Đề tài Tác dụng và cơ chế gây độc của các chất gây ô nhiễm môi trường đối với con người

Chủ đề: TÁC DỤNG VÀ CƠ CHẾ GÂY ĐỘC CỦA CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI CON NGƯỜI I. Các chất gây ô nhiễm môi trường có tác dụng độc hại đối với con người như thế nào ? Chất nguy hại khi xâm nhập vào cơ thể gây nên các biến đổi sinh lý, sinh hóa, phá vỡ cân bằng sinh học, gây rối loạn chức năng sống bình thường, dẫn tới trạng thái bệnh lý của các cơ quan nội tạng, các hệ thống (tiêu hóa, tuần hoàn, thần kinh...) hoặc toàn bộ cơ thể. 1. Khái niệm về tính độc của các chất gây ô nhiễm.Các con đường xâm nhập vào cơ thể con người Ví dụ: asen và kim loại nặng tập trung ở thận và các móng chân tay, tóc; thuỷ ngân và cadimi ở thận Quá trình xâm nhập của chất độc trong cơ thể con người bao gồm quá trình hấp thụ, quá trình phân bố, vận chuyển sinh học và bài tiết. Do chức năng của các bộ phận và tính chất độc, các chất độc tuỳ trường hợp nằm lại ít hay nhiều2. Tác động sinh hóa của các hóa chất khi xâm nhập vào cơ thể sống đối với các enzym.Hoạt động của các cơ thể sống hầu hết là do hoạt động của các enzyme có trong cơ thể. Khi các hóa chất xâm nhập vào cơ thể vượt quá giới hạn cho phép thì chúng sẽ tấn công vào nhóm chức hoạt động của enzym, làm cản trở hay phá hủy chức năng hoạt động thiết yếu của enzym, gây rối loạn sự hoạt động bình thường của các cơ quan chức năng trong cơ thể sống, dẫn tới bệnh tật và mạnh hơn có thể dẫn tới tử vong. Ví dụ: Các ion kim loại nặng là những chất kìm hãm mạnh sự hoạt động của các enzym do:Các cation kim loại này tác động mạnh lên các nhóm chức có chứa lưu huỳnh như: -SH; -SCH3, các nhóm hoạt động này có trong cấu trúc của các enzym như metionin, xistein, amino axit Ion Hg2+ tác động với hai nhóm –SH của enzym và khóa chặt các nhóm hoạt động này, làm cho enzym không hoạt động được .- Đối với các enzym kim loại, nếu có ion kim loại nào mà có kích thước ion, điện tích ion tương tự với kích thước và điện tích của ion kim loại có trong enzym, thì khi ion kim loại đó thâm nhập vào cơ thể sống thì nó sẽ thế chỗ ion kim loại có trong enzyme, kết quả là enzym không hoạt động được nữa. Ví dụ: Trong một số enzym có chứa ion Zn2+, nên khi ion Cd2+ xâm nhập vào cơ thể nó sẽ thế chỗ ion Zn2+ trong enzym làm cho enzym bị tê liệt không hoạt động được nữa.II. Tác động và cơ chế gây độc của một số chất1. Tác dụng gây độc của asenTrong các hợp chất, asen thường nằm ở dạng asen (III) và asen(V); trong đó asen(III) độc hơn asen (V).Asen (III) (AsO33-) thể hiện tính độc:Khi bị nhiễm độc AsO33-, As (III) sẽ tấn công vào nhóm hoạt động –SH của enzym, khóa chặt chức năng hoạt động của enzym, làm tê liệt sự hoạt động của enzym.Asen (V) (AsO43-), có tính chất tương tự như PO43- nên khi bị nhiễm AsO43-, nó sẽ thực hiện phản ứng thế PO433- gây ức chế enzym, ngăn cản tạo ra chất ATP (adenozin triphotphat) là chất chuyền tải năng lượng trong các quá trình tạo ra tế bào.Tự thủy phân Đối với người bình thường: Glyxeranđehit 1,3- Điphotphat 3- photphat glyxerat ATPTự thủy phân 3- Photphat glyxerat asenat (không tạo ra ATP) Glyxeranđehit 1- Aseno-3- photphat 3- photphat glyxeratKhi người bị nhiễm AsO43- sẽ tham gia phản úng thế PO43-, tạo ra sản phẩm không phải là ATP, nên không chuyền tải được năng lượng trong quá trình tạo ra các tế bào.Các chất chống tính độc của asen là các hóa chất có chứa nhóm –SH như Các chất này chống được tính độc của asen đó là do các phân tử của chúng có các nhóm –SH, có khả năng tạo liên kết với AsO33- làm mất tác dụng độc của asen.2,3 – dimecaptopropanol Ở một số vùng trên thế giới, như ở Đài Loan, Nam Mỹ, Banglades,... nồng độ của Asen trong nước ngầm khá cao. Cư dân sinh sống và sử dụng nước ngầm ở các vùng có nồng độ Asen cao thường bị mắc các bệnh như bệnh sừng hóa, tăng sắc tố da,... Phơi nhiễm ở mức nồng độ cao hơn có thể dẫn đến các hậu quả nghiêm trọng như bị hoại tử đầu ngón tay, ngón chân, bệnh “black foot”, ung thư... Trong tự nhiên, cadimi thường có lẫn trong các khoáng vật chứa kẽm. Trong hợp chất chúng đều có số oxi hóa +2. Ion Zn2+ và Cd2+ có bán kính ion, điện tích giống nhau nên chúng có khả năng tạo phức giống nhau. Các ion phức thường gặp là [ZnX4]2-, [CdX4]2- (X là Cl-, Br-, I-, CN-), [Zn(NH3)4] 2+, [Cd(NH3)4 ]2+ và [Zn(NH3)6 ]2+ [Cd(NH3)6 ]2+ Do có kích thước và điện tích giống nhau nên khi bị nhiễm Cd2+, nó có khả năng thay thế ion Zn2+ trong các enzym, làm mất khả năng hoạt động của enzyme.2. Tác dụng gây độc của cadimiDo có kích thước và điện tích giống nhau nên khi bị nhiễm Cd2+, nó có khả năng thay thế ion Zn2+ trong các enzym, làm mất khả năng hoạt động của enzyme. Nhiễm độc cadimi gây nên chứng bệnh giòn xương, rối loạn chức năng của thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá hủy tủy xương và gây ung thư. Một ví dụ điển hình của nhiễm độc Cadimi xảy ra ở tỉnh Toyama, Nhật Bản vào những năm 1940 do hoạt động khai khoáng làm ô nhiễm Cadimi trên sông Jinzu và các phụ lưu. 3. Tác dụng độc hại của chìChì là một kim loại mang rất nhiều tính chất ưu việt, vì vậy, nó đã từng được sử dụng rất phổ biến trong đời sống của con người.Trong tự nhiên, chì là kim loại tương đối phổ biến nó có mặt trong nhiều loại khoáng vật.Chì và hợp chất của chì đều độc, càng dễ hòa tan độc tính càng cao.Trong khí quyển, so với các kim loại khác, chì tương đối nhiều hơn cả. Nguồn phát tán chì vào không khí là do sự đốt cháy xăng có pha tetrametyl chì, tetraethyl chì, cùng với chất làm sạch 1,2-đicloetan và 1,2-đibrometan.Những hình ảnh khi trẻ bị nhiễm độc chìChì gây ra các hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe của trẻ em. Ở các cấp độ phơi nhiễm cao, chì tấn công não và hệ thống thần kinh trung ương gây hôn mê, co giật và thậm chí tử vong, trẻ em sống sót sau nhiễm độc chì nghiêm trọng có thể để lại sự chậm phát triển tâm thần và rối loạn hành vi. Ngộ độc chì gây tổn hại nghiêm trọng đến hệ thần kinh của trẻ, gây chậm phát triển trí tuệ, chậm phát triển thể chất. Nồng độ chì máu càng cao thì càng ảnh hưởng xấu tới phát triển trí tuệ của trẻ. Chì tồn tại trong cơ thể chúng ta như thế nào? Sau khi hấp thu, chì tác động lên hệ thống enzyme vận chuyển hiđro gây nên một số rối loạn cơ thể, trong đó chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo huyết (tủy xương). Xương là nơi tích tụ và tang trữ chì trong cơ thể, ở đó chì tương tác với photphat trong xương rồi chuyển vào các mô mềm của cơ thể và thể hiện độc tính của nó.Khi cơ thể bị nhiễm độc chì sẽ gây ức chế một số enzym quan trọng của quá trình tổng hợp máu gây cản trở quá trình tạo hồng cầu. Chì xâm nhập vào máu và ít nhất khoảng 99% lượng chì gắn với hồng cầu. Chẳng hạn chì gây ức chế một trong các sản phẩm trung gian trong quá trình tạo hồng cầu, đó là sản phẩm delta-amino levulinic axit, là thành phần rất quan trọng để tổng hợp porphobilinogen.Delta-amino levulinic axitPorphobilinogenCách giải độc chì - Dùng các hóa chất có khả năng tạo phức tan với Pb2+. Ví dụ, dùng dung dịch phức complexonat canxi cho người bị nhiễm độc chì uống. PT : CaY2 – + Pb2+ Các hóa chất được sử dụng để giải độc chì là: EDTA; 2,3 – đimecaptopropanol; penicilaminđó là các hóa chất có khả năng tạo phức chelat với chì. PbY2 – + Ca2+ Những thực phẩm có khả năng giải độc chì tốt nhất 4. Tác dụng độc hại của thủy ngân Thủy ngân là kim loại đặc biệt, được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp, công nghiệp và phục vụ dân sinh.Các hợp chất cơ thủy ngân thường dùng là:+ Metylnitril thủy ngân: CH3 – Hg – CN + Metyldixandiamit thủy ngân:+ Metyl axetat thủy ngân:+ Etyl clorua thủy ngân : C2H5 – Hg - ClCon đường xâm nhập vào cơ thể :- Thủy ngân xâm nhập vào cơ thể người qua đường hô hấp và qua da. - Khi dùng các hợp chất cơ thủy ngân để ngâm hạt giống thì sẽ loại được các hạt nấm. Xong cũng có mặt hại là hạt giống ngâm hợp chất cơ thủy ngân khi gieo xuống đât, các hóa chất này sẽ phân tán rộng trên đất. Tiếp đó, thủy ngân được chuyển tới động vật, thực vật và cuối cùng chuyển vào thức ăn của người.- Quá trình lan truyền và chu chuyển thủy ngân qua các động vật đi vào con người có thể tóm tắt theo sơ đồ sau:Hg hay Hg2+(CH3)2HgCH3Hg+ Các sinh vật phù duCá nhỏ Chim chocSâu bọ, ốcChim Cá lớnĐộng vậtNgười- Tính độc của thủy ngân phụ thuộc vào dạng tồn tại (tức là hợp chất hóa học) của nó.- Thủy ngân nguyên tố lỏng là ít độc, nhưng hơi, các hợp chất và muối của nó là rất độc và là nguyên nhân gây ra các tổn thương não và gan khi con người tiếp xúc, hít thở hay ăn phải.  - Thủy ngân ở dạng kim loại tương đối trơ, không độc. Nếu nuốt thủy ngân kim loại vào bụng, thì nó lại được thải ra ngoài, không gây độc hại gì. - Ion thủy ngân (I) (Hg2 2+) ít gây độc.Ion thủy ngân (II) (Hg2+) thì lại rất độc, nó thường dễ dàng kết hợp với các amion axit có chứa lưu huỳnh của protein. Ion Hg2+ cũng tạo liên kết với hemoglobin và albumin trong huyết thanh vì cả 2 chất này đều có nhóm –SH:Bảng 5.2. Đặc tính hóa học và sinh học của thủy ngân và các hợp chất của nóLoạiĐộc tính hóa học và sinh hocHgThủy ngân kim loại tương đối trơ không độc. Hơi thủy ngân có tính độc caoHg22+Tạo được hợp chất ít tan với ion Cl- (Hg2Cl2), ít độcHg2+Độc, nhưng khó di chuyển qua màng sinh họcHgSKhông tan, không độc, có trong đấtR2HgĐộ độc rất thấp nhưng trong môi trường axit dễ chuyển thành RHg+ có độc tính caoRHg+Độ độc rất cao, thường ở dạng CH3Hg+ gây nguy hiểm cho hệ thần kinh não, tan và tích trữ trong mỡ, dễ di chuyển qua màng sinh họcThủy ngân và các muối của thủy ngân có thể chuyển hóa thành metyl thủy ngân, rồi ion metyl thủy ngân có độc tính rất cao.Thủy ngân khi vào cơ thể sẽ ảnh hưởng đến nội tạng và hệ thần kinh.Tiếp xúc với thủy ngân có thể gây phát ban, mẩn ngứa trên da.Nạn nhân bị nhiễm độc bởi chất thủy ngân ở khu vực Minamata đầu những năm 1950 (Ảnh: W. Eugene Smith)Để giảm thiểu tác dụng độc hại của thủy ngân, Ủy ban Bảo vệ Môi trường của Mỹ và Thụy Điển đã khuyến cáo các nước tuân thủ một số quy tắc sau:- Không được dùng điện cực thủy ngân trong công nghiệp sản xuất NaOH, Cl2 bằng phương pháp điện phân dung dịch muối ăn bão hòa, phải nghiên cứu chuyển hướng sử dụng công nghệ mới. Cấm triệt để việc sản xuất và sử dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật có thủy ngân, đặc biệt là loại ankyl thủy ngân. Ở những vùng có trầm tích bị nhiễm thủy ngân cần được bao phủ lớp trầm tích bằng các vật liệu nghiền mịn có độ hấp phụ cao, hoặc chôn giấu các trầm tích đó trong các vật liệu trơ.