Độc học và độc học môi trường

ĐỘC HỌC VÀ ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNGNguyễn Ngọc BíchKhoa Sức khoẻ Môi trường - nghề nghiệpMục tiêu bài họcSau khi học xong bài này, học viên có khả năng:Trình bày một số khái niệm cơ bản về hóa chất, độc chất học và độc học môi trườngTrình bày được những khái niệm cơ bản về mức phơi nhiễm an toàn đối với hóa chất, phương pháp xác định mức phơi nhiễm an toàn.Giải thích được quy trình và kỹ thuật kiểm soát nhiễm độc hóa chất.Trình bày được khái niệm và ứng dụng của giám sát sinh học trong phơi nhiễm hóa chất môi trường.Họ là ai?Các thảm hoạ môi trường do hoá chấtCác thảm hoạ môi trường do hoá chấtKhái niệm chung về hóa chấtHóa chất là những chất (đơn chất, hợp chất) được tạo thành từ các nguyên tử hoặc phân tử có công thức cấu tạo nhất định, theo sự phát triển của hóa học, có hóa chất tự nhiên và có hóa chất tổng hợp nhân tạo.Chất độc là một chất khi xâm nhập vào cơ thể dù với liều lượng nhỏ cũng gây nên những rối loạn chức năng hoặc tổn thương thực thể ở các cơ quan, hệ thống của cơ thể, ảnh hưởng xấu tới sức khỏe, thậm chí có thể tử vong. Kể từ đầu thế kỷ 20 đến nay, đã có khoảng 10 triệu chất hóa học khác nhau được con người tổng hợp trong phòng thí nghiệm, khoảng 1% trong số này được sản xuất bán trên thị trường. Năm 1980, WHO (Tổ chức y tế thế giới), UNICEF và ILO đã thành lập chương trình thế giới về An toàn hóa chất (IPCS)Khái niệm về độc họcĐộc học (Toxicology) là môn khoa học nghiên cứu về lượng và chất của phản ứng tương hỗ giữa các tác nhân hóa học với các hệ thống sinh học tạo ra một phản ứng trả lời hay đáp trả (response) ở cơ thể sinh vật sốngĐộc học môi trường (Environmental toxicology) là một ngành khoa học của độc học, chuyên nghiên cứu về các tác nhân độc tồn tại trong môi trường gây tác động nguy hại đối với cơ thể sống trong môi trường đó.Định nghĩaThe science and study of chemicals and their adverse systemic effects, including source, chemical composition, action, tests, and anti- dotes. (Lewis, 2000) Environmental toxicology is defined as the study of the fate and effects of chemicals in the environment (Ernest, 2010) Phân loại theo độ độc (WHO, 1998)Phân loại độc chất học theo độc chấtXếp loạiĐặc điểmLD50 mg/kg qua miệngIS50, ppm qua không khí thở/giờ1Cực độc15000>100000Độc tínhĐộc tính (toxicity) là thuộc tính vốn có của mỗi hóa chất, biểu hiện bằng mức độ đáp trả của cơ thể đối với tác dụng của các liều lượng khác nhau của hóa chất.Trên thực tế, hầu hết tất cả các hóa chất ở một liều lượng cao nhất định đều trở thành một chất độcĐộc tính của một chất phụ thuộc vàoDạng tồn tại của độc chấtĐường hấp thụCác yếu tố môi trườngCác yếu tố sinh học của người nhiễm độcDi truyềnTuổiGiớiTình trạng sức khỏe và dinh dưỡngLiều lượng và thời gian tiếp xúcLiều lượng độc (dose) là một đơn vị của sự xuất hiện các tác nhân hóa học, vật lý hay sinh học.Đơn vị đo liều lượng: Khối lượng hay thể tích trên một đơn vị trọng lượng cơ thể: mg/g hoặc mg/kg Khối lượng hay thể tích trên một đơn vị diện tích bề mặt (mg, g, ml/m2 bề mặt cơ thể). Độ độc cấp tính (acute toxicity) là độ độc tính thường được xác định bằng nồng độ của một hóa chất, một tác nhân gây độc tác động lên một nhóm sinh vật thử nghiệm trong thời gian ngộ độc ngắn trong điều kiện có thể kiểm soát Liều lượng (Dose)Là mức độ phân bố của chất độc trên cơ thể sốngĐơn vị của liều lượngmg/kg, g/kg, ml/kg thể trọng.mg/m2, g/m2, ml/m2 bề mặt cơ thểmg/l, mg/m3 không khí (Còn gọi là nồng độ)ppm: một phần triệu (mg/kg)ppb: một phần tỷ (µg/kg)Đáp ứngLà phản ứng của toàn bộ cơ thể, hay của một hoặc vài bộ phận của cơ thể sinh vật, đối với chất kích thích, hay chất gây đáp ứng.Phản ứng có lợi hoặc có hạiLD 50 Trên đường cong đáp ứng Mối quan hệ liều – đáp ứngĐáp ứng phụ thuộc vào liều lượng.Ớ mức liều lượng thấp độc chất chưa gây đáp ứng. Tồn tại một ngưỡng (Threshold), điểm bắt đầu xuất hiện phản ứng.Ngưỡng gây độc càng nhỏ và hệ số góc a/b của đường cong càng lớn thì tính độc càng cao.Đánh giá độc tính cấp tínhĐại lượngLD (lethal dose): liều lượng gây chếtLC (lethal concentration): nồng độ gây chếtED (effective dose): liều lượng gây ảnh hưởngEC (effective concentration): nồng độ gây ảnh hưởngLT (lethal time): thời gian gây chết động vật thí nghiệmCác đại lượng này được ghi kèm theo các thông số: thời gian thí nghiệm, sinh vật được sử dụng trong thí nghiệm, % đáp ứng.Ví dụ: LD5024giờ(chuột) : là liều lượng gây chết 50% số chuột đem đi thí nghiệm, với thời gian phơi nhiễm độc chất là 24 giờ.Đánh giá độc tính mãn tínhĐại lượngLOAEL (Lowest observed adverse effect level): liều lượng thấp nhất của độc chất trong môi trường để có thể quan sát thấy biểu hiện có hại.NOAEL (No observed adverse effect level): Liều lượng cao nhất của độc chất mà tại nồng độ đó không quan sát thấy đáp ứng có hại nào ở cơ thể sinh vật thực nghiệm.Phơi nhiễm tiêu chuẩn (Exposure standards).Trung bình theo thời lượng (Time Weighted Average – TWA).Giới hạn đỉnh hay nồng độ tối đa của hoá chất độc trong không khí trong thời gian không quá 15 phút (Peak Limitation).Mức phơi nhiễm ngắn hạn (Short Term Exposure Level – STEL): Thời gian phơi nhiễm mỗi lần không quá 15 phút và không được lặp lại quá 4 lần mỗi ngày. Khoảng cách giữa các lần phơi nhiễm ít nhất là 60 phút.Mức phơi nhiễm có thể chấp nhận được. (Acceptable Exposure).Có những phương pháp khác nhau để xác định mức phơi nhiễm có thể chấp nhận được đối với một hoá chất độc của con người. Nhưng phổ biến nhất là nghiên cứu trên thực nghiệm động vật để tìm ra các giới hạn liều lượng an toàn và giới hạn nguy hiểm của từng hoá chất nhất định.Mức phơi nhiễm cho phép hàm lượng hoá chất độc.Mức phơi nhiễm an toàn là mức phơi nhiễm với hoá chất nằm dưới mức tiêu chuẩn hàm lượng tối đa cho phép của các hoá chất được các cơ quan có thẩm quyền qui định.Các cơ quan chuyên môn của Liên hiệp quốc như WHO (Tổ chức Y tế Thế giới), UNEP (Chương trình môi trường Liên hiệp quốc), ILO (Cơ quan lao động quốc tế), FAO (Cơ quan lương thực quốc tế) vv đều có những qui định và hướng dẫn cụ thể cho các quốc gia thành viên.Tham số an toàn cho ngườiLượng tiếp xúc chấp nhận được trong một ngày ADI (acceptable daily intake): là lượng ước tính tiếp xúc của người trong một ngày mà không xảy ra một ảnh hưởng nào trong suốt cả đời.Liều lượng tiếp nhận hàng ngày có thể chịu đựng được TDI (tolerable daily intake): là giá trị định lượng về khối lượng của một chất có trong thực phẩm và nước uống tác động trên một đơn vị thể trọng mà con người có thể tiêu hóa hàng ngày trong suốt một đời mà không có nguy cơ xấu cho sức khỏe.Tham số an toàn cho ngườiADI=NOEL/UFTDI=NOAEL hoặc LOAEL/UFUF: là hệ số bất định. Thông thường giá trị UF là bội số của 10.UF thường có giá trị từ 10 đến 10.000 01/12/2010Tham số an toàn cho ngườiUF được xác định dựa trên nguyên tắc sau:Trong trường hợp không xác định được giá trị NOEL thì có thể dùng giá trị LOEL của độc chất, trong trường hợp này hệ số bất định được nhân thêm 10.Trong trường hợp kết quả nghiên cứu về nhiễm độc mãn tínhkhông đầy đủ, hệ số bất định được nhân thêm với 10Trong trường hợp dùng kết quả thí nghiệm trên động vật để suy ra cho người, hệ số bất định được nhân thêm 10.01/12/2010Đường xâm nhập của độc chất vào cơ thể Số phận của độc tố khi vào cơ thể người (Ernest, 2010) Gây độcTích luỹBài tiếtChuyển hoáQuá trình hấp thụHấp thụ thụ động là quá trình hấp thụ xảy ra do sự chênh lệch nồng độ của độc chất ở phía trong và phía ngoài màng sinh học. Độc chất đi từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp.Phần lớn độc chất đi vào cơ thể theo con đường hấp thụ thụ động. Hấp thụ chủ động là cơ chế vận chuyển các chất bằng cách sử dụng năng lượng của tế bào. Chính vì vậy mà có thể vận chuyển độc chất từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có nồng độ cao.Hấp thụ qua daDa có tính thấm không cao, là hàng rao ngăn cản chất độc xâm nhập cơ thểHấp thụ độc chất qua tế bào biểu bì da. theo cơ chế khuếch tán thụ động. mang tính chọn lọc, chỉ cho phép những chất phân cực có khối lượng phân tử nhỏ khuếch tán qua lớp protein và chất không phân cực tan tốt trong mỡ khuếch tán qua lớp lipid.Hấp thụ qua tuyến bã nhờn, tuyến mồ hôi và nang lông chiếm tỉ lệ thấp thấp do các tuyến này chỉ chiếm khoảng 1% bề mặt cơ thể.Sự hấp thụ qua daDa, một phần của hệ màng bọc, có vai trò quan trọng trong việc:đưa ra rào cản chống lại sự thâm nhập của các độc chấtbảo vệ cơ thể khỏi tia tử ngoạingăn cản sự thâm nhập của vi sinh vậttrợ giúp sự sinh chuyển hóa (biotransformation) hay sự chuyển hóa-khử độc hóa (metabolic detoxification)đài thải độc chất hay các sản phẩm chuyển hóa của chúng qua mồ hôi hay các tuyến bài tiết khácđiều hòa thân nhiệtnhận những cảm giác về nhiệt độ, áp suất và đau9/9/2010*Hấp thụ qua đường daTốc độ một độc chất khuyếch tán qua thượng bì phụ thuộc vào một số yếu tố: liều, thời gian tiếp xúc, vị trí tiếp xúc.Bản chất hóa học của độc chất. *Sự hấp thụ qua daSự hấp thụ qua da phụ thuộc vào: độ dày của daSắc tố daMao mạch dưới daThời tiết: nóng nhiễm độc nhanh hơnĐộ ẩm da: đổ mồ hôi nhiều dễ nhiễm độc chất tan trong nướcVị trí da trên cơ thể.*Sự hấp thụ qua daSự nhiễm độc do hấp thụ độc chất qua da có thể xảy ra 2 trường hợp:Nhiễm độc cục bộNhiễm độc toàn phần *Sự hấp thụ qua hệ hô hấpVùng giải phẩu học:vùng mũi họng (gồm lỗ mũi, mũi hầu, miệng hầu, thanh quản hầu và thanh quản)vùng khí quản-phế quản (gồm khí quản, phế quản và tiêu phế quản)phổi (gồm các tphế nang)Mỗi vùng đóng góp một chức năng đơn nhất ngăn cấm hoặc hạn chế độc chất đi vào cơ thể.*Hấp thụ qua đường hô hấpChiếm khoảng 90% các trường hợp nhiễm độc trong lao động sản xuấtPhế nang phổi có bề mặt tiếp xúc lớn và có lưu lượng máu cao nên phần lớn độc chất được hấp thụ tại phế nang.Khả năng hấp thụ qua đường hô hấp vào máu phụ thuộc vào khả năng hòa tan trong máu của độc chấtCác chất độc qua đường hô hấp được hấp thụ vào máu rồi phân bố đến các cơ quan não, thận trước khi qua ganChức năng ngăn cản độc chất của các vùng trong hệ hô hấpVùng mũi họng: lông và chất nhầy giữ lại những hạt có đường kính lớn hơn 5 mVùng khí quản-phế quản: giữ lại những hạt có đường kính 2-5 m và các độc chất dạng khí tan trong nước,đào thải các độc chất nhờ hoạt động thang cuốn nhầy-mao (mucociliary escalator):các độc chất bị giữ lại trên lớp nhầy sẽ được lớp lông tơ quét theo hướng lên mũiVùng phế nang (400-1.200 triệu): loại các khí không tan trong nước và các hạt kích thước nhỏ hơn 1 m nhờ qúa trình tế bào ăn, hoặc nhờ sự tương tác trên bề mặt đi vào trong tế bào phổi (pneumocyte) để vào hệ tim mạch và các khe ngoài tế bào*Hấp thụ qua đường tiêu hoáchủ yếu xảy ra ở ruột non.Độc chất sau khi qua đường tiêu hóa thường được đưa vào gan trước khi đến hệ tuần hoànpH ảnh hưởng đến khả năng ion hóa của độc chất, nên cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ độc chất qua thành ruột và dạ dàyHấp thu qua thành ruột bằng nhiều cơ chếSự hấp thụ qua đường hệ hô hấpSự hấp thụ theo đường này phụ thuộc:bản chất của độc chất (tính tan trong nước hoặc trong lipid; kích thước )liều tiếp xúcthời gian tiếp xúcthông số MVR (Minute Volume Respiration - lượng không khí hít vào trong một phút). MVR = (lượng không khí thở trong một chu trình) x (số chu trình thở trong một phút) *Hấp thụ qua hệ tiêu hóa (digestive system)Vùng giải phẩu học Miệngkhoang miệngthực quảndạ dàyruột nonruột giàtrực trànghậu môngantụy*Quá trình phân bốHòa tan trong huyết tương: chất điện giải, chất khí, hơi tan tốt trong nước.Hấp thụ trên bề mặt hồng cầu hoặc gắn với thành phần của hồng cầu và các protein khác trong huyết tương. Các chất có khối lượng phân tử lớn sau khi bị thuỷ phân tạo thành dạng keo nằm trong máu.Phân bố độc chất trong gan và thậnGan và thận là 2 cơ quan lưu giữ độc chất chủ yếu trong cơ thểĐộc chất đi vào gan và thận chủ yếu theo cơ chế hấp thụ chủ độngỚ gan thường lưu giữ các độc chất có tính ưa mỡ. Ở thận thường lưu giữ các độc chất có tính ưa nước.Phân bố độc chất trong xươngCác chất phân bố trong xương và vỏ não thường là các chất có ái lực với mô xương như các cation Ca, Ba, St, Ra, Be và các anion như F-.Độc chất tích lũy trong xương tồn lưu rất lâu và rất khó đào thải.Phân bố độc chất trong mỡCác mô mỡ là nơi tích giữ mạnh các hợp chất hòa tan được trong chất béo như các dung môi hữu cơ, các khí trơ, hợp chất hữu cơ clo, dioxin,...Độc chất tích lũy trong các mô mỡ thường rất khó đào thải tồn lưu rất lâu trong cơ thể.Phân bố vào các cơ quan khácPhân bố độc chất vào nãoPhân bố chất độc vào nhau thaiPhân bố toàn thânQuá trình chuyển hóa chất độcMục đích của chuyển hóa là nhằm giảm độc tính của độc chất và biến đổi độc chất thành chất dễ đào thải để bài xuất chúng ra ngoài cơ thể.Chuyển hóa độc chất được thực hiện ở hầu hết các mô, các cơ quan trong cơ thể nhưng chủ yếu là ở gan.chuyển hóa chất độc có thể biến đổi độc chất thành dạng có hoạt tính mạnh, độc hơn so với chất ban đầuCác phản ứng chuyển hóaChuyển hóa chất độc bằng các menPhản ứng chống oxy hóa nhờ vitamin E và CTrong trường hợp nồng độ của các chất tạo thành khi giải độc quá lớn, vượt quá khả năng khử độc của cơ thể, các dẫn xuất này sẽ tác động tự do với các chất có trong tế bào, gây độc cho tế bào của cơ thể sống.Quá trình đào thảiChất độc đào thải ra ngoài cơ thể có thể bằng cách đào thải dưới tác động của con người như gây nôn, rửa ruột, lọc máu,... hoặc đào thải theo cơ chế tự nhiên.Cơ thể đào thải chất độc theo cơ chế tự nhiên qua nhiều đường khác nhau như qua gan, thận, phổi, tuyến mồ hôi, da,.Trong đó đào thải độc chất qua đường gan - mật và đào thải độc chất qua thận là hai đường bài tiết chính trong cơ thể.Các đường đào thải chất độc tự nhiênQua thận và nước tiểuCác chất độc sau khi được chuyển hóa thành các chất dễ tan, được lọc qua thận đào thải qua ống chủ động vào bàng quang và được thải ra ngoài theo nước tiểuCác chất phân cực dễ hòa tan trong nước như: các cation, anion vô cơ, các anion hữu cơ.Đào thải qua đường tiêu hóaCác chất hấp thụ qua màng ruột được chuyển hóa trong gan, hòa tan trong mật, đi vào ruột và đào thải ra ngoài theo đường phân.Khả năng đào thải độc chất qua gan phụ thuộc vào khả năng hòa tan của chất đó trong mật và trong máu.Các đường thải độc tự nhiênĐào thải qua đường hô hấpĐối với các hạt thông thường được đào thải theo đường hắt hơi hoặc theo cơ chế thanh lọc đi vào miệng.Khí độc được đào thải theo cơ chế khuếch tán thụ động. Chất độc được đào thải theo khí thở khi áp suất riêng phần của chúng trong khí thở lớn hơn áp suất ngoài không khí.Đào thải qua tuyến mồ hôiNhững độc chất không bị ion hoá và dễ hoà tan trong chất béo, có khả năng được đào thải qua da, dưới dạng mồ hôi.Đào thải qua tuyến sữa và nhau thaiThủy ngân, asen, dung môi hữu cơ, thuốc bảo vệ thực vật, dioxin, .. .là những độc chất được đào thải qua tuyến sữa và nhau thai.Đào thải qua các đường khácKim loại nặng thường tích lũy ở móng làm cho móng dòn và dễ gẫy.Các kim loại nặng thường được đào thải qua tuyến nước bọt.01/12/201001/12/2010Số phận chất độc trong cơ thểCác tiêu chuẩn vệ sinh hóa học môi trườngCác tiêu chuẩn liên quan đến chất lượng không khí Các tiêu chuẩn liên quan đến chất lượng nước (sinh hoạt, thải, công nghiệp, v.v.)Các tiêu chuẩn về VSATTP (do hóa chất)Các tiêu chuẩn an toàn hóa chất về hàng hóa khácMột số Quyết định, Nghị định, Thông tư của chính phủ CHXHCN Việt Nam về an toàn hoá chấtQuy trình và kỹ thuật kiểm soát nhiễm độc hóa chất.Bước 1: Nhận dạng chất gây ô nhiễm môi trường. Đó là loại hóa chất gì, đặc tính lý, hóa, hoạt tính hóa học và độc tính của nó ra sao.Bước 2: Lượng hóa mức độ ô nhiễm hóa chất cả về bề rộng và bề sâu.Bước 3: Xác định và chuyển tải các thông tin về tình trạng ô nhiễmBước 4: Dự phòng và kiểm soát tình trạng tiếp xúc quá mứcBước 5: Theo dõi và giám sát các nguy cơ ô nhiễm môi trường.Đánh giá nguy cơ môi trườngViệc lượng giá nguy cơ được thực hiện bằng cách so sánh mức ô nhiễm hóa chất với các tiêu chuẩn vệ sinhGiám sát hậu quả ô nhiễm đối với sức khỏe dân cưKhám sức khỏe dân chúng qua điều tra các hộ gia đình trong khu vực phơi nhiễm bằng các điều tra viên có sử dụng bộ câu hỏi được chuẩn bị sẵn.Kết luậnONMT do hóa chất độc hại là 1 lĩnh vực rộng, liên quan đến nhiều ngành khoa họcONMT do hóa chất là 1 vấn đề SK lớn của toàn cầu, 1 nhân tố nguy hiểm cho tương lai nhân loạiYTCC có vai trò phát hiện, lượng giá và quản lý nguy cơ ONMT do hóa chất