Nghiên cứu biện pháp xử lý Asen trong nước ngầm bằng mô hình bể lọc chậm tại xã Tràng An, huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM




NGÔ THỊ HƯỜNG



Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP XỬ LÝ ASEN
TRONG NƯỚC NGẦM BẰNG MÔ HÌNH BỂ LỌC CHẬM
TẠI XÃ TRÀNG AN, HUYỆN BÌNH LỤC, TỈNH HÀ NAM





KHÓA LUẬN THỰC TẬP TỐT NGHIỆP




Hệ đào tạo : Chính quy
Chuyên nghành : Khoa học môi trường
Khoa : Môi trường
Khóa : 2010 - 2014

Thái Nguyên, năm 2014
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM



NGÔ THỊ HƯỜNG



Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP XỬ LÝ ASEN
TRONG NƯỚC NGẦM BẰNG MÔ HÌNH BỂ LỌC CHẬM
TẠI XÃ TRÀNG AN, HUYỆN BÌNH LỤC, TỈNH HÀ NAM




KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC



Hệ đào tạo : Chính quy
Chuyên nghành : Khoa học môi trường
Khoa : Môi trường
Khóa : 2010 - 2014
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Duy Hải
Khoa Môi trường - Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên

Thái Nguyên, năm 2014
LỜI CẢM ƠN
Thực tập tốt nghiệp là thời gian quan trọng nhất của sinh viên các
trường Đại học, Cao đẳng nói chung và trường Đại học Nông lâm Thái
Nguyên nói riêng. Để từ đó sinh viên hệ thống hoá lại kiến thức đã học, kiểm
nghiệm lại trong thực tế, nâng cao kiến thức nhằm phục vụ cho công việc
chuyên môn sau này.
Qua gần 4 tháng thực tập tốt nghiệp, với sự nỗ lực phấn đấu của bản
thân và sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô và bạn bè em đã hoàn thành báo
cáo tốt nghiệp của mình.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo ThS. Nguyễn Duy Hải
đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình truyền đạt những kiến thức trong quá trình
thực tập, chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu để em hoàn thành tốt đề tài. Đặc
biệt em xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các bạn bè, gia đình người thân đã động
viên khích lệ em trong quá trình học tập nghiên cứu hoàn thành tốt bản báo
cáo tốt nghiệp này.
Do thời gian và trình độ học vấn của bản thân còn nhiều hạn chế, bước
đầu mới làm quen với thực tế công việc nên Khóa luận của em không tránh
được thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý chân thành của thầy cô giáo
cùng các bạn để Khóa luận của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 13 tháng 04 năm 2014
Sinh viên


Ngô Thị Hường

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ
BNN Bộ nông nghiệp
BTC Bộ tài chính
BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường
BXD Bộ xây dựng
BYT Bộ Y tế
CN-TTCN Công nghiệp - Tiểu thủ công nghiệp
CT Công thức
KHKT Khoa học kỹ thuật
PTNN Phát triển nông thôn
QCVN Quy chuẩn Việt Nam
QĐ Quyết định
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
TD-TT Thể dục - Thể thao
THCS Trung học cơ sở
THPT Trung học phổ thông
TNHH Trách nhiệm hữu hạn
UBND Ủy ban nhân dân
UNICEF Quỹ nhi đồng Liên Hợp Quốc
WHO Tổ chức Y tế Thế giới


DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 2.1. Tổng hợp những kết quả xét nghiệm asen do UNICEF 19

Bảng 4.1. Hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm tại xã Tràng An 33

Bảng 4.2. Hiệu suất xử lý asen trong nước ngầm bằng bể lọc chậm sử dụng
vật liệu lọc là cát thạch anh - sỏi cuội 34

Bảng 4.3. Hiệu suất xử lý asen trong nước ngầm bằng bể lọc chậm sử dụng
vật liệu lọc là cát thạch anh - than hoạt tính 35

Bảng 4.4. Hiệu suất xử lý asen trong nước ngầm bằng bể lọc chậm sử dụng
vật liệu lọc là lớp cát thạch anh-than hoạt tính-sỏi cuội 36

Bảng 4.5. Hiệu suất xử lý asen trong nước ngầm của các loại vật liệu lọc 37

DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Bản đồ vòng tuần hoàn của asen trong môi trường 10

Hình 2.2. Bản đồ ô nhiễm asen mức độ ô nhiễm theo màu sắc 18

Hình 4.1. Biểu đồ thể hiện nồng độ asen trong nước ngầm tại xã Tràng An 33

Hình 4.2. Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý asen bằng bể lọc chậm sử dụng
các loại vật liệu lọc khác nhau 38

Hình 4.3. Biểu đồ thể hiện hiệu suất xử lý asen trong nước ngầm bằng bể lọc
chậm với các loại vật liệu lọc khác nhau 38



MỤC LỤC
Trang
Phần 1: MỞ ĐẦU 1

1.1. Đặt vấn đề 1

1.2. Mục đích nghiên cứu của đề tài 2

1.3. Yêu cầu của đề tài 2

1.4. Ý nghĩa của đề tài 3

Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1. Cơ sở khoa học về đề đài 4

2.1.1. Cơ sở lý luận 4

2.1.2. Cơ sở pháp lý 15

2.2. Cơ sở thực tiễn 16

2.2.1 Ô nhiễm asen trong nước ngầm trên Thế giới và Việt Nam 16

2.2.2. Phương pháp xử lý asen bằng bể lọc chậm 21

Phần 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 24

3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành 24

3.3. Nội dung nghiên cứu 24

3.4. Phương pháp nghiên cứu 24

3.4.1. Phương pháp điều tra thu thập tài liệu 24

3.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm 25

3.4.3. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu 26

3.4.4. Phương pháp phân tích mẫu 26

3.4.5. Phương pháp phân tích, xử lý số liệu 26

Phần 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 27

4.1. Điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu 27

4.1.1. Điều kiện tự nhiên 27

4.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội 29

4.2. Đánh giá hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm tại khu vực
nghiên cứu 32

4.3. Nghiên cứu hiệu suất xử lý asen trong nước ngầm bằng bể lọc chậm . 33

4.3.1. Nghiên cứu hiệu suất xử lý asen trong nước ngầm bằng bể lọc
chậm sử dụng vật liệu lọc là cát thạch anh - sỏi cuội 34

4.3.2. Hiệu suất xử lý asen trong nước ngầm bằng bể lọc chậm sử dụng

vật liệu lọc là cát thạch anh - than hoạt tính 35

4.3.3. Hiệu suất xử lý asen trong nước ngầm bằng bể lọc chậm sử dụng
vật liệu lọc là lớp cát thạch anh-than hoạt tính-sỏi cuội 36

4.3.4. Đánh giá khả năng xử lý asen trong nước ngầm bằng các vật liệu
khác nhau 37

4.4. Đánh giá ưu nhược điểm của bể lọc chậm trong xử lý asen 39

4.4.1. Ưu điểm 39

4.4.2. Nhược điểm 40

Phần 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41

5.1. Kết luận 41

5.2. Kiến nghị 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

PHỤ LỤC


1
Phần 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Ở Việt Nam, sau nhiều năm thực hiện nước sạch và vệ sinh môi trường

nông thôn, nước ngầm được sử dụng và trở thành nguồn nước sinh hoạt chính
của nhiều cộng đồng dân cư. Theo báo cáo của Tổng cục môi trường, hiện
nay có khoảng 13 triệu người (chiếm khoảng 16,5% tổng dân số) khai thác và
sử dụng nguồn nước này. Chất lượng nước ngầm thường ổn định hơn chất
lượng nước bề mặt. Trong nước ngầm, hầu như không có các hạt keo hay cặn
lơ lửng, các chỉ tiêu vi sinh trong nước ngầm cũng tốt hơn so với nguồn nước
khác. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu đã cho thấy nguồn nước ngầm có chứa
hàm lượng các chất asen, sắt, mangan, amoni, clo, v.v cao hơn quy chuẩn
cho phép trong nước ăn uống. Đặc biệt là asen, sự tích luỹ asen vào cơ thể
trong thời gian dài kể cả ở hàm lượng thấp cũng gây nên nhiều tác hại cho sức
khoẻ. Phần lớn sự nhiễm độc asen thông qua việc sử dụng nguồn nước, lương
thực, thực phẩm ở những vùng đất, nước, không khí nhiễm asen. Khi bị
nhiễm độc asen thì sẽ gây ra sự thay đổi sắc tố da, hình thành các vết cứng
trên da, ung thư da, ung thư phổi, ung thư thận và bàng quang, cũng như có
thể dẫn tới hoại tử thậm chí có thể tử vong. Đáng lo ngại là hiện nay chưa có
biện pháp hiệu quả để điều trị những căn bệnh nguy hiểm này. Hơn nữa, phần
lớn dân số ở nông thôn đang sử dụng trực tiếp nước ngầm (giếng khoan) để
phục vụ cho sinh hoạt mà không qua xử lý hoặc chỉ được xử lý đơn giản để
loại bỏ asen nếu có.
Theo khảo sát tổ chức UNCIEF tại Việt Nam hiện nay, số người có
nguy cơ mắc bệnh do tiếp xúc với thạch tín lên tới 10 triệu người. Những
nghiên cứu gần đây cho thấy vùng châu thổ sông Hồng có nhiều giếng khoan
có hàm lượng asen vượt quá tiêu chuẩn cho phép của Tổ chức Y tế Thế giới
cũng như tiêu chuẩn Việt Nam. Những vùng bị nhiễm nghiêm trọng nhất là

2
Hà Nam, Hà Nội, Hà Tây (cũ), Nam Định, Ninh Bình. Mức độ ô nhiễm asen
ở tỉnh Hà Nam là cao nhất so với cả nước (50,2% số giếng khoan ở Hà Nam
có nồng độ asen trên 0,05 mg/l). Tuy nhiên tại các vùng nông thôn thì công
nghệ xử lý nước theo kiểu truyền thống vẫn lạc hậu, đơn giản như sử dụng bể

lọc cát, đá sỏi, bể chứa nước mưa nên người dân vẫn phải sử dụng nguồn
nước ăn uống không đảm bảo chất lượng. Khi mà mạng lưới nước sạch còn
chưa được phân bố rộng khắp nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt của người dân.
Tại xã Tràng An, huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam là một trong những xã có
nộng độ asen cao nhưng chưa có biện pháp xử lý triệt để, chỉ có thể xử lý đơn
giản để loại bỏ asen, người dân hàng ngày vẫn đang phải sử dụng nước nhiễm
asen. Như vậy, nguồn nước ngầm tại xã Tràng An đang ngày càng ô nhiễm
asen nghiêm trọng, nếu tiếp tục kéo dài tình trạng này sẽ gây ảnh hưởng xấu
tới sức khoẻ người dân. Do đó, cần tìm phương án giải quyết.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, được sự đồng ý của Ban chủ nhiệm
khoa Môi trường - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, cùng với sự
hướng dẫn của thầy giáo ThS. Nguyễn Duy Hải, em đã tiến hành thực hiện đề
tài: “Nghiên cứu biện pháp xử lý Asen trong nước ngầm bằng mô hình bể lọc
chậm tại xã Tràng An, huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam ”
1.2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Khảo sát hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm tại xã Tràng An,
huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam.
- Nghiên cứu, đánh giá hiệu quả của mô hình bể lọc chậm bằng các loại vật
liệu lọc: Sỏi cuội, cát thạch anh, than hoạt tính sau khi xử lý nước nhiễm asen.
1.3. Yêu cầu của đề tài
- Xây dựng mô hình thí nghiệm xử lý asen trong nước ngầm bằng bể
lọc chậm.
- Lấy mẫu, phân tích hàm lượng asen trong nước ngầm đầu vào và
nước sau khi qua hệ thống thí nghiệm.

3
- So sánh, đánh giá kết quả phân tích hàm lượng asen trong nước ngầm
trước và sau xử lý, đưa ra được hiệu suất xử lý.
- Đánh giá hiệu suất xử lý asen trong nước ngầm bằng các vật liệu, thời
gian khác lọc nhau.

- Các kết quả phân tích asen phải được so sánh với QCVN
01:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống.
- Thông tin và số liệu thu thập được phải đảm bảo tính chính xác, trung
thực, khách quan.
- Giải pháp kiến nghị đưa ra phải thực tế và khả thi.
1.4. Ý nghĩa của đề tài
1.4.1. Ý nghĩa trong học tập
Nghiên cứu đề tài giúp chúng ta thu thập được những kinh nghiệm và
kiến thức thực tế, củng cố và hoàn thiện kiến thức đã học, biết cách thực hiện
một đề tài nghiên cứu khoa học và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn
Ứng dụng kiến thức đã học, xây dựng và áp dụng thành công các mô
hình xử lý nguồn nước ngầm bị nhiễm asen phục vụ cho nhu cầu cấp thiết
hiện nay của các hộ gia đình.
Giúp người dân thấy được hiện trạng môi trường nước đang bị ô nhiễm
từ đó nâng cao ý thức, trách nhiệm của mình đối với môi trường xung quanh.

4
Phần 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở khoa học về đề đài
2.1.1. Cơ sở lý luận
2.1.1.1. Tổng quan về asen
a. Nguồn gốc của asen
Trong tự nhiên asen có trong nhiều loại khoáng vật như Realgar
(As
4
S
4
), Orpoment (As

2
S
3
), Arsenolite (As
2
O
3
), Arsenopyrite (FeAsS)…
Trong nước asen thường ở dạng asenit hoặc asenat (AsO
3
-3
, AsO
3
-4
). Các hợp
chất asen methyl có trong môi trường do chuyển hóa sinh học. Asen là một
nguyên tố không chỉ có trong nước mà còn có trong không khí, đất, thực
phẩm và có thể xâm nhập vào cơ thể con người, nguyên nhân chủ yếu khiến
nước ngầm ở nhiều vùng thuộc nước ta nhiễm asen là do cấu tạo địa chất.
Trong công nghiệp, asen có trong ngành luyện kim, xử lý quặng, sản xuất
thuốc bảo vệ thực vật, thuộc da. Asen thường có mặt trong thuốc trừ sâu, diệt
nấm, diệt cỏ dại.

Ngoài ra, những khu vực dân cư tự động đào và lấp giếng không đúng
tiêu chuẩn kỹ thuật khiến chất bẩn, độc hại bị thẩm thấu xuống mạch nước
ngầm. Cũng như việc khai thác nước ngầm quá lớn làm cho mực nước trong
các giếng hạ xuống khiến cho khí oxy đi vào địa tầng và gây ra phản ứng hóa
học tạo ra asen từ quặng pyrite trong đất và nước ngầm nông, ở mức nước
ngầm sâu thì không phát hiện được.
Các quá trình sinh - địa - hóa:

Sự phân bố rộng rãi của nguyên tố asen được bắt đầu từ quá trình địa
hóa. Điều này có nghĩa nồng độ của asen gia tăng khi càng xuống sâu dưới
các tầng đất hoặc mạch nước ngầm.
Hai môi trường có khả năng tích tụ nồng độ asen cao đó là tại khu vực
vũng, vịnh cạn ở miền khí hậu khô hạn đến bán khô hạn và tại những tầng

5
nước ngầm có tính khử mạnh, thường gặp ở vùng chứa nhiều lắng cặn phù sa
nhiều sulphat. Các tầng lớp lắng cặn mỏng ở địa vực thấp, nơi có độ nghiêng
thủy vực thấp, là khu vực đặc trưng chứa nhiều asen trong mạch nước ngầm.
Các tầng nước ngầm có nồng độ asen cao thường ở độ sâu từ 20 m đến
120 m. Ở 20 m, cấu trúc địa chất chứa nhiều đất sét pha cát trộn lẫn với
kankar. Xuống đến độ sâu 120 m, đất mịn pha sét có thể chứa nồng độ asen
lên đến 550 mg/l.
Ở dưới tầng đất ngầm, asen thường xuất hiện nhiều trong các hỗn hợp
khoáng tạo đá (ví dụ: oxit sắt, đất sét, hoặc các hỗn hợp khoáng sulphide). Rất
nhiều asen bị kết dính trong các hỗn hợp khoáng pyrite ở lưu vực phù sa.
Đáng chú ý là trong quá trình bơm nước lên từ những khu vực giếng sâu làm
hạ thấp mực nước ngầm, oxy theo đó sẽ xâm nhập vào thúc đẩy quá trình oxy
hóa khoáng pyrite. Quy trình phản ứng oxy-hóa khoáng pyrite cũng đồng
nghĩa với việc giải phóng nguyên tố asen vào môi trường nước (Đỗ Văn Ái và
cộng sự, 2000) [1].
Càng xuống sâu dưới các tầng địa chất của một số địa vực đã nêu, nồng
độ asen cao hơn. Ở trong những tầng địa chất này, phản ứng oxy hóa đối với
khoáng chất sunfua diễn ra càng mạnh. Vì thế, giải phóng một lượng asen lớn
hơn. Ở môi trường có độ ẩm càng cao, các hỗn hợp khoáng sunfua tham gia
vào quá trình phong hóa càng nhanh hơn. Khoáng pyrite là một trong những
điển hình của hỗn hợp khoáng kém ổn định nhất trong quá trình.
Quy trình các phản ứng oxy hóa diễn ra:
+ Ở dạng ion:

FeAsS + O
2
+ H
2
O → H
2
AsO
4
-
+ H
3
AsO
3
+ SO
4
2-
+ H
+
+ FeOOH
+ Ở dạng hoàn chỉnh:
FeAsS + O
2
+ H
2
O → H
3
AsO
4
+ H
3

AsO
3
+ H
2
SO
4
+ FeOOH

6
b. Tính chất hoá lý của asen
* Tính chất vật lý
Asen không gây mùi khó chịu khi có mặt trong nước (ngay cả ở hàm
lượng có thể gây chết người), khó phân huỷ. Asen là nguyên tố phổ biến thứ
20 trong các nguyên tố có trên bề mặt trái đất. Hàm lượng trung bình từ 1,5 –
2 mg/kg (Lê Huy Bá, 2009) [2].
Theo từ điển Bách khoa được xuất bản năm 1999, thạch tín là tên gọi
thông dụng chỉ nguyên tố asen, nhưng đồng thời dùng chỉ hợp chất oxit của
asen hóa trị III (As
2
O
3
). Oxit này màu trắng, dạng bột, tan được trong nước và
rất độc.
Asen là nguyên tố số 33 trong bảng tuần hoàn hoá học Menđeleep, có
tên tiếng anh là arsenic, kí hiệu là As. Asen có thể tồn tại dưới nhiều dạng
khác nhau trong các hợp chất vô cơ và hữu cơ với bốn mức hoá trị là - 3, 0, +
3 và + 5 trong đó các hợp chất chứa As(III) và As(V) là quan trọng nhất. Nó
được xem như một dạng phi kim, hay được gọi á kim. Nó mang nhiều độc
tính tương tư một số kim loại nặng như chì và thủy ngân. Khối lượng phân tử
74,9216 g/mol, không hòa tan trong nước.

Vỏ trái đất chỉ chứa một hàm lượng nhỏ thạch tín (0,0001 %); tuy nhiên
nó lại phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Trong tự nhiên, nguyên tố asen tồn tại
ở dạng nguyên chất với ba thù hình (dạng alpha có màu vàng, dạng beta có
màu đen, dạng gama có màu xám). Asen là một nguyên tố vi lượng cần thiết
cho cơ thể, nhưng ở liều lượng cao asen là một chất độc cực mạnh đối với cơ
thể con người và các sinh vật khác. Chúng tồn tại phổ biến trong thiên nhiên
và cũng có mặt nhiều trong sản xuất công nghiệp. Asen là một á kim màu
xám trắng, mùi tỏi, tỷ trọng là 5,7. Khi làm nóng asen chảy ra và thăng hoa ở
nhiệt độ 613
0
C. Asen cháy trong không khí tạo thành khói trắng là trioxit asen
rất độc. Asen là một nguyên tố có mặt ở khắp nơi trong môi trường. Sự phân
bố của asen trong hệ thống tự nhiên phụ thuộc vào sự ổn định liên kết của
asen với các hình thái nước và phụ thuộc vào khả năng hấp thụ asen lên bề

7
mặt của đất. Dưới tác động của các quá trình tự nhiên và nhân sinh khác nhau
mà asen có thể di chuyển từ hợp phần môi trường này sang hợp phần môi
trường khác dẫn đến sự phân bố phức tạp của asen trong tự nhiên (Đỗ Văn Ái
và cộng sự, 2000) [1].
* Tính chất hóa học
Asen tồn tại dưới dạng các hợp chất (chính các hợp chất của asen mới
là những độc chất cực mạnh). Môi trường oxy hóa là điều kiện thuận lợi để
cho nhiều hợp chất hóa trị V chuyển sang dạng Asen hóa trị III. Trong những
hợp chất asen thì H
3
AsO
3
độc hơn H
3

AsO
4
. Dưới tác dụng của yếu tố oxi hóa
trong đất asen thì H
3
AsO
3
có thể chuyển sang dạng H
3
AsO
4
. Thế oxy hóa
khử, độ pH của môi trường và hàm lượng kaloit giàu Fe
3+
…, là những yếu tố
quan trọng tác động đến quá trình oxy hóa khử các hợp chất, asen trong tự
nhiên có khả năng kết tủa cùng các ion sắt. Trong môi trường khí hậu khô:
hợp chất asen thường tồn tại ở dạng ít linh động (Lê Huy Bá, 2009) [2].
c. Vai trò và ảnh hưởng của asen đối với sức khoẻ con người
* Vai trò của asen
Như chứng ta đã biết, asen là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho sự
sinh trưởng và phát triển của con người và sinh vật. Asen có vai trò trong trao
đổi nuclêin, tổng hợp protit và hêmoglobin nhưng về mặt sinh học, asen là
chất độc có thể gây 19 bệnh khác nhau, trong đó có các bệnh nan y như ung
thư da và phổi (Đào Bích Thuỷ, 2005) [7].
Asen là nguyên tố có mặt trong nhiều loại hóa chất sử dụng nhiều
ngành công nghiệp khác như: hóa chất, phân bón (lân – phootsphat, đạm –
nitơ), thuốc bảo vệ thực vật, giấy, dệt nhuộm,…
Nhiều ngành công nghiệp sử dụng nhiên liệu hóa thạch như công
nghiệp xi măng, nhiệt điện,… Công nghệ chất thải rắn cũng là một nguồn ô

nhiễm không khí, nước bởi asen.
*Ảnh hưởng của asen đối với sức khỏe con người
Asen tồn tại phổ biến trong môi trường xung quanh, mọi người đều tiếp

8
xúc với một lượng nhỏ của chúng. Con đường xâm nhập chủ yếu của asen
vào cơ thể là qua đường thức ăn (trung bình 25 - 50 µg/ngày.đêm), ngoài ra
còn một lượng nhỏ qua nước uống và không khí.
Asen gây ung thư biểu mô da, phế quản, phổi , các xoang ,…do asen và
các hợp chất của asen có tác dụng lên nhóm Sulphydryl (-SH) phá vỡ quá
trình phophory hóa. Các enzym sản sinh năng lượng của tế bào trong chu
trình axit xitric bị ảnh hưởng rất lớn. Enzym bị ức chế do việc tạo phức với
asen (III) làm ngăn cản sự sinh sản phân tử ATP. Do asen có tính chất hóa
học tương tự như Photpho, nên chất này có thể làm gây rối loạn photpho ở
một số quá trình sinh hóa.
Hàm lượng asen trong nước sinh hoạt phải < 0,001 mg/l mới là đạt yêu
cầu. Theo tổ chức thế giới WHO cứ 10.000 người thì có 6 người bị ung thư do
sử dụng nước ăn có nồng độ asen > 0,01 mg/l.
Asen là nguyên tố khi được ăn vào rất khó hấp thụ và phần lớn được
triệt tiêu ở nguyên dạng. Các hợp chất asen hòa tan trong nước được hấp thụ
nhanh chóng từ ống tiêu hóa; Asen (V) và asen hữu cơ được đào thải qua thận
rất nhanh và hầu như toàn bộ. Asen vô cơ có thể tích lũy ở da, xương và cơ
bắp; chu kỳ bán hủy của nó trong trong cơ thể người trong vòng 20 – 40 ngày.
Mặc dù các kết quả nghiên cứu cho thấy asen có thể là một nguyên tố thiết
yếu cho một số loài động vật như dê, chuột, gà nhưng chưa có bằng chứng để
nói rằng asen cần cho con người (Phan Văn Duyệt, 2000) [3].
Asen tự do cũng như hợp chất của nó rất độc. Trong hợp chất thì hợp
chất của As(III) là độc nhất. Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã xếp asen vào
nhóm độc loại A gồm: Hg, Pb, Se, Cd và As. Người bị nhiễm độc asen
thường tỷ lệ bị đột biến nhiễm sắc thể rất cao. Ngoài việc gây nhiễm độc cấp

tính, asen còn gây độc mãn tính do tích luỹ trong gan với các mức độ khác
nhau, liều gây tử vong là 0,1 g (tính theo As
2
O
3
) (Trần Thị Thanh Hương, Lê
Quốc Tuấn, 2010) [6].

9
Hiện nay vẫn chưa có một bản liệt kê đầy đủ nào về các loại bệnh do
asen. Asen vô cơ được coi là chất gây ung thư đồng thời cũng gây nhiều tác
động khác nữa. Đôi khi các triệu chứng khó thở gây ra bởi asen bị nhầm lẫn
với các bệnh khác. Asen có thể gây bệnh cấp tính hay mãn tính, tuy nhiên
dưới góc độ asen trong nước uống thường chỉ có các bệnh mãn tính (do dùng
nước uống chứa nồng độ asen quá từ năm lần mức cho phép sẽ gây ra các
bệnh ung thư, bao gồm ung thư da, ung thư bang quang, thận, phổi, gan, các
bệnh tiểu đường) do asen gây ra.
Trong nước uống, asen không trông thấy được, không mùi không vị,
nên không thể phát hiện. Sự phát hiện của người nhiễm asen rất khó do triệu
chứng của bệnh phải đến từ 5 đến 15 năm sau mới xuất hiện. Bởi vậy, các nhà
hóa học còn gọi asen là “sát thủ vô hình”. Và một điều đáng lưu ý là asen độc
gấp 4 lần so với thủy ngân.
Ngộ độc asen là các bệnh kinh niên do sử dụng nước uống có chứa asen
ở nồng độ cao trong một khoảng thời gian dài. Các hiệu ứng bao gồm thay đổi
màu da, sự hình thành các viết cứng trên da, ung thư da, ung thư phổi, ung thư
thận và bang quang cũng có thể dẫn tới hoại tử. Asen là một chất rất độc có
thể gây chết ngay nếu uống một lượng bằng nửa hạt ngô.
Nếu bị ngộ độc cấp tính bởi asen sẽ có biểu hiện: khát nước dữ dội, đau
bụng, nôn mửa, tiêu chảy, mạch đập yếu, mặt nhợt. Nếu bị nhiễm độc asen ở
mức độ thấp, mỗi ngày một ít với liều lượng nhỏ nhưng trong thời gian dài sẽ

gây mệt mỏi, buồn nôn và nôn, hồng cầu và bạch cầu giảm, da sạm, rụng tóc,
sút cân, giảm trí nhớ, mạch máu bị tổn thương, rối loạn nhịp tim, đau mắt, đau
tai, viêm dạ dày và ruột, ung thư,…
Người uống nước bị ô nhiễm asen lâu ngày sẽ có các đốm sẫm màu
trên thân thể hay đầu các chi, niêm mạc lưỡi hoặc sừng hóa da, gây sạm và
mất sắc tố. Bệnh sừng hóa da thường xuất hiện ở tay, chân, lòng bàn tay, gan
bàn chân – phần cơ thể cọ xát hoặc tiếp xúc hoặc tiếp xúc ánh sáng nhiều lâu
ngày sẽ tạo thành các đinh cứng màu trắng gây đau đớn. Bệnh đen và rụng

10
móng chân có thể dẫn đến hoại tử, rụng dần từng đốt ngón chân.
Ảnh hưởng độc hại đáng lo ngại nhất của asen tới sức khỏe là khả năng
gây đột biến gen, ung thư, thiếu máu và các bệnh tim mạch, các bệnh ngoài
da, tiểu đường, bệnh gan và các vấn đề liên quan đến tiêu hóa các rối loạn ở
hệ thần kinh – ngứa hoặc mất cảm giác ở các chi và khó nghe. Sau 15 - 20
năm kể từ khi phát hiện, người nhiễm độc asen sẽ chuyển sang ung thư và
chết (Trần Hữu Hoan, 2010) [4].

Hình 2.1. Sơ đồ vòng tuần hoàn của asen trong môi trường

11
d. Nguyên tố asen lan truyền trong môi trường nước ngầm
* Con đường xâm nhập trong nước
Con đường tự nhiên: sự tích tụ trong các tầng trầm tích chứa nước. Khi
điều kiện môi trường thay đổi, nó được giải phóng và đi vào nước dưới dạng
ion, sự hòa tan tự nhiên của khoáng chất và quặng.
Con đường nhân tạo: do chất thải công nghiệp (nhất là trong quá làm
thủy tinh, đồ gốm, thuộc da, sản xuất thuốc nhuộm và chất màu để pha sơn,
chất bảo quản gỗ), sử dụng phân bón và hóa chất bảo vệ thực vật, hoạt động
đào và lấp giếng không đúng tiêu chuẩn kỹ thuật của người dân. Asen thâm
nhập vào cơ thể chủ yếu qua thực phẩm, nước uống và không khí (Lê Huy Bá,
2009) [2].
* Cơ chế
Asen xâm nhập vào nước từ các công đoạn hòa tan các chất và quặng
mỏ, từ nước thải công nghiệp và từ sự lắng đọng trong không khí. Ở một vài
nơi, đôi khi asen xuất hiện trong nước ngầm do sự ăn mòn các nguồn khoáng
vật thiên nhiên.
Asen được giải phóng vào môi trường nước do quá trình oxi hóa các
khoáng sunfua hoặc khử các khoáng oxi hidroxit giàu asen. Về cơ chế xâm
nhiễm các nhiễm các kim loại nặng, trong đó có asen vào nước ngầm cho đến
nay đã có nhiều giả thiết khác nhau nhưng vẫn chưa thống nhất.

Thông qua các quá trình thủy địa hóa và sinh địa hóa, các điều kiện địa
chất thủy văn mà asen có thể xâm nhập vào môi trường nước.
Hàm lượng asen trong nước dưới đất phụ thuộc vào tính chất và trạng
thái môi trường địa hóa. Asen tồn tại trong nước dưới đất ở dạng H
3
AsO
4

1-
(trong môi trường pH axit đến gần trung tính), HAsO
4
2-
(trong môi trường
kiềm). Hợp chất H
3
AsO
3
được hình thành chủ yếu trong môi trường oxy hóa-
khử yếu. Các hợp chất của asen với Na có tính hòa tan rất cao. Những muối
của asen với Ca, Mg và các hợp chất asen hữu cơ trong môi trường pH gần

12
trung tính, nghèo Ca thì độ hòa tan kém hơn các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là
asen – axit fulvic thì rất bền vững, có xu thế tăng theo độ pH và tỷ lệ asen –
axit fulvic. Các hợp chất của As
5+
hình thành theo phương thức này. Phức
chất asen như vậy có thể chiếm tới 80% các dạng hợp chất asen tồn tại trong
nước dưới đất.
Asen trong nước dưới đất thường tập trung cao trong kiểu nước

bicarbonate như bicarbonate Cl, Na, B, Si.
Nước dưới đất trong những vùng trầm tích núi lửa, một số khu vực
quặng hóa nguồn gốc nhiệt dịch, mỏ dầu - khí, mỏ than,… thường giàu asen.
Nếu nước dưới đất không có oxy thì các hợp chất arsenat được khử thành
arsenua chất này có độc tính gấp 4 lần arsenat. Trong trường hợp tầng đất
giàu chất hữu cơ và sắt thì khả năng hấp thụ asen tốt, khiến tiềm năng ô
nhiễm sẽ cao hơn.
Nguyên nhân khiến cho nước ngầm có hàm lượng asen cao là do sự
oxy hóa arsenopyrit, pyrite trong các tầng sét và lớp kẹp than bùn trong bồi
tích cũng như giải phóng asen dạng hấp thụ khi khử keo hydroxyt Fe
3+
bởi các
hợp chất hữu cơ và vi sinh vật (Lê Huy Bá, 2009) [2].
2.1.1.2. Các phương pháp xử lý asen
Có thể phân loại 7 nhóm phương pháp chủ yếu sau:
a. Tạo kết tủa
Dùng hóa chất, tạo các chất kết tủa nhờ các phản ứng hóa học với các
ion tan trong dung dịnh. Sắt thường tồn tại trong nước ngầm ở dạng
hydrocacbonat hòa tan, khi gặp oxy, sẽ được oxy hóa và tạo thành kết tủa,
lắng trong thời gian dài sẽ làm cho asen có trong nước kết hợp và lắng xuống
đáy cùng với sắt. Hiệu suất khử asen có thể đạt khoảng 50% (Trần Mạnh
Cường, 2010) [9].
b. Keo tụ
Phương pháp keo tụ bao gồm các phản ứng hóa học, quá trình hình

13
thành các bông keo tụ, phá vỡ độ bền vững hợp thể của các hạt chất bẩn, sự
dính kết và tăng kích thước của các hạt chất bẩn trong nước cần xử lý…
Phương pháp này thường được sử dụng để tách các hợp chất thể keo (kích
thước 0.001-100µm) và các hạt tán sắc lơ lửng trong nước (>100µm). Phương

pháp keo tụ chuyển asen từ dạng tan sang dạng không tan nhờ phản ứng hóa
học, sau đó tách chúng ra khỏi nước nhờ lắng hoặc lọc. Công nghệ thường sử
dụng là: bổ sung thêm chất keo tụ như các muối sắt hoặc nhôm, có thể oxy
hóa sơ bộ hoặc sau đó và điều chỉnh pH. Trong công nghệ này, xử lý cặn thải
chứa asen từ quá trình keo tụ cũng là một vấn đề cần quan tâm (Trần Mạnh
Cường, 2010) [9].
c. Lắng
Tách pha rắn và pha lỏng nhờ tác dụng của trọng lực. Phương pháp này
thường được sử dụng kết hợp với tạo kết tủa và lắng (Trần Mạnh Cường,
2010) [9].
d. Lọc
Phương pháp lọc thông thường được sử dụng để tách các chất rắn ra
khỏi nước bằng cách cho nước đi qua khối vật liệu lọc bằng cát, than antraxit,
than hoạt tính, vải lọc, giấy lọc. Những vật liệu này có tác dụng cho nước đi
qua và giữ các chất bẩn trên bề mặt của chúng. Thông thường phương pháp
này có thể tách các chất bẩn dạng hạt như bùn, sét, các hạt thể keo, các hạt
nhỏ từ các chất hữu cơ trong tự nhiên, các hợp chất kết tủa của sắt và mangan,
các bông keo tụ vi khuẩn (Trần Mạnh Cường, 2010) [9].
e. Hấp phụ
Asen có thể hấp phụ trên bề mặt của các vật liệu dạng hạt, hạt sét hay
vật liệu gốc xenlulo như: than hoạt tính, than hoạt tính đã xử lý bằng một số
hợp chất kim loại, các hợp chất oxit sắt, oxit titan, oxit silic, sét khoáng (cao
lanh, bentonit,…), bauxit, hematit felspat, nhựa tổng hợp trao đổi anion, than
xương, cát bọc một lớp oxyt sắt hoặc dioxyt mangan MnO
2
, các vật liệu

14
xenlulo (mùn cưa, bột giấy). Mỗi loại vật liệu có những đặc tính và yêu cầu
chi phí khác nhau. Một số loại đã được sản xuất riêng để xử lý nước nhiễm

asen. Hiệu suất xử lý của từng loại còn phụ thuộc vào việc sử dụng các chất
oxy hóa hỗ trợ quá trình hấp phụ asen (Trần Mạnh Cường, 2010) [9].
f. Oxy hóa
Là phương pháp tương đối đơn giản, đưa oxy tác dụng và chiếm lấy
electron trong nguyên tử của chất phản ứng. Làm thoáng bằng cách sục không
khí vào nước, có thể oxy hóa asen và sắt có trong nước, tạo chất kết tủa
FeAsO
4
. Phản ứng oxy hóa quang hóa là phản ứng oxy hóa xảy ra trong hệ
thống hóa học nhờ năng lượng bức xạ (Trần Mạnh Cường, 2010) [9].
g. Oxy hóa và loại Asen bằng năng lượng mặt trời (SORAS)
Đây là quá trình xử lý asen đơn giản trong cấp nước nông thôn từ
nguồn nước ngầm, sử dụng phản ứng oxy hóa quang hóa As
+3
thành As
+5
nhờ
ánh sáng mặt trời, sau đó tách As
+5
ra khỏi nước nhờ hấp phụ bằng các hạt
Fe
+3
. Phản ứng oxy hóa quang hóa được tăng cường hiệu suất nhờ nhỏ thêm
vài giọt chanh hoặc nước vôi đặc, giúp cho quá trình tạo các bông keo Fe
+3
.
SORAS có hiệu quả khi hàm lượng sắt trong nước ngầm ít nhất 3mg/l, cường
độ bức xạ UV-A 50 Wh/m
2
. Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm asen

trên thế giới và trong nước như:
Phương pháp xử lý nước ô nhiễm asen bằng tro của than đá của
Bangladesh. Các thí nghiệm cho thấy mẫu nước nhiễm độc tính ở mức
2.400ppb sau khi lọc, thạch tín giảm chỉ còn 10ppb. Theo tính toán, 5g tro
than có thể lọc khoảng 11 lít nước ăn, có mức độ nhiễm thạch tín trung bình
400ppb, thành nước an toàn cho ăn uống. Ngoài ra, than đá do được đốt nóng
đến 800
o
C nên tro là một dạng bột vô trùng.
Phương pháp sử dụng quặng pyrolusit để loại bỏ asen của TS Bùi
Quang Cư - Viện Công Nghệ Hóa Học TP.HCM thuộc Viện Khoa Học Công
Nghệ Việt Nam. Quặng được sử dụng bằng cách nghiền thành bột mịn và xử

15
lý nung ở nhiệt độ 400
o
C. Bột sau đó được cho vào các cốc thủy tinh có chứa
dung dịch asen ở nhiều nồng độ khác nhau. Kết quả cho thấy, khi được nung
tới 400
o
C, quặng pyrolusit có khả năng hấp thụ cao với lượng Asen trong
nước. Sau khi xử lý hàm lượng asen trong nước giảm từ 170 ppb xuống dưới
10ppb. Cứ 1 gam pyrolusit có thể lọc tối đa 0,175mg asen trong một lít nước.
Phương pháp lọc asen trong nước bằng cát bọc mangan dioxit ở ngoài
với giá 11 USD/kg. Chủ yếu chỉ sử dụng ở quy mô lớn. Phương pháp xử lý
asen bằng đất sét, đá ong, đá son (limonit) của PGS.TS Trần Hồng Côn và
cộng sự tại khoa hóa trường KHTN - ĐHQG Hà Nội. Bình lọc có cấu tạo như
các bình lọc thông thường nhưng bộ cột lọc có tính năng oxy hóa và hấp thụ
để giữ asen. Thiết bị lọc này có cấu tạo rất đơn giản, gồm một thùng có hai
ngăn bằng inox. Ngăn thứ nhất (đầu vào) chứa một cột lọc với kích thước cỡ

75m
3
hoặc 300m
3
nước. Khi nước chảy qua cột lọc, asen trong nước bị oxy
hóa, các hạt đất sét, đá ong và đá son biến tính trong đó sẽ giữ lại asen và
mangan. Nước sạch sẽ chảy vào thùng thứ hai, có thể sử dụng (Trần Mạnh
Cường, 2010) [9].
2.1.2. Cơ sở pháp lý
- Luật Bảo vệ môi trường năm 2005 được Quốc hội nước Cộng hoà xã
hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XI, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29/11/2005 và
có hiệu lực thi hành từ ngày 01/07/2006.
- Luật Tài nguyên nước số: 17/2012/QH13 được Quốc hội nước Cộng
hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XIII, kỳ họp thứ 3 thông qua ngày
26/12/2012 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/01/2013.
- Nghị định số 117/2007/NĐ-CP ngày 11/07/2007 của Chính Phủ về
sản xuất, cung cấp và tiêu thụ nước sạch.
- Nghị định số 21/2008/NĐ-CP ngày 28/02/2008 của Chính phủ sửa
đổi, bổ sung một số điều của nghị định 80/2006 của Chính phủ về việc quy
định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường.

16
- Quyết định số 09/2005/QĐ-BYT ngày 11/03/2005 của Bộ trưởng Bộ
Y tế về việc ban hành tiêu chuẩn ngành: Tiêu chuẩn vệ sinh nước sạch.
- Quyết định 17/2005/TT-BTNMT ngày 12/10/2006 của Bộ trưởng Bộ
Tài nguyên và môi trường về việc ban hành quy định việc cấp phát hành nghề
khoan nước dưới đất.
- Quyết định số 22/2006/QĐ-BTNMT ngày 18/12/2006 của Bộ Tài
nguyên và môi trường về bắt buộc áp dụng TCVN về môi trường.
- Quyết định 13/2007/QĐ-BTNMT ngày 04/09/2007 của Bộ trưởng Bộ

tài nguyên môi trường quy định về việc điều tra đánh giá tài nguyên nước
dưới đất.
- Thông tư 05/2005/TT-BTN-MT ngày 17/03/2005 của Bộ trưởng Bộ
tài nguyên và môi trường hướng dẫn thực hiện NĐ xử phạt vi phạm hành
chính trong lĩnh vực tài nguyên nước.
- Thông tư liên tịch số 95/TTLT-BTC-BXD-BNN ngày 19/05/2009
của liên Bộ Tài chính – Xây dựng – Nông nghiệp và phát triển nông nghiệp;
Hướng dẫn nguyên tắc, phương pháp xác định và thẩm quyền quyết định giá
tiêu thụ nước sạch tại các đô thị, khu công nghiệp, khu vực nông thôn.
- Chỉ thị số 02/2004/CT-BTNMT ngày 02/06/2004 của Bộ trưởng Bộ
Tài nguyên và môi trường về việc tăng cường công tác quản lý Tài nguyên
nước dưới đất.
- QCVN 01:2009/BYT-Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng
nước ăn uống.
- QCVN 02:2009/BYT-Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng
nước sinh hoạt.
2.2. Cơ sở thực tiễn
2.2.1. Ô nhiễm asen trong nước ngầm trên Thế giới và Việt Nam
2.2.1.1. Ô nhiễm asen trong nước ngầm trên Thế giới
Các điều tra khảo sát sự ô nhiễm asen trong nước ngầm đã được thực

17
hiện ở nhiều nước như Mỹ, Ấn Độ, Đài Loan, Slovakia, Argentina, Thái Lan,
Mehico, Chilê, Trung Quốc, Bangladesh, Mông Cổ. Các kết quả khảo sát cho
thấy có rất nhiều vùng sử dụng nước ngầm bị nhiễm asen một cách nghiêm
trọng như: Tây Bengan (Ấn Độ), Bangladesh, Đài Loan, Alaska, Achentina,
Canada, Mỹ.
Vấn đề ô nhiễm asen trong nước ngầm tại Bangladesh là một điển hình.
Bangladesh đã hình thành được một hệ thống cơ sở thông tin tư liệu tương đối
hoàn chỉnh về cả quan trắc, thống kê, nghiên cứu khoa học, giải thích nguồn

gốc ô nhiễm asen trong nước ngầm và những thành công cũng như kinh
nghiệm của Bangladesh về xử lý asen trong nước ngầm. Bangladesh có
khoảng 2 - 4 triệu giếng khoan khai thác nước. Thử nghiệm 8000 giếng khoan
ở 60 trong 64 tỉnh cả nước cho thấy tới 51% số mẫu nước có hàm lượng asen
vượt quá 0,05 mg/l (ngưỡng quy định của tổ chức WHO là 0,01 mg/l). Nồng
độ cao của asen có thể tìm thấy lên tới 1000 µg/l. Ở phía Tây Nam Đài Loan
nồng độ asen trung bình 147.671µg/l và người dân sử dụng nước ở đây đã bị
bệnh đen chân (blackfoot) (Nguyễn Trần Liên Hương, 2010) [5].
Sự nhiễm asen trong nước ngầm ở phía Đông sông Hoogky, một nhánh
của sông Hằng phía Tây Bengal đã được báo cáo từ đầu năm 1978. Nhóm
bệnh nhân đầu tiên được phát hiện vào tháng 7/1983. Kể từ đó phạm vi ảnh
hưởng và số bệnh nhân mới ngày càng tăng. Khu vực ảnh hưởng rộng 3.400
km
2
, xấp xỉ 30 triệu dân, số người sử dụng nước nhiễm độc asen lên tới hơn 1
triệu người, trong đó hơn 200.000 người đã được xác nhận là có triệu chứng
nhiễm độc asen. Đây là vụ nhiễm độc asen lớn nhất trong lịch sử.
Ở mỗi quốc gia, với đặc điểm địa lý, địa chất khác nhau, các nguyên
nhân tìm được chưa hoàn toàn thống nhất. Tuy nhiên, sự có mặt của asen
trong nước ngầm là có thật và tồn tại như một thách thức lớn với chính phủ và
chính quyền các địa phương trong việc bảo vệ sức khoẻ nhân dân.
2.2.1.2. Ô nhiễm asen trong nước ngầm ở Việt Nam