Giáo trình Độc học môi trường - Chương 4: Độc học môi trường không khí - Trần Thị Thúy Nhàn

I VÀ NGUỒN GỐC Nguồn gốc độc chất  Hạt  Những hợp chất không phải là khí trong khí quyển  Những giọt nhỏ lơ lửng hay các hạt rắn hoặc là hỗn hợp của hai dạng này  Hạt có thể được tạo thành từ những chất trơ có kích thước từ 0,1 µm cho đến 100 µm và nhỏ hơn nữa 4 PHÂN LOẠI VÀ NGUỒN GỐC Nguồn gốc độc chất  Hạt (tt)  Bụi : 1–200 μm, được tạo thành do sự phân rã tự nhiên của đá và đất hoặc từ các quy trình cơ học như nghiền và phun  Khói : các hạt mịn có kích thước từ 0,01 μm đến 1 μm, dạng rắn hay lỏng, được tạo ra từ quá trình đốt hay các quá trình hóa học  Khói muội: các hạt rắn có kích thước từ 0.1 đến 1 μm, được thải ra từ các quá trình hóa học hay luyện kim 5 PHÂN LOẠI VÀ NGUỒN GỐC Nguồn gốc độc chất  Hạt (tt)  Sương: Từ các giọt chất lỏng có kích thước nhỏ hơn 10 μm, do sự ngưng tụ trong khí quyển hay từ các hoạt động công nghiệp.  Mù: các hạt nước nhỏ được tạo thành từ khoảng không phía trên và gần mặt đất với độ đậm đặc có thể cản trở tầm nhìn.  Sol khí: loại này bao gồm tất cả các chất rắn hay lỏng lơ lửng trong không khí, kích thước nhỏ hơn 1 μm. 6 Hình ảnh khói bụi 7 PHÂN LOẠI VÀ NGUỒN GỐC Nguồn gốc độc chất  Oxit lưu huỳnh Chất khí không màu có mùi cay và hăng Tan trung bình trong nước (11,3 g/ 100 ml) tạo thành acid sulphurơ yếu (H2SO3) Không khí sạch, SO2 bị oxy hóa chậm thành SO3 Không khí bị ô nhiễm, SO2 tham gia phản ứng quang hóa với các chất ô nhiễm khác hay các thành phần của khí quyển để hình thành SO3, H2SO4 và các muối của H2SO4. 8 PHÂN LOẠI VÀ NGUỒN GỐC Nguồn gốc độc chất  Oxit nitơ Ba loại N2O, NO, NO2 được tạo thành với số lượng không dự đoán được trong khí quyển NO là một khí không màu, không mùi, được tạo thành do sự đốt cháy nhiên liệu NO2 là một chất khí có mùi hăng gây kích thích và có thể được phát hiện ở nồng độ 0,12 ppm NO2 được tạo ra từ sự oxy hóa NO của ozone, đốt nhiên liệu, các nhà máy sản xuất acid nitric. 9 PHÂN LOẠI VÀ NGUỒN GỐC Nguồn gốc độc chất  Cacbon monoxide Chất độc ô nhiễm có khối lượng lớn nhất trong khí quyển các đô thị Chất không màu, không mùi, không vị và có điểm sôi ở –192oC Chất khí cực độc vì nó có ái lực lớn đối với hemoglobin trong máu và là một chất gây ngạt nguy hiểm CO tự nhiên tồn tại ở nồng độ nhỏ (0,1 ppm) thời gian tồn tại khoảng 6 tháng (nguồn chính là thiết bị đốt than, gas hay dầu, khói nung lò vôi, lò gạch) 10 PHÂN LOẠI VÀ NGUỒN GỐC Nguồn gốc độc chất  Hydrocarbon Hydrocarbon lỏng dễ bay hơi là các chất ô nhiễm không khí quan trọng Các hydrocarbon có thể no hoặc không no, có nhánh hoặc không nhánh hoặc có thể có vòng Methane là khí có tham gia phản ứng quang hóa ít nhất so với các hydrocarbon khác Nồng độ các hydrocarbon không methane được xem như là những chất ô nhiễm không khí và gây độc quan trọng. 11 PHÂN LOẠI VÀ NGUỒN GỐC Tác động chất độc  Chất có tác dụng chung Tác động kích thích chủ yếu là đường hô hấp trên: bụi kiềm, NH3, SO3. Kích thích các đường hô hấp trên và tổ chức phổi: Br–, Cn–. Chất gây ngạt: đơn thuần là pha loãng hay chiếm chỗ oxy trong không khí: CO2, CH4, N2. Chất gây ngạt hóa học ngăn cản máu vận chuyển oxy đến các tổ chức như CO. Chất gây mê và gây tê: ethylene, etyl ete, xeton. Chất có tác dụng gây dị ứng: isocyanat hữu cơ. 12 PHÂN LOẠI VÀ NGUỒN GỐC Tác động chất độc (tt)  Chất có tác dụng hệ thống Tác dụng lên hệ thống thần kinh: thuốc trừ sâu ... Tác dụng lên hệ thống tạo máu: KLN tác dụng lên bạch cầu Tác dụng lên thận: chì (Pb), thủy ngân (Hg) Tác dụng lên các mô và cơ quan khác: các chất khí độc xâm nhiễm qua da. 13 NGỘ ĐỘC Đường xâm nhập  Trong môi trường không khí, đường xâm nhập vào cơ thể có thể qua da, mắt, mũi nhưng chủ yếu vẫn là thông qua hệ hô hấp  Các chất độc theo không khí được hít vào qua khoang mũi, cuống họng và thanh quản  Khí tiếp tục đi qua cuống phổi, phổi, phế nang và các ống mao quản trong phổi và cuối cùng là vào các túi phổi 14 NGỘ ĐỘC Đường xâm nhập (tt)  Xung quanh túi phổi có các mạch máu li ti;  Màng nhầy hô hấp của phổi là nơi diễn ra quá trình trao đổi khí giữa túi phổi và mao mạch;  Các khí độc theo con đường đó xâm nhập vào máu. 15 NGỘ ĐỘC Đường xâm nhập (tt)  Các hạt được hít vào sẽ nằm lại trong hệ hô hấp tại các vùng khác nhau tùy theo kích thước khác nhau.  Hạt trên 10 μm thì hầu như bị giữ lại ở mũi  Các hạt dưới 10 μm thì đi qua được mũi vào khí quản  Hạt từ 0,5 – 5 μm nằm ở các nhánh cuống phổi nhỏ và đôi khi đi vào túi phổi 16 NGỘ ĐỘC Đường xâm nhập (tt)  Động độc học Chất độc đi vào tế bào theo ba cơ chế chính: Khuếch tán (vận chuyển thụ động)  Thấm lọc (theo kích thước lỗ màng và kích thước phân tử) Vận chuyển tích cực (gắn kết vào phân tử chất mang). 17 NGỘ ĐỘC Đường xâm nhập (tt)  Các phản ứng với chất độc  Sinh vật tiếp xúc với chất độc, thay đổi sớm nhất diễn ra ở mức tế bào Thay đổi cấu tạo thành tế bào, ức chế men làm thay đổi độ chuẩn xác của DNA  gây biến dị hoặc trở ngại cho hoạt động tăng trưởng bình thường của tế bào. Ví dụ bụi chì (Pb) 18 NGỘ ĐỘC Đường xâm nhập  Các phản ứng với chất độc (tt) Tiếp xúc với chất độc, sự thích ứng và chịu đựng của sinh vật bị suy giảm; ảnh hưởng tuổi thọ của sinh vật Khi nồng độ chất khí độc cao có thể gây chết cho cá thể (tử vong) 19 NGỘ ĐỘC Đường xâm nhập  Đào thải chất độc Các chất độc trong không khí theo hệ thống hô hấp vào tới hệ thống tuần hoàn  Bài tiết ra ngoài qua thận, ruột hay tuyến mồ hôi và tuyến sữa 20 NGỘ ĐỘC Ảnh hưởng sự tiếp xúc của chất ON  Đặc điểm Khó xác định được nồng độ chất độc trong các cơ quan của cơ thể sinh vật sống; Xác định nồng độ chất độc trong cơ quan sinh vật dựa vào các nguyên lý dược động học và hóa động học 21 NGỘ ĐỘC Ảnh hưởng sự tiếp xúc của chất ON  Cách tiếp xúc Động vật, phản ứng nhạy nhất đối với một chất độc qua máu; Trong môi trường lao động và sinh hoạt bình thường thì tiếp xúc qua đường hô hấp là thường xuyên nhất 22 NGỘ ĐỘC Ảnh hưởng sự tiếp xúc của chất ON  Cách tiếp xúc (tt) Độ dài và tần số tiếp xúc  Tiếp xúc cấp tính là sự tiếp xúc có nồng độ cao trong một thời gian ngắn (thường là 24 giờ)  Tiếp xúc với chất độc được lặp đi lặp lại với liều lượng thấp hơn tiếp xúc cấp tính trong những khoảng thời gian <1 tháng là tiếp xúc bán cấp tính;  Trong khoảng thời gian từ 1 đến 3 tháng là tiếp xúc bán kinh niên. 23 NGỘ ĐỘC Ảnh hưởng sự tiếp xúc của chất ON  Cách tiếp xúc (tt) Độ dài và tần số tiếp xúc (tt)  Sự tiếp xúc với chất độc ở liều lượng từ phần ngàn đến phần trăm so với liều tiếp xúc cấp tính trong khoảng thời gian lâu hơn ba tháng là tiếp xúc kinh niên.  Tiếp xúc ở liều cấp tính gây độc mạnh hơn ở liều kinh niên  Khi sự hấp thụ chất độc lớn hơn sự chuyển hóa sinh học và bài tiết thì xảy ra sự tích lũy chất độc 24 NGƯỠNG ĐỘC Liều lượng  Liều lượng độc chất trong MTKK lớn hơn lượng độc chất đi vào mô sinh vật  Phản ứng của độc chất: mối liên hệ giữa các phản ứng hóa học, vật lý hoặc sinh học sau khi tiếp xúc với khí độc ở các nồng độ khác nhau 25 NGƯỠNG ĐỘC Liều gây chết LD50 (mg/kg)  Liều lượng thấp nhất làm chết 50% sinh vật thí nghiệm  Thông số suy diễn bằng phương pháp thống kê, xác định theo mức độ ngộ độc cấp tính  MTKK: nồng độ gây chết, LC50, tính bằng mg/m3.  Liều gây chết, nồng độ gây chết biểu hiện độ độc của độc chất và nó chỉ thể hiện tính độc cấp, không thể hiện độ độc mãn tính 26