Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. MỘT SỐ HIỂU BIẾT CƠ BẢN VÀ KHẢ NĂNG GÂY BỆNH CỦA DIOXIN 1. Một số hiểu biết cơ bản về dioxin 1. Dioxin và các hợp chất tương tự dioxin Dioxin và các hợp chất tương tự (dioxins and related compounds - DRCs) là một nhóm bao gồm hàng trăm chất hữu cơ độc hại và tồn tại bền vững trong môi trường (Persistent Organic Pollutants - POP).
Thuật ngữ dioxin hiện nay được hiểu là gồm 3 nhóm hợp chất: Polychlorinated dibenzo-p-dioxin (PCDDs), polychlorinated dibenzofuran (PCDFs, hoặc furan) và các poly chlorinated biphenyl đồng phẳng (coplanar PCB hay dioxin- like PCBs, dl-PCBs). Cấu trúc cơ bản của nhóm PCDD và PCDF là hai vòng benzene được nối với nhau bởi hai cầu nối Oxy (đối với PCDD) hoặc một cầu nối Oxy (đối với PCDF). Tùy thuộc vào số lượng và vị trí của nguyên tử Clo gắn vào các vòng benzene mà tạo ra 75 đồng phân của nhóm PCDD và 135 đồng phân của nhóm PCDF. Một số đồng phân trong nhóm polychlorinated biphenyls (PCBs) cũng có đặc tính vật lý, hóa học và cơ chế tác động lên môi trường và sức khỏe con người tương tự như dioxin nên được gọi là dioxin - like PCBs.
Theo định nghĩa mới nhất của Tổ chức Y tế thế giới (WHO 1997), dioxin gồm 7 đồng phân của PCDD, 10 đồng phân của PCDF và 12 PCB đồng phẳng (coplanar PCB) có đặc điểm gây độc tương tự dioxin (dioxin-like PCB) [23]. Các đồng loại này có thể tác động vào thụ thể hydrocarbon thơm (Aryl hydrocacbon receptor - AHR), vì vậy chúng có khả năng gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người ở mức độ khác nhau tùy theo hệ số độc tương ứng. Các nước phát triển trước đây chỉ định lượng 17 chất đồng loại, gồm 7 đồng phân của PCDD và 10 đồng phân của PCDF, do tỷ lệ tổng đương lượng độc các đồng phân của PCB rất nhỏ. Tuy nhiên, những năm gần đây người ta thấy sự tham gia ngày càng nhiều hơn của PCBs trong ô nhiễm dioxin nên đa phần các nước phát triển đã đưa cả dl -PCB vào các quy định về ngưỡng an toàn và yêu cầu định lượng dioxin bao gồm 29 chất đồng loại của tất cả 3 nhóm PCDD, PCDF và dl-PCB [24].
Tổng đương lượng độc (Toxic Equivalency Quotient-TEQ), Hệ số đương lượng độc (Toxic Equivalency Factor-TEF) Thường một nguồn ô nhiễm dioxin có thể gồm nhiều chất của PCDD, PCDF và PCB với tỷ lệ các nồng độ khác nhau. Vì vậy, để đánh giá mức độ ô nhiễm, phơi nhiễm người ta phải tính được tổng đương lượng độc (TEQ) của tất cả các đồng loại dioxin ở nguồn gây ô nhiễm. TEQ = (Ci X TEFi), trong đó Ci là nồng độ độc từng đồng loại dioxin, TEFi là TEF của đồng loại tương ứng. Giá trị TEF biểu thị mức độ tương đối về độc của dioxin và các hợp chất tương tự, trong đó chất độc nhất là 2,3,7,8-TCDD được quy định TEF bằng 1, những đồng loại khác của dioxin có giá trị theo mức độ độc của nó so với TCDD.
Giá trị TEF cho 29 chất đồng loại của nhóm PCDD, PCDF và dl-PCB, theo quy định quốc tế (International-TEF, I-TEF) và quy định của Tổ chức Y tế thế giới 2005 (World Health Organization 2005-TEF, WHO2005-TEF) (có phụ lục kèm theo) [25],[26]. Giá trị tổng TEQs được tính toán sẽ phản ánh một cách đầy đủ và toàn diện mức độ ô nhiễm, là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tác động độc hại do các đồng loại của dioxin [27]. Nguồn gốc của dioxin Dioxin có nguồn gốc rất đa dạng, từ hoạt động của núi lửa, cháy rừng, trong quá trình sản xuất công nghiệp có liên quan đến nguyên tử clo như: thuốc trừ sâu, các chất diệt cỏ, chất phát quang (chủ yếu là 2, 4, 5-T), quá trình sản xuất và tẩy trắng giấy bằng hợp chất có clo, sản xuất chất dẻo (PVC), các thiết bị công nghệ cũ lạc hậu hoặc hết thời hạn sử dụng (động cơ xe, máy các loại), các lò đốt rác, lò hỏa táng. Ở miền Nam Việt Nam, nguồn gốc dioxin chủ yếu là từ các chất diệt cỏ mà quân đội Mỹ sử dụng trong chiến tranh xâm lược Việt Nam.
Từ năm 1961 đến năm 1972, quân đội Mỹ đã phun rải gần 80 triệu lít (~ 95 triệu kg) chất độc hóa học, gồm: chất da cam, chất hồng, chất trắng, chất tím, chất xanh mạ… (tên gọi này là tên màu sơn của dải băng đánh dấu các loại chất diệt cỏ để dễ nhận biết chúng trên các phi chứa). Trong các chất diệt cỏ quân đội Mỹ phun rải có khoảng 61% là chất da cam, các chất khác như chất hồng, trắng, xanh dương, xanh lá mạ, tím…chỉ chiếm tỷ lệ rất nhỏ trong tổng lượng. Vì vậy, chúng ta thường nghe cụm từ chất da cam/dioxin do mục đích là chỉ rõ nguồn gốc dioxin chủ yếu từ chất da cam. Một trong những đặc trưng quan trọng trong chất diệt cỏ quân đội Mỹ sử dụng chủ yếu là 2,3,7,8-TCDD, các đồng loại khác chỉ chiếm tỷ lệ rất nhỏ [26],[27].
Tính chất vật lý, tính chất hóa - sinh *Tính chất vật lý Ở điều kiện thường, dioxin là chất rắn màu trắng, kết tinh rất mịn, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao, nên chúng là các hợp chất rất bền vững trong môi trường tự nhiên. Đối với chất độc nhất trong nhóm này là TCDD, một số giá trị nhiệt độ được đưa ra sau đây chứng tỏ sự bền nhiệt của các dioxin: nhiệt độ nóng chảy 305-306°C; nhiệt độ sôi 412,2°C; nhiệt độ tạo thành 750-900°C, thậm chí quá trình tạo thành dioxin còn tồn tại ngay cả ở 1200°C, dioxin bị phân hủy hoàn toàn trong khoảng nhiệt độ từ 1200-1400°C hoặc cao hơn. Các dioxin có áp suất bay hơi và hằng số tan trong nước (hằng số Henry) rất thấp [27]. Các đồng loại độc của dioxin hầu như không tan trong nước, tan tốt hơn trong các dung môi hữu cơ như 1,2-dichlorobenzene, chlorobenzen, chloroform, benzen.
Và đặc biệt tan tốt trong dầu mỡ. Đặc tính ưa dầu (lipophilic) và kị nước (hydrophobic) của dioxin liên quan chặt chẽ với độ bền vững của chúng trong cơ thể sống cũng như trong tự nhiên [27]. *Tính chất hóa - sinh Dioxin và các hợp chất tương tự đều là các hợp chất rất bền vững, chúng không phản ứng với các acid mạnh, kiềm mạnh, chất oxy hóa mạnh khi không có chất xúc tác ngay cả ở nhiệt độ cao. Các phản ứng hóa học của dioxin được quan tâm nghiên cứu nhằm mục đích phân hủy hoàn toàn hoặc chuyển hóa thành các dẫn xuất kém độc hơn, các phản ứng này được thực hiện trong các điều kiện đặc biệt về nhiệt độ cao, chất xúc tác, các acid có tính oxy hóa mạnh, kiềm đặc, bức xạ hay dùng vi sinh vật để chuyển hóa [27].
Độc động học của dioxin * Độc tính Độc tính của một chất nói chung và dioxin nói riêng, được thể hiện qua giá trị liều gây chết trung bình (Median Lethal Dose - LDS0), tức là khối lượng chất độc trên một đơn vị thể trọng để làm chết 50% số con vật thí nghiệm. Giá trị LD50 phụ thuộc vào độc tính của chất, đặc trưng loài và con đường tiếp xúc, nhìn chung LD50 càng thấp thì chất càng độc. LD50 thường được nghiên cứu trên các loài động vật rồi sử dụng các hệ số chuyển đổi để ước tính cho con người. LD50 của 2,3,7,8-TCDD đối với một số loài động vật được đưa ra trong bảng sau: Bảng 1.1: LD50 của 2,3,7,8-TCDD đối với một số loài động vật [23] TT Loài LD50 (µg/kg) TT Loài LD50 (µg/kg) 1 Chuột đồng 0,5 - 2,1 6 Chó 30 - 300 2 Chuột cống 22 - 100 7 Gà 25 - 50 3 Chuột nhắt 112 - 2570 8 Khỉ 70 4 Mèo 115 9 Người 60 - 70 5 Thỏ 10 - 275 Dioxin là một trong những hợp chất độc nhất mà con người biết đến.
Trong các đồng loại độc của dioxin, chất 2,3,7,8-TCDD là chất độc nhất, chỉ với nồng độ vài phần nghìn tỷ gam nó đã gây tai biến sinh sản và dị tật bẩm sinh ở động vật thực nghiệm. Các kết quả nghiên cứu ở người Việt Nam và trên thế giới đều cho rằng chất da cam/dioxin có khả năng làm tổn thương đa dạng và phức tạp lên tất cả các bộ máy sinh lý của cơ thể. Nó có thể gây ung thư cho người (ung thư tổ chức phần mềm, ung thư dạng Hodgkin, non hodgkin, ban clor (chloracne) ung thư tiền liệt tuyến, ung thư đường hô hấp như: ung thư phổi, phế quản, khí quản, thanh quản) [28],[29]. Ngoài ra, nó còn là tác nhân gây ra một loạt các bệnh nguy hiểm khác như bệnh tiểu đường, bệnh thần kinh ngoại vi… nguy hiểm hơn, TCDD còn gây thiểu năng sinh dục cho cả nam và nữ, sinh con quái thai, dị dạng.
TCDD được Tổ chức Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (International Agency for Research on Cancer - IARC) xếp vào nhóm độc loại 1, tức là nhóm gây ung thư dẫn đến tử vong đối với người [30],[31]. * Phơi nhiễm dioxin Sự phơi nhiễm của một người với một yếu tố nào đó từ bên ngoài cơ thể là sự xâm nhiễm của yếu tố đó vào trong cơ thể bằng con đường tiếp xúc trực tiếp, gián tiếp hoặc con đường khác như: ăn, uống, hít thở, tiêm truyền… Phơi nhiễm với dioxin là do đối tượng tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với các chất độc hoá học có chứa tạp chất dioxin, đặc biệt là chất độc hóa học mà quân đội Mỹ đã rải xuống miền Nam Việt Nam gồm chất da cam, chất trắng, chất xanh, chất tím. Phơi nhiễm trực tiếp được hiểu là bị rải trực tiếp chất độc da cam/dioxin lên môi trường mà đối tượng đang đóng quân hoặc sinh sống, hoặc đang hành quân trên đường hoặc hành quân qua vùng vừa mới bị phun rải, các chất độc này bám trực tiếp vào da, xâm nhập trực tiếp qua đường hít thở, cũng có thể tiếp xúc trực tiếp với chất độc còn đọng lại trên lá cây rừng, ở mặt đất và trong các dòng sông, suối. Phơi nhiễm gián tiếp được hiểu là chất da cam/dioxin từ môi trường xâm nhiễm vào cơ thể động vật, thực vật (trong chuỗi thức ăn) sau đó con người ăn các loại thực phẩm này và bị phơi nhiễm với dioxin.
Như vậy, phơi nhiễm gián tiếp với chất da cam/dioxin trong chiến tranh bao giờ cũng từ một vật trung gian bị phơi nhiễm trước, sau đó từ vật chủ trung gian này xâm nhiễm vào cơ thể người chủ yếu qua đường ăn uống [32]. * Hấp thu, phân bố, chuyển hóa và thải trừ trừ của dioxin Hấp thu: cho đến nay sự hiểu biết về quá trình độc học hấp thu của dioxin vào cơ thể con người còn có giới hạn.