Thảo luận hóa học môi trường: Tác dụng và cơ chế gây độc của các chất gây ô nhiễm môi trường đối với con người
Thảo luận hóa học môi trường "Tác dụng và cơ chế gây độc của các chất gây ô nhiễm môi trường đối với con người" trình bày các nội dung chính như: Các chất gây ô nhiễm môi trường có tác dụng độc hại đối với con người như thế nào, tác động sinh hóa của các hóa chất khi xâm nhập vào cơ thể sống đối với các enzym,...
Chủ đề: TÁC DỤNG VÀ CƠ CHẾ GÂY ĐỘC CỦA CÁC CHẤT GÂY
Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI CON NGƯỜI
I. Các chất gây ô nhiễm môi trường có tác dụng độc hại đối với con người như thế nào ?
1. Khái niệm về tính độc của các chất gây ô nhiễm.
Chất nguy hại khi xâm nhập vào cơ thể gây nên các biến đổi sinh lý, sinh
hóa, phá vỡ cân bằng sinh học, gây rối loạn chức năng sống bình thường,
dẫn tới trạng thái bệnh lý của các cơ quan nội tạng, các hệ thống (tiêu hóa,
tuần hoàn, thần kinh...) hoặc toàn bộ cơ thể.
Các con đường xâm nhập vào cơ thể con người
Hô
hấp
Tiếp
xúc
Tiêu
hóa
Quá trình xâm nhập của chất độc trong cơ thể con người bao gồm quá trình
hấp thụ, quá trình phân bố, vận chuyển sinh học và bài tiết. Do chức năng của
các bộ phận và tính chất độc, các chất độc tuỳ trường hợp nằm lại ít hay nhiều
Ví dụ: asen và kim loại nặng tập trung ở thận và các
móng chân tay, tóc; thuỷ ngân và cadimi ở thận
2. Tác động sinh hóa của các hóa chất khi xâm nhập vào cơ thể sống đối với các enzym.
Hoạt động của các cơ thể sống hầu hết là do hoạt động của các enzyme có trong cơ thể. Khi
các hóa chất xâm nhập vào cơ thể vượt quá giới hạn cho phép thì chúng sẽ tấn công vào
nhóm chức hoạt động của enzym, làm cản trở hay phá hủy chức năng hoạt động thiết yếu
của enzym, gây rối loạn sự hoạt động bình thường của các cơ quan chức năng trong cơ thể
sống, dẫn tới bệnh tật và mạnh hơn có thể dẫn tới tử vong.
Ví dụ: Các ion kim loại nặng là những chất kìm hãm mạnh sự hoạt động của các enzym do:
Các cation kim loại này tác động mạnh lên các nhóm chức có chứa lưu huỳnh như: -SH; SCH3, các nhóm hoạt động này có trong cấu trúc của các enzym như metionin, xistein,
amino axit …
Ion Hg2+ tác động với hai nhóm –SH của enzym và khóa chặt các nhóm hoạt động này, làm
cho enzym không hoạt động được .
- Đối với các enzym kim loại, nếu có ion kim loại nào mà có kích thước ion, điện tích ion
tương tự với kích thước và điện tích của ion kim loại có trong enzym, thì khi ion kim loại
đó thâm nhập vào cơ thể sống thì nó sẽ thế chỗ ion kim loại có trong enzyme, kết quả là
enzym không hoạt động được nữa.
Ví dụ: Trong một số enzym có chứa ion Zn2+, nên khi ion Cd2+ xâm nhập vào cơ thể nó sẽ
thế chỗ ion Zn2+ trong enzym làm cho enzym bị tê liệt không hoạt động được nữa.
II.
Trong các hợp chất, asen thường nằm ở dạng asen (III)
Tác động vàđó asen(III) gây độc của một số
và asen(V); trong cơ chế độc hơn asen (V).
chất
1. Tác dụng gây độc của asen
Asen (III) (AsO33-) thể hiện tính độc:
Khi bị nhiễm độc AsO33-, As (III) sẽ tấn công vào nhóm hoạt động –SH
của enzym, khóa chặt chức năng hoạt động của enzym, làm tê liệt sự
hoạt động của enzym.
SH
[enzym]
SH
+
AsO 3
3-
S
[enzym]
S
-
AsO +
-
2OH
Asen (V) (AsO43-), có tính chất tương tự như PO43- nên khi bị nhiễm
Đối với người bình thường:
Khi , nó sẽ nhiễm AsO43- sẽ tham gia phản gây ức chế enzym, sản
AsO43-người bị thực hiện phản ứng thế PO433- úng thế PO43-, tạo rangăn
phẩm ra chất ATP ATP, nên triphotphat) tải được năng tải năng lượng
cản tạo không phải là (adenozinkhông chuyền là chất chuyềnlượng trong quá
trình tạo ra các tế bào.
trong các quá trình tạo ra tế bào.
HC
H22C
HC
HC
2-
OPO 32OPO3
OH
OH
2-
3- 3-
+ PO4 4
AsO
H2C C OPO3 32H2
OPO
Tự thủy phân
H
OH
HC C OH
Tự thủy phân
3- Photphat glyxerat asenat
ATP
(không tạo ra ATP)
HC
HC O
O
C CO O
OAsO 3
2-
2-
OPO3
Glyxeranđehit
3- photphat
Glyxeranđehit
3- photphat
1,3- Điphotphat
glyxerat
1- Aseno-3- photphat
glyxerat
Ở mộtCácvùng chống tính độc của asenLoan, Nam chất Banglades,... nồng độ của
số chất trên thế giới, như ở Đài là các hóa Mỹ, có chứa nhóm –SH như
Asen trong nước ngầm khá cao. Cư dân sinh sống và sử dụng nước ngầm ở các
vùng có nồng độ Asen cao thường bị mắc các bệnh như bệnh sừng hóa, tăng sắc tố
da,... Phơi nhiễm ở mức nồng độ cao hơn có thể dẫn đến các hậu quả nghiêm trọng
như bị hoại tử đầu ngón tay, ngón chân, bệnh “black foot”, ung thư...
HS
CH2 CH CH 2OH
SH
2,3 – dimecaptopropanol
Các chất này chống được tính độc của asen đó là do các phân tử của chúng có
các nhóm –SH, có khả năng tạo liên kết với AsO33- làm mất tác dụng độc của asen.
2. Tác dụng gây độc của cadimi
Trong tự nhiên, cadimi thường có lẫn trong các khoáng vật chứa kẽm. Trong hợp chất
chúng đều có số oxi hóa +2. Ion Zn2+ và Cd2+ có bán kính ion, điện tích giống nhau nên
Do có có khả năng tạo phức tích giống nhauion phức thường gặp là [ZnX4]2-, [CdX4]2chúng kích thước và điện giống nhau. Các nên khi bị nhiễm Cd2+, nó có khả năng
thay Cl-, Br-, I-, CN-), [Zn(NH3)4] 2+, [Cd(NH3)4 ]2+ và [Zn(NH3)6 động của enzyme.
(X là thế ion Zn2+ trong các enzym, làm mất khả năng hoạt ]2+ [Cd(NH3)6 ]2+…
Do có kích thước và điện tích giống nhau nên khi bị nhiễm Cd2+, nó có khả năng thay thế
ion Zn2+ trong các enzym, làm mất khả năng hoạt động của enzyme.
Nhiễm độc cadimi gây nên chứng bệnh giòn xương, rối loạn chức năng của
thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá hủy tủy xương và gây ung thư.
Một ví dụ điển hình của nhiễm độc Cadimi xảy ra ở tỉnh Toyama, Nhật Bản vào
những năm 1940 do hoạt động khai khoáng làm ô nhiễm Cadimi trên sông Jinzu và
các phụ lưu.
3. Tác dụng độc hại của chì
Chì là một kim loại mang rất nhiều tính chất ưu việt, vì vậy,
nó đã từng được sử dụng rất phổ biến trong đời sống của con người.
Trong tự nhiên, chì là kim loại tương đối phổ biến
nó có mặt trong nhiều loại khoáng vật.
Chì và hợp chất của chì đều độc, càng dễ hòa tan
độc tính càng cao.
Trong khí quyển, so với các kim loại khác, chì tương đối nhiều hơn cả. Nguồn
phát tán chì vào không khí là do sự đốt cháy xăng có pha tetrametyl chì,
tetraethyl chì, cùng với chất làm sạch 1,2-đicloetan và 1,2-đibrometan.
Những hình ảnh khi trẻ bị nhiễm độc chì
Chì gây ra các hậu quả nghiêm trọng
cho sức khỏe của trẻ em. Ở các cấp độ
phơi nhiễm cao, chì tấn công não và hệ
thống thần kinh trung ương gây hôn
mê, co giật và thậm chí tử vong, trẻ em
sống sót sau nhiễm độc chì nghiêm
trọng có thể để lại sự chậm phát triển
tâm thần và rối loạn hành vi.
Ngộ độc chì gây tổn hại nghiêm trọng
đến hệ thần kinh của trẻ, gây chậm
phát triển trí tuệ, chậm phát triển thể
chất. Nồng độ chì máu càng cao thì
càng ảnh hưởng xấu tới phát triển trí
tuệ của trẻ.
Chì tồn tại trong cơ thể chúng ta như thế nào?
Sau khi hấp thu, chì tác động lên hệ thống enzyme vận chuyển hiđro gây
nên một số rối loạn cơ thể, trong đó chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo huyết (tủy
xương). Xương là nơi tích tụ và tang trữ chì trong cơ thể, ở đó chì tương tác
với photphat trong xương rồi chuyển vào các mô mềm của cơ thể và thể hiện
độc tính của nó.
Khi cơ thể bị nhiễm độc chì sẽ gây ức chế một số enzym quan trọng của quá
trình tổng hợp máu gây cản trở quá trình tạo hồng cầu. Chì xâm nhập vào máu
và ít nhất khoảng 99% lượng chì gắn với hồng cầu.
Chẳng hạn chì gây ức chế một trong các sản phẩm trung gian trong quá trình tạo
hồng cầu, đó là sản phẩm delta-amino levulinic axit, là thành phần rất quan
trọng để tổng hợp porphobilinogen.
O
HOOC
(CH 2)2
C
CH COOH
NH2
Delta-amino levulinic axit
HOOC
H2N
(CH 2)2
C
C (CH 2)2
CH2
C
CH
N
H
Porphobilinogen
COOH
Cách giải độc chì
- Dùng các hóa chất có khả năng tạo phức tan với Pb2+.
Ví dụ, dùng dung dịch phức complexonat canxi cho người bị nhiễm độc chì uống.
PT : CaY2 – + Pb2+
PbY2 – + Ca2+
Các hóa chất được sử dụng để giải độc chì là: EDTA; 2,3 – đimecaptopropanol;
penicilamin…đó là các hóa chất có khả năng tạo phức chelat với chì.
Những thực phẩm có khả năng giải độc chì tốt nhất
4. Tác dụng độc hại của thủy ngân
Thủy ngân là kim loại đặc biệt, được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp, công nghiệp
và phục vụ dân sinh.
ác hợp chất cơ thủy ngân thường dùng là:
Metylnitril thủy ngân: CH3 – Hg – CN
Metyldixandiamit thủy ngân:
NH2
H3C
O
+ Metyl axetat thủy ngân:
H3C C
O Hg CH3
+ Etyl clorua thủy ngân : C2H5 – Hg - Cl
Hg N
HN
CH
C
NH2
N
Con đường xâm nhập vào cơ thể :
- Thủy ngân xâm nhập vào cơ thể người qua đường hô hấp và qua da.
- Khi dùng các hợp chất cơ thủy ngân để ngâm hạt giống thì sẽ loại được các hạt nấm.
Xong cũng có mặt hại là hạt giống ngâm hợp chất cơ thủy ngân khi gieo xuống đât, các
hóa chất này sẽ phân tán rộng trên đất. Tiếp đó, thủy ngân được chuyển tới động vật, thực
vật và cuối cùng chuyển vào thức ăn của người.
- Quá trình lan truyền và chu chuyển thủy ngân qua các động vật đi vào con người có thể
tóm tắt theo sơ đồ sau:
Hg hay
Hg2+
(CH3)2Hg
CH3Hg+
Các sinh
vật phù
du
Cá nhỏ
Chim
choc
Sâu bọ,
ốc
Chim
Cá lớn
Động
vật
Ngườ
i
- Tính độc của thủy ngân phụ thuộc vào dạng tồn tại (tức là hợp chất hóa học)
của nó.
- Thủy ngân nguyên tố lỏng là ít độc, nhưng hơi, các hợp chất và muối của nó là rất
độc và là nguyên nhân gây ra các tổn thương não và gan khi con người tiếp xúc, hít
thở hay ăn phải.
- Thủy ngân ở dạng kim loại tương đối trơ, không độc. Nếu nuốt thủy ngân kim
loại vào bụng, thì nó lại được thải ra ngoài, không gây độc hại gì.
- Ion thủy ngân (I) (Hg2 2+) ít gây độc.
-Ion thủy ngân (II) (Hg2+) thì lại rất độc, nó thường dễ dàng kết hợp với các amion axit có chứa
lưu huỳnh của protein. Ion Hg2+ cũng tạo liên kết với hemoglobin và albumin trong huyết thanh
vì cả 2 chất này đều có nhóm –SH:
SH
[enzym]
SH
+ Hg
2+
S
[enzym]
Hg
S
+
+
2H
- Xem thêm -