Đánh giá ô nhiễm một số kim loại nặng (Cd, As, Pb, Hg) trong môi trường và thức ăn chăn nuôi tại huyện Kim Bảng - Hà Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI -----
----- ðINH NGỌC LỢI ðÁNH GIÁ Ô NHIễM MộT Số KIM LOạI NặNG (Cd, As, Pb, Hg) TRONG MÔI TRƯờNG VÀ THứC ĂN CHĂN NUÔI TạI HUYệN KIM BảNG - HÀ NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Chăn nuôi Mã số: 60 62 40 Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. TÔN THẤT SƠN Hµ Néi - 2011 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn ðinh Ngọc Lợi Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... ii LỜI CẢM ƠN! Bằng tấm lòng thành kính tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Tôn Thất Sơn ñã tận tình hướng dẫn và giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Chăn nuôi & Nuôi trồng thủy sản, Viện ñào tạo sau ñại học - trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã ñộng viên, giúp ñỡ và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh ñạo Sở Tài nguyên & Môi trường, Trung tâm khí tượng thuỷ văn và môi trường quốc gia cùng tất cả các bạn trong trung tâm ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi về tinh thần và vật chất trong quá trình nghiên cứu, hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ và công nhân viên chức huyện Kim Bảng tỉnh Hà Nam ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi ñể tôi hoàn thành ñề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn gia ñình, người thân, bạn bè và ñồng nghiệp ñã quan tâm, ñộng viên và giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 24 tháng 10 năm 2011 Tác giả luận văn ðinh Ngọc Lợi Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... iii MỤC LỤC Trang Phần thứ nhất 1 1.1. ðặt vấn ñề 1 1.2. Mục ñích và yêu cầu 3 Phần thứ hai: Tổng quan tài liệu 3 2.1.1. ðộc chất kim loại nặng 3 2.1.2. ðộc tính của Hg 3 2.1.3. ðộc tính của Pb 6 2.1.4. ðộc tính của Cd 10 2.1.5. ðộc tính của As 13 2.2.1. Sự luân chuyển của Hg 16 2.2.2. Sự luân chuyển của Pb 16 2.2.3. Sự luân chuyển của Cd 17 2.2.4. Sự luân chuyển của As 17 2.3.1. Ngộ ñộc thực phẩm 18 2.3.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm Hg, Pb, Cd, As 18 2.3.3. Ngộ ñộc thực phẩm do Hg 19 2.3.4. Ngộ ñộc thực phẩm do Pb 19 2.3.5. Ngộ ñộc thực phẩm do Cd 20 2.3.6. Ngộ ñộc thực phẩm do As 21 2.4.1. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng trên thế giới. 21 2.4.2. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng trong nước 23 2.5. Giới thiệu một số vấn ñề cơ bản về phổ hấp phụ nguyên tử (AAS) 26 2.5.1. Sự xuất hiện các phổ hấp phụ nguyên tử 26 2.5.2. Nguyên tắc của phép ño AAS 26 2.5.3. Trang bị của phép ño quang phổ hấp phụ nguyên tử AAS 27 2.5.4. Kỹ thuật, nguyên tử hoá mẫu 28 2.5.5. Các ứng dụng của phép ño AAS 28 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... iv Phần thứ ba: Nội dung và phương pháp nghiên cứu 29 3.1. Nội dung nghiên cứu 29 3.2. Phương pháp nghiên cứu 29 3.2.1. Phương pháp lấy mẫu 29 3.2.2. Phương pháp xử lý mẫu 30 3.2.3. Phương pháp phân tích mẫu 30 Phần thứ tư: Kết quả và thảo luận 32 4.1. Kết quả nghiên cứu hàm lượng Pb, Cd, As, Hg trong nước bề mặt, nước ngầm, không khí tại vùng nghiên cứu. 32 4.1.1. Kết quả nghiên cứu hàm lượng Pb, Cd, As, Hg trong nước bề mặt, nước ngầm. 33 4.1.2. Kết quả nghiên cứu hàm lượng Pb, Cd, As, Hg trong không khí 36 4.2. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong một số thức ăn chăn nuôi. 37 4.2.1. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong rau muống 39 4.2.2. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong bèo tây 40 4.2.3. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong cỏ voi 41 4.2.4. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong cám gạo 42 4.2.5. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong ngô 43 4.2.6. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong ñậu tương 44 4.2.7. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong cá rô phi 46 4.2.8. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong cá mè 49 4.2.9. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong ốc bươu vàng 51 Phần thứ năm: Kết luận và ñề nghị 52 5.1. Kết luận 52 5.2. Một số kiến nghị 53 Tài liệu tham khảo 54 Tài liệu trong nước 54 Tài liệu nước ngoài 55 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... v DANH MỤC CÁC BẢNG TRANG Bảng 1. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong nước bề mặt, nước ngầm, không khí tại vùng nghiên cứu. 32 Bảng 2. Hàm lượng Pb, Cd, As, Hg trong nước bề mặt, nước ngầm. 33 Bảng 3. Hàm lượng Pb, Cd, As, Hg trong không khí 36 Bảng 4. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong một số thức ăn chăn nuôi. 37 Bảng 5. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong rau muống 39 Bảng 6. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong bèo tây 40 Bảng 7. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong cỏ voi 41 Bảng 8. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong cám gạo 42 Bảng 9. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong ngô 43 Bảng 10. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong ñậu tương 44 Bảng 11. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong cá rô phi 46 Bảng 12. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong cá mè 49 Bảng 13. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong ốc bươu vàng 51 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 6 Phần thứ nhất MỞ ðẦU 1.1. ðẶT VẤN ðỀ Môi trường sống của chúng ta hiện nay ñang ngày càng biến ñổi mạnh mẽ. Các hoạt ñộng công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng, giao thông vận tải, hoạt ñộng khai khoáng ngày càng tăng là nguyên nhân làm cho môi trường bị huỷ hoại nghiêm trọng, làm cho nhiệt ñộ trái ñất tăng, lỗ thủng tầng ôzôn ngày càng lớn, mưa axit, nghịch ñảo nhiệt v.v... Ô nhiễm môi trường trong ñó vấn ñề ô nhiễm môi trường nước, ñất, môi trường không khí ñến một số loại thức ăn chăn nuôi là một vấn ñề bức xúc cho toàn cầu. Hà Nam là một tỉnh nhỏ giáp Hà Nội, hằng ngày, Hà Nội thải ra 520 triệu m3 nước thải sản xuất ñược xả trực tiếp vào môi trường qua sông Tô Lịch và sông Nhuệ. Huyện Kim Bảng có con sông Nhuệ, sông Măng Giang chảy qua mang theo các chất thải trong ñó có các kim loại nặng. Một vài kim loại nặng với hàm lượng rất nhỏ cũng ñủ gây nên nguy hiểm thông qua con ñường tích luỹ sinh học. Xuất phát từ những yêu cầu khoa học và thực tiễn, chúng tôi tiến hành thực hiện ñề tài “ðánh giá ô nhiễm một số kim loại nặng (Cd, As, Pb, Hg) trong môi trường và thức ăn chăn nuôi tại huyện Kim Bảng - Hà Nam” 1.2. MỤC ðÍCH VÀ YÊU CẦU 1.2.1. Mục ñích của ñề tài: - Xác ñịnh hàm lượng Cd, As, Pb, Hg trong môi trường nước, môi trường không khí tại Kim Bảng - Hà Nam. - Xác ñịnh hàm lượng Cd, As, Pb, Hg trong một số loại thức ăn chăn nuôi tại Kim Bảng - Hà Nam. - Trên cơ sở kết quả phân tích ñược về thực trạng ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và một số loại thức ăn chăn nuôi ñể ñưa ra các khuyến nghị, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 7 các giải pháp khắc phục, giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và môi số loại thức ăn chăn nuôi phổ biến tại Kim Bảng - Hà Nam. 1.2.2. Yêu cầu của ñề tài: - Lấy mẫu thức ăn chăn nuôi, lấy mẫu nước, không khí theo ñúng quy trình và tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành. - Xác ñịnh hàm lượng kim loại nặng Cd, As, Pb, Hg trong các ñối tượng sau: nước (nước bề mặt, nước ngầm), không khí, cỏ voi, ngô, cám gạo, ñậu tương, cá mè trắng, cá rô phi lưỡng tính, ốc bươu vàng, bèo tây, rau muống. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 8 Phần thứ hai TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. GIỚI THIỆU KIM LOẠI NẶNG 2.1.1. ðộc chất kim loại nặng 2.1.1.1. ðộc chất: Là những chất khi xâm nhập vào cơ thể gây ra các biến ñổi sinh lý, sinh hoá và phá vỡ cân bằng sinh học, làm rối loạn chức năng sống bình thường dẫn tới trạng thái bệnh lý của các cơ quan, hệ thống tuần hoàn, thần kinh và tiêu hoá... hoặc toàn bộ cơ thể (Trịnh Thị Thanh, 2000) 2.1.1.2. Phân loại ñộc chất Theo thống kê hiện nay, có khoảng 4,5 triệu chất ñộc có nguồn từ thực vật, ñộng vật, khoáng vật và quan trọng hơn cả là các chất có nguồn gốc tổng hợp. Với nhiều mục ñích khác nhau, người ta ñã tổng hợp ñược rất nhiều chất ñộc cực mạnh (Phạm Khắc Hiếu, 1998). Có nhiều cách ñể phân loại ñộc chất như: Phân loại theo nguồn gốc, ñộ ñộc, mức ñộ tác dụng sinh học... Dưới ñây là một số dạng phân loại hiện ñang ñược sử dụng (Trịnh Thị Thanh, 2000). - Phân loại dựa theo tính chất nguy hại. - Phân loại theo mức ñộ tác dụng sinh học. - Phân loại dựa trên mức gây ñộc cho ñộng vật thuỷ sinh. - Phân loại ñộc chất dựa vào nguy cơ gây ung thư ở người. 2.1.2. ðộc tính của thuỷ ngân (Hg) Thuỷ ngân là một loại kim loại nặng có số thứ tự 80 trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học Mendeleyev, cấu trúc nguyên từ là 4f145d106s2, khối lượng nguyên tử 200,59 ñơn vị C. Thủy ngân có mầu trắng bạc, bóng, tồn tại chủ yếu dưới 3 dạng: Metalic (Hg dạng hơi), inorganic (Hg vô cơ), và organic (Hg hữu cơ) nhưng chủ yếu dưới dạng mythyl thuỷ ngân (Trung tâm nghiên cứu tổng hợp bệnh). Trong tự nhiên Hg rất ña dạng vì vậy nó có nhiều ñặc tính lý hoá quan trọng mà kim loại khác không thể thay thế ñược. Thuỷ ngân ñược sử dụng trong Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 9 các máy móc thiết bị khoa học kỹ thuật như: ðiện cực (Máy VA processor), các bộ phận chính xác của máy bay phản lực, các thiết bị ra ña, làm nhiệt kế, áp lực kế Hg, công tắc tắt mở tự ñộng và chạy băng ñệm, thiết bị ñiều chỉnh áp lực, chất ñể kéo trượt trong bơm chân không (bơm khuyếch tán Hg) và trong ñèn Hg dạng hơi. Ngoài ra Hg ñược dùng làm nguyên liệu sản xuất bột màu, dùng làm chất xúc tác trong công nghiệp tổng hợp chất hữu cơ. Trong nông nghiệp thuỷ ngân ñược dùng làm thuốc diệt côn trùng, thuốc chống nấm. Lĩnh vực chăn nuôi thú y thuỷ ngân ñược dùng làm thuốc sát trùng, thuốc tẩy. Trong môi trường sống Hg có nhiều trong các nước thải công nghiệp sul- clo, công nghiệp tổng hợp hữu cơ cloruavinyl, công nghiệp ñiện tử, trong khu công nghiệp khai thác quặng, các nhà máy thuộc da, nhà máy hoá chất... ðây là các nguyên nhân gây ô nhiễm Hg trong ñất, nước, môi trường và con người. Trong nước bề mặt và nước ngầm thường có nồng ñộ < 0,5 µg/l, Hg trong không khí khoảng 2 - 10 µg/cm3 (Peter.R, Walshe, J. M, 1996). Các dạng hợp chất Hg thường gặp: - Mercuriclorit (HgCl2). - Mercuroclorit (Hg2Cl2) - Etylmercuclorit - Methylmercusilicat - Phenylmercuclorit - Phenylmercupirocatechin Mức ñộ ñộc hại của Hg dựa vào ñặc tính hoá học của nó, Hg nguyên tố tương ñối trơ và không ñộc. Nếu nuốt phải Hg lại ñược thải ra mà không gây hậu quả nghiêm trọng. Hơi thuỷ ngân do Hg kim loại bay hơi thì rất ñộc. Thuỷ ngân tham gia vào hoạt ñộng của enzym, cản trở các chức năng thiết yếu của chúng và có thể coi là chất kìm hãm enzym, chúng tác dụng lên các nhóm - SCH3, và - SH trong methionin và cystein (các ion kim loại có cùng kính thước và ñiện tử). [Enzym] SH SH + Hg [Enzym] S S Hg + 2H+ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 10 Các hợp chất thuỷ ngân dễ hoà tan trong nước, do ñó dễ hấp thu vào cơ thể thuỷ sinh vật, ñặc biệt là các loài cá và ñộng vật không xương sống dưới nước. Thuỷ ngân hoặc muối của nó ñược chuyển hoá thành methyl thuỷ ngân nhờ vi khuẩn yếm khí tổng hợp metan trong nước. Sự chuyển hoá này ñược thúc ñẩy bởi Co (III) chứa coenzym vitamin B12. Nhóm CH3- liên kết với Co (III) trong coenzym ñược chuyển vị enzym bởi methyl coban amin tới Hg2+ tạo thành CH3Hg+ hoặc CH3Hg2+, tan trong nước và tham gia vào dây chuyền thực phẩm thông qua sinh vật trôi nổi và ñược tập trung ở cá. ðây là nguyên nhân giải thích tại sao cá bị mhiễm ñộc methyl thuỷ ngân (Phạm Văn Thưởng, Nguyễn ðình Bạch) (2001) Methyl Hg ñược hoà tan trong mỡ, chất béo của màng tế bào, não tuỷ, ñi qua màng sinh học, màng lipit ñặc biệt là màng phổi và gây ảnh hưởng chính ñến hệ thần kinh trung ương. Do vậy, sau khi nhiễm ñộc người bệnh dễ bị kích thích, cáu gắt xúc ñộng và gây rối loạn tiêu hoá, rối loạn thần kinh, tay chân run. Thuỷ ngân làm phân ly tế bào chromosoma, ñập gẫy nhiễm sắc thể và ngăn cản sự phân chia tế bào là nguyên nhân gây hiện tượng vô sinh ở nam giới khi ngộ ñộc lâu dài hơi Hg. Mọi triệu chứng ngộ ñộc ñều xuất hiện khi hàm lượng methyl Hg (CH3Hg+) trong máu ñạt 0,5 ppm. Khi vào cơ thể, các muối Hg một phần lớn hấp thu vào hồng cầu (trừ hồng cầu thỏ), chúng gắn với các enzym ñó, các enzym và coenzym thoát ra khỏi tế bào. Hg kết hợp với lipít trong máu tạo thành những phức chất có thể thâm nhập vào tế bào thần kinh và bị oxy hoá bởi catalaza, hyñrogenperoide tạo thành HgCl. HgCl kìm hãm sự vật chuyển ñường qua màng tế bào và quá trình photphoryl hoá làm thiết hụt năng lượng trong tế bào dẫn tới rối loạn thần kinh (Ngô Gia Thành, 2000). VD: Vào năm 1953 - 1960, ở Nhật Bản người ta ñã phát hiện ra bệnh Minamata do người dân sống quanh vịnh Minamata ăn phải cá bị nhiễm ñộc Hg, trong cá có tới 27-102 ppm CH3Hg. Gây ra 111 vụ ngộ ñộc trong ñó có 45 người chết gây thiệt hại lên ñến 152,7 tỷ Yên. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 11 Tiếp ñó, ở Irắc năm 1972 có 450 nông dân ñã chết sau khi ăn phải hạt lúa mạch bị nhiễm ñộc Hg do thuốc trừ sâu. Tốc ñộ, ñộ ñộc và thời gian ñi ñến các tổ chức phụ thuộc vào chất lượng của từng loại chất Hg. Sau khi cho uống các hợp chất Hg vài giờ nồng ñộ Hg rất cao trong gan và thận ngoài ra chúng có thể tích luỹ ở cơ tim, não, não giữa và tuỷ sống (trong các neron vận ñộng). HgCl2 rất ñộc qua ñường tiêu hoá nếu ch chó uống 0,2 - 0,3g; cừu 4g; bò 4-8g ñã gây ngộ ñộc nặng. Hg2Cl2 ít ñộc hơn, liều ngộ ñộc qua ñường tiêu hoá của ngựa 12 - 16g, bò 8-12g, cừu 1-5g, chó 0,4- 5g. Các chất sử dụng trong xử lý các hạt ngũ cốc có LD50 ở chuột như sau: Ethylmercurclorit 20mg/kg trọng lượng, meloxyetylmecurclorit 50mg/kg trọng lượng. Meloxyetylmercursilicat 55mg/ kg trọng lượng (Radelaff. R.D, 1964). Hg ở dạng vô cơ và hữu cơ ñều có gây ngộ ñộc cho cơ thể, gây hiện tượng suy giảm miễn dịch. Thí nghiệm của Koller, J.Vetres (1973) trên chuột nhắt cho thấy chuột nhắt tiếp xúc lâu dài với Hg dưới liều gây ñộc làm tăng cao ñộ nhậy cảm với quá trình nhiễm virut, tăng tỷ lệ chết và rút ngắn thời gian gây chết. Ông cũng cho rằng Hg là chất có khả năng gây ức chế các hoạt ñộng hoạt hoá của enzym liên quan ñến quá trình sinh tổng hợp kháng thể. 2.1.3. ðộc tính của chì (Pb) Chì có số thứ tự 82 trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học Mendeleyev, nguyên tử lượng 207,2 ñvC, cấu trúc ñiện tử 4f15d106s26p2. Nhiệt ñộ nóng chảy của Pb ở 3270C, Pb có tính kháng với các axit, một số kim loại Pb có khả năng hoà tan trong nước cất và nước mưa. Trong tự nhiên, Pb ít khi ở trạng thái nguyên chất mà nó thường ở trạng thái: Sulfua, cacbonat, photphat, clorua ñôi khi nó kết hợp với nhiều tạp chất như: Oxyt chì (PbO), minium chì (Pb3O4) hoặc bioxyl chì (PbO2 ) (L.Derobert, 1971). Chì chủ yếu tồn tại ở dạng hợp chất ít tan như PbS, trong quá trình chuyển hoá PbS chuyển thành dạng cacbonat tồn tại trong khoáng sét, trong oxyl sắt, Mn và muối hữu cơ. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 12 Pb ñược sử dụng rộng rãi trong việc sản xuất ra các acqui Pb, sơn, kim loại tấm, giấy kim loại, thuốc, mực in, mầu, chất phụ gia trong xăng dầu, mỹ phẩm... Các hợp chất hữu cơ của Pb như tetraethyl Pb và tetramethyl Pb ñược sử dụng làm chất chống kích nổ. Người ta sử dụng tetramethyl Pb với tỷ lệ 0.04- 0.06% trộn vào xăng làm chất bôi trơn trong xăng. Khi xăng cháy trong ñộng cơ, dioxit Pb hình thành và thải ra theo khói. Do vậy, ở những nơi gần ñường cao tốc tỷ lệ Pb trong cây cối và cát có hàm lượng cao. Ví dụ: cát ở gần ñường quốc lộ có 1000-4000 mg Pb/kg. Hàm lượng Pb trên thảm thực vật tỷ lệ thuận với hàm lượng Pb trong không khí (Loyd, 1961). Do ñó, các ñộng vật ăn thực vật gần các trục ñường giao thông này cũng sẽ bị nhiễm Pb. Nồng ñộ Pb có trong không khí tại một số thành thị Việt Nam Thành phố Nồng ñộ Pb trong không khí (mg/m3) Hà Nội 0,37 Hồ Chí Minh 4,11 Vũng Tàu 0,26 Cần Thơ 0,41 Sóc Trăng 0,10 Trong khi ñó, tiêu chuẩn của UBND thành phố Hà Nội, 5083 Qð/UB 1990 cho phép Pb có trong không khí ở khu vực dân cư là 0.0017mg/m3 (ðỗ Thị Thu Cúc). Phần lớn lượng Pb có trong nước uống do ống dẫn nước sử dụng hợp kim chì, các vận dụng hàn bằng Pb. Trong sản xuất chế biến lương thực, thực phẩm, các quá trình thu hái, chế biến, bảo quản, vận chuyển thức ăn làm tăng lượng ô nhiễm Pb từ 2 -12 lần, còn quy trình ñóng hộp làm tăng 30% lượng Pb trong thực phẩm (Houben, G.F, 1997). Theo con số thống kê Lond. MARC (1980) cho thấy Pb tích tụ trong toàn cầu năm 1974 - 1985 là 267000 tấn/ năm, chiếm 61% lượng Pb tích tụ trong môi trường. Hàng năm con người khai thác khoảng 2 triệu tấn, 10% trong số ñó bị mất ñi khi xử lý và 10% bị mất khi chế tạo Pb tấm. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 13 Sự nguy hiểm của Pb ñối với sức khoẻ của con người ñã ñược nghiên cứu tương ñối kỹ. Hiện nay, ñã chứng minh ñược ñộc tính của Pb ñối với hệ thần kinh trung ương, tạo máu, gan, thận. Nhiễm ñộc Pb gây nên những hậu quả ñáng lo ngại cho sức khoẻ cộng ñồng, ñặc biệt ảnh hưởng xấu ñến thể lực và trí tuệ của trẻ em. Khi cơ thể bị nhiễm ñộc chì, Pb2+ làm thay ñổi cấu trúc, kìm hãm hoạt ñộng của enzime như: axetylenchrolaneteraza, alkalimephotphataze, cacbonicalhydaza, cytocromeoxydraza và một số men tham gia tổng hợp hemoglobin, từ ñó làm ngừng trệ quá trình hình thành homoglobin, cũng như các sắc tố hô hấp khác cần thiết trong máu như xytocrom (Underwood và Suttle, 2001). Người bị nhiễm ñộc Pb thường mắc bệnh máu xám do chì kết hợp với hồng cầu tạo thành những hạt nhỏ dạng basofil ở trong hồng cầu, ở người Pb tập trung trong hồng cầu chiếm 90%, còn một phần rất ít ở trong huyết thanh. Vì thế, chì ñược ñào thải rất chậm ra khỏi máu. Mặt khác, do Pb có tính khử mạnh nên Pb không cho phép sử dụng O2 trong hô hấp và sử dụng glucoza ñể tạo năng lượng duy trì sự sống. Hiện tượng này thấy rất rõ khi hàm lượng Pb trong máu ñạt ñến 0,30 ppm. Nhưng nếu hàm lượng Pb trong máu tăng ñến 0,5-0,6ppm thì chức năng của thận bắt ñầu rối loạn, khi ñạt ñến 0,8ppm sẽ sinh ra thiếu máu do hiếu hụt hemoglobin và phá huỷ não. ðặc biệt nguy hiểm là Pb2+ có thể thay thế Ca2+ trong xương do cấu trúc của Pb2+ tương tự như Ca2+, nên khi có Pb trong máu nó sẽ chiếm chỗ Ca2+. Do ñó, không phải chỉ có canxiphotphat làm khung xương mà còn có một phần chì photphat tồn tại ở ñó ñể hình thành nơi tiếp nhận ñối với lượng Pb dược giải phóng dần sau khi ñã hấp thụ. Sự tích tụ này sẽ gây ngộ ñộc lâu dài cho cơ thể, hậu quả làm cho xương, xăng bị ñen xỉn. Do Pb kết hợp với các nhóm sunfidril làm vô hoạt chức năng của men và gây ra những rối loạn trong quá trình chuyển hoá. Pb gây ra các triệu chứng trúng ñộc thần kinh là do Pb ức chế sự hoạt ñộng của Ca, P trong não. Nó làm thay ñổi sự cân bằng nồng ñộ Ca2+ giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào thần Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 14 kinh, Pb cũng ức chế hàng loạt các men khác như ATP-aza, adenil-cyclaza... từ các nguyên nhân trên dẫn tới trao ñổi chất ñiện giải của tế bào thần kinh bị rối loạn. Pb là một ñộc chất có thể gây quái thai (IARC xếp Pb vào nhóm thứ 3). Sự xâm nhiễm của Pb qua nhau thai người xảy ra rất sớm từ tuần thứ 20 của thai kỳ và tiếp diễn suốt thời kì mang thai (Trịnh Thị Thanh, 2000). Người ta cũng ñã kiểm tra tác dụng gây quái thai của Pb ở chuột và nhận thấy sau khi thụ tinh cho chuột mẹ ăn 25-70mg nitrat Pb/kg thể trọng thì vào ngày thứ 9 thai ngừng phát triển và từ ngày thứ 10-15 các thai bị chết (J.H Gainer và cs, 1972). Pb cũng ñóng một vai trò nhất ñịnh trong việc gây ra các khối u ở phổi và thận. Trong các thí nghiệm trên ñộng vật, người ta xác nhận rằng sử dụng phối hợp giữa Pb và các chất gây ung thư, thời gian xuất hiện các khối u sẽ rút ngắn lại và tăng ñộ lớn của các khối u. Trong các ñời sau của ñộng vật thí nghiệm này cũng có những hậu quả nói trên (Am. J.Vet. 1977). Theo Nông Thanh Sơn (1996) thí nghiệm trên chuột nhắt trắng tiêm qua màng bụng liều 0,2mg/kg trọng lượng trong thời gian 4 tuần thì lượng Pb huyết tăng từ 45-69%, Pb niệu tăng từ 20-83% trong ñó 100% chuột thí nghiệm bị rối loạn tuần hoàn, nhiễm sắc thể, hệ thần kinh, tim mạch nội tiết và hệ miễn dịch. Với chuột cống trắng cho uống axetat Pb liều LD50 là 150mg/kg thể trọng, axit Pb là 400mg/kg thể trọng. Liều gây chết tối thiểu của tetraethyl Pb là 10mg/kg thể trọng. Chuột lang cho uống sunfat Pb LD50 là 35000mg/kg thể trọng. Theo kết quả nghiên cứu của Wolker (1986) dùng axetat Pb nghiên cứu liều gây ngộ ñộc ở ngựa, bò, dê, cừu, lợn cho thấy khá cao: ở ngựa 500-700; bò 50-100g, dê cừu 20-25g và lợn 10-25g. Gia cầm hàng ngày tiếp nhận 160mg/kg thể trọng vẫn có thể chịu ñựng ñược, nhưng ở liều 320mg/kg trọng lượng xuất hiện các triệu chứng ngộ ñộc. Một số tác giả khác lại báo cáo rằng trong thức ăn chứa axetat Pb 80mg/kg trọng lượng thì gà giò và gà mái ñẻ vẫn bình thường không có biểu hiện ngộ ñộc. Cá rất mẫn cảm với Pb, trong nước cứng tối ña cá có thể chịu ñựng ñược hàm lượng Pb là 18-38 µg/l. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 15 Theo JECFA ñã thiết lập giá trị tạm thời cho lượng Pb ñưa vào cơ thể hàng tuần có thể chịu ñựng ñược ñối với trẻ sơ sinh và thiếu nhi là 25 µg/kg thể trọng (tương ñương với 3,5µg/kg thể trọng/ ngày) (Trịnh Thị Thanh, 2000). Theo D.E.Hathway (1982) cho rằng Pb cũng có những tương tác sinh học với ADN. Nhiễm ñộc Pb làm rối loạn ñáp ứng miễn dịch của cơ thể. Chuột nhắt sau khi cho nhiễm nitrat Pb ở liều dưới liều gây ñộc người ta nhận thấy chuột rất dễ nhạy cảm và nhiễm bệnh dễ dàng với Salmonella typhimurium (Hemphill, M.L, 1971). Những phân tích miễn dịch cho thấy khi cơ thể nhiễm ñộc ion Pb2+ thì tốc ñộ sinh tổng hợp kháng thể IgG bị chậm lại (Luster và R.E.Faith, 1978). 2.1.4. ðộc tính của Cadimiun (Cd) Cadimiun có số thứ tự 48 trong bảng hệ thống tuần hoàn hoá học Mendeleyev cấu trúc 4d105s2, nguyên tử lượng là 112,4 ñvC, tỷ trọng là 8,6; ñộ nóng chảy 320,90C và nhiệt ñộ sôi 7650C. Cd là một kim loại nặng có màu trắng bạc, óng ánh, dễ bị oxy hoá. Một vài dạng hỗn hợp Cd hay gặp là: cadimium acetate, cadimin sulfide, cadimium sulfoselenide, cadimium stearate, cadimium oxide, cadimium cacbonate, cadumium sulfate và cadimium chloride. Một vài hỗ hợp Cd vô cơ, có thể hoà tan trong nước như Cd acetate, Cd chloride và Cd sulfate, còn Cd oxide và Cd sulfide gần như không tan trong nước. Cadimium ñược phân bố rộng rãi trên bề mặt trái ñất với nồng ñộ trung bình là 0,1mg/kg trong ñá trầm tích và muối photphat. Vùng biển (nguồn nguyên liệu chính ñể sản xuất phân bón photphat và cũng là nguyên nhân gây nhiễm Cd trong ñất) 15mg/kg (WHO, 1992). Theo ước tính của các nước EEC, lượng Cd ñưa vào hàng năm qua phân bón photphat là 5g/ha (Anderson, 1982). Nhưng nếu chúng ta sử dụng phân bón photphat lâu dài, nó sẽ là yếu tố chủ yếu quyết ñịnh hàm lượng Cd trong ñất (Hillin, Anderson, 1981). ðặc biệt, thực vật dễ dàng lấy Cd từ ñất thông qua rễ thực vật và lọt vào chuỗi thức ăn. Thực phẩm hấp thụ 70% Cd từ dất, còn lại 30% từ không khí (Nguyễn Thị Thìn, 2001). Cd ñược dùng nhiều trong công nghiệp luyện kim, chế tạo ñồ nhựa, hợp chất Cd ñược dùng phổ biến ñể làm pin, trong dầu marut, dầu diezen (và nó Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 16 ñược thải ra khi ñốt cháy) Cd ñược dùng ñể làm chất pha thêm vào hợp kim ñể mạ, ñể tạo chất màu dùng trong sơn men và gốm; ñể làm chất ổn ñịnh trong chất dẻo (ví dụ như nhựa PVC). Một số nước còn dùng chế phẩm Cd ñể làm thuốc tẩy giun sán (cadimium axit) ñặc biệt tẩy giun ñũa ở lợn con. Cadimium xâm nhiễm vào nước uống do ống nước mạ kẽm không tinh khiết hoặc do các mối hàn và vài loại chất gắn kim loại. Hàm lượng Cd trong nước không ñược quá 1µg/l. Trong không khí, hàm lượng Cd trung bình 0,1- 0,3mg/m3 (Wiliam Glaze, 2000). Theo WHO -135 (1992) trong cơ thể sinh vật ñang sống hàm lượng Cd là 0,01ppm, hàm lượng Cd trong cơ thể người trung bình là 0,4-0,5mg/người. Theo nhiều nhà chuyên gia, hút thuốc cũng là nguyên nhân ñáng kể gây nhiễm Cd. Hút một ñiếu thuốc có 1-2 µgCD, hít vào 0,1-0,2µg kim loại. Kim loại nặng Cd khi xâm nhập vào cơ thể làm mất hoạt tính của nhiều enzime do ion Cd2+ có ái lực mạnh ñối với các phân tử có chứa nhóm -SH, - SCH3 của các enzime. Lượng Cd xâm nhập vào cơ thể không chỉ phụ thuộc vào việc ăn phải các loại thực phẩm có chứa Cd mà phần lớn phụ thuộc vào chế ñộ và chất lượng thực phẩm. Nếu hàm lượng Ca, Fe, protein thấp thì tỷ lệ tích tụ Cd cao hơn (New York, 1980). Ở người lượng Fe trong cơ thể thấp thì tỷ lệ hấp thụ trung bình Cd cao hơn 4 lần người bình thường và ở phụ nữ nguy cơ nhiễm Cd nhiều hơn so với nam. Cd khi xâm nhập vào cơ thể hầu hết ñược giữ lại ở thận, gây ảnh hưởng ñến chức năng thẩm thấu của ống thận, làm tăng protein niệu, tăng lượng β2- microglobulin niệu và huyết thanh sau ñó tăng creatinin huyết thanh cuối cùng có thể ảnh hưởng ñến axitamin, gluco và photphat (New York, 1980). Chức năng thận bị thay ñổi do photphat và Ca không ñược hấp thu lại từ những Enzime SH SH + Cd2+ Enzime S S Cd + 2H+ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 17 khoáng chất ở ống xương. Cd làm tăng quá trình loãng xương do sự thiếu hụt Ca, hàm lượng Cd lắng ñọng ở vỏ thận 50mg/kg trọng lượng. Sự hấp thụ nhóm hydroxy của vitamin D hoạt ñộng từ bên trong (New York, 1980). Nhiễm ñộc Cd xảy ra ở Nhật Bản dưới dạng bệnh Itai - itai hoặc uoch - uoch làm xương trở lên giòn. Ở nồng ñộ cao, Cd gây ñau thận, phá huỷ tuỷ xương và gây thiếu máu do hàm lượng hemoglobin giảm, thiếu gốc hemplypic và phá huỷ hồng cầu. Theo Trịnh Thị Thanh (2000) Cd và hợp chất của nó ñược xếp vào nhóm có thể gây ung thư (nhóm 2A) theo sự sắp xếp của IARC). Cd là chất gây ung thư ñường hô hấp, khi người bị nhiễm ñộc Cd, tuỳ theo mức ñộ nhiễm sẽ gây ra ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi, ung thư tuyến tiền liệt. Cd cũng là tác nhân gây quái thai, tiêm 3mg Cd/kg hoặc cao hơn vào chuột ñồng chửa hoặc chuột nhắt thấy xuất hiện những vết nứt ở môi, vòm miệng và sự thiếu sót ở tứ chi. Cho bò và cừu ăn thức ăn có chứa 50-100mg/kg thức ăn, ăn liên tục trong một năm sẽ gây ra những biến ñổi dị dạng cho thai của chúng. Nhưng ñối với người bị nhiễm ñộc Cd không thấy dị tật bẩm sinh ở trẻ mới sinh nhưng trọng lượng của chúng thấp và có 1 vài trường hợp xuất hiện chứng còi xương (New York, 1980). Cơ chế: Sau khi Cd ñược hấp thu vào cơ thể, chúng tương tác với axit desoxyribonucleic và làm sai lệch mã di truyền, sai lệch quá trình sinh tổng hợp protit (D.E Hathway-Polyhedrun, 1982). Cd có khả năng làm ức chế miễn dịch của cơ thể thí nghiệm của I.A. Cook và cộng sự (1975) gây nhiễm ñộc Cd cho chuột nhắt trắng, sau ñó tiêm 1 liều ñộc tố vi khuẩn thì ñộ nhạy cảm với ñộc tố tăng lên dữ dội, tỷ lệ tử vong của chuột tăng cao. Trong công nghiệp thực phẩm Cd ñược coi là nguyên tố nguy hiểm nhất, khi hàm lượng Cd>15ppm trong thực phẩm ñược coi là nhiễm ñộc (ðỗ Thị Thu Cúc, 1995). Thí nghiệm trên gia cầm ñã xác ñịnh liều LD50 cho ăn là 165mg/kg thể trọng, còn liều gây chết chắc chắn là 216mg/kg thể trọng. Lợn con ăn thức ăn có chứa 300mg/kg thức ăn sẽ có triệu chứng trúng ñộc. Trong số các loài ñộng vật thì cừu là ñộng vật mẫn cảm nhất. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 18 2.1.5. ðộc tính của asenic (As) Asen là một kim loại nặng, có số thứ tự 33 trong bảng tuần hoàn Mendeleyev, cấu trúc nguyên tử 3d104s24p3, khối lượng nguyên từ 74,9 ñvC. Asen là 1 kim loại dị kim, dị hình, gồm có As vàng và As ñen. Việc ñốt nóng As trong không khí sẽ sinh ra khói trắng gồm có As trioxide. Hỗn hợp As gồm 3 nhóm chính: As vô cơ (As trioxide, Asenic, As trichloxide), As hữu cơ và khí As. Asen ñược phân bố rộng rãi trong vỏ trái ñất và ñược sử dụng làm tác nhân hợp kim hoá, As xâm nhập vào nước từ các công ñoạn hoà tan các chất, quặng mỏ từ nước thải công nghiệp hoá học và từ sự lắng ñọng không khí. Asen thường có mặt trong thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm, diệt côn trùng và thuôc diệt cỏ dại. As là chất làm bay mầu trong sản xuất kính chế tạo ra kính trắng ñục và kính tráng men. Ngoài ra nó còn ñược sử dụng trong một số loại thuốc chữa hen, ký sinh trùng... Trong các hợp chất As thì As (III) là ñộc nhất. Asen (III) thể hiện tính ñộc bằng cách tấn công lên nhóm -SH của các enzime, làm ức chế hoạt ñộng của men Các enzime sản sinh ra năng lượng của tế bào trong chu trình của axit xitric chịu ảnh hưởng rất lớn. Bởi vì, các enzime vào Alhydrrogenara bị ức chế do việc tạo phức với As (III), dẫn ñến việc sản sinh ra các phần tử ATP bị ngăn cản. Do tính chất, cấu tạo, cấu hình anion photphate (PO43-, PO32-) mà As (AsO33+) can thiệp vào một số quá trình hoạt ñộng hoá sinh của photphate. Trường hợp này ñược chứng minh ._.khi nghiên cứu sự phát triển hoá sinh của chất sinh năng lượng ATP (adenorintriphotphat). Một giai ñoạn quan trọng trong quá trình hình thành và phát triển ATP là sự tổng hợp enzime của 1,3- diphotphatglixerat từ glierandehit -3-photphat. As sẽ dẫn ñến sự tạo thành 1- Enzime SH SH As-O- Enzime S S - O -O + As-O - + 2OH- Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 19 aseno-3-photpho- glyxerat gây cản trở giai ñoạn này. Sự photpho hoá ñược thay bằng sự As hóa, quá trình này kèm theo sự thuỷ phân tự nhiên tạo ra 3- photphoglixerat và asenit. Khi As3+ trong cơ thể ñạt ñến nồng ñộ cao sẽ gây hiện tượng ñông tụ các protein do sự tấn công liên kết của nhóm sulfua vào cầu lưu huỳnh (S-S) bảo toàn cấu trúc bậc 2,3. Trịnh Thị Thanh (2000) asen là chất gây ung thư cho người, As gây ung thư da, phế quản, phổi, các xoang và tỷ lệ mắc bệnh ung thư da tương ñối cao. Theo tiêu chuẩn Việt Nam hàm lượng As cho phép có trong nước uống: 0,05mg/l (Nguyễn Thị Hoan, 1993), còn nếu theo tiêu chuẩn của UNICEF hàm lượng As: 0,01mg/l. Liều LD50 của Natriumasenic ở chuột bạch tiêm bắp là 10-12mg/kg thể trọng. Nếu cho gia cầm ăn 0,01-0,1g; chó và lợn ăn 0,05-0,1g và dê: 0,2-0,5g; bò 1- 4g có thể gây chết ñộng vật. ðối với người chỉ cần trong cơ thể tích luỹ 130mg là ñủ gây chết người. Người ta kiểm tra ñộc tính của trioxide asenic và nhận thấy kích thước các hạt của chúng liên quan chặt chẽ với ñộ ñộc. Khi làm giảm kích thước các tinh thể trioxyde asenic thì ñộc tính của nó tăng lên. ðộ hoà tan của kim loại cũng ảnh hưởng lớn ñến ñộ ñộc, kim loại càng dễ hoà tan ñộc tính càng cao. Các tinh thể As2O3 có kích thước trung bình liều gây chết ở gia cầm 0,05 - 0,1g; chó 0,1 - 0,2g; lợn 0,5 - 1g; ngựa 10 - 15g; bò 15-30g/kg thể trọng. As2O3 tích tụ nhiều ở bộ máy hô hấp trên As2O3 ñi qua mũi, họng lớp lông nhung qua khe không khí vào cơ thể vì rất nhiều As có thể vào qua ñường tiêu hoá. LD50 của axit asenieur cho uống ở chuột bạch là 800mg/ kg thể trọng. Trong thức ăn chứa asenieur, cho gia cầm ăn 28 ngày liền có 50% gia cầm chết. Còn natriumasenlat ở lợn cho uống 870mg/kg thể trọng là liều gây chết trung bình. As ñặc biệt ñộc với máu (hệ mao mạch), nó làm tê liệt các thần kinh vận mạch, mặt khác nó gây ñộc trực tiếp ñến các cơ trơn của mạch máu. Thành mạch bị giãn, tính thấm qua thành mạch tăng cao. Các dịch tổ chức, protein và Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 20 trong trường hợp nặng các tế bào máu cũng có thể chui qua, ñặc biệt hệ mao mạch ruột bị tổn thương nặng nề. Do ñó, dịch ñổ vào lòng ống tiêu hoá tăng lên gây ỉa chảy, dẫn tới toan huyết. Hệ mao mạch ở thận của bị phá huỷ và dẫn tới các tiểu cầu thận, các ống dẫn niệu bị tổn thương. Tiếp ñó, ngay cả bản thân các ñộng mạch cũng bị giãn rộng, gây tổn thương và huyết áp tụt nhanh chóng. Ngoài ra, hệ thần kinh cũng bị ảnh hưởng khi cơ thể nhiễm ñộc As, As gây ức chế hệ thần kinh. Nếu cơ thể nhiễm ñộc kéo dài sẽ gây viêm thần kinh, viêm tuỷ sống. Viêm dây thần kinh ngoại biên ở phần xung quanh mũi là một trong những triệu chứng ngộ ñộc As. Sự viêm dây thần kinh ngoại biên ñược thể hiện qua sự rối loạn hoạt ñộng của cơ vận ñộng, giảm sự hoạt ñộng của tim mạch sau 10 ngày ñến 3 tuần uống thuốc có chứa As hữu cơ (New York, 1980). Nhiễm ñộc As cũng gây hiện tượng quái thai và nó ñã ñược thử nghiệm bằng cách ñưa vào cơ thể chuột ñồng mang thai muối As từ 6-10mg/kg thể trọng (New York, 1980). As ñược tiêm vào tĩnh mạch chuột ở ngày thứ 8 của giai ñoạn mang thai và kết quả tỷ lệ thai chết lưu hay dị tật tăng lên theo liều As tiêm vào cơ thể. As gây quái thai ñược biểu hiện: xương sườn biến dạng, thận. 2.2. SỰ LUÂN CHUYỂN CỦA THUỶ NGÂN, CHÌ, CADIMIUM VÀ ASEN TRONG CƠ THỂ Cơ thể người và ñộng vật ñược ngăn cách với môi trường bên ngoài bởi 3 loại màng chính: - Da - Biểu mô của hệ thống tiêu hoá - Biểu mô của hệ thống hô hấp Vì vậy các kim loại nặng như Pb, Cd, Hg và As ở dạng ñơn chất hoặc hợp chất ñược hấp thu vào cơ thể thông qua 1 hoặc 3 con ñường sau: - Qua da, niêm mạc - Qua ñường hô hấp - Qua ñường tiêu hoá Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 21 2.2.1. Sự luân chuyển thuỷ ngân Các hợp chất Hg dễ tan và thuỷ phân trong môi trường nước. Do ñó, nó dễ hấp thu vào cơ thể qua da, ñường hô hấp và ñường tiêu hoá với các mức ñộ khác nhau tùy thuộc vào hợp chất của thuỷ ngân, các hợp chất thuỷ ngân vô cơ dễ tan, dễ thuỷ phân trong môi trường nước, do ñó hấp thu vào cơ thể chiếm ưu thế hơn. Như muối Hg vô cơ sau khi vào máu phần lớn hấp thu vào hồng cầu (Trừ hồng cầu thỏ). Còn muối Hg hữu cơ sau khi vào máu dễ xâm nhập vào não và gây ñộc với hệ thần kinh trung ương. Hơi Hg ñược hấp thu qua phổi chiếm 80% sau ñó ñi ñến thần kinh trung ương, vào máu kết hợp với lipít tạo thành phức chất có thể chui qua màng tế bào não. Sự hấp thụ của Hg qua dạ dầy và ñường ruột là không ñáng kể nhưng hấp thu methyl thuỷ ngân là rất lớn và ñào thải chủ yếu qua phân. Thuỷ ngân khi xâm nhập vào cơ thể tích lũy ở cơ tim, não, gan, não giữa, tuỷ sống (trong các neron vận ñộng) và phổi. Sau ñó chúng ñược ñào thải qua ñường tiêu hoá: thận, các tuyến ở ruột già, gan, qua tuyến nước bọt và một ít ñược ñào thải qua sữa. 2.2.2. Sự luân chuyển của chì Chì ñi vào cơ thể chủ yếu qua ñường hô hấp (khoảng 40%) và chì vô cơ hấp thụ qua ñường tiêu hoá (ăn, uống) ít khoảng 10% lượng Pb ăn vào. Tốc ñộ hấp thu tuỳ thuộc vào nông ñộ các kim loại trong ñường ruột. Các hợp chất hữu cơ kể cả ankyl Pb và serat Pb ñều ñược hấp thu qua da, sau ñó vào chì ñược dẫn vào tế bào máu. Khoảng 10% nồng ñộ chì trong máu nằm ở huyết tương. Chì sau khi hấp thụ vào cơ thể qua hệ mạch cửa vào gan và theo dịch mật thải trừ tại ruột. ở ñây chì ñược tái hấp thu tạo thành chu trình gan - ruột. Một phần chì từ gan ñi vào máu rồi ñến thận, tuyến nước bọt, tuyến mồ hôi và tuyến ruột rồi chúng sẽ ñược thải trừ tại các cơ quan này. Chì ñược hấp thu vào xương kết hợp với phốt pho tạo thành photpho chì. Chì vào cơ thể ñược tích luỹ ở gan, thận và xương. Sau ñó, chúng ñược ñào thải qua tuyến ruột, tuyến nước bọt và qua thận. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 22 2.2.3. Sự luân chuyển của cadimium Cd hấp thụ qua ñường hô hấp khoảng 10-40% lượng Cd ñược hấp thu vào cơ thể, hàm lượng Cd ñược hấp hít vào nhiều hay ít phụ thuộc vào kích thước và ñộ hoà tan của các hạt. Những hạt có kích thước lớn, ñộ hoà tan chậm sẽ nằm ở phía dưới trong khi những hạt có tính hoà tan tốt, kích thước nhỏ sẽ nằm ở phía trên (New York, 1980). Sự hấp thụ Cd qua thức ăn là quan trọng nhất 30% lượng Cd có trong thức ăn. Cho chuột nhắt và khỉ uống phóng xạ Cd thì sự hấp là 0,5-3% còn ở người khi ñưa qua miệng tỷ lệ hấp thụ trung bình là 6% (New York, 1980). Cadimium hấp thu qua phổi chủ yếu do hít phải bụi có chứa Cd trong quá trình nung nặng, khi hàn các kim loại có phủ Cd. Trong các tổ chức Cd gắn với metallo tionein tạo thành một phức hợp rất ổn ñịnh khó phân huỷ trở lại và rất khó thải trừ ra khỏi cơ thể. Cd thường ñược thải trừ qua thận, lách và gan. Ở thận Cd ñược lọc qua xoang bao nang thận nhưng nó lại tái hấp thu ở ống lượn. Vì vậy sự thải trừ của thận kéo dài rất lâu 10 năm ở người, 2 năm ở sóc, chuột 200-400 ngày, Cd ñào thải qua máu ước tính khoảng 2,5 tháng (New York, 1980). Khi nhiễm ñộc Cd ñược tích lũy trong gan, lớp vỏ thận, trong các mô của cơ thể, tuỵ và hạch nước bọt. ở gia cầm Cd ñược tích lũy nhiều trong phổi, cơ bắp và một số tổ chức khác. 2.2.4. Sự luân chuyển của asen Các chế phẩm As rất dễ tan trong nước, trong dịch dạ dầy và trong lipiod. Do ñó, As rất dễ hấp thu qua ñường tiêu hoá khoảng 80% (New York, 1980). Mức ñộ hấp thu Asen còn phụ thuộc vào kích thước của hạt, pH trong dạ dày. Ngoài ra nó còn ñược hấp thụ qua da, niêm mạc ñường hô hấp. Nhiễm ñộc As tích luỹ ở thành ruột, gan, xương, da, tóc và trong các tổ chức sừng hoá. Ở cá As tích luỹ trong mang, mắt, họng và ñuôi. As ñược ñào thải qua nước tiểu, thận, các tuyến mồ hôi, qua da nhưng chủ yếu ñược ñào thải qua mật. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 23 2.3. NGỘ ðỘC THỰC PHẨM DO Ô NHIỄM THUỶ NGÂN, CHÌ, CADIUM VÀ ASEN 2.3.1. Ngộ ñộc thực phẩm Là một tình trạng bệnh lý xảy ra do ăn hay uống các thức ăn bị ô nhiễm các chất ñộc hại ñối với con người. Trạng thái bệnh lý này bao gồm cả những biến ñổi ñại thể và vi thể. Sau khi cơ thể hấp thu chất ñộc, một mặt biểu hiện không ñược rõ ràng, trong trường hợp này sẽ tích luỹ ở các bộ phận trong cơ thể, gây ảnh hưởng tới quá trình chuyển hoá các chất, khả năng ñáp ứng miễn dịch của cơ thể bị thay ñổi, cơ năng thần kinh và các tổ chức khác bị rối loạn, ñôi khi các chất ñộc gây ñột biến tế bào và gây ung thư (ngộ ñộc mạn tính). 2.3.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm thuỷ ngân, chì, cadimium và asen Thuỷ ngân, chì, cadimium và asen tồn tại, luân chuyển trong tự nhiên thường có nguồn gốc trong chất thải của hầu hết các ngành sản xuất công nghiệp trực tiếp hoặc gián tiếp sử dụng các kim loại ñó trong quy trình công nghệ hoặc từ chất thải con người và ñộng vật. Sau khi phát tán vào môi trường chúng luân chuyển trong tự nhiên, bám dính vào bề mặt, tích luỹ trong ñất và gây ô nhiễm các nguồn nước sinh hoạt, ñây là nguyên nhân chính dẫn ñến tình trạng ô nhiễm thực phẩm. Rau quả sẽ bị ô nhiễm nếu ñược trồng trong vùng ñất bị ô nhiễm kim loại nặng hoặc sử dụng nước tưới ô nhiễm, hay do sử dụng thuốc bảo vệ thực vật. Do cá, tôm và các loài ñộng vật biển khác ñược nuôi trong nguồn nước bị ô nhiễm. Gia súc, gia cầm ñược nuôi bằng thức ăn bị ô nhiễm, uống nguồn nước bị ô nhiễm thị trong thịt cũng bị nhiễm các kim loại nặng ñó. Theo tác giả Trần ðáng (2001) thực phẩm có thể bị ô nhiễm kim loại nặng trực tiếp từ hóa chất do những con ñường sau: - Do các chất hoá học cho thêm vào thực phẩm theo ý muốn như chất sát khuẩn, kháng sinh, chất chống oxy hoá ñể bảo quản thực phẩm. - Các chất cho thêm vào ñể tăng ñộ hấp dẫn của thực phẩm: chất ngọt tổng hợp, chất màu và các hương liệu tạo mùi thơm. - Các chất cho thêm vào ñể chế biến ñặc biệt như: các chất làm trắng bột, chất tăng khả năng hình thành bánh của bột, làm tăng ñộ giòn, dẻo, dai... Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 24 - Những hoá chất lẫn vào thực phẩm do dụng cụ chế biến, chứa ñựng và các thuốc bảo vệ thực vật. Theo thống kê của cục quản lý chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm: Năm 2000 ở nước ta có khoảng 213 vụ nhiễm ñộc với 4233 người mắc và 59 người chết. Trong ñó nguyên nhân gây ngộ ñộc thực phẩm do hoá chất chiếm 18,8%; vi sinh vật 31,7%; do chất ñộc tự nhiên 24,2% và các nguyên nhân khác chiếm 25,3%. 2.3.3. Ngộ ñộc thực phẩm do thuỷ ngân * Dạng cấp tính Trước hết, có triệu chứng ñau bụng, ỉa lỏng, có máu tươi, nôn oẹ không cầm ñược. Trường hợp ñã hấp thu một lượng lớn Hg sẽ bị truỵ tim mạch và chết nhanh chóng. Khi bị ngộ ñộc ở mức thấp hơn, ñến ngày 3-4 bên cạnh các triệu chứng của ñường tiêu hoá nói trên, các biến ñổi ở thận sẽ xuất hiện. ðầu tiên là ña niệu do tác dụng kích thích bài niệu của Hg, sau ñó thiểu niệu và cuối cùng là vô niệu. Các tiểu cầu thận bị viêm, trong nước tiểu ñột nhiên tăng hàm lượng photphatara kiềm, AST, ALT và tế bào thành ống của thận. Từ ngày thứ 8-12 ure huyết trầm trọng con vật có thể chết. Khi ngộ ñộc thuỷ ngân, các tế bào niêm mạc miệng bị chết, tuyến nước bọt bị viêm, còn vật tiết nhiều nước bọt. ðôi khi có viêm phổi cấp. * Dạng mãn tính: Triệu chứng thần kinh là chính, tế bào thần kinh trung ương và thần kinh ngoại vi có những biến ñổi. ðặc biệt methyl Hg gây biến ñổi trên các sợi thần kinh vận ñộng và thần kinh dinh dưỡng. Do ñó giảm tốc ñộ dẫn truyền xung ñộng thần kinh. Da vàng, rối loạn tiêu hoá, ñau ñầu, viêm lợi và tiết nhiều nước bọt. Cơ thể có thể bị tê liệt hoàn toàn. Răng có thể bị long và rụng những chiếc còn lại bị ñen xỉn và mòn vẹt, trên bờ lợi có “ñường thuỷ ngân”. Tiếp xúc thường xuyên với thuỷ ngân vô cơ bị xạm da. Bò có triệu chứng co giật, sau ñó tê liệt, con vật kém ăn giảm tiết sữa, rối loạn vận ñộng, ñi lại khó khăn trên da có nhiều ñiểm xuất huyết. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 25 2.3.4. Ngộ ñộc thực phẩm do chì * Dạng cấp tính Ở cả người và vật ñều gây tiết nhiều nước bọt, nôn, ñau bụng và ỉa chảy. Sau ngày thứ 2, 3 xuất hiện triệu chứng toàn thân run rẩy, co giật sau ñó truỵ tim mạch và dẫn ñến tử vong. Thí nghiệm trên chó, gây ngộ ñộc á cấp tính có biểu hiện sau: rối loạn phản xạ, thiếu máu, tăng bạch cầu, albumin máu giảm, α, β2-globulin giảm, photphatara kiềm thấp, hoạt ñộng trí não rối loạn. Kiểm tra ñiện não ñồ thấy các sóng lên xuống chậm có khuynh hướng ñưa tới co giật kiểu tetanos. Con vật vận ñộng rối loạn và ñi vào hôn mê. Hoạt ñộng tuần hoàn rối loạn, tim loạn nhịp, nhịp ñập nhanh và cường ñộ co bóp hoặc cơ bắp teo. Trong giai ñoạn cuối con vật bị liệt hô hấp và rối loạn vận mạch. * Dạng mạn tính: Con vật gầy yếu, khả năng sản xuất giảm. Triệu chứng thần kinh khá rõ, tê liệt, co giật hoặc cơ bắp teo. Thiếu máu, thận suy, cơ quan sinh sản bị thoái hoá. Cơ năng gan bị rối loạn và phổi có thể bị viêm. Ở người khi tích luỹ một lượng Pb ñáng kể sẽ dần dần xuất hiện các biểu hiện nhiễm ñộc như thở có mùi hôi, xưng lợi, ở lợi có nhiều viền ñen, da vàng, ñau bụng, táo bón, ñau khớp xương, bại liệt chi trên (tay bị biến dạng), mạch yếu, thiểu niệu. Ở phụ nữ thường hay xảy thai, có trường hợp trẻ em bị dị tật bẩm sinh vì mẹ hít xăng pha chì trong thời gian mang thai. 2.3.5. Ngộ ñộc thực phẩm do cadimium * Dạng cấp tính: Sau khi ăn phải thức ăn có Cd 2 giờ xuất hiện các triệu chứng ở ñường tiêu hoá là chủ yếu: Nôn, ñau bụng, ỉa chảy. Nếu hít phải khói Cd có triệu chứng tức ngực và kèm theo khó thở. Giai ñoạn này có thể kéo dài 10h thì chuyển sang trạng thái như bị cúm. Các triệu chứng ở giai ñoạn này là khó thở, ho, chán ăn, buồn nôn, mệt mỏi, ỉa chảy. Nhiệt ñộ có thể tăng chút ít, có thể phát hiện thấy protein niệu. Hệ thống thần kinh bị rối loạn, thận bị tổn thương nặng và nếu phổi bị phù nặng rất dễ gây tử vong. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 26 * Dạng mạn tính: Các triệu chứng ñiển hình là kém ăn, sút cân, răng lung lay, tổ chức dịch teo, thiếu máu, thiểu năng cơ tim, thận suy, hàm lượng ñồng trong máu và các tổ chức bị giảm thấp. Do protein gắn với Cd nên trao ñổi nên trao ñổi chất bị rối loạn dẫn tới gluco niệu, photpho niệu và protein niệu. Ngoài ra, ngộ ñộc Cd còn gây quái thai hoặc gây ung thư. 2.3.6. Ngộ ñộc thực phẩm do asen * Dạng cấp tính: Các biểu hiện triệu chứng xảy ra khá tuần tự, ở chó các triệu chứng ñầu tiên xuất hiện sau 2-4 giờ nhưng ở trâu bò phải sau 20-30 giờ. Các triệu chứng này gội là sổ mũi asenic, do As kích thích vào niêm mạc mũi, họng con vật chảy nước rãi, nước mũi, khát nước, nôn oẹ (chó, mèo, lợn) ñau bụng và sau ñó ỉa chảy dữ dội. Phân thối khắm, thường có lẫn máu. Con vật mất nước và chất ñiện giải làm cho cơ thể mệt mỏi và suy yếu. * Dạng á cấp tính: Các triệu chứng trên kéo dài 2-3 ngày, con vật chán ăn, có khi co giật. Trong nước tiểu có nhiều protein. Thân nhiệt giảm dưới mức bình thường, do mất nước và chất ñiện giải nhiều con vật suy sụp, các quá trình trao ñổi chất bị rối loạn, con vật chết. * Dạng mạn tính: Con vật kém ăn, ỉa chảy, phần lớn gầy còm, tê liệt, thẩm xuất dưới da, hệ thống sinh dục rối loạn, xảy thai, tinh trùng ngừng sản sinh, hoàng ñản, ñau khớp, thiếu máu. 2.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỶ NGÂN, CHÌ, CADIMIUM VÀ ASEN 2.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Mấy chục năm gần ñây khi ngành công nghiệp hoá học phát triển mạnh mẽ giúp cho nông nghiệp loại trừ ñược nhiều mầm bệnh ñối với cây trồng thì cũng là lúc một loạt những vấn ñề mới lại nẩy sinh. Việc sử dụng thuốc diệt cỏ, trừ sâu quá nhiều ñã làm cho ñất, nước, cây cối và môi trường sống của chúng ta cũng bị ô nhiễm nặng các kim loại có trong thuốc. Trước vấn ñề cấp bách ñó có Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 27 rất nhiều khoa học trên thế giới ñã tiến hành những công trình nghiên cứu về ảnh hưởng chất ñộc chất của chúng ñối với môi trường, ñộng vật và con người. Trong ñó ñược ưu tiên là kim loại như Hg, Pb, Cd và As. F.K.Kaferstein (1972) ñã tiến hành nghiên cứu về sự luân chuyển của kim loại nặng hấp thu vào cơ thể, chúng ñược ñào thải rất chậm, ñặc biệt chúng có tích luỹ và tàng trữ trong nhiều cơ quan bộ phận của cơ thể. Gây ra rối loạn chuyển hoá các chất, làm suy giảm khả năng ñáp ứng miễn dịch của cơ thể, thậm chí chúng còn là các chất gây ung thư như Hg, Pb, Cd và As. Trong ñó Cd và As còn gây hiện tượng quái thai. ðến những năm của thập kỷ 90 nguy cơ nhiễm ñộc kim loại nặng ngày càng gia tăng do ñộc tính, tính chất phức tạp của hỗn hợp từng kim loại ñó. Nhiều công nghiên cứu về ô nhiễm Hg, Pb, Cd và As rất chi tiết và toàn diện. Trong ñó phải kể ñến công trình nghiên cứu quốc tế về an toàn khoa học IPCS (WHO - 134, 1992). Chương trình hợp tác giữa: Chương trình môi trường liên hợp quốc -UNDP, Tổ chức y tế thế giới-WHO và liên ñoàn lao ñộng quốc tế - ILO). Một trong những thành công của những chương trình IPCS như sau: - ðã khảo sát nguồn Pb, Hg và Cd trong tự nhiên ở nhiều vùng, nhiều ñối tượng khác nhau. - Khảo sát ñược hàm lượng Pb, Hg và Cd trong bầu không khí, trong nước, trong ñộng vật thuỷ sinh, trong cá, ñộng vật có xương sống, thực vật làm thức ăn cho ñộng vật và người. Năm 1980, với sự ñóng góp của nhiều nhà khoa học ñã cho xuất bản cuốn sách “Handbook on theo toxicology of metal”. Qua ñó cho chúng ta thấy ñược nguồn gốc, tính chất hoá học và vật lý, sự lắng ñọng trong môi trường. Sự luân chuyển, bài tiết, lắng ñọng của từng kim loại trong cơ thể người và ñộng vật, thực vật. ðặc biệt mô tả cách ñiều trị và những biểu hiện triệu chứng khi bị nhiễm ñộc. Ngoài ra một số nghiên cứu cũng cho thấy một số nguyên tố khoáng như Zn, Ca, Fe, Cu, Vitamin C, D giữ vai trò quan trọng làm giảm tác dụng gây ñộc của kim loại nặng. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 28 Theo Galloway và Freedmas (1982) sự phát thải toàn cầu một số kim loại nặng do tự nhiên và nhân tạo. Sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố kim loại nặng ðơn vị: 108 g/năm Nguyên tố Tự nhiên Nhân tạo Sb 9,8 380 As 28 780 Cd 2,9 55 Cr 580 940 Co 70 44 Cu 190 2,600 Pb 59 20,000 Mn 6,100 3,200 Hg 0,4 110 Mo 11 510 Ni 280 980 Se 4,1 140 Ag 0,6 50 Sn 52 430 V 650 2,100 Zn 360 8,400 2.4.2. Tình hình nghiên cứu thuỷ ngân, chì, cadimium và asen trong nước Ở Việt Nam vấn ñề ô nhiễm thực phẩm nói chung và ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm nói riêng hầu như chưa ñược quan tâm nhiều. Tuy nhiên, trong khoảng 10 năm gần ñây do sự phát triển nền kinh tế xã hội ñặc biệt là ngành công nghiệp hoá chát, việc sử dụng phân hoá học, thuốc bảo vệ thực vật trong nông nghiệp, các phế thải sinh hoạt, phế thải chăn nuôi không ñược quản lý và sử dụng ñúng làm cho nguồn nước bề mặt, ñất nông nghiệp, môi trường bị ô nhiễm. Trong khi ñó nguồn thực phẩm lại ñược sản xuất từ nguồn ñất, nước bị Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 29 ô nhiễm này. Do ñó, việc nhìn nhận lại vấn ñề ô nhiễm môi trường và thực phẩm những năm gần ñây ñã hoàn toàn thay ñổi. Theo thông tin của Bộ khoa học, công nghệ và môi trường, tổng lượng nguồn thải ở riêng Hà Nội ñược thống kê như sau: Rác thải từ công nghiệp chiếm 35 470 tấn/năm, bệnh viện 5 520m3/năm, sinh hoạt 364.817 tấn/năm chiếm 44% tổng lượng rác thải. Bên cạnh nguồn rác thải khổng lồ còn có nguồn nước thải, tổng lượng nước thải ở Hà Nội dao ñộng từ 295 000 - 335 000m3/ ngày. Song theo các cơ quan chức năng cho biết, con số trên chưa thật chính xác vì lượng nước thải lên tới 500 000m3/ ngày. Hà Nội còn là nơi tập chung khu dân cư, công nghiệp, các nhà máy, xí nghiệp hoá chất, giao thông vận tải... hàng năm lượng khí thải do công nghiệp với tổng lượng bụi trong không khí khoảng 85000 - 90000 tấn/năm. Theo dự báo của Công ty Môi trường ðô thị Hà Nội, năm 2000 là 538030 tấn/ năm và trong tương lai lượng rác thải vẫn tiếp tục tăng lên dự kiến ñến năm 2005 sẽ là 696 565 tấn/năm, năm 2010 là 905 534 tấn/ năm. Trước sự tấn công ồ ạt của các nguồn thải này ñã ñe doạ trực tiếp ñến sức khoẻ của con người, bởi chính nguồn rác thải này ñã làm ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường sống. Và vấn ñề này ñã ñược công luận cảnh cáo nhiều lần trên phương tiện ñại chúng. Tình trạng ñó gây nên nhiều nỗi lo lắng cho các cấp lãnh ñạo, các ngành cho mọi người dân và làm xôn xao dư luận xã hội. Nhiều công trình ñã tiến hành nghiên cứu, khảo sát về tình trạng ô nhiễm kim loại nặng trong ñất, nước, không khí và một số loại thực phẩm. Cụ thể là những công trình sau: - Công trình nghiên cứu của Phạm Bình Quyền và cs (1994) nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng trong bụi không khí và một số mẫu ñất ở thành phố Hồ Chí Minh Không khí (µg/m3) Nguyên tố ðất bề mặt (mg/kg) Mùa khô Mùa mưa As 11,60 1,50 1,00 Cd 0,6 - - Cu 160 - - Fe 5,00 2960 2130 Hg 0,12 - - Mn 670 32,30 30,00 Pb 123 246 127 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 30 - Công trình nghiên cứu luận văn thạc sỹ: Trịnh Bảo Ngọc (2011) ñã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng ô nhiễm nước ao hồ thành phố Hà Nội lên chất lượng nuôi trồng thuỷ sản - Công trình nghiên cứu luận án thạc sỹ: ðỗ Thị Thu Cúc và cộng sự (1995) cho thấy ñất bề mặt khu vực Gia Lâm, ðức Giang ñã bị ô nhiễm Pb, Cd. - Bộ môn hóa trường ðại học Nông nghiệp I - Hà Nội (1996-1998) ñã tiến hành nghiên cứu xác ñịnh hàm lượng Pb, Cd, Hg trong nước tưới vùng ðông Anh, Thanh Trì, Từ Liêm - Hà Nội. - Hoàng Thị Thu Hương và cs (1995) ñã tiến hành khảo sát về mức ñộ ô nhiễm kim loại nặng trong ñất bề mắt và trong không khí ở thành phố Hồ Chí Minh. Hàm lượng một số kim loại nặng trong bụi không khí và trong ñất ở thành phố Hồ Chí Minh Không khí (µg/cm3) TT ðất bề mặt (ppm) Mùa khô Mùa mưa Pb 123.00 246.00 127.00 Cd 0.1600 Hg 0.1200 As 11.600 1.5000 1.0000 As Hg Cd Cr TB ± SD TB ± SD TB ± SD TB ± SD Tầng mặt: - Mùa mưa 48 0.07 ± 0.07 0.03 ± 0.02 0.01 ± 0.01 0.20 ± 0.25 - Mùa khô 53 0.16 ± 0.15 0.03 ± 0.02 0.01 ± 0.01 0.39 ± 0.44 p 0.05 >0.05 >0.05 Tầng giữa: - Mùa mưa 39 0.07 ± 0.04 0.04 ± 0.03 0.01 ± 0.01 0.18 ± 0.16 - Mùa khô 65 0.17 ± 0.14 0.03 ± 0.02 0.01 ± 0.01 0.34 ± 0.45 p 0.05 >0.05 >0.05 Tầng ñáy: - Mùa mưa 14 0.22 ± 0.21 0.03 ± 0.03 0.01 ± 0.01 0.24 ± 0.35 - Mùa khô 21 0.16 ± 0.13 0.03 ± 0.02 0.04 ± 0.06 0.93 ± 1.09 p >0.05 >0.05 <0.001 <0.001 Tầng nước n Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 31 - Vũ Duy Giảng, Phạm Văn Tự (1998) nghiên cứu nguy cơ nhiễm kim loại nặng và thuốc bảo vệ thực vật trong ñất, nước và một số nông sản Việt Nam. - Nguyễn ðức Trang, ðậu Ngọc Hào, Phạm Văn Tự và cộng sự (1999) nghiên cứu ñề tài: Nghiên cứu xác ñịnh, ñịnh lượng một vài ñộc chất hoá sinh học tồn dư ở thịt và các sản phẩm thịt, xác ñịnh nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa. - Nguyễn Tài Lương và cộng sự (2000) luận án thạc sỹ: Nghiên cứu hàm lượng 3 kim loại nặng Pb, Hg, Cd trong thịt lợn ở một số vùng thuộc ñồng bằng Bắc Bộ. Nhìn chung các công trình nghiên cứu ñã bước ñầu gợi cho chúng ta một cách nhìn tổng quan về mức ñộ ô nhiễm kim loại nặng trong ñất, nước, không khí và thực phẩm. Hơn thế chúng ta còn thấy mức ñộ tác hại của kim loại nặng ñối với cơ thể con người ñể chúng ta có những biện pháp thích hợp phòng ngừa khi bắt buộc phải sử dụng các chất ñó. 2.5 GIỚI THIỆU MỘT SỐ VẤN ðỀ CƠ BẢN VỀ HẤP PHỤ NGUYÊN TỬ (AAS) 2.5.1. Sự xuất hiện của phổ hấp phụ nguyên tử Như chúng ta ñã biết cấu tạo nguyên tử gồm hai phần tử cơ bản: hạt nhân và electron. Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng lượng cơ bản, thì nguyên tử không thu hay không phát năng lượng tức là nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Song nếu nguyên tử ñang tồn tại ở trạng thái này, chung ta kích thích nó bằng một chùm tia ñơn sắc có năng lượng phù hợp, có ñộ dài sóng trùng với các vạch phổ phát xạ ñặc trưng của nguyên tố ñó, sinh ra một loại nguyên tử. Phổ này ñược gọi là phổ hấp phụ nguyên tử. Quá trình này ñược gọi là quá trình hấp phụ nguyên tử. Như vậy sự xuất hiện của phổ hấp thụ nguyên tử là do sự tương tác của vật chất, mà ở ñây là các nguyên tử tự do ở trạng thái khí với một chùm tia sáng có năng lượng phù hợp. 2.5.2. Nguyên tắc của phép ño (AAS) Trên cơ sở của sự xuất hiện của phổ hấp phụ nguyên tử, chúng ta thấy phổ hấp phụ nguyên tử chỉ sinh ra ñược, khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái khí tự do và trong mức năng lượng cơ bản. Do vậy, muốn thực hiện ñược phép ño hấp phụ nguyên tử AAS cần phải thực hiện các công việc sau ñây: Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 32 1. Hoá hơi mẫu phân tích, ñưa vật mẫu về trạng thái khí. 2. Nguyên tử hoá ñám hơi ñó, tức là phân ly các phân tử tạo ra ñám hơi của các nguyên tử tự do của các nguyên tố cần phân tích ở trong mẫu có khả năng hấp thụ bức xạ ñơn sắc sinh ra phổ ASS của nó. Hai công việc này ñược gọi là quá trình phân tử hoá mẫu. ðây là giai ñoạn quan trọng nhất và ảnh hưởng quyết ñịnh ñến kết quả của phép ño AAS, vì nó tạo ra môi trường phổ hấp phụ nguyên tử của phép ño. 3. Chọn nguồn phát tia sáng có bước sóng phù hợp với nguyên tố phân tích và chiếu vào ñám hơi ñó. Như vậy phổ hấp thụ sẽ xuất hiện. 4. Thu toàn bộ chùm tia sáng sau khi ñi qua môi trường hấp thụ, phân ly chúng thành phổ và chọn một vạch phổ cần ño của nguyên tố phân tích ñê hướng vào khe ño, ñể ño cường ñộ của nó. 5. Thu và ghi lại kết quả ño của cường ñộ vạch phổ hấp phụ. 2.5.3. Trang bị của phép ño phổ AAS Theo nguyên tắc ñã nêu trên, ñể thực hiện phép ño phổ hấp phụ nguyên tử, một hệ thống máy ño phổ hấp phụ nguyên tử phải có các bộ phận chính sau ñây: 1. Nguồn ñơn sắc: Là nguồn phát chùm tia bức xạ ñơn sắc của nguyên tố cần phân tích, tức là nguồn cung cấp chùm tia phổ phát xạ ñặc trưng của nguyên tố phân tích ñể chiếu vào ñám hơi nguyên tử của mẫu. Các loại nguồn này hiện nay người ta thường dùng chủ yếu là: + Các ñèn catôt rỗng (HCl - Hollow Cathode Lamp) + Các ñèn phóng ñiện không ñiện cực (EDL - Electrodeless Discharge Lamp)... 2. Hệ thống nguyên tử hoá mẫu phân tích, ñể thực hiện nhiệm vụ 1 và 2 như ñã nói ở trên. Hệ thống này ñược chế tạo và hoạt ñộng theo 2 nguyên tắc là kỹ thuật nguyên tử hoá bằng ngọn lửa ñèn khí và kỹ thuật không ngọn lửa trong cuvét graphít. Ở ñây ứng với mỗi kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu, người ta có một phép ño: - Phương pháp nguyên tử hoá trong ngọn lửa (F-AAS) - Phương pháp nguyên tử hoá không ngọn lửa (ETA - AAS) 3. Hệ quang và detector: Bộ phận này gồm hai phần Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 33 Phần I: Hệ quang học (bộ ñơn sắc) ñể thu nhận, phân ly chùm sáng và chọn lấy một vạch phổ hấp thụ cần ño của nguyên tố phân tích. Phần II: Hệ ñiện tử (Electric Module), ñể nhận vạch phổ hấp thụ và ño cường ñộ của nó, khuyếch ñại nó lên, cho ta tín hiệu ño của vạch phổ. 4. Bộ phận Readout: ðây là bộ phận ñể chỉ thị kết quả ño của phổ AAS. Bộ phận này có thể là ñiện kế chỉ năng lượng hấp thụ của vạch phổ; hay một máy tự ghi ñể ghi lại cường ñộ vạch phổ dưới dạng các pic; có thể là máy hiện số digital; hay máy in (printer) ñể in kết quả trên giấy, hay hệ thống máy vi tính... ðó là 4 bộ phận cơ bản quan trọng của một hệ thống máy ño AAS phổ. Nhưng hiện nay, các hệ máy ño AAS mới và hoàn chỉnh còn có thêm bộ phận bơm mẫu tự ñộng, phần mềm máy tính ñể chương trình hoá trình ño và xử lý tất cả các số liệu ño nhằm mục ñích nâng cao hiệu quả. 2.5.4. Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu Nguyên tử hoá mẫu là một giai ñoạn quan trọng nhất của phép ño AAS. Bởi vì nó là giai ñoạn tạo ra các nguyên tử tự do, là yếu tố quyết ñịnh sinh ra phổ AAS. Do ñó mọi yếu tố hay ñiều kiện của quá trình nguyên tử hoá không tốt, không ổn ñịnh, không có hiệu suất cao... thì dẫn ñến tới kết quả ño không tốt. 2.5.5. Các ứng dụng của phép ño AAS Hiện nay phép ño phổ hấp phụ nguyên tử ñã và ñang ñược ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, ñể phân tích không nhưng các kim có phổ hấp phụ nguyên tử, mà cả phân tích những hợp chất hữu cơ hay các anion không có phổ hấp phụ nguyên tử. Nó là một công cụ phân tích rất quan trọng trong các ngành khác nhau như: - ðịa chất, khai thác thăm dò tài nguyên khoáng sản. - Các lĩnh vực của công nghiệp hoá học, luyện kim, - Y học và sinh hoá - Công nghiệp dược phẩm và hoá dược. - Nông nghiệp và thực phẩm - Nghiên cứu bảo vệ môi trường. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ..................................... 34 Phần thứ ba NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Xác ñịnh hàm lượng As, Pb, ._.