Kim Loai Doc Hai Trong Moi Truong
1
Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG
I. GIỚI THIỆUCó 40 nguyên tố được xếp loại vào nhóm kim loại. Nhiều kim loại, như nhóm kiềm thổ và một
số vi lượng rất cần thiết cho sự sống và cũng có những chất có độ độc hại rất cao. Những nguyên
tố bán đa lượng như calcium(Ca), magnesium(Mg), sắt(Fe), kalium(K) và natrium(Na) là những
chất quan trọng cho sự sống nhưng chúng trở nên độc hại khi vượt quá một nồng độ nhất đònh.
Các vi lượng như Cr, Co, Cu, Mn, Ni, Se và Zn có trong cấu tạo của nhiều loại phân tử quan
trọng và là các đồng yếu tố (cofactor) của những men có mặt trong các quá trình biến dưỡng.
Nồng độ các chất kể trên nếu quá cao cũng trở nên độc hại. Một số chất khác như Pb, Cd và Hg
tác hại đến các mô ở bất kỳ nồng độ nào.

Các kim loại được dùng làm chất độc từ rất lâu. Chì và bạc đã được dùng vào 2000 năm trước
thiên chúa giáng sinh. Theophratus (380 BC) đã đề cập đến As và Hg. Hippocrates là người đầu
tiên đề cập đến các cơn đau bụng do tiếp xúc với kim loại. Chì có trong hệ thống ống dẫn nước có
liên quan đến sự suy thoái và sụp đổ của đế quốc La Mã. Biến cố ngộ độc thủy ngân do ăn các
hải sản ở vònh Minamata Nhật Bản là một mốc quan trọng giúp nhân loại chú ý hơn về tác động
của các kim loại tích lũy trong môi trường.

Trong việc xác đònh các mối nguy hiểm đi kèm với các ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường,
việc quan trọng nhất là xác đònh cho được các sinh vật nhạy cảm nhất đối với kim loại nặng.
Thông thường động vật nhạy cảm với kim loại nặng hơn thực vật, và con người nhạy cảm với kim
loại nặng hơn hết.

II. NGUỒN PHÁT SINH KIM LOẠI NẶNG

cũng là một chất dùng trong BVTV.

2.3 Thực phẩm và các phụ gia thực phẩm

Đối với người, con đường hấp thu kim loại nặng nhiều nhất là thông qua các loại thực phẩm và
các phụ gia thực phẩm. Sự hấp thu kim loại nặng thường thông qua hai cách: cách thứ nhất là do
sự nuốt tình cờ các thực phẩm hoặc vật chất có chứa kim loại nặng. Chẳng hạn trẻ em thường
hay nuốt phải các thỏi sơn chứa chì. Trong các thỏi sơn, lượng chứa kim loại nặng thường từ 50
đến 100g trên 1 cm
2
. Nuốt một vài thỏi sơn mỗi ngày là lượng chì đã quá mức cho phép hấp thu
hàng ngày (Acceptable Daily Intake).

Thời đế quốc La Mã (509 - 476 AD), nước được dẫn đến các gia đình quý tộc bằng ống chì, do
vậy họ tiêu thụ một lượng chì rất lớn. Ngoài ra nhiều vật chứa đựng thức ăn cũng chứa chì. Do
vậy họ hấp thu một lượng chì lớn và dẫn đến các bệnh tật thần kinh kinh niên. Cách thứ hai là từ
sự tích lũy tăng bội sinh học qua chuỗi thực phẩm. Một ví dụ điển hình là sự tích lũy thủy ngân
methyl trong cá ở vònh Minamata Nhật bản. Người ta cũng tìm thấy Cd trong thòt, cá và trái cây.

Chất bùn cống và bùn từ nhà máy xử lý nước thải ngoài lượng N, P và S cũng chứa các kim loại
nặng như Cd, Cr, Cu, Pb, Hg, Ni và Zn thường được đem dùng làm phân trong sản xuất nông
nghiệp. Kim loại nặng ít rửa trôi trong điều kiện đất không bò chua hóa nhưng chúng vẫn được
cây hút vào rồi đi vào chuỗi thực phẩm.

III. CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘC TÍNH KIM LOẠI NẶNG

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự biến dưỡng và tác động của kim loại nặng. Các yếu tố này bao
gồm tính chất đặc thù của sinh vật tiếp xúc với kim loại nặng. Các tính chất này gồm: tuổi, khẩu
phần, tìng trạnh miễn dòch, tính phái và giống loài. Độc tính của kim loại nặng cũng bò biến đổi
khi sinh vật tiếp xúc cùng lúc hoặc trước đó với những điều kiện phi sinh vật như ánh sáng, ẩm

trong các phản ứng giải độc, diễn ra vào thời kỳ đầu của pha tối.

Sự biến đổi tỉ lệ sáng tối cũng ảnh hưởng sâu sắc đến biến dưỡng kim loại ở một số sinh vật như
bọn isopod
Oniscus asellus
. Bọn này biến thái ở điều kiện sáng 18 giờ và tối 8 giờ nhưng sẽ
ngừng biến thái nếu tỉ lệ sáng/tối kể trên đảo ngược lại.

3.3 pH

pH là một yếu tố phi sinh vật quan trọng qui đònh tính dễ sử dụng của kim loại cho thực vật. Sự
phân hủy của xác bã hữu cơ làm giảm pH đất do sự phóng thích các acid hữu cơ. Sự giảm pH làm
tăng tính di động của các loại muối kim loại nặng trong đất. Mưa acid thúc đẩy sự di động của
kim loại độc và không độc trong nước và đất và cũng có thể thúc đẩy sự biến đổi một số kim loại
nặng sang các thể độc hại hơn

3.4 Sự thích ứng, sự tiếp xúc thay đổi và sự trộn lẫn:

Các số liệu về độ độc cấp tính (chứ không phải là các nghiên cứu về độ độc kinh niên trong
phòng thí nghiệm) cho thấy có sự thích ứng với độc tính của các kim loại nặng. Trắc nghiệm tính
độc với cá hồi (
Salmo gairdneri
) cho thấy là nếu tiếp xúc trước với đồng trong vòng 21 ngày thì
sẽ có sự quan hệ chặt chẽ giữa sự tiếp xúc trước với đồng và LC
50
cấp tính. Cá hồi
Salmon
gairdneri
khi bò tiếp xúc trước với kim loại nặng độc hại sẽ có được tính kháng tạm thời với phần
lớn kim loại và sẽ mất đi tính kháng này nếu được cho vào một môi trường trong sạch. Hỗn hợp

hoặc tuyết và gây độc cho các vùng sinh thái cạn và nước.

V. KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC VÀ BÙNKim loại nặng có mặt trong nước ở thể hòa tan hoặc lắng tụ trong bùn đáy(nơi chứa chủ yếu của
kim loại nặng). Ở khu vực cửa sông, kim loại nặng từ không khí và trong nước tích tụ lại, diễn ra
các phản ứng hóa lý phức tạp trước khi đổ ra biển.

Mưa acid, rửa trôi, chảy tràn, xói mòn đất và phân rã các khoáng vật làm tăng nồng độ của kim
loại nặng trong vực nước tự nhiên. Nguồn gốc kim loại nặng do con ngưởi tạo ra gồm: khai thác
mỏ, nấu kim loại, rửa trôi từ các nơi thải rác, nước chảy tràn vùng đô thò, nước thải và nước chảy
tràn trong nông nghiệp.

Nước sông có nồng độ kim loại nặng cao hơn biển vì nó nhận trực tiếp các nguồn thải tập trung
và phân tán. Nồng độ kim loại nặng trong sông thay đổi tùy theo dân số hai bên bờ và theo mùa
nước. Nồng độ kim loại nặng thay đổi tỷ lệ nghòch với tốc độ nước chảy và khoảng cách tính từ
nguồn thải.

Trên biển, nguồn tích lũy quan trọng nhất là từ không khí (nhất là đối với chì, khoảng 90% tổng
số). Nồng độ của kim loại nặng trong bùn đáy biển thay đổi tùy theo vò trí đòa lý. Nước biển vùng
DOWNLOAD» AGRIVIET.COM
Kim Loai Doc Hai Trong Moi Truong
5
ven bờ gần với các nguồn thải nên có nồng độ kim loại nặng cao nhất. Trong trắc diện bùn đáy,
kim loại nặng phân bố nhiều nhất ở lớp trên cùng tiếp xúc với nước và giảm dần theo chiều sâu.
Sự phân bố này có thể bò thay đổi do những sự xáo trộn bởi hoạt động của sinh vật đáy hoặc động
đất ở đáy biển.

Sự ô nhiễm kim loại nặng các vực nước đã được biết đến từ rất lâu, chẳng hạn như sự tích lũy kim


Ở gần các nhà máy luyện kim, nồng độ antimony và Cd cao. Ở gần nhà máy chế tạo kim loại
hoặc ở các vùng đất nông nghiệp dùng thuốc chứa As thì nồng độ As cao, đôi khi đến 600 μg/g.
Nguồn chì gồm có: nơi chế tạo các sản phẩm kim loại, chì từ tetraetyl chì của xăng trong xe,
trong sơn và từ lò luyện kim. Nồng độ chì trong đất có khi lên đến 10%. Thủy ngân trong đất bắt
nguồn từ các mỏ, từ sản xuất dichlorine và sút cũng như từ các thủy ngân dùng trong nông nghiệp. Bảng 1 Mức kim loại ở đất mặt
DOWNLOAD» AGRIVIET.COM
Kim Loai Doc Hai Trong Moi Truong
6

Kim loại

Mức biến thiên (
μ
g. g
-1
) Trung bình (
μ
g. g
-1
)
Sb 0.05 – 260 0.9
As <0.1 – 97 11.3
Bi 0.13 – 10 0.2
Cd 0.1 - 1.0 0.62
In 0.7 - 3.0 1.0
Pb 1 – 888 29.2

Lúa Thấp Thấp
Lúa mì Cao Thấp Thấp
Nho Cao
Sơ ri Trung bình
Đào Thấp
Lê Cao

Thực vật hấp thu kim loại nặng do bộ rễ hút hoặc qua lá nhưng qua rễ là phổ biến hơn cả. Kim
loại nặng được hút vào rễ theo khuynh độ nồng độ xuyên qua màng tế bào. Trong cây, kim loại
nặng được vận chuyển theo mô mộc đi đến các bộ phận của cây. Tính chuyển vò của kim loại
nặng thay đổi tùy theo từng cây nhưng thông thường thì cao nhất ở rễ và thấp nhất ở hạt.

DOWNLOAD» AGRIVIET.COM
Kim Loai Doc Hai Trong Moi Truong
7
Kim loại nặng được hấp thu qua biểu bì lá, hấp thu mạnh nhất là kim loại nặng ở thể mù
(aerosol). Nồng độ kim loại nặng thay đổi trong các bộ phân sử dụng của cây. Chì thay đổi từ
0,001
μ
g/g đến 20
μ
g/g. Thực vật có độ hấp thu kim loại nặng khác nhau (xem Bảng 2). Phần lớn
các loài thực vật không thể tồn tại ở đất có nồng độ kim loại nặng quá cao nhưng vẫn có ngoại lệ.
Do quy tắc sinh tồn, vẫn có một số thực vật biến đổi di truyền để chòu đựng dần với nồng độ kim
loại cao trong đất. Cây táo tây rất mẫn cảm với nồng độ kim loại nặng cao trong đất và trở nên
bất thụ.

Sự hấp thu As của cây thay đổi tùy theo hợp chất As, giống cây, loại đất và khí hậu. Chẳng hạn,
rau cải tích lũy nhiều As khi trồng ở đất chứa arsenate chì nhưng không tích lũy nhiều ở đất có
arsenic trioxide. Ở đất có nhiều chì arsenate thì củ cải, củ radi, xà lách tăng hấp thu As trong khi

Chim ngộ độc chì do các viên đạn chì găm dính vào cơ thể. Động vật ngộ độc chì gây ra triệu
chứng liên quan đến hệ hematopoietic, đường tiêu hóa sau đó là hệ thần kinh và thận.

DOWNLOAD» AGRIVIET.COM
Kim Loai Doc Hai Trong Moi Truong
8
Chất methyl mecury dùng để xử lý hạt chống nấm mốc khi gieo vào đất đã làm giảm dân số
nhiều loài chim ăn hạt. Methyl mercury ngấm vào các sản phẩm nông nghiệp và cuối cùng vào
cơ thể con người. Nhiễm độc Hg ở Minamata Nhật bản là một ca lòch sử. Năm 1972, khoảng 459
người chết và 6350 người bò vào bệnh viện do ăn bánh mì làm tư bột xây lúa mì và lúa mạch
được xử lý thủy ngân để dùng vào việc gieo trồng. Tai nạn tương tự cho 1000 người Iraq cũng xảy
ra khoảng 10 năm sau đó.

VII. TÁC DỤNG ĐỘC CỦA KIM LOẠI NẶNG

Phần lớn các muối vô cơ của kim loại nặng ( Pb, Hg, As và Cd) gây độc thần kinh và tổn thương
thận. Một số kim loại nặng khác ở thể hữu cơ như alkyl thủy ngân, chì hữu cơ, thiếc hữu cơ có độc
tính rất cao. Ngoài ra kim loại nặng còn có tính gây ung thư như As, Cr và Ni.

7.1 Cơ chế gây độc tổng quát của một số kim loại nặng

Arsenic

As là chất gây độc tế bào. Ion hóa trò ba của As có ái lực cao đối với nhóm -SH (sulfhydryl). Nó
chelat hóa với acid alpha lipoic để tạo thành một cấu trúc vòng. Alpha lipoic là một đồng yếu tố
của pyruvate dehydrogenase là một men cần cho sự sản xuất năng lượng trong chu trình Krebs.

Arsenate là một dạng thường gặp của As thường tìm thấy trong các hệ sinh học, là một oxyanion
giả vai trò của oxyanion phosphate trong tế bào. Sự thay thế này làm gián đoạn các phản ứng
biến dưỡng cần đến phosphate. Arsenic thay thế phosphate trong tổng hợp ATP, gây ra sự ức chế

điểm cuối của synap.

Các loại chì hữu cơ: Thí nghiệm tetraalkyl chì trên chuột cho thấy một số triệu chứng trong bảng 3 sau:

Bảng 3: Các dấu hiệu lâm sàng sau khi tiếp xúc với Et
4
Pb hoặc Et
3
Pb

Pha I Trạng thái lờ đờ(lethargy)
Pha II Biếng ăn (Inappetance), run rẩy (Tremor), cử động mạnh (Hypermotility), kích
động mạnh (Hyperexcitability), hung hãn (Aggression).
Pha III Giảm thân nhiệt (hypothermia), co vặn (Convulsion), cử động không ăn khớp
(incoordination), mất điều hòa (ataxia), tệ liệt (paralysis)
Pha IV Chết Hàm lượng chì ở trong não # 10
μ
g/g lúc chuột chết. Các thay đổi bệnh lý thấy được trong não là
sự thoái biến ảnh hưởng đến tế bào thần kinh, dây cột sống (spinal cord), Hành tủy (medulla
oblongata), cầu não (pons), não thùy (thalamus), phần vỏ tiểu não (cerebellar cortex), não giữa
(midbrain), nhân đáy (basal nuclei).

Tetraalkyl chì (R
4

ương. BBB có thể bò rối loạn khi CH
3
Hg đi xuyên qua nó. Khi ở trong tế bào thần kinh, CH
3
Hg sẽ
nối với các thành phần giàu nhóm -SH trong tế bào, đặc biệt là cấu trúc màng ở tế bào chất (hệ
võng trong nội chất, trung thể, phức hệ Golgi, và màng nhân). Tất cả các hệ thống này rất cần
thiết trong việc tạo năng lượng và tổng hợp protein cho tế bào. Do đó, phức hợp CH
3
-Hg-Cystein
phá vỡ sự tổng hợp bình thường của protein.

Trong tế bào có thể xảy ra sự khử methyl của CH
3
Hg (demethylation). Sự cắt nối Carbon-thủy
ngân tạo ra gốc methyl tự do độc hại cho tế bào do nó khởi động và thúc đẩy sự peroxid hóa chất
mỡ. Bởi vậy, tác động độc của methyl thủy ngân có thể làm giảm đi bằng các chất oxi
hóa(antioxidants) như selenium và Vitamin E. Methyl thủy ngân cùng phá vỡ các vi tiểu quản
trong hệ thần kinh cột sống do đó làm sai lệc chức năng tế bào.

Bảng 4: Tần số các triệu chứng lâm sàng và triệu chứng bệnh Minamata

Triệu chứng Tần số(%)
Co hẹp tầm nhìn 100
Rối loạn cảm giác 100
Mất điều hòa 94
Nói khó khăn 88
Nghe khó khăn 85
Đi đứng khó khăn 82
Run rẩy 76

phân tử như RNA. Nhôm cũng góp phần vào sự thoái hóa thần kinh liên quan đến sự suy thoái
các thể sợi thần kinh (neurofibrillary) tương tự như trường hợp bệnh Alzheimer (tuy không hooàn
toàn giống).

Tính gây ung thư của kim loại nặng

Hiểu biết về khả năng gây ung thư của kim loại hãy còn ít. Mặc dù chỉ có một vài kim loại có
khả năng gây ung thư trực tiếp, càng ngày người ta càng khám phá ra nhiều hợp chất kim loại có
tiềm năng gây ung thư cho người và động vật. Sự phân biệt rạch ròi giữa cơ chế gây ung thư trực
tiếp và gián tiếp do kim loại nặng là một công việc khá phức tạp. Ít có thông tin về vai trò của
kim loại về sự khởi phát, thúc đẩy các diễn biến của quá trình ung thư).

Tiềm năng gây ung thư của kim loại nặng tùy vào cấu trúc tinh thể, kích thước hạt và điện tích
âm bề mặt. Tất cả các yếu tố này ảnh hưởng đến khả năng hấp thu kim loại của tế bào. Một số
yếu tố khác ảnh hưởng đến tính gây ung thư của kim loại là: (1) trạng thái oxid hóa (ví dụ: Cr(III)
không gây ung thư trong khi Cr(IV) thì gây ung thư); (2) khả năng kim loại di chuyển xuyên qua
màng tế bào (ví dụ: manganese dioxide so với acetoacetomyl manganese); (3) ảnh hưởng của
kim loại lên cấu trúc và biến dưỡng của DNA. Các kim loại khác như Ni cà Cr trong điều kiện
tiếp xúc lâu dài có thể thay đổi cấu trúc và chức năng của DNA. Các loại kim loại khác, mặc dù
không gây ung thư, chúng có thể làm gia tăng tính gây ung thư.

Tính gây ung thư của các hợp chất chưa kim loại khác nhau đã được minh chứng nhưng cơ chế
thật sự vẫn chưa được biết đến. Cần phải tiến hành thí nghiệm về các kim loại và những hợp chất
chứa chúng để xác đònh thứ nào gây ung thư, thứ nào gây biến dạng. Do đó không thể vội kết
luận về khả năng gây ung thư của kim loại bằng một cơ chế đơn giản nào đó.
Bảng 5 Các kim loại nặng gây ung thư ở người


Methylbenzylnitrosamine
Co 3-Methylcholanthrene
Cd Methylnitrosourea
Mg

DOWNLOAD» AGRIVIET.COM
GIÔÙI THIEÄU VEÀ TAØI LIEÄU

Tài liệu bạn đang xem được download từ website WWW.AGRIVIET.COMWWW.MAUTHOIGIAN.ORG
»Agriviet.com là website chuyên đề về nông nghiệp nơi liên kết mọi thành viên
hoạt động trong lĩnh vực nông nghiệp, chúng tôi thường xuyên tổng hợp tài liệu về tất cả
các lĩnh vực có liên quan đến nông nghiệp để chia sẽ cùng tất cả mọi người. Nếu tài liệu
bạn cần không tìm thấy trong website xin vui lòng gửi yêu cầu về ban biên tập website để
chúng tôi cố gắng bổ sung trong thời gian sớm nhất.
»Chúng tôi xin chân thành cám ơn các bạn thành viên đã gửi tài liệu về cho chúng tôi.