nghiên cứu xử lý asen trong nước bằng phương pháp hoá học và hấp phụ

Viện khoa học và công nghệ môi trường Đồ án tốt nghiệp
Hồ Đức Cường _Lớp CNMT_K47
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 20 40 60
Thời gian (phút)
[As(III)] (mg/l)
y
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 20 40 60
Thời gian (phút)
[As(III)] (mg/l)
y
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 20 40 60
Thời gian (phút)
[As(III)] (mg/l)

y
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 20 40 60
Thời gian(phút)
[As(III) (mg/l)
y
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 20 40 60
Thời gian (phút)
[As(III)] (mg/l)
y
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0 20 40 60
Thời gian (phút)
[As(III)] (mg/l)
y

Viện khoa học và công nghệ môi trường Đồ án tốt nghiệp
Hồ Đức Cường _Lớp CNMT_K47
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 20 40 60 80
Thời gian(phút)
[As(III)]
Y
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 20 40 60 80
Thời gian(phút)
[As(III)]
Y
0
20
40
60
80
100
0 5 10
[Fe(II)] cho vào(mg/l)

Hi
ệ
u su
ấ
t h
ấ
p
ph
ụ
As(III) (%)
Series1
0
20
40
60
80
100
120
0 5 10
[Fe(II) cho vào(mg/l)
Hi
ệ
u su
ấ
t ôxi
hóa Fe(II)(%)
y
0
0.05
0.1

0.15
0.2
0.25
0 10 20 30
t (phut)
[As(III)] , mg/l
y
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 20 40 60 80
Thời gian(phút)
[As(III)]
Y
Viện khoa học và công nghệ môi trường Đồ án tốt nghiệp
Hồ Đức Cường _Lớp CNMT_K47
ABs
y = 0.1864x
R
2
= 0.9997
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5

0.6
0.7
0 1 2 3 4
C(mg/l)
0
1
2
3
4
5
6
0 10 20 30 40
Thời gian (phút)
[Fe(II)] (mg/l)
y
0
2
4
6
8
0 10 20 30 40
Thời gian (phút)
[Fe(II)] (mg/l)
y
0
2
4
6
8
10

0 10 20 30 40
Thời gian (phút)
[Fe(II)] (mg/l)
y
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
4 6 8 10
pH
PhÇn mol l
φ
µµµµµµ
Đường chuẩn 0.1 - 1.0 mgMn/L
[Mn] = f(Abs), mg/L
y = 25.507x + 0.0191
R
2
= 0.9993
0.000
0.200
0.400
0.600

0.800
1.000
0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040
Abs
[Mn], mg/L
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 10 20 30 40
Thời gian (phút)
[Fe(II)] (mg/l)
y
Viện khoa học và công nghệ môi trường Đồ án tốt nghiệp
Hồ Đức Cường _Lớp CNMT_K47
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
6 7 8 9 10 11 12 13 14
pH
phÇn mol l
ABs
y = 0.1864x
R
2

= 0.9997
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0 1 2 3 4
C(mg/l)
X = X
max
0
2.5
0 110
C, mg/L
X, mg/g
0
3.1
0 2 2
C, mg/L
X, mg/g
µµ
φ
µµµµµµ
Đường chuẩn 0.1 - 1.0 mgMn/L
[Mn] = f(Abs), mg/L
y = 25.507x + 0.0191
R

2
= 0.9993
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040
Abs
[Mn], mg/L
Đường chuẩn 1 - 10 mg/L
[Mn] = f(Abs), mg/L
y = 26.717x + 0.0105
R
2
= 0.9999
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
0.000 0.080 0.160 0.240 0.320 0.400
Abs
[Mn], mg/L
Kiểm tra bằng phương pháp thêm chuẩn
y = 0.0410x + 0.0336
R

2
= 0.9990
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0 1 2 3 4 5 6
V, ml
Abs
Viện khoa học và công nghệ môi trường Đồ án tốt nghiệp
Hồ Đức Cường _Lớp CNMT_K47
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
6 7 8 9 10 11 12 13 14
pH
phÇn mol l
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1 3 5 7 9 11 13
pH

phÇn mol l
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
4 6 8 10
pH
PhÇn mol l
Danh môc h×nh
Danh môc b¶ng
µµ
Vin khoa hc v cụng ngh mụi trng ỏn tt nghip
m U
Với sự phát triển công nghiệp ồ ạt nh hiện nay, đã làm ảnh hởng không nhỏ
tới chất lợng nớc bề mặt. Điều này làm cho nớc ngầm ngày càng trở nên quan trọng
trong việc sử dụng cho mục đích sinh hoạt và sản xuất. Cùng với nhu cầu sử dụng n-
ớc ngầm ngày càng tăng thì những yêu cầu về tìm hiểu và nghiên cứu về nớc ngầm
cũng ngày càng trở nên cấp thiết hơn.
Các nghiên cứu gần đây cho thấy: nguồn nớc ngầm tại một số khu vực trên thế giới
nói chung và Việt Nam nói riêng bị ô nhiễm asen ở các mức độ khác nhau[3, 4, 5,
33]. Asen là một nguyên tố có độc tính cao. Độc tính của asen phụ thuộc vào trạng
thái hoá trị, dạng tồn tại của nó. Trong đó, asen ở dạng vô cơ độc hơn ở dạng hữu cơ,
asen ở trạng thái hoá trị +3 (As(III)) độc hơn trạng thái hoá trị +5 (As(V)). Asen có

thể gây nhiễm độc ở liều lợng rất nhỏ và ảnh hởng đến hầu hết các cơ quan trong cơ
thể. Vì Asen có ảnh hởng đến sức khoẻ con ngời nên tổ chức Y tế thế giới đã đa giới
hạn nồng độ asen trong nớc uống xuống 10 àg/L vào năm 1993. Với ngỡng nồng độ
này, các nhà khoa học ớc tính khoảng 150 triệu ngời dân ấn Độ, 30 triệu ngời dân
Banglades[33], 2 triệu ngời Trung Quốc phải sử dụng nguồn nớc bị ô nhiễm Asen,
còn tại Việt Nam con số đó vào khoảng 10,5 triệu ngời[5]. Để ngăn ngừa và giảm
thiểu tác hại đối với sức khoẻ con ngời, Asen cần đợc loại khỏi nguồn nớc trớc khi
sử dụng. Hiện nay trên thế giới, nhiều phơng pháp xử lý Asen đã đợc nghiên cứu nh-
: hấp phụ + lọc, đồng kết tủa/keo tụ + lọc, trao đổi ion, lọc màng, phơng pháp điện
hoá Trong số đó, hấp phụ + lọc là ph ơng pháp dễ thực hiện, có chi phí vận hành
thấp, hiệu quả loại Asen cao. Nớc ngầm thờng nhiễm sắt với hàm lợng cao. Trớc khi
đa vào sử dụng, sắt đợc loại khỏi nớc theo quy trình cổ điển: Làm thoáng

Lắng
H c Cng _Lp CNMT_K47

Lọc. Trong quá trình này, Fe
2+
bị ôxi hoá bởi O
2
không khí sinh ra Fe(OH)
3
.
Fe(OH)
3
hình thành là vật liệu hấp phụ as(V) tốt, nên thuận lợi cho xử lý Asen. Tuy
nhiên, trong điều kiện khử của nớc ngầm, Asen tồn tại chủ yếu ở trạng thái hoá trị
+3 (As(III)). Khả năng hấp phụ as(III) của sắt(III) hydroxit yếu hơn so với as(V)
trong khoảng pH của nớc ngầm (thờng từ 6 đến 7,5) và quá trình ôxy hoá As(III) lên
As(V) bằng ôxy xảy ra rất chậm[14]. Do đó, để tăng hiệu quả quá trình hấp phụ

Asen bởi Fe(OH)
3
, as(III) cần đợc ôxy hoá thành as(V) bằng các chất ôxy hoá nh
clo tự do (FAC: free activated Chlorine), ozôn, kali pemanganat, H
2
O
2
, Vì vậy tôi
trọn đề tài tốt nghiệp là Nghiên cứu xử lý Asen trong nớc bằng phơng pháp hoá
học và hấp phụ. Với các nội dung nghiên cứu nh sau:
1. Ngiên cứu khả năng ôxi hoá Asen bằng các tác nhân FAC và KMnO
4
, Khảo
sát hiệu suất của các quá trình ôxi hóa và so sánh hiệu quả của 2 chất ôxi hoá
đó.
2. Khảo sát thời gian ôxi hoá Asen của các tác nhân FAC và KMnO
4
, lựa chọn
thời gian lu tối u cho quá trình.
3. Đánh giá khả năng hấp phụ As(III) và As(V) của sắt(III) hydroxit.
4. Nghiên cứu ảnh hởng của nồng độ Fe(II) trong nớc đối với hiệu suất hấp phụ
As(III) khi không có chất ôxi hoá.
5. Nghiên cứu ảnh hởng của nồng độ Fe(II) trong nớc đối với hiệu suất hấp phụ
As(V) khi có sử dụng chất ôxi hoá.
Viện khoa học và công nghệ môi trường Đồ án tốt nghiệp
CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT:
FAC : free activated chlorine ( Clo tự do hoạt động )
Hồ Đức Cường _Lớp CNMT_K47
CHƯƠNG I - TổNG QUAN
I.1. Tổng quan về Asen.

Asen là nguyên tố đặc biệt cần thiết (khi ở hàm lợng rất thấp) và chất độc cực
mạnh (khi ở hàm lợng đủ lớn) đối với cơ thể con ngời và các sinh vật khác. Để hạn
chế đợc nhiều nhất tác hại và phát huy mặt có ích của As cần nghiên cứu địa hoá
môi trờng của As (nguồn, phân bố, hành vi, cơ chế thâm nhập vào môi trờng và cơ
thể ngời, tác hại và giải pháp hạn chế tác động có hại ). Địa hoá môi trờng As cho
chúng ta bức tranh toàn cảnh về nguồn gốc, mức độ, và mối quan hệ ô nhiễm giữa
các hợp phần môi trờng, là cơ sở khoa học để giải quyết triệt để ô nhiễm môi trờng
bởi nguyên tố này.
Asen là nguyên tố á kim có khối lợng nguyên tử 74,92. Trong bảng hệ thống
tuần hoàn, Asen có số thứ tự là 33, thuộc nhóm Vb. Asen phân bố rộng rãi trong vỏ
trái đất với hàm lợng trung bình khoảng 2 mg/kg[35]. Nó có mặt trong đất, đá, nớc,
không khí ở dạng vết. Trong tự nhiên, Asen có thể tồn tại ở bốn dạng hoá trị là -3, 0,
+3 và +5.
Bảng 1- Một số khoáng vật tự nhiên chứa Asen[11].
Tên khoáng Công thức Tên khoáng Công thức
Arsenargentite Ag
3
As Arsenopyrite FeAsS
Chloanthite (Ni, Co)As
3-x
Cobaltite CoAsS
Domeykite Cu
3
As Enargite Cu
3
AsS
4
Loellinggite FeAs
2
Tennantite (Cu,Fe)

12
As
4
S
13
Niccolite NiAs Pearceite Ag
16
As
2
S
11
Safflorite (Co, Fe)As
2
Proustite Ag
3
AsS
3
Sperrylite PtAs
2
Gersdorffite NiAsS
Skutterudite (Co, Ni)As
3
Glaucodote (Co,Fe)AsS
Orpiment As
2
S
3
Arsenolite As
2
O

3
Realgar AsS Adamite Zn
2
AsO
4
OH
Vin khoa hc v cụng ngh mụi trng ỏn tt nghip
Asen là thành phần của hơn 200 khoáng vật khác nhau. Khoáng vật phổ biến
nhất là Arsenopyrite (FeAs
0.9
S
1.1
ữ FeAs
1.1
S
0.9
), tiếp đến là các khoáng asenua (27
loại), sunfua (13 loại), muối sunfo (65 loại) và các sản phẩm ôxy hoá của chúng (2
dạng ôxit, 11 dạng asenit, 116 dạng asenat và 7 dạng silicat)[10]. Tên của một số
khoáng vật của Asen đợc trình bày trong bảng 1.
I.2. Đặc điểm phân bố Asen trong các hợp phần môi trờng tự nhiên [6].
I.2.1. Asen trong đá và quặng:
Hàm lợng Asen trong các đá magma từ 0.5 2.8 ppm, các đá cacbonat 2.0
ppm, đá cát kết 1.2 ppm thấp hơn trong các đá trầm tích (6.6ppm) (A.P
Vinogradov 1962). As đợc tập trung trong các thành tạo giàu vật chất hữu cơ nh
trong các đá phiến ở Châu Âu và Nhật Bản (13 ppm), đá phiến đen ở Mỹ (5 17
ppm). Asen là một trong những nguyên tố có nhiều khoáng vật nhất, tới 368 dạng
trong đó các nhóm hydroasenat và asenat - với 213 khoáng vật, sunfurasenat 73
khoáng vật, intemetallit 40 khoáng vật Trong các đá phiến sét phần lớn Asen
tồn tại trong silicat (85.5 92.5%), phần nhỏ còn lại ở dạng hợp chất khác nh ôxit,

sulfua, asenua (khoảng 7 14.5%).
ở Việt Nam cha có nhiều nghiên cứu chuyên sâu và toàn diện về Asen trong
các thành tạo tự nhiên. Các kết quả phân tích gần đây bằng phơng pháp phân tích
kích hoạt nơtron và hấp thụ nguyên tử, ICP có độ nhạy cao hơn khi xác định Asen
cho thấy, hàm lợng trung bình của Asen trong các đá magma không bị biến đổi
nhiệt dịch < 13.1 ppm (Nguyễn Kinh Quốc, 1992), trong trầm tích vùng Tây Bắc
Việt Nam dao động trong khoảng 0.28 1.33 ppm, đá phiến sét thuộc hệ tầng Cò
Nòi 0.93 ppm, đá cát kết, bột kết thuộc hệ tầng Yên Châu 0.47 ppm, đá
cácbonat thuộc hệ tầng Bản Páp 1.33 ppm (Đỗ Văn ái, 1994). Đá vây quanh ở
nhiều vùng mỏ nguồn gốc nhiệt dịch thờng chứa Asen với hàm lợng khá cao. Theo
Đặng Mai (2000) hàm lợng As trong quạng vàng kiểu thạch anh-vàng-sulfua trong
các đá phun trào bazan thuộc hệ tầng Việt Nam, khu vực Đồi Bù (Hoà Bình) dao
động trong khoảng từ 50 204 ppm. Còn hàm lợng Asen trong đá cát bột kết,
phiến silic, phiến sét thuộc hệ tầng Thần Sa trong đới khoáng hoá thạch anh
sulfua vàng khu vực Khau Âu La Hiên (Bắc Cạn, Thái Nguyên) đạt 13.2 ppm,
H c Cng _Lp CNMT_K47
trong quạng là 1292 1442 ppm. Hàm lợng trung bình As trong đá phiến xerixit,
phiến sét hệ tầng Cốc Xô thuộc vùng mỏ chì - kẽm Chợ Đồn (Bắc Cạn) đạt tới 97.8
ppm còn hàm lợng Asen trong quạng chì - kẽm đạt tới 8205 261824 ppm (Đỗ
Văn ái, 2000). Nhìn chung, hàm lợng As trong một số vùng mỏ nguồn gốc nhiệt
dịch cao hơn so với khu vực không có khoáng hoá.
I.2.2. Asen trong đất và vỏ phong hoá
Hàm lợng trung bình của Asen trong đất từ 5 ppm 6 ppm (K.Bowen, 1979),
trong đất ở Mỹ là 1.7 5 ppm, ở Pháp và Italia 2 ppm, Canada 6.3 ppm,
Nhật Bản 3.5 52 ppm, ở Liên Xô là 3.6 ppm.
Các kiểu đất khác nhau về hàm lợng As, hàm lợng trung bình Asen trong đất
phát triển trên đá cát kết ở Thái Lan là 2.4ppm, ở Nhật Bản 4ppm, Hàn Quốc
4.6ppm, Canada 5.8ppm, đất Laterit ở Australia là 3ppm. Đất phong hoá từ sét kết
giàu Asen hơn: Bungari 3.4ppm, Thái Lan 12.8ppm, Anh 25ppm
ở nớc ta ít tài liệu về địa hoá Asen trong đất.Một số nghiên cứu gần đây (Đỗ

Văn ái,2000) về sự phân bố Asen trong đất vỏ phong hoá ở Việt Nam cho thấy:
Hàm lợng trung bình của Asen trong đất Tây Bắc giao động trong khoảng 2.6-
11ppm. Đất hình thành trên các đá biến chất: phiến xerixit, phiến mica, phiến
amphibolit thuộc hệ tầng Nậm Cô, đất trên các đá biến chất thuộc hệ tầng Suối
Chiêng có hàm lợng Asen không cao, khoảng 2.6ppm. Đất dốc tụ trên đávôi thuộc
diệp Đồng Giao 2.87ppm, đất phát triển trên cát kết, bột kết, sét kết thuộc hệ tầng
Cẩm Thuỷ, trên cát kết, bột kết thuộc điệp Yên Châu trung bình từ 7.1-8.4ppm, đất
trên phiến đá thuộc diện sông Mã 9.35ppm (Đỗ Văn ái,1994).VPH trên quặng
vàng ở Đồi Bù Giàu As hơn (5 2550 ppm, trrung bình 372). Theo Đặng
Mai(2000) hàm lợng As trong đất và VPH feralit trên các đá bazan hệ tầng Việt
Nam ở khu quặng vàng Đối Bù là 5-220 ppm, trung bình 161ppm.
Asen có xu hớng đợc tích tụ trong quá trình phong hoá. Trong nhiều kiểu đất ở
các cảnh quan địa hoá khác nhau có hàm lợng Asen giàu hơn trong đá mẹ. Chẳng
hạn, hàm lợng trung bình của Asen trong các đá trầm tích lục nguyên thuộc mỏ
vàng Khau Âu(Bắc Kạn) là 13.2 ppm còn trong đất và vỏ phong hoá phát triển trên
chúng là 16.9 ppm, đất trong các dị thờng quặng tới 92.3ppm. Đất khu vực mỏ chì -
Vin khoa hc v cụng ngh mụi trng ỏn tt nghip
kẽm Chợ Đồn (Bắc Kạn) cũng có sự tích tụ As: Hàm lợng trung bình của Asen trong
các đá trầm tích, trầm tích biến chất khu vực, khoảng 97.8 ppm, còn trong đất và vỏ
phong hoá hình thành chúng 915 ppm (210-1.518 ppm), hệ số tập trung K=9.
I.2.3. Asen trong trầm tích bở rời
Hàm lợng tổng Asen trong bùn biển đại dơng thế giới là 1ppm (Vinogradov
1967), trong trầm tích Đệ tứ hạt mịn ở Osaka, Kobe, Kyoto, Chiaba, Fukuoka,
Sendai (Nhật Bản) khoảng 1-30 ppm, trong trầm tích sét biển tuổi Plio-pleistocene ở
Osaka là 200 ppm (Mitamura,1998; Masuda and Mitamura,1998). Theo Nguyễn
Thị Chuyền, Phạm Hùng Việt (2000), hàm lợng As trong trầm tích Đệ tứ ở các lỗ
khoan nớc Hà Nội (6 - 63 ppm trong trầm tích sét nâu, 2-12 ppm trong sét màu
xám, 0.5-5 ppm trong cát vàng- nâu xám) có quan hệ tuyến tính với hàm lợng
Fe(OH)
3

, FeOOH (R
As-Fe
=0,94). Trầm tích biển ven bờ Việt Nam có hàm lợng As
(dạng trao đổi ion) dao động trong khoảng 0.1-6ppm , cao nhất là vùng ven bờ Bạc
Liêu-Cà Mau và Phú Yên, Quảng Ngãi (Mai Trọng Nhuận, Đào Mạnh Tiến, 1997,
1998, 1999).
I.2.4. Asen trong không khí và nớc
Hàm lợng Asen trong không khí (ng/m
3
) của thế giới khoảng 0.007- 2.3
( trung bình 0.5), vùng ô nhiễm là 1.5 - 190 ( trung bình 15), ở Châu phi
0.6 1.2; ở Nam Mỹ 0.9-1.6; ở Châu Âu, Bắc Mỹ 2.4; Liên Bang Đức 1.5-53;
Nhật Bản 0.3-150. Theo Phạm Ngọc Hồ và cộng sự (2000), hàm lợng As trong
không khí ở khu vực xung quanh Ngã T Sở là 0.036-0.071 ( trung bình 0.044
ng/m
3
).
Hàm lợng Asen trong nớc ma (
à
g/l) ở Thái Bình Dơng là 0.6, ở Nhật 1.6, ở
Thuỵ Điển 2.5, vùng không bị nhiễm ở Châu Âu là 0.005 - 0.018
(trung bình 0.08), vùng ô nhiễm ở Bắc Âu là 3.6 - 84 (trung bình 12.3).
Hàm lợng Asen (
à
g/l) trong nớc biển thế giới khoảng 3.7, trong nớc sông thế
giới là 4, trong nớc sông ở Mỹ là 1.5, Nhật 1.7, Liên Bang Đức 3.6, Thụy Điển 0.2-
10, ở Anh 15(
à
g/l). Hàm lợng Asen trong nớc dới đất (
à

g/l) ở Na Uy 0,002- 11
(trung bình 0,02), Ireland 0.2- 0.4, Liên Xô 3, Nhật 0.3 - 3.4, Mỹ 1- 6, Thụy Điển
0.08 - 22.
H c Cng _Lp CNMT_K47
Hàm lợng Asen trong nớc dới đất phụ thuộc rất nhiều vào tính chất và trạng thái môi
trờng địa hoá. Dạng Asen tồn tại chủ yếu trong nớc dới đất là H
3
A
s
O
4
4-
(trong môi tr-
ờng pH axít đến gần trung tính ), HA
s
O
4
2-
(trong môi trờng kiềm). Hợp chất của
Asen với Na có tính trung hoà tan rất cao, còn những muối của Asen với Ca, Mg và
các hợp chất Asen hữu cơ, đặc biệt là Asen-axít fulvic rất bền vững, có xu thế tăng
theo chiều tăng của độ pH và tỉ lệ As-axit fulvic. Các hợp chất của As
5+
đợc hình
thành theo phơng thức này. Phức chất Asen nh vậy có thể chiếm tới 80% các dạng
hợp chất Asen tồn tại trong nớc dới đất. Asen trong nớc dới đất thờng tập trung cao
trong kiểu nớc bicacbonat, nh bicacbonat CL,Na,B,Si. Nớc dới đất trong những vùng
trầm tích núi lửa, một số khu vực quặng hoá nguồn gốc nhiệt dịch, mỏ dầu - khí, mỏ
than, thờng giàu Asen.
Theo Đỗ Trọng Sự (1997) hàm lợng As trong nớc ngầm trong một số vùng

miền Bắc khoảng 0.0001- 0.32 mg/l (bảng 2). Nớc ngầm ở một số thuộc Việt Trì,
Hà Nội và Hải Phòng có As (trung bình 0.014-0.034 mg/l) cao hơn nớc ngầm ở Bắc
Giang và Nam Định (trung bình 0.0038-0.0068 mg/l). Hàm lợng As của tầng chứa
nớc Pleistocene (0.0003-0.0927mg/l) thấp hơn trong tầng chứa nớc Holocên
(0.0002-0.132mg/l, Đỗ Trọng Sự,1997). ở Hà Nội, hàm lợng Asen trong nớc ngầm
ở những vùng có trầm tích đệ tứ với các túi bùn giàu vật liệu hữu cơ thờng cao hơn ở
các vùng khác (Nguyễn Thị Chuyên và Cộng sự, 2000).
I.2.5. Asen trong sinh vật
Trên thế giới , cây trồng cũng chứa một lợng Asen nhất định, đôi khi khá cao.
Hàm lợng Asen trong thực vật khô là n.10 - 5%,trong cỏ chăn nuôi ở Mỹ là 0,06 -
0,7ppm. Hàm lợng trung bình của asen (ppm) trong lúa (khô) 110 - 200, ngô (khô)
30 - 40, bắp cải ( tơi) 50 - 200, cà chua ( tơi) 9- 1200. Asen tích tụ chủ yếu ở rễ, ở
những khu vực đất bị ô nhiễm thì rễ cây hấp thụ khá nhiều Asen (1000 - 6000ppm),
còn phần trên mặt đất 100ppm. Rất đáng lu tâm là ( theo K.William, 1940) hàm l-
ợng của chính nó trong rau trớc đây (0.1- 2.7ppm trung bình 0.3- 0.5ppm), thấp hơn
hàm lợng của chính nó trong rau hiện nay? Phải chăng đây là hậu quả của sự ô
nhiễm môi trờng đất, nớc bởi As hiện nay. Sinh vật biển nói chung thờng giàu Asen,
Vin khoa hc v cụng ngh mụi trng ỏn tt nghip
hàm lợng trung bình của Asen trong cá biển từ 0.2- 4.7ppm(trung bình 2.7ppm), còn
cá nớc ngọt là 0.54 ppm. Asen tập trung trong gan và mỡ cá.
Asen đi vào cơ thể con ngời trong một ngày đêm thông qua chuỗi thức ăn
khoảng 1mg, qua bụi không khí 1.4g các đờng khác 0.04 1.4 g. Asen hấp thụ vào
cơ thể ngời qua đờng dạ dày, nhng cũng dễ bị thải ra. Hàm lợng Asen trong cơ thể
ngời khoảng 0.08- 0.2 ppm, tổng lợng Asen có trong ngời bình thờng khoảng
1.4mg. Asen tập trung trong gan, thận, hồng cầu, homoglobin và đặc biệt tập trung
trong não, xơng, da, phổi, tóc.
I.3. Vấn đề ô nhiễm môi trờng bởi Asen và những tác hại đối với sức
khoẻ con ngời.
Về mặt sinh học, Asen là một chất độc có thể gây 19 bệnh khác nhau trong đó
có ung th da và phổi. Mặt khác Asen có vai trò trong trao đổi nuclein, tổng hợp

protit và hemoglobin. Asen ảnh hởng đến thực vật nh một chất cản trao đổi chất,
làm giảm mạnh năng xuất, đặc biệt trong môi trờng thiếu phôtpho. Độc tính của các
hợp chất Asen đối với sinh vật dới nớc tăng đần theo dãy Asin-> Asenit->Asenat->
hợp chất Asen hữu cơ.
Trong môi trờng sinh thái, các dạng hợp chất Asen hoá trị 3 có độc tính cao hơn
dạng hoá trị 5. Môi trờng khử là điều kiện thuận lợi để cho nhiều hợp chất Asen hoá
trị 5. Thế ôxy hoá - khử, độ pH của môi trờng và lợng kaloit giàu Fe
3+
, là những
yếu tố quan trọng tác động đến quá trình ôxy hoá - khử các hợp chất Asen trong tự
nhiên. Những yếu tố này có ý nghĩa làm tăng hay giảm sự độc hại của các hợp chất
Asen trong môi trờng sống.
Sự nhiễm độc Asen còn gọi là arsenicosis xuất hiện nh một tai hoạ môi trờng
đối với sức khoẻ con ngời trên thế giới. Các biểu hiện đầu tiên của bệnh nhiễm độc
Asen là chứng sạm da (melanosis), dầy biểu bì (keratosis), từ đó dẫn đến hoại th hay
ung th da. Asen có thể gây nhiễm độc ở liều lợng rất nhỏ và ảnh hởng đến hầu hết
các cơ quan trong cơ thể. Ngời sử dụng nớc bị nhiễm asen ở nồng độ cao lâu dài cho
ăn uống có thể bị ung th các cơ quan nội tạng nh: phổi, bàng quang, dạ dày, gan,
thận , cũng nh các bệnh liên quan đến hệ thần kinh, hệ hô hấp, đờng tiêu hoá, cơ,
xơng khớp. Asen đi vào cơ thể bằng tất cả các con đờng: hít thở, ăn uống và thẩm
thấu qua da. Trong đó, uống nớc bị nhiễm là con đờng chính để asen xâm nhập vào
H c Cng _Lp CNMT_K47
cơ thể. Khi vào trong cơ thể, Asen(III) tấn công ngay lập tức vào các enzim có chứa
nhóm (-SH) và cản trở hoạt động của chúng. Quá trình này có thể đợc giải thích
bằng cơ chế sau: [14,15,16].
Cơ chế gây độc của asenit:
( )
( )

+


=+


OH
dongthubidaPhuc
roteinP
CH
SHC
AsOHC
SHC
AsO
dotudangEnzim
roteinP
CH
SHHC
HC
SHHC
2

)(
)(
6
2
2
3
3
6
2
2
Asenat cũng giống phốt phát, dễ kết tủa với các kim loại và ít độc hơn so với
dạng asenit. Khi xâm nhập vào cơ thể, asenat thế chỗ của phốt phát trong chuỗi phản
ứng tao adenozintriphotphat (ATP) do đó ATP sẽ không đợc hình thành:
ATPOH
OPO
OC
OHHC
OPOHC
PO
H
OC
OHHC
OPOHC
+
=


=+
=

2
2
2
2
3
4
2
2
Khi có mặt của asenat, tác dụng sinh hoá chính của nó là gây keo tụ protein, tạo
ra phức với Coenzym và cản trở quá trình phốt phát hoá để tạo ra ATP.

+
=


=+
=


OH
OAsO
OC
OHHC
OPOHC
AsO
H
OC
OHHC
OPOHC
2
2
2
2
3
4
2
2
Vì asen có ảnh hởng đến sức khoẻ con ngời nên tổ chức Y tế thế giới đã đa giới

hạn nồng độ asen trong nớc uống xuống 10 àg/L vào năm 1993. Tiêu chuẩn này
cũng đã đợc bộ Y Tế Việt Nam đa ra năm 2002.
Nguồn Asen ô nhiễm trong môi trờng có thể là các quá trình tự nhiên (phun
trào núi lửa, hoạt động macma, nhiệt dịch, phong hoá ) và đặc biệt là hoạt động
nhân sinh (đốt nhiên liệu hoá thạch, đốt rác, nấu chảy quạng, luyện kim, khai thác
và chế biến quạng nhất là quạng sulfua và asenua, sản xuất và sử dụng thuốc trừ sâu
diệt cỏ, phân hoá học, vũ khí hoá học
Vin khoa hc v cụng ngh mụi trng ỏn tt nghip
Hình 1: Các con đờng xâm nhập asen vào cơ thể con ngời [7].
* Biện pháp phòng ngừa và giải độc:
Nguyên tắc của việc phòng tránh sự nhiễm độc của các tác nhân gây độc nói
chung và Asen nói riêng là không cho chúng xâm nhập vào cơ thể, khi phát hiện
nhiễm độc thì phải nhanh chóng, kịp thời, chính xác cách ly nạn nhân khỏi nguồn
gây độc và giải độc.
Nớc uống là nguồn chủ yếu gây nhiễm độc Asen, đặc biệt là nguồn nớc ngầm
cha qua xử lý hoặc xử lý không hiệu quả lợng Asen trong đó. Vì vậy, điều trớc tiên
phải làm là cung cấp nớc ăn, uống với chất lợng đảm bảo (nồng độ Asen đạt tiêu
chuẩn cho phép, theo tiêu chuẩn vệ sinh nớc ăn uống QĐ/BYT 1329-2002 là
10àg/l). Điều này chỉ có thể thực hiện đợc khi chúng ta xử lý tốt nguồn nớc nhiễm
Asen hoặc thay đổi nguồn cung cấp nớc.
Khi làm việc trực tiếp với Asen hoặc với các chất có chứa Asen cần tránh tiếp
xúc trực tiếp với da, mắt và mũi bằng cách sử dụng khẩu trang, kính, găng tay hoặc
mặt nạ phòng độc. Trong phòng thí nghiệm, tuyệt đối không ăn, uống, hút thuốc
trong quá trình làm việc. Muốn ăn, uống, hút phải rửa tay bằng xà phòng và sau khi
làm công việc đã hoàn thành [15].
Trong trờng hợp bị ngộ độc Asen, nếu nạn nhân vẫn còn trong môi trờng nhiễm
Asen thì ngay lập tức phải tách nạn nhân ra khỏi đó, cởi bỏ quần áo đã nhiễm Asen,
rửa sạch ngời bằng nớc sạch, xà phòng, nếu bị vào mắt cần rửa sạch mắt bằng nớc
sạch ít nhất trong vòng 15 phút. Nếu bệnh nhân vẫn còn tỉnh táo thì cho uống hai
cốc sữa (nớc) hay trứng sống. Nếu có thể, chuyển bệnh nhân tới bệnh viện nhanh

nhất [15].
Để giải độc Asen ta tiêm (uống) hoá chất có chứa nhóm -SH nh: 2,3
dimecaptopropanol: HS-CH
2
-CH(SH)-CH
2
-OH, chất này có khả năng liên kết với
AsO
3
3-
nên giảm sự liên kết của AsO
3
3-
với nhóm SH của enzim trong cơ thể. Quá
trình này có thể mô tả bằng một phản ứng sau:

I.4. Quá trình sử dụng các hợp chất của Asen trong lịch sử
Từ xa xa, con ngời đã sử dụng các hợp chất của Asen trong chế tác đồ cổ. Hợp
kim của đồng chứa Asen (hàm lợng Asen từ 0,25 đến 12 % theo khối lợng) đợc
dùng để chế tạo công cụ và đồ trang sức. Tác giả Coghlan chia hợp kim của đồng và
Asen thành 2 nhóm: nhóm hợp kim có hàm lợng Asen thấp (đợc điều chế bằng cách
H c Cng _Lp CNMT_K47
nung nóng chảy quặng đồng có chứa Asen) và nhóm hợp kim có hàm lợng Asen
cao. Orpiment (As
2
S
3
) và Realgar (AsS) đợc dùng trong sản xuất mỹ phẩm và trang
sức. Hợp chất Asen sulfua có màu vàng đẹp nên thời Trung cổ nó đợc sử dụng làm
màu sơn. Ngời Ai Cập dùng hợp kim chứa đồng, thiếc, Asen làm gơng kim loại.

Những ghi chép của Aristotle cho thấy: độc tính của Asen đợc biết vào khoảng năm
340 trớc Công Nguyên. Cuốn sách Chinese Encyclopedia of Medicine năm 1600
cũng đề cập đến độc tính của Asen và đa ra ứng dụng của Asen chống lại côn trùng.
Công dụng khác của các hợp chất chứa Asen trong thời xa là làm thuốc. Trong cuốn
sách Y học cổ ấn Độ cổ có ghi: Orpimient (tên ấn độ là Haritalam) tinh khiết chữa
đợc tính cách lạnh lùng, cảm giác sợ ma, kích thích ăn ngon và chữa bệnh hủi.
Orpimient không tinh khiết làm giảm tuổi thọ, gây viêm nhiễm và co giật tay chân.
Realgar (tên ấn Độ là Manas-shila) là chất giảm béo, chữa trị các bệnh hen xuyễn,
viêm phế quản, loại trừ các tạp chất trong máu. Đầu thế kỷ thứ 16, nhà Y học
Paracelsus coi Asen cũng nh muối sulfat của đồng, chì, thuỷ ngân là các thuốc hiện
đại thời bấy giờ. Đến thế kỉ thứ 19, dung dịch Fowler (chứa 1% kali asenit, phát
minh năm 1786) đợc sử dụng rộng rãi để chữa nhiều căn bệnh, dung dịch Donavan
(asen iodua) và dung dịch Valagin (asen triclorua) để chữa bệnh thấp khớp, bệnh
hen suyễn, sốt rét, lao, bệnh đái đờng.
Cùng với việc sử dụng các hợp chất của Asen, con ngời cũng đã nhận ra đợc độc
tính của nó. Nhiều trờng hợp gây độc do việc sử dụng chất tạo màu (chứa asen) để
làm hoa giả, đồ chơi, giấy dán tờng đã đợc đa ra. Nhiều giả thuyết cho rằng cái chết
của Napoleon là do Asen đợc dùng làm chất tạo màu trong giấy dán tờng. Cái chết
của đại sứ ngời Mỹ ở Italia, bà Clare Boothe Luce, vào năm 1978 có dấu hiệu ngộ
độc do Asen. Bà Clare đã sử dụng căn phòng có lớp sơn trần nhà chứa chì asenat.
Ngời ta cho rằng lớp bong từ sơn trần nhà là nguyên nhân dẫn đến cái chết của bà.
Khoảng năm 1880, Hội đồng Y tế xã hội nớc Anh lo lắng về việc sử dụng các hợp
chất của asen, họ cũng đã đề xuất cần loại bỏ một số ứng dụng của Asen.
Bảng 2- Các công dụng của hợp chất chứa Asen.
Lĩnh vực Công dụng
Nông nghiệp Thuốc trừ sâu, diệt cỏ, diệt côn trùng, chất bảo quản gỗ
Vin khoa hc v cụng ngh mụi trng ỏn tt nghip
Chăn nuôi Thuốc ngừa bệnh cho gia súc,
Y tế Thuốc chống bệnh giang mai, bệnh trùng mũi khoan,
thuốc ngủ

Điện tử Pin mặt trời, thiết bị quang điện tử, bán dẫn, điôt phát
quang
Công nghiệp Xúc tác, gốm, thuốc nhuộm, phụ gia chống mốc cho
sơn
Luyện kim Hợp kim, linh kiện ác quy

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, con ngời biết đợc các
công dụng thực của các hợp chất chứa Asen. Công dụng của các hợp chất chứa
Asen đợc liệt kê trong bảng 2. Phần lớn Asen, khoảng 75% lợng đợc tiêu dùng, đợc
sử dụng trong nông nghiệp làm thuốc trừ sâu, diệt cỏ, côn trùng nh: Mono sodium
methylarsonate (MSMA), disodium methylarsonate (DSMA), axit dimethylarsinic,
axit asenic. Asen kim loại đợc dùng chủ yếu trong luyện kim, để tạo hợp kim với chì
và một lợng nhỏ đồng. Một lợng nhỏ Asen cũng thêm vào lới hợp kim chì -
antimony trong sản xuất ắc quy axit. Đồng và hợp kim của đồng có nhiệt độ tái kết
tinh cao và khả năng chống ăn mòn khi đợc thêm một lợng nhỏ Asen. Asen tinh
khiết đợc sử dụng trong công nghiệp điện tử, chủ yếu dới dạng gali hoặc indi asenua
để tạo hợp chất bán dẫn. Gali asenua đợc sử dụng trong sản xuất diot phát quang,
pin mặt trời, thiết bị phát tia hồng ngoại, cửa sổ laze. Indi asenua đợc dùng để chế
tạo thiết bị hồng ngoại, thiết bị laze.
I.5. Asen trong nớc ngầm
Asen có mặt phổ biến trong các nguồn nớc ngầm trên thế giới với nồng độ nhỏ
hơn 5 àg/L[12]. Tuy nhiên, ở một số nơi nớc ngầm chứa asen với hàm lợng vợt quá
50 àg/L nh: khu vực đông nam á, miền Tây nớc Mỹ, ấn độ, Banglades, Đài Loan
Theo tổng kết của một nhóm nghiêm cứu thuộc tr ờng đại học Chiba, Nhật Bản:
Nồng độ Asen trong nớc ngầm ở Hungary từ 1 ữ 174 àg/L (trung bình là 68 àg/L),
miền tây nam Phần Lan : 17 ữ 980 àg/L, miền nam Iowa và miền tây Missuorri nớc
Mỹ: 34 ữ 490 àg/L, vùng Pampa thuộc Cordoba nớc Ac-hen-ti-na: 100 ữ 3810
H c Cng _Lp CNMT_K47
àg/L, nớc Chi Lê: 470 ữ 770 àg/L, Banglades: 10 ữ 1000 àg/L, tỉnh Nakkon Si
Thamat, Thái Lan: 1,25 ữ 1032 àg/L (trung bình là 95,2 àg/L)[13]. Tại Việt Nam,

theo kết quả khảo sát một số địa điểm xung quanh Hà Nội của nhóm nghiên cứu
kim loại nặng thuộc Trung tâm nghiên cứu Công nghệ Môi trờng và phát triển bền
vững, trờng đại học Khoa học Tự nhiên từ năm 2003 đến 2005 cho thấy: xã Hoàng
Liệt, hàm lợng Asen trong nớc ngầm từ 50 ữ 130 àg/L (trung bình 56 àg/L), Sơn
Đồng từ 30 ữ 450 àg/L (trung bình 251 àg/L), các mẫu nớc ngầm dọc sông Hồng
nồng độ Asen từ 1 ữ 500 àg/L (trung bình 82 àg/L)[4]. Kết quả điều tra của Viện Y
Học Lao Động và Vệ Sinh Môi Trờng tại 3 xã Hoà Hậu, Vĩnh Trụ, Bồ Đề của tỉnh
Hà Nam: trong số 1932 mẫu nớc giếng khoan có 57,3% mẫu có nồng độ Asen từ
100 đến trên 500 àg/L[3].
Bảng 3: Hàm lợng asen trong nớc dới đất.
(Nguồn: Đỗ Trọng Sự (2001), Hiện trạng ô nhiễm arsen ở Việt Nam Hiện trạng ô nhiễm
nguồn nớc bởi arsen ở Hà Nội và một số vùng phụ cận)
STT
Vùng nghiên
cứu
Diện
tích
(km
2
)
Tầng
chứa n-
ớc
Hàm lợng As trong nớc (àg/l)
Mùa ma Mùa khô
Số
mẫu
TB Min Max
Số
mẫu

TB Min Max
1 Hà Nội 800
Q
IV
+ Q
IIII
36
81
5,9
12,7
0,1
0,1
11,8
28,0
43
77
33,9
14,4
0,2
0,3
132,0
93,7
2 Hải Phòng 600
Q
I-III
+ Q
IV
51 4,1 0,3 15,0 36 13,0 1,7 96,0
3 Nam Định 500
Q

I-III
+ Q
IV
32 4,8 0,1 29,0 22 3,8 0,1 16,1
4
Việt Trì -
Lâm Thao
250 Q
IV
21 4,1 0,1 9,4 24 25,4 1,0 320,0
5 Bắc Giang 20 Q
IV
22 6,0 0,1 12,2 18 6,8 1,0 19,0
(ghi chú: Q
IV
: là tầng nông-Halocen; Q
I-III
: là tầng sâu-Pleistocen)
Asen có mặt trong nớc ngầm có thể do nguyên nhân tự nhiên hay hoạt động
của con ngời. Theo cơ chế tự nhiên, Asen đợc giải phóng vào nớc ngầm là do quá
trình khử hoá, hoà tan oxyhydroxit sắt chứa Asen tại các tầng chứa nớc [5].
4FeOOH + CH
2
O + 7H
2
CO
3


sinhVi

4Fe
2+
+ 8HCO
3
-
+ 6H
2
O
Vin khoa hc v cụng ngh mụi trng ỏn tt nghip
Trong điều kiện khử, As(V) dễ bị khử thành As(III) bởi các chất hữu cơ dới tác
động của vi sinh vật. As(III) dễ tan trong nớc và khả năng hấp phụ trên bề mặt chất
rắn kém hơn nhiều so với As(V). Việc sử dụng các hợp chất chứa Asen trong công
nghiệp, nông nghiệp của con ngời cũng góp phần làm tăng nồng độ Asen trong nớc
ngầm.
Trong nớc ngầm, Asen tồn tại ở các trạng thái hoá trị +3 và +5 ở dạng vô cơ
(axit arsenơ H
3
AsO
3
, axit arsenic H
3
AsO
4
), hoặc hữu cơ. Dạng hữu cơ chỉ chiếm 1
phần nhỏ tổng lợng Asen trong nớc ngầm. Trong điều kiện khử, Asen chủ yếu ở
trạng thái hoá trị +3, trong điều kiện ôxy hoá ở trạng thái hoá trị +5.
Trong môi trờng nớc, H
3
AsO
3

phân ly thành các dạng ion nh sau:
H
3
AsO
3
= H
2
AsO
3
-
+ H
+
pK
1,As(III)
= 9,2
H
2
AsO
3
-
= HAsO
3
2-
+ H
+
pK
2,As(III)
= 12,1
HAsO
3

2-
= AsO
3
3-
+ H
+
pK
3,As(III)
= 12,9
H
3
AsO
4
phân ly theo các phơng trình:
H
3
AsO
4
= H
2
AsO
4
-
+ H
+
pK
1,As(V)
= 2,2
H
2

AsO
4
-
= HAsO
4
2-
+ H
+
pK
2,As(V)
= 6,98
HAsO
4
2-
= AsO
4
3-
+ H
+
pK
3,As(V)
= 11,5
H
3
AsO
3
H
2
AsO
3

-
HAsO
3
2-
AsO
3
3-
Hình 2: Đồ thị biểu diễn phần mol của H
3
AsO
3
, H
2
AsO
3
-
, HAsO
3
2-
, AsO
3
3-
theo pH.
H
3
AsO
4
H
2
AsO

4
-
HAsO
4
2-
AsO
4
3-
Hình 3: Đồ thị biểu diễn phần mol của H
3
AsO
4
, H
2
AsO
4
-
, HAsO
4
2-
, AsO
4
3-
theo pH.
Phần mol của các dạng As(III), As(V) thay đổi theo pH trong môi trờng nớc đ-
ợc trình bày trên các đồ thị ở hình 2 và hình 3. Đồ thị ở hình 2 và 3 cho thấy trong
khoảng pH = 6 ữ 9, As(III) tồn tại chủ yếu ở dạng H
3
AsO
3

, As(V) ở dạng H
2
AsO
4
-
H c Cng _Lp CNMT_K47