Nghiên cứu sự tích lũy các kim loại nặng pb, cd, zn, cu, trong một số loài nhuyễn thể ở khu vực sông đồng nai, tỉnh đồng nai luận văn thạc sỹ hóa học

Nguyên tố chì

Chì, với ký hiệu hóa học Pb, là một kim loại mềm, nặng và độc hại, có khả năng tạo hình Khi mới cắt, chì có màu trắng xanh, nhưng sẽ dần xỉn màu thành xám khi tiếp xúc với không khí.

Chì là một kim loại có tính chất hóa học tương đối hoạt động Dưới điều kiện bình thường, chì sẽ bị oxi hóa, hình thành một lớp oxit màu xám xanh bao phủ bề mặt, giúp bảo vệ chì khỏi việc tiếp xúc với oxy và ngăn chặn quá trình oxi hóa tiếp theo.

2Pb + O2 = 2PbO Nhưng khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và tiếp tục bị tác dụng

Chì tương tác với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác:

Chì chỉ tan trong các axit khi có điện cực âm, nhưng thực tế, nó chỉ tương tác với dung dịch axit clohiđric loãng và axit sunfuric dưới 80% do bị bao bọc bởi lớp muối khó tan như PbCl2 và PbSO4 Khi sử dụng dung dịch axit đậm đặc hơn, chì có thể tan vì lớp muối bảo vệ này chuyển thành hợp chất tan.

Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại:

18 3Pb + 8HNO3,loãng = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O Khi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước:

2Pb + 2H2O + O2 = 2Pb(OH)2 có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác:

2Pb + 4CH3COOH + O2 = 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O Với dung dịch kiềm, chì có tương tác khi đun nóng, giải phóng hiđrô:

Chì được sử dụng rộng rãi làm tấm điện cực trong ắc quy, dây cáp điện, và đầu đạn Ngoài ra, nó còn là chất nhuộm trắng trong sơn và thành phần màu trong tráng men Với khả năng hấp thụ tốt tia phóng xạ và tia X, chì được ứng dụng làm tấm bảo vệ trong lĩnh vực phóng xạ hạt nhân Một số hợp chất chì cũng được thêm vào sơn, thủy tinh và đồ gốm với vai trò là chất tạo màu, chất ổn định và chất kết dính.

 Tác dụng sinh hóa của chì

Tác dụng sinh hóa quan trọng của chì là sự can thiệp vào việc tổng hợp hemoglobin dẫn đến sự phá vỡ hồng cầu (các bệnh về máu)

Chì ức chế nhiều loại enzim quan trọng trong quá trình tổng hợp hemoglobin, đặc biệt là enzyme ALA-dehydrase, dẫn đến sự ngưng trệ trong việc tạo thành porpho biliogen Hậu quả là quá trình tổng hợp hemoglobin và các sắc tố hô hấp khác như cytochromes bị phá hủy, gây cản trở khả năng sử dụng oxy và glucose để sản xuất năng lượng trong cơ thể.

Hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3 ppm ngăn cản quá trình sử dụng oxy để oxi hóa glucose, dẫn đến mệt mỏi cho cơ thể Khi nồng độ chì tăng lên từ 0,5 đến 0,8 ppm, có thể gây ra thiếu máu do thiếu hemoglobin, rối loạn chức năng thận và tổn thương não Nếu hàm lượng chì vượt quá 0,8 ppm, tình trạng thiếu máu do thiếu hemoglobin sẽ trở nên nghiêm trọng hơn.

Chì là một chất độc hại có thể tích tụ trong xương, tương tác với photphat và gây hại khi xâm nhập vào mô mềm của cơ thể Nhiễm chì xảy ra qua da, đường tiêu hóa và hô hấp, dẫn đến nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như vô sinh, sảy thai, rối loạn thần kinh, thiếu máu, đau đầu, sưng khớp và chóng mặt Đặc biệt, ở trẻ em, nhiễm chì có thể làm giảm chỉ số IQ và gây ra các rối loạn hành vi Do chì tích lũy chậm trong cơ thể, nên triệu chứng thường không được phát hiện kịp thời.

Trong sản xuất công nghiệp, chì (Pb) đóng vai trò quan trọng, nhưng chưa có bằng chứng cho thấy nó có lợi cho cơ thể con người Ngược lại, độc tính của chì và các hợp chất của nó đối với con người và động vật là rất rõ ràng Ô nhiễm không khí, nước và thực phẩm do chì gây ra là mối nguy hiểm lớn, đặc biệt đối với trẻ em đang phát triển và động vật.

Thiếu máu do nhiễm độc chì và thiếu máu do thiếu sắt đều liên quan đến việc kìm hãm enzym pyrimidin – 5 – nucleosidase, enzym này có vai trò quan trọng trong sự tăng số lượng hồng cầu lưới Ngưỡng chì nhiễm có khả năng ức chế enzym này là 44 mg/l.

Chì gây ngộ độc cho hệ thần kinh trung ƣơng, hệ thần kinh ngoại biên, tác động lên hệ enzym chứa nhóm hoạt động có hyđro

Nồng độ trong máu cao hơn 80 mg/l có thể dẫn đến các bệnh lý não, gây tổn thương cho tiểu động mạch và mao mạch não, đồng thời làm tăng áp suất dịch não tủy và thoái hóa nơron thần kinh.

Người nhiễm độc chì sẽ gặp rối loạn trong quá trình tạo huyết tại tủy xương Mức độ nhiễm độc có thể dẫn đến các triệu chứng như đau bụng, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp, và tai biến não; trong trường hợp nặng, có thể gây tử vong Chì có đặc điểm là tích tụ trong cơ thể theo thời gian và ít bị đào thải, dẫn đến sự gia tăng độc tính.

Muối chì gây ra rối loạn trong quá trình tổng hợp hemoglobin, làm giảm thời gian sống của hồng cầu và thay đổi hình dạng tế bào Điều này dẫn đến xơ vữa động mạch và có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng như suy giảm trí tuệ và mất cảm giác.

Chì có thể gây ung thư thận bằng cách làm thay đổi hình thái và chức năng của các tế bào ống thận, dẫn đến giảm khả năng vận chuyển năng lượng, đặc biệt là trong các trường hợp tiểu đường và tiểu đạm Ngoài ra, chì còn ảnh hưởng tiêu cực đến chức năng sinh sản, gây ra vô sinh, sảy thai và tăng nguy cơ tử vong ở trẻ sơ sinh.

Nguyên tố cadimi…

Cadimi là kim loại mềm, màu trắng xanh, dễ nóng chảy.Cadimi có ký hiệu hóa học là Cd (tên

Latin : Cadmium) Số hiệu nguyên tử Z = 48 Thuộc nhóm IIB, chu kỳ 5 trong bảng hệ thống tuần hoàn Hình 1.3 Kim loại cadimi

Cadimi là một nguyên tố có tính hoạt động tương đối Trong điều kiện không khí ẩm, cadimi duy trì độ bền ở nhiệt độ thường nhờ vào lớp oxit bảo vệ Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng cao, nó sẽ cháy mạnh, tạo ra ngọn lửa có màu sẫm.

Cadmi (Cd) phản ứng với oxy để tạo thành oxit cadmi (CdO) theo phương trình 2Cd + O2 = 2CdO Ngoài ra, cadmi cũng tạo thành đihalogenua khi tác dụng với halogen và phản ứng với lưu huỳnh cùng các nguyên tố không kim loại khác như photpho và selen Ở nhiệt độ thường, cadmi bền với nước nhờ có màng oxit bảo vệ, nhưng khi nhiệt độ tăng cao, cadmi có thể khử hơi nước và chuyển đổi thành oxit.

Cd tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng khí hiđro Ví dụ: HCl

Cd + 2HCl = CdCl2 + H2↑ Trong dung dịch thì:

Khoảng ắ cadimi sản xuất ra đƣợc sử dụng trong cỏc loại pin (đặc biệt là Ni –

Cd ) và phần lớn trong công nghiệp

Cadimi đƣợc sử dụng chủ yếu trong các chất màu, lớp sơn phủ, các chất mạ kim loại ( mạ vỏ ô tô, máy bay và tàu biển)

Cadimi được ứng dụng trong việc chế tạo hợp kim, làm chất ổn định cho nhựa, và làm điện cực cho ắc quy kiềm Hợp kim đồng - cadimi (Cu – Cd) được sử dụng để chế tạo thanh điều chỉnh trong lò phản ứng hạt nhân.

Ngoài ra Cadimi còn có mặt trong phân bón và một số thuốc trừ sâu bởi độc tính để diệt nấm và côn trùng

 Tác dụng sinh hóa của cadimi

Sau khi xâm nhập vào cơ thể, cadimi kết hợp với protein metalothionein, một hợp chất có trọng lượng phân tử thấp và chứa nhiều nhóm tiol (-SH) Metalothionein, thường bao gồm 61 axit amin, trong đó có 20 axit amin cystein và không có axit amin thơm, được tổng hợp với sự kích thích của cadimi Hợp chất này đóng vai trò quan trọng trong việc tập trung cadimi trong mô.

22 nhiều nhất ở gan và thận, nơi mà cadimi thường tích lũy ( khoảng 50 – 60 % lượng cadimi trong cơ thể)

Cadimi ban đầu cư trú trong gan, nơi diễn ra sự tổng hợp metalothionein, sau đó được vận chuyển đến thận qua protein này Tại thận, cadimi có thời gian bán hủy lên đến 17 năm ở những người nhiễm trung bình, và được lưu trữ một cách có chọn lọc ở vỏ thượng thận Nghiên cứu cho thấy nồng độ cadimi trong thận đạt tới 200 ppm (200μg cadimi/1g mô tươi) là ngưỡng nguy hiểm; vượt quá mức này sẽ dẫn đến sự xuất hiện "chứng bài tiết phức protein - cadimi" với protein phân tử lượng thấp (± 30.000) trong nước tiểu và tăng thanh thải β2–microglobulin của protein liên kết retinol (RBP) Bệnh thận này đặc biệt ở chỗ chỉ gây tác hại có chọn lọc đến ống thận gần.

Cadimi là một nguyên tố độc hại, thường xuất hiện trong các khoáng vật chứa kẽm Nhiễm độc cadimi có thể dẫn đến chứng bệnh giòn xương, và ở nồng độ cao, nó gây ra các vấn đề nghiêm trọng như đau thận, thiếu máu và phá hủy tuỷ xương.

Cadimi chủ yếu thâm nhập vào cơ thể qua thận, nơi nó được đào thải, nhưng khoảng 1% sẽ được giữ lại do liên kết với protein metallotionein Phần cadimi còn lại tích tụ trong cơ thể theo thời gian, và khi nồng độ tăng cao, nó có thể thay thế ion Zn²⁺ trong các enzym quan trọng Điều này dẫn đến rối loạn tiêu hóa, bệnh thận, thiếu máu, tăng huyết áp, tổn thương tủy sống và có nguy cơ gây ung thư.

Cadimi chủ yếu thâm nhập vào cơ thể qua thực phẩm, và người hút thuốc lá cũng có nguy cơ nhiễm độc Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng cadimi có khả năng gây ung thư qua đường hô hấp, với các tác động nghiêm trọng như ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi và tổn thương tuyến thận, dẫn đến protein niệu cũng như ảnh hưởng đến nội tiết, máu và tim mạch Nhiễm độc cadimi đã xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới, trong đó Nhật Bản là một ví dụ điển hình.

Liên kết tạo thành Metalothionein

Cd 2+ tự do trong cơ thể Ăn uống 50 μg

Trao đổi với Zn 2+ trong enzim

Thận 1% dự trữ trong thận và các bộ phận khác

Rối loạn chức năng thận

Thiếu máu Tăng huyết áp Phá tủy xương

Hình 1.4 Sơ đồ tích lũy cadimi

Nguyên tố kẽm

Kẽm có ký hiệu hóa học là Zn, là một kim loại màu trắng xanh nhạt ở nhiệt độ thường nhưng khi nấu đến 100

– 150 0 C nó trở nên mềm, dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo dài

Kẽm là kim loại tương đối hoạt động, song ở nhiệt độ thường kẽm bền với nước vì có màng oxit bảo vệ

Khi tác dụng với axit HCl và H2SO4 loãng, kẽm sẽ đẩy H2 và tạo thành muối tương ứng

Khi hòa tan kẽm trong axit H2SO4 đặc và HNO3 sẽ cho các muối tương ứng và các sản phẩm oxi hóa khác nhau :

Zn + 2H2SO4 đặc → ZnSO4 + SO2 + 2H2O

4Zn + 10HNO3 loãng→ 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

3Zn + 8HNO3 → 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Hidro sẽ thoát ra mãnh liệt khi cho kẽm tác dụng với dung dịch kiềm :

Zn + 2H2O + 2OH - →[Zn(OH)4] 2- + H2 ↑ Kẽm còn tan trong dung dịch NH3 :

Zn + 2H2O + 4NH3 → [Zn (NH3)4](OH)2 + H2 ↑

Kẽm đƣợc dùng để mạ sắt thép tạo hợp kim ứng dụng trong xây dựng gọi là

26 Kẽm đƣợc dùng chế hợp kim, làm pin khô và ăc quy, chất ăn mòn trong in vải, chất khử trong tinh chế vàng, bạc

Trong y học, hợp chất của kẽm đƣợc sử dụng làm thuốc gây nôn, giảm đau, chữa ngứa, thuốc sát trùng

Một số hợp chất hữu cơ của kẽm được sử dụng làm chất bảo vệ thực vật Gần đây, các kết cấu khởi động phóng tên lửa được mạ kẽm, giúp hấp thụ nhiệt từ luồng khí phản lực khi phóng, nhờ đó bảo vệ kết cấu khởi động hiệu quả.

Kẽm là một khoáng chất thiết yếu cho sức khỏe con người, mặc dù chỉ chiếm một lượng nhỏ trong cơ thể.

Kẽm được hấp thụ chủ yếu qua đường tiêu hóa, tập trung nhiều ở ruột non Một lượng lớn kẽm được thải ra qua dịch ruột và dịch tụy (2 – 5 mg), trong khi lượng còn lại được bài tiết qua nước tiểu (0,5 – 0,8 mg) và mồ hôi (0,5 mg) Khi vào cơ thể, kẽm chủ yếu tích lũy trong tế bào, với chỉ một lượng nhỏ tồn tại trong huyết tương dưới dạng kết hợp với albumin và 2_macropolysaccaride.

Lượng kẽm trong cơ thể liên quan mật thiết đến môi trường sống và chế độ dinh dưỡng Thiếu kẽm không chỉ cản trở sự phát triển bình thường mà còn có thể dẫn đến nhiều bệnh nguy hiểm, ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe và cuộc sống của con người.

Kẽm là một khoáng chất thiết yếu tham gia vào cấu trúc tế bào và ảnh hưởng đến hầu hết các quá trình sinh học trong cơ thể Nó có mặt trong hơn 80 loại enzym, đặc biệt là trong các hệ thống enzym vận chuyển, thủy phân và xúc tác các phản ứng gắn kết chuỗi ADN, cũng như phản ứng oxi hóa cung cấp năng lượng Kẽm còn hoạt hóa nhiều enzym như amylase và pencreatinase, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong tổng hợp và phân giải axit nucleic và protein, những thành phần thiết yếu cho sự sống Sự thiếu hụt kẽm có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến các cơ quan như hệ thần kinh trung ương, da, niêm mạc, hệ tiêu hóa và hệ tuần hoàn, dẫn đến tình trạng biếng ăn ở trẻ em.

Kẽm đóng vai trò quan trọng trong việc cấu trúc và duy trì chức năng của nhiều cơ quan thiết yếu, đặc biệt là não, nơi có nồng độ kẽm cao ở vùng hải mã và vỏ não Thiếu kẽm trong các cấu trúc thần kinh có thể gây ra nhiều rối loạn thần kinh và có thể là yếu tố góp phần vào sự phát triển của bệnh tâm thần phân liệt.

Kẽm đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa chức năng của hệ thống nội tiết, tham gia vào cấu trúc của các hormon như hormon tuyến yên, tuyến thượng thận và tuyến sinh dục Hệ thống nội tiết phối hợp chặt chẽ với hệ thần kinh trung ương, giúp điều chỉnh các hoạt động sống và phản ứng với môi trường xung quanh Thiếu kẽm có thể dẫn đến ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng thích nghi và phát triển của con người trong các giai đoạn và tình huống khác nhau trong cuộc sống.

Kẽm đóng vai trò quan trọng trong việc giảm độc tính của các kim loại nặng như nhôm, asen và cadimi, đồng thời góp phần vào quá trình giảm lão hóa bằng cách ức chế sự oxi hóa và ổn định màng tế bào Ngoài ra, kẽm còn tăng cường khả năng miễn dịch của cơ thể bằng cách kích thích hoạt động của đại thực bào và tăng cường số lượng limpho T Do đó, thiếu kẽm có thể làm tăng nguy cơ nhiễm khuẩn ở bệnh nhân.

Kẽm đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thu và chuyển hóa các nguyên tố thiết yếu cho sức khỏe như đồng (Cu), mangan (Mn) và magie (Mg) Thiếu kẽm có thể dẫn đến sự thiếu hụt hoặc rối loạn chuyển hóa của nhiều yếu tố khác, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe.

Kẽm có ít độc tính và thường có hàm lượng thấp trong thực phẩm, nhưng việc tiêu thụ hơn 150 mg kẽm mỗi ngày có thể gây rối loạn chuyển hóa đồng và sắt, đặc biệt khi các ion này bị hạn chế Lượng kẽm rất cao, khoảng 450 mg/ngày, có thể dẫn đến thiếu đồng và gây ra tình trạng thiếu máu nguyên bào sắt Sử dụng kẽm quá mức có thể làm suy giảm chức năng miễn dịch, đồng thời gây ra các triệu chứng như buồn nôn, phát ban, mất nước và loét dạ dày Ngoài ra, kẽm còn làm giảm hấp thu tetracycline, vì vậy nên tránh sử dụng kẽm trong thai kỳ và thời gian cho con bú.

Nguyên tố đồng

Đồng có ký hiệu hóa học là Cu, là một kim loại mềm, dẻo, dễ uốn, màu đỏ, có hóa trị I và II

Đồng là một kim loại có tính chất hóa học kém hoạt động Khi tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ thường, đồng sẽ hình thành một lớp màng màu đỏ bao gồm đồng kim loại và đồng (I) oxit Nếu có mặt CO2, lớp màng này sẽ dần được thay thế bởi một lớp màu lục do sự hình thành cacbonat bazơ màu xanh Cu(OH)2CO3, thường được gọi là rỉ đồng hay tanh đồng.

Khi đun nóng, đồng tác dụng với halogen, P, As

Đồng(II) clorua (CuCl2) không tan trong dung dịch axit, ngoại trừ trong một số trường hợp đặc biệt như axit iot (HI), axit xyanhydric (HCN), axit nitric (HNO3) đặc, axit sulfuric (H2SO4) đặc, dung dịch axit clohidric (HCl) và amoniac (NH3) đặc khi có sự hiện diện của oxy trong không khí.

2Cu + 8NH3 + O2 + 2H2O → 2[Cu(NH3)4](OH)2

 Ứng dụng Đồng là kim loại màu quan trọng nhất đối với công nghiệp và kỹ thuật

Hơn 50% lƣợng đồng khai thác hằng năm đƣợc dùng làm dây dẫn điện, loại đồng này phải có độ tinh khiết cao

Trên 30% đƣợc dùng để chế tạo hợp kim

Đồng kim loại, với khả năng dẫn nhiệt tốt và khả năng chống ăn mòn, được ứng dụng rộng rãi trong việc chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt, hệ thống sinh hàn và chân không, cũng như trong sản xuất nồi hơi, ống dẫn dầu và dẫn nhiên liệu.

Một số hợp chất của đồng đƣợc sử dụng làm chất màu trang trí mỹ thuật, chất liệu trừ nấm mốc và cả thuốc trừ sâu trong nông nghiệp

Đồng là nguyên tố vi lượng thiết yếu cho động, thực vật bậc cao và đóng vai trò quan trọng trong cơ thể con người, nơi nó có mặt trong một số protein và enzym, chủ yếu tập trung ở gan Đồng xuất hiện trong các enzym như cytochrom c oxidase và Cu-Zn superoxide dismutase, đồng thời là kim loại trung tâm trong chất chuyên chở oxy hemocyanin Đặc biệt, máu của cua móng ngựa (Limulus polyphemus) sử dụng đồng thay vì sắt để vận chuyển oxy.

Theo tiêu chuẩn RDA của Mỹ về hàm lượng của đồng đối với người trưởng thành là 0,9 mg/ngày

Đồng là một hợp chất thiết yếu cho quá trình tổng hợp hemoglobin và photpholipid, và sự thiếu hụt đồng có thể dẫn đến bệnh thiếu máu Trong máu của động vật bậc thấp như ốc, sò và động vật thân mềm, hemocyanin chứa đồng thực hiện chức năng tương tự như hemoglobin ở động vật có xương sống Đồng được vận chuyển chủ yếu trong máu nhờ protein huyết tương ceruloplasmin và được hấp thụ tại ruột non, sau đó liên kết với albumin để đến gan Bệnh Wilson xảy ra khi cơ thể không thể bài tiết đồng qua gan vào mật, dẫn đến nguy cơ tổn thương não và gan.

Kẽm và đồng có sự cạnh tranh trong việc hấp thụ tại hệ tiêu hóa, do đó, việc tiêu thụ quá nhiều một trong hai chất này có thể dẫn đến sự thiếu hụt của chất còn lại.

Nghiên cứu cho thấy rằng những người mắc bệnh thần kinh như schizophrenia có nồng độ đồng cao hơn trong cơ thể, nhưng mối liên hệ giữa đồng và bệnh này vẫn chưa được làm rõ Câu hỏi đặt ra là liệu cơ thể tích lũy đồng để chống lại bệnh hay nồng độ cao của đồng là do bệnh gây ra Hợp chất đồng ít độc hại hơn so với các kim loại nặng như chì và thủy ngân, nhưng muối đồng lại rất độc với nấm mốc và rêu tảo CuSO4 được sử dụng để chống mốc cho gỗ, trong khi nước boocđô, là hỗn hợp của dung dịch CuSO4 và vữa vôi, được dùng để trừ bọ cho một số loại cây trồng.

Thiếu đồng làm giảm hoạt động của các men oxi hóa, nhưng hàm lượng muối đồng cao có thể gây tổn thương nghiêm trọng đến đường tiêu hóa, gan thận, niêm mạc, và dẫn đến hạ huyết áp, hôn mê, đau dạ dày, thậm chí tử vong Tỉ lệ hấp thụ và lưu trữ đồng ở người lớn phụ thuộc vào lượng đồng nạp vào hàng ngày Sự kích thích đa cấp có thể xảy ra do thoái hóa gan nhân đậu, giảm hiệu quả cơ chế điều chỉnh đồng hóa, và việc tiêu thụ nước có nồng độ đồng cao trong thời gian dài có thể dẫn đến nguy cơ suy gan Nguyên nhân ngộ độc đồng ở con người thường do uống nước qua ống dẫn đồng, ăn thực phẩm chứa nhiều đồng như nho, nấm, tôm, hoặc tiếp xúc với các hồ bơi sử dụng thuốc diệt tảo chứa đồng.

- đây là một chất độc đối với động vật: đối với người từ 60 – 100 mg/kg thể trọng gây buồn nôn, đến 1 g/kg thể trọng sẽ gây tử vong

Tất cả các hợp chất của đồng đều có tính độc hại, với khoảng 30g CuSO4 có thể gây tử vong Nồng độ an toàn của đồng trong nước uống cho con người dao động từ 1.5 đến 2 mg/l Mỗi ngày, lượng đồng mà cơ thể con người hấp thụ qua thực phẩm khoảng 2 đến 4 mg.

Qui trình tích luỹ kim loại nặng theo chuỗi thức ăn 22

Dây chuyền thực phẩm là con đường chuyển năng lượng từ cơ thể sinh vật này sang cơ thể sinh vật khác Khi một sinh vật trong chuỗi thức ăn chứa chất độc, chất độc đó sẽ được chuyển sang sinh vật khác có bậc dinh dưỡng cao hơn Trong chuỗi thức ăn, con người là sinh vật có bậc cao nhất, điều này có nghĩa là con người có khả năng tích lũy nhiều nhất các chất độc trong chuỗi thức ăn.

Hình 1.7: Quy trình tích luỹ kim loại theo chuỗi thức ăn

Sự tích tụ các nguyên tố Cu, Zn, Cd, Pb trong một số loại nhuyễn thể 23

Nghiên cứu về sự hiện diện của kim loại nặng trong một số loài nhuyễn thể đã được thực hiện ở nhiều quốc gia và khu vực biển khác nhau Việc kiểm soát kim loại nặng trong nhuyễn thể là một vấn đề quan trọng để bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.

Hàm lƣợng đồng, kẽm đã đƣợc tìm thấy trong một số loài nhuyễn thể năm 2006 ở vùng biển Senegal thu đƣợc trong bảng 1.1 :

Bảng 1.1 Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển

Vẹm (Perna Perna) ở Morocco coast 7,2 ± 0,73 121,6 ± 6,1

Ngao (Tridacna squamosa) ở Cap Timiris 8,4 ± 0,87 49,8 ± 4,2

Hàu (Crassostrea gasar) ở Wet season 47,16 ± 7,35 2320 ± 180 Điệp (Chlamys varia) ở Cameroom 3,83 ± 0,55 39,04 ± 0,8

Hàm lƣợng cadimi cũng đã đƣợc tìm thấy trong một số loài nhuyễn thể ở vịnh Akkuyu, Thổ Nhĩ Kỳ thu đƣợc trong bảng 1.2 :

Bảng 1.2 Hàm lượng cadimi trong loài Brachidontes pharaonis và loài Pinctada radiata ở vịnh Akuyu, Thổ Nhĩ Kỳ [18]

Cá thể Hàm lƣợng Cd (μg/g)

Brachidontes pharaonis (một loài trai) 0,0058 ± 0,00034

Pinctada radiata (một loài sò) 0,0605 ± 0,00467

Tại vùng biển Đà Nẵng, Việt Nam, các nghiên cứu về một số loài nhuyễn thể đã được thực hiện, cho thấy hàm lượng kim loại nặng đáng chú ý, như được trình bày trong bảng 1.3 và bảng 1.4.

Bảng 1.3 Hàm lượng chì và cadimi trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Đà Nẵng năm 2007.[12] Địa điểm lấy mẫu

Loại nhuyễn thể Chiều dài vỏ (mm)

Hàm lƣợng kim loại (μg/g khối lƣợng ƣớt)

Bảng 1.4 Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Đà Nẵng năm 2008.[4] Địa điểm lấy mẫu

Ngày lấy mẫu Loại nhuyễn thể Chiều dài vỏ

Hàm lƣợng kim loại (μg/g khối lƣợng ƣớt)

Hàm lượng kim loại nặng như chì, cadimi, đồng và kẽm trong các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ có sự khác biệt rõ rệt Sự khác nhau này có thể được giải thích dựa trên đặc điểm sinh lý của từng loài và tính phàm ăn của chúng, thể hiện qua khả năng lọc nước.

Giới hạn an toàn của kim loại nặng : chì, cadimi, kẽm và đồng trong thực phẩm 26

Giới hạn an toàn của chì và cadimi trong thực phẩm

Theo quy định 46 /2007/QĐ-BYT, hàm lƣợng chì và cadimi cho phép trong một số loại thực phẩm không vƣợt quá giới hạn ở bảng 1.5:

Bảng 1.5 Giới hạn cho phép của hàm lượng chì và cadimi trong một số loại thực phẩm

Thực phẩm Pb (mg/kg) Cd (mg/kg)

Sữa và sản phẩm sữa 0,02 1

Thịt và sản phẩm thịt 0,1 0,05

Cá và sản phẩm cá 0,2 0,05

Theo quy định của Ủy ban chuyên viên quốc tế FAO/WHO năm 1998, hàm lượng chì và cadimi tối đa cho phép trong thực phẩm được xác định qua chỉ số PTDL (hàm lượng ăn vào tối đa hàng ngày) và PTWI (hàm lượng ăn vào tối đa hàng tuần), như được trình bày trong bảng 1.6.

Bảng 1.6 Quy định lượng ăn vào tối đa cho phép hàng ngày và hàng tuần của chì và cadimi trong thực phẩm

Nguyên tố PTWI (mg.kg -1 wbweek -1 ) PTDI (μg.kg -1 wbday -1 )

PTWI : Lƣợng ăn vào tối đa cho phép hàng tuần, đơn vị tính : mg/kg trọng lƣợng cơ thể trên một tuần

PTDI : Lƣợng ăn vào tối đa cho phép hàng ngày, đơn vị tính : μg/kg trọng lƣợng cơ thể trên một ngày

Theo bảng 1.7, mức tiêu thụ tối đa hàng ngày của Pb và Cd cho trẻ em bình thường được xác định dựa trên cân nặng trung bình của trẻ.

Bảng 1.7 Mức tối đa cho phép của chì và cadimi ăn vào đối với trẻ em theo trọng lượng cơ thể

Lƣợng kim loại nặng cho phép

Giới hạn an toàn của đồng và kẽm trong thực phẩm 28

Theo quy định 46/2007/QĐ-BYT, hàm lƣợng đồng và kẽm cho phép trong một số loại thực phẩm không vƣợt quá giới hạn ở bảng 1.8:

Bảng 1.8 Giới hạn cho phép của hàm lượng đồng và kẽm trong một số loại thực phẩm

Thực phẩm Cu (mg/kg) Zn (mg/kg)

Thịt và sản phẩm thịt 20 40

Cá và sản phẩm cá 30 100

Giới hạn an toàn của Cu, Pb, Cd và Zn trong nước

Theo quy định 46 /2007/QĐ-BYT, hàm lượng đồng và kẽm cho phép trong nước sinh hoạt không vƣợt quá giới hạn ở bảng 1.9:

Bảng 1.9 Giới hạn cho phép của hàm lượng Cu, Zn Pb, Cd trong nước sinh hoạt

STT Tên chỉ tiêu Giới hạn cho phép

1.1.7 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và Việt Nam

1.1.7.1.Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới [20]

Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng như Pb, Cd, Zn, Cu đang gia tăng ở nhiều nơi trên thế giới, từ các nước phát triển đến các nước đang phát triển, với mức độ nghiêm trọng thường xảy ra cục bộ Nguyên nhân chủ yếu đến từ hoạt động công nghiệp, đặc biệt là khai khoáng, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, phân bón, và giao thông Một ví dụ điển hình là vụ tai nạn hầm mỏ tại công ty Aurul ở Romania năm 2000, khi 50 đến 100 tấn xianua và kim loại nặng được thải ra sông gần Baia Mare, gây ra cái chết hàng loạt cho thủy sản, tổn hại hệ thực vật, làm ô nhiễm nguồn nước sạch và ảnh hưởng đến cuộc sống của 2,5 triệu người.

Hình 1.8 Tai nạn hầm mỏ ở Rumani ( Nguồn: khoahoc.com.vn )

Cubatão, một thành phố ở Brazil, nổi tiếng với các khu công nghiệp cơ khí và hóa dầu, nhưng lại phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm nghiêm trọng do các công ty thải chất thải công nghiệp như kẽm, phenol, thủy ngân và dầu ra sông suốt nhiều thập kỷ Việc xử lý nước thải chưa được thực hiện đầy đủ theo quy định, dẫn đến tình trạng người dân thường xuyên mắc các bệnh liên quan đến đường hô hấp Mặc dù Ngân hàng Thế giới đã khuyến cáo Brazil thực hiện các điều luật bảo vệ hệ sinh thái nghiêm ngặt trong những năm qua, nhưng tình hình vẫn chưa được cải thiện.

Kabu, thành phố nằm bên sông ở Bắc Ấn Độ với 2,4 triệu dân, nổi bật với nhiều xưởng thuộc da Tuy nhiên, các nghiên cứu của Chính phủ cho thấy một số khu vực có mạch nước ngầm đã bị ô nhiễm bởi phẩm nhuộm và các chất hóa học độc hại như crom và chì Để khắc phục tình trạng này, một chương trình làm sạch nguồn nước ngầm đang được triển khai.

Linfen, một thành phố tại Trung Quốc, nổi tiếng với ngành công nghiệp đồng nhưng cũng phải đối mặt với mức độ ô nhiễm không khí nghiêm trọng Ô nhiễm do khí thải máy bay, khí đioxit lưu huỳnh và chì đã trở thành vấn đề lớn, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và môi trường.

40 nghiêm trọng đặt ra ở Linfen là các bệnh về hô hấp xảy ra nhiều ở trẻ em và người cao tuổi

Tại Thiên Tân (Trung Quốc), nơi sản xuất hơn một nửa lƣợng chì cho Trung

Quốc đang đối mặt với vấn đề ô nhiễm nghiêm trọng do công nghệ khai thác lạc hậu và quản lý kém, dẫn đến việc một lượng lớn chì và các kim loại nặng độc hại khác từ mỏ và quá trình chế biến thoát ra môi trường Hậu quả là, những chất độc này đã xâm nhập vào máu của trẻ em, với mức chì trong lúa mì cao gấp 24 lần tiêu chuẩn cho phép, ảnh hưởng đến khoảng 140 nghìn người.

Marilao (Philipine) Hệ thống các sông gần vùng ngoại ô tỉnh Bulacan ở

Philippines đóng vai trò quan trọng trong việc lưu thông hàng hóa cho các ngành công nghiệp như thuộc da, tinh chế kim loại và đúc chì Tuy nhiên, ô nhiễm từ những hoạt động này đã gây ra nhiều vấn đề sức khỏe cho cư dân địa phương và ảnh hưởng tiêu cực đến ngành đánh bắt cá tại vịnh Manille.

Hình 1.9 Hệ thống các sông gần vùng ngoại ô tỉnh Bulacan ở Philipines

Cơn bão Katrina đã gây ra thiệt hại nặng nề về tài sản và sinh mạng trong lịch sử Mỹ, đồng thời dẫn đến hàng loạt trận lụt ở New Zealand, gây ô nhiễm nghiêm trọng do kim loại nặng và cặn dầu Hiện nay, các nhà chức trách liên bang và quốc gia đang nghiên cứu các biện pháp khắc phục ô nhiễm và lập kế hoạch xây dựng lại các thành phố bị tàn phá.

Hình 1.10 Thiệt hại do cơn bão Katrina gây ra ( Nguồn: khoahoc.com.vn )

Tại tỉnh Creuse (Pháp) từ năm 1905 – 1955 hoạt động khai thác vàng đã thải ra

Hơn 550.000 tấn xianua và thủy ngân đã gây ô nhiễm nghiêm trọng cho một khu vực rộng lớn và dòng sông Tardes Tại Iraq, ô nhiễm metyl thủy ngân từ thuốc bảo vệ thực vật đã ảnh hưởng nặng nề đến đất đai, gây ra những tác động tiêu cực đến sức khỏe và môi trường.

Trong những năm 1950 – 1960, một mỏ kẽm - chì tại vùng Valley, tỉnh Toyama, Nhật Bản đã gây ra ô nhiễm nghiêm trọng, dẫn đến 6.000 người bị nhiễm độc và 88 trường hợp tử vong Ô nhiễm này ảnh hưởng nặng nề đến nguồn nước sông và đất canh tác, làm tăng hàm lượng độc hại trong môi trường sống.

Nồng độ cadmium (Cd) trong gạo đã đạt mức 0,7mg/kg, cao gấp 10 lần mức cho phép Sự kiện ngộ độc hàng loạt tại vịnh Minamata, Nhật Bản vào năm 1953, là minh chứng rõ ràng cho quá trình nhiễm độc thủy ngân từ hoạt động công nghiệp vào thực phẩm của con người.

Theo báo cáo của Viện Quốc tế Quản lý Nước (IWMI) năm 2004, ruộng lúa tại tỉnh Tak, Thái Lan, bị nhiễm cadmium (Cd) cao gấp 94 lần tiêu chuẩn cho phép, với hàm lượng Cd trong gạo, tỏi và đậu nành cao hơn từ 16 đến 126 lần Tại thành phố Laoraya, Peru, 99% trẻ em có hàm lượng chì (Pb) trong máu vượt mức cho phép, với khảo sát năm 1999 cho thấy hàm lượng Pb, Cu, Zn cao gấp 3 lần giới hạn cho phép, và các kim loại nặng này sẽ tồn tại trong đất hàng thế kỷ Tình trạng ô nhiễm này cũng xảy ra ở một số khu vực khác trên thế giới như Đài Loan, Nam Mỹ và Bangladesh.

Nồng độ asen cao có thể gây ra nhiều bệnh lý nghiêm trọng như bệnh sừng hóa và tăng hắc tố da Khi phơi nhiễm ở mức độ cao hơn, các hậu quả có thể bao gồm hoại tử đầu ngón tay, ngón chân, bệnh "blackfoot" và ung thư.

1.1.7.2 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam

Việt Nam, mặc dù là một nước nông nghiệp, nhưng ngành công nghiệp đóng góp 20% GDP hàng năm Tuy nhiên, quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đã dẫn đến sự gia tăng ô nhiễm môi trường, đặc biệt tại các trung tâm công nghiệp và thành phố lớn Ô nhiễm do kim loại nặng từ các ngành công nghiệp đang trở thành một mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái.

Hình 1.11 Ô nhiễm con mương chảy qua khu dân cư phía sau khu CN Quang

Minh-V.Phúc ( Nguồn Báo HN mới 30-5-2010 )

Hình 1.12 : Công ty Vedan Việt Nam xả nước thải chưa qua xử lý gây ô nhiễm

11km sông Thị Vải ( Nguồn: pda.vietbao.vn ngày 11-12-2009 )

Ô nhiễm arsen (As) tại Việt Nam đang ở mức báo động, với nhiều khu vực, đặc biệt là các thành phố lớn và khu công nghiệp, ghi nhận nồng độ As vượt quá tiêu chuẩn cho phép Từ năm 1995 đến 2000, các nghiên cứu cho thấy nước ở thượng lưu sông Mã, Sơn La, Phú Thọ, Bắc Giang, Hưng Yên, Nam Định và Thanh Hoá đều có nồng độ As cao Bên cạnh đó, ô nhiễm kim loại nặng như cadmium (Cd) và chì (Pb) cũng đang gia tăng, với tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng nhất tại các khu dân cư và làng nghề truyền thống Tại thành phố Việt Trì, tỉnh Phú Thọ, phường Bạch Hạc là khu vực có nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng, đặc biệt là As trong nước ngầm.

Các mỏ tài nguyên tại Thái Nguyên, bao gồm mỏ than núi Hồng ở xã Yên Lãng, mỏ thiếc xã Hà Thượng, mỏ sắt Trại Cau và mỏ chì, kẽm làng Hích huyện Đồng Hỷ, đang trở thành những điểm nóng về ô nhiễm môi trường Đặc biệt, mỏ thiếc Hà Thượng và mỏ than núi Hồng bị ô nhiễm arsen nghiêm trọng, với hàm lượng arsen trong đất vượt xa tiêu chuẩn cho phép từ 17 đến 308 lần.

44 1.262 lần quy định Bên cạnh đó, mỏ kẽm, chì làng Hích cũng có hàm lƣợng chì gấp

186 lần tiêu chuẩn và 49 lần đối với kẽm

Lấy mẫu và xử lý mẫu