Nghiên cứu xây dựng mô hình xử lý arsen trong nước ngầm bằng phương pháp keo tụ kết tủa kết hợp với phương pháp hấp phụ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ – MÔI TRƯỜNG

VŨ THỊ ĐAN THANH

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ
ARSEN TRONG NƯỚC NGẦM BẰNG PHƯƠNG
PHÁP KEO TỤ – KẾT TỦA KẾT HỢP VỚI
PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

An Giang, 05/2011


TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ – MÔI TRƯỜNG

VŨ THỊ ĐAN THANH

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ
ARSEN TRONG NƯỚC NGẦM BẰNG PHƯƠNG
PHÁP KEO TỤ – KẾT TỦA KẾT HỢP VỚI
PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. TRƯƠNG ĐĂNG QUANG
Ths. NGUYỄN TRUNG THÀNH
GVPB: Ths. PHAN TRƯỜNG KHANH
Ths. PHẠM THỊ MAI THẢO

An Giang, 05/2011


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
Long Xuyên, ngày ........ tháng…… năm 2011
Giáo viên hướng dẫn

Th.s Trương Đăng Quang

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
Long Xuyên, ngày ........ tháng…… năm 2011
Giáo viên hướng dẫn

Th.s Nguyễn Trung Thành

SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
LỜI CẢM ƠN

Trong suốt những năm tháng học tập tại trường Đại học An Giang, em đã
nhận được sự chỉ dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của toàn thể quý thầy cô trong
khoa Kỹ thuật – Công nghệ – Môi trường nói chung và quý thầy cô trong bộ
môn Môi trường và Phát triển bền vững nói riêng. Trong bốn năm học, quý
thầy cô đã hết lòng giảng dạy và truyền đạt những kiến thức cũng như những
kinh nghiệm của bản thân để em có thể hoàn thành tốt khóa học và khóa luận
tốt nghiệp của mình. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến:
Gia đình đã nuôi dạy và luôn bên cạnh, động viên, giúp đỡ em vượt qua
mọi khó khăn.
Toàn thể quý thầy cô trong bộ môn Môi trường và Phát triển bền vững,
các bạn sinh viên lớp DH8MT đã tạo điều kiện, giúp đỡ em hoàn thành tốt
khóa luận.
Bằng tấm lòng biết ơn của mình, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn
Trung Thành và thầy Trương Đăng Quang đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy và
tạo điều kiện để em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình.
Mặc dù đã rất cố gắng để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp một cách tốt
nhất, nhưng vì vốn kiến thức và thời gian thực hiện khóa luận có hạn nên
không thể nào tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng
góp ý kiến của quý thầy cô để hoàn thiện đề tài tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Long Xuyên, ngày 12 tháng 05 năm 2011
Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Đan Thanh

GVHD: Th.s Trương Đăng Quang
Th.s Nguyễn Trung Thành

i


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
MỤC LỤC
Chƣơng 1: GIỚI THIỆU ................................................................................. 1
Chƣơng 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 2
2.1 Tổng quan về nƣớc ngầm .......................................................................... 2
2.1.1 Vai trò của nước ngầm đối với đời sống .................................................. 2
2.1.2 Thành phần và đặc điểm của nước ngầm .................................................. 2
2.1.3 Nguồn gốc và nguyên nhân gây ô nhiễm nước ngầm ............................... 3
2.1.4 Hiện trạng sử dụng nước ngầm trên địa bàn tỉnh An Giang ..................... 3
2.2 Tổng quan về arsen .................................................................................... 4
2.2.1 Arsen là gì? ............................................................................................... 4
2.2.2 Nguồn gốc và sự phân bố của As trong môi trường ................................. 5
2.2.3 Lợi ích của As trong cuộc sống................................................................. 5
2.2.4 Tác hại của As đối với con người và các loài động thực vật .................... 6
2.2.5 Nguồn gốc ô nhiễm As ............................................................................ 10
2.3 Hiện trạng nguồn nƣớc ngầm bị nhiễm As ............................................ 11
2.3.1 Tại Việt Nam ........................................................................................... 11
2.3.2 Tình hình nhiễm As ở Đồng bằng sông Cửu Long ................................. 12
2.3.3 Tình hình nhiễm As trên địa bàn tỉnh An Giang ..................................... 12
2.4 Lý thuyết về một số phƣơng pháp xử lý As ........................................... 13
2.4.1 Phương pháp keo tụ – kết tủa .................................................................. 13
2.4.2 Phương pháp hấp phụ .............................................................................. 14
2.4.3 Phương pháp trao đổi ion ........................................................................ 15
2.4.4 Công nghệ lọc ......................................................................................... 15
2.5 Một số hệ thống xử lý asren trong nƣớc ngầm ...................................... 16
2.5.1 Hệ thống xử lý arsen trong nước ngầm quy mô hộ gia đình................... 16

2.5.2 Mô hình xử lý arsen bằng cách lọc trên giá thể cát, đá, than hoạt tính
được thực hiện trong phòng thí nghiệm tại trường Đại học An Giang ............ 19

GVHD: Th.s Trương Đăng Quang
Th.s Nguyễn Trung Thành

ii


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
2.6 Phƣơng pháp keo tụ – kết tủa kết hợp với phƣơng pháp hấp phụ bằng
sục khí và vật liệu zeolite ............................................................................... 20
2.6.1 Phương pháp sục khí ............................................................................... 20
2.6.2 Vật liệu zeolite ........................................................................................ 21
Chƣơng 3: PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......... 24
3.1 Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................... 24
3.2 Thời gian nghiên cứu ............................................................................... 24
3.3 Mục tiêu nghiên cứu................................................................................. 25
3.4 Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 25
3.5 Phƣơng tiện và vật liệu nghiên cứu ........................................................ 26
3.6 Phƣơng pháp nghiên cứu......................................................................... 26
3.6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ......................................................... 26
3.6.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ................................................... 26
Chƣơng 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 32
4.1 Kết quả phân tích hàm lƣợng As, Fe đầu vào và đầu ra ...................... 32
4.2 Ƣu điểm và hạn chế của mô hình............................................................ 37
4.3 Nhận xét chung ......................................................................................... 38
Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................... 41
5.1 Kết luận ..................................................................................................... 41
5.2 Kiến nghị ................................................................................................... 42

PHỤ LỤC ........................................................................................................ 43
Phụ lục 1 .......................................................................................................... 43
Phụ lục 2 .......................................................................................................... 45
Phụ lục 3 .......................................................................................................... 49
Phụ lục 4 .......................................................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 53

GVHD: Th.s Trương Đăng Quang
Th.s Nguyễn Trung Thành

iii


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 3.1: Lịch trình làm việc .......................................................................... 24
Bảng 4.1: Kết quả đo lưu lượng dòng chảy của các nghiệm thức ................... 33
Bảng 4.2: Nhận xét chung về 2 mô hình đã được tham khảo và mô hình xử lý
As trong nước ngầm bằng phương pháp keo tụ – kết tủa kết hợp với phương
pháp hấp phụ nêu trên ...................................................................................... 38
Bảng P.1.1: Giá trị giới hạn của các thông số chất lượng nước ngầm (theo
QCVN 09:2008/BTNMT) ................................................................................ 43
Bảng P.2.1: Số liệu giếng theo mục đích sử dụng (năm 2007) ....................... 45
Bảng P.2.2: Kết quả quan trắc chất lượng nước ngầm 4/2008 tại các khu vực
quan trắc ........................................................................................................... 46
Bảng P.3.1: Kết quả phân tích hàm lượng As đầu vào ................................... 49
Bảng P.3.2: Kết quả phân tích hàm lượng As và Fe đầu ra của các nghiệm
thức .................................................................................................................. 49
Bảng P.3.3: Hiệu suất xử lý As và Fe đầu ra của các nghiệm thức ................ 50

GVHD: Th.s Trương Đăng Quang
Th.s Nguyễn Trung Thành

iv


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
MỤC LỤC HÌNH
Hình 2.1: Sự hình thành ATP ............................................................................ 6
Hình 2.2: As (III) phản ứng với nhóm -SH ....................................................... 7
Hình 2.3: Vẩy sừng trên lòng bàn tay ............................................................... 8
Hình 2.4: Ung thư da trên cánh tay ................................................................... 9
Hình 2.5: Các con đường thâm nhập của As ................................................... 11
Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống xử lý As trong nước ngầm ..................................... 17
Hình 2.7: Sơ đồ công nghệ .............................................................................. 19
Hình 3.1: Mô hình xử lý As ............................................................................ 28
Hình P.4.1: Sỏi đỡ ........................................................................................... 51
Hình P.4.2: Cát ................................................................................................ 51
Hình P.4.3: Zeolite .......................................................................................... 51
Hình P.4.4: Sục khí ......................................................................................... 51
Hình P.4.5: Cặn lắng sau khi sục khí .............................................................. 51
Hình P.4.6: Nước đầu ra sau cột lọc ............................................................... 51
Hình P.4.7: Nước đầu ra 1 .............................................................................. 52
Hình P.4.8: Nước đầu ra 2 .............................................................................. 52
Hình P.4.9: Nước đầu ra 1 và 2 ....................................................................... 52
Hình P.4.10: Nước đầu vào, đầu ra 1 và đầu ra 2 ........................................... 52
Hình P.4.11: Mô hình xử lý As trong nước ngầm bằng phương pháp keo tụ –
kết tủa kết hợp với phương pháp hấp phụ ........................................................ 52

GVHD: Th.s Trương Đăng Quang

Th.s Nguyễn Trung Thành

v


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
MỤC LỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 2.1: Biểu đồ hình tròn thể hiện sự phân bố số lượng giếng không
đồng đều giữa các mục đích sử dụng ................................................................. 4
Biểu đồ 4.1: Biểu đồ hình cột thể hiện kết quả phân tích hàm lượng Fe (ppm)
đầu vào ............................................................................................................. 32
Biểu đồ 4.2: Biểu đồ hình cột thể hiện kết quả phân tích hàm lượng As (ppb)
đầu vào ............................................................................................................. 33
Biểu đồ 4.3: Biểu đồ hình cột thể hiện kết quả phân tích hàm lượng As đầu ra
.......................................................................................................................... 34
Biểu đồ 4.4: Biểu đồ hình cột thể hiện hiệu suất xử lý As (%) của nghiệm thức
1 ........................................................................................................................ 35
Biểu đồ 4.5: Biểu đồ hình cột thể hiện hiệu suất xử lý As (%) của nghiệm thức
2 ........................................................................................................................ 35

GVHD: Th.s Trương Đăng Quang
Th.s Nguyễn Trung Thành

vi


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Arsen hay As

Arsenic hay thạch tín.

Al

Nhôm.

Ca

Canxi.

Cu

Đồng.

Fe

Sắt.

Na

Natri.

Mg

Magiê.

mg/l

Milligram/lít.

Mn

Mangan.

Pb

Chì.

ppb

Một phần tỷ.

ppm

Một phần triệu.

Si

Silic.

SS

Tổng chất rắn.

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam.

QCVN 09:2008/BTNMT

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước
ngầm.

TCVN 5993 – 1995

Chất lượng nước – Lấy mẫu – Hướng dẫn bảo
quản xử lý mẫu.

TCVN 6000 – 1885

Chất lượng nước – Lấy mẫu – Hướng dẫn lấy
mẫu nước ngầm.

UNICEF

Quỹ bảo trợ Nhi đồng của Liên Hiệp Quốc
(United Nations Children's Fund).

GVHD: Th.s Trương Đăng Quang
Th.s Nguyễn Trung Thành

vii


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh

Chƣơng 1: GIỚI THIỆU
Nước là nhu cầu thiết yếu của con người. Một mặt vì lượng nước cấp
(hay còn gọi là nước máy) vẫn chưa đáp ứng được hết nhu cầu của người dân,
mặt khác do thói quen nên nguồn nước tự nhiên (nước mặt, nước ngầm hay

nước mưa) vẫn còn được sử dụng rộng rãi, chủ yếu phục vụ cho các sinh hoạt
hàng ngày. Vì không được xử lý nên chúng ta không thể kiểm soát được hàm
lượng của các thành phần có mặt trong nước như Fe2+, Fe3+, Cl-, SS, vi sinh
vật,… đặc biệt là sự tồn tại của các chất độc hại như arsen trong nước ngầm.
Theo Cục Y tế dự phòng – Bộ Y tế, một số căn bệnh truyền nhiễm: cúm, tiêu
chảy, sốt rét, sốt xuất huyết, quai bị, viêm gan virut, thủy đậu,... đều có liên
quan đến nguồn nước bị nhiễm arsen và nhiều chất hữu cơ khác.
Arsen được biết đến là chất cực độc, chỉ với một lượng nhỏ khoảng
0,06 g cũng đủ gây ngộ độc cho cơ thể con người. Hiện nay, loài người vẫn
chưa tìm ra được thuốc đặc trị cho những căn bệnh do bị nhiễm arsen gây ra
như ung thư da, phổi, đường tiêu hóa,… Đặc biệt sự hiện diện của arsen
trong nguồn nước ngầm phục vụ cho sinh hoạt hàng ngày càng làm gia tăng
nguy cơ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của người dân, nhất là các căn
bệnh về da và đường ruột. Mặc dù hiện nay trên thế giới nói chung, Việt
Nam nói riêng đã có rất nhiều phương pháp cũng như mô hình xử lý arsen,
thế nhưng mô hình được áp dụng trên địa bàn tỉnh An Giang lại rất ít và còn
tồn tại những mặt hạn chế nhất định. Đề tài “Nghiên cứu xây dựng mô hình
xử lý arsen trong nước ngầm bằng phương pháp keo tụ – kết tủa kết hợp với
phương pháp hấp phụ” sẽ giúp người dân có thể tự xây dựng mô hình xử lý
arsen trong nước ngầm ở quy mô hộ gia đình, vừa có thể xử lý arsen, đồng
thời làm giảm hàm lượng sắt trong nước ngầm, giảm nguy cơ mắc các bệnh
do bị nhiễm arsen gây ra.

GVHD: Ths. Trương Đăng Quang
Ths. Nguyễn Trung Thành

1


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh

Chƣơng 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về nƣớc ngầm
2.1.1 Vai trò của nƣớc ngầm đối với đời sống
Mặc dù nước mặt có trữ lượng lớn nhưng không ổn định, thay đổi
theo mùa, dễ bị tác động bởi các yếu tố bên ngoài. Tuy nhiên vì trữ
lượng lớn, dễ khai thác nên nguồn nước mặt trên trái đất đang bị khai
thác và sử dụng quá mức, ngày càng bị hao hụt về số lượng, suy giảm về
chất lượng. Do đó, hiện nay nước ngầm đóng vai trò hết sức quan trọng
và cần thiết đối với cuộc sống của con người. Nước ngầm ít chịu ảnh
hưởng bởi các tác động của con người. Hàm lượng chất rắn lơ lửng, rong
tảo là rất thấp, gần như là không có, các chỉ tiêu vi sinh vật gây bệnh
trong nước ngầm cũng tốt hơn nước mặt.
Nước ngầm thường được sử dụng phục vụ cho sinh hoạt, các ngành
công nghiệp, y học, du lịch.v.v… Đối với một số vùng ven biển, nhiễm
phèn, khô hạn nước ngầm còn được dùng trong sản xuất hoa màu và nuôi
trồng thủy sản. Bên cạnh đó nước ngầm còn đóng góp rất lớn cho dòng
chảy của nhiều con sông.
2.1.2 Thành phần và đặc điểm của nƣớc ngầm
Trong nước ngầm thường tồn tại các anion và cation, chủ yếu là
HCO3-, SO42-, Cl-, Na+, Ca2+, Mg2+, NH4+, Fe2+, Mn2+,… Thành phần
chất lượng nước ngầm phụ thuộc rất nhiều vào nguồn gốc của nước
ngầm, cấu trúc địa tầng và chiều sâu địa tầng nơi khai thác nước. Người
ta chia nước ngầm ra làm hai loại khác nhau:
Nước ngầm hiếu khí (có oxi): thông thường chất lượng nước
có chứa oxi thì tương đối tốt. Đôi khi không cần xử lý mà vẫn có
thể cấp trực tiếp cho người dân tiêu thụ. Trong nước chứa oxi sẽ
không có các chất khử như H2S, CH4, NH4+,…
Nước ngầm yếm khí (không có oxi): trong quá trình nước
thấm qua các tầng đất đá, oxi bị tiêu thụ. Khi lượng oxi hòa tan
trong nước bị tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe2+, Mn2+ sẽ được

tạo thành. Mặt khác các quá trình khử NO3- => NH4+; SO42- =>
H2S; CO2 => CH4 cũng xảy ra (Nguyễn Thị Thu Thuỷ, 2006).

GVHD: Ths. Trương Đăng Quang
Ths. Nguyễn Trung Thành

2


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
2.1.3 Nguồn gốc và nguyên nhân gây ô nhiễm nƣớc ngầm
Nguồn tự nhiên: điều kiện địa chất, lũ lụt, hạn hán, xói mòn, rửa
trôi các hợp chất hữu cơ, vô cơ từ quá trình phân hủy xác động thực vật
và theo nước mưa thấm vào nước ngầm.
Nguồn nhân tạo: nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước ngầm.
 Tốc độ phát triển kinh tế cùng với sự bùng nổ dân số kéo theo
nhu cầu sử dụng nước ngày càng gia tăng. Tình trạng khai thác
nước ngầm quá mức và bừa bãi không theo qui định sẽ làm suy
giảm về số lượng, suy thoái về chất lượng nước.
 Nước thải từ các khu công nghiệp, khu chế xuất, khu chăn
nuôi, bệnh viện, trường học, khu dân cư. Nước rỉ từ các bãi rác.
 Dư lượng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc bảo vệ thực vật,
phân bón hóa học,… từ các cánh đồng.


Khai thác rừng bừa bãi.

2.1.4 Hiện trạng sử dụng nƣớc ngầm trên địa bàn tỉnh An
Giang
Theo số liệu từ Trung tâm Kỹ thuật Tài nguyên và Môi trường – Sở

Tài nguyên và Môi trường tỉnh An Giang (năm 2007) cung cấp, toàn tỉnh
có 7133 giếng, trong đó chỉ có 6466 giếng đang sử dụng, 667 giếng còn
lại đang trong tình trạng không được sử dụng và bị hư hỏng, chiếm tỷ lệ
là 9,35%. Các địa phương có số lượng giếng nhiều nhất của tỉnh là các
huyện Tri Tôn, Chợ Mới và Tân Châu,… Bên cạnh đó, sự phân bố số
lượng giếng cho các mục đích sử dụng khác nhau trên địa bàn tỉnh cũng
có sự chênh lệch rất lớn.

GVHD: Ths. Trương Đăng Quang
Ths. Nguyễn Trung Thành

3


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh

Biểu đồ 2.1: Biểu đồ hình tròn thể hiện sự phân bố số lượng giếng không đồng
đều giữa các mục đích sử dụng.

Trên địa bàn tỉnh An Giang, số lượng giếng phục vụ cho các mục
đích khác nhau có sự chênh lệch rất lớn. Lượng giếng phục vụ cho nhu
cầu sinh hoạt chiếm tỷ lệ cao nhất 92,12%. Trong khi số lượng giếng
phục vụ cho sản xuất nông nghiệp chỉ chiếm 7,3% và số giếng còn lại
chiếm tỷ lệ chưa tới 0,6% (một tỷ lệ rất thấp so với hai tỷ lệ trên) nhưng
vừa phục vụ cho các ngành công nghiệp (0,26%) vừa cung cấp nước cho
các trạm bơm cấp nước của tỉnh (0,32%).
2.2 Tổng quan về arsen
2.2.1 Arsen là gì?
Arsen (hay còn gọi là thạch tín) là một nguyên tố rất phổ biến trong
tự nhiên (ký hiệu là As, nguyên tử khối bằng 33 và khối lượng nguyên tử

≈ 74,92 Đ.V.C), tồn tại dưới nhiều dạng hợp chất khác nhau (cả vô cơ
lẫn hữu cơ). Thông thường As hay tồn tại dưới dạng các hợp chất
arsenua và arsenate. Trong nước ngầm As tồn tại ở hai dạng arsenite (có
mức oxi hóa +3) và arsenate (có mức oxi hóa +5), nhưng trong điều kiện
kỵ khí arsenite chiếm ưu thế hơn. Qua các tài liệu nghiên cứu cho thấy
độc tính của As phụ thuộc rất lớn vào hình thức tồn tại, trạng thái oxi hóa
và độ tan (hay hàm lượng) của nó trong môi trường, cụ thể là các dạng
hợp chất As hóa trị III có độc tính cao hơn dạng hóa trị V.
GVHD: Ths. Trương Đăng Quang
Ths. Nguyễn Trung Thành

4


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
As tinh khiết được xem là không độc, nhưng trong điều kiện bình
thường As không bao giờ ở trạng thái tinh khiết vì khi tiếp xúc với không
khí một phần As bị oxi hóa thành oxit rất độc (Hoàng Văn Bính, 2007).
2.2.2 Nguồn gốc và sự phân bố của As trong môi trƣờng
Trong thiên nhiên As có thể tồn tại trong môi trường đất, nước,
không khí, sinh học và liên quan chặt chẽ tới các quá trình địa chất, địa
hóa, sinh địa hóa. Trong lớp vỏ trái đất, As chiếm khoảng 0,001%, tồn
tại chủ yếu dưới dạng các loại quặng như: quặng arsenite của Cu, Pb, Ag
hoặc quặng sulfur: As2S2; As2S; As2S3,... Người ta còn tìm thấy sự có
mặt của As trong đá, quặng; đất, vỏ phong hóa; trầm tích bời rời; không
khí, nước và trong cơ thể sinh vật; đặc biệt là trong than đá với hàm
lượng cao. Hợp chất As hiện hữu ở nhiều dạng khác nhau xung quanh
chúng ta, từ dạng tích tụ trong đất, bùn hay phát tán trong nước ngầm
cho tới dạng chuyển hóa trong cá, tôm, cua, ốc, nghêu,… Trong khí
quyển, As có thể tồn tại ở cả hai dạng vô cơ và hữu cơ. Ngoài ra As còn

hiện diện trong rau quả, thực phẩm, trong cơ thể động vật và con người
với nồng độ rất nhỏ, gọi là vi lượng (Huỳnh Tiến Đạt, 2008).
Nguồn nước dưới đất ở những vùng trầm tích núi lửa, một số khu
vực quặng hóa có nguồn gốc nhiệt dịch, mỏ dầu, mỏ than,… thường rất
giàu As.
2.2.3 Lợi ích của As trong cuộc sống
As là nguyên tố vi lượng, rất cần thiết cho sự sinh trưởng, phát triển
của con người và sinh vật, giúp trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và
hemoglobin.
Với một liều lượng nhỏ nhất định As được dùng làm thuốc kích
thích ăn ngon, kích thích sự trao đổi chất; As còn là thành phần trong
một số thuốc điều trị các căn bệnh về da như: chàm khô, vẫy nến.
Trong ngành công nghiệp chế biến thức ăn gia súc, arsenite axit
(một hợp chất của As) đã được ứng dụng nhằm làm tăng nhanh quá trình
tăng trưởng và phát triển của gà con, đồng thời phòng bệnh coccidiosis
(bệnh trùng cầu).
As cũng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau
như: sản xuất thuốc trừ sâu, thủy tinh, thuốc rụng lá, thuốc pháo, mạ
đồng.
GVHD: Ths. Trương Đăng Quang
Ths. Nguyễn Trung Thành

5


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
2.2.4 Tác hại của As đối với con ngƣời và các loài động thực vật
As là một chất độc tích lũy, có độc tính gấp 4 lần thuỷ ngân. Vì
không gây mùi vị khó chịu ngay cả khi có mặt trong nước với liều lượng
đủ làm chết người, nên không thể phát hiện được As trong nước ngầm

bằng cảm quan. Sau khi được cơ thể hấp thụ, As sẽ vào gan, thận, tim,
xương, lông, tóc, da, móng tay, não,… As làm thay đổi cân bằng hệ
thống enzyme của cơ thể, tác động xấu đến hệ tuần hoàn, hệ thần kinh,
thông qua ba tác dụng hóa sinh là làm đông tụ protein, tạo phức với
coenzyme và phá huỷ quá trình phosphate hoá tạo ATP (Adenosine
Triphosphate). As (V) cũng giống như phosphate, dễ kết tủa với các kim
loại. Khi vào cơ thể As (V) sẽ thế chỗ của phosphate trong chuỗi phản
ứng tạo ATP do đó ATP sẽ không được hình thành.

Hình 2.1: Sự hình thành ATP.

Theo Vũ Trọng Thiện và Đặng Ngọc Chánh (2010), khi As được
hấp thụ vào cơ thể nó sẽ làm các men (enzyme) có chứa nhóm chức -SH
(sulfhydryl) ngừng hoạt động bằng cách gắn nguyên tố As vào. Khi uống
As vào cơ thể thì nó được hấp thụ rất nhanh nhưng lại thải trừ rất chậm
và không hoàn toàn, một phần được tích tụ tại các bộ phận của cơ thể.
Phản ứng xảy ra như sau:

GVHD: Ths. Trương Đăng Quang
Ths. Nguyễn Trung Thành

6


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh

Hình 2.2: As (III) phản ứng với nhóm -SH.

Một số nghiên cứu của các nhà khoa học Mỹ, Anh, Trung Quốc chỉ
ra rằng nhiễm độc As qua đường hô hấp và tiêu hóa có thể dẫn đến các

thương tổn như tăng hoặc giảm màu của da, tăng sừng hóa, ung thư da và
phổi, ung thư bàng quang, ung thư thận, ung thư mũi, ung thư ruột (Vũ
Trọng Thiện và Đặng Ngọc Chánh, 2010). Ngoài ra, As còn có thể gây
các bệnh: to chướng gan, bệnh đái đường, bệnh xơ gan. Khi cơ thể bị
nhiễm độc As, tùy theo liều lượng, thời gian tiếp xúc và hóa trị của các
hợp chất As sẽ dẫn đến nhiễm độc cấp tính hay nhiễm độc mãn tính với
những triệu chứng biểu hiện cũng như mức độ tác hại khác nhau.
Nhiễm độc cấp tính
Nếu một lượng lớn As đi vào cơ thể, nó sẽ gây tổn thương hệ tiêu
hóa, thận, gan, da, niêm mạc và hệ thần kinh trung ương.
Qua đường tiêu hóa: Khi nuốt anhydrit arsenite hoặc chì arsenate
vào cơ thể sẽ biểu hiện các triệu chứng nhiễm độc như rối loạn tiêu hoá
(đau bụng, nôn, bỏng, khô miệng, tiêu chảy nhiều và cơ thể bị mất nước).
Tương tự như bệnh tả, nó có thể dẫn tới tử vong trong vòng từ 12 – 18
giờ.
Một biểu hiện đặc trưng khi bị nhiễm độc As dạng hợp chất vô cơ
qua đường miệng là sự xuất hiện các vết màu đen và sáng trên da.
Qua đường hô hấp: hít thở không khí có bụi, khói hoặc hơi chứa
As sẽ dẫn đến:
 Kích ứng các đường hô hấp với biểu hiện ho, đau khi hít vào,
khó thở.
 Rối loạn thần kinh như nhức đầu, chóng mặt, đau các chi.
GVHD: Ths. Trương Đăng Quang
Ths. Nguyễn Trung Thành

7


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
 Xanh tím mặt do tác dụng gây liệt của As đối với các mao

mạch.
 Gây tổn thương ở mắt như viêm da mí mắt, viêm kết mạc.
Nhiễm độc mãn tính
Nhiễm độc As mãn tính có thể gây ra các tác dụng toàn thân và cục
bộ. Sau một thời gian dài nhiễm As sẽ có những biểu hiện của các triệu
chứng nhiễm độc As mãn tính như sau:
Giai đoạn 1:
Tổn thương da, với những biểu hiện ban đỏ, sần và mụn nước, loét
nhất là ở các phần da hở, tăng sừng hoá gan bàn tay, bàn chân.

Hình 2.3: Vẩy sừng trên lòng bàn tay.

Giai đoạn 2:
Tổn thương các niêm mạc, như viêm kết – giác mạc, kích ứng các
đường hô hấp, viêm niêm mạc hô hấp.
Rối loạn dạ dày – ruột bao gồm buồn nôn, đau bụng, loét dạ dày.
Rối loạn thần kinh có các biểu hiện như tê đầu các chi, đau các chi,
bước đi khó khăn, suy nhược cơ (chủ yếu ở các cơ duỗi ngón tay và ngón
chân).
As có thể tác động đến cơ tim (biểu hiện ở các rối loạn điện tim).
GVHD: Ths. Trương Đăng Quang
Ths. Nguyễn Trung Thành

8


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
Giai đoạn 3:
Rối loạn toàn thân ở người tiếp xúc với As như làm gầy mòn, chán
ăn.

Thường xuyên nuốt phải hoặc hít phải As trong không khí có thể
dẫn tới tổn thương gan, thoái hóa gan, từ đó có thể dẫn tới xơ gan.
Ngoài các tác dụng toàn thân nói trên, As còn gây ra tác dụng cục
bộ trên cơ thể người tiếp xúc do tính chất ăn da của các hợp chất As, với
các triệu chứng như loét da gây đau đớn ở những vị trí tiếp xúc trong thời
gian dài với As hoặc loét niêm mạc mũi, có thể dẫn tới thủng vách ngăn
mũi.

Hình 2.4: Ung thư da trên cánh tay.

Ngộ độc As mãn tính diễn ra từ từ, ít nhất là sau 4 – 5 năm dùng
nước có nồng độ As vượt quy định sẽ có những biểu hiện như: trên da có
các đốm sẫm màu ở đầu chi, niêm mạc lưỡi, bị sừng hoá da, khối u da,
xuất hiện các mảng đen trên da, sạm da, một phần da bị đỏ ửng, sau đó
chảy nước, lở loét; tóc rụng; phù mí mắt, viêm kết mạc; đau cơ âm ỉ; đau
tai; đau răng; hồng cầu và bạch cầu bị giảm, mạch máu bị thương tổn, rối
loạn nhịp tim; trí nhớ giảm; buồn nôn, thỉnh thoảng rối loạn tiêu hoá nhẹ;
sụt cân, mệt mỏi, suy nhược toàn thân; đôi khi xơ gan, có khối u ở gan,
phổi; gây ung thư. As cũng ảnh hưởng đến thai nhi, làm tăng nguy cơ sẩy
thai. Biểu hiện ban đầu tập trung trên da, nên thường bị nhầm với các
GVHD: Ths. Trương Đăng Quang
Ths. Nguyễn Trung Thành

9


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
bệnh da liễu thông thường. Khi uống nước bị nhiễm As trong vòng 5 –
10 năm, hóa chất độc hại này sẽ gây các bệnh: ung thư da, ung thư bàng
quang, ung thư phổi, ung thư thận, ung thư gan, nguy hại đến hệ thống

thần kinh, hại đến máu và tim, khuyết tật bẩm sinh, rối loạn khả năng
sinh sản, ảnh hưởng đến sự phát triển trí não của trẻ em.
Ngộ độc As có thể là cấp tính hay mãn tính nhưng thường chủ yếu
là ngộ độc mãn tính do dùng nước. Vì vậy, để phòng tránh sự nhiễm độc
này cần có các biện pháp chủ động và ngăn chặn thích hợp.
Cũng như con người, các loài động vật sau khi ăn hoặc uống phải
lượng As vô cơ từ 0,3 đến 30 mg sẽ xảy ra nhiễm độc cấp tính trong
vòng 30 đến 60 phút, thường dẫn đến tử vong sau vài giờ hoặc vài ngày.
Khi sử dụng lâu dài nguồn nước bị nhiễm As sẽ có khả năng bị nhiễm
độc As mãn tính, gây tác hại đến chức năng của nhiều cơ quan: thần
kinh, tim mạch, tiêu hóa, sinh sản; nghiêm trọng hơn là ung thư bàng
quang, gan, thận, ruột và làm rối loạn gen.
Đối với thực vật: As ngăn cản quá trình trao đổi chất, làm thay đổi
màu lá, chết lá, giảm năng suất cây trồng. Đối với cây trồng mới gieo hạt
bị nhiễm As khiến cho hạt giống ngừng phát triển.
Đối với thức ăn: làm hư hỏng thức ăn, làm giảm giá trị dinh dưỡng
của thực phẩm.
2.2.5 Nguồn gốc ô nhiễm As
Quá trình tự nhiên:
As hình thành trong đất từ sự thoái hoá của các loại đá và
khoáng vật chứa As.
Sự phun trào núi lửa, hoạt động magma, nhiệt dịch sẽ làm
phân tán As vào đất. Sự xâm nhập của As vào nước ngầm chủ yếu
là do sự hòa tan của As sẵn có trong lòng đất, hòa tan chất khoáng,
quặng và sự ăn mòn đá núi.
Nước ngầm ở những vùng đồng bằng có phù sa bồi tích
thường bị nhiễm As. Trong môi trường yếm khí, những hạt As
không tan trong phù sa sẽ bị khử từ As5+ không tan thành As3+ tan
trong nước.

GVHD: Ths. Trương Đăng Quang
Ths. Nguyễn Trung Thành

10


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
Hoạt động của con người:
Việc khoan giếng nước hoặc khai thác mỏ không hợp lí có thể
làm cho As tích tụ trong đất hoà tan vào trong nước ngầm.
Đốt nhiên liệu hoá thạch, đốt rác, nấu chảy quặng, luyện kim,
khai thác và chế biến quặng nhất là quặng sulfur; sản xuất và sử
dụng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, phân hoá học, chất diệt côn trùng,
vũ khí hoá học,…

Sản xuất và sử dụng phân bón,
hóa chất trong nông nghiệp

Khai thác và chế biến khoáng
sản đa kim, than và dầu mỏ

Ô NHIỄM
ĐẤT

Ô
NHIỄM
THỰC
PHẨM

Luyện kim và cơ khí

Ô NHIỄM
NƯỚC
CON
NGƯỜI

Nhiệt điện và đốt than, dầu
trong công nghiệp
Ô NHIỄM
KHÔNG KHÍ
Giao thông vận tải

Hình 2.5: Các con đường thâm nhập của As.

2.3 Hiện trạng nguồn nƣớc ngầm bị nhiễm As
2.3.1 Tại Việt Nam
Theo điều tra của UNICEF, As đã có mặt trong các lớp đất, đá,
trầm tích được hình thành từ hàng nghìn năm trước tại Việt Nam với
nồng độ khác nhau. Vì vậy mọi nơi trên lãnh thổ Việt Nam đều có nguy
GVHD: Ths. Trương Đăng Quang
Ths. Nguyễn Trung Thành

11


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
cơ nhiễm As. Theo thống kê chưa đầy đủ, cả nước hiện có khoảng hơn 1
triệu giếng khoan, trong đó nhiều giếng khoan có nồng độ As rất cao,
thậm chí gấp hơn 20 lần so với QCVN 09:2008/BTNMT, làm ảnh hưởng
xấu đến sức khỏe và đe dọa tính mạng của cộng đồng (Huỳnh Tiến Đạt,
2008).

Tại Đồng bằng Sông Hồng, những vùng bị nhiễm As nghiêm trọng
là Hà Nội, Hà Nam, Hưng Yên, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình, Hải
Dương. Ở Đồng bằng Sông Cửu Long, cũng phát hiện nhiều giếng khoan
bị nhiễm As với nồng độ cao tại hai tỉnh An Giang và Đồng Tháp.
2.3.2 Tình hình nhiễm As ở Đồng bằng sông Cửu Long
Đồng bằng sông Cửu Long có cấu tạo địa tầng của một vùng châu
thổ bồi tích cửa sông điển hình nên nguy cơ ô nhiễm As là rất cao. Qua
một nghiên cứu của Viện Vệ sinh – Y tế công cộng từ tháng 5/2010 (Bộ
Y tế) về khảo sát, đánh giá hiện trạng ô nhiễm As trong nước ngầm tại
bốn tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long: Long An, Đồng Tháp, Kiên Giang
và An Giang cho thấy, nhiều khu vực tại bốn tỉnh này có hàm lượng As
trong nước ngầm khá cao, đe dọa sức khỏe của người dân.
Tại Long An, 56% trên tổng số mẫu nước ngầm được khảo sát là
4.876 mẫu, có nồng độ As vượt quá mức cho phép của QCVN
09:2008/BTNMT.
Tại Đồng Tháp, tình hình cũng đang được báo động, khi có trên
67% số mẫu trong tổng số 2.960 mẫu nước ngầm được khảo sát đã phát
hiện nhiễm As.
Trên 51% số mẫu thử trong tổng số hơn 3.000 mẫu được khảo sát
tại Kiên Giang đã phát hiện bị nhiễm As.
Tổng số mẫu khảo sát tại tỉnh An Giang là 2.699 mẫu với tỉ lệ
nhiễm As là 20,18%, tập trung nhiều tại một số huyện như: An Phú, Phú
Tân, Tân Châu và Chợ Mới. Hàm lượng As trong nước ngầm tại các
huyện này khi phân tích đều từ 100 ppb trở lên, được tìm thấy ở các
giếng tầng nông, có độ sâu dưới 60 m và được dùng cho sinh hoạt phổ
biến trong người dân.
2.3.3 Tình hình nhiễm As trên địa bàn tỉnh An Giang
Qua kết quả phân tích nước ngầm vào tháng 4/2008 (do Trung tâm
Quan trắc và Kỹ thuật Tài nguyên – Môi trường – Sở Tài nguyên và Môi
GVHD: Ths. Trương Đăng Quang

Ths. Nguyễn Trung Thành

12


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
trường tỉnh An Giang cung cấp) nhận thấy nồng độ As tại các điểm lấy
mẫu dao động từ 0,0017 – 1,1 mg/l. Qua 32 điểm lấy mẫu thì có 7 điểm
có nồng độ As vượt giới hạn cho phép của QCVN 09:2008/BTNMT
(0,05 mg/l), chiếm tỷ lệ 22%, điển hình là xã Quốc Thái, xã Phước Hưng
huyện An Phú; thị trấn Phú Mỹ, thị trấn Chợ Vàm, xã Phú An huyện Phú
Tân.
Theo trung tâm Nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn An
Giang, nguyên nhân nhiễm As tại tỉnh An Giang mặc dù chưa rõ, nhưng
đây là các huyện nằm giữa hai dòng sông Tiền và sông Hậu nên nhiều
khả năng bị nhiễm As từ thượng nguồn.
2.4 Lý thuyết về một số phƣơng pháp xử lý As
2.4.1 Phƣơng pháp keo tụ – kết tủa
Đây là phương pháp đơn giản, thường được sử dụng nhất.
Hiện tượng các hạt keo cùng loại có thể hút nhau tạo thành những
tập hợp hạt có kích thước và khối lượng đủ lớn để có thể lắng xuống do
trọng lực trong thời gian đủ ngắn được gọi là hiện tượng keo tụ.
Nguyên tắc công nghệ: sử dụng tác động lý học (làm giàn mưa),
hóa chất chuyển đổi (oxi hóa) As từ dạng As (III) sang dạng As (V) và
được tách ra bằng bể lắng hay bể lọc, sơ đồ phản ứng xảy ra như sau:
Fe (II) + oxi không khí => Fe (III)
Fe (III) + As (III) => Fe (II) + As (V)
Fe (II) + oxi không khí => Fe (III)
Fe (III) + As (V) => FeAsO4
Bằng cách bơm nước ngầm từ giếng khoan, sau đó làm thoáng bằng

giàn mưa (hoặc dùng các chất tạo keo kết tủa nhờ các phản ứng hóa học
với các ion trong dung dịch sắt như: vôi sống (CaO) hoặc vôi tôi
(Ca(OH)2, sulfate nhôm hay clorua sắt) để oxi hóa sắt, mangan, tạo thành
hydroxit sắt kết tủa và hydroxit mangan kết tủa. Song song đó, As (III)
cũng được oxi hóa thành As (V), có khả năng hấp phụ lên bề mặt của các
bông keo tụ hydroxit sắt hay hydroxit mangan tạo thành và lắng xuống
đáy bể, hoặc hấp phụ và bị giữ lại trên bề mặt hạt cát trong bể lọc. Công
nghệ này chủ yếu dùng để xử lý sắt và mangan, đồng thời cho phép loại
bỏ 50 – 80% As có trong mạch nước ngầm. Đối với các hộ gia đình sử
GVHD: Ths. Trương Đăng Quang
Ths. Nguyễn Trung Thành

13


SVTH: Vũ Thị Đan Thanh
dụng giếng khoan đơn lẻ, có hàm lượng sắt cao trong nước ngầm, mô
hình làm thoáng nước ngầm bằng cách phun mưa trên bề mặt bể lọc cát
(lọc chậm) cho phép loại bỏ tới 80% As trong nước ngầm cùng với loại
bỏ sắt và mangan (Huỳnh Tiến Đạt, 2008).
Ưu điểm:
Đơn giản, dễ thực hiện và sử dụng.
Nhược điểm:
Hàm lượng As trong nước ngầm sau khi xử lý phụ thuộc rất
nhiều vào thành phần các chất và hợp chất có trong nước nguồn. Vì
vậy đa số các trường hợp, nồng độ As sau khi xử lý đều không đạt
quy chuẩn cho phép và cần phải được xử lý tiếp tục bằng các
phương pháp khác.
2.4.2 Phƣơng pháp hấp phụ
Hấp phụ là quá trình liên kết khí hoặc chất lỏng trên bề mặt vật thể

rắn xốp. Quá trình hấp phụ có thể là quá trình chọn lọc và thuận nghịch,
có nghĩa là mỗi chất hấp phụ chỉ có khả năng hấp phụ những chất xác
định và không hấp phụ những chất khác có trong hỗn hợp khí hoặc dung
dịch. Các chất bị hấp phụ có thể tách được ra khỏi chất hấp phụ bằng
cách giải hấp phụ (Phạm Nguyên Chương và cộng sự, 2002).
Nguyên tắc công nghệ: nước ngầm nhiễm As được cho qua lớp vật
liệu lọc có tính năng hấp thụ As. Trong thực tế thường sử dụng kết hợp
với công nghệ đồng kết tủa cho hiệu quả rất cao (>90%).
Vật liệu lọc: nhôm hoạt tính, than hoạt tính, hạt đồng – kẽm, hạt sắt
(hydroxit, oxit), cát bọc thuốc tím (KMnO4); hematile, felspat; nhựa tổng
hợp trao đổi anion; mùn cưa; bột giấy,...
Đặc trưng rõ rệt nhất của chất hấp phụ so với các chất rắn khác là
cấu trúc xốp và diện tích bề mặt của nó. Do vậy, người ta thường chọn
những chất hấp phụ có cấu trúc xốp và diện tích bề mặt lớn. Diện tích
bề mặt của chất hấp phụ gồm có hai phần: diện tích trong và diện tích
ngoài của hạt hấp phụ. Diện tích ngoài có trị số rất nhỏ, nên mức độ
đóng góp của nó vào tổng diện tích là không đáng kể. Vì thế, quá trình
hấp phụ thường diễn ra bên trong lòng hạt chất hấp phụ. Để tiếp cận đến
trung tâm hấp phụ ở bên trong, các chất hấp phụ cần phải được dịch
chuyển từ ngoài vào trong và khi giải hấp phụ sẽ dịch chuyển ngược lại
GVHD: Ths. Trương Đăng Quang
Ths. Nguyễn Trung Thành

14