Nitrat và nitrit

Nguồn nitrat và nitrit tồn lưu trong môi trường chủ yếu từ phân bón (NH4NO3) và từ các quá trình oxi hóa xúc tác vi sinh các dạng khử của nito (NH3, NH4, ure) từ công

nghiệp hoá chất liên quan và mưa axit. Nitrat và nitrit cũng có trong nhiều loại thực phẩm (dưới dạng dư lượng hoặc phụ gia ).

Ảnh hưởng độc của nitrat chủ yếu là gây chứng bệnh methemoglobin (sự oxi hóa sắt hai của máu thành trạng thái sắt ba). Methemoglobin không có khả năng liên kết và vận chuyển oxi đến các tế bào. Các biểu hiện lâm sàng tăng lên nghiêm trọng khi mức methemoglobin ở trong máu là 20% - 30%, còn mức methemoglobin trên 70% thường chết. Nitrat còn gây độc đối với tim (làm giãn động mạch vành ).

Nguồn nitrit, ngoài các hóa chất sử dụng, còn được tạo ra nhờ vi khuẩn, ví dụ ở trong các chai sữa không tiệt trùng hoặc trong dạ dày trẻ nhỏ, khử một số nitrat thành nitrit:

 3

NO

+ 2H+ + 2e 

NO

2 + H2O

Nitrit ngoài những ảnh hưởng có hại giống như của nitrat, gây chứng bệnh methemoglobin và gây giãn động mạch vành, nó còn là tác nhân gián tiếp gây ung thư dạ dày. Nitrit phản ứng với các amin tạo ra N-nitrosamin

 2

NO

+ H+ HNO2

R2NH + HONO  R2NN=O + H2O N-nitrosamin

N-nitrosamin được biết là chất gây ung thư động vật. Nitrosamin không chỉ tạo ra ở trong dạ dày, mà còn hiển diện trong thực phẩm và đồ uống (thịt, thịt rán, cá, pho mát, bia), trong khói thuốc lá cũng như nước uống.

Nitrosamin được nghiên cứu kỹ nhất là N- nitrosođimetylamin (NDMA):

NDMA được sinh ra từ phản ứng của nitrit và đimetylamin là một chất quan trọng sử dụng trong sản xuất xà phòng và cao su. Nó tan tương đối trong nước (khoảng 4 gam trong 1 lít) và trong các dung môi hữu cơ. Nó có khả năng gây ung thư cho người do sự chuyển các nhóm metyl (CH3) đến nguyên tử nitơ hoặc oxi của bazơ ADN làm thay đổi mã cấu trúc đối với việc tổng hợp protein trong tế bào.

Nồng độ giới hạn cho phép của nitrat và nitrit trong nước mặt (có thể xử lý dùng làm nước sinh hoạt) theo TCVN là 10 mg/L và 0,01 mg/l (tính theo N), và của nitrat trong nước ngầm là 45mg/L .

Sự gây ung thư: Sự gây ung thư có thể do sự làm tổn hại ADN hoặc do sự phát sinh đột biến.

Sự làm tổn hại ADN: Nguồn gốc của hầu hết các ung thư hoặc vật mới sinh khác thường (khối u) là do sự hư hại trong phân tử ADN dẫn đến sự phiên mã sai các tín hiệu di truyền điều hòa sự phát triển bình thường các mô dinh dưỡng. Nếu thông tin di truyền bị pha trộn lẫn lộn được truyền vào mô mầm, thì các nhiễm sắc thể có thể bị hủy hoại và sự phát triển bình thường của hậu bối (con) sẽ bị hư hại.

Phân tử ADN có chứa hai bazơ pirimidin (xitosin và thimin) và hai bazơ purin (guanin và ađenin) kết hợp với monosaccarit 2-đeoxi-β-ribofuranozơ và photphat tạo ra nucleotit. Mỗi nucleotit bazơ xitosin ở trên một sợi ADN được cặp đôi với một nucleotit bazơ guanin ở trên sợi đói; mỗi nucleotit bazơ thimin được cặp đôi với nucleotit bazơ ađenin. ARN có cấu trúc tương tự trừ một sự khác biệt là uraxin thay chỗ cho thimin và thành phần monosaccarit là β-D-ribofuranozơ. Cấu tạo của các bazơ purin và pirimiđin chung và các bazơ riêng được chỉ ra ở hình 4.3.

N H O

H2C

Purin Pirimiđin Ađenin Xitosin

Thimin Guanin Uraxin

Hình 4.3.Cấu tạo chung của purin và pirimiđin, và các bazơ thành phần của ADN, ARN Sự hư hại của ADN gây ra bởi các hóa chất hoặc các tác nhân khác (tia tử ngoại, tia phóng xạ) rất đa dạng. Sự hư hại do hóa chất gây ra thường từ sự tạo các liên kết cộng hóa trị (các sản phẩm cộng) giữa chất gây ung thư và một trong số các bazơ. Các vị trí tác động rất khác nhau tùy thuộc vào chất gây ung thư tham gia, và vào những gì ảnh hưởng đến kiểu và tính nghiêm trọng của sự hư hại tạo ra.

Hình 4.4. Sự ankyl hóa ở vị trí N-7 của guanin bởi đimetylnitrosamin

Do bản chất nucleophin (giầu electron) của vị trí N-7 của guanin, vị trí này là chỗ tương đối xung yếu và dễ bị tấn công bởi các tác nhân ankyl hóa như đimetylnitrosamin (hình 4.4). Các epoxit của aflatoxin và benzo [a] piren (chính xác là (+)-benzo [a] piren- 7,8-điol-9,10-epoxit-2) lại tạo liên kết cộng hóa trị với N ngoài vòng (N-2) của guanin, còn axetylaminofluoren được hoạt hóa lại tạo liên kết cộng hóa trị ở vị trí C-8 của guanin. Một số hợp chất vòng phẳng như acriflavin và 9-aminoacriđin nằm kẹp giữa các bazơ của

N

N

N

N

H

1 2 3 4 5 6 7 8 9

N

N

6 5 4 3 2 1

N

N

N

N

H

NH

2

N

N

NH

2

H

O

1 2

HN

N

O

CH

₃

H

O

HN

N

N

N

H

O

H

₂

N

7 8

HN

N

O

H

O

P H CH3 N+ N H O H H CH2 P O CH3 + H HN N O H2N + + N2 CH2O CH2OH CH3 N N O N N O CH3 CH3

ADN không tạo liên kết cộng hóa trị (gọi là quá trình xen kẽ) có thể gây ra sự xoắn phân tử ADN dẫn đến cản trở sự sao chép và phiên mã.

4.1.7. Flo (F)

Flo là nguyên tố halogen thể khí không kim loại nhẹ nhất và hoạt động nhất của nhóm VII bảng tuần hoàn, số nguyên tử 9, nguyên tử khối 18,99840, hoá trị 1, không có các đồng vị bền khác, là nguyên tố âm điện nhất và là tác nhân oxi hoá mạnh nhất được biết. Chất khí hai nguyên tử màu vàng nhạt, mùi hăng xốc, ts –188oC, tđđ –219oC, d (khí) 1,695 (không khí = 1). Phản ứng mãnh liệt với hầu hết các chất có khả năng oxi hoá được ở nhiệt độ phòng, thường với sự đánh lửa, tạo florua với tất cả các nguyên tố, trừ heli, neon và acgon.

Sự xuất hiện, nguồn và tính chất của flo.

Trong tự nhiên flo gặp chủ yếu ở dạng ion florua hoá trị một, là thành phần của các khoáng như floapatit [(Ca10F2)PO4)6], crriolit (Na3AlF6) và flospar (CaF2). Nó là một thành phần chung của đất, trung bình 200 mg/Lkg trên toàn thế giới. Florua cũng có ở trong nước tự nhiên, trung bình khoảng 0,2 mg/ (Châu Âu và Bắc Mỹ), trong nước biển nồng độ florua vào khoảng 1,2 mg/L. Tính chung flo là nguyên tố có độ giàu thứ mười ba trên trái đất, chiếm 0,03% vỏ trái đất.

Flo được thải vào môi trường từ nhiều nguồn khác nhau. Khí florua (phần lớn là HF) được phát ra qua hoạt động của núi lửa và bởi một số ngành công nghiệp khác nhau. Flo ở dạng khí và dạng hạt là sản phẩm phụ của sự đốt than (than chứa 10  480 mg/1 kg flo, trung bình 80 mg/kg) và được giải phóng ra trong quá trình sản xuất thép và luyện các kim loại không chứa sắt. Sự sản xuất nhôm bao gồm việc sử dụng criolit, flospar và nhôm florua thường là nguồn florua môi trường quan trọng. Các khoáng có chứa florua thường cũng là vật liệu thô cho thuỷ tinh, gốm sứ, xi măng phân bón. Chẳng hạn, sự sản xuất phân photphat bằng sự axit hoá quặng apatit với axit sunfuric giải phóng ra hiđro florua theo phương trình sau đây là một ví dụ minh hoạ:

3[Ca3(PO4)2]CaF2 + 7H2SO4  3[Ca(H2PO4)2] + 7CaSO4 + 2HF Độc tính của florua.

Florua có các ảnh hưởng bệnh lí học lên cả thực vật và động vật.

Thực vật: là chất gây nguồn bệnh, florua gây ra sự phá huỷ một diện rộng mùa

màng. Nó chủ yếu được tập trung bởi thực vật ở dạng khí (HF) qua khí khổng của lá, hoà tan vào pha nước của các lỗ cận khí khổng và được vận chuyển ở dạng ion theo dòng thoát hơi nước đến các đỉnh lá và các mép lá. Một số đi vào các tế bào lá và tích tụ ở bên

trong các bào quan của tế bào. Các ảnh hưởng của florua đến thực vật rất phức tạp vì liên quan với rất nhiều phản ứng sinh hoá. Các triệu trứng thương tổn chung là sự gây vàng đỉnh và mép lá và gây cháy lá. Nó cũng làm giảm sự sinh trưởng phát triển của thực vật và sự nẩy mầm của hạt. Một trong số biểu hiện sớm ảnh hưởng phá huỷ trong thực vật của florua là sự mất clorophin, điều này liên quan đến sự phá huỷ các lục lạp, ức chế sự quang tổng hợp. Florua cũng có ảnh hưởng trực tiếp tới các enzim liên quan đến sự glico phân, hô hấp và trao đổi chất của lipit và tổng hợp protein (photphoglucomutaza, piruvat kinaza, sucxinic đehiđrogenaza, pirophotphataza, và ATPaza ti thể). Tất cả những ảnh hưởng đó đã dẫn đến sự thất thu mùa màng.

Động vật: Mặc dù florua chỉ có độc tính cấp vừa phải đối với động vật và không

được xem là mối đe doạ đối với động vật hoang dã, nó có thể đóng vai trò đe doạ quan trọng đối với người và gia súc dưới những điều kiện nào đó. Các florua như đã được chỉ ra đối với nguyên nhân gây phá huỷ nhiễm sắc thể và sự đột biến trong các tế bào động và thực vật, dẫn đến ảnh hưởng gây ra ung thư mạnh, mặc dù vậy, các vấn đề nghiêm trọng nhất liên quan với sự nhiễm florua còn đương được tranh cãi, những nói chung là ảnh hưởng rối loạn bộ xương.

Sự ô nhiễm không khí có chứa florua có khả năng gây ra sự phá huỷ rộng lớn hơn đối với vật nuôi ở các nước công nghiệp phát triển so với bất kì các chất ô nhiễm nào khác. Các triệu chứng ảnh hưởng thấy rõ là: sự vôi hoá khác thường của xương và răng; bộ dạng cứng nhắc, thân mảnh, lông xù; giảm cho sữa, giảm cân.

Bệnh nhiễm flo nghề nghiệp đã được chẩn đoán ở các công nhân làm việc ở các xí nghiệp, đặc biệt là các xí nghiệp luyện nhôm và phân bón photphat, mức nhiễm flo xương đạt tới 2.000 mg/kg.

Bằng chứng về ung thư ở các cộng đồng nhiễm florua ở mức cao có sự tranh cãi. Một số vượt quá mức bình thường bị ung thư đường hô hấp ở các mỏ flospar đã được công bố ở Canađa và một số nơi (Colorado).

No documento Giáo trình độc học môi trường (páginas 112-116)