TS. Lê Quốc Tuấn

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

Chương 4

ĐỘC CHẤT HỌC MÔI TRƯỜNG

4.1. Nền tảng độc chất học môi trường

Các khu công nghiệp và nông nghiệp thường xuyên sử dụng nhiều loại

hóa chất cùng với chất thải hóa học phát sinh từ khu chế xuất được thải vào môi

trường. Các loại khí thải phát tán trong không khí; chất thải lỏng hòa tan vào các

nguồn tiếp nhận và được vận chuyển xa nguồn thải một cách nhanh chóng. Giống

như các chất diệt cỏ và các hóa chất nông nghiệp khác làm thay đổi sản lượng

nông nghiệp và lâm nghiệp. Trong thực tế, lợi nhuận từ việc sử dụng các loại hóa

chất cho phát triển công nghiệp thường có ảnh hưởng không tốt đến môi trường.

Việc sử dụng các chất diệt côn trùng có thể làm cho cá và chim chết hàng loạt.

Ngoài ra ảnh hưởng của các độc tố phát sinh trong quá trình sử dụng, các loại

hóa chất còn gây ảnh hưởng đến đời sống hoang dã và trong nhiều trường hợp có

thể gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người và cộng đồng. Điều này đã gióng

lên một hồi chuông cảnh báo về tác hại của các hóa chất được sử dụng. Do đó đã

có một vài khuyến cáo đưa ra nhằm điều tiết và hạn chế việc thải các hóa chất

vào môi trường. Việc thải hóa chất vào trong môi trường đòi hỏi có một sự hiểu

biết về thuộc tính của độc chất và hậu quả chúng đối với môi trường. Từ đó

ngành độc chất học môi trương ra đời.

Độc chất học môi trường là ngành khoa khoa học nghiên cứu "số phận"

và ảnh hưởng các hóa chất trong môi trường. Cho dù, định nghĩa này đầu tiên đề

cập đến các hóa chất tự nhiên có trong môi trường, độc chất học môi trường về

cơ bản kết hợp với ngành hóa môi trường nghiên cứu về các hợp chất do con

người tạo ra. Độc chất học môi trường có thể chia ra thành 2 chuyên ngành: độc

chất học sức khỏe môi trường và độc chất học sinh thái. Độc chất học sức khỏe

môi trường là ngành nghiên cứu ảnh hưởng của các hóa chất lên sức khỏe con

người, trong khi độc chất học sinh thái tập trung vào ảnh hưởng của độc chất môi

trường lên hệ sinh thái và các cấu thành của hệ sinh thái. Đánh giá ảnh hưởng

độc tính của các hóa chất lên con người có liên quan đến việc sử dụng các mẫu

sinh vật chuẩn (vd. chuột) cũng như các đánh giá về sự phát nhiễm của cộng

đồng bị phơi nhiễm (vd. nông dân và công nhân). Trái lại, độc học sinh thái liên

quan đến ngành nghiên cứu ảnh hưởng của độc chất lên nhiều loại sinh vật cấu

thành nên hệ sinh thái từ vi sinh vật cho đến động vật ăn thịt. Hơn nữa, để có một

TS. Lê Quốc Tuấn

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

cái nhìn toàn diện về ảnh hưởng của hóa chất trong môi trường đòi hỏi có những

đánh giá bổ sung về độc chất học như số phận của hóa chất trong môi trường và

các phản ứng của độc chất với các thành phần "vô sinh" của hệ thống sinh thái.

Đo đó, để đánh giá ảnh hưởng của hóa chất trong môi trường cần phải sử dụng

kiến thức chuyên ngành của nhiều ngành khoa học khác nhau. Mục đích cuối

cùng của những đánh giá này là giải thích ảnh hưởng của hóa chất có mặt trong

môi trường (đánh giá quá khứ nguy hại) và dự đoán ảnh hưởng của các hóa chất

trước khi chúng được thải vào môi trường (đánh giá tiềm năng nguy hại).

Hóa chất gây nên các mối nguy hiểm cho môi trường thường có 3 đặc

điểm sau: bền vững trong môi trường, dễ tích lũy trong cơ thể sống và độc tính

cao.

4.2. Tính bền vững trong môi trường của độc chất

Các quá trình hữu sinh và vô sinh tồn tại trong tự nhiên thực hiện chức

năng loại thải độc tố hóa học. Nhiều hóa chất thải vào môi trường có tính nguy

hại thấp do chúng có thời gian sống thấp. Các hóa chất có mối nguy hại cao (vd.

DDT: Dichloro-Diphenyl-Trichloroethane, PCB: Polychlorinated biphenyl,

TCDD: Polychlorinated dibenzodioxin) không bị phân hủy và bền vững lâu dài

trong môi trường. Việc tiếp tục thải các chất này vào trong môi trường sẽ dẫn đến

sự tích lũy của chúng đến mức độ đủ để gây độc. Những hóa chất này có thể tiếp

tục gây độc trong thời gian dài cho dù quá trình thải chúng vào môi trường đã

dừng lại từ lâu. Chúng ta có thể đánh giá sự vền vững của các hóa chất qua thời

gian bán hủy hủy của chúng (Bảng 4.1). Sự phân hủy của độc chất trong môi

trường thường diễn ra qua 2 quá trình: hữu sinh và vô sinh. Cả hai quá trình hữu

sinh và vô sinh đều có vai trò quan trọng trong việc phân hủy và chuyển hóa các

độc chất trong môi trường.

Bảng 4.1. Thời gian bán phân hủy của một số chất trong môi trường

Độc chất Thời gian bán phân hủy Môi trường

DDT 10 năm Đất

TCDD 9 năm Đất

Atrazine 25 tháng Nước

Benzoperylene (PAH) 14 tháng Đất

Phenanthrene (PAH) 138 ngày Đất

Carbofuran 45 ngày Nước

TS. Lê Quốc Tuấn

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

4.2.1. Phân hủy vô sinh

Nhiều yếu tố trong môi trường có thể phá hủy cấu trúc bền của hóa chất

trong môi trường. Nhiều quá trình phân hủy vô sinh diễn ra nhờ ảnh hưởng của

ánh sáng (quang phân) hay nước (thủy phân)

Quang phân. Ánh sáng, trước tiên là vùng tử ngoại, có khả năng bẻ gãy

các liên kết hóa học, do đó góp phần vào việc phân hủy một vài hóa chất. Quang

phân chủ yếu diễn ra trong không khí hoặc trong nước bề mặt nơi mà cường độ

ánh sáng cao nhất. Quang năng phụ thuộc vào cả cường độ ánh sáng và khả năng

hấp thu ánh sáng của các phân tử. Các hợp chất mạch vòng không no như

polycyclic aromatic hydrocarbon dễ dàng bị quan phân do chúng có khả năng

hấp thu năng lượng ánh sáng cao. Năng lượng ánh sáng cũng có thể tạo điều kiện

thuận lợi cho việc tương tác giữa các chất ô nhiễm và oxy chúng qua quá trình

thủy phân hoặc oxi hóa. Sự quang oxi hóa chất diệt côn trùng parathion được

biểu diễn qua Hình 4.1.

Thủy phân. Nước, thường kết hợp với năng năng lượng ánh sáng hoặc

nhiệt độ, có thể bẻ gãy các liên kết hóa học. Phản ứng thủy phân thường dẫn đến

việc chèn một nguyên tử oxygen vào trong phân tử. Liên kết ester trong phân tử

parathion (hình 26.1) rất dễ dàng bị thủy phân. Sự thủy phân làm giảm thời gian

bán phân hủy của các hóa chất trong môi trường. Tốc độ thủy phân các hóa chất

phụ thuộc vào nhiệt độ và pH của môi trường nước. Tốc độ thủy phân tăng khi

nhiệt độ tăng và pH khắc nghiệt.

TS. Lê Quốc Tuấn

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

Quang Hóa Thủy phân

Hình 4.1. Ảnh hưởng của ánh sáng (quang hóa) và nước mưa (thủy phân) đến sự

phân hủy parathion

4.2.2. Phân hủy hữu sinh

Nhiều chất lây nhiễm trong môi trường dễ dàng bị phân hủy vô sinh. Tuy

nhiên, quá trình phân hủy vô sinh thường xảy ra với tốc độ chậm. Sự phân hủy

các chất lây nhiễm có thể diễn ra ở tốc độ cao qua hoạt động của vi sinh vật. Vi

sinh vật (vi khuẩn, nấm) phân hủy các chất nhằm lấy năng lượng từ các nguồn

này. Quá trình phân hủy hữu sinh thường được thực hiện bởi các enzyme và tốc

độ phân hủy nhanh hơn rất nhiều so với phân hủy vô sinh. Các quá trình phân

hủy hữu sinh có thể dẫn đến sự khoáng hóa hoàn toàn cách chất thành nước, CO2

và các chất vô cơ. Phân hủy hữu sinh bao gồm các quá trình kết hợp với sự phân

hủy vô sinh (vd. thủy phân, oxi hóa) và các quá trình loại bỏ các nguyên tử clo,

cắt các cấu trúc mạch vòng, loại bỏ chuỗi carbon. Quá trình mà qua đó các vi

TS. Lê Quốc Tuấn

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

sinh vật loại bỏ các chất gây ô nhiễm môi trường được gọi là sự xử lý sinh học

(bioremediation).

4.3. Tích lũy sinh học

4.3.1. Đặc tính của quá trình tích lũy sinh học

Chỉ có tính chất bền vững trong môi trường, thì các chất sẽ không gây

nên vấn đề gì cho môi trường. Nếu một chất không thể xâm nhập vào bên trong

cơ thể của sinh vật, thì nó sẽ không đem đến mối đe dọa nào. Một khi đã được

hấp thu, hóa chất được tích lũy trong cơ thể đến giới hạn có thể gây độc. Sự tích

lũy sinh học được định nghĩa như là một quá trình mà qua đó sinh vật tích lũy

các hóa chất trực tiếp từ môi trường vô sinh (vd. nước, khí, đất) và từ các nguồn

thức ăn (truyền dưỡng). Các hóa chất môi trường được hấp thu một lượng lớn bởi

sinh vật qua quá trình khuếch tán thụ động. Vị trí đầu tiên cho việc hấp thu bao

gồm màng phổi, mang, đường ruột. Da và các cấu trúc khác (vảy, lông mao, lông

vũ) có tác dụng bảo vệ cơ thể. Tuy nhiên, việc hấp thu một số hóa chất qua da có

thể xảy ra. Các hóa chất phải xuyên qua lớp đôi lipid của màng để đi vào trong

cơ thể. Tiềm năng tích lũy sinh học các hóa chất có liên quan với sự hòa tan trong

lipid của các chất. Môi trường nước là nơi mà tại đó các chất có ái lực với lipid

xuyên qua tấm chắn giữa môi trường vô sinh và sinh vật. Bởi vì (1) sông, hồ và

đại dương như là các bể lắng các chất và (2) sinh vật thủy sinh chuyển một lượng

lớn nước xuyên qua màng hô hấp của chúng (mang) cho phép tách một lượng

vừa đủ các hóa chất từ nước. Thủy sinh vật có thế tích lũy sinh học các hóa chất

có ái lực với lipid và đạt đến nồng độ cao hơn nồng độ chất đó có trong môi

trường (Bảng 4.2).

Bảng 4.2. Sự tích lũy sinh học một số độc chất trong cá

Độc chất Chỉ số tích lũy

DDT 127.000

TCDD 39.000

Endrin 6.800

Pentachlorobenzene 5.000

Lepthophos 750

Trichlorobenzene 183

Nguồn: LeBlanc, 1994, Environ. Sci. Technol., 28, 154-160.

Chỉ số tích lũy là tỉ lệ nồng độ độc chất trong cá và trong nước lúc ở trạng thái cân bằng

TS. Lê Quốc Tuấn

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

Sự hấp thu các chất hòa tan trong lipid từ môi trường phụ thuộc chủ yếu

vào thành phần lipid của các cơ quan, bởi vì lipid của cơ thế là nơi đầu tiên lưu

lại hóa chất (hình 26.2).

Hình 4.2. Mối tương quan giữa thành phần lipid và nồng độ PCB

(Polychlorinated biphenyl). Nguồn: Oliver và Niimi, 1988. Environ. Sci. Technol.,

22, 388-397.

Các hóa chất có thể được chuyển vào chuỗi thức ăn từ sinh vật đến động

vật ăn thịt. Đối với các chất hòa tan trong lipid, thì sự vận chuyển này có thể dẫn

đến việc tăng nồng độ hóa chất với mỗi mắc xích tiếp theo trong chuỗi thức ăn

(phát tán sinh học). Như được mô tả ở hình 26.3, một chất có thể tích lũy sinh

học bởi một nhân tố của (2) bất kể nguồn chất lây nhiễm là nước hay thức ăn thì

việc phát tán các chất ở mỗi mức dinh dưỡng sẽ dẫn đến nồng độ cao hơn của

chất đó trong mức cao của chuỗi thức ăn.

TS. Lê Quốc Tuấn

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

Hình 4.3. Sự gia tăng nồng độ độc chất trong chuỗi thức ăn sinh thái. (1) là nồng

độ độc chất trong môi trường nước. Sự tích lũy sinh học độc chất từ cả môi

trường nước và nguồn thức ăn. Số có vòng tròn là nồng độ độc chất trong các cấu

thành của chuỗi thức ăn; số đi kèm theo với mũi tên là nồng độ độc chất chuyển

từ cấu thành này đến cấu thành khác.

Điều đó cho thấy tích lũy sinh học độc chất điển hình từ nước môi trường

nước hơn là từ thức ăn và dường như không có một cá thể nào tích lũy độc chất ở

cùng một mức độ từ cả 2 nguồn. Ví dụ, sự vận chuyển DDT trong chuỗi thức ăn

đã dẫn đến sự suy thoái nhiều quần thể chim ăn thịt. Điều này đã góp phần làm

nên một quyết định là cấm sử dụng chất diệt côn trùng này.

Tích lũy sinh học làm chậm quá trình biểu hiện độc tính của hóa chất.

Lúc đầu độc chất được tích lũy trong lipid, nhưng vẫn di chuyển đến mục tiêu.

Khi lipid được sử dụng thì hóa chất này mới biểu hiện độc tính. Ví dụ, độc chất

tích lũy trong lipid thường được di chuyển trong quá trình chuẩn bị cho sự sinh

sản. Sự mất lipid có thể dẫn đến giải phóng các độc chất hòa tan trong lipid và

TS. Lê Quốc Tuấn

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

làm cho chúng trở nên độc. Hệ quả này có thể dẫn đến sự chết của các cá thể

trưởng thành khi chúng tiến đến sự thành thục để sinh sản. Các hóa chất hòa tan

trong lipid cũng có thể được chuyển cho các thế hệ sau. Ví dụ, lipid có trong lòng

đỏ của trứng hoặc trong sữa động vật có vú, có khả năng sự gây độc cho các thế

hệ sau mà thế hệ bố mẹ không bị nhiễm độc bởi các hóa chất này.

4.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy sinh học

Sự tích lũy sinh học các độc chất môi trường chịu ảnh hưởng bởi một vài

yếu tố. Trước hết phải kể đến là tính bền vững trong môi trường của độc chất.

Mức độ tích lũy của một chất trong môi trường được xác định bằng nồng độ của

chất đó trong môi trường. Chất gây ô nhiễm dễ dàng bị đào thải ra khỏi môi

trường thì thường không sẵn sàng cho tích lũy sinh học.

Như đã đề cập ở trên, tính tan trong lipid là một nhân tố quyết định cho

khả năng tích lũy sinh học của một chất. Tuy nhiên, các chất có ái lực với lipid

thường có xu hướng ngấm vào trong nền đáy, vì thế làm cho chúng ít sẵn sàng

cho việc tích lũy sinh học. Ví dụ một số chất dễ dàng bị hấp thu bởi acid humic

có trong bùn đáy thì thường ít có khả năng tích lũy sinh học trong cá.

Khi bị hấp thu bởi sinh vật, thì số phận của chất gây ô nhiễm sẽ ảnh

hưởng đến sự tích lũy sinh học của nó. Các chất bị chuyển hóa sinh học thường

trở nên dễ tan trong nước và ít tan trong lipid. Chất bị chuyển hóa sinh học do đó

ít bị cô lập trong khối lipid và dễ dàng bị đào thải ra khỏi cơ thể. Như được biểu

diễn ở bảng 4.3, các chất dễ dàng bị chuyển hóa sinh học, thì sự tích lũy sinh học

sẽ ít diễn ra. Sự khác nhau về tốc độ đào thải dẫn đến sự khác nhau trong tích lũy

sinh học của loài.

Bảng 4.3. Các chỉ số tích lũy sinh học đo được và dự đoán trong cá của một số

độc chất.

Độc chất Dễ dàng chuyển Chỉ số tích lũy

hóa sinh học Dự đoán Đo được

Chlordance Thấp 47.900 38.000

PCB Thấp 36.300 42.600

Mirex Thấp 21.900 18.200

Pentachloro-phenol Cao 4.900 780

Tris(2,3-dibromo-propyl)phosphate Cao 4.570 3

Nguồn: Mackay, 1982. Environ. Sci. Technol., 16, 274-278

TS. Lê Quốc Tuấn

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

4.4. Độc tính

4.4.1. Độc tính cấp

Độc tính cấp được định nghĩa là độc tính diễn ra trong thời gian phơi

nhiễm ngắn. Độc tính cấp trong môi trường thường liên quan đến tai nạn (ví dụ:

sự rò rỉ của hóa chất vào trong một con sông do tai nạn của một tàu chở hóa chất)

hoặc sự bất cẩn trong việc sử dụng hóa chất (ví dụ: sự phun hóa chất của các máy

bay nhưng không đúng mục tiêu). Các giới hạn xả thải được đưa ra dựa vào chất

thải công nghiệp hoặc chất thải sinh hoạt, khi được tuân thủ, thường thành công

trong việc bảo vệ sinh vật trong các vùng tiếp nhận khỏi bị độc tính cấp. Độc tính

cấp của một chất thường được đánh giá qua giá trị LC50 hoặc LD50. Những thông

số này thường có ý nghĩa thống kê để đánh giá độc tính cấp tương đối của độc

chất. LC50 và LD50 biến động đối với sinh vật trong nước và trong đất theo thứ tự

và chúng được biểu diễn ở Bảng 4.4.

Bảng 4.4. Thứ tự đánh giá độc tính cấp của một số độc chất đối với cá và động

vật hoang dã.

Độc tính cấp của các độc chất môi trường được xác định qua thí nghiệm

với sự lựa chọn các loài đại diện trong hệ thống sinh thái (vd. động vật có vú,

chim, cá, động vật không xương sống, thực vật có mạch, tảo. Cụ thể, US EPA

yêu cầu các kiểm nghiệm độc tính cấp với ít nhất 8 loài nước ngọt và nước mặn

khác nhau (16 kiểm nghiệm) bao gồm cá, động vật không xương sống, và thực

vật khi thành lập các tiêu chuẩn về của một chất nào đó trong môi trường nước.

Các cố gắng được thực hiện chỉ nhằm phân loại sinh vật qua sự nhạy cảm với độc

chất. Tuy nhiên, không có sinh vật vào là luôn bất biến với sự nhạy cảm ít hơn

hoặc nhiều hơn với độc tính cấp của độc chất. Hơn nữa, việc sử dụng các loài

chuẩn trong đánh giá độc tính của một chất cho thấy rằng các loài đại diện cho sự

Caù LC50

(mg/L)

Chim/Ñoäng vaät

coù vuù LD50 (mg/L)

Xeáp haïng

ñoäc

Chaát ñieån

hình

Hôi ñoäc

Khaù ñoäc

Raát ñoäc

Cöïc ñoäc

TS. Lê Quốc Tuấn

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

nhạy cảm của nhiều loài khác chỉ đúng ở một chừng mực nào đó của hệ sinh thái

mà thôi. Những phỏng đoán có chừng mực như thế này thường thiếu chính xác.

4.4.2. Cơ chế gây độc tính cấp

Độc chất môi trường có thể biểu hiện độc tính cấp bằng nhiều cơ chế

khác nhau. Một vài ví dụ dưới đây về các cơ chế đặc biệt liên quan đến các loại

độc chất gây nên độc tính cấp trong môi trường tại một thời điểm hiện tại nhất

định

Ức chế cholinesterase. Sự ức chế họat động của cholinesterase là đặc

tính của độc tính cấp liên quan đến phosphate hữu cơ và thuốc trừ sâu carbamate.

Từ 40 đến 80% ức chế hoạt động của cholinesterase não được tìm thấy trong cá

bị nhiễm độc. Độc tính cấp do việc ức chế cholinesterase khá phổ biến đối với cá

và chim bị nhiễm độc do việc sử dụng một lượng lớn phosphate hữu cơ và

carbamate trong các đồng cỏ, trong nông nghiệp và trong bảo trì sân gôn. Sự ức

chế cholinesterase trong cá có thể xảy ra sau những cơn mưa lớn, do trong môi

trường nước nằm gần các khu vực được phun thuốc diệt côn trùng tiếp nhận một

lượng nước mưa chảy tràn bề mặt. Độc tính cấp đối với chim thường diễn ra sau

khi chim ăn các loại thức ăn nằm trong vùng đã được phun thuốc diệt côn trùng.

Trạng thái mê man. Một cách thức thông thường mà qua đó các chất

thải công nghiệp gây nên độc tính cấp, đặc biệt là đối với sinh vật thủy sinh, là

trạng thái mê man. Trạng thái mê man xảy ra khi một độc chất tích lũy trong

màng tế bào tương tác với hoạt động bình thường của màng. Các phản ứng điển

hình với trạng thái mê man là giảm hoạt động, giảm phản ứng đối với các tuyến

ngoại tiết và tăng sự hình thành sắc tố (ở cá). Trạng thái này có tính thuận nghịch

và các sinh vật không chết thường trở lại hoạt động bình thường khi độc chất bị

đào thải ra khỏi cơ thể. Nếu bị mê man lâu dài có thể dẫn đến cái chết. Khoảng

60% hóa chất công nghiệp đi vào trong môi trường nước gây nên độc tính cấp

qua trạng thái mê man. Hóa chất gây nên độc tính cấp qua trạng thái mê man

thường không gây nên độc tính tại một vài vùng đặc biệt trong cơ thể sinh vật và

có ái lực với lipid, dẫn đến việc tích lũy độc chất này trong lớp lipid hoặc pha

giữa lipid và nước của màng đến một mức độ đủ để phá hủy chức năng của màng.

Hóa chất gây nên trạng thái mê man bao gồm alcohol, ketone, benzene, ether và

aldehide

4.4.3 Độc tính mãn tính

TS. Lê Quốc Tuấn

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

Độc tính mãn tính được định nghĩa như là độc tính do kết quả của sự

phơi nhiễm lâu dài của sinh vật đối với một độc chất nào đó. Độc tính lâu dài

thường liên quan đến các quá trình sinh sản, đột biến, nội tiết và rối loạn chức

năng phát triển. Tuy nhiên, phơi nhiễm mãn tính cũng có thể dẫn đến cái chết

trực tiếp không quan sát được trong quá trình phơi nhiễm cấp tính. Ví dụ, phơi

nhiễm mãn tính của các chất ái lực cao với lipid có thể dẫn đến sự tích lũy sinh

học chất đó đến nồng độ có thể gây chết sinh vật. Hoặc, sự di chuyển các độc

chất có ái lực với lipid giữa các thành phần lipid trong quá trình sinh sản có thể

dẫn đến cái chết. Về lý thuyết, điều quan trọng là nhận ra rằng tất cả các chất gây

nên độc tính cấp ở một nồng độ đủ cao, thì hầu như không gây nên độc tính mãn

tính.

4.5. Kim loại

Hầu hết các kim loại có mặt trong môi trường đá, đất, nước, không khí

thường ở nồng độ thấp và phân tán rộng. Kim loại thường được sử dụng cho các

mục đích khác nhau trong hoạt động của con người. Chính các hoạt động này đã

làm tăng hàm lượng kim loại trong môi trường. Thời gian gần đây một lượng lớn

kim loại được sử dụng trong công nghiệp, nông nghiệp và y học. Điều này đã

làm gia tăng sự phơi nhiễm không chỉ đối với công nhân mà còn đối với người sử

dụng các sản phẩm có chứa kim loại. Để một kim loại biểu hiện độc tính, nó phải

xuyên qua màng và đi vào bên trong tế bào. Nếu một kim loại ở dạng hòa trong

lipid như methylmercury (methyl thủy ngân), nó dễ dàng thấm qua màng; một số

kim loại khác (vd. chì) có thể được hấp thu bằng cách hòa tan thụ độn. Ảnh

hưởng độc của kim loại thương liên quan tới sự tương giữa các kim loại tự do với

các thành phần khác nhau của màng tế bào qua các một số phản ứng sinh hóa đặc

biệt.

4.5.1. Cơ chế và vị trí tương tác của kim loại đối với cơ thể

- Ức chế hoặc hoạt hóa enzyme

- Tác động đến các bào quan

- Gây ung thư

- Tác động đến hệ thần kinh

- Tác động đến tuyến nội tiết và cơ quan sinh sản

- Tác động đến hệ hô hấp

TS. Lê Quốc Tuấn

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

- Tương tác hoặc gắn kết với protein

4.5.2. Một số kim loại có độc tính cao (Xem thêm tài liệu tham khảo)

- Chì

- Thủy ngân

- Cadmium

- Crôm

- Arsenic

4.5.3. Xử lý độc tính kim loại

Xử lý phơi nhiễm kim loại nhằm bảo vệ hoặc hoặc giảm độc tính được

thực hiện bởi các hợp chất có khả năng tạo phức với kim loại. Tạo phức là sự

hình thành một phức hợp ion kim loại mà trong đó ion kim loại như là một chất

cho điện tử. kim loại có thể phản ứng với chất gắn kết có chứa O-, S- và N- (vd.

-OH, -COOH, -S-S- và -NH2). Các chất sau khi tạo phức với kim loại có thể di

chuyển đến nơi tích lũy, tạo thành các phức hợp không độc và không sẵn sàng

liên kết với các kim loại khác và dễ dàng bị cô lập hoặc đào thải.

4.6. Hóa chất trong nông nghiệp (nông hóa)

Hóa chất trong nông nghiệp là các loại hóa chất được sử dụng để giết

hoặc kiểm soát sâu bệnh, bảo vệ thực vật, kích thích sinh trưởng...Chúng được

xem là chất gây ô nhiễm môi trường được sử dụng có chủ ý. Việc sử dụng các

hóa chất này luôn được xem xét qua sự đánh giá cân bằng nguy cơ - lợi nhuận.

Đặc biệt hóa chất được sử dụng trong nông nghiệp sẽ trở nên nguy hiểm khi đi

vào chuỗi thức ăn sinh thái

Khi nghiên cứu về ảnh hưởng của nông hóa đến môi trường và con người,

người ta thường nghiên cứu tính bền vững của nông hóa và khả năng tích lũy

sinh học của nông hóa trong môi trường và trong cơ thể sinh vật.

Độc tính của nông hóa liên quan đến cấu trúc hóa học của chúng (Hình

4.4), bởi vì khi đi vào trong cơ thể sinh vật thì những chất này sẽ tương tác với

các cấu thành khác nhau của cơ thể sinh vật đặc biệt là màng sinh học và các cấu

thành của màng sinh học

TS. Lê Quốc Tuấn

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

Hình 4.4. Cấu trúc hóa học của một số chất diệt côn trung thông dụng

4.7. Các chất phụ gia trong thực phẩm

Các chất phụ gia trong thực phẩm là các hóa chất được bổ sung và thức ăn

bởi một vài lý do khác nhau như: kháng khuẩn, nấm, thay đổi màu, mùi và vị của

thức ăn.

Về cơ bản, phụ gia thực phẩm không gây độc mãn tính. Tuy nhiên, trong

một vài trường hợp thì phụ gia thực phẩm trở nên độc, đặc biệt là nếu chúng bị

lạm dụng quá mức.

4.8. Các độc tố (Xem thêm tài liệu tham khảo)

Độc tố là độc chất được sản xuất bởi các cơ thể sống như vi sinh vật, thực

vật động vật. Người ta phân loại độc tố dựa vào nguồn gốc phát sinh của nó. Có

một số loại độc tố như sau:

􀀹 Ñoäc toá vi sinh

􀀹 Ñoäc toá naám

􀀹 Ñoäc toá taûo

􀀹 Ñoäc toá thöïc vaät

TS. Lê Quốc Tuấn

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM

􀀹 Ñoäc toá ñoäng vaät

Độc tố và các sản phẩm từ nhiên nhiên nhìn chung là có lợi cho các hoạt

động của con người. Ví dụ một vài độc tố được sử dụng rộng rãi như

streptomycin, aspirin...Trái lại, một vài độc tố lại có khả năng gây độc cho con

người. Ví dụ độc tố từ cá cóc, rắn, độc tố từ một số loài thực vật và côn trùng.