Tài liệu [123doc] doc hoc moi truong formaldehyde

ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG FOLMALDEHYDE HOANGKIMECI.COM.VN ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG FORMALDEHYDE MỤC LỤC I. TỔNG QUAN VỀ FORMALDEHYDE I.1. Cấu tạo và tính chất của Formaldehyde Formaldehyde (fomanđêhít), danh pháp methanal, các tên gọi khác gồm metylen oxit, metyl andehit, foocmon, foocmalin. Formaldehyde ở điều kiện bình thường là một chất khí có mùi hăng mạnh. Nó là anđêhít đơn giản nhất. Công thức hóa học của nó là H2CO. Formaldehyde lần đầu tiên được nhà hóa học người Nga Aleksandr Butlerov tổng hợp năm 1859 nhưng chỉ được Hoffman xác định chắc chắn vào năm 1867. Công thức phân tử CH2O, phân tử gam 30,03 g/mol. Tỷ trọng khí 1 g/m3 . Độ hòa tan trong nước > 100 g/ 100ml (20 0C), điểm nóng chảy - 1170C , điểm sôi - 19,30C. Hình 1. Cấu trúc hóa học của formaldehyde Mặc dù fomanđêhít là một chất khí ở nhiệt độ phòng, nó rất dễ hòa tan trong nước và chủ yếu được bán ra dưới dạng dung dịch 37% trong nước được gọi theo tên thương phẩm là foocmalin hay foocmôn. Trong nước, fomanđêhít bị pôlyme hóa và foocmalin trên thực tế chứa rất ít fomanđêhít ở dạng đơn phân H 2CO. Thông thường, các dung dịch này chứa thêm một chút mêtanol để hạn chế sự pôlyme hóa. Fomanđêhít có các thuộc tính hóa học chung của các anđêhít, ngoại trừ nó là anđêhít hoạt động mạnh nhất. Fomanđêhít là một chất có ái lực điện tử (electrophil). Nó có thể tham gia vào các phản ứng thế thơm ái lực điện tử với các hợp chất thơm và cũng có thể tham gia các phản ứng cộng ái lực điện tử với các anken. Trong sự hiện diện của các chất xúc tác có tính bazơ, fomanđêhít tham gia vào phản ứng Cannizaro để tạo ra axít formic và mêtanol. Fomanđêhít bị pôlyme hóa theo hai hướng khác nhau để tạo ra tam phân vòng, 1,3,5-triôxan hay pôlyme mạch thẳng pôlyôxymêtylen. Sự hình thành của các chất này làm cho khí fomanđêhít có các tính chất không tuân theo các định luật của khí lý tưởng một cách rõ nét, đặc biệt ở các nhiệt độ thấp hay áp suất cao. Fomanđêhít dễ dàng bị ôxi hóa bởi ôxy trong khí quyển để tạo ra axít formic. Dung dịch fomanđêhít vì thế phải đóng nắp chặt để ngăn không cho tạo ra chất này trong quá trình lưu trữ. Nó hòa tan tốt trong etanol, axeton, ête, benzen và một số dung môi hữu cơ khác nhưng không hòa tan trong cloroform. I.2. Nguồn gốc phát sinh Formaldehyde có thể được tạo ra từ sự cháy không hoàn toàn của các vật liệu chứa cacbon. Có thể tìm thấy nó có mặt trong khói của các đám cháy rừng, trong khí thải ô tô và trong khói thuốc lá. Trong khí quyển Trái Đất, Formaldehyde được tạo ra bởi phản ứng của ánh sáng mặt trời và ôxy đối với mêtan và các hyđrocacbon khác có trong khí quyển. Một lượng nhỏ Formaldehyde được tạo ra như là sản phẩm phụ trong quá trình trao đổi chất của phần lớn các sinh vật, trong đó có con người. Chúng ta luôn tiếp xúc với Formandehyde trong không khí với hàm lượng rất nhỏ. Formandehyde hình thành từ cả nguồn tự nhiên và nhân tạo. Nếu bạn sống trong một môi trường không bị ô nhiễm, bạn vẫn tiếp xúc với Formandehyde trong không khí ở nồng độ 0,2 ppb. Ở các đô thị lớn, nồng độ này là 2 - 6 ppb. Nếu ở trong khu vực bị ô nhiễm nặng hoặc gần các khu vực công nghiệp, nồng độ có thể lên đến 10 - 20 ppb, thậm chí còn có thể cao hơn nữa nếu bị tắc nghẽn giao thông ở những khu vực ô nhiễm nặng, bởi vì lúc này Formandehyde sinh ra từ khói thải của các phương tiện giao thông. Hàm lượng Formandehyde trong nhà thường có nồng độ cao hơn ngoài nhà. Formandehyde phát thải đi vào khí quyển từ nhiều sản phẩm gia dụng. Trong công nghiệp, fomanđêhít được sản xuất bằng cách ôxi hóa mêtanol có xúc tác. Các chất xúc tác được sử dụng nhiều nhất là bạc kim loại hay hỗn hợp của sắt oxit với molypden và vanađi. Trong hệ thống sử dụng sắt ôxít (công nghệ Formox) phổ dụng hơn, mêtanol và ôxy phản ứng ở 250 °C để tạo ra fomanđêhít theo phương trình hóa học: CH3OH + ½ O2 → H2CO + H2O Xúc tác gốc bạc thông thường hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, khoảng 650 °C. Ở đây có hai phản ứng hóa học tạo fomanđêhít diễn ra đồng thời: phản ứng đầu giống như phương trình trên, còn phản ứng sau là phản ứng khử hiđrô CH3OH → H2CO + H2 Sự ôxi hóa tiếp theo của sản phẩm fomanđêhít trong quá trình sản xuất nó thông thường tạo ra axít formic, được tìm thấy trong các dung dịch fomanđêhít, được tính theo giá trị ppm (phần triệu). Ở mức độ sản xuất ít, foocmalin có thể được sản xuất bằng nhiều phương pháp khác bao gồm sự chuyển hóa từ êtanol thay vì nguồn nguyên liệu mêtanol thông thường. Tuy nhiên, các phương pháp này không có giá trị thương mại lớn. I.3. Ứng dụng của Formandehyde Fomanđêhít giết chết phần lớn các loại vi khuẩn, vì thế dung dịch của fomanđêhít trong nước thông thường được sử dụng để làm chất tẩy uế hay để bảo quản các mẫu sinh vật. Nó cũng được sử dụng như là chất bảo quản cho các vắcxin. Trong y học, các dung dịch fomanđêhít được sử dụng có tính cục bộ để làm khô da, chẳng hạn như trong điều trị mụn cơm. Các dung dịch fomanđêhít được sử dụng trong ướp xác để khử trùng và tạm thời bảo quản xác chết. Formaldehyde dễ dàng kết hợp với các protein (thường là thành phần các loại thực phẩm) tạo thành những hợp chất bền, không thối rữa, không ôi thiu, nhưng rất khó tiêu hóa. Chính tính chất này đã bị lợi dụng để kéo dài thời gian bảo quản của các thực phẩm như bánh phở, hủ tiếu, bún, bánh ướt...và cả trong bia để chống cặn vì giá thành thấp. Tuy nhiên, phần lớn fomanđêhít được sử dụng trong sản xuất các pôlyme và các hóa chất khác. Khi kết hợp cùng với phênol, urê hay mêlamin, fomanđêhít tạo ra các loại nhựa phản ứng nhiệt cứng. Các loại nhựa này được sử dụng phổ biến như là chất kết dính lâu dài, chẳng hạn các loại nhựa sử dụng trong gỗ dán hay thảm. Chúng cũng được tạo thành dạng bọt xốp để sản xuất vật liệu cách điện hay đúc thành các sản phẩm theo khuôn. Việc sản xuất nhựa từ fomanđêhít chiếm hơn một nửa sản lượng tiêu thụ fomanđêhít. Fomanđêhít cũng được sử dụng để sản xuất các hóa chất khác. Nhiều loại trong số này là các rượu đa chức, chẳng hạn như pentaêrythritol - được sử dụng để chế tạo sơn và chất nổ. Các dẫn xuất khác từ fomanđêhít còn bao gồm mêtylen điphênyl điisoxyanat, một thành phần quan trọng trong các loại sơn và xốp pôlyurêthan, hay hexamêtylen têtramin- được sử dụng trong các nhựa gốc phênol-fomanđêhít và để chế tạo thuốc nổ RDX. II. ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG FORMANDEHYDE II.1. Formandehyde trong môi trường Hầu hết Formandehyde phát thải đều nằm trong không khí, Formandehyde hòa tan dễ dàng trong nước nhưng không tồn tại lâu trong môi trường nước, vì vậy, nó thường không tìm thấy trong nguồn nước cấp. Formandehyde trong không khí bị phân hủy hàng ngày. Sản phẩm phân hủy Formandehyde trong không khí bao gồm acid foocmic và CO. Formandehyde dường như không có khả năng tích lũy trong động thực vật, và mặc dù Formandehyde có tìm thấy trong một vài loại thức ăn nhưng với hàm lượng không lớn. II.2. Hấp thụ, chuyển hóa và đào thải Formandehyde trong cơ thể Formaldehyde và các dẫn chất của nó rất ít được sản xuất trong cơ thể sinh vật, có chăng cũng chỉ là các sản phẩm trung gian của quá trình biến đổi chất đổi chất với một lượng cực nhỏ (vi sinh vật sinh methane có thể sinh lương formaldehyde lớn hơn). Chính vì vậy, formaldehyde ngoại lai (có mặt trong môi trường) sẽ là chất lạ đối với cơ thể. Formandehyde có thể nhiễm vào cơ thể khi chúng ta hít thở, qua thức ăn hoặc khi tiếp xúc với nó. Formandehyde bị hấp thụ rất nhanh từ phổi và các phần dưới phổi. Khi Formandehyde xâm nhập bằng con đường ăn uống thì khả năng hấp thụ nó lại cực kỳ nhanh. Một lượng rất nhỏ Formandehyde cũng có khả năng hấp thụ vào cơ thể khi nó tiếp xúc với da. Ngay sau khi bị hấp thụ, Formandehyde phân hủy nhanh chóng. Hầu hết mọi mô trong cơ thể đều có khả năng phân hủy Formandehyde. Nó thường được chuyển đổi thành chất không độc và bị bài tiết ra ngoài cơ thể thông qua tiểu tiện, hoặc nó chuyển hóa thành CO2 và thải ra ngoài qua đường hô hấp. Formandehyde không tồn lưu trong chất béo. II.3. Các dạng nhiễm độc Formandehyde ở người II.3.1. Cấp tính Triệu chứng cấp tính ở người tiếp xúc với hơi formol ở nồng độ trên 0,1 mg/kg là cay niêm mạc mắt, đỏ mắt, kích thích đường hô hấp trên gây chảy mũi, đau đầu, cảm giác nóng trong cổ họng và khó thở... Khi đi vào đường tiêu hóa, Formandehyde được chuyển hóa thành axit formic dẫn đến tăng hoạt động của tim, thở nhanh và nông, giảm thân nhiệt, hôn mê hoặc dẫn đến chết người. Trong cơ thể, formol kết hợp với các nhóm amin hình thành các dẫn xuất bền vững với các men phân hủy protein làm ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa các chất dinh dưỡng trong cơ thể. Nếu bị nhiễm Formandehyde nặng thông qua đường hô hấp hay tiêu hóa các hiện tượng sau có thể xảy ra: viêm loét, hoại tử tế bào, các biểu hiện nôn mửa ra máu và có thể gây tử vọng trong vài phút do trụy tim mạch, với các triệu chứng khác kèm theo như đau bụng, ói mửa, tím tái. 30 ml là liều lượng có thể gây ra chết người. Mức độ độc của formol tăng dần ở nhiệt độ cao, ở nhiệt độ thấp, khí Formandehyde có thể chuyển thành paraforomaldehyde - một loại hóa chất rất độc. II.3.2. Mãn tính Cơ thể con người nếu tiếp xúc với Formandehyde trong thời gian dài thì dù hàm lượng cao hay thấp cũng gây nhiều tác hại nghiêm trọng cho da và hệ thống hô hấp, các bệnh về bạch cầu, gây ung thư nhiều cơ quan trong cơ thể, đặc biệt là ung thư đường hô hấp như mũi, họng ,phổi... Formandehyde là tác nhân gây sai lệch và biến dị các nhiễm sắc thể, phụ nữ có thai bị nhiễm có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của bào thai. Formandehyde không tồn tại độc lập mà ở dạng dung dịch hay các hợp chất khác và chỉ hóa hơi khi có điều kiện thích hợp (độ ẩm và nhiệt độ tăng), do đó sự tồn tại của formaldehyde trong các sản phẩm như đồ gỗ dùng trong nhà rèm cửa, chăn gối, drag trải giường, bọc ghế đệm, thảm và các sản phẩm nhựa dùng trong nhà... luôn cao hơn ngoài nhà. Vì vậy sự nhiễm Formandehyde đối với con người diễn ra liên tục và có tính tích lũy. Trong tất cả những người tiếp xúc với Formandehyde, người già, phụ nữ mang thai là những đối tượng mẫn cảm và dễ mắc bệnh nhất. II.4. Một số khuyến cáo với giới hạn cho phép của Formandehyde Các biện pháp khuyến cáo và điều chỉnh được xác định là không vượt quá hàm lượng đã thử nghiệm trên động vật, tiếp theo chúng được biến đổi sao cho phù hợp để bảo vệ sức khỏe của con người. Sự khác biệt giữa nồng độ cho phép 8 giờ hay 24 giờ tiếp xúc được xác định dựa trên các nghiên cứu các loài động vật khác nhau với các nhân tố nghiên cứu khác nhau. Tổ chức sức khỏe và an toàn lao động (Occupational Safety and Health Administration - OSHA) đã đưa ra giới hạn tiếp xúc với Formandehyde trong thời gian 8 giờ là 0,75 ppm còn thời gian tiếp xúc dưới 15 phút là 2 ppm. Tiêu chuẩn tiếp xúc với Formandehyde trong lao động có giá trị ngưỡng là 0,44 ppm. Viện Sức khỏe an toàn lao động Quốc Gia Mỹ (NIOSH) đưa ra hàm lượng Formandehyde tiếp xúc trong lao động là 0,016 ppm (thời gian tiếp xúc 8h) và 0,1 ppm (thời gian tiếp xúc 15 phút).