chất hoá học được tổng hợp để diệt trừ sinh vật gây hại cho cây trồng. Hiện nay chủng loại HCBVTV được sử dụng rất đa dạng trên thế giới và Việt Nam, ở một số nhóm. Nhóm Clo hữu cơ. Đây là nhóm trừ sâu bệnh và cỏ dại đáng lo ngại nhất, vì chúng là những hợp chất hoá học bền vững trong môi trường tự nhiên và được tích luỹ trong dây chuyền thực phẩm của HST ở trong các mô dự trữ của sinh vật. Đại diện cho nhóm này là Eldrin, chlordane, DDT, lindane Nhóm lân hữu cơ: nhóm này có thời gian phân huỷ nhanh hơn nhóm do hữu cơ nhưng lại có tính độc cao hơn đối với người và động vật, nhóm này hiện được sử dụng rộng rãi nhất trong nông nghiệp. VD: 39
40. Parthion, Malathion , nhóm cácbonat, các hoá chất này thuộc loại ít bền vững trong môi trường nhưng lại có tính độc rất cao đối với người và động vật. VD: Sevin, Faradun mifcin. Tính độc của HCBVTV đối với môi trường. Sử dụng HCBVTV có liên quan trực tiếp đến môi trường đất và nước. Theo kết quả nghiên cứu thì phun thuốc cho cây trồng có tới trên 50% số thuốc phun ra bị rơi xuống đất. Thuốc tồn tại trong đất dần dần được phân giải qua hoạt động sinh học của đất qua tác động của các yếu tố hoá lý. Sự tồn tại và vận chuyển của HCBVTV đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cấu trúc hoá học của hợp chất, loại thuốc, loại đất, điều kiện thời tiết, phương thức tưới tiêu và các vi sinh vật hiện có trong đất. Nhiều loại thuốc có bên trong đất do đó nó tích luỹ, chuyển hoá rất nhiều lại rất lâu trong môi trường đất. Dư lượng nước bảo vệ TV: là những chất đặc thù tồn lưu trong lương thực và thực phẩm, trong sản phẩm nông nghiệp và trong thức ăn vật nuôi, mà do sử dụng HCBVTV gây nên. Những chất đặc thù này bao gồm dạng hợp chất ban đầu các dẫn suất đặc hiệu, sản phẩm phân giải, chuyển hoá trung gian, các sản phẩm phản ứng và các chất phụ gia có ý nghĩa về mặt độc lý. Dư lượng được tích luỹ mg 51kg nông sản hoặc mg/kg. Tính độc của HCBVTV. + Gây hại cho động vật có ích. + Tiêu diệt hệ sinh vật, làm mất cân bằng sinh thái. + Nhiễm độc lâu dài. 3.1.8. Độc chất bởi các tác nhân sinh học. Trong dất sự nhiễm do bỏ chất thải chứa nhiều chất dễ phân huỷ trong sử dụng phân tưới, hoặc bón bùn chải sinh hoạt trực tiếp. Các tác nhân sinh học gây bệnh cho con người và sinh vật sẽ phát tán vào môi trường. VD: Các loại trực lượng, thương hàn amip, kí sinh trùng, giun sán, ruồi muỗi, nhặng 1 số loại bệnh do các tác nhân sinh học. Sán lá nhỏ. Đất là một con đường truyền dịch bệnh phổ biến. Nguyên nhân: người - đất - nước - côn trùng - kí sinh trùng - người Do bón phân tươi trực tiếp (sức khoẻ - môi trường). 3.1.9. Độc chất thoát ra từ trong đất Các chất độc thoát ra trong đất tự nhiên thường là các khí độc sinh ra trong quá trình phản ứng hóa học do sự thay đổi của các yếu tố môi trường trong đất. Các phản ứng này có thể nảy sinh ra do hoạt động của núi lửa. Các phản ứng sinh khí độc còn có thể xuất hiện do yếu tố khí hậu như: nắng, mưa làm cho điều kiện nhiệt độ, độ ẩm của đất thay đổi đột ngột. Ví dụ, hoạt động núi lửa sinh ra SO2, Cl2, CO2, CO. 2.1.9.1. Các độc chất thoát ra từ bãi chôn rác và đất bị ô nhiễm hữu cơ Các độc chất thoát ra từ khu vực có bãi chôn rác: ở những khu vực có bãi chôn lấp rác thường có các khí NH3, CO2, H2S, CH4 trong đó CO2 và CH4 chủ yếu được sinh ra từ quá trình phân hủy thành phần chất hữu 40
41. cơ có trong các rác thải. Các chất này nếu với hàm lượng cao sẽ gây ô nhiễm không khí (thường là mùi hôi thối khó chịu) ảnh hưởng đến sức khỏe và đời sống của người dân xung quanh khu vực chôn rác. Hàm lượng các chất ô nhiễm này thường thay đổi theo thời gian hoạt động của bãi rác. Sự thay đổi về thành phần của các khí gây ô nhiễm chính trong 48 tháng đầu của một bãi chôn lấp rác được trình bày trong bảng Bảng Sự thay đổi về thành phần các chất khí ở bãi chôn lấp rác trong 4 năm đầu. (%) Thời gian Trung bình phần trăm Tuần Nitrogen Cacbon dioxide Methane 0 – 3 5,2 88 5 3 – 6 3,8 76 21 6 – 12 0,4 65 29 12 – 18 1,1 52 40 18 – 24 0,4 53 47 24 – 30 0,2 52 48 30 – 36 1,3 46 51 36 – 42 0,9 50 47 42 – 48 0,4 51 48 (Nguồn: Asian institute of technology, 1992). Kết quả trên cho thấy, theo thời gian, hàm lượng N2 vàCO2 có chiều hướng giảm xuống, trong khi CH4 lại tăng. Trong một điều kiện bình thường thì các khí thải từ các bãi chôn rác sẽ phát tán vào môi trường không khí. Khi đó, các khí này tác động xấu đến môi trường không khí khu vực lân cận. - Methane (CH4): methane phát tán vào không khí trong tình trạng không được khống chế, nó có thể tích tụ lại dưới dạng các công trình xây dựng hay tại các bãi chôn lấp rác. Khi hàm lượng CH4 hiện diện trong không khí từ 5-15%, nó rất dễ gây nổ. Trong trường hợp khí methane vào được các nhà dân, tích tụ dần đến hàm lư?ng quá cao sẽ gây nguy hiểm đến tính mạng của dân cư trong vùng. Nó là chất khí đứng thứ 2, chỉ sau CO2, đóng góp 27% gây hiệu ứng nhà kính; trong số đó, 11% do bãi rác, 16% từ ruộng lúa, 7% từ cống rãnh nhà cầu. Trong CH4 tự nhiên, đất ướt đóng góp 72%. - Hydrosulfua (H2S) là một loại khí độc nếu có hàm lượng lớn sẽ rất dễ phát hiện do khí này có mùi rất đặc trưng (mùi trứng thối). Mùi này gây khó chịu, ảnh hưởng xấu đến đời sống và sức khỏe con người. H2S là chất khí có độ độc gấp nhiều lần CH4. May thay, hàm lượng nó lại ít. - Monoxide carbon có hàm lượng lớn nhưng chúng thoát ra rất chậm và thường không gây nguy hiểm trên bề mặt bãi rác. Thành phần khí CO có thể lên đến 1% là nguyên nhân gây bất tỉnh hoặc tử vong cho người đào bới bãi rác hoặc sống trong khu vực hoặc trong các giếng lấy nước mà dưới đáy giếng chứa nhiều hữu cơ - Dioxide carbon (CO2) với hàm lượng không lớn (trừ khi ta tiến hành đốt rác ngay tại bãi), khí này không thật nguy hiểm tới môi trường mà sự hiện diện của nó tác dụng gây ngạt thở cho động vật và người (vì so với các nguồn CO2 khác như các quá trình đốt nhiên liệu thì nguồn sinh ra khí CO2 không đáng kể). Tuy nhiên, CO2 lại có đóng góp đáng kể vào tác nhân gây hiệu ứng nhà kính. 2.1.9.2. Các khí độc thoát ra tại vùng đất bị ô nhiễm dầu 41
42. Tiến trình bay hơi trong tự nhiên hợp chất dầu mỏ có xu hướng chuyển động vào pha hơi; đặc biệt, khi các hợp chất này tồn tại ở điều kiện áp suất cao sẽ bị bay hơi mạnh mẽ. Do đó, nồng độ của chúng trong nhiên liệu sẽ giảm, còn lại là những chất có tính keo, không thể bay hơi được nằm lại trong đất hay trên mặt đất. Các chất khí thoát ra từ đất ô nhiễm dầu có thể di chuyển về một phía, hoặc là thẳng đứng, hoặc tụ lại, tập trung ở vòm tầng hầm, hay ống cống công cộng dưới đất, tạo nên những vụ hỏa hoạn và nổ nghiêm trọng. Những phân tử đó cùng với áp suất hơi của nó di chuyển lên phía trên gây nhiễm bẩn nước mặt và cuối cùng gây ra sự thất thu mùa vụ canh tác trên đất bị ô nhiễm dầu. Khi tiếp xúc với đất bị nhiễm bẩn dầu với mức độ đủ cao có thể gây nguy hiểm cho con người và động vật. Sự tác động của đất nhiễm bẩn có thể qua tiếp xúc với da, hít thở hoặc ăn uống. Trẻ em từ 2 - 6 tuổi tiếp xúc trực tiếp với đất ô nhiễm dầu hoặc hít phải khí độc thoát ra cũng là mối nguy hại. Kết quả nghiên cứu chỉ rõ, ở nồng độ dầu thấp chưa ảnh hưởng đến con người khi tiếp xúc. Nhưng luôn phải cảnh giác vì trong dầu có chứa chất ung thư có thể tạo ra vài cấp độ nguy hiểm, thậm chí ở liều lượng rất thấp. Người ta phát hiện nhiều kiểu bệnh xuất hiện, chứng tỏ mối nguy hiểm bị ung thư ngay ở liều lượng thấp cho con người bởi tác động do đất ô nhiễm dầu. 3.1.10. Các chất độc trong trần tích đáy Các trầm tích gây độc chủ yếu là bùn lắng chứa các KLN. Các KLN là nguồn gốc có thể do các quá trình phong hóa, xói mòn từ thường nguồn hoặc do hoạt động sản xuất của con người trong đất dốc gần đó, nhưng chủ yếu là từ nước thải công nghiệp không được xử lý triệt để. Do có hiện tượng keo tụ tự nhiên vùng cửa sông nên hàm lượng các KLN trong bùn đáy tại vùng này thường khá cao. Nồng độ Cu, Zn, Pb, As trong vùng cửa sông thường cao hơn ở biển. Mặt khác, bùn đáy của kênh rạch thành phố cũng là nơi ô nhiễm KLN trầm trọng. KLN trong bùn đáy không chỉ gây tác hại cho đời sống các loại động vật đáy, giáp xác (tôm, nghêu, sò ) mà còn ảnh hưởng tới sức khỏe con người, do các chất độc này có thể được chuyển từ các loài này vào cơ thể con người qua dây chuyền thực phẩm. Hàm lượng lớn của các nguyên tố Cd, Cu, Ni, Zn chắc chắn gây độc đối với đất canh tác. Cây trồng và vật nuôi trên đất bùn này có thể làm tăng hàm lượng KLN trong các mô của động thực vật và tồn đọng tại đây. Con người, động vật sẽ bị gây độc khi ăn phải những thức ăn từ thực vật có chứa các hàm lượng KLN này. 3.2. Độc học môi trường nước 3.2.1. Tổng quan về độc học môi trường nước - Độc chất học trong môi trường nước (water ecotoxicology) là một môn khoa học nghiên cứu về nguồn gốc, diễn biến độc chất, độc tính đối với các sinh vật thủy sinh cũng như người và động vật sử dụng nguồn nước đó. Tác động độc bao gồm gây chết và gây tổn thương, chẳng hạn làm rối loạn quá trình phát triển, sinh sản, các phản ứng vận động, dược lý, bệnh lý, sinh hóa, sinh lý học, hoạt động. Tác động còn có thể tính dựa trên số lượng cá thể bị chết, tỉ lệ trứng không nở, những thay đổi về chiều dài và trọng lượng, tỉ lệ enzym bị ức chế, số lượng cá thể dị dạng, nó bao gồm các nghiên cứu về sự di chuyển, phân bố, biến đổi và dạng sau cùng của hóa chất trong môi trường nước. 42
43. ->Do những tính chất trên, độc học môi trường nước là một lĩnh vực nghiên cứu đa ngành. Do đó, kiến thức về sinh thái nước, sinh lý học, sinh hóa học, mô học là rất cần cho nhà nghiên cứu để hiểu rõ các tác động của các hợp chất độc đối với các sinh vật thủy sinh, động vật và con người dùng đến nước. Môi trường nước rất phức tạp và đa dạng. Nó bao gồm các hệ sinh thái khác nhau như sông suối, ao, hồ, cửa sông, biển ven bờ và ngoài khơi đại dương mà trong đó có rất nhiều thành phần vô sinh và hữu sinh. Các thành phần hữu sinh bao gồm thực vật, động vật, vi sinh vật sống trong những ổ sinh thái riêng của từng loại trong mỗi hệ sinh thái. Các thành phần vô sinh bao gồm môi trường vật lý (nước, chất nền, vật liệu trầm tích, ) trong ranh giới của hệ sinh thái. Mỗi hệ sinh thái dưới nước là một sản phẩm của sự thống nhất phức tạp giữa các thành phần sống và không sống. Do các hệ sinh thái tham gia vào các mối tương tác phức tạp của các tác nhân lý, hóa và sinh học nên để hiểu và xác định một phản ứng của một hệ thống đối với một chất độc nào đó là rất khó, nếu như các mối liên hệ giữa các thành phần trong hệ thống đó không được xác định rõ ràng. Việc đánh giá lại càng phức tạp hơn nữa do khả năng thích nghi của các thành phần hữu sinh và đa dạng loài trong hệ sinh thái đó (là một yếu tố thường thay đổi theo thời gian) và những sự khác biệt về các phản hồi cấu trúc và chức năng giữa các thành phần hữu sinh. Những khác biệt nhỏ trong môi trường vật lý và hóa học cũng như cấu tạo loài cũng gây ra những khác biệt lớn về độc tính của hóa chất và dẫn đến những tác động khác nhau trên hệ sinh thái. Do đó, các điều kiện cụ thể tại một vùng cụ thể phải được xác định trong việc đánh giá độ nguy hiểm tiềm tàng của độc chất. Tất cả các hệ sinh thái nước đều có một điểm chung là các loài sinh vật trong môi trường này (động, thực vật và vi sinh vật) chắc chắn sống ngập trong nước suốt cuộc đời chúng. Đây là một điểm cần lưu ý do các hệ sinh thái nước có thể trở thành nơi tiếp nhận nhiều loại độc chất khác nhau. Các loại độc chất trong môi trường nước – Chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học hoặc các chất tiêu thụ oxygen: Đó là sản phẩm từ các cống nước thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp, trại chăn nuôi. Nước bị ô nhiễm hữu cơ đòi hỏi một lượng oxy cao cung cấp cho vi khuẩn để tự làm sạch, làm suy kiệt hàm lượng oxy hòa tan trong nước, dẫn tới chết tôm, cá. Ngoài ra, sản phẩm từ sự phân hủy các chất hữu cơ còn có thể là các chất độc đối với sinh vật thủy sinh. – Các tác nhân gây bệnh: gồm các loài sinh vật lây nhiễm được đưa vào nguồn nước qua con đường nước thải. – Chất dinh dưỡng thực vật: là những chất dinh dưỡng của các loài thủy thực vật, chủ yếu là carbon, nitrogen, phốt pho. Hàm lượng các chất này có thể gia tăng mạnh tại vùng nhận nước thải sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp. Khi có quá nhiều chất dinh dưỡng làm phát triển các loài thực vật nước, khi chúng chết đi lại gây ô nhiễm hữu cơ cho nguồn nước. – Các chất hóa học hữu cơ tổng hợp - bền vững: có nguồn gốc từ các chất tẩy rửa, thuốc trừ sâu, thuốc kích thích sinh trưởng, thuốc diệt cỏ, chất hóa học công nghiệp, chất thải từ các khu sản xuất. Các hóa chất này có độc tính cao đối với sinh vật, gây ra mùi vị khó chịu và làm cản trở quá trình xử lý nước thải. Một số chất có độc tính cao chỉ với nồng độ rất thấp; số khác, tuy có độc tính thấp nhưng có khả năng tích tụ và gây độc qua mạng lưới thức ăn. – Các chất hóa học vô cơ và khoáng chất: gồm các kim loại, các ion vô cơ, các khí hòa tan, dầu mỏ, các chất rắn và nhiều hợp chất hóa học khác. Chúng có nguồn gốc từ công nghiệp khai thác mỏ, quá trình sản xuất, hoạt động của các dàn khoan dầu, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, các hiện tượng tự nhiên như xói mòn, 43
44. phong hóa, lũ lụt Các hóa chất này ảnh hưởng đến quá trình làm sạch của nguồn nước, hủy diệt đời sống các loài thủy sinh, ăn mòn các công trình dưới nước. – Chất phóng xạ: ô nhiễm phóng xạ bắt nguồn từ việc đào và khai thác mỏ quặng phóng xạ, hoạt động của các lò phản ứng hạt nhân, chất thải phóng xạ không được quản lý chặt chẽ. Các chất này làm chết hoặc làm thay đổi di truyền, hoạt động trao đổi chất, quá trình sinh sản và phát triển của sinh vật như tôm, cá, rùa. Các loại độc chất này sẽ có cơ chế hoạt động phức tạp hơn khi tham gia vào các phản ứng, tương tác qua lại giữa chúng với nhau và với môi trường. Quá trình lan truyền của chất độc trong môi trường nước - Trong môi trường nước sự lan truyền và biến đổi của chất độc sẽ phụ thuộc vào các yếu tố như đặc tính lí học và hóa học của các tác nhân độc, các đặc tính về sinh thái học của các hệ sinh thái, nguồn và tỷ lệ hóa chất trong môi trường. - Trong môi trường nước các hóa chất có thể tồn tại ở 3 trạng thái khác nhau và đều có thể ảnh hưởng đối với các sinh vật. - Hoà tan: Khi các chất dễ hoà tan trong nước thì dễ bị các sinh vật hấp thụ. - Bị hấp thụ bởi các thành phần vô sinh hoặc hữu sinh và lưu lượng trong nguồn nước hoặc lắng xuống đáy. - Tích tụ trong cơ thể sinh vật: Các chất bị nước có thể lắng xuống đáy, ở dạng keo, khó bị sinh vật hấp thụ. Tuy nhiên một số sinh vật đáy có thể sử dụng chúng qua đường tiêu hoá hay hô hấp. Các hoá chất có thể tích tụ trong cơ thể sinh vật tại có mô khác nhau, qua quá trình trao đổi chất và thải tử lại môi trường qua con đường bài tiết. Các chất độc tồn tại trong môi trường nước sẽ tham gia vào các quá trình chuyển hoá: chuyển hoá vô cơ và chuyển hoá sinh học. Các quá trình chuyển hoá về cơ là: thuỷ phân, oxy hoá, quang phân. Các chuyển hoá vô cơ có thể tạo ra hay không tạo ra sản phẩm tham gia vào biến đổi sinh vật. Quá trình chuyển hoá sinh học: sau khi bị hấp thụ các chất độc bị chuyển hoá sinh học khác hoàn toàn với các phản ứng chuyển hoá sinh học khác hoàn toàn với các phản ứng chuyển hoá vô cơ 5 MT nước. Nhìn chung quá trình chuyển hoá sinh học có khuynh hướng làm thoái hoá các chất thành dạng ít độc hơn * Quá trình tích tụ sinh học. Chất độc có thể đi vào sinh vật theo đường thức ăn và được tích luỹ lại chính sự tích luỹ nào làm thay đổi nồng độ chất độc trong môi trường. * Quá trình tích luỹ sinh học thuộc vào các yếu tố sau: 1. Tính ưa mỡ của chất độc. 2. Vận tốc chuyển hoá của chất độc trong cơ thể sinh vật. 3. Chu kỳ bán huỷ của chất độc trong cơ thể sinh vật. Có 2 dạng tích tụ sinh học của chất độc trong cơ thể sinh vật. 44
45. * Tích tụ do khuyếch tán từ môi trường đi vào sinh vật Do quá trình khuyếch tán mà các chất độc đi vào cơ thể sinh vật - Tích tụ đơn bộ phận: chất độc chỉ đi vào 1 cơ quan của sinh vật còn lại sẽ được đào thảo ra ngoài. Chất độc cơ chế sáng phân bố cơ thể tích tụ 1 bộ phận  đào thải VD: DDT chùm tích tụ ở gan. - Tích tụ đa bộ phận: chất độc tích luỹ ở nhiều bộ phận của cơ thể sống. Chú ý: Tích tụ đa bộ phận phổ biến hơn tích tụ đơn bộ phận. * Để đặc trưng cho quá trình tích tụ sinh học người ta đưa ra 1 hệ số gọi là hệ số tích tụ sinh học: là 1 đại lượng đặc trưng cho khả năng lưu giữ chất độc trong cơ thể sống tồn tại trong môi trường có chứa chất độc đó. * Tích tụ chất độc do khuyếch đại sinh học. Trong quá trình tiếp xúc lâu dài với chất độc thì lượng chất độc vào cơ thể sinh vật khi phát triển tiếp tục tăng lên. Các thực vật bậc thấp, bậc cao, động vật bậc thấp, bậc cao, kể cả con người khi tiếp xúc với chất độc, độc tố đều có thể bị những độc, phần lớn chất độc sẽ được đào thải ra ngoài một phần có khả năng tồn lưu trong cơ thể sống. Theo lượng thức ăn và quy luật vật chủ, con mồi các độc chất tồn lưu đó có thể chuyển từ sinh vật này sang sinh vật khác và được tích luỹ bằng những hàm lượng độc tố cao hơn theo bậc dinh dưỡng và theo thời gian sống, quá trình này được gọi là quá trình khuyếch đại sinh học. 3.2.2. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến độc tính. - Các yếu tố liên quan tới cách thức ngộ độc. Khi 1 hoá chất tác động đến cơ thể sinh vật thuỷ sinh hợp chất đó phải tiếp xúc, phản ứng với 1 vị trí tiếp nhận tương thích trên cơ thể sinh vật với nồng độ đủ cao, thời gian đủ dài. Thời gian và nồng độ hoá chất thuỷ đổi theo từng loại hợp chất, sinh vật, vị trí tiếp xúc. Trong quá trình đánh giá tính độc yếu tố quan trọng nhất của cách thức ngộ độc là loại chất độc, độ dài, tần số ngộ độc, nồng độ hợp chất các sinh vật trong môi trường nước có thể bị tác động bởi các hoá chất có trong nước, bùn trầm tích hay trong thức ăn sự tồn tại của hoá chất sẽ ảnh hưởng tới cách thức nhiễm độc. Các hợp chất tan trong nước để tác động hơn hợp chất không tan, các chất tan trong nước có thể tiếp xúc với cơ thể sinh vật trên toàn bộ diện tích, quang, miệng các hợp chất có trong thức ăn chỉ có thể bị hấp thụ qua tiêu hoá. Các tác hại của chất độc diễn ra thông qua ngộ độc cấp tính hay mãn tính. Tần số ngộ độc cũng ảnh hưởng tới tính độc. VD: Sự ngộ độc cấp tính của 1 hoá chất sinh vật sẽ gây ra những tác hại tức thì nhưng sự ngộ độc liên tiếp tích luỹ sự ngộ độc tương đương với độc cấp tính thì ít hại hơn hoặc không có hại. Điều này là do quá trình trao đổi chất của hoá chất trong quá trình ngộ độc hay sự thích nghi của sinh vật với hợp chất. - Các tác nhân liên quan đến sinh vật. 45
46. + Mỗi loài sinh vật có sự nhạy cảm khác nhau đối với từng loại hợp chất, sự nhạy cảm này là do tỷ lệ và cách thứuc trao đổi chất của sinh vật. + Chế độ ăn cũng sẽ ảnh hưởng tới quá trình độc: VD: các loại hải cẩu chuyên bắt những con cá yếu mà những con dễ ngộ độc nặng nhất. + Tính thích nghi với môi trường (các con non, ấu trùng là dễ tổn thương nhất). - Các tác nhân môi trường Các tác nhân môi trường sẽ ảnh hưởng tới quá trình vận chuyển, chuyển hoá của chất độc nén sẽ ảnh hưởng túi tính độc. VD: nhiệt độ, DO, pH, chất lỏng, chất tiếp xúc có trong môi trường, trong các yếu tố lý hoá của chất độ. VD: sự hoà tan, thuỷ phân. Các tác nhân môi trường có thể ảnh hưởng đến độc tính của một chất độc bao gồm các tác nhân liên quan đến khả năng hoạt động của độc chất trong môi trường nước, chẳng hạn hàm lượng oxy hòa tan, pH, nhiệt độ, chất lơ lửng. - Độc tính của chất độc còn có thể bị ảnh hưởng bởi sự kết hợp của hóa chất. Một độc chất trong môi trường ô nhiễm có thể có độc tính cao hơn chính nó nếu ở dạng tinh chất. Các yếu tố khác liên quan đến độc tính của độc chất là các đặc tính lý, hóa học của nó như độ hòa tan, áp suất bay hơi và pH. Những yếu tố này ảnh hưởng đến khả năng hoạt động, độ bền vững, sự biến đổi, dạng gây độc sau cùng của hóa chất trong môi trường nước. • Nhiệt độ nước Nhiệt độ trong môi trường nước có thể làm tăng, giảm hay không ảnh hưởng đến độc tính, tùy thuộc vào loại độc tố, loài sinh vật, tùy thuộc điều kiện cụ thể của từng trường hợp. Hiện nay có ít nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ lên độc chất trong sự ngộ độc mãn tính. Trong sự nhiễm đôc cấp tính, khoảng thời gian đề kháng đối với một liều gây chết của độc tố sẽ thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Và khoảng thời gian này dài ra hay ngắn đi dưới tác dụng của nhiệt độ còn tùy thuộc vào loài sinh vật hay loại độc tố, độc chất. + Kẽm, thủy ngân, phenol, naphthenic acid sẽ tăng độc tính ở nhiệt độ nư?c thấp. Muối cyanide, hydrogen sulfide, một số thuốc trừ sâu (eldrin, DDT, permethrin, ) tăng độc tính khi nhiệt độ nước tăng. - Tuy nhiên, cũng có một số trường hợp đặc biệt cho thấy độc tính thay đổi theo nhiệt độ, tăng hay giảm lại o tùy thuộc vào loài sinh vật. Cá hồi Đại Tây Dương có ngưỡng LC50 ở nhiệt độ 19 C cao hơn ngưỡng ở nhiệt độ 3oC hay 5oC đối với độc tính của kẽm. Cá tuế đầu dẹp lại có o o ngưỡng LC50 cao gấp 3 lần ở nhiệt độ 15 C so với nhiệt độ 25 C đối với độc tính của kẽm. Giải thích cho ảnh hưởng của nhiệt độ lên độc tính của độc chất là do nhiệt độ làm tăng quá trình ion hóa, giải phóng độc tố dưới dạng không liên kết, dễ xâm nhập qua màng tế bào. Ví dụ, một sự thay đổi nhiệt độ từ o o 0 C lên 30 C sẽ làm tăng hàm lượng NH3 lên gấp 9 lần trong cùng một điều kiện pH; do đó làm gia tăng độc tính trong môi trường nước. • Oxy hòa tan Người ta thường cho rằng, khi lượng oxy hòa tan trong nước giảm sẽ làm gia tăng đôc tính của độc chất trong môi trường nước. Tuy nhiên, do các nghiên cứu chưa đầy đủ nên kết luận trên chỉ là một phần của những ảnh hưởng do hàm lượng oxy hòa tan đối với độc chất và chỉ mới được kiểm chứng đối với ngộ độc cấp tính mà thôi. 46
47. Nếu độc tính của một chất phụ thuộc vào pH, nó sẽ gia tăng khi lượng oxy hòa tan giảm. Chẳng hạn như amonia sẽ gia tăng độc tính gấp 2,5 lần. Điều này được giải thích rằng, do lượng oxy thấp nên lượng nước qua mang sẽ tăng lên, gây ra gia tăng pH cục bộ; và do đó, làm gia tăng lượng amonia chưa được ion hóa, khiến độc tính sẽ tăng lên. Bảng 3.1: LC50 của kẽm đối với cá thái dương mang xanh giảm theo sự giảm của lượng oxy hòa tan oxygen (% bão hòa) LC50 (mg/l) 67 11,3 38 10,6 21 7,3 Có thể thấy rằng, ở mức oxygen thấp nhất thì LC50 của cá Thái dương mang xanh cũng thấp hơn hẳn so với hai mức trên và độc tính cũng tăng lên gấp 1,5 lần so với độc tính ở mức oxygen 67%. • pH của nước Ảnh hưởng chính của pH lên độc chất là sự ion hóa dưới sự thay đổi pH. Các phân tử không liên kết sẽ trở + nên độc hơn do chúng dễ xâm nhập vào mô tế bào hơn. Một ví dụ cổ điển là amonia, độc tính của nó đã được nghiên cứu kỹ và thường được dự đoán qua đặc tính của nước. Ion amonia (NH4 ) ít độc hay hoàn toàn không độc; trong khi đó, dạng tự do NH3 lại khá độc, LC50 của cá hồi dao động từ 0,2 – 0,7 mg/l. Sự gia tăng một đơn vị pH trong một diện tích nước mặt nhất định sẽ làm gia tăng lượng NH3 lên 6 lần và đồng thời gia tăng độc tính. - Một số độc tố sinh học thay đổi độc tính theo pH, một số khác không thay đổi. Độc tính của chất diệt cỏ dinitrophenol giảm 5 lần khi pH tăng lên từ 6.9 đến 8. Tương tự như vậy, độc tính của 2-4 dichlorophenol giảm đi khi pH tăng lên. Điều này được giải thích do pH tăng sẽ làm giảm dạng không liên kết. Trong các chất độc sinh học ít bị ảnh hưởng bởi pH có rotenone và 2,4-dichlorophenoxyacetic acid. Một số chất không thay đổi nhiều về độc tính khi pH thay đổi, chẳng hạn phenol, chất hoạt động bề mặt alkyl benzenesulfonate (ABS). • Độ mặn - Thực nghiệm cho thấy khả năng chống chịu với độc tính của cá nước mặn tương tự như loài họ hàng với chúng sống trong môi trường quen thuộc của chúng (Klapow và Lewis, 1979). Tuy nhiên, một loài cá nhất định sẽ có những ngưỡng chịu độc khác nhau khi độ mặn trong nước thay đổi. Điều này có thể dự đoán được do các loài cá nước ngọt dư muối hơn so với môi trường của chúng và các loài cá nước mặn thiếu muối hơn so với môi trường nước biển. Như vậy, biện pháp để tránh sự thay đổi độc tính của độc tố là duy trì cân bằng muối trong nước. - Nhiều nghiên cứu đã cho thấy độ mặn của môi trường nước thực sự không ảnh hư?ng quan trọng đến độc tính của độc chất. Điều quan trọng là bản chất tự nhiên của sinh vật, là loài nước mặn, chịu mặn hay nước ngọt sẽ thích nghi được với sự thay đổi độ mặn như thế nào và từ đó sẽ ảnh hưởng đến khả năng chống chịu của chúng đối với độc chất. 3.2.3. Ảnh hưởng của độc chất trong môi trường nước. * Ảnh hưởng của KLN. 47
48. Nhiều KLN có vai trò quan trọng cho dinh dưỡng của sinh vật nước. VD: Coban, Cu, Fe Tuy nhiên nhu cầu các KLN của sinh vật là không cao đều ở mức vi lượng. Sự thay đổi nghiêm trọng hàm lượng KLN trong nước có thể dẫn đến tử vong hoặc làm mất cân bằng và sinh tử yếu ớt. Một số KLN như Hg, Cd có thể gây độc ngay khi nồng độ còn - Độc cấp tính của KLN Các KLN gây độc cấp tính thể hiện tác động trong 1 khoảng dà từ giảm nhẹ tác động sinh trưởng đến tử vong. Mỗi 1 loại độc chất có mức độ tác động cấp tính khác nhau đối với 1 loại độc chất. - Độc mãn tính của KLN * Đối với cá: Giai đoạn phôi thai và ấu trùng của thuỷ sinh vật là giai đoạn nhạy cảm nhất đối với chất độc nói chung. Sự phát triển của phôi cá cực kì nhạy cảm đối với KLN. Do tính thấm của trứng giảm và màng đệm bị cứng đi. * Ảnh hưởng của HCBVTV Trong quá trình canh tác nông nghiệp HCBVTV sẽ theo nó từ các đi vào các thuỷ vực làm hàm lượng của chất cao gây nguy hiểm cho sinh vật thuỷ sinh. Nó có thể bị ô nhiễm HCBVTV các trường hợp sau: - Để các HCBVTV thừa sau khi sử dụng. - Để rửa dụng cụ chứa HCBVTV hồ ao - Phun HCBVTV cho cây trồng cạnh sông hồ ao - Xói mòn đất, nước chảy trên HCBVTV hồ, ao, sông Độc tính mãn của HCBVTV. Các HCBVTV đều có khả năng tích luỹ trong cơ thể người và động vật máu nóng. Các HCBVTV đều có khả năng kích thích khối u ác tính phát triển, ảnh hưởng đến bào thai và gầy đi dạng đối với thế hệ sau. Biểu hiện trạng thái của nhiễm độc mãn tính thường thấy như da xanh, mất ngủ, nhức đầu, mỏi cơ, mỏi khớp, suy gan, rối loạn thận. 3.2.4 Nguồn độc chất trong các môi trường nước 3.2.4.1. Chất độc trong môi trường nước sông Trong nhiều năm, chúng ta đã khai thác các dòng sông với nhiều mục đch khác nhau như lấy nước, sản xuất thủy điện, làm phương tiện giao thông, nơi tiếp nhận các nguồn nước thải của sinh hoạt và công nghiệp, Những việc này làm thay đổi đặc điểm tự nhiên của dòng sông, môi trường sống của hệ sinh vật nước và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. * Độ mặn: nước mặn theo thủy triều hoặc từ các mỏ muối trong lòng đất khi hòa lẫn trong môi trường nước làm cho nước bị nhiễm chlor, natri khá cao. Khi nồng độ muối cao sẽ làm các sinh vật chậm phát triển, chết. Nhiều loại tôm rất nhạy với sự thay đổi Cl- và các hàm lượng khác. Với nồng độ muối > 1g/l vi sinh vật bị ảnh hưởng, > 4g/l cây trồng bị giảm năng suất và > 8g/l tất cả các thực vật (trừ thực vật rừng ngập mặn) đều bị chết. * pH: Chỉ một số loài (rất ít) sống ở pH 10, phần lớn các sinh vật thích nghi ở pH từ 4 - 9,5. 48