Jump to content


Địa hóa ứng dụng_KHOÁNG VẬT VÀ SỨC KHỎE CON NGƯỜI

Provided by Vprof.Dr Nguyen Khắc Giảng

  • Bạn không được tạo chủ đề mới
  • Please log in to reply
No replies to this topic

#1 ThanhdcB

ThanhdcB

    Super Member

  • Thành viên
  • PipPipPipPipPip
  • 585 Bài viết:
  • Joined 06-November 08
  • Reputation: 143
    • Yahoo! Status:
    • Gender:Male
    • Đến từ:MDA
    • Interests:Film, Sports, Music...
      http://www.facebook.com/Thanhdcb

    Posted 21 April 2012 - 11:15 AM

    KHOÁNG VẬT VÀ SỨC KHỎE CON NGƯỜI

    Giới thiệu
    Khoáng vật học và các phương pháp nghiên cứu của khoa học này ngày càng được sử dụng rộng rãi trong y học và trong các ứng dụng về môi trường và sức khỏe. Có nhiều ví dụ trong đó các nhà sinh học, các nhà vật lý, các dược sỹ, và các chuyên ngành về môi trường dựa trên những kiến thức chuyên sâu do các nhà khoáng vật học cung cấp. Một mặt, nhiều khoáng có chứa các chất nguy hại cho sức khỏe. Việc phơi nhiễm at bét, các chất thải độc hại của quá trình khai thác mỏ hoặc phơi nhiễm phóng xạ do quá trình phân hủy phóng xạ có thể gây ra ung thư và các bệnh tật khác. Mặt khác, các khoáng vật như muối ăn và các khoáng vật chứa can xi lại là những chất dinh dưỡng cần thiết cho con người. Như chúng ta đã để cập ở phần trước, cả xương và răng đều chứa các tinh thể dạng khoáng vật.
    Các khoáng vật cũng được sử dụng rất nhiều trong các sản phẩm làm đẹp và độn. Ví dụ khoáng vật tan được sử dụng rộng rãi trong các mỹ phẩm và phấn rôm cho trẻ em. Các khoáng vật sét như kaolinit, smectit, nontronit, bentonit, hectorit cũng được dùng rộng rãi trong mỹ phẩm, thuốc đánh răng, các chất mang dược chất. Mica trắng tạo ánh rực rỡ cho son môi. Nhìn chung đa số người tiêu dùng chưa nhận biết được phần lớn các thành phần khoáng này.
    Trong phần này chúng ta sẽ khảo sát một số khía cạnh của khoáng vật liên quan đến sức khỏe con người, trên cả phương diện có lợi và có hại. Trong đó chúng ta sẽ xem xét tổng thể sức khỏe và cơ thể liên quan đến thế giới khoáng vật.

    Các vật liệu dạng khoáng vật trong cơ thể con người
    Các tổ phần dạng khoáng vật chính trong cơ thể con người là các phốt phát, ngoài ra còn có các tinh thể dạng khoáng vật khác trong cơ thể con người (bảng 1). Xương của người lớn chứa khoảng 70% can xi phốt phát và 30% chất hữu cơ. Can xi phốt phát tạo thành những tinh thể nhỏ (chiều dài <1000Ao) với cấu trúc tương tự apatit (Ivanova và nnk, 2001). Các vật chất hữư cơ chứa các kiểu kết hợp của các loại colagen (protein dạng sợi), chất béo, và các protein khác. Các dạng tinh thể apatit nối thành chuỗi và cùng với vật liệu hữu cơ tạo thành các sợi của tế bào xương. Một phần của  vật liệu phốt phát của trẻ sơ sinh ở dạng vô định hình. Khi trẻ lớn, phần vật chất vô định hình và các tinh thể tăng kích thước. Trong khi đó, phần vật liệu hữu cơ giảm đi cùng với tuổi tác tăng, kết quả là xương mất độ dẻo và các tế bào xương trở lên dòn.
    Các khảo sát hiện tại với các thiết bị hiển vi điện tử thế năng cao khảo sát hình thái cho thấy quan hệ cấu trúc giữa các sợi colagen và các dạng tinh thể apatit (Landis et al, 1996). Ví dụ: các tinh thể trong xương phôi gà chỉ có kích thước 800Aox 300Ao x80Ao, trục C của tinh thể sáu phương này có kích thước lớn nhất. Việc tái tạo bằng computer cho thấy trục C của apatit song song với trục dài của các sợi colagen và tiếp nối với các sợi này. Hơn nữa chúng được sắp xếp theo các quy tắc thông thường (hình trang 560 sách Hans Rudolf)
    Bảng 1. Các vật chất dạng khoáng vật trong cơ thể con người
    TT Tên Cộng sinh Vị trí
    1 Apatit: Ca5(PO4) (OH) Xương, răng, thận, phổi, tim, mạch máu, tuyến mồ hôi, bàng quang, tuyến tiền liệt
    2 Brushit: CaHPO4.2H2O Apatit, Wilockit Xương, răng, thận, bàng quang,
    3 Struvit: MgNH4PO4c.6H2O Whewelit, wedelit, Newberiit, apatit Thận, bàng quang, răng
    4 Newberiit: MgPO4.3H2O Struvit, apatit Thận, răng
    5 Whitlockit: Ca9Mg(PO4)6 (PO3.OH) Apatit, Brushit Xương, răng, thận, phổi, bàng quang
    6 Canxit: CaCO3 Apatit, Holesterine Túi mật, tuyến mồ hôi, khối mô, thận, phổi
    7 Whewelit: CaC2O4.H2O Whedelit, apatit, struvit, axit nước tiểu Bàng quang
    8 Wedelit: CaC2O4.H2O Whewelit, apatit, struvit, axit nước tiểu Hệ thống tiểu tiện
    9 Axit nước tiểu C5H4N4O3 Whewelit, Whedelit, apatit, struvit Hệ thống tiểu tiện
    Nguồn: Katkova, 1996

    Các khoáng vật giống apatit có thành phần khá đa dạng, chúng chỉ có thể biểu diễn tương đối với công thức Ca10-x(PO4)6-y(CO3)z(OH)2+w.nH2O. Một số tứ diện (PO4)3- trong cấu trúc được thay thế bởi các nhóm (CO3OH)3- hoặc (CO3)2-. Pha kết tinh chủ yếu trong các sụn cũng là phốt phát sinh học, tương tự như apatit chiếm khoảng 5% khối lượng sụn. Các biến thể của apatit tạo thành 96% khối lượng men răng (lớp vỏ phủ bên ngoài răng) và 70% khối lượng ngà răng (vật chất dưới lớp men răng) với phần còn lại chủ yếu là các tế bào protein. Trong phần men răng, một số nhóm OH- được thay thế bằng F-, điều đó giúp men răng có khả năng chịu phá hủy tốt hơn. Trong men răng, các tinh thể được tổ chức thành một cấu trúc phân lớp để cải thiện các tính chất cơ học (hình...).
    Các tinh thể cũng có thể phát triển không bình thường trong cơ thể con người. Tập hợp của apatit có nguồn gốc sinh học có kích thước tới 2cm đã được phát hiện trong một số khối u ác tính. Phổi của một số bệnh nhân bị bệnh lao cho thấy bị can xi hóa và quan sát thấy apatit và whitlockit (Ca9Mg(PO4)6(PO3OH). Tương tự, với những người bị bệnh tim, các tế bào tim, bao gồm cả huyết quản và động mạch chủ đề có thể bị phủ bởi các tinh thể can xi phốt phát tương tự apatit (hình trang 560 sách Hans Rudolf).
    Dạng sỏi không bình thường trong bàng quang, thận, mật và khí quản bao gồm các pha vô định hình hay kết tinh rất đa dạng của các muối cácbonat, phốt phát, oxalat và urat (bảng  ). Hình thái của các viên đá này tương tự các kết hạch có nguồn gốc thành tạo vô cơ với các đới lặp lại, lựa chọn về mặt hình học và hình dạng cỡ hạt. Trong một số trưuờng hợp đã có thông báo về phát triển tinh đám.
    Bảng 2. Thành phần của sỏi bàng quang và sỏi mật
    TT Tên Y học Tên Khoáng vật Bàng quang Mật Công thức
    1 Oxalat Whewelit X CaC2H4.2H2O
    Wedelit X CaC2H4.2H2O
    2 Photphat Struvit X MgNH4PO4.6H2O
    Apatit X X ≈ Ca5(PO4,CO3,OH)3OH
    Newberyit X MgHPO4.3H2O
    Brushit X CaHPO4.2H2O
    Whitlockit X Ca9Mg(PO4)6 (PO3.OH)
    3 Cacbonat Vaterit X X CaCO3 sáu phương
    Canxit X X CaCO3 ba phương
    Aragonit X CaCO3 hệ thoi
    4 Oxit Magnetit X FeFe2O4
    Hematit X Fe2O3
    Goetit X FeOOH
    Lepidicrokit X FeOOH
    5 Urat Ure X C5H4N4O3
    - X C5H4N4O3.2H2O
    - X C5H2N4O3Na2.(NH4)2
    - X C5H2N4O3Na2.H2O
    - X C5H2N4O3Ca.H2O
    6 Hợp chất hữu cơ Holesterin X C27H46O
    Holesterin ngậm nước X C27H46O.H2O
    Panmaniat canxi X CH2(CH2)14(COO)2Ca
    Nguồn: Katkova, 1996, Korago, 1992. Ghi chú (dấu (X) chỉ các tổ hợp thuận

    Khoáng vật trong dinh dưỡng
    Ngoài muối mỏ được các nhà khoáng vật học biết dưới tên halit, các khoáng vật ít khi đưụơc con người tiêu hóa trực tiếp. Trong số các ngoại lệ là barit (BaSO4) được AE Fersman (Nhà Địa chất người Nga nổi tiếng) gọi là khoáng vật có khả năng ăn được nhất đưụơc sử dụng như một chất độn trơ trong sô cô la và kaolinit được độn vào một số loại kem để cung cấp chất giữ đậm đặc khi kem bắt đầu chảy. Ngoài ra cũng còn một số ví dụ kém phổ biến hơn khi các khoáng vật là một phần của thực phẩm của con người. Trong các kệ của siêu thị, các khoáng vật các phụ gia dinh dưỡng đóng vai trò rất quan trọng giống như là vitamin. Trong các sách dinh dưỡng hiện đại cũng có chương nói về khoáng vật. Sự phổ biến này một phần do việc sử dụng thuật ngữ “Khoáng vật hay khoáng chất” khá phổ biến của các nhà vật lý, dược sỹ và các nhà dinh dưỡng. Theo truyền thống, họ gọi bất kỳ hợp chất vô cơ nào cũng là “Khoáng vật” theo một cách sử dụng cổ xưa chia hóa học thành hai nhánh: hữu cơ và khoáng vật (khoáng chất).
    Trong dinh dưỡng, cái gọi là Khoáng vật (khoáng chất) được chia thành đa khoáng (Ca, Cl, Mg, P, K, Na, và S) và vi khoáng (chẳng hạ Cr, Co, F, Fe, Mn, Mo và Zn). Loại đầu (đa khoáng) đòi hỏi khối lượng khá lớn trong khẩu phần ăn hàng ngày trong khi loại sau (vi khoáng) tuy cần thiết cho các chức năng vật lý nhưng chỉ ở khối lượng vết (rất nhỏ). Bảng 3 dưới đây thống kê một số chức năng vật lý của các đa khoáng và vi khoáng. Tuyệt đại đa số các nguyên tố này đều xuất phát từ khoáng vật thực thụ nhưng vào cơ thể gián tiếp qua một chuỗi dài các sự kiện tự nhiên.
    Bảng 3. Các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết và chức năng của chúng
    TT Các nguyên tố Chức năng vật lý
    Đa khoáng (Đòi hỏi khối lượng lớn)
    1 Ca Xương, răng, dây thần kinh, cơ bắp
    2 Cl Nước và cân bằng điện giải, a xit tiêu hóa
    3 Mg Điều hoà các phản ứng hóa học, dây thần kinh, mạch máu
    4 P Xương, chức năng tế bào, cung cấp máu
    5 K Tăng trưởng, chất lỏng trong cơ thể, điều khiển cơ bắp, dây thần kinh
    6 Na Điều hòa cân bằng a xit-bazơ, dây thần kinh, tạo áp lực máu
    7 S Thành phần protein, thiamin, cấu trúc tóc, da
    Vi khoáng (Đòi hỏi khối lượng rất nhỏ-vi lượng)
    1 Cr Chuyển hóa glucos
    2 Co Vitamin B12, các tế bào hồng cầu
    3 Cu Các tế bào hồng cầu, ngăn ngừa chứng thiếu máu, hệ thần kinh, chuyển hóa
    4 F Phá hủy răng, làm chắc xương
    5 Fe Trong hồng cầu, hệ miễn dịch
    6 I Hóc môn tăng trưởng (tuyến giáp), sinh sản
    7 Mn Phát triển gân và xương, hệ thần kinh trung ương, các phản ứng enzim
    8 Mo Tăng trưởng, các enzim
    9 Se Ngăn ngừa bệnh tim mạch, ung thư, giải độc các chất ô nhiễm, chống ô xi hóa
    10 Zn Các enzim, Tế bào hồng cầu, vị giác, mùi, hệ miễn dịch, bảo vệ gan
    Nguồn: Dunn, 1983

    Trong chuỗi tự nhiên, các khoáng vật nguyên thủy trong các đá bị phá hủy thành các khoáng vật sét là một phần của đất. Thực vật lớn lên trên các nền đất đó và tích lũy các nguyên tố vô cơ và tích trữ chúng trong lá và rễ. Động vật ăn các cây này và chuyển các nguyên tố vào trong tế bào của chúng và cuối cùng con người lấy những nguyên tố trên bằng cách ăn cả động vật và thực vật.
    Số lượng các nguyên tố tích trữ trong thực vật khá lớn, đặc biệt trong các phần màu lục (ví dụ hàm lượng trung bình trong một đơn vị khô của một số loại cây họ đậu và cỏ là Ca từ 1-4% trọng lượng, P: 0,1-0,5%, sắt: 100-200ppm, Cu: 5-15ppm...). Hàm lượng các nguyên tố này thay đổi rất lớn phụ thuộc vào hàm lượng khoáng của đất, nhưng chúng cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác như khí hậu và cân bằng các nguyên tố. Hàm lượng chất kháong trong thực vật có thể ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe động vật. Đã quan sát được các gia súc được chăn thả ở đồng cỏ trên các đá vôi ít khi có các bệnh về xương so với loại được chăn thả ở các đồng cỏ nằm trên đá granit. Nguyên tố vết selen-một nguyên tố chống oxy hóa cần thiết để bảo vệ các màng tế bào sẽ trở thành độc hại nếu hàm lượng quá cao như trong một số đá trầm tích. Ngược lại, thiếu selen trong thức ăn của loài cừu sừng lớn đã  được coi như là nguyên nhân dẫn đến tỷ lệ sống rất nhỏ của cừu mới sinh. Trong thức ăn của con người, Ca, Mg, P, và Cu được tích trữ trong các hạt đậu đỗ trong khi Cr, Fe, Mn, Zn được làm giàu trong ngũ cốc.
    Một loạt thuốc được sử dụng để chữa trị trong các bệnh nội khoa và ngoại khoa có chứa các khoáng chất. Ví dụ Khoáng vật halozenua Bishophit (MgCl2.6H2O) được dùng để chữa bệnh viêm khớp và sốt do viêm khớp. Canxit, dolomit, apatit được sử dụng như những nguồn cung cấp Ca, Mg và P.
    Việc sử dụng trực tiếp đất như là nguồn cung cấp bổ xung thực phẩm và thuốc men được biết dưới tên gọi “tục ăn đất” ở một số tộc người nguyên thủy và hiện vẫn còn lưu truyền ở một số dân tộc (ở Việt Nam có tục ăn đất sét tại một địa phương của huyện Lập Thạch-nhân dân lấy một loại đất sét nặn thành miếng phơi khô và gọi là “Ngói” và ăn rất ngon lành). Người Hy Lập và La Mã cổ đại dùng các tấm đất như là một phương tiện chống độc. Theo truyền thống ttrước đây kéo dài đến khá gần thời điểm hiện tại, người Trung Hoa sử dụng đất như là đồ ăn chống đói. Vào thế kỷ 19, sét được trộn vào bột khi làm bánh mì. Người Da đỏ Pomo ở Bắc California (Hoa Kỳ) trộn sét với bột quả sồi để trung hòa a xit. Các sự việc của tục ăn đất phổ biến nhất là ở Trung Phi và ở vài cộng đồng người Mỹ gốc Phi ở miền Nam Hoa Kỳ. Tại Trung Phi, các sét để ăn được phụ nữ có thai sử dụng rộng rãi như là nguồn thực phẩm cung cấp bổ xung các nguyên tố như Phốt pho, Kali, Magiê, Đồng, Kẽm, Mangan và Sắt và cũng được sử dụng như loại chất chống tiêu chảy. điều thú vị là thành phần hóa học của các đất này và các dẫn xuất từ đất gần gũi đáng kể với các chất bổ xung dinh dưỡng khoáng thương mại hiện đại. Khoáng vật chủ yếu của đất để ăn là kaolinit. Đất giàu smectit ít được ưa thích hơn vì tính trương phồng của chúng.

    Khoáng vật như những chất độc hại đối với sức khỏe
    Các loại bệnh do các biệt chất gây nên
    Các khoáng vật có ở khắp nơi trong môi trường thường nhật của chúng ta. Cùng với các chất tổng hợp tương tự, chúng được sử dụng trong các sản phẩm gia đình như các chất mài, các thuốc, chất xúc tác, chất lọc, các chất chống phân đoạn, vật liệu xây dựng, vật liệu gián cách, pigment màu. Chúng tai phơi nhiễm với khoáng vật hàng ngày, thường không nhận thức được điều đó. Rất nhiều người lao động, trong đó có các thợ mỏ, Công nhân khai thác đá, người nghiền cát, thợ đẽo đá, công nhân nông nghiệp đã bị phơi nhiễm bụi từ các nguồn khác nhau và hít thở các mảnh khoáng vật nhỏ. Những người thợ này đối mặt với nguy cơ tăng cao của việc phát triển các bệnh hô hấp. Vì người lao động thường xuyên phơi nhiễm với bụi từ hỗn hợp của các khoáng vật nên rất khó để xác định có một số phần tử được hấp thụ hay một khoáng vật cụ thể nào đó gây nên một bệnh cụ thể. Các khoáng vật mà quan hệ liều lượng phản ứng  giữa khối lượng phơi nhiễm và mức độ thương tổn đã được xác lập khá chắc chắn là các dạng sợi của amphibon at bet (Ribeckit - có tên thương phẩm là crocidolit; grunerit-tên thương phẩm là  amozit; tremolit, actinolit và antophilit), secpentit at bet (Crizotil), thạch anh và than. Hiện nay một số amphibon khác (Winchit, ricterit, atvetsonit) cũng được cho là nguyên nhân gây ung thư cho người lao động ở mỏ vecmiculit tại Lipbi, Montana (Hoa Kỳ) và Cục Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ đang xem xét lại xem có nên mở rộng điều luật về at bet hiện hành bao trùm cả các khoáng vật này hay không? Trong phần dưới đây sẽ khái quát tất cả các khoáng vật gây bệnh và phương pháp được sử dụng để giám sát sự có mặt của chúng.
    Trường hợp đầu tiên được ghi nhận về căn bệnh bụi phổi atbet là vào năm 1927 ở một công nhân dệt vải at bet cryzotil. Mười năm sau, bệnh bụi phổi at bet đã được chấp nhận rộng rãi trong các ngành công nghiệp như là một bệnh nghề nghiệp với các dấu hiệu điển hình. Stanton và nnk (1981) đã trình bày một nghiên cứu bệnh dịch học theo kiểu truyền thống (cận lâm sàng), mặc dù vẫn còn gây tranh cãi, rằng chuột cống phơi nhiễm với bụi sợi at bet sẽ phát triển các khối u ung thư. Trong nghiên cứu của Stanton và nnk,các con chuột cống phơi nhiễm với khối lượng tương đương bụi phi at bet (vị dụ như bột tan) không phát triển bệnh. Các tác giả kết luận rằng hình dáng dạng sợi gây nên bệnh tật. Từ đó có nhiều nghiên cứu tiếp theo đã được thực hiện và dạng sợi của at bet, thực ra chỉ là một phần của nguyên nhân làm at bet trở thành chất gây hại. Hàng loạt khoáng vật khác có thể tồn tại ở  dạng sợi chẳng hạn như thạch cao, tan và các khoáng vật sét (haloysit, sepiolit, kaolinit) nhưng chúng không đi kèm với bệnh phổi. Trong những năm đầu của thập niên 1980 việc sử dụng at bet ở Hoa Kỳ và các nước châu Âu đã hầu như chấm dứt. Tuy nhiên at bet vẫn tồn tại các chất cách nhiệt, chống cháy, trong nền, mái và các vật liệu bề mặt của các toà nhà và biệt thự cũ.
    Cơ chế cụ thể của các bệnh phổi gây nên bởi hít bụi hiện vẫn chưa rõ ràng nhưng đã xác định được rằng phơi nhiễm thường xuyên với các khoáng at bet có thể gây nên ung thư phổi, khí quản và họng, ung thư biểu mô (mesothelioma) là một dạng ung thư ác tính hiếm gặp, có quan hệ với phơi nhiễm crocidolit. Nó phát sinh từ các màng của biểu mô nối nang phổi. Ung thư biểu mô thường xuất hiện sau khoảng từ 20 đến 40 năm phơi nhiễm at bet nhưng khi đã xuất hiện thì phát triển rất nhanh với các khối u di căn và xâm nhập các tổ chức lân cận như tim, gan, tuyến tụy. Cái chết thường xảy ra sau khoảng 1 năm từ khi triệu chứng đầu tiên xuất hiện. Bệnh bụi phổi atbet  là bệnh lành tính liên quan tới việc gắn kết các sợi làm rắn các mô phổi. Nó có thể dẫn đến làm mất chức năng của phổi và suy giảm hô hấp hoặc làm mất tuần hoàn. Bệnh này cũng thường đi kèm với can xi hóa phổi và xuất hiện các thể atbet chứa các sợi và được bọc bằng colagen. Bệnh bụi atbet dần dần bao trùm thành của các phế nang (alveoli-các hốc khí nhỏ nơi trao đối oxy xảy ra) và dẫn đến phá hủy Không gian trong các hốc phế nang. Các sợi tạo sẹo các mô làm hẹp đường khí, dẫn đến khó thở.
    Mức độ có hại của bụi atbet một phần dựa trên hình dạng vật lý của các hạt và hình thái học dạng sợi của atbét đặc biệt dễ phân mảnh. Tuy vậy có lẽ khả năng tương đối của cơ thể hòa tan các vật liệu này cũng rất quan trọng. Atbet khó tan hơn rất nhiều trong cơ thể so với các khoáng vật sợi không gây bệnh khác. Quan trọng chẳng kém là thành phần hóa bề mặt và các phản ứng của các hạt. Ví dụ bề mặt còn tươi của các khoáng vật được lộ ra do các khe nứt thường phản ứng mạnh hơn do sự có mặt của các nguyên tử bề mặt thiếu liên kết và các mối liên kết bị phá vỡ đi kèm các nguyên tử này. Đã quan sát được việc tạo thành các gốc tự do từ sự tăng cuờng vỡ vụn các sợi cryzotil sẽ làm giảm hoạt động của máu do các hạt trở nên kém kết tinh hơn. Trong các sợi cryzotil bao quanh các mô, magie thuờng thoát ra khỏi sợi. Nếu thành phần hóa bề mặt của cryzotin bị biến đổi với sự hấp thụ polime và các hạt, hiệu ứng độc hại có thể giảm đi rất nhiều.
    Trong phần KV Đại cương (chương  ) chúng ta đã biết các tấm tứ diện-bát diện của cryzotil bị cuộn trò thành các ông tròn. Phía ngoài các ống tròn này được tạo thành bởi các tấm bát diện magiê, chứa các nhóm hydroxyl trên bề mặt có thể chụp ảnh bằng kính hiển vi điện tử cường độ mạnh (AFM) (hình  ), trong đó mỗi chấm sáng trong ảnh đại diện cho một nhóm hydroxyl trên bề mặt và mỗi điểm xám hình tam giác là một ion magiê. Trên bề mặt nảycyzotil phản ứng với các mô sinh học. Trong trường hợp của cryzotil, bề mặt này cân bằng về điện tích và tương đối bằng phẳng.
    Trong KV amphibol crocidoit, bề mặt bị khống chế bởi các thớ tách song song các chuỗi silicat. Cấu trúc bề mặt không bằng phẳng hơn nhiều, chứa không chỉ các nhóm OH- mà còn cả các tứ diện Si4+ và các bát diện Mg2+/Fe2+ và các cation lớn hơn (Ca2+, Na2+). Trong quá trình hòa tan, amphibol trở nên nghèo Fe, Na, Ca và Mg. Nếu Fe bị ô xi hoá trong quá trình tách ra thì nó sẽ bị tái lắng đọng như là oxit-hydroxyt sắt. Kết quả phân tích các sợi crociolit bị phân rã trong mô của con người cho thấy bề mặt vô định hình. Do các lớp này, các sợi crociolit có thời gian tồn tại lâu hơn so với cryzotil và do đó crciolit độc hại hơn.
    Việc phơi nhiễm đối với bụi thạch anh dẫn đến bênh silicosis (bệnh bụi phổi silic), một dạng bệnh phổi rất nặng được đặc trưng bởi sự phát triển của các sẹo mô. Hít thở các hạt bụi thạch anh kích thước 0,5-0,7ỡm sẽ khiến các protein phát triển xung quanh các hạt, tạo thành các tăng trưởng sợi tấm và sản sinh ra colagen, một thành phần cần thiết của các mô sẹo. Các khối sợi phát triển trong khu vực đường dẫn khí nhỏ. Trong quá trình phát triển bệnh bụi phổi, các khối hòn tụ lại và các chỗ bị tổn hại phát triển đến mức có thể chiếm 1/3 phổi, cuối cùng dẫn đến không thở được. Bệnh bụi phổi silic (silicosis) có những triệu chứng tương tự bệnh bụi phổi atbet (asbetosis). Tuy nhiên, không giống với bệnh bụi phổi atbet, hiện chưa có bằng chứng rõ ràng nào về môi liên quan giữa bệnh bụi phổi silic và ung thư phổi.
    Bệnh bụi phổi than (pneumoconiosis) của các công nhân mỏ than bị gây nên bởi các hạt mịn bụi than cấu thành từ vật liệu cacbon. Các tế bào dạng bụi tấm tạo thành lớp vật chất xung quanh các phế quản và phát triển như một dạng vật chất bành trướng gây nên phù thũng phổi. Bệnh bụi phổi thưuờng cần nhiều năm để phát triển và không giống với bệnh bụi silic, bệnh tật thường không tiến triển khi không tiếp tục bị phơi nhiễm.
    Các bệnh phổi minh hoạ rằng tương tác giữa các sợi với cơ thể con người rất phức tạp. Các loại sợi với sự khác biệt rất nhỏ về thành phần và sai hỏng cấu trúc có thể có các hoạt động sinh học rất khác nhau. Ví dụ dợi thủy tinh không nguy hiểm vì chúng duy trì tính thống nhất cơ học và tỷ lệ hoà tan của chúng nhanh hơn rất nhiều so với các sợi kết tinh.

    Phân tích các hạt
    Việc đánh giá hàm lượng các chất độc hại của các cá thể khoáng vật trong môi trường đòi hỏi sự kết hợp giữa các kỹ thuật đánh giá vệ sinh công nghiệp tại chỗ tiêu chuẩn và quy trình phân tích các khoáng vật. Chúng ta sẽ bàn luận chi tiết một số quy trình vì một số nhà khoáng vật học được làm việc trong lĩnh vực này. Kỹ thuật đánh giá vệ sinh công nghiệp thường liên quan đến sự khác biệt của quy trình lấy mẫu (không khí thấm qua các màng lọc, làm sạch hay hút chân không các vùng đã chọn, lấy mẫu trực tiếp các vật liệu xây dựng hoặc đất/đá...).
    Các quy trình khoáng vật thường bao gồm việc sử dụng kính hiển vi quang học phân cực (PLM), kính hiển vi tương phản pha (PCM), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) đối với at bet và nhiễu xạ Rơnghen (XRD) đối với thạch anh.
    Trong trường hợp các hạt ở trong không khí, số lượng không khí đã biết được thu vào trong một kiểu màng lọc đặc biệt. Sau đó sử dụng kỹ thuật thích hợp phân tích các hạt tìm thấy trong màng lọc đó. Đối với các mẫu khí chứa at bet, một lát cắt của màng lọc khí hoặc được gắn lên một tấm kính và làm bão hoà bằng một dầu nhúng đặc biệt để kiểm tra bằng kính HVánh sáng phân cực (PLM) hoặc kính ánh sáng phản xạ phân cực (PCM), hoặc chuẩn bị tạo ra một tấm phim cacbon nhân bản bề mặt của màng lọc để kiểm tra bằng hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Các ảnh của amozit, cryzotil được thể hiện ở hình 9. . Mỗi loại khoáng vật có một hình thái đặc trưng. Số lượng các sợi trong một đơn vị đã định được đếm và nếu như khối lượng khí đã biết, số lượng sợi trong một đơn vị thể tích khí (được đo bằng số sợi /cm3) có thể tính được. Ví dụ, hiệp hội sức khỏe và an toàn nghề nghiệp Hoa Kỳ (OSHA) đã thiết lập giới hạn phơi nhiễm theo thời gian có thể chấp nhận đối với người lao động là 0,1sợi/cm3 không khí trong một ngày làm việc 8 giờ. Nhiều nước khác cũng có những quy định tương tự.
    Trong trường hợp các mẫu đại trà atbet của các vật liệu xây dựng và các mẫu đất/đá, một kỹ thuật khác được gọi là kính hiển vi phân cực quang học (kính thạch học) thường được dùng. Chúng liên quan đến việc lấy một mẫu nhỏ của vật liệu đại trà, nhúng vào dầu chiết suất và xác định sự các khoáng vật có mặt trong đó, xác định khối lượng khoáng vật atbet bằng cách ước lượng diện tích hoặc đếm. Đó là phương pháp trực tiếp, tuy mang tính thủ công nhưng cho kết quả khá tốt về khối lượng đại trà của atbet.
    Giới hạn chính của việc thực hiện các phân tích atbet là sợi atbet trở thành khá độc hại khi nhỏ hơn 0,5ỡm là kích thước nằm dưới độ phân dải của kính hiển vi quang học. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) là phương pháp được lựa chọn để xác định chính xác các sợi siêu nhỏ vì nó dễ dàng giải quyết các sợi nhỏ hơn nhiều so với kích thước 0,5ỡm. Thêm nữa việc xác định tên khoáng vật cho mỗi sợi atbet riêng lẻ có thể làm được nhờ sử dụng thiết bị nhiễu xạ điện tử cho các khu vực chọn lọc (Selected ảea electron Diffraction-SAD) và phân tích hóa học bằng phương pháp phân tích Rơnghen phân tán năng lượng (Energy Dispersive R-Ray Analysis (EDXA).
    Các phòng phân tích thương mại có thể phân tích atbet cần được kiểm định và chứng nhận bởi các cơ quan chính phủ đối với mỗi kiểu phân tích chúng có. Để được chứng nhận, họ cần vượt qua một cuộc kiểm tra chi tiết các thiết bị và vượt qua được cuộc thử nghiệm mẫu trong đó các mẫu thử (blind samples) được phân tích bằng các thiết bị của phòng đó. Các phòng này thường sử dụng các nhà khoáng vật học để vận hành cả kính hiển vi quang học và hiển vi điện tử.

    Ô nhiễm hoá học do khai thác mỏ
    Cùng với việc tăng cuờng công nghiệp hóa, nhu cầu đối với cả các sản phẩm khoáng sản kim loại và phi kim loại tăng nên thường xuyên. Hiện nay ước tính hằng năm có khoảng 1,5 tỷ tấn đất đá được đào bới trong quá trình khai thác mỏ. điều đó gây nên tổn hại không thể sửa chữa được đối với môi trường. Các mỏ lộ thiên ngày càng rộng ra và sâu thêm, khai thác hầm lò gây sụt lún. Các đống đá thải lớn lên không ngừng và đuôi của các nhà máy chế biến quặng ngày càng nhiều thêm. Không khí trở lên ô nhiễm do khí thải từ các nhà máy luyện kim thường rất giàu SO2 và CO2. Hệ thống nước tự nhiên cũng bị ô nhiễm. Ví dụ đất trong phạm vi mỏ Sudbury tại Canada-mỏ nickel đang khai thác lớn nhất thế giới, có độ pH chỉ bằng 3 và điều đó làm mất thảm thực vật rất nhanh. Các kim loại như Ni, Pb, Cu bốc hơi trong nhiệt độ cao của lò nung và khuyếch tán rất mạnh ra xung quanh nhà máy (hình ).
    Chất ô nhiễm quan trọng nhất của thủy quyển là H+, tồn tại dưới dạng mưa a xit và axit nước thải mỏ. Axit nước thải mỏ phần lớn xuất phát từ việc phá huỷ pyrit để tạo thành hydroxit sắt, H+ và SO42-. Các phản ứng này thường được vi khuẩn xúc tác ở điều kiện pH thấp, tăng tỷ lệ phản ứng lên vài bậc lũy thừa. Nước a xit được tạo ra do oxi hóa các khoáng vật sunphua có thể hoà tan các sun phua kim loại khác và chiết tách các kim loại và các kim loại này sẽ bị hấp thụ trong sét, do đó sẽ tăng hàm lượng các kim loại phân tán trong các sông suối. Độ pH cực thấp, thậm chí âm và chưa bao giờ thấy có trong tự nhiên đã được ghi nhận trong nước mỏ ở Bắc California (Hoa Kỳ). Loại nước axit này có nồng độ rất cao của các kim loại độc hại như As, Zn, Cd.
    Nhiều nước công nghiệp hóa đã đặt những giới hạn đối với công tác khai mỏ để duy trì một số tiêu chuẩn môi trường. Một trong những luật môi trường khai thác mỏ đầu tiên đã cấm khai thác mỏ nước ở California (1860) để ngăn chặn xói mòn và phá hủy đất đai trồng trọt màu mỡ. Hiện nay ở Hoa Kỳ, nước ngầm phải được bảo vệ trong quá trình khai thác mỏ, đòi hỏi phải chuẩn bị các hệ thống để đảm bảo sự bảo vệ như vậy. Thêm nữa, các mỏ phải được khôi phục trạng thái tự nhiên sau khi ngừng khai thác mỏ. Điều được gọi là “phục hồi mỏ-reclamation” rất tốn kém, cần phải có công nghệ mới có hiệu quả. Chỉ vài năm trước đây đa số các nhà khoáng vật trong nghành mỏ tham gia vào công tác thăm dò và các công nghệ chế biến. Các nhà máy chế biến khoáng sản hiện đại, ít nhất là ở các nước đã công nghiệp hóa, cần giới hạn sự phát thải của họ. Hoa Kỳ là nguồn sản xuất lớn nhất của các khí thải SO2 và CO2 từ tất cả các nguồn kết hợp lại và lượng phát thải SO2 từ các hoạt động khai mỏ và chế biến khoáng sản vẫn tiếp tục vượt quá 1000 tấn/năm. Hậu quả của các phát thải này là mưa (lắng đọng) axit. Việc này rất phổ biến ở Đông Bắc Hoa Kỳ, Nga và nhiều phần khác của thế giới.
    Whitton và Diaz (1980) đã ghi chép trên phạm vi toàn cầu về sự suy giảm nghiêm trọng số lượng các tổ chức quang hợp trong các dòng sông do hàm lượng kẽm tăng lên (hình ). Bản chất vấn đề là trong điều kiện kỵ khí, các ion kim loại có thể tạo thành các phức hữu cơ kim loại độc tính cao chẳng hạn như Methylat thủy ngân (CH3Hg+). Nước tự nhiên bị axit  hóa bởi nước thải mỏ đã giết một số lượng khổng lồ cá và các sinh vật đáy và đã làm nước ngầm thành nguy hiểm cho sức khỏe con người khi sử dụng. Các phản ứng địa hóa trong các vùng khai thác mỏ nhanh hơn so với trong môi trường tự nhiên vì sự phơi lộ mạnh mẽ của các vùng bề mặt rộng lớn, đặc biệt là trong các đuôi thải quặng. Có những ý kiến cho rằng ảnh hưởng của axit nước thải mỏ tương ứng với mưa axit do sự lan truyền trong không khí của các nguồn công nghiệp bị axit hóa. Cũng cần chú ý rằng thủy ngân không phải luôn luôn là một thành phần tự nhiên của chất thải mỏ nhưng đã được dùng rất nhiều trong việc chiết tách vàng trong quá trình được gọi là tạo hỗn hống. Khi quá trình này được sử dụng nhiều, khối lượng lớn thủy ngân đi vào khí quyển và sông ngòi. Phương pháp hỗn hống này sau đó phần lớn được thay thế bằng quá trình xianua thân thiện hơn vào đầu nhũng năm 1900, nhưng hàm lượng thủy ngân cao tiếp tục có mặt trong đất xung quanh những vùng khai thác mỏ và cả ở trong trầm tích những vùng nhân nước từ các sông suối và các hệ thống thoát nước từ những vùng mỏ này. Một ví dụ là vịnh Sanfransico ở California là nơi nhận các trầm tích từ các dòng suối xuất tiêu nước từ vùng mỏ Siera Nevada, cách đấy khoảng 160km trong thời kỳ dịch sốt vàng của những năm 1850.
    Hình ..... là bảng hệ thống tuần hoàn, trong đó các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho con người đã được đánh dấu và cả các nguyên tố độc hại. Các nguyên tố này được phân loại thành các nguyên tố gây ung thư (Carcinogenic) và các nguyên tố gây khuyết tật cho trẻ sơ sinh (gây quái thai-Teratogenic) và một số là những nguyên tố phóng xạ. Trong số các nguyên tố phóng xạ, Radon là nguyên tố quan trọng nhất. Nó đưụơc tạo thànhtrong quá trình phân rã phóng xạ của kali-một nguyên tố chính trong feldspat kiềm là khoáng vật phổ biến trong đá granit ở các vùng nền cổ của các đại lục.
    Posted Image



    Kính mời các đồng nghiệp xa gần đóng góp cho cuộc thi Chất Động Pangaea lần thứ XIII - năm 2016 Thời gian bắt đầu cuộc thi: 06/03/2016

    Facebook Comments



    Bài viết tương tự Collapse