ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản ở Việt Nam đang diễn ra ở rất nhiều nơi, góp phần thúc đẩy nền kinh tế đất nƣớc phát triển. Nhƣng bên cạnh đó, hoạt động này cũng gây ra không ít vấn đề nghiêm trọng nhƣ thất thoát, lãng phí tài nguyên, và đặc biệt là ô nhiễm môi trƣờng. Thái Nguyên là một tỉnh ở phía Đông Bắc nƣớc ta, tiếp giáp với thủ đô Hà Nội, và là một trung tâm kinh tế-xã hội lớn của vùng trung du và miền núi phía Bắc. Với vị trí địa lý thuận lợi, và đƣợc thiên nhiên ƣu đãi nhiều tài nguyên nhƣ: mỏ sắt (trại Cau), mỏ quặng đa kim (núi Pháo), mỏ than (núi Hồng),…, nên hoạt động khai thác khoảng sản ở đây cũng rất sôi động.
Mỏ Núi Pháo, Thái Nguyên là mỏ lộ thiên có lƣợng Vonfram lớn nhất thế giới, với diện tích hơn 9000m2, chiếm gần 30% tổng trữ lƣợng toàn cầu, chƣa kể đến các nguyên tố quí hiếm khác nhƣ Bismuth, Đồng, Vàng, Fluarit,. Tuy mang đến lợi ích lớn về kinh tế khi giải quyết công ăn việc làm cho hàng nghìn lao động, và đóng góp lớn vào nguồn thu ngân sách của tỉnh, nhƣng những tác động tới môi trƣờng sống của ngƣời dân trong vùng cũng không hề nhỏ. Vấn đề ô nhiễm không khí, đất, nƣớc, thực phẩm ở quanh khu khai thác mỏ Núi Pháo đang diễn ra ở mức báo động, khiến toàn bộ ngƣời dân sống ở gần khu mỏ có khả năng phải di dời do chịu ảnh hƣởng. Trƣớc thực trạng đó, Bộ tài nguyên và môi trƣờng đã có quyết định 2191/QĐ-BTNMT về việc thanh tra toàn bộ các hoạt động của khu khai thác mỏ [1].
Một trong những vấn đề môi trƣờng đƣợc quan tâm hàng đầu hiện nay ở khu mỏ Núi Pháo là sự ô nhiễm kim loại nặng đối với nguồn nƣớc sản xuất, đất đai trồng trọt, dẫn đến các loại thực phẩm xung quanh khu vực khai thác mỏ cũng có nguy cơ phơi nhiễm, ô nhiễm và cuối cùng ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời thông qua chuỗi thức ăn. Việc đánh giá tác động của sự ô nhiễm môi trƣờng tới sức khỏe của ngƣời dân sống gần khu vực khai thác mỏ Núi Pháo cũng đã có nhiều nghiên cứu tiến hành dựa trên việc phân tích các mẫu đất, nƣớc, không khí. Tuy nhiên chƣa có công Chuyên ngành Hóa phân tích 1 Trƣờng ĐHKHTN LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn Thạc sĩ khoa học Đinh Viết Chiến-K26 Hóa học trình nghiên cứu nào công bố kết quả đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng tới thực phẩm đƣợc nuôi trồng gần khu khai thác mỏ. Vì vậy, nghiên cứu đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm nuôi trồng gần khu vực khai thác mỏ Núi Pháo là hết sức cần thiết để có thể đƣa ra những cảnh báo kịp thời về mức độ ảnh hƣởng của sự ô nhiễm môi trƣờng tới sức khỏe con ngƣời thông qua việc tiêu thụ thực phẩm, điều này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng với công tác y tế dự phòng, góp phần đảm bảo sức khỏe nhân dân.
Trên cơ sở các vấn đề vừa nêu trên, đề tài ―Ứng dụng phƣơng pháp ICP-MS nhằm bƣớc đầu đánh giá mức độ ô nhiễm một số loại kim loại nặng trong thực phẩm gần khu vực khai thác mỏ Núi Pháo‖ đƣợc chúng tôi thực hiện với các mục tiêu sau: 1. Xây dựng quy trình phân tích đồng thời 10 kim loại nặng (Pb, Cd, As, Hg, Sn, Sb, Cr, Co, Ni, Mn) trong thực phẩm bằng phổ khối nguyên tử nguồn plasma cao tần cảm ứng ICP-MS. Bƣớc đầu đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong một số thực phẩm gần khu khai thác mỏ Núi Pháo, Thái Nguyên. Chuyên ngành Hóa phân tích 2 Trƣờng ĐHKHTN LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn Thạc sĩ khoa học Đinh Viết Chiến-K26 Hóa học CHƢƠNG 1.1 Định nghĩa và tính chất chung của kim loại nặng Kim loại nặng là những kim loại có khối lƣợng riêng lớn hơn 5g/cm3 [14,15] và thông thƣờng dùng để chỉ những kim loại liên quan đến sự ô nhiễm và độc hại.
Tuy nhiên chúng cũng bao gồm những nguyên tố kim loại cần thiết cho một số sinh vật ở nồng độ thấp. Các kim loại nặng gây độc hại với môi trƣờng và cơ thể sinh vật khi hàm lƣợng của chúng vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép [16]. Đối với con ngƣời, có khoảng 12 nguyên tố kim loại nặng gây độc nhƣ chì, thủy ngân, nhôm, arsenic, cadmi, nickel. Một số kim loại nặng đƣợc tìm thấy trong cơ thể và thiết yếu cho sức khỏe con ngƣời, chẳng hạn nhƣ sắt, kẽm, cobalt, manganese, molybdenum và đồng mặc dù với lƣợng rất ít nhƣng nó hiện diện trong quá trình chuyển hóa.
Tuy nhiên, ở mức thừa của các nguyên tố thiết yếu có thể nguy hại đến đời sống của sinh vật. Các nguyên tố kim loại còn lại là các nguyên tố không thiết yếu và có thể gây độc tính cao khi hiện diện trong cơ thể, tuy nhiên tính độc chỉ thể hiện khi chúng đi vào chuỗi thức ăn. Một số nguyên tố nhóm này bao gồm nhƣ: chì, cadmi, arsenic, thủy ngân, thiếc, nickel,.ở dạng ion kim loại. Chúng đi vào cơ thể qua các con đƣờng hấp thụ của cơ thể nhƣ hô hấp, tiêu hóa và qua da.
Nếu kim loại nặng đi vào cơ thể và tích lũy bên trong tế bào lớn hơn sự phân giải chúng thì chúng sẽ tăng dần và sự ngộ độc sẽ xuất hiện [13,14, 16]. Kim loại nặng có thể đi vào cơ thể ngƣời theo nhiều con đƣờng khác nhau nhƣ đất, nƣớc, không khí. Các tác giả Brady và Weil mô tả cách thức kim loại nặng ảnh hƣởng tới con ngƣời thông qua chuỗi thức ăn nhƣ trong hình 1.1 [11] Chuyên ngành Hóa phân tích 3 Trƣờng ĐHKHTN LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn Thạc sĩ khoa học Đinh Viết Chiến-K26 Hóa học Hình 1.1 Nguồn ô nhiễm kim loại nặng trong chuỗi thực phẩm Theo đó, sự ô nhiễm kim loại nặng của môi trƣờng khí quyển bắt nguồn từ các khoáng vật của chúng trong tự nhiên. Các dạng khoáng vật phổ biến của các nguyên tố nhƣ chì- galena (PbS), cerussite (PbCO3); cadmi- greenockit (CdS); arsenic- arsenopyrit (FeAsS); thủy ngân- chu sa (HgS); thiếc- Cassiterit (SnO2),., thƣờng tồn tại trong các mỏ đa kim cùng với các nguyên tố quý hiếm khác nhƣ vonfram, vàng, bạc, đồng,.Chính vì vậy, các hoạt động khai thác khoáng sản dù muốn hay không cũng làm phát thải các nguyên tố kim loại nặng trên ra ngoài môi trƣờng khí quyển.
Điều này làm ảnh hƣởng trực tiếp tới sức khỏe con ngƣời, cũng có thể ảnh hƣởng gián tiếp thông qua chuỗi thức ăn. Con ngƣời là chủ thể cuối cùng của chuỗi thức ăn, thông quan việc tiêu thụ các loại thực phẩm hằng ngày nhƣ rau, củ, cá, thịt gia súc, gia cầm, nƣớc uống,., có thể hấp thu thụ động một lƣợng kim loại nặng nhất định do sự ô nhiễm môi trƣờng đất, nƣớc, không khí. Nguyên nhân của sự ô nhiễm chủ yếu do chính các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ của con ngƣời, làm phát sinh các chất thải, khí thải ra ngoài môi trƣờng tự nhiên. Trong đó, hoạt động khai thác khoáng sản gây ra những ảnh hƣởng nghiêm trọng do khói bụi, và các hóa chất sử dụng trong quá trình tuyển quặng có nhiều nguy cơ phát thải ra xung quanh làm ô nhiễm hệ sinh thái, nếu không có biện pháp xử lí hiệu quả.
Chuyên ngành Hóa phân tích 4 Trƣờng ĐHKHTN LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn Thạc sĩ khoa học Đinh Viết Chiến-K26 Hóa học Khi thời gian tích lũy kéo dài, lƣợng kim loại nặng sẽ đạt đến hàm lƣợng gây độc, ảnh hƣởng nguy hại tới sức khỏe. Trong một số trƣờng hợp đặc biệt, kim loại nặng có thể tồn tại dƣới dạng một vài hợp chất làm tăng hoặc giảm độc tính nhƣ các hợp chất hữu cơ của arsenic, thủy ngân, crom, seleni và thiếc.2 Tác hại của một số kim loại nặng nghiên cứu 1.1 Nhóm kim loại nặng không cần thiết cho cơ thể Nhóm các kim loại nặng hoàn toàn không có lợi cho sức khỏe con ngƣời trong nghiên cứu này bao gồm: chì, cadmi, arsenic, thủy ngân, thiếc, antimon, nickel. Chì và các hợp chất của chì đều đƣợc xếp vào nhóm độc tố đối với cơ thể ngƣời. Trong môi trƣờng nó bị thải ra từ hoạt động của các ngành công nghiệp, nông nghiệp,.
Chì có thể xâm nhập vào cơ thể con ngƣời qua chu trình chuyển hóa thức ăn hay quá trình trao đổi chất nhƣ: nƣớc uống, không khí, thức ăn (động vật, thực vật) nhiễm chì. Khi hàm lƣợng chì tích lũy lại vƣợt quá ngƣỡng cho phép thì chì sẽ ức chế một số enzym quan trọng trong quá trình tổng hợp máu dẫn đến không tạo đƣợc hồng cầu [18]. Nhiễm độc chì có thể gây tổn thƣơng nghiêm trọng đến não và thận, và cuối cùng là tử vong. Các triệu chứng ngộ độc chì bao gồm bệnh thận, đau bụng trên ổ bụng, và có thể là đau mỏi ở ngón tay, cổ tay hoặc mắt cá chân, gây cao huyết áp ở ngƣời trung niên và ngƣời cao tuổi, có thể gây thiếu máu.
Một số nghiên cứu tìm thấy mối liên quan giữa sự tiếp xúc với chì và giảm sự thay đổi nhịp tim [20]. Ở phụ nữ có thai, mức độ tiếp xúc với chì cao có thể gây sẩy thai. Sự phơi nhiễm mạn tính, mức độ cao đã làm giảm khả năng sinh sản ở nam giới [21]. Chì đã đƣợc khẳng định là không có vai trò sinh học, và mức độ nhiễm độc trung bình với ngƣời lớn là 120mg [22].
Các muối của chì đƣợc cơ thể hấp thụ rất hiệu quả, tuy nhiên chỉ có một lƣợng nhỏ chì (khoảng 1%) đƣợc lƣu trữ trong xƣơng, phần còn lại đƣợc bài tiết qua nƣớc tiểu và phân trong vài tuần sau khi phơi nhiễm, nhƣng ở trẻ em tỉ lệ bài tiết chỉ là 1/3 [23]. Điều này cho thấy trẻ em có nguy Chuyên ngành Hóa phân tích 5 Trƣờng ĐHKHTN LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn Thạc sĩ khoa học Đinh Viết Chiến-K26 Hóa học cơ bị nhiễm độc chì hơn ngƣời lớn, và sự tiếp xúc liên tục với chì có thể gây sự tích lũy sinh học. Cadmi cũng có thể xâm nhập vào cơ thể con ngƣời bằng nhiều con đƣờng khác nhau nhƣ tiếp xúc với bụi cadmi, ăn uống các nguồn nƣớc, thực phẩm có sự ô nhiễm cadmi. Ngƣời khi hít phải bụi chứa cadmi có thể bị các bệnh về hô hấp và thận.
Nếu ăn phải một lƣợng đáng kể cadmi sẽ bị ngộ độc, có thể dẫn đến tử vong.