Tài liệu Báo cáo địa chất môi trường nhóm 7

Địa chất môi trường Nhóm 7 1. SỨC KHỎE MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC KHÍA CẠNH 1.1 Định nghĩa Sức khỏe môi trường là một lĩnh vực quan trọng bởi vì chúng ta hiểu rỏ được mối liên quan mật thiết giữa môi trường của chúng ta và nguyên nhân của các loại bệnh sẽ giúp chúng ta đưa ra các kế hoạch để cải thiện sức khỏe của chúng ta theo hướng tốt hơn. Hình 1: Sức khỏe chúng ta đang ngày càng chịu nhiều yếu tố từ môi trường GVHD: Hà Quang Hải 1 Địa chất môi trường 1.2 Nhóm 7 Các khía cạnh của sức khỏe môi trường cần quan tâm Hình 2: Cấu tạo của vật chất  Xác định các loại bệnh từ môi trường và sự tác động của môi trường đến sức khỏe.  Hiểu một số các vấn đề địa chất liên quan đến sức khỏe môi trường.  Làm quen với các khái niệm liều ảnh hưởng và liều ức chế những chất vết và chất độc môi trường.  Các tác động của các nguyên tố phóng xạ đến sức khỏe con người và các biện pháp phòng tránh.  Thảo luận về khí radon trong nhà, trường học và trong các công trình xây dựng  Vấn đề khí radon trong nhà, trường học và trong các công trình xây dựng  Hiểu biết các bước trong quá trình lây nhiễm của các nguyên tố và đề ra các biện pháp quản lý cũng như phòng tránh. GVHD: Hà Quang Hải 2 Địa chất môi trường Nhóm 7 2 GIỚI THIỆU SỨC KHỎE MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC NHÂN TỐ ĐỊA CHẤT CỦA SỨC KHỎE MÔI TRƯỜNG: 2.1Giới thiệu về sức khỏe môi trường. Một thành viên của sinh giới là con người, đã khám phá ra các thành phần của sinh quyển và sự thống nhất cao trong mối quan hệ phức tạp giữa sinh quyển, khí quyển, thạch quyển và thủy quyển. Tuy nhiên chúng ta chỉ tìm hiểu và thu nhận những kiến thức cơ bản trong phạm vi các vấn đề môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe chúng ta. Chúng ta tiếp tục nguyên cứu về các chu kỳ địa chất về số lượng thành phần của đất, đá và nước đến xu hướng khí hậu, địa chất và trắc địa ở từng vùng. Chúng ta cũng có những khám phá quan trọng về những yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ người mắc bệnh. Chỉ tính riêng nước Mỹ thì tỉ lệ đó cũng thay đổi theo từng vùng đất khác nhau, và một số sự thay đổi về vị trí, tính chất vật lý, sinh vật học, thành phần hóa học mà chúng ta đang sống.  Bệnh tật được mô tả như là một sự mất cân bằng là kết quả của sự rủi ro trong việc điều chỉnh giữa cá thể với môi trường. Các căn bệnh này thì có nhiều nguyên do. Địa chất góp phần cho chúng ta hiểu biết về các nguyên nhân đó giúp cho chúng ta nhận biết được các khía cạnh của địa chất môi trường mà từ đó có ảnh hưởng đến các căn bệnh. Đây là một vấn đề lớn, phức tạp đòi hỏi phải có sự phối hợp toàn diện của nhiều ngành khoa học cùng với y học. Mặc dù bức tranh đó còn mơ hồ, nhưng địa chất cũng mang lại cho chúng ta một số hiểu biết về các vấn đề sức khỏe có liên quan đến môi trường.  Đề nguyên cứu địa chất dưới khía cạnh sức khỏe môi trường, sự cần thiết của các yếu tố văn hóa và khí hậu tác động đến tỷ lệ mắc bệnh và tử vong. Nhân tố văn hóa (cultural factor). Bộ mặt văn hóa xã hội phản ánh toàn bộ thông qua tư tưởng và công nghệ. Con người trong một xã hội phát triển phải sống được trong môi trường của họ. Những khía cạnh đó ảnh hưởng đến sự xuất hiện của bệnh tật bằng việc tạo ra các con đường hoặc rào cản giữa con người đối với các nguyên nhân gây bệnh đó.Tính chất và mức độ quan hệ của các nhân tố như phong tục của các địa phương và mức độ công nghiệp hóa. Những người ở nông thôn tiếp xúc trực tiếp với nước và đất dễ nảy sinh nhiều vấn đề về sức khỏe hơn là ở đô thị. Trong xã hội phát triển có thể ít nảy sinh các bệnh như tả, thương hàn, sán móc và bệnh ly nhưng lại dễ mắc các bệnh như ung thư và nhiều bệnh hiểm nghèo khác GVHD: Hà Quang Hải 3 Địa chất môi trường Nhóm 7 có liên quan đến các vấn đề ô nhiễm môi trường. Một ví dụ về mối liên quan giữa văn hóa với môi trường là, một ví dụ là mức độ cao của ung thư dạ dày ở Nhật Bản. Người Nhật Bản thích ăn cơm ở dạng bột, dạng bột này thường lẫn vào một số chất như amiăng, những chất dạng sợi, được gọi chung là những chất sinh ung thư và ngoài ra nó còn mang một lượng nhỏ các kim loại gây ung thư. Nhân tố khí hậu (Climatic factor). Một số nhân tố khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm và lượng mưa thì thỉnh thoảng cũng là nguyên nhân của một số căn bệnh. Hai căn bệnh nổi trội có liên quan đến vấn đề này là bệnh sán máng và sốt rét, được tìm thấy ở vùng nhiệt đới. Những căn bệnh này được liên hệ đến khí hậu vì côn trùng mang mầm bệnh, ốc sên và muỗi vì chúng phát triển theo một điều kiện tương ứng với khí hậu. Bệnh sán máng là nguyên nhân gây nên cái chết của những đứa trẻ và làm hao mòn sinh khí của hàng triệu người trên thế giới. Nó ảnh hưởng nặng nề đến nền kinh tế xã hội, và một số nhà nguyên cứu cho rằng nó là căn bệnh của thế giới. Hình 3: Dịch bệnh tả  Một số bệnh khác, chẳng hạn như các bướu lành chỉ gây suy nhược chứ ít khi ảnh hưởng đến tính mạng, và hệ thống bạch huyết, thì liên tưởng đến châu phi với ba điều kiện khí hậu là độ cao trung bình dưới 1500m, lượng mưa hơn 51cm và nhiệt độ không dưới mức thấp nhất là 15 0 C. Chúng ta nhấn mạnh rằng thời tiết không phải là nguyên nhân trực tiếp của dịch bệnh. Trong một khía cạnh khác, những người công nhân cho rằng virus là nguyên nhân gây nên các khối u. Tuy nhiên mối liên hệ giũa dịch bệnh với các điều kiện khí hậu đặc biệt là điều hiển nhiên. GVHD: Hà Quang Hải 4 Địa chất môi trường Nhóm 7 Hình 4: Tỉ lệ mắc bệnh dịch theo khu vực Hình 5: Số trường hợp mắc dịch tả trên thế giới  Giả sử mối quan hệ giữa văn hóa hay khí hậu và các dịch bệnh phải được quan sát cẩn thận với một số nghi ngờ bởi vì hiếm khi có một câu trả lời đơn giản cho sức khỏe môi trường. Ví dụ, nếu bệnh sán máng chỉ bị chi phối bởi yếu tố khí hậu, thì tất cả các vùng mà có khí hậu tương đương, như là lưu vực GVHD: Hà Quang Hải 5 Địa chất môi trường Nhóm 7 sông Amazon chẳng hạn thì cũng có thể có dịch bệnh. Nhưng không phải trường hợp nào cũng đúng, và trong một số trường hợp thì nguyên do là địa chất, vì nơi đó không có đủ calcium trong nước ở hầu hết các vùng để cho sán máng ký sinh trên ốc sên. Một số vùng ở lưu vực sông Amazon, tính acid của nước do sự hiện diện của đồng và các kim loại nặng có lẽ chịu trách nhiệm cho sự vắng mặt của ốc sên là môi trường thích hợp cho sán máng. 2.2 Các nhân tố địa chất của sức khỏe môi trường: Đất được sử dụng cho mực đích trồng trọt và sản xuất lương thực, các loại đất được dùng cho xây dựng nhà cửa và các khu công nghiệp, nước dùng để uống, không khí dùng để thở, tất cả những vấn đề này đã tác động nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Một vài người tin rằng đất, nước, không khí trong tự nhiên vốn đã bị ô nhiễm rồi, và những hoạt động của con người làm cho chúng trở nên ô nhiễm hơn. Chúng ta đang có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng sức khỏe con người từ khía cạnh địa chất môi trường. Để xử lý những khía cạnh khác nhau của địa chất y học người ta đã có các thảo luận trong các cuộc hội thảo về vấn đề phân bố của các nguyên tố trong vỏ trái đất, chu trình tự nhiên và nhân tạo của các nguyên tố này. Hình 6: Bảng hệ thống tuần hoàn GVHD: Hà Quang Hải 6 Địa chất môi trường Nhóm 7 2.2.1 Sự phong phú của những nguyên tố trong tụ nhiên: Sự phân bốố các nguyên tốố trong tự nhiên: Số proton 8 14 13 26 20 11 12 19 Nguyên tố oxygen silicon alunium iron calcium sodium magnesium potassium % Trọng lượng 46.40 28.15 8.23 5.63 4.15 2.36 2.33 2.09 Sự phân bốố trung bình của các nguyên tốố trong c ơ th ể con ng ười Nguyên tố O C H N Ca P S K Na Cl Mg % trọng lượng 65.00 18.00 10.00 3.00 1.50 1.00 0.25 0.20 0.15 0.15 0.05 Tế bào của cơ thể được cấu tạo bởi 11 nguyên tố chủ yếu và chúng được gọi là các nguyên tố đa lượng: H, Na, Mg, Ca, C, N, O, S, Cl, Fl, K… ngoài ra còn có Fe trong hemoglobin của người. Một số nguyên tố góp phần tạo nên các chức năng riêng của mô, chúng là các nguyên tố vết, chúng giúp điều chỉnh động lực chu trình của sự sống. Ví dụ như: Cu, Zn, Co, Se…. Ngoài ra ta còn tìm thấy Ni, As, Al, Br trong một số loài sinh vật đặc thù. 2.2.2 Sự tập trung và phân bố các vật chất hóa học: Chu trình sinh địa hóa (biological process): là sự di chuyển các nguyên tố và hợp chất trong thạch quyển, thủy quyển, sinh quyển. Các quá trình tự GVHD: Hà Quang Hải 7 Địa chất môi trường Nhóm 7 nhiên: sự giải phóng khí thiên nhiên từ hoạt động núi lửa hoặc sự phong hóa đá giải phóng những vật chất hóa học vào môi trường. Thêm vào đó việc sử dụng vật liệu của con người cũng góp phần làm ô nhiễm môi trường. Các quá trình tự nhiên và nhân tạo đã giải phóng các vật chất hóa học chúng được vận chuyển tuần hoàn và tái sinh lại bởi các chu trình sinh địa hóa và chu trình hình thành đá. Sự tập trung đặc biệt của các nguyên tố vết trong đá núi lửa thì khác với các đá trầm tích. Sự phong hóa(weathering): là sự phá vỡ hóa học và vật lý của vật liệu đá và là quá trình chủ yếu trong sự hình thành đất. Nguồn gốc vật liệu của đất là đá gốc hoặc là các mảnh vở nhỏ từ đá được vận chuyển bởi các quá trình lắng đọng bởi sự chảy của nước, gió, và băng. Các nguyên tố vết sử dụng cho sự sống được giải phóng bởi quá trình phong hóa. Một quá trình nhân tạo giốống như quá trình phong hóa là s ự th ải các nguyên tốố vêốt do ho ạt động của con người vào mối trường dâẫn đêốn sự ố nhiêẫm. Hình 7: Sự phong hóa Ví dụ: Việc sử dụng xăng pha chì đã làm cho nồng độ Pb trong không khí cao quá mức cho phép, điều này gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Sự bồi tụ (leaching) Các quá trình rửa trôi, lắng đọng và các hoạt động của con người đã làm thay đổi sự tập trung của các nguyên tố sau khi được giải phóng. Trong quá trình rửa trôi thì một số nguyên tố có thể di chuyển vào nước ngầm, nếu chúng có nồng độ lớn thì dễ gây nguy hại đến sức khỏe con người và sinh vật. GVHD: Hà Quang Hải 8 Địa chất môi trường Nhóm 7 Sự tích lũy(accumulation): Sự tích lũy trong đất là sự tăng lên của các vật liệu trong đất. Ví dụ: Sự tích lũy Canxicacbornat được tìm thấy ở tầng B của một số loại đất do sự rửa trôi từ tầng A. - Hình 8: Sự hình thành đá Sự lắng đọng(deposition): Sự lắng đọng của các vật liệu trên trái đất đã dẫn đến 2 vấn đề quan trọng trong môi trường: Đầu tiên là kim loại nặng là nguyên nhân của cấu trúc sinh học khi chúng được lắng đọng lại trong sông hồ và đại dương. Hai là sự thiếu hụt của một số nguyên tố vết cần thiết cho sự sống xuất hiện ở một số vùng bởi vì các nguyên tố không có nguồn gốc từ sự lắng đọng các trầm tích. 3 YẾU TỐ VI LƯỢNG VÀ SỨC KHỎE Mọi nguyên tố đều có một sự phân bố rộng của những tác động có thể chấp nhận được trên một phần động vật hoặc thực vật. Những điều kiện này có liên quan đến các nguyên tố hoặc các hợp chất mà chúng là hữu ích với một lượng nhỏ nhưng có thể gây độc với một số lượng lớn. 3.1 Sự phụ thuộc vào liều lượng và ảnh hưởng của liều lượng: Điều này được phát hiện từ nhiều năm về trước, rằng những tác động của một yếu tố vi lượng nào đó trên một cơ thể riêng biệt sinh vật phụ thuộc vào liều lượng hoặc hàm lượng các nguyên tố. GVHD: Hà Quang Hải 9 Địa chất môi trường Nhóm 7 Hình 9: Đường cong liều phản ứng tổng quát Sự phụ thuộc vào liều lượng này có thể là kết quả của đường cong liều lượng phản ứng lại, được biểu diễn trên hình 9. Khi những sự co bóp khác nhau của một nguyên tố trong hệ thống sinh học, được vẽ biểu đồ tác động tương phản trên cơ thể sinh vật, 3 giai đoạn được thể hiện ra bên ngoài. Đầu tiên là, mặc dù hàm lượng lớn thể gây độc, nguy hại hoặc thậm chí là gây chết người (3 mức D,E,F trong hình 9), nhưng với hàm lượng nhỏ có thể có ích hoặc thậm chí là cần thiết cho cuộc sống (2 mức A,B). Thứ hai là: đường cong liều lượng phản ứng lại có 2 giá trị cực đại (2 mức B,C trong hình 9), hình thành nên một sự cân bằng của hàm lượng tối ưu và lớn nhất có lợi cho sự sống. Thứ ba là: có 2 ngưỡng hàm lượng ứng với đó là những tác động có hại để bắt đầu sự sống. Một trong các ngưỡng đó là mức A (hình 9), dưới ngưỡng đó thì hàm lượng gia tăng làm tăng sự tổn hại, mức còn lại là D, trên ngưỡng đó thì hàm lượng cũng gia tăng và làm tăng sự tổn hại. Các mức A, B, C, D, E, F trong hình 9 là tất cả các ngưỡng giới hạn hàm lượng quan trọng. Điều đáng tiếc là 2 mức E, F chỉ xác định được trong một vài chất (chúng ảnh hưởng đến con người và một vài loài khác), và mức thật quan trọng (mức D) thì không xác định được cho tất cả các chất. Biên độ dao động GVHD: Hà Quang Hải 10 Địa chất môi trường Nhóm 7 của giá trị cực đại của trạng thái bình ổn có lợi (mức B, C) cho một cơ thể sinh vật riêng biệt phụ thuộc vào trạng thái cân bằng sinh lý học của sinh vật đó. Nói cách khác, sự khác biệt các mặt của hoạt động, dù là có ích, có hại, hoặc gây chết người, có thể khác nhau cả về số lượng lẫn chất lượng cho những loại vật chất khác nhau và vì thế được nhận thấy trọn vẹn chỉ trừ những trường hợp đặc biệt. Giới hạn độc tố có liên quan đến các loại vật liệu là cái mà nó gây độc cho con người và các cơ thể sống khác. Những nghiên cứu về các độc tố và những tác động của chúng đến môi trường, cũng như là kinh tế và những sự phân nhánh hợp pháp của độc tố trong môi trường, là của ngành độc chất học (toxicology). Ngành độc chất học thường sử dụng khái niệm liều có hiệu quả (effective dose, ED) để đo lường những tác động của một chất nào đó trên một địa bàn dân cư. Hình 10: Đường cong liều lượng phản ứng với chất độc Những sự nghiên cứu như vậy có thể xảy ra bất kỳ 3 đường cong liều lượng phản ứng lại được biểu diễn trong hỉnh 10, phụ thuộc vào độc tố và sự nghiên cứu về các loài. Mỗi đường cong biểu diễn phần trăm của dân cư thể hiện sự phản ứng lại riêng biệt tại những liều lượng gia tăng hoặc sự tập trung của một độc tố riêng biệt. Mức ED 50 là sự tập trung một chất (liều có hiệu quả) tại mức đó 50% dân cư cho thấy sự phản ứng lại, đó có thể là một triệu chứng GVHD: Hà Quang Hải 11 Địa chất môi trường Nhóm 7 riêng biệt, sự tấn công của một căn bệnh hoặc thậm chí là cái chết. Nếu sự phản ứng lại mà chúng ta đang xét là sự chết, thì liều có hiệu quả được gọi là liều gây chết (lethal dose, LD) và LD50 là sự tập trung một chất (liều lượng) mà 50% dân cư chết. Ba đường cong trong hình 10 có thể miêu tả số người mắc chứng phát ban trong sự phản ứng lại 3 độc tố khác nhau. Đường cong A là đường thẳng mà nó có thể gợi ý mối quan hệ trực tiếp giữa liều lượng của độc tố và phần trăm của dân cư cho thấy sự phản ứng lại. Trong trường hợp này, gấp đôi liều lượng ban đầu sẽ gây ra 2 lần số người mắc chứng phát ban. Đường cong B không phải là đường thẳng mà nó thể hiện sự gia tăng nhanh nhất trong số phần trăm của những người biểu hiện sự phản ứng lại tìm thấy giữa khoảng 25-75% dân cư. Đường C không phải là đường thẳng (điểm T trên đường cong). Cái đó, như là liều lượng hay sự tập trung một chất gia tăng, đó là sự phản ứng lại không có ý nghĩa cho tới khi một ngưỡng của sự tập trung được đưa ra, sau đó phần trăm của dân cư biểu diễn cho tỉ lệ tăng sự phản ứng lại. 3.2 Giới thiệu một số nguyên tố vết. FLO. Flo là một nguyên tố vết quan trọng được hình thành từ hợp chất florua, hoặc các florua. Hợp chất CaF giúp ngăn ngừa sâu răng. Trong xương, nơi mà flo giúp cho sự phát triển của cấu trúc xương hoàn hảo hơn làm cho nó ít có khả năng hư hỏng khi lớn tuổi. Flo rất phong phú trong các loại đá (bảng 10) và trong các loại đất và nước. Hầu hết flo trong đất và nước có nguồn gốc từ đá mẹ, nhưng nó còn có thể được thêm vào từ hoạt động núi lửa, hoạt động này làm lắng tro núi lửa giàu flo trên đất. Hoạt động công nghiệp và tác dụng của các loại phân bón, trên một nền tảng có giới hạn, đóng góp có tính chất cục bộ để gia tăng sự tập trung của flo trong đất và nước. GVHD: Hà Quang Hải 12 Địa chất môi trường Nhóm 7 Hình 11: Liều phản đối với Flo Mối quan hệ giữa sự tập trung của các hợp chất florua và sức khỏe biểu thị rõ ràng qua đường cong phản ứng lại, được biểu diễn trong hình 11. Sự tập trung florua tối đa (mức B) để giảm bớt bệnh sâu răng là khoảng 1 ppm. Mức florua lớn hơn khoảng 1.5 ppm thì không còn ý nghĩa để giảm tác động của bệnh mục xương, nhưng chúng làm gia tăng sự xảy ra và tính nghiêm trọng của vết lốm đốm (sự mất màu của răng).Trong mức khoảng 4 đến 6 ppm, florua có thể giúp ngăn chặn sự hóa vôi của động mạch chủ ở bụng và làm giảm sự lan rộng của chứng loãng xương, một bệnh của cơ thể được mô tả bởi sự tổn hại đa số xương và gãy cột sống. IÔT. Những bệnh về tuyến giáp hầu như chắc chắn là ví dụ tốt nhất được biết của mối quan hệ giữa địa chất học và bệnh tật của con người. Tuyến giáp được định vị tại đáy cổ, cần iôt để hoạt động bình thường. Thiếu iôt gây ra bệnh bứu cổ, một tình trạng nhô lên của khối u đòi hỏi phải mở rộng tuyến giáp. Hơn nữa, một đứa trẻ được sinh ra từ người mẹ thiếu iôt suốt quá trình mang thai có thể bị đần độn, phát triển còi cọc. Tỉ lệ mắc phải bệnh bứu cổ rõ ràng là có liên quan đến sự thiếu hụt iôt. Ngày nay việc sử dụng muối iôt là phổ biến trong vành đai bứu cổ, và việc sử dụng này đã phát hiện ra rằng tất cả các bứu cổ đang hình thành và nhiều bứu cổ trưởng thành tăng kích thước chậm hơn khi muối iôt được sử dụng. Có rất nhiều sự suy đoán về các quá trình để tạo ra sự tập trung iôt bên trong hoặc sự dịch chuyển nguyên liệu trên bề mặt trái đất. Nhiều giả thuyết cho rằng iôt trong đất có thể được hình thành do thời tiết tác động vào đá. Thành phần iôt trong các dòng sông dần dần trôi ra biển, tích tụ ở đại dương một lượng iot lớn, việc chứa đựng khoảng 25% lượng iot trên trái đất, bởi vì đa số các hỗn hợp iôt đều hòa tan được ,tuy nhiên cũng có thể iôt có được từ những tảng đá bị mưa gió bào mòn. Trên lý thuyết iôt trong đại dương có thể từ khí quyển (hoặc những hạt bụi trong không khí) và do mưa và tuyết rơi làm cho iot tích lũy trong đất. Một khả năng khác khi người ta quan sát vành đai bướu cổ ở quanh vùng Great lakes đã bị đóng băng từ vài ngàn năm qua. Các quá trình đặc biệt của sinh vật chịu ảnh hưởng lớn của iôt từ thực vật và động vật trên trái đất. Thực vật ảnh hưởng đến lượng iôt trong đất bởi iôt xuyên qua các chuỗi thức ăn và sự duy trì iôt trong nhiều bộ phận dưới các tầng đất. những phân tích đơn giản cho thấy sự duy trì iôt do sự tập trung trong các tầng đất. Vì vậy các quá trình sinh vật học đó, chu kỳ iôt trong đất và thực vật có thể có được nhiều sự đặc biệt trong những quyết định có của iot hơn là một lượng lớn iôt trong các nền đá. GVHD: Hà Quang Hải 13 Địa chất môi trường Nhóm 7 KẼM .Kẽm là nguyên tố cần thiết cho thực vật, động vật và con người. Mặc dù kẽm là nguyên tố kim loại nặng, nếu thừa một lượng lớn sẽ gây bệnh, nó có vai trò lớn được biết đến đầu tiên từ nghiên cứu về sự thiếu hụt kẽm. sự thiếu hụt kẽm hiện tại ở 32 trạng thái và có kết quả trong sự đa dạng bệnh của cây là nguyên nhân làm giảm năng suất, chất lượng hạt giống giảm và tổn thất về mùa màn. Sự thiếu hụt kem trong thực vật có liên quan đầu tiên là 3 kiểu đất: lượng kẽm thấp, sự không có giá trị của kẽm hiên tại trong đất, và đất kém quản lý. Kẽm được công nhận là cần thiết đối với tất cả các loài động vật và con người, đặc biệt qua những trạng thái đầu của sự phát triển và sự sinh trưởng. Mặc dù phụ thuộc vào lượng rất nhỏ, sự thiếu hụt ít này nguyên nhân có thể là do ít sự đa dạng, trì hoãn. Sự thiếu hụt kẽm trong cơ thể con người có thể liên quan đến bệnh ung thư, bệnh tai biến hay một số bệnh khác ở những người thâm niên. Tuy nhiên sự thiếu hụt kẽm hầu hết đều được quan sát cẩn thận và mối tương quan giữa sự thiếu hụt với các bệnh do thiếu máu. Có phải mọi người mắc bệnh bởi vì họ bị thiếu máu, hoặc có phải họ bị thiếu hụt máu vì bị bệnh ko? Nếu vấn đề này đúng thì kẽm là liệu pháp chữa trị, nó được biết có tác dụng hữu hiệu với sự hồi phục các tế bào có thể sử dụng tốt để chữa các bệnh thâm niên. Thêm vào lương kẽm bổ sung từ đất có thể làm chậm trễ sự sinh trưởng thực vật và động vật. SELEN. Trong sự tập trung cao, selen có thể là nguyên tố độc nhất trong môi trường. Nó là một ví dụ tốt cho biết tại sao mối quan tâm đang tăng về sức khỏe con người dưới tác dụng của các chất hóa học. Selen phụ thuộc vào từng loại động vật có thể tập trung khoảng 0,04ppm, có lợi ở 0,1 ppm, và độc hại ở mức trên 4ppm . Selen được quan tâm trong lĩnh vực sinh học bởi vì nó rất độc hại, mặc dù những thiệt hại lớn về thú nuôi mà kết quả là do sự thiếu hụt selen hơn là bị nhiễm độc selen. Độ độc của selen mới đây được phát hiện ở San Joaquin Valley trong trung tâm Clifornia, nơi mà nó làm đe dọa nền nông nghiệp nơi đây. Nguồn chủ yếu của selen từ hoạt động của núi lửa. Nó được đánh giá thông qua lịch sử hình thành trái đất, núi lửa giải phóng ra khoảng 0.1 g selen từ mỗi cm2 bề mặt trái đất. selen phát ra từ núi lửa là dạng hạt , do nó dễ di chuyển từ khí núi lửa bởi mưa và thường tập trung ở gần miệng núi lửa. đây là những lời giải thích tại sao trung bình mức độ tập trung của selen trong của vỏ trái đất là 0.05ppm, vùng đất của Hawaii , nơi mà nhận được có nhiều núi lửa, từ 615ppm. GVHD: Hà Quang Hải 14 Địa chất môi trường Nhóm 7 Selen trong các loại đất khác nhau từ 0.1ppm trong những vùng đất không đầy đủ và nhiều nhất là 1200ppm ở những vùng đất bị nhiễm độc. Có nhiều sự liên quan, tuy nhiên, có một lượng lớn selen tập trung ở trong thực vật. Hawaii, tập trung lương selen cao( thấy cao hơn) không sản xuất ra độc tố selen cho thực vật , nhưng ở phía bắc Dakota và Kansas, mặc dù chứa đựng đất ít hơn 1ppm selen ( kết quả thường tập trung từ không khí và thời tiết tac dụng vào đá) . Vấn đề nan giải là việc tìm ra các nghiên cứu về lợi ích của selen. Trong đất axit (ở Hawaii) nguyên tố selen không hòa tan được trong hợp chất và không thể dùng được cho thực vật, nhưng ngược lại trong đất kiềm selen có thể bị oxi hóa trong hỗn hợp và có thể hòa tan nhiều trong nước và thực vật có thể hấp thụ. Việc trồng các loại thức ăn cho động vật trên đất chứa nhiều độc tố selen hòa tan được nhưng ngược lại trồng các loại thức ăn cho động vật trên đất không hòa tan selen hay do thiếu hụt selen. Sự quan tâm về selen đó là 1 phần selen tập trung trong cơ thể sinh vật. Một vài thực vật được gọi là loài tích lũy nhiều selen, có thể tích lũy tới 2000ppm selen, một phần khác có thể có ít hơn 10ppm tổng selen. Mức selen trong máu người từ 0.1-0.34 ppm. Bởi vì sự tích lũy nhiều selen trong cấu tạo vật chất, nó có thể tập trung cấu tạo trầm tích và đất. Tuy nhiên trong nhiên liệu hóa thạch cũng như than đá, cái mà nó phát triển trong cấu tạo vật chất dẫn đến tập trung selen. Nó được đánh giá rằng sự giải phóng theo chu kì của selen bởi sự đốt cháy than đá và dầu ở mỹ khoảng 4000 tấn. 3.3 Sử dụng của con người và yếu tố vi lượng Nông nghiệp, công nghiệp, và hoạt động khai mỏ tất cả đều có trách nhiệm với nguyên liệu tiềm tàng và chất độc tiềm ẩn đã thải vào môi trường. sự mạo hiểm này đã để lại cái giá mà chúng ta phải trả cho lối sống của mình. Ví dụ những sự kiên bất ngờ, những vấn đề bất ngờ xảy ra từ bề ngoài lợi ích của chất hóa học như gây phá hoại hay gây bệnh. Chúng ta bắt đầu tiên đoán các vấn đề phức tạp và đưa ra những vấn đề chính xác, nó được tiên đoán rằng sự xuống cấp của môi trường do sư phóng thich các chất hóa học. Ví dụ: ở Nhật sự kiện bệnh về xương nghiêm trọng liên quan đến ngành khai mỏ kẽm, chì, catmi, và ở Missouri, sự trao đổi chất không cân bằng của loài động vật có sừng kết hợp với việc khai mỏ đất sét dùng trong công nghiệp đồ gốm. GVHD: Hà Quang Hải 15 Địa chất môi trường Nhóm 7 4 NHỮNG CHỨNG BỆNH TIỀM ẨN VÀ MÔI TRƯỜNG ĐỊA CHẤT Thể chất được xem là một trạng thái của cơ thể sinh vật được điều chỉnh bởi môi trường nội chất và ngoại chất của nó. Quan sát qua nhiều năm cho thấy tại nhiều khu vực và địa phương mức độ bệnh tật, chứng bệnh có khác nhau. Chẳng hạn như bệnh ung thư và bệnh tim liên quan nhiều đến mội trường địa chất. Trong khi những bằng chứng đang được xác minh thì các quá trình tự nhiên của sự ảnh hưởng này tiếp tục diễn ra. Có hai lý do mà các kết luận này thiếu thuyết phục đó là: đầu tiên những giả thuyết về mối liên quan giữa môi trường địa chất và các chứng bệnh không đủ rõ ràng để kiểm tra đầy đủ, cặn kẽ. Nghiên cứu cơ sở và kiểm định thực tiễn cần phải kết hợp nhiều hơn nữa. Thứ hai, nhiều phương pháp địa chất vẫn gặp khó khăn trong việc đạt được độ tin cậy và so sánh, tìm hiểu tài liệu địa chất y học. như vậy chúng ta biết không nhiều về ảnh hưởng của địa chất lên các chứng bệnh so với sự đóng góp của các nhân tố môi trường khác như khí hậu, nguồn nước, vi khuẩn, vi trùng… Hình 12: Hút thuốc là một trong những nguyên nhân gây chứng bệnh tiềm ẩn Mặc dù nhận định về sự đóng góp của địa chất đối với các chứng bệnh vẫn còn nhiều tranh cãi. Những kết quả nghiên cứu đã giúp cho loài người nhận GVHD: Hà Quang Hải 16 Địa chất môi trường Nhóm 7 thức rõ ràng hơn những mối liên hệ này. Ngành địa lý làm thay đổi nhận thức về bệnh tim tại Mỹ có thể liên quan đến môi trường địa chất, và có thể ước lượng được 2/3 trường hợp bệnh nhân khối u ung thư tại Wertern Hemisphere có nguyên nhân do môi trường mặc dù các nguồn nước cũng là một tác nhân khá quan trọng. 4.1. Chứng bệnh tim và môi trường địa chất Thuật ngữ “heart diseade” ở đây bao gồm chứng bệnh tim hình vành và chứng bệnh về tim mạch. Sự khác nhau về tỉ lệ tử vong do bệnh tim thường thấy liên quan nhiều đến thành phần hóa học của nước uống, đặc biệt là độ cứng của nước uống. Độ cứng là một hàm số của tổng hàm lượng canxi và magie hòa tan trong nước.Nồng độ cao của những chất này làm cho độ cứng trong nước cao. Nước với nồng độ thấp của những chất này được gọi là nước mềm.Một số công trình nghiên cứu tại Nhật, Anh, Wales,Thụy Điển và Mỹ …đều đưa ra kết luận rằng khu vực dân cư sử dụng nước mềm có tỉ lệ người mắc bệnh tim cao hơn so với khu vưc dân cư sử dụng nước cứng. Bài nghiên cứu đầu tiên về mối liên quan giữa tính chất hóa học của nước và các chứng bệnh tim mạch xuât phát từ Nhật, một nơi mà phần lớn nguyên nhân của những ca tử vong là do chứng đột quỵ (xuất huyết não), cơ thể đột nhiên mất khả năng hoạt động do tắc nghẽn hay xơ vữa mạch máu não. Các nhà địa lý cho rằng ở một mức độ nào đó thì các chứng bệnh này tại Nhật có liên quan đến tỉ lệ SO42 và HSO3 trong nước sông. Ion HSO3 là một phần sản phẩm của sự ăn mòn hóa học của những lớp đá giàu ion cacbonat như đá CaCO3, cấu tạo từ một lượng lớn canxi khoáng vật hay CaMg-CO3 gồm khoáng vật Ca,Mg[CO3]2. do đó nước có chứa CO32 cũng thường chứa đựng một lượng lớn Ca,Mg có liên quan đến độ cứng. Tỉ lệ thấp của SO42 sẽ biểu thị là nước cứng. Ngược lại với tỉ lệ cao sẽ biểu thị nước khá mềm.Thành phần SO42 thường lớn, đặc biệt ở đông bắc Nhật, rõ ràng nguồn gốc từ đá núi lửa giàu lưu huỳnh được tìm thấy ở đây. Những dòng sông trong khu vực có nước thuộc loại khá mềm. Ngược lại những con sông của Nhật chảy qua đá trầm tích có chứa ít SO42 và chứa nhiều HCO3 thì nước khá cứng, giống hầu hết nước sông trên thế giới. Nước mềm có tính axit và có thể ăn mòn ống dẫn, hòa tan vào nước một số nguyên tố là nguyên nhân gây ra chứng bệnh tim. Một vài tính chất khác của nước mềm có thể đóng góp không rõ ràng vào chứng bệnh tim. Một số chất không hòa tan trong nước cứng có thể giúp ngăn ngừa chứng bệnh tim. Tất nhiên trong một số sự kết hợp của những nhân tố cũng có thể xảy ra và thích GVHD: Hà Quang Hải 17 Địa chất môi trường Nhóm 7 hợp với quan sát của chúng ta, chẳng hạn chứng bệnh có thể có nguyên nhân thông thường. Những nghiên cứu tiếp theo là cần thiết để chứng minh lợi ích của nước cứng và biện pháp xử lý nước mềm, nguyên nhân của chứng bệnh tim. Một nghiên cứu vùng đất Georgia cho thấy rằng một số nguyên tố tìm được trong đất: Mg, Cr, V, Cu…giữ vai trò có lợi trong việc ngăn ngừa chứng bệnh tim. Những nghiên cứu thêm là cần thiết để mở rộng hiểu biết của chúng ta về ảnh hưởng của một số nguyên tố đến chứng bệnh tim như thế nào và cơ chế vận chuyển của chúng. Những nguyên tố Cd, F, Se…và nhiều nguyên tố khác cần được tìm hiểu nhiều hơn nữa, đặc biệt đối với Cd. Chúng ta biết rằng đối với người mắc chứng huyết áp phức tạp hầu hết đều có sự tạp trung lớn của Cd , hay tỉ lệ cao Cd và kẽm trong cơ thể của họ, cao hơn rất nhiều so với những người chết vì các chứng bệnh khác. Tuy nhiên điều ngạc nhiên là những công nhân tiếp xúc trực tiếp với bụi Cd và tích lũy các nguyên tố trong phổi của họ một tỉ lệ khác thường so với bệnh hân huyết áp. 4.2. Ung thư và môi trường địa chất Ung thư có khuynh hướng liên quan nhiều đến điều kiện môi trường. Tuy nhiên giống như chứng bệnh tim, mối liên hệ giữa môi trường địa chất và ung thư không thực sự rõ ràng. Nguyên nhân của nhiều loại ung thư khác nhau thì rất là phức tạp, bao gồm nhiều biến đổi, một số trong đó có thể có hoặc không có mặt trong vật liệu trái đất. Chất sinh ung thư trong môi trường có hai nguồn gốc: Một số tìm thấy phổ biến trong vật chất môi trường như đất, nước, trong khi một số khác phát sinh ra môi trường do con người sử dụng. Trong những năm gần đây nhiều mối quan tâm và chú ý, đã nhận thấy và nghi ngờ chất ung thư phát sinh bởi hoạt động công nghiệp của con người. Điều này đã có kết quả trong báo động về các chất liên quan đến ung thư chưa được chứng tỏ. Điều này không có nghĩa là tất cả sự sắp đặt về chất ung thư do công nghiệp không đúng chỗ. Gần đây thông tin cho thấy những chất gây ung thư có thể tìm thấy nhiều trong nước uống . Điều này có thể đúng hay sai nhưng chắc chắn nước bị ô nhiễm do nước thải công nghiệp chứa đựng độc chất hóa học, trong số chúng có thể là chất gây ung thư, được phát sinh trong bề mặt nước sử dụng. đặc biệt sông Mississipi bị ô nhiễm nặng. điều khó khăn là phương pháp xử lý nước hiện nay có thể là nguyên nhân đóng góp vào những vấn đề này. Khi kết hợp với clo một số chất thải công nghiệp có khuynh hướng trở thành chất gây ung thư. Thêm vào đó các công trình xử lý nước không đạt yêu cầu được sử dụng ở một số khu vực không coi trọng việc xử lý chất gây ung thư. Việc xảy ra ung thư chắc chắn là có thể và liên quan mức độ tập trung của các nhân tố trong môi trường tự nhiên. GVHD: Hà Quang Hải 18 Địa chất môi trường Nhóm 7 4.3. Sự thiếu hụt Iốt Chì là nguyên nhân gây nên những cái chết cho phụ nữ Mỹ từ 40-44 tuổi vì chứng bệnh ung thư vú. Chì cũng là nguyên nhân làm chết người bởi các chứng ung thư ở phụ nữ từ 35-55 tuổi. Nó được chú ý tại những khu vực bị thiếu Iốt và hậu quả để lại lớn cũng như tỉ lệ cao của chứng ung thư vú. Cuộc tranh luận cũng chú ý tới những khu vực có đầy đủ Iốt và tỉ lệ thấp của bệnh ung thư vú. Như vậy mối lien quan giữa iốt với ung thư vú là thực tế. 4.4. Nước uống chứa khoáng chất. Một nghiên cứu về sự cố ung thư (đặc biệt là ung thư dạ dày) tại phía đông Devon nước Anh cho rằng bệnh ung thư trong khu vực này có liên quan tới tác động của nước bắt nguồn từ một loại đá đặc biệt. Nơi nước uống bắt nguồn từ đá Devon cổ (345-400 triệu năm tuổi). Những đá trầm tích này có khoáng hóa cao hơn so với đá trầm tích tuổi cacbon (280-340 tiệu năm tuổi) hay granite loại này là khoáng hóa nhưng phạm vi nhỏ hẹp hơn đá Devon . Nhóm nghiên cứu cho rằng sự cồ ung thư được kết hợp với khoáng hóa từ đá Devon nhưng không hẳn là chất đặc biệt gây ung thư 4.5 Vấn đề chất hữu cơ và nguyên tố vết. Hai nghiên cứu ở Wales và Anh quốc đã chứng minh mối liên hệ giữa ung thư dạ dày và đặc tính của đất. Nghiên cứu đã đưa ra kết luận rằng những khu vực có tỉ lệ ung thư cao thì trong đất có lượng khá cao chất hữu cơ. Khối lượng chất hữu cơ được tính bằng % khối lượng mất đi trong đất khô sau khi nung nóng. Bài nghiên cứu này chưa khẳng định mối liên hệ giữa tỉ lệ người bệnh với vật chất gây ung thư trong môi trường đất. Một nghiên cứu chi tiết trên cơ sở đó về đất ở bắc Wales, Cheshire, Anh quốc, kết hợp phân tích địa hóa của đất và đo lượng hữu cơ. Kết luận rằng tỉ lệ bất thường của bệnh ung thư dạ dày có liên quan với lượng hữu cơ trong đất, trong đó tỉ lệ cao bất thường của chứng bệnh này liên quan với sự có mặt lâu dài trong đất những nguyên tố vết có giới hạn nhỏ. Ngoài ra bài nghiên cứu đã tìm thấy mối liên hệ gắn bó giữa ung thư dạ dày và sự tập trung của của kẽm, coban và crom. Kẽm và coban có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Kẽm là một yếu tố tác động cần thiết cho hệ enzim trong cơ thể và cũng là xúc tác trong quá trình tiêu hóa trong dạ dày. Coban được biết là đặc trưng cho đặc tính sự phát triển của ung thư và quan trọng trong động thực vật. Mặc dù tỉ lệ bệnh ung thư dạ dày cao trong những khu vực nghiên cứu này có liên quan với lượng quá nhiều của nguyên tố vết trong đất, tỉ lệ của bệnh ung thư liên quan không rõ ràng với phân bố địa lý của đất đai. GVHD: Hà Quang Hải 19 Địa chất môi trường 4.6 Nhóm 7 Khí hậu, đất đai, thực vật và nông nghiệp. Bắc Iran gần biển Carpi, tỉ lệ tử vong vì ung thư có sự đột biến, thời điểm xảy ra dài ngắn rất khác nhau. Nghiên cứu trong vùng này cho biết một sự liên hệ tổng hợp giữa ung thư và các tác nhân môi trường tự nhiên: khí hậu, đất đai, thực vật và hoạt động sản xuất nông nghiệp…Mối liên quan lớn nhất giữa tỉ lệ bệnh nhân ung thư và một tác nhân môi trường là loại đất. Tỉ lệ cao nhất của chứng bệnh là kết hợp với đất mặn ở phía đông khô hạn của khu vực. Tỉ lệ thấp nhất là vùng khu vực phía đông. Lượng mưa rơi nhiều ở phía đông làm thay đổi 1 trong 4 nhân tố, đất trở nên mềm và được lọc qua lớp muối. Thực vật và hệ thống sản xuất nông nghiệp làm thay đổi từ đồng cỏ nằm rải rác bao quanh bởi cây trồng chịu khô hạn trở thành những khu rừng tươi tốt và nông trang lúa, cam, chè. Song song với sự thay đổi này từ đông tới tây là sự giảm liên tục tỉ lệ bệnh nhân ung thư. Những ví dụ về mối liên hệ giữa môi trường và ung thư có tác động quan trọng trong việc tìm ra những nguyên nhân khác nhau của nguồn gốc bệnh. Mặc dù còn nhiều tranh cãi về những kết luận nhưng chúng ta có đầy đủ cơ sở để tin rằng ung thư không chỉ có một nguyên nhân đơn lẻ. Chúng ta phải xác định một nguyên nhân chủ yếu để tiếp cận và sự biến đổi trong môi trường là điều chắc chắn giữa những nhân tố đáng quan tâm. 5 SỰ PHÓNG XẠ VÀ CÁC KHÍ RADON Các khí phóng xạ và sự phóng xạ của chất khí, là một hiện tượng xảy ra trong tự nhiên, nó có liên quan rất chặt chẽ với môi trường điều này tăng lên trong các hoạt động của con người như công nghiệp, và các hoạt động công cộng khác. Trong phần này chúng ta xem xét các loại phóng xạ tự nhiên và những ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe. 5.1 Bản chất tự nhiên của sự phóng xạ: Sự phóng xạ là quá trình phân hủy của hạt nhân (nuclear decay), nghĩa là quá trình thay đổi của hạt nhân khi chúng phát ra các tia phóng xạ. Có ba loại tia phóng xạ chủ yếu α, β, γ. GVHD: Hà Quang Hải 20