Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Trạng thái tự nhiên và hiệu ứng hóa sinh của Chì (Pb) và Cadimi (Cd) 1. Chì (Pb) Trạng thái tự nhiên của chì Chì là kim loại có màu trắng bạc và sáng, bề mặt cắt còn tươi của nó xỉn nhanh trong không khí tạo ra màu tối, rất mềm, dễ uốn, nặng và có tính dẫn điện kém so với các kim loại khác. Chì có tính chống ăn mòn cao, vì thuộc tính này nên chì được sử dụng để chứa các chất ăn mòn (như axit sulfuric).
Do tính dễ dát mỏng và chống ăn mòn, chì được sử dụng trong các công trình xây dựng như trong các tấm phủ bên ngoài các tấm lợp. Chì tồn tại khá phổ biến trong tự nhiên, chiếm khoảng 1,6.10-3 % khối lượng vỏ trái đất ứng với khoảng 1,6.10-4 tổng số nguyên tử của vỏ trái đất. Trong khí quyển chì tương đối giàu hơn so với kim loại khác. Nguồn chính của chì phân tán trong không khí xuất phát từ quá trình đốt cháy các nhiên liệu xăng dầu chứa chì.
Chì được trộn thêm dưới dạng Pb(CH3)4 và Pb(C2H5)4 cùng với các chất làm sạch 1,2- dicloetan và 1,2 – đibrommetan. Trong nước, dạng tồn tại của chì là dạng ion Pb2+. Chì trong nước máy có nguồn gốc tự nhiên chiếm tỉ lệ rất ít, chủ yếu là từ đường ống dẫn, các thiết bị tiếp xúc có chứa chì. Vai trò và hiệu ứng sinh hóa của chì Chì được sử dụng để chế tạo pin, acquy chì – axit, hợp kim, thiết bị bảo vệ tia phóng xạ trong lò phản ứng hạt nhân.
lượng lớn chì được dùng để điều chế hợp kim quan trọng: Thiếc hàn chứa 20 – 90% Sn và 80 – 10% Pb, hợp chất chữ in chứa 81% Pb, 15,5%Sb và 3,5% Sn. Hợp kim ổ trục chứa 80% Sn, 12% Sb, 6% Cu và 2% Pb. Hợp chất chì hữu cơ Pb(CH3)4 ; Pb(C2H5)4 một thời gian dài được sử dụng khá phổ biến làm chất phụ gia cho xăng dầu bôi trơn nhưng hiện nay đã được thay thế. Một trong những ảnh hưởng của chì vô cơ là nó ức chế sự tổng hợp hemoglobin dẫn đến bệnh thiếu máu.
Hai enzym của ty thể là delta hoặc anpha – amino levunin axit dehydrogenase (ALAD) và ferochelatase bị làm ức chế hoạt 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com động, điều này dẫn đến kết quả làm giảm sự tổng hợp protoporphyrin ( là phân tử kết hợp với sắt để tạo nhân heme) và làm ức chế sự kết hợp của ion Fe2+ với heme (là phân tử không phải protein, có màu đỏ và mỗi phân tử hemoglobin chứa 4 heme). Việc giảm hem sẽ kích thích sự hoạt động của enzym synthetase(ALAS), là loại enzyme có vai trò trong việc xúc tác quá trình giải phóng năng lượng từ ATP. Sự ức chế hoạt động của ALAD và tăng cương hoạt động của ALAS sẽ dẫn đến kết quả làm tăng mạnh mẽ delta – amino levulin axit (ALA) [21] Vì chì có cấu trúc ion tương tự canxi, do vậy chì được đưa vào các tế bào thần kinh và ty thể (Tổ chức quan trọng cung cấp năng lượng cho tế bào) theo cách thức giống canxi. Sự bắt chước của chì với canxi dẫn đến hai ion này có thể thay thế lẫn nhau trong các tổ chức, điều này làm ảnh hưởng đến các chức năng của tế bào và các quá trình trao đổi chất, nó làm giảm quá trình tổng hợp ATP và dẫn đến xuất hiện nhiều hoạt động khác thường của tế bào.
Chất này đặc biệt nguy hại vì nó làm ảnh hưởng đến sự dẫn truyền xung động của các xynap của nơron thần kinh. [21] Chì hấp thụ tốt tia phóng xạ và tia Ronghen nên được làm tấm bảo vệ khi làm việc với những tia đó. Tường của phòng thí nghiệm phóng xạ được lót bằng gạch chì, mỗi viên gạch thường nặng hơn 10kg. Vai trò tích cực của chì với cơ thể là rất ít, ngược lại nó là một nguyên tố có độc tính cao với sức khỏe con người và động vật.
Chì gây độc cho hệ thần kinh trung ương lẫn hệ thần kinh ngoại biên. Chì có tác động lên hệ enzyme, nhất là enzyme có nhóm hoạt động chứa OH. Người bị nhiễm độc chì có triệu chứng rối loạn một số chức năng cơ thể, thường là rối loạn bộ phận tạo huyết (tủy xương). Tùy theo mức độ nhiễm độc có thể gây các triệu chứng như đau bụng, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp vĩnh viễn, tai biến não, có thể tử vong nếu nhiễm độc nặng.
Chì có thể xâm nhập vào cơ thể qua đường nước uống, không khí bị ô nhiễm, thức ăn động vật và thực vật bị nhiễm chì. Đặc tính nổi bật của chì khi xâm nhập vào cơ thể là nó ít bị đào thải mà tích tụ theo thời gian đến một mức độ nào đó mới gây độc hại. Xương là nơi tích lũy chì trong cơ thể, nó kìm hãm quá trình chuyển hóa canxi bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua quá trình kìm hãm sự chuyển hóa vitamin D.[3] 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tác dụng hóa sinh chủ yếu của chì là ảnh hưởng đến hệ thần kinh, tác động đến máu (phá hủy hồng cầu) và quá trình tổng hợp máu. Cản trở việc sử dụng oxi và glucozo để sản xuất năng lượng cho quá trình sống.
Cơ thể nhiễm độc chì có triệu chứng mệt mỏi, chán ăn, đau đầu, chóng mặt, sưng khớp. Sự cản trở này có thể nhận thấy khi nồng độ chì trong máu khoảng 0,3ppm. Ở các nồng độ cao hơn 0,3ppm thì chì có thể gây nên hiện tượng thiếu máu do thiếu hemoglobin và ở khoảng 0,5 – 0,8ppm chì sẽ gây rối loạn chức năng của thận và phá hủy não. [3] Nhiễm độc chì có thể chữa bằng tác nhân chelat có khả năng liên kết mạnh với chì.
Ví dụ phức chelat của canxi trong dung dịch dùng để giải độc cho chì. Pb2+ thế chỗ của Ca2+ trong phức chelat và kết quả là phức chì chelat được tách ra nhanh ở nước tiểu. Cadimi (Cd) Trạng thái tự nhiên của cadimi Cadimi được phát hiện vào năm 1817 bởi nhà khoa học người Đức. Đây là kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ dát mỏng và dễ mất ánh kim trong môi trường không khí do tạo màng oxit.
Trong nước, cadimi tồn tại chủ yếu dưới dạng ion hóa trị +2 và rất dễ bị thủy phân trong môi trường kiềm. Trung bình cứ một lít nước biển có chứa 1,1.10-4 mg cadimi ở dạng ion Cd2+. Ngoài dạng hợp chất vô cơ, nó liên kết với các chất hữu cơ, đặc biệt là axit humic tạo thành phức chất và phức chất này có khả năng hấp phụ tốt trên các hạt sa lắng. Vai trò và hiệu ứng sinh hóa của cadimi Cadimi là một nguyên tố tồn tại tự nhiên trong vỏ trái đất và nó tồn tại rải rác trong môi trường, một phần trong vỏ trái đất, cặn lắng ở sông, trong đất, nước biển, nước ngọt, nước ngầm, không khí và thực vật.
Cadimi được sủ dụng trong công nghiệp mạ, luyên kim, sơn, chế tạo đồ nhựa, làm chất ổn định trong công nghiệp chất dẻo, hợp chất của cadimi được sử dụng phổ biến để sản xuất pin và chất bán dẫn như cadimi oxit. Do vậy, nó có trong các loại nước thải của ngành công nghiệp hiện nay. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Cadimi và hợp chất của nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: cadimi dùng trong công nghiệp mạ để chống ăn mòn, Cadimi sunfit dùng trong công nghiệp chất dẻo, gốm sứ……hay Cadimi stearat còn dùng như một chất làm bền PVC. Cadimi phosphors dùng làm ống trong vô tuyến, làm đèn huỳnh quang, màn chắn tia X, ống phát tia catốt… Cadimi và dung dịch các hợp chất của nó là những chất cực độc, thậm chí với nồng độ cực thấp chúng sẽ tích lũy sinh học trong cơ thể cũng như trong hệ sinh thái.
Một trong những lí do giải thích độc tính của cadimi là chúng can thiệp vào phản ứng của các enzyme chứa kẽm trong các tế bào thần kinh khi tích lũy trong cơ thể do đó gây suy giảm và mất trí nhớ. Kẽm là một nguyên tố quan trọng trong hệ sinh học, cadimi dù rất giống kẽm về phương diện hóa học nhưng không thể thay thế kẽm trong vai trò sinh học đó. Cadimi cũng có thể tham gia vào quá trình sinh học có chứa canxi và magie theo cách tương tự như với kẽm. Hít thở phải bụi có chứa cadimi nhanh chóng dẫn đến các vấn đề có liên quan đến hệ hô hấp và thận như gây nên hội chứng cao huyết áp, thủng vách ngăn mũi, có thể dẫn đến tử vong ( thường là do hỏng thận).
Nuốt phải một lượng nhỏ cadimi có thể phát sinh ngộ độc tức thì làm tổn thương gan và rối loạn chức năng thận. Với nồng độ cadimi cao gây đau thận, thiếu máu và phá hủy xương gây ra bệnh loãng xương và nhuyễn xương. Các hợp chất của cadimi cũng là các hợp chất gây ung thư. Ngoài ra nhiễm độc cadimi còn ảnh hưởng đến nội tiết, máu, tim mạch.
Ảnh hưởng của ô nhiễm chì và cadimi đến con người và quần xã sinh vật thủy sinh 1. Ảnh hưởng của chì và cadimi đến cơ thể con người: [3,6,12] Chì Qua đường hô hấp, khi bụi bặm hoặc không khí có chứa chì sẽ đi vào phổi và dần đi vào máu. Qua đường ăn uống, có thể ăn phải thức ăn có chì hoặc tay có dính chì thì chì có thể được đưa vào cơ thể qua ăn uống. Hàm lượng chì được hấp thụ vào máu tùy thuộc vào độ tuổi và tùy thuộc vào lượng thức ăn trong dạ dày: ăn no chỉ có khoảng 6% chì được hấp thụ vào máu, khi đói thì lượng chì vào máu có thể lên tới 60%.
Tương tự như vậy, trẻ em sẽ hấp thụ chì nhiều hơn so với người lớn. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Qua đường da thường chỉ xảy ra khi da bị chầy xước, từ máu chì sẽ đi đến các cơ quan bộ phận trong cơ thể như gan, thận, lách, não, cơ. Sau vài tuần lễ, đa số chì sẽ được chuyển đến xương và răng và có thể tồn tại ở đó đến hàng chục năm. Lượng chì còn lại sẽ được cơ thể đào thải qua nước tiểu.
Nếu chúng ta tiếp xúc với chì càng lâu thì lượng chì tích tụ trong cơ thể ngày càng nhiều. Khi bị nhiễm độc chì cơ thể rơi vào trạng thái hưng phấn, mất ngủ gây mệt mỏi. Về lâu dài sẽ ảnh hưởng đến thần kinh tuần hoàn và nhiều bộ phận khác. Đối với trẻ em có thể gây chậm phát triển về trí tuệ.