vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường; ảnh hưởng của nó đến con người và các phương pháp xử lý

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
NGÀNH: QUÁN LÝ MÔI TRƯỜNG
KHÓA: 2010

MÔN: HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
VẤN ĐỀ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG
TRONG MÔI TRƯỜNG;
ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN CON NGƯỜI
VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
GIẢNG VIÊN : TS. MAI TUẤN ANH
HỌC VIÊN : BÙI THỊ DIỆU LINH
VÕ THỊ HỒNG PHONG
NGUYỄN THỊ VINH
TP. Hồ Chí Minh, tháng 7/2011
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 1 | P a g e
MỤC LỤC
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 2 | P a g e
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG
Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm
3
. Các kim loại quan
trọng nhất trong việc xử lý nước là Zn, Cu, Pb, Cd, Hg, Ni, Cr, As, Một vài các kim loại
trong số này có thể cần thiết cho cơ thể sống (bao gồm động vật, thực vật, các vi sinh vật)
khi chúng ở một hàm lượng nhất định như Zn, Cu, Fe Tuy nhiên khi ở một lượng lớn hơn
hoặc nhỏ hơn nó sẽ trở nên độc hại. Những nguyên tố như Pb, Cd, Ni không có lợi ích nào
cho cơ thể sống. Những kim loại này khi đi vào cơ thể động vật hoặc thực vật ngay cả ở
dạng vết cũng có thể gây độc hại.
Trong tự nhiên, kim loại nặng tồn tại trong ba môi trường: môi trường khí, môi trường nước
và môi trường đất.

1.1 MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ
Trong môi trường khí, kim loại nặng thường tồn tại ở dạng hơi kim loại. Các hơi kim loại
này phần lớn là rất độc, có thể đi vào cơ thể con người và động vật khác qua đường hô hấp.
Từ đó gây ra nhiều bệnh nguy hiểm cho con người và động vật.
1.2 MÔI TRƯỜNG ĐẤT
Trong môi trường đất thì các kim loại nặng thường tồn tại ở dưới dạng kim loại nguyên
chất, các khoáng kim loại, hoặc các ion Kim loại nặng có trong đất tồn tại dưới dạng ion
thường được cây cỏ, thực vật hấp thụ làm cho các thực vật này nhiễm kim loại nặng… Và
nó có thể đi vào cơ thể con người và động vật thông qua đường tiêu hóa khi người và động
vật tiêu thụ các loại thực vật này.
Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất ở Việt Nam
Theo nghiên cứu của Phạm Quang Hà (2001) về hàm lượng Cd trong một số loại đất ở Việt
Nam cho thấy, hàm lượng Cd trong đất phù sa với mức dao động là 12% và đối với đất xám
là 29%. Nhìn chung, hàm lượng Cd trong đất xám là thấp nhất, trung bình khoảng 0,47
ppm, tiếp theo là đất phù sa 0,82 ppm và cao nhất là đất đỏ 1,24 ppm. So với tiêu chuẩn chất
lượng nền môi trường đất nông nghiệp ở Canada là 1,4 mg/kg đất thì về cơ bản đất nông
nghiệp nước ta còn sạch, đặc biệt là trong đất xám và đất phù sa. Ngược lại hàm lượng trong
các mẫu bùn rất cao (đạt giá trị lớn nhất là 60,33 ppm) tạo ao giữa thôn có ngành nghề
truyền thống là đúc đồng, nhôm.
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 3 | P a g e
Bảng 1.1: Hàm lượng các kim loại nặng trong đất ở Việt Nam
Kim loại Khoảng dao động Trung bình
Cd 0,1 – 1 0,62
Hg 0,01 – 0,06 0,098
As 5 – 10 -
Pb 1 – 88,8 29,2
Se 1,01 – 2,5 0,4
Sb - 0,9
1.3 MÔI TRƯỜNG NƯỚC
Trong môi trường nước thì kim loại nặng tồn tại dưới dạng ion hoặc phức chất Trong ba

môi trường thì môi trường nước là môi trường có khả năng phát tán kim loại nặng đi xa nhất
và rộng nhất. Trong những điều kiện thích hợp kim loại nặng trong môi trường nước có thể
phát tán vào môi trường đất hoặc khí. Kim loại nặng trong nước làm ô nhiễm cây trồng khi
các cây trồng này được tưới bằng nguồn nước có chứa kim loại nặng hoặc đất trồng cây bị ô
nhiễm bởi nguồn nước có chứa kim loại nặng đi qua nó. Do đó kim loại nặng trong môi
trường nước có thể đi vào cơ thể con người thông qua con đường ăn hoặc uống.
Bảng 1.2: Các kim loại nặng và ảnh hưởng của chúng đến cơ thể sống
Tên kim loại
nặng
Khối lượng
phân tử (g)
Khối lượng
riêng (g/cm
3
)
Ảnh hưởng
đến thực vật
Ảnh hưởng
đến động vật
Pt 195 21,4 Độc -
Hg 200,56 13,59 Độc Độc
Pb 207 11,34 Độc Độc
Cu 64 8,92
Cần thiết
Độc
Cần thiết
Độc
Co 59 8,9 - Cần thiết
Ni 59 8,9 Độc Cần thiết
Cd 112 8,65 Độc Độc

Fe 56 7,86 Cần thiết Cần thiết
Cr 52 7,2
Cần thiết
Độc
Cần thiết
Mn 55 7,2
Cần thiết
Độc
Cần thiết
Zn 65 7,14 Cần thiết
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 4 | P a g e
Các quá trình sản xuất công nghiệp, quá trình khai khoáng, quá trình tinh chế quặng, kim
loại, sản xuất kim loại thành phẩm là các nguồn chính gây ô nhiễm kim loại nặng trong
môi trường nước. Thêm vào đó, các hợp chất của kim loại nặng được sử dụng rộng rãi trong
các nghành công nghiệp khác như quá trình tạo màu và nhuộm, ở các sản phẩm của thuộc
da, cao su , dệt, giấy, luyện kim, mạ điện và nhiều nghành khác cũng là nguồn đáng kể
gây ô nhiễm kim loại nặng. Khác biệt so với nước thải nghành công nghiệp, nước thải sinh
hoạt thường có chứa trong nó một lượng kim loại nhất định bởi quá trình tiếp xúc lâu dài
với Cu, Zn, hoặc Pb của đường ống hoặc bể chứa.
Sự tồn tại của kim loại nặng ở trong nước thải sinh hoạt do các tác nhân trong các mỹ phẩm
dùng để trang điểm, rửa mặt Một vài hóa chất được sử dụng trong nông nghiệp cũng làm
gia tăng ô nhiễm kim loại nặng như: Cu được thêm vào thức ăn cho lợn và được bài tiết ra
một lượng lớn bởi các loài động vật.
Kim loại nặng được phân loại nói chung là chất độc hại hoặc rất độc hại đối với các động
vật sống dưới nước hoặc rất nhiều các loài thực vật mặc dù ngay cả khi với mỗi loài hoặc
một nhóm loài có liên quan gần gũi tới nhau thì chúng đều có độ nhạy cảm với ảnh hưởng
của kim loại là khác nhau. Nói chung trong môi trường nước thì kim loại nặng có thể được
liệt kê sẵp xếp theo thứ tự giảm độc hại như sau: Hg, Cd, Cu, Ni, Pb, Cr, Co Tuy nhiên sự
sắp xếp này chỉ là tương đối và các vị trí của các nguyên tố này trong chuỗi sẽ rất khác nhau
với từng loài, từng điều kiện và đặc điểm môi trường. Phân chia theo sự khác biệt về đặc

tính của độ nhạy cảm với các kim loại, độc tính của các kim loại rất đa dạng với các điều
kiện môi trường chính bởi vì ảnh hưởng của điều kiện môi trường khác nhau lên các đặc
tính của từng kim loại. Nghiên cứu ảnh hưởng, hậu quả của kim loại nặng trong nước tới
sinh thái thường gặp những cản trở bởi thực tế là các tạp chất ô nhiễm khác luôn luôn có
mặt, do đó khó có thể xác định được mức độ ô nhiễm hay hậu quả của các kim loại có trong
nước thải gây nên với môi trường sinh thái.
Trong môi trường thì các kim loại nặng tồn tại trong các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ. Có
một vài bằng chứng cho thấy rằng khi trong nước thải có chứa các hợp chất hữu cơ thì độc
tính của kim loại đối với các động thực vật sống giảm đi. Tuy nhiên cũng có khi sự tồn tại
một số các hợp chất hữu cơ mà sự có mặt của nó cùng với các kim loại nặng lại làm tăng
thêm độc tính của kim loại nặng đó. Ví dụ như metyl thủy ngân.
Đối với con người một số các kim loại khi tồn tại một hàm lượng nhất định trong cơ thể con
người sẽ có ích, tuy nhiên khi nồng độ của các kim loại này lớn hoặc thấp hơn mức cho
phép thì nó sẽ là chất độc gây rối loạn trong cơ thể con người và tạo ra các bệnh nguy hiểm
như rối loạn cơ quan thần kinh, phá hủy gan, thận hoặc gây ra các bệnh ung thư
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 5 | P a g e
CHƯƠNG 2
NGUỒN GỐC Ô NHIỄM CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG
2.1. CROM
CTHH: Cr (Cr
3+
, Cr
6+
)
2.1.1. Nguồn phát sinh
Crom nói chung được biết đến trong trang trí của các sản phẩm mạ crom. Hầu hết các quặng
crom sản xuất được sử dụng trong sản xuất thép không rỉ. Tuy nhiên, crom kim loại là chất
không độc hại, chỉ các hợp chất của crom dưới dạng ion Cr
3+
, Cr

6+
mới có độc tính. Trong
môi trường nước, crom chủ yếu xuất hiện dưới dạng Cr
3+
, Cr
6+
. Cr
6+
xuất hiện trong nước
thải dưới dạng các hợp chất CrO
4
2-
(pH >7) Cr
2
O
7
2-
(pH≤ 7). Các hợp chất của crom được
thêm vào nước làm lạnh để ngăn chặn sự ăn mòn. Chúng cũng được sử dụng trong các quá
trình sản xuất như :
+ Tạo màu, nhuộm
+ Tananh hóa
+ Điện cực nhôm và các quá trình mạ kim loại và mạ điện khác
+ Trong các nghành công nghiệp hóa chất
Trong các quá trình mạ trong công nghiệp thì nghành sản xuất ô tô sản xuất ra nhiều các
sản phẩm mạ crom nhất. Nguồn chính của việc thải các hợp chất crom là các axit crom được
sử dụng trong quá trình mạ.
Cr
3+
xuất hiện trong nước thải phần lớn là do quá trình khử Cr

6+
trong nước thải công
nghiệp. Tuy nhiên trong các nước thải mạ vẫn có chứa Cr
3+
kể cả khi chưa khử.
2.1.2. Tiêu chuẩn cho phép của Crom trong nước
Theo tiêu chuẩn của tổ chức WHO nồng độ cho phép của Crom trong nước uống là 0,05
mg/l, ở Việt Nam nồng độ crom cho phép trong nước sinh hoạt đối với Cr
3+
là 0,05 mg/l và
Cr
6+
là 0,01 mg/l.
2.2. ĐỒNG
CTHH: Cu (Cu
+
, Cu
2+
)
Nguồn thải chính của đồng trong nước thải công nghiệp là nước thải quá trình mạ và nước
thải quá trình rửa, ngâm trong bể có chứa đồng. Các bể làm bằng đồng và đồng thau thường
bị các axit mạnh, trong các quá trình chứa, đựng các dung dịch, oxi hóa làm đồng tan vào
trong dung dịch. Còn trong các quá trình mạ, đồng được sử dụng làm nguyên liệu chính
hoặc chỉ là lớp phủ cho các kim loại như vàng, bạc
Đồng trong nước thải thường tồn tại dưới các dạng: các muối Cu
2+
như CuCl
2
, CuSO
4

hoặc tồn tại dưới dạng các muối phức. Ví dụ như khi đồng được kết hợp với kiềm (NaOH)
tạo ra: Na
2
[Cu(OH)
4
].

Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 6 | P a g e
2.3. CHÌ
CTHH: Pb (Pb
2+
)
2.3.1. Nguồn phát sinh
* Nguồn gốc tự nhiên
Hàm lượng chì trong vỏ trái đất 10-20 mg/kg.
Trong nước ngầm và nước mặt nồng độ của chì không vượt quá 10 µg/l.
Trong không khí lượng chì đưa vào khí quyển khoảng: 330.000 tấn/năm, trong đó 80-90%
bắt nguồn từ chất phụ gia akyl chì.
* Nguồn nhân tạo
Lượng chì tiêu thụ trên thế giới ngày một tăng do vậy lượng chì thải ra môi trường ngày
càng lớn. Các nguồn thải ra chì chính là:
- Khai thác quặng có chứa chì như: mỏ chì sunfit (PbS), chì cacbonat (PbCO
3
) và
chì sunfat (PbSO
4
) ;
- Tinh luyện chì;
- Sản xuất pin, acquy có sử dụng điện cực chì;

- Xử dụng xăng có pha chì;
- Quá trình luyện thép;
- Sản xuất chất màu;
- Thuốc trừ sâu có sử dụng Pb;
2.3.2. Tiêu chuẩn cho phép của Pb trong nước
Nồng độ cho phép tối đa của chì trong nước uống của tổ chức WHO là 0,05 mg/l. Quy
chuẩn cho phép của chì trong nước sinh hoạt của Việt Nam là 0,02 mg/l.
2.4. THỦY NGÂN
CTHH : Hg (Hg, Hg
+
, Hg
2+
)
2.4.1. Nguồn phát sinh
* Nguồn gốc tự nhiên
Thủy ngân tự nhiên chủ yếu do quá trình thoát khí của vỏ trái đất và sự phun trào núi lửa.
Thủy ngân có nguồn gốc tự nhiên đưa vào môi trường 2.700-6.000 tấn/năm.
* Nguồn gốc nhân tạo
Hàng năm thế giới khai thác khoảng 10.000 tấn thủy ngân kim loại. Trong quá trình khai
thác một phần thủy ngân bị mất trong môi trường và có phần thải trực tiếp vào khí quyển.
Một số các nguồn sau cũng đóng góp vào ô nhiễm môi trường do thủy ngân như:
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 7 | P a g e
- Luyện quặng kim loại sunfit;
- Tinh luyện vàng;
- Sản xuất xi măng;
- Thiêu chất thải rắn;
- Trong đời sống người ta sử dụng thủy ngân vào nhiều công việc như làm catot trong
điện phân muối NaCl. Sản phẩm xút của quá trình điện phân bị ô nhiễm bởi thủy ngân.
Người ta ước tính khi sản xuất 1tấn sản phẩm sẽ thải khoảng 450g thủy ngân vào môi
trường;

- Trong công nghiệp sản xuất các dụng cụ đo lường có sử dụng thủy ngân;
- Tinh luyện vàng;
- Trong nha khoa dùng hỗn hợp Cu-Hg để hàn răng có thể chứa tới 70% thủy ngân;
- Thủy ngân được dùng trong một số loại mỹ phẩm (nhất là đối với người da đen) để
làm sáng da.
* Các dạng của thủy ngân trong môi trường sống và cơ thể con người
Thủy ngân tồn tại trong môi trường tự nhiên và cơ thể sống của con người dưới dạng: Hg
nguyên tố, các hợp chất của Hg là Hg
+
và Hg
2+
.
Độ tan của thủy ngân tăng dần theo thứ tự: Hg (nguyên tố) <Hg
2
Cl
2
< CH
3
Hg
+
<HgCl
2
.
Hơi thủy ngân kim loại được chuyển sang dạng hòa tan rồi tích tụ hạt, hoặc bám vào các hạt
bụi lắng xuống đất, nước.
Khi thực vật tiếp xúc với nước có chứa thủy ngân dạng hòa tan, các thực vật này hấp thụ
chúng. Và quá trình biến đổi đầu tiên trong quá trình tích luỹ sinh học là chuyển từ dạng
thủy ngân vô cơ sang thủy ngân CH
3
-Hg

+
(metyl thủy ngân), quá trình biến đổi này có thể
không cần enzim hoặc các tác động vi khuẩn khác… Metyl thủy ngân được tích luỹ vào các
dây chuyền thực phẩm rồi có thể theo con đường tiêu hóa đi vào cơ thể con người.
Phần lớn lượng thủy ngân được hấp thụ vào cơ thể con người là qua đường hô hấp. Kết quả
nghiên cứu cho thấy 80% lượng hơi thủy ngân được cơ thể con người hấp thụ trong khi đó
chỉ có dưới 1% lượng thủy ngân lỏng được hấp thụ khi ta đưa thủy ngân lỏng có trong thực
phẩm qua đường tiêu hóa. (Tỷ lệ này tùy theo điều kiện từng người, từng cá thể). Trong các
cơ thể con người và một số loài động vật khác thì thường là xảy ra các quá trình biến đổi
Hg trong cơ thể như:
- Oxi hóa Hg kim loại thành Hg
2+
;
- Methyl hóa thủy ngân vô cơ thành metyl thủy ngân (CH
3
-Hg)
+
;
- Các muối Hg dễ dàng chuyển hóa thành metyl thủy ngân do các vi khuẩn yếm khí tạo
mêtan gây nên.
2.4.2. Tiêu chuẩn cho phép của thủy ngân trong nước
Tiêu chuẩn của tổ chức WHO đối với nồng độ thủy ngân trong nước uống là 0,001 mg/l.
Quy chuẩn của Việt Nam về nồng độ của Crom trong nước sinh hoạt là 0,001 mg/l.
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 8 | P a g e
2.5.CADIMI
CTHH: Cd (Cd
2+
)
2.5.1. Nguồn gốc phát sinh
* Nguồn gốc tự nhiên

- Cd có trong khoáng vật chứa các kim loại khác đặc biệt là kẽm (Zn).
- Cd có trong các nham thạch của núi lửa.
* Nguồn gốc nhân tạo
Cd cũng giống như các kim loại khác được sử dụng trong các hoạt động sản xuất và sinh
hoạt của con người. Các hoạt động công nghiệp là nguồn chính để phát sinh ra các chất thải
có chứa Cd:
- Công nghiệp luyện kim ;
- Trong quá trình lọc dầu ;
- Trong công nghiệp khai thác quặng;
- Trong quá trình đốt cháy than và các chất thải rắn;
- Trong công nghiệp điện tử;
- Trong các hoạt động của nghành cơ khí có sử dụng Cd;
- Trong công nghiệp sản xuất pin, acquy;
- Trong công nghiệp mạ.
2.5.2. Tiêu chuẩn cho phép của Cd trong nước
Tiêu chuẩn của WHO đối với nồng độ tối đa của nước uống là: 0,005 mg/l. Quy chuẩn Việt
Nam cho phép nồng độ Cadimi trong nước sinh hoạt: 0,005 mg/l.
2.6. ASEN
CTHH: As (As
3+
, As
5+
)
2.6.1. Nguồn gốc phát sinh
* Nguồn gốc tự nhiên
Trong vỏ trái đất nồng độ Asen trung bình khoảng từ 2-10 mg/kg nằm trong thành phần
nhiều loại khoáng, quặng như photphat, và khoáng As
2
S
3

, FeAsS, As
2
O
3

Trong môi trường nước Asen thường tồn tại ở dạng muối Asenat(AsO
4
3-
) hoặc
Asenic(AsO
3
3-
). Trong sinh quyển Asen thường tồn tại ở dạng asenmetyl do chuyển hóa sinh
học.
* Nguồn gốc nhân tạo
Các nguồn phát sinh ra chất thải có chứa Asen là :
- Tinh luyện quặng;
- Sản xuất năng lượng;
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 9 | P a g e
- Sản xuất ximăng;
- Thuốc trừ sâu có chứa Asen
2.6.2. Tiêu chuẩn của As trong nước
Tiêu chuẩn của As của tổ chức WHO đối với nước uống là 0,05 mg/l. Quy chuẩn của Việt
Nam cho nồng độ tối đa của As trong nước sinh hoạt là 0,01 mg/l.
2.7. NIKEN
2.7.1. Nguồn gốc phát sinh
* Nguồn gốc tự nhiên
Trong tự nhiên niken thường phát sinh từ các nguồn như sau:
+ Từ các nham thạch của núi lửa
+ Từ các muối ở biển

+ Từ các vụ cháy rừng
* Nguồn gốc nhân tạo
Nước thải chứa Niken chủ yếu có nguồn gốc từ nước thải mạ điện, trong công nghiệp mạ
điện niken thường tồn tại chủ yếu dưới dạng muối niken sunfat, clorua, hay citrat. Ngoài ra
Niken còn có trong một số các ngành công nghiệp sau:
+ Công nghiệp sản xuất pin, acquy
+ Công nghiệp luyện kim
+ Công nghiệp dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ
Đặc biệt trong các công nghiệp sản xuất các hợp kim có chứa niken, theo thống kê trên thế
giới thì có tới 75% niken được sản xuất là từ các sản phẩm hợp kim như hợp kim thép, hợp
kim niken đồng - niken, niken kim loại và các hợp kim khác.
2.7.2. Nồng độ giới hạn
Nồng độ niken trong nước sinh hoạt được WHO quy định là 20 µg/l. Quy chuẩn thải của
Việt Nam đối với nồng độ niken tối đa có trong nước sinh hoạt là: 0,1 mg/l.
Để nghiên cứu các ảnh hưởng của kim loại nặng lên cơ thể động vật sống người ta đã làm
các cuộc thí nghiệm lên bào thai với các con chuột và chim, kết quả thu được như sau:
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 10 | P a g e
Bảng 2.1: Ảnh hưởng của một số kim loại nặng lên cơ thể của một số loài vật
Nguyên tố Loài thí nghiệm Tác động lên bào thai
Asen Chuột lang Dị tật ở mắt, thận kém phát triển, quái thai, lòi não
Cadimi Chuột nhà
Chuột lang
Sẩy thai nhiều dị tật
Dị tật ở não, mắt, các chi mặt và đầu
Chì
Chuột nhà
Chuột nhắt
Gà con
Chuột lang
Bào thai bị chết

Sẩy thai nhiều dị tật
Chậm lớn, dị tật ở mắt và cổ
Dị tật ở đốt sốt cùng và mắt, tật nứt đốt sống, quái
thai lòi não
Coban Gà con Dị tật ở mắt và các chi
Thủy ngân
Chim
Chuột nhắt
Ngộ độc bào thai
Tỷ lệ bào thai chết cao, biến dạng vòm miệng, chậm
lớn và chậm phát triển não
Niken Chuột nhà Sẩy thai, chậm lớn, dị tật ở mắt
Sơ đồ dây chuyền đường đi của kim loại nặng từ môi trường nước
vào cơ thể con người
Người
Nước thải
Đất
Nước
Thực vật
Động vật
Nước uống
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 11 | P a g e
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 12 | P a g e
CHƯƠNG 3
ẢNH HƯỞNG CỦA KIM LOẠI ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƯỜI
Phần lớn các kim loại nặng được xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, đường miệng,
đường tiêu hóa, qua da,… và được tích lũy ở phổi, thận, gan, tụy, tuyến giáp. Sau đó chúng
được loại thải qua kết trạng và thận. Một phần nhỏ được thải qua da và nước bọt.
Kim loại nặng tương tác với kim loại vi chất trong cơ thể có thể giảm hoặc tăng độc tính của
kim loại riêng.

Hình thành phức kim loại – protein: kim loại nặng liên kết với protein sẽ nằm lâu trong cơ
thể, tích tụ nhiều đến ngưỡng gây độc.
Khả năng gây độc phục thuộc vào nhiều yếu tố: tuổi, tình trạng sức khỏe, cách sống, y tế,
Nhiễm kim loại nặng gây ra nhiều bệnh nghiêm trọng như: ung thư, các bệnh về thần kinh.
Một số kim loại nặng và ảnh hưởng của nó đối với sức khỏe con người:
3.1. CADIMI (Cd)
Sự độc hại của cadimi: là 1 trong 3 kim loại được coi là nguy hiểm nhất đối với con người
Liều mà cơ thể có thể chịu đựng là 20 – 40 mcg/ngày
Cd phong tỏa một số vi chất trong cơ thể: Canxi (Ca), kẽm (Zn), sebon (Sn), sắt (Fe). Theo
Fassett (1980) thì nguy hại chính đối với sức khỏe con người từ Cd là sự tích tụ mãn tính
của nó trong thận. Nếu hàm lượng Cd trong thận lên đến 200 mg/kg khối lượng tươi thì sẽ
gây rối loạn chức năng thận, giảm số lượng hồng cầu trong máu; suy yếu tủy xương; rối
loạn chức năng trao đổi chất của Ca
2+
gây ra chứng loãng xương, gãy xương, giảm chiều cao
cơ thể. Cd có khả năng tấn công và lấn át vị trí của Zn trong cấu trúc của enzyme
Carboxypeptidase A và làm rối loạn chức năng trao đổi chất.
Thức ăn là con đường chính để Cd đi vào cơ thể nhưng bên cạnh đó việc hút thuốc lá và hơi
khói có chứa nhiều CdO, cũng là nguồn quan trọng đưa Cd vào cơ thể. Tổ chức Lương thực
Quốc tế (FAO) và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đề nghị lượng Cd có thể chấp nhận được
đưa vào cơ thể tối đa 40 – 500 µg/tuần, tương đương khoảng 70 µg/ngày. Theo thống kê của
Page, Bingham và Chang (1981), lượng Cd vào cơ thể trung bình trên thế giới hiện nay
khoảng 25 – 75 µg/ngày. Đây rõ ràng có vấn đề vì lượng Cd xâm nhập vào cơ thể con người
đang xấp xỉ ở ngưỡng trên tiêu chuẩn cho phép. Chính vì vậy những người hút thuốc lá có
thể thêm vào cơ thể một lượng Cd dư thừa từ 20 – 35 µg Cd/ngày.
3.1.1. Cd gây bệnh
- Ngộ độc mãn tính: gây vàng men răng, rối loạn chức năng gan, loãng xương, thiếu
máu, tăng huyết áp, nếu có thai thì bị dị dạng thai.
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 13 | P a g e
- Ngộ độc cấp: trong vòng 4 – 24 giờ (tùy theo lượng, đường nhiễm) sẽ gây đau thắt

ngực, khó thở, tím tái, sốt cao, nhịp tim chậm, buồn nôn, nôn, đau bụng tiêu chảy.
- Ung thư tiền liệt tuyến, ung thư phổi.
- Ngộ độc Cd ở Pháp, bệnh Itai Itai ở Nhật.
Itai Itai: Itai-Itai là kết quả của việc ngộ độc Cadimi lâu dài do các sản phẩm phụ của quá
trình khai thác mỏ được thải xuống ở thượng nguồn sông Jinzu. Xương của các bệnh nhân
này bị mất khoáng chất ở mức cao.
3.1.2. Phòng ngừa
- Không nên ăn thực phẩm nghi ngờ nhiễm Cadimi
- Tránh việc tạo ra Cadimi làm ô nhiễm môi trường
- Có thiết bị bảo vệ khi làm việc với Cd.
3.2. THỦY NGÂN (Hg)
3.2.1. Hiệu ứng sức khỏe
Thủy ngân là một trong số các nguyên tố độc chất cho con người và nhiều động vật bậc cao.
Mặc dù thủy ngân có độc tính dưới dạng ion, muối thủy ngân có tính độc cao với các sự
nguy hiểm khác nhau. Vài loại thủy ngân hữu cơ, đặc biệt như Ankyl Hg thì được xem như
rất độc đối với con người do ảnh hưởng đến hệ thần kinh, nhất là Methyl Hg (CH
3
Hg
+
)có
ảnh hưởng rất mạnh, độc đến mức chỉ vài microlit rơi vào da có thể gây tử vong. Thông qua
quá trình tích lũy sinh học, methuy thủy ngân nằm trong chuỗi thức ăn, đạt đến mức tích lũy
cao trong một số loài như cá ngừ.
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.
3.2.2. Những sự kiện nhiễm độc thủy ngân tiêu biểu của thế kỷ XX
Vào 1953 – 1960, một nhà máy hóa chất ở Nhật đã thải chất thải thủy ngân vào vịnh
Minamata gây ra hậu quả nặng nề.
Chứng bệnh Minamata là một dạng ngộ độc thủy ngân. Thủy ngân tấn công hệ thần kinh
trung ương và hệ nội tiết và ảnh hưởng tới miệng, các cơ quai hàm và răng.

Sự phơi nhiễm kéo dài gây ra các tổn thương não và gây tử vong. Nó có thể gây ra các rủi ro
hay khuyết tật đối với các thai nhi.
1972, ở Irac có tới 450 nông dân đã chết sau khi ăn loại lúa mạch đã nhiễm độc thủy ngân
do thuốc trừ sâu
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 14 | P a g e
3.3. ASENIC (As)
3.3.1. Tính độc
- Phụ thuộc vào trạng thái hóa học và vật lý của hợp chất
- Arsenic vô cơ là độc nhất
- Arsenic tồn tại trong cơ thể dạng Methyl Asen (As
3+
)
- Nhiễm độc cấp tính và mãn tính.
3.3.2. Ảnh hưởng đến con người
- Viêm da, viêm màng kết, thủng xoang mũi
- Bệnh trên các mạch máu ngoại vi
- Bệnh móng tay
- Rối loạn hệ thần kinh, tuần hoàn máu
- Ung thư trên cách tay, đầu
- Vẩy sừng do asen
- Viêm tróc da
3.4. CHÌ (Pb)
3.4.1. Đặc tính: là kim loại nặng, mềm, độc hại, có tính tạo hình, có màu trắng xanh.
3.4.2. Độc tố chì: hấp thụ chì vào cơ thể từ ăn uống, nước và không khí.
3.4.3. Ảnh hưởng
- Ức chế enzym tổng hợp máu, dẫn đến phá vỡ hồng cầu
- Tương tác cùng với photphat trong xương thể hiện tính độc khi truyền vào các mô
mềm của cơ thể.
- Một số dạng nhiễm chì được biết đến là: nhiễm độc mãn tính, nhiễm độc nghiêm trọng
- Nhiễm độc chì thường làm rối loạn trí óc, nhẹ thì nhức đầu co giật, có thể dẫn đến

động kinh, hôn mê, có thể dãn đến tử vong, viêm thận, thấp khớp
3.4.4. Biện pháp ngăn chặn và xử lý
- Hạn chế xử dụng than pha chì
- Áp dụng những biện pháo xử lý chất thải
- Thay thế các vậy liệu có chứa chì
- Chữa nhiễm độc chì bằng các tác nhân có khả năng liên kết mạnh với chì.
3.5. MANGAN (Mn)
- Là nguyên tố vi lượng rất cần cho cơ thể
- Mangan có nhiều trong các loại thực phẩm
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 15 | P a g e
3.6. CROM (Cr)
- Crom III không độc, nhưng Crom VI rất độc. Nếu phơi nhiễm lâu ngày với crom thì
mắt xẽ bị tổn thương nặng, có thể dẫn đến tử vong.
- Theo tổ chức WHO, nồng độ Crom tối đa cho phép trong nước uống là 0.05 mg/L
- Crom được công nhận là tác nhân gây ung thư.
3.7. SẮT (Fe)
- Sắt cần thiết cho mọi cơ thể sống để tạo hồng cầu cho máu
- Sắt có nhiều trong các thực phẩm
- Thiếu sắt hay thừa sắt đều sẽ không tốt cho cơ thể, nhất là đối với phụ nữ và trẻ em
3.8. ĐỒNG (Cu)
Ảnh hưởng:
- Thiểu năng tuyến thượng thận
- Viêm khớp
- Ung thư
- Bệnh tâm thần phân liệt
- Tiểu đường
- Loãng xương
- Rối loạn chức năng tình dục
- Đột quỵ.
3.9. KẼM (Zn)

- Ngộ độc kẽm sẽ thấy miệng có vị kim loại, đau bụng, mạch chậm, co giật
- Lượng kẽm tiếp nhận tối đa hằng ngày có thể chịu đựng được là 1mg/kg thể trọng.
3.10. NIKEN (Ni)
Ảnh hưởng:
- Rối loạn chức năng thận
- Nhồi máu cơ tim
- Ung thư
- Da liễu.
3.11. THIẾC (Sn)
Khi bị nhiễm độc thiếc có thể mắc các bệnh:
- Tiêu chảy;
- Viêm đại tràng;
- Đau mắt.
3.12. THALIUM (Ti)
Nhiễm độc thalium gây:
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 16 | P a g e
- Rụng tóc;
- Giảm huyết áp;
- Mất ngủ.
3.13. NHÔM (Al)
Nhiễm độc nhôm có thể gây ra:
- Bệnh thiếu máu, chứng nhuyễn xương;
- Bệnh suy thoái thần kinh (bệnh Alzheimer);
- Viêm ruột kết, lú lẫn, táo bón, khô da, suy thận,
3.14. MỘT SỐ BIỆN PHÁP HẠN CHẾ KIM LOẠI NẶNG
3.14.1. Sử dụng thực vật
Loại cây Khả năng hấp thụ KLN
Cỏ vertiver Nhôm, mamgan, cadimi, niken, thủy ngân, kẽm
Ráng sẹo gà dải, ráng chò
chanh

Chì, kẽm, asen, cadimi
Dương xỉ Asen
Cỏ màn thấu Chì, kẽm
Cải xoong Niken, kẽm
Thơm, ồi Chì, cadimi
3.14.2. Bọt biển hút lim loại
- Vật liệu này là một gel khí – một dạng xốp rắn làm từ một loại gel mà ở đó hầu hết
thành phần lỏng đã được thay thế bằng khí;
- Các gel khí chứa những hợp chất nặng, có sulfua hoặc selen thay cho oxy.
Tách KLN ra khỏi nước bằng đá ong:
Nước  Bình lọc  hộp chứa vật liệu đá ong  Nước đã khử kim loại nặng
3.14.3. Một số biện pháp khác hạn chế kim loại nặng
- Sử dụng các “kim loại tốt” ức chế, chiếm chỗ để thải loại những “kim loại xấu”
- Một số sản phẩm chống độc có hiệu quả cao như EDTA, Alginat, Fucoidan
- Miếng dán thải độc Forest Sap với tính năng hỗ trợ thải độc, nhất là kim loại nặng, qua
gan bàn chân.
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 17 | P a g e
CHƯƠNG 4
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG
4.1. PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
Phương pháp sinh học là một trong những phương pháp có nhiều hứa hẹn mang lại những
hiệu quả tích cực cho việc xử lý kim loại nặng. Phương pháp sinh học đang ngày được quan
tâm bởi vì những ưu điểm nổi trội của nó so với các phương pháp khác như: tính gần gũi
với tự nhiên, ít tạo ra các ô nhiễm thứ cấp, đặc biệt là rẻ tiền vì có thể tận dụng các loài sinh
vật trong tự nhiên.
Hiện nay, trong phương pháp sinh học, xử lý nước thải có chứa kim loại nặng có 4 phương
pháp xử lý chính: + Hấp thu sinh học
+ Chuyển hóa sinh học
+ Phương pháp bãi lau sậy
+ Các quá trình chuyển hóa enzym khác

4.1.1.Hấp thu sinh học
Định nghĩa: là phương pháp sử dụng các loài sinh vật trong tự nhiên hoặc các loại vật chất
có nguồn gốc sinh học có khả năng giữ lại trên bề mặt hoặc thu nhận bên trong các tế bào
của chúng các kim loại nặng khi đưa chúng vào môi trường nước thải có chứa kim loại
nặng.
Phương pháp xử lý kim loại nặng bằng phương pháp hấp thu sinh học là phương pháp còn
khá mới mẻ và nhiều tiềm năng.
Phương pháp vi tảo trong xử lý nước thải
Phương pháp vi tảo là một trong những phương pháp đầy hứa hẹn trong việc xử lý kim loại
nặng. Mặc dù phương pháp sử dụng vi tảo đã được nhiều nước trên thế giới nghiên cứu từ
lâu, tuy nhiên đây là phương pháp khá mới mẻ ở Việt Nam. Một số các chủng vi tảo đã được
nghiên cứu và thu được các kết quả khả quan như: Chlorella, Stichococcus, Anabaena,
Aphanocapsa, Nostoc
Bảng 4.1: Một số loài vi tảo có khả năng xử lý kim loại nặng
Loại tảo kim loại nặng Hệ số nồng độ
Tảo Silic Zn 21.600
Chlroococus paris Zn,Cu ,Cd 4000
Chlorella pyrenoidosa Cd 2.000.000
Chlorella sp. Cu, Cd, Ni 2500
Cladophora glomerata Pb 16000
* Cơ chế của phương pháp hấp thu kim loại nặng sử dụng vi tảo
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 18 | P a g e
Cơ chế của phương pháp hấp thu kim loại nặng bằng phương pháp vi tảo là khá phức tạp và
có thể khác nhau đối với các loại vi tảo khác nhau. Nhìn chung nó có thể xảy ra theo cơ chế:
Quá trình hấp thu kim loại nặng bới vi tảo có thể được chia làm 2 pha:
- Pha thứ nhất: gọi là pha hấp phụ sinh học. Tương tự như hấp phụ trong hóa học cũng
tuân theo định luật Langmuir và Freudlich có nghĩa là nồng độ kim loại nằm trên bề
mặt tế bào có mối quan hệ tuyến tính đối với nồng độ kim loại nặng nằm trong nước
thải. Vì tào được cấu tạo từ polysaccarit, cellulose, acid uronic và các protein do vậy
rất dễ tạo liến kết với các kim loại nặng, chúng đóng vai trò như các tâm hấp phụ, kết

nối với kim loại nặng vào mạch của chúng đặc biệt là polysaccarit và protein. Các liên
kết tham gia vào quá trình này là liên kết cộng hóa trị và liên kết ion.
Các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình này là: ảnh hưởng của các ion lạ, của pH, và mật
độ tế bào.
- Pha thứ hai: gọi là hấp thu nội bào hay sự tích tụ sinh học. Sự hấp thu nội bào rất mẫn
cảm với sự thiếu ánh sáng. Thực chất của sự hấp thu nội bào này cũng là liên kết tạo
phức của kim loại trong nhân tế bào. Các kim loại này được giữ trong nhân tế bào. Do
vậy nồng độ kim loại trong nội bào có thể gấp nhiều lần so với nồng độ kim loại nặng
bên ngoài. Với sự liên kết trong nội bào này khi nồng độ kim loại nặng trong nội bào
tăng cao cũng có thể làm chết một số loại vi tảo, tuy nhiên một số khác vẫn phát triển
tốt sau khi hấp thu một lượng lớn các kim loại nặng. Do vậy tốc độ hấp thu nội bào
phục thuộc rất lớn vào trạng thái tế bào và thành phần tế bào.
Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thu nội bào: trạng thái tế bào, thành phần
chất dinh dưỡng.
* Một số điểm cần lưu ý khi sử dụng vi tảo trong nước thải có chứa kim loại nặng:
Như chúng ta đã biết, kích thước của vi tảo là khá nhỏ bé, do vậy việc thu hồi sinh khối là
khá khó khăn. Để khắc phục điều này, người ta đã dùng kỹ thuật cố định tảo: sử dụng các
loại chất mang khác nhua nhằm cố định tảo tạo điều kiện thuận lợi cho việv thu hồi sinh
khối dẫn đến dễ thu hồi kim loại nặng;
Trước khi xử lý kim loại nặng có sử dụng vi tảo thì nước thải phải được loại bỏ các chất độc
có hại cho vi tảo.
* Ưu nhược điểm của phương pháp vi tảo:
Ưu điểm:
- Nhiều loại vi tảo có khả năng hấp thu kim loại cao, nồng độ kim loại bên trong tế bào
gấp nhiều nghìn lần so với bên ngoài.
- Diện tích bề mặt riêng lớn do vậy làm cho chúng rất hiệu quả trong việc loại trừ và tái
thu hồi kim loại nặng trong nước thải
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 19 | P a g e
- Có khả năng thích nghi trong một khoảng pH và nhiệt độ rộng, do vậy có thể xử lý
kim loại nặng trong một khoảng pH rộng

- Có thể loại bỏ một cách chọn lọc các ion kim loại nặng có nồng độ thấp , trong nhiều
trường hợp chỉ còn 1ppm
- Có khả năng xử lý nước thài có lưu lượng lớn với tốc độ nhanh
- Đơn giản, dễ vận hành, chi phí thấp
- Không gây ra các chất ô nhiễm thứ cấp
- Trong quá trình sinh hóa, tảo còn thu nhận một lượng lớn CO2, giảm hiệu ứng nhà
kính, sử dụng các chất dinh dưỡng hữu cơ trong nước thải làm giảm BOD trong nước.
Nhược điểm:
- Mỗi loại tảo chỉ có khả năng hấp thu một số kim loại nhất định, do vậy khó có thể xứ
lý nước thải có chứa nhiều kim loại
- Vì phương pháp hiện nay còn mới nên chưa phát hiện ra được nhiều chủng tào có khả
năng xứ lý kim loại nặng
- Khi sử dụng phương pháp vi tảo, như đã nêu ở trên do kích thước nhỏ của vi tảo dẫn
đến khó thu hồi sinh khối do vậy cần phải có chất mang. Khâu này là khâu tốn kém
nhất.
- Nước thải chứa nhiều thành phần khác nhau, có thể có độc tính cao đối với vi tảo bời
vậy trước khi đưa nước thải vào xử lý bằng vi tảo thì cần phải xử lý sơ bộ trước để loại
các chất có độc với vi tảo. Do vậy phương pháp xử dụng vi tảo nói riêng và phương
pháp sinh học nói chung chí tham gia được vào giai đoạn xứ lý cấp II và cấp III
4.1.2. Chuyển hóa sinh học
Cũng như các phương pháp sinh học khác, phương pháp xử lý kim loại nặng bằng chuyển
hóa sinh học đang còn khá mới mẻ đặc biệt là ở Việt Nam. Hiện nay ở Việt Nam hầu như
chưa có công trình nghiên cứu nào nghiên cứu về khả năng xử lý kim loại nặng bằng chuyển
hóa sinh học. Trên thế giới phương pháp này đã được quan tâm từ cách đây khá lâu và cũng
đạt được một số kết quả nhất định. Nhiều chủng vi sinh vật và các enzym đã được phát hiện
là có khả năng chuyển hóa các kim loại nặng về dạng ít độc hại hơn. Tuy nhiên phương
pháp này có khó khăn lớn là hầu hết các chủng vi sinh vật và enzym được phát hiện là có
khả năng chuyển hóa kim loại nặng thì ít khi được công bố, do vậy việc áp dụng của
phương pháp này vào thực tế còn hạn chế.
Xử lý kim loại nặng bằng phương pháp chuyển hóa sinh học có thể theo 2 cách sau:

Các vi sinh vật (enzym) trực tiếp chuyển hóa các kim loại nặng ở dạng độc về dạng ít độc
hơn hoặc không độc.
Nguời ta có thể sử dụng gián tiếp bằng cách chuyển hóa một chất khác (không phải kim
loại) về dạng có thể kết hợp với kim loại nặng để tạo ra chất ít độc hơn hoặc dễ xử lí hơn. Ví
dụ: người ta có thể sử dụng các vi khuẩn và enzym để chuyển hóa các hợp chất chứa lưu
huỳnh về S
2-
, sau đó các kim loại có thể kết hợp với S
2-
tạo thành các chất kết tủa.
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 20 | P a g e
* Phương pháp chuyển hóa kim loại nặng bằng phương pháp chuyển hóa trực tiếp
Các kim loại nặng thường chuyển hóa các kim loại nặng bằng cách sử dụng các enzym có
chức năng oxi hóa hoặc khử để chuyển hóa kim loại về dạng ít độc hơn. Ví dụ sử dụng vi
khuẩn pseudomonas để khử ion Hg
2+
có độc tính về dạng Hg
o
không độc.
Nhiều kim loại nặng cũng được xử lý bằng cách này như Fe(III), Mn(IV), Cr(VI), Se (VI),
As(V).
* Phương pháp chuyển hóa sinh học gián tiếp để xử lý kim loại nặng
Phương pháp chuyển hóa sinh học gián tiếp để xử lý kim loại nặng là sử dụng các vi sinh
vật (enzym) để chuyển hóa các chất hóa học thành một dạng có thể kết hợp được với các
kim loại nặng để tạo kết tủa.
Một trong các chất thường hay được sử dụng trong cách xử lý này là sunfat (SO
4
2-
). Bằng
cách sử dụng vi khuẩn chuyển hóa SO

4
2-
để chuyển hóa về dạng S
2-
, và từ đó các kim loại
nặng sẽ kết hợp với S
2-
tạo kết tủa.
Tương tự như vậy, người ta sử dụng các vi khuẩn chuyển hóa photphat, chuyển hóa các hợp
chất photpho hữu cơ về dạng photphat (PO
4
3-
). Ví dụ như vi khuẩn Citrobacter tổng hợp
Photphat từ glycerol 2- photphat.
Ngoài hai cách trên, người ta còn sử dụng kết hợp cả hai phương pháp để xử lý kim loại
nặng. Ban đầu sẽ dùng các chủng vi khuẩn để chuyển hóa các chất ở dạng độc ví dụ như
Cr
6+
về dạng ít độc hơn Cr
3+
, sau đó dùng chủng vi khuẩn có khả năng chuyển hóa tổng hợp
photphat hay sunfit (có thể là chính chủng ban đầu).
* Ưu nhược điểm của phương pháp
Ưu điểm:
- Vì vi khuẩn, enzym là rất đa dạng và phong phú do vậy phương pháp xử lý kim loại
nặng bằng phương pháp chuyển hóa sinh học là rất hứa hẹn.
- Thân thiện với môi trường
- Nếu dùng cách chuyển hóa gián tiếp có thể xử lý chất thải ô nhiễm sunfat
- Xử lý tốt đối với một số kim loại.
Nhược điểm:

- Vì các chủng vi khuẩn là những thực thể hữu cơ sống do vậy phải cung cấp đầy đủ
chất dinh dưỡng cho chúng.
- Dễ bị ảnh hưởng của môi trường, do vậy dễ bị nhiễm độc đối với một số chất có chứa
trong nước thải do vậy phương pháp này cũng chỉ sử dụng được ở giai đoạn 2 hoặc 3.
- Mỗi loại enzym hay vi khuẩn chỉ có thể xử lý đối với 1 hoặc 1 số kim loại nhất định.
- Chỉ xử lý được các kim loại khi chúng ở nồng độ tương đối nhỏ.
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 21 | P a g e
4.1.3. Phương pháp bãi lau sậy
Phương pháp sử dụng lau sậy để xử lý nước thải chứa kim loại nặng là một hướng đi mới.
Phương pháp này đã được nghiên cứu ở Việt Nam thông qua một số công trình khoa học và
đã thu được những kết quả lạc quan. Thực ra phương pháp lau sậy đã được nghiên cứu từ
lâu trên thế giới (bắt đầu khoảng vào thập kỷ 70 tại Châu âu) trong các công trình tìm kiếm
những thực vật thủy sinh đầm lầy có khả năng xử lý kim loại nặng. Phương pháp sử dụng
lau sậy để xử lý nước thải có chứa kim loại nặng là một phương pháp đầy triển vọng bởi lau
sậy có thể phát triển rất nhanh và ngay cả dưới nhiệt độ khắc nghiệt như khi nó bị chôn vùi
trong tuyết.
* Cơ chế của phương pháp sử dụng lau sậy
Cơ chế xử lý kim loại nặng bằng phương pháp sử dụng bãi lau sậy là rất phức tạp, nó bao
gồm nhiều cơ chế khác nhau. Nhưng tựu chung lại có thể tóm tắt như sau: nó dựa trên sự tác
động đồng thời của bộ rễ, cây và hệ sinh vật có trong đất. Bộ rễ cây sẽ cung cấp ôxi cho các
vi sinh vật sống trong đất hoạt động ôxi hóa phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước và
các kim loại nặng một phần sẽ đi vào cơ thể của các loài vi sinh vật, các loài sinh vật này có
thể sử dụng các kim loại nặng này như một chất dinh dưỡng hoặc có thể chỉ là hấp thu vào
cơ thể chúng, một phần khác sẽ được rễ thân của cây lau sậy hấp thu. Ngoài ra thân cây và
bộ rễ của các cây lau sậy kết hợp thành một lớp đệm đóng vài trò như một lớp lọc, khi nước
thải đi qua lớp đệm này nó sẽ được lọc sạch các chất cặn lơ lửng. Bộ rễ của lau sậy rất phát
triển do vậy nhờ bộ rễ này mà khả năng hấp thu các chất dưỡng của lau sậy rất lớn, nhờ đó
khả năng làm sạch nước thải khi sử dụng lau sậy là tương đối cao.
* Ưu nhược điểm của phương pháp sử dụng lau sậy
Ưu điểm:

- Giống như các phương pháp sinh học khác thì phương pháp sử dụng lau sậy có ưu
điểm là thân thiện với môi trường.
- Việc thiết kế hệ thống bãi lau sậy hợp lý sẽ tạo ra một môi trường tốt cho các loài chim
cư trú, tạo một khu vực xanh cho nhà máy.
- Chi phí thực hiện thấp, không phải sử dụng điện năng hoặc hóa chất.
- Hệ thống này không sản sinh ra mùi hôi và tiếng ồn.
- Xử lý kim loại nặng hiệu quả.
- Có thể xử lý nước thải có lưu lượng lớn.
Nhược điểm:
Yêu cầu diện tích xử lý lớn, do vậy không phù hợp với đối với các nhà máy nhỏ.
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 22 | P a g e
4.2. PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA
Phương pháp xử lý kim loại bằng phương pháp kết tủa là phương pháp phổ biến và thông
dụng nhất ở Việt Nam hiện nay.
Cơ chế của phương pháp
M
n+
+ A
m-
= M
m
A
n
↓ (kết tủa)
[M]
m
.[A]
n
> T
tMA

Trong đó:
M
n+
: ion kim loại A
m-
: tác nhân gây kết tủa T
t
: tích số tan
Trong phương pháp này, người ta có thể sử dụng nhiều tác nhân để tạo kết tủa với kim loại
như: S
2-
, SO
4
2-
, PO
4
3-
, Cl
-
, OH
-
, … nhưng trong đó S
2-
, OH
-
được sử dụng nhiều nhất vì nó
có thể tạo kết tủa dễ dàng với hầu hết các kim loại, còn các ion SO
4
2-
, PO

4
3-
, Cl
-
chỉ tạo kết
tủa với một số các kim loại nhất định, do vậy chúng chỉ được dùng khi dòng thải chứa đơn
kim loại hoặc một vài kim loại nhất định.
Đối với mỗi kim loại khác nhau có pH thích hợp để kết tủa khác nhua tùy thuộc vào khả
năng tạo kết tủa của M(OH)
n
và tùy thuộc vào nồng độ các kim loại có trong nước thải cần
xử lý.
Trong nước thải chứa kim loại thường tồn tại dưới dạng ion ở nhiều dạng khác nhau, có
những hợp chất hoặc chất dễ kết tủa nhưng có những chất khó kết tủa hoặc cực độc hại như
các hợp chất của Cr
6+
, ta phải tiến hành xử lý biến đổi các chất đó về dạng ít độc hơn và dễ
kết tủa hơn.
Cơ chế
M (hóa trị n) + tác nhân oxy hóa (khử) = M (hóa trị m) + chất mới (nếu có)
M: kim loại dưới dạng hợp chất hoặc ion
Các tác nhân sử dụng phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Có tính oxy hóa hoặc khử đảm bảo có thể chuyển hóa hết được kim loại về dạng mong
muốn
- Không tạo ra các chất mới có độc tính hoặc khó xử lý
- Kim loại sau quá trình phải ở dạng phù hợp, dễ xử lý cho quá trình xử lý tiếp theo (quá
trình tạo kết tủa)
- Các tác nhân dễ kiếm, dễ sử dụng và rẻ tiền
- Càng tạo ra ít chất mới càng tốt
Quá trình kết tủa

Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 23 | P a g e
Sau khi đã dùng phương pháp để chuyển các kim loại về dạng dễ xử lý và ít độc hơn thì ta
tiến hành phương pháp kết tủa.
 Kết tủa dùng OH
-
Ở một vùng pH nhất định (pH>7), các kim loại kết hợp với OH
-
tạo thành các hydroxit kim
loại kết tủa:
Cu
2+
+ 2OH
-
= Cu(OH)
2
↓
Cd
2+
+ 2OH
-
= Cd(OH)
2
↓
Ni
2+
+ 2OH
-
= Ni(OH)
2
↓

Cr
3+
+ 3OH
-
= Cr(OH)
3
↓
Fe
3+
+ 3OH
-
= Cr(OH)
3
↓
Zn
2+
+ 2OH
-
= Zn(OH)
2
↓
Nguyên tắc để tạo kết tủa: [M]
m
.[OH
-
]
n
> T
tM(OH)n
Bảng 4.2: pH tại điểm bắt đầu của các kim loại

Ion pH Ion pH
Fe (+3) 2,0 Cd (+2) 6,7
Cu (+2) 5,3 Co (+2) 6,9
Cr (+3) 5,3 Zn (+2) 7,0
Fe (+2) 5,5 Mg (+2) 7,3
Pb (+2) 6,0 Mn (+2) 8,5
Ni (+2) 6,7 Ag (+) 9
 Kết tủa sulfit
Cd
2+
+ S
2-
= CdS ↓
Ni
2+
+ S
2-
= NiS ↓
Zn
2+
+ S
2-
= ZnS ↓
Cu
2+
+ S
2-
= CuS ↓
2Ag
+

+ S
2-
= Ag
2
S ↓
Pb
2+
+ S
2-
= PbS ↓
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 24 | P a g e
Fe
2+
+ S
2-
= FeS ↓
Tương tự như kết tủa dùng OH-, để tạo kết tủa thì
[M
n+
]
2
.[S
2-
]
n
> T
t MS n/2
nếu n chia hết cho 2
[M
n+

]
2
.[S
2-
]
n
> T
t M2Sn
nếu n không chia hết cho 2
Hình 4.1: Khả năng hòa tan của hydroxit kim loại theo pH
* Ưu - nhược điểm của phương pháp
Ưu điểm:
- Đơn giản, dễ sử dụng
- Rẻ tiền, nguyên vật liệu dễ kiếm
- Chất lượng nước sau xử lý đáp ứng được chất lượng B TCVN 5945:2005
- Xử lý được cùng lúc nhiều kim loại
- Xử lý được nước thải đối với những nhà máy có quy mô lớn
Nhược điểm:
- Với nồng độ kim loại cao thì phương pháp này xử lý không triệt để
- Tạo ra bùn thải kim loại
- Tốn kinh phí như vận chuyển, chôn lấp khi đưa bùn thải đi xử lý
- Khi tạo kết nhân kết tủa là OH- thì khó điều chỉnh pH đối với nước thải có chứa kim
loại nặng lưỡng tính Zn
4.3. PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA
Nguyên tắc chung của phương pháp điện hóa trong xử lý nước thải nói chung và nước thải
chứa kim loại nặng nói riêng là sử dụng các quá trình oxi hóa ở anot và khử ở catot, đông tụ
điện, kết tủa khi cho dòng điện một chiều đi qua 2 cực anot và catot.
Nhóm 8: Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và phương hướng giải quyết 25 | P a g e