Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1. NGUON TIẾP XÚC VỚI Cd Cả là kim loại nặng có trong thành phần các quặng kim loại màu. Trong thiên nhiên, ít gặp Cd ở dạng nguyên chất, nó tồn tại chủ yếu dưới dạng hợp chất như: các ôxyt, muối clorua, sulfat, nitrat, acetat.Các hợp chất này có tính độc cao hơn so với Cd nguyên chất và đều dé tan trong nước. Chính vì vậy mà trong đất, nước biển, nước ngọt, và cả trong thực phẩm, rau quả, củ.đều có một lượng Cd nhất định.
Ở những khu vực không có nguồn ô nhiễm, nồng độ Cd trong nước bề mặt là 0,01- 0,06ng/1, trong nước biển < 5ng/l, trong không khí chỉ khoảng 0,01- 0,04ng/m? [25]. Nhiều nước đã ban hành luật “Giám sát ô nhiễm Cd trong môi trường”, hàng năm, các số liệu quan trắc ở một số nước cho thấy trung bình nồng độ Cd trong không khí ở các vùng nông thôn dao động trong khoảng 1- 5ng/m, thành thị từ 5 -I15ng/m và ở các khu công nghiệp từ 15 - 50ng/m”. Những khu vực gần các mỏ kim loại màu có nồng độ Cd trong môi trường không khí cao hơn đáng kể so với các giá trị trên [43]. Néng độ Cả trong không khí vùng dân cư ở một số nước.
Nước Nông thôn (ng/m?) Thành phố (ng/m*) Lấy mẫu Bỉ 1 50 24 giờ Tây Đức 0,1-1 10-150 24 giờ Nhật 1-4 3-63 1 năm Balan - 2-51 1 năm Mỹ - 2-23 1 năm Trong không khí, phần lớn Cd hấp phụ trên bề mặt các hạt bụi có kích thước nằm trong đải bụi hô hấp (Greenberg, 1978), vì vậy khi tiếp xúc qua đường hô hấp, Cd dễ đàng xâm nhập sâu vào tận phế nang. Nguồn tiếp xúc chính với Cd của cộng đồng dân cư chủ yếu là qua thức ăn và nước uống với lượng rất nhỏ. Nồng độ Cd trong nước uống và các loại nước giải khát nhỏ hon 1ug/1. Trong nguồn nước máy cấp qua các đường ống bằng đồng hoặc ganvani thấy lượng Cd có trong nước tăng cao hơn so với đầu nguồn (0,25 - 0,63Ig/1, so với nguồn là 0,1 ug/1).
Trong gạo và một số loại rau quả, lượng Cd có khoảng 1- 590ug/kg, có nhiều trong các sản phẩm như lạc, lúa mì, khoai tây. Cd có nhiều trong các thức ăn biển: 50 - 100uwg/kg đặc biệt là trong các động vật 2 mảnh vỏ (trai, sò, ngao.), trong thịt, cá khoảng 5 - IOug/kg. Hàng ngày lượng Cd xâm nhập vào cơ thể qua đường ăn uống trung bình là 30 - 50ug/ngày. Ở những khu vực bị ô nhiễm có thể lên tới 150 - 250ug/ngày, như ở Nhật, hàng ngày người dân ăn uống phải lượng Cd theo thực phẩm tới 180 - 391ug [43].
Một số nghiên cứu có để cập tới sự xam nhập của Cd vào cơ thể ở những người nghiện thuốc lá. Hàm lượng Cd trong máu của những người hút thuốc có cao hơn những người không hút thuốc, song lượng Cd trong nước tiểu của họ khác nhau không có ý nghĩa thống kê và chưa thấy các biến đổi bệnh lý do Cd ở những người nghiện thuốc [36]. Công nhân trong một số ngành nghề có tiếp xúc với Cd như: khai thác mỏ, luyện kim mau, san xuất các hợp kim Cd, pin - ácquy, sản xuất bột màu, sơn, nhựa (PVC). ngoài lượng Cd xâm nhập qua thức ăn và nước uống, họ còn hấp thu một lượng lớn Cd qua đường hô hấp do ô nhiễm không khí môi trường lao động.
Nồng độ Cd trong không khí tại các vị trí lao động dao động rất lớn phụ thuộc vào quy trình sản xuất và điều kiện lao động của từng cơ sở. Ở các nước phát triển, nhờ áp dụng kỹ thuật bảo hộ lao động tiên tiến, một số cơ sở sản xuất đã giảm được đáng kể nồng độ Cd trong không khí. Ví dụ như tại nhà máy Ác quy của Thuy điển, trong giai đoạn 1965 - 1973 nồng độ Cd trong không khí tại các vị trí lao động là 0,65mg/mỶ, năm 1973 - 1975 đã giảm xuống 0,04mg/m°, tới năm 1976 thì nồng độ Cd trong không khí môi trường lao động chỉ còn 0,015mg/mỶ [43] Theo các kết quả nghiên cứu từ những năm 1960 đến nay của Viện Y học lao động và Vệ sinh môi trường, thì trong môi trường không khí tại các khu vực khai thác, chế biến kim loại màu ở phía Bắc nước ta như mỏ Chì - Kém Lang Hich, mé Chi - Kém Ban Thi, md Mangan Cao Bang, md Thiếc Sơn Dương. thường có nồng độ các kim loại nặng (Pb, Zn, Cd, As) vượt giới hạn cho phép từ 2 - 10 lần.
Hậu quả là có tới 8§-10% công nhân trong những khu vực này bị nhiễm độc chì, asen, hàng năm phải đi điều trị [7]. Nghiên cứu của Nguyễn Minh Ngọc và ctv. năm 2000 thấy nồng độ Cd trong khu vực dân cư quanh Công ty luyện kim màu Thái Nguyên cao hơn từ 2 đến 5 lần so với Tiêu chuẩn Vệ sinh cho phép. Điều đó cho thấy nguy cơ 6 nhiễm Cd ở Việt Nam tương đối cao [6].
DUONG XÂM NHẬP VÀ BIẾN ĐỔI SINH HỌC CUA Cd TRONG CO THE 1. Đường xâm nhập Khả năng hấp thụ của Cd vào máu và các cơ quan phụ thuộc rất nhiều vào đường xâm nhập. © Qua đường hô hấp Cd được hấp thụ nhiều nhất khi xâm nhập qua đường hô hấp (25 - 50% lượng vào). Người ta ước tính, lượng Cd xâm nhập vào cơ thể (tính trung bình cho người lớn) qua đường hô hấp khoảng 0,15Itg/m, với thể tích không khí thở hàng ngày ~ 15m/ ngày thì lượng Cd được hấp thụ là 0,04ug/m' (25%).
Ở những khu vực có nguồn ô nhiễm, nồng độ Cd trong không khí có thể lên tới 0,5IIg/mỷ thì lượng Cd xâm nhập qua đường hô hấp là 7,5Hg và cơ thể sẽ hấp thụ khoảng 2bg/ngày. Trong không khí môi trường lao động bị ô nhiễm Cd ở khoảng 10- 15Hg/mỶ, ước tính thể tích không khí thở/ ca lao động là 10m”, thì lượng Cd xâm nhập vào cơ thể công nhân qua đường hô hấp là 100-500ug và lượng Cd được hấp thụ khoảng 25 -150ug [12]. e© Qua đường tiêu hoá Lượng Cd xâm nhập vào cơ thể qua thức ăn và nước uống chỉ hấp thụ 3- 5%, còn lại được đào thải qua phân nguyên dạng [27]. Hàng ngày, qua ăn uống lượng Cd vào cơ thể từ 10 - 25Itg/ngày, nhưng chỉ 0,6 - 1,3Hg được hấp thụ.
Lượng Cd qua thực phẩm phụ thuộc nhiều vào mức độ ô nhiễm của từng vùng, có những nơi lên tới 150-200Ug /ngày, lượng hấp thụ khoảng 8-10Hg. ©e Quada Đường xâm nhập qua da rất ít và không đặc trưng cho Cd. Ngâm tay vào nước có chứa Cd trong 5 giờ, chỉ có 1,8% lượng Cd có trong nước thấm vào da. e Qua nhau thai Khả năng thấm qua màng nhau thai của Cd rất hạn chế.
Ngay cả khi tiếp xúc ở liều cao, cũng thấy rất ít lượng Cd truyền từ mẹ sang con qua nhau thai ở giai đoạn cuối của thời kỳ mang thai [43]. Các biến đổi sinh học của Cd trong cơ thể Sau khi hấp thụ vào máu, trong vòng 1 giờ đầu, Cd nhanh chóng rời máu chuyển tới các cơ quan (pha nhanh). Sau khi tiếp xúc 24 giờ, lượng Cd trong máu chỉ còn lại ít hơn 1% so với lượng hấp thụ ban đầu, phần còn lại này giảm từ từ trong một thời gian (pha chậm). Nghiên cứu của Nordberg (1978) thấy ở pha đầu (rời khỏi máu nhanh) Cd chủ yếu ở dưới dạng liên kết với protein có trọng lượng phân tử khoảng 40.000 (có thể là albumin) trong huyết tương.
Ở pha sau (pha chậm, sau 24giờ) tìm thấy Cd liên kết với protein phân tử lượng thấp như metallothionein. Khi tiếp xúc liên tục thì tỷ lệ giữa 2 dạng liên kết của Cd với protein phân tử lượng thấp và cao như nhau. Nhờ liên kết với protein, đặc biệt là metallothionein, Cd có thể chuyển từ máu vào các cơ quan và từ cơ quan này luân chuyển tới các cơ quan khác một cách dé dang [35]. Giống như nhiều kim loại nặng khác, Cd hấp thụ vào cơ thể có xu hướng tích luỹ lâu đài trong các cơ quan chủ yếu là ở thận, gan, tuyến tuy và ở một số cơ quan khác ít hơn như da, móng, tóc.
dưới dạng liên kết với các protein có trọng lượng phân tử thấp va các protein có chứa nhóm (-SH) (metallothionein) [22]. Koji Matsuno, Fujio Kayama Viện y học lao động và Vệ sinh môi trường Kitakyushi Nhật Bản đã dùng hợp chất '®CdCI ; để nghiên cứu sự phân bố của Cd trong các cơ quan nội tạng và thấy hàm lượng Cd cao nhất là ở thận, chiếm gần 1/3 tổng lượng Cd tích luỹ trong cơ thể, sau đó đến gan (khoảng 1/4), rồi đến lách, tuy, phổi, cơ. Hàm lượng Cd ở các cơ quan giảm dần theo thời gian, trái lại, hàm lượng Cd ở thận ngày càng tăng lên. Hiện tượng này xây ra do những phần nhỏ Cd-metallothionein vận chuyển dần dần từ các cơ quan vào máu, khi đến thận, chúng bị lọc qua cầu thận, sau đó lại tái hấp thu và tích luỹ trong các tế bào ống thận, theo cơ chế này đã làm tăng lượng Cd ở trong thận, đôi khi cao hơn so với lượng Cd cé trong mau 10.
Lượng Cd có trong máu toàn phần ở khoảng 0,2 - 0,8ug/1, với chu kỳ bán huỷ sinh học khoảng 2-3 tháng va do Cd rời khỏi máu rất nhanh, nên nó thường đặc trưng cho sự tiếp xúc hiện tại trong tuần hoặc trong tháng, hơn là phản ánh gánh nặng Cd trong cơ thể. Theo đối những công nhân mới vào nghề, thấy lượng Cd máu tăng rõ rệt trong mấy tháng đầu tiên sau đó giữ ở mức ổn định khi tiếp xúc thường xuyên với Cd trong quá trình lao động [22], [20]. Phần lớn lượng Cd có trong máu tập trung trong bạch cầu (cao hơn 10 lần so với trong hồng cầu). Trong hồng cầu Cd có thể liên kết với hemoglobin làm giảm khả năng vận chuyển ôxy của máu [34].
Nồng độ Cd huyết tương rất thấp, vì vậy, trong thực tế, ít khi người ta phân tích chỉ số này để theo dõi tình trạng ô nhiễm môi trường và nhiễm độc Cd. Mặc dù lượng Củ trong thận cao, song sự thải loại Cd qua nước tiểu rất ít và chậm. Theo dối liên tục 15 tháng sau khi tiếp xúc 1 lần với Cd, lượng thải ra nước tiểu chỉ được khoảng 1% tổng lượng đưa vào, do chu kỳ bán huỷ sinh học của nó trong các cơ quan kéo dài từ 4 đến 5 tháng, đôi khi tới hàng chục năm. Tuy vậy, hầu hết các nghiên cứu đều thấy nồng độ Cd trong nước tiểu có liên quan tỷ lệ thuận với lượng Cd tích luỹ trong cơ thể và liên quan chặt chế v6i ty lé mac cdc bénh than [27].