Bài giảng Chương 4: Độc học môi trường không khí

ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG GVGD: TS. TRẦN THỊ THÚY NHÀN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH Chương 4 Độc học môi trường không khí (tt) 2 Các loại độc chất trong MT không khí 3 CO  Tính chất: carbon monoxide (CO) là chất khí không màu, không mùi, tỉ trọng d = 0,967, nhiệt độ sôi Ts = – 199oC.  Nguồn: được tạo ra do sự cháy không hoàn toàn của các nhiên liệu hay vật liệu có chứa carbon  Lượng phát thải trên thế giới khoảng 250 triệu tấn CO một năm, trong đó có một phần CO sinh học 4 CO  Gây độc: người và động vật Chết đột ngột khi tiếp xúc hít thở khí CO tác dụng mạnh với hemoglobin (Hb), mạnh gấp 250 lần so với oxy, lấy oxy của Hb và tạo thành cacboxyhemoglobin, làm mất khả năng vận chuyển oxy của máu và gây ra ngạt CO còn tác dụng với Fe trong xytochrom–oxydaze – men hô hấp có chức năng hoạt hóa oxy – làm bất hoạt men này, làm sự thiếu oxy càng trầm trọng 5 CO  Gây độc: Thực vật Ít nhạy cảm với CO so với người và động vật Nồng độ CO cao (100–10.000 ppm) làm cho lá rụng, bị xoắn quăn, cây non bị chết, cây cối chậm phát triển CO làm mất khả năng cố định nitơ, làm thực vật thiếu đạm. 6 7Ảnh hưởng của CO Ngộ độc khí CO  Xem Video 8 https://www.youtube.com/watch?v=02l1 NXvrs50&feature=player_detailpage CO2  Tính chất: CO2 là khí không màu, không mùi, không cháy, vị chát, dễ hóa lỏng do nén, tỉ trọng d = 1,53, nhiệt độ sôi Ts = –78oC  Nguồn: CO2 tạo nên do sự đốt cháy hoàn toàn chất hữu cơ. Nó còn được tạo ra trong quá trình phân hủy chất hữu cơ (mùn rác) và lên men rượu. 9 CO2  CO2 trong không khí chiếm tỉ lệ thích hợp có tác dụng kích thích trung tâm hô hấp làm thúc đẩy quá trình hô hấp của sinh vật  Nồng độ CO2 trong không khí lên tới 50 – 60 ml/m3 (10 – 110 mg/l) thì sẽ làm ngưng hô hấp sau 30 ÷ 60 phút 10 CO2 - AH sức khỏe người 11 Nồng độ (%) Tác hại 0,5 Khó chịu về hô hấp 1,5 Không thể làm việc được 3 – 6 Có thể nguy hiểm đến tính mạng 8 –10 Nhức đầu, rối loạn thị giác, mất tri giác ngạt thở 10 – 30 Ngạt thở ngay, thở chậm, tim đập yếu 35 Chết người 12  Nguồn NOAA News: Xử lý CO2 trong không khí 13 Phương pháp xử lý khí nhà kính đặc biệt là CO2, không phải là chưa được biết đến. Tuy nhiên, có lẽ sẽ còn tốt hơn nếu chúng ta có thể biến lượng khí nhà kính khổng lồ đang hủy hoại Trái Đất thành những thứ có ích hơn cho con người. Mới đây, các nhà khoa học tại Học viện Công nghệ Massachussets (MIT) của Mỹ đã thành công trong việc biến đổi gene của loài vi khuẩn Ralstonia Eutropha để chúng có thể chuyển hóa carbon thành isobutanol. Isobutanol là thứ chất dung môi có thể trộn lẫn để sử dụng cùng với xăng hay thậm chí là có thể dùng thứ chất này để thay thế cho xăng xe. Các nhà khoa học hi vọng khi đề án nghiên cứu của họ hoàn thành, những con vi khuẩn R-eutropha qua biến đổi gene có thể giúp giảm thiểu lượng khí nhà kính trong môi trường cũng như giảm bớt sự phụ thuộc của chúng ta vào nguồn nhiên liệu hóa thạch đang sắp bị cạn kiệt. Ban đầu, trước khi bị thay đổi, nguồn thức ăn của R-eutropha là carbon. Khi nguồn thức ăn xung quanh môi trường sống của chúng trở nên khan hiếm, R- eutropha tổng hợp một loại chất polyme để lưu giữ và bòn rút nốt từng chút carbon đã từng đi qua bộ máy tiêu hóa của chúng. Sau khi loại bỏ cũng như thêm vào một vài gen cho những con vi khuẩn này, cộng với việc phức hợp một số phản ứng tổng hợp trong R-eutropha, các nhà nghiên cứu tại MIT đã thay thế được loại polyme chúng sản sinh ra thành isobutanol. Không giống như các sản phẩm cồn hay các chế phẩm xăng sinh học khác, isobutanol có thể được sử dụng trực tiếp trên động cơ mà không cần qua thanh lọc. SOx  Tính chất: SO2 là khí không màu, có vị cay, mùi khó chịu, tỉ trọng d = 2,92  Nguồn thải: Khí này có nhiều ở các lò đốt có sử dụng nhiên liệu có lưu huỳnh như ở lò luyện gang, lò rèn, lò gia công nóng,  Công nhiệp hóa chất: sản xuất H2SO4, sử dụng các hóa chất chứa S 14 SO2  Lượng phát thải: 66 triệu tấn sulfur/năm – 132 triệu tấn SO2/năm  Xâm nhập và biến đổi: SO2 vào cơ thể qua đường hô hấp và tiếp xúc với niêm mạc ẩm ướt nên hình thành nhanh chóng các acid H2SO3 và H2SO4  Tích lũy: Sau khi hít thở vào sẽ phân tán trong máu tuần hoàn. Ở máu, H2SO4 chuyển hóa thành sunfat và thải ra nước tiểu 15 Ảnh hưởng của SO2 16 Hình minh họa SO2 Gây độc Động vật và người Rối loạn chuyển hóa protein và đường,gây thiếu vitamin B và C, ức chế enzym oxydaze Gây bệnh cho hệ tạo huyết và tạo ra methemoglobin, tăng cường quá trình oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ 17 SO2 Gây độc  Thực vật Tác hại đến sự sinh trưởng của rau, quả Nồng độ thấp nhưng với thời gian kéo dài một số ngày sẽ làm lá vàng úa và rụng Nồng độ cao thì trong một thời gian ngắn đã làm rụng lá và gây chết đối với nhiều loài thực vật Gây ra mưa axit => tổn hại thực vật 18 H2S  Tính chất: hydro sulfur là khí không màu, mùi thối đặc trưng, tỉ trọng d = 1,19, nhiệt độ sôi Ts = – 60,2oC. Nồng độ 40,3 – 45,5 % thể tích H2S trong không khí, hỗn hợp sẽ nổ khi có tia lửa  Nguồn: Nhân tạo: Các cống rãnh thành phố như Nhiêu Lộc Thị Nghè, Tàu Hũ, Bến nghé, Ruột ngựa, Kênh Đôi, Kênh Tẻ Quá trình sử dụng nhiên – nguyên liệu có chứa lưu huỳnh Ngành hóa dầu, luyện than cốc 19 H2S  Nguồn:  Thiên nhiên: Chất hữu cơ, rau, cỏ hoặc các ruộng lúa, đầm lầy, vùng đất ngập nước, nhiều tàn tích hữu cơ Phân giải yếm khí các hữu cơ chứa lưu huỳnh Các vết nứt núi lửa 20 H2S Tải lượng phát thải Mặt đất phát ra khoảng 60 – 80 triệu tấn mỗi năm; Từ sản xuất công nghiệp phát ra khoảng 3 triệu tấn mỗi năm 21 H2S  Tích lũy: không có sự tích lũy.  Chuyển hóa: H2S bị oxy hóa nhanh chóng thành các sulfate, có độc tính thấp hơn 22 H2S- GÂY ĐỘC Người và động vật  Tác dụng nhiễm độc toàn thân  Ức chế men hô hấp Warburg (men cytochrom oxydaze) có thể gây tử vong  Kích thích tại chỗ lên niêm mạc vì tiếp xúc ẩm, hình thành các loại sulfur.  Các sulfur được tạo thành có thể xâm nhập hệ tuần hoàn, tác động đến các vùng cảm giác – mạch, vùng sinh phản xạ của các thần kinh động mạch cảnh và thần kinh hering. 23 H2S- GÂY ĐỘC Người và động vật (tt)  Nồng độ thấp (0,24 – 0,36 mg/l), H2S có tác động lên mắt và đường hô hấp  Nồng độ 150 ppm có thể gây tổn thương bộ máy hô hấp và màng nhầy  Nồng độ 700 – 900 ppm, thì H2S sẽ nhanh chóng xuyên qua màng túi phổi, ngay sau đó, thâm nhập vào mạch máu và có thể gây tử vong. 24 H2S  Gây độc – thực vật Tổn thương lá cây, làm rụng lá và làm giảm sinh trưởng  Đào thải Chỉ một phần nhỏ (< 6%) lượng hấp thu vào động vật và người được thải qua khí thở ra. Các chất chuyển hóa của H2S (sulfate, hydro sulfide) vào thận, sau đó được thải ra qua nước tiểu 25 NOx  Nitric oxide (NO) và nitơ dioxide (NO2)  NO2 là một khí có màu hồng, mùi của nó khi nồng độ ≥ 0,12 ppm  NO là khí không màu, tỉ trọng d = 1,340, nhiệt độ sôi Ts = –151,8oC  Nguồn: từ các nguồn đốt nhiên liệu dầu, khí đốt, sản xuất hóa chất, hàn cắt kim loại {48 triệu tấn NOx (chủ yếu là NO2)} 26 NOX- GÂY ĐỘC Người và động vật  NO trong khí quyển hầu như không có khả năng thâm nhập vào mạnh máu để phản ứng với Hb  NO2 với nồng độ 100 ppm có thể làm chết người và động vật chỉ sau vài phút  NO2 nồng độ 5 ppm có thể gây tác hại bộ máy hô hấp sau mấy phút tiếp xúc  NO2 nồng độ 15 – 50 ppm gây nguy hiểm cho phổi, tim, gan sau vài giờ tiếp xúc 27 NOX- GÂY ĐỘC Thực vật  Thực vật nhạy cảm đối với môi trường sẽ bị tác hại khi nồng độ NO2 khoảng 1 ppm và thời gian tác động trong khoảng một ngày  Nồng độ thấp hơn, chỉ độ 0,35 ppm, thì thời gian tác động khoảng một tháng mới gây tác hại rõ rệt. 28 Amoniac  Tính chất: khí không màu, mùi khai, tỉ trọng d = 0,597, nhiệt độ sôi Ts = – 33oC; tạo với không khí một hỗn hợp 16–25% thể tích có thể gây nổ nếu gặp tia lửa; tạo ra khí độc mới là NO, NO2  Nguồn: chất làm lạnh phổ biến; các nhà máy sản xuất phân đạm, sản xuất acid nitric và là chất thải của con người và động vật. 29 AMONIAC - GÂY ĐỘC Người và động vật  Kích thích mạnh lên lên đường hô hấp và niêm mạc ẩm ướt, gây bỏng rát, do phản ứng kiềm hóa kèm theo tỏa nhiệt  Ngưỡng chịu đựng đối với amoniac là 20 – 40 mg/m3  Tác động vào máu {nồng độ cao} => lên não, gây hại hệ thần kinh trung ương, làm động vật và người bị hôn mê nhẹ rồi hôn mê sâu, thậm chí tử vong 30 AMONIAC - GÂY ĐỘC T.vật  Làm mô thực vật bị gẫy giòn; lá có thể bị úa vàng rồi nhanh chóng rụng la  Nồng độ cao làm lá cây mất diệp lục trở nên trắng bạch hay vàng rực  Làm đốm lá và rụng hoa, giảm số lượng rễ , cây thấp đi, quả bị thâm tím và giảm tỉ lệ nảy mầm hạt giống 31 Ảnh hưởng của Amoniac 32 Hình minh họa Clo và hơi HCl  Tính chất: Clo chất khí màu vàng lục, có mùi sốc khó thở, tỉ trọng d = 2,486, nhiệt độ sôi Ts = –33,9oC Clorur hydro (HCl) là khí không màu, tỉ trọng d = 0,921  Nguồn: Nhà máy hóa chất, nhà máy sản xuất phân bón Khi đốt than, giấy, chất dẻo và nhiên liệu rắn 33 Clo và hơi HCl  Chuyển hóa Cl2 + H2O ↔ ? 2Cl2 + 2H2O ↔ ? 34 Clo và hơi HCl  Chuyển hóa Cl2 + H2O ↔ HCl + HClO 2Cl2 + 2H2O ↔ 4HCl + O2 35 CLO VÀ HƠI HCL Người và động vật  Clo cực độc ở bất cứ nồng độ nào  Môi trường có nồng độ clo cao sẽ bị xanh xao, vàng vọt, bệnh tật và có thể bị chết  Hơi acid HCl có tác hại đến đường hô hấp và niêm mạc mắt.  Tác dụng kích thích cục bộ, HCl sẽ gây bỏng, sưng tấy, tụ máu, trường hợp nặng có thể dẫn tới hiện tượng phổi bị mọng nước  HCl gây co thắt thanh quản, viêm phế quản kích thích, phù phổi 36 CLO VÀ HƠI HCL Thực vật  Khí clo và HCl làm cho cây cối chậm phát triển, gây bạc lá, với nồng độ cao thì cây chết  Dưới nồng độ gây chết HCl có tác dụng làm giảm độ mỡ bóng của lá cây, làm cho các tế bào biểu bì của lá bị co lại. 37 KHÍ FLO VÀ HYDRO FLORUA HF Tinh chất Nguồn 38 KHÍ FLO VÀ HYDRO FLORUR HF Tích lũy, đào thải Gây độc 39 Mêtan  Tính chất:  Methane rất dễ bắt cháy, ngọn lửa không màu  Nồng độ CH4 trong không khí đạt từ 5 đến 15% thể tích (điều kiện chuẩn) sẽ nổ rất mạnh khi có tia lửa.  Khi cháy nổ tạo ra các chất ô nhiễm thứ cấp như COx, bụi than  Nguồn:  Trong các mỏ, các vỉa than  Các kênh rạch ô nhiễm hữu cơ của thành phố 40 MÊTAN Gây độc  Nồng độ metan trong không khí từ 45% trở lên gây ngạt thở do thiếu oxy  Hít phải khí này có thể gặp các các triệu chứng nhiễm độc như say, co giật, ngạt, viêm phổi, áp xe phổi { Áp-xe phổi là một viêm nhiễm cấp tính gây hoại tử ở nhu mô phổi, tạo nên một hay nhiều hang chứa mủ, Mùa đông áp-xe phổi dễ xảy ra sau các bệnh nhiễm khuẩn mũi họng và đường hô hấp trên } 41 MÊTAN Gây độc  Nồng độ trên 40.000 mg/m3 có thể bị tai biến cấp tính với các triệu chứng như tức ngực, chóng mặt, rối loạn giác quan, tâm thần, nhức đầu, buồn nôn, nôn (say)  Nồng độ trên 60.000 mg/m3 sẽ xuất hiện các cơn co giật, rối loạn tim và hô hấp, thậm chí gây tử vong. 42