Chu trình của Arsen trong tự nhiên và nguyên gây nhân ô nhiễm Arsen

Mục lục
Mở đầu....................................................................................................................................2
I. Giới thiệu tổng quan về Arsen...........................................................................................3
II. Khảo sát Arsen trong tự nhiên........................................................................................5
a. Dạng tồn tại của arsen trong đá và quặng gốc.................................................................5
b. Arsen trong đới quặng phong hoá...................................................................................7
c. Arsen trong nước ở các khu vực mỏ quặng giàu arsen....................................................8
d. Arsen ở vùng đồng bằng:.................................................................................................9
III. Chu trình của Arsen trong tự nhiên và nguyên gây nhân ô nhiễm Arsen..............11
1. Nguyên nhân từ tự nhiên................................................................................................13
b. Nguyên nhân từ con người.............................................................................................14
IV. Nhiễm độc Arsen ở người.............................................................................................16
1. Những con đường xâm nhập của Arsen vào cơ thể người............................................16
b. Tác hại của Arsen đến sức khỏe con người...................................................................17
i. Nhiễm độc cấp tính ...........................................................................................................18
ii. Nhiễm độc mãn tính .........................................................................................................19
c. Cơ chế gây độc của Arsen..............................................................................................20
d. Nhận biết as trong đời sống hàng ngày..........................................................................22
V. Các phương pháp xử lý Arsen.......................................................................................22
1. Keo tụ-Kết tủa................................................................................................................23
b. Keo tụ bằng hóa chất......................................................................................................23
c. Phương pháp oxy hóa.....................................................................................................24
d. Hấp phụ...........................................................................................................................24
e. Trao đổi Ion....................................................................................................................25
Kết luận................................................................................................................................26
Tài liệu tham khảo...............................................................................................................27
1 | P a g e
Mở đầu
Từ rất lâu,con người đã biết tới Arsen và độc tính của nó.Độc tính của
Arsen có thể gây chết cho gia súc, gia cầm chủ yếu liên quan tới nguồn gốc
tự nhiên.Trong tự nhiên, Arsen tồn tại ở nhiều dạng, có nhiều trong quặng

chứa nhiều lưu huỳnh, sắt, đồng, gây hại cho con người và động thực vật.
Theo 1 số nghiên cứu cho thấy, arsen là 1 chất cực độc, gấp 4 lần so với
thủy ngân. Mặc dù trước đây, người ta vẫn dùng Arsen 1 cách thông dụng
trong công nghiệp khai mỏ,luyện kim,thuốc trừ sâu,thuốc diệt cỏ,thậm chí
trong 1 số chất tăng trọng cho gia súc. Tuy nhiên,trong khoảng 20 năm trở
lại đây, các nhà khoa học đã chứng minh được tác hại của Arsen và con
người mới có cái nhìn đúng đắn về ảnh hưởng của nó tới sức khỏe và đời
sống.
Arsen vào cơ thể con người chủ yếu thông qua con đường hô hấp và tiêu
hóa, đặc biệt thông qua việc sử dụng nước ngầm bị ô nhiễm Arsen. Arsen có
thể gây ra các bệnh kinh niên như u hắc tố, ung thư biểu bì, hoại thư da…Nó
đã gây ra những đợt nhiễm độc do tích tụ Arsen lớn nhất trong lịch sử loài
người (ở Bangladesh). Theo nghiên cứu ở Nhật Bản, qua các xét nghiệm lâm
sang đã cho thấy, trong số 29 người uống nước giếng bị ô nhiễm Arsen có
23 người (93%) có biểu hiện nhiễm hắc tố (melanosis) và 22 người (26%)
mắc bệnh tăng sừng hóa bẩm sinh gan bàn chân (palmoplantar
hyperkeratoris).
2 | P a g e
Ở Việt Nam, nước tại 1 số khu vực lớn và đông dân cư sinh sống như Hà
Nội, Việt Trì-Lâm Thao, thượng nguồn sông Mã…có hàm lượng Arsen vượt
quá tiêu chuẩn cho phép, thậm chí có nơi vượt hơn 10 lần so với TCVN
(hàm lượng Arsen cho phép trong nước sinh hoạt của VN là 0,05mg/l). Do ở
Việt Nam, một số lượng lớn người dân còn sử dụng nước uống, nước sông
suối để sinh hoạt, ăn uống nên vấn đề ô nhiễm Arsen thật sự rất cấp bách.
Với việc sử dụng nước phức tạp như hiện nay,cũng như việc ô nhiễm Arsen
tiềm ẩn chưa phát hiện được hay chưa khảo sát được thì việc nhiễm độc tiềm
tàng rất có thể xảy ra. Đặc biệt, càng nguy hiểm hơn khi hiện nay, hầu hết
các bệnh gây ra bởi nhiễm độc Arsen vẫn chưa có thuốc đặc trị.
Để giải quyết những yêu cầu vô cùng cấp bách trong việc xử lí ô nhiễm
Arsen trong nguồn nước, chúng ta phải có sự hiểu biết cặn kẽ về chu trình

hóa học của Arsen trong tự nhiên để đưa ra những biện pháp thích hợp nhằm
ngăn chặn và hạn chế việc ô nhiễm Arsen trong nguồn nước.

I. Giới thiệu tổng quan về Arsen
Arsen (còn được gọi là thạch tín) là nguyên tố số 33 trong bảng tuần hoàn
hóa học Mendeleep, có tên tiếng anh là Arsenic (kí hiệu là As). Arsen là 1
thành phần tự nhiên của vỏ Trái Đất, khoảng 1-2mg As/kg (khoảng
0,0001%) nhưng lại phân bố rộng rãi trong tự nhiên. As tồn tại dưới nhiều
dạng khác nhau trong tự nhiên như arsenopyrite hoặc các hợp chất với lưu
huỳnh.Arsen hiện diện trong nước ngầm trong trạng thái yếm khí dưới dạng
As(III) và dạng trung tính.Arsen có 3 dạng thù hình: Alpha-màu vàng; beta-
màu đen;gamma-màu xám.Dạng vô cơ độc hơn dạng hữu cơ.Khi tiếp xúc
với không khí(nước mặt),một phần lớn As(III) sẽ bị chuyển hóa thành
3 | P a g e
As(V);hợp chất hóa trị III có độc tính cao hơn.Trong điều kiện ẩm ướt, arsen
sunfua dễ bị hòa tan,rửa trôi và xâm nhập vào đất,nước,không khí.
1 số hợp chất của arsen như:
+Arsenic (III) florua AsF3.
+Arsenic( V ) floride AsF5.
+Arsenic(III) hidide AsH3.
+Arsenic (III) oxide As2O3
+Arsenic( V ) oxide As2O5
+Arsenic(III) sulphide As2S3….
As(III): Trong môi trường sinh thái, các dạng hợp chất As hoá trị 3 có độc
tính cao hơn hợp chất As có hoá trị 5. Môi trường khử là môi trường thuận
lợi để cho nhiều hợp chất As(V) chuyển sang As(III). Trong những hợp chất
As thì H
3
AsO
3

độc hơn H
3
AsO
4
. Dưới tác dụng của các yếu tố oxi hoá trong
đất thì H
3
AsO
3
có thể chuyển thành H
3
AsO
4
. Thế oxi hoá khử, độ pH của
môi trường và lượng kaolit giàu Fe3+... là những yếu tố quan trọng tác động
đến quá trình oxi hoá – khử các hợp chất Arsen trong tự nhiên. Những yếu tố
này có ý nghĩa làm tăng hay giảm sự độc hại của các hợp chất Arsen trong
môi trường sống.
As(V) : As(V) có thể được chuyển thành As(III) và gây độc giống như
As(III), có cấu trúc giống phosphate hữu cơ và có thể thay thế cho phosphate
trong sự thuỷ phân glucose và sự hô hấp của tế bào.
4 | P a g e
II. Khảo sát Arsen trong tự nhiên
Arsen có thành phần từ quá trình hình thành địa chất trong tự nhiên.
a. Dạng tồn tại của arsen trong đá và quặng gốc
Arsen trong các mỏ quặng nhiệt dịch tồn tại dưới dạng các khoáng vật như:
arsenopyrit (FeAsS), realgar (AsS), oripigmen (As
2
O
3

), scorodit
(FeAsO
4
.2H
2
O), loellingit (FeAs
2
), grexdorfit (NiAsS), glaucodot
(CuFeAsS), cobaltin (CoAsS), prustit (Ag
3
AsS), enargit (CuAsS
4
), tennantit
(Cu
12
As
4
S
13
), nickelin (NiAs), rammensbergit (NiAs
2
), chloantit (NiAs
3
), ...,
trong đó khoáng vật chứa arsen phổ biến nhất trong các mỏ nhiệt dịch là
arsenopyrit. Đại đa số các trường hợp gặp arsen trong các vùng quặng sulfur
đa kim, trong các mỏ vàng, antimon, thuỷ ngân, cobalt, molybden, đồng,
thiếc.
5 | P a g e
Bảng 1. Hàm lượng arsenopyrit và arsen trong một số vùng quặng ở

Việt Nam.
TT Kiểu quặng Khu vực, vùng
Diện
tích
Arsenopyrit
(%)
Arsen
(g/t hoặc
%)
1
Thạch anh -
arsenopyrit-
cassiterit
Quỳ Hợp 25 km
2
8-15%
2
Thạch anh -
arsenopyrit-
cassiterit
Đa Lu,
Play Non hạ

0,5-4,5%
2-12,4%
3
Thạch anh -
arsenopyrit-
cassiterit
Phú Lâm, Tuyên

Quang
11 km
2

0,52-
9,79%

4
Thạch anh
-arsenopyrit-
vàng
Làng Đầu
0,23-
29,81%
5
Thạch anh
-arsenopyrit-
vàng
Vai Đào - Cao
Răm
2-15%
6
Thạch anh
-arsenopyrit-
vàng
Xuân Thu, Trà
Bắc

0,8-
19,12%

7 Antimonit-
pyrit-
arsenopyrit-
Làng Vài,
Chiêm Hoá
29,25
km
2
0,1-
24,16%
6 | P a g e
vàng
8
Antimonit-
pyrit-
arsenopyrit-
vàng
Lũng Cóc, Nà
Ngần
1,26%
9
Pyrit-
arsenopyrit-
sphalerit-galenit
Chợ Điền,
Tuyên Quang
150
km
2

1,92-
19,1%
10
Pyrit-
arsenopyrit-
sphalerit-galenit
Ancroet, Sông
Trao

2-25% 1-19,1%
11 Đồng porphyr
Tà Lương - Cam
Ranh
150
km
2
0,03%
12
Listvenit từ đá
siêu mafic
Hin Hụ - Bang
Mon
>4 km
2
ít -3% 72,4 g/t
Bảng 1. Hàm lượng arsenopyrit và arsen trong một số vùng quặng ở Việt
Nam.
b. Arsen trong đới quặng phong hoá
Các loại quặng gốc có chứa arsen khi bị phong hoá thường tạo thành những
đới đỏ nâu và nhẹ hơn quặng gốc (do một số thành phần trong quặng bị rửa

trôi). Qua nghiên cứu cụ thể ở vùng quặng listvenit thuộc đới Sông Mã (tỉnh
Sơn La) ta thấy các đới quặng bị phong hoá có màu đỏ nâu cũng có hàm
lượng arsen rất cao (Bảng 2). Điều đó chứng tỏ arsen trong đới quặng nhiệt
dịch (hoặc đới biến đổi nhiệt dịch) ít bị di chuyển trong quá trình phong
hoá.; phần lớn chúng bị giữ lại trong tầng phong hoá. Có lẽ chỉ một lượng
nhỏ arsen được di chuyển đi bởi nước bề mặt (nước mưa, nước suối, nước
lũ) và nước dưới đất.
7 | P a g e
STT Công trình Tần suất bắt gặp Hàm lượng (g/t)
Trung bình Cực đại
1 H36.2 1/4 75 300
2 H35.2 2/7 70 300
3 H7.2 6/11 76 300
4 H10.3 1/3 70 200
5 G22 4/10 65 200
6 G23 4/10 51 300
Bảng 2. Hàm lượng arsen trong các đới biến đổi nhiệt dịch bị phong hoá đỏ
nâu ở thượng nguồn sông Mã.
c. Arsen trong nước ở các khu vực mỏ quặng giàu arsen
Một số nghiên cứu nước ở các khu mỏ cho thấy chúng cũng cao dị thường.
Các kết quả khảo sát phân tích nước bề mặt và các nguồn lộ ở 11 khe suối
đổ ra sông Mã dọc vùng ĐN Bản Phúng (khu mỏ listvenit) cho thấy các khe
suối ở đây đều là các khe nhỏ, mùa khô (11/1990) chỉ có nước ở gần cửa khe
với lưu lượng 0,02-3,5 l/s. Ở hữu ngạn mật độ suối thưa hơn, lưu lượng 0,2-
25 l/s. Điều đáng lưu ý là hàm lượng arsen của nước ở khác khe trong khu
vực nói trên đều cao (0,43-113 mg/l) (Bảng 4), so với chỉ tiêu hàm lượng
arsen trong nước sinh hoạt (<0,05 mg/l) thì ở đây hàm lượng arsen trong
nước ở các khe đều vượt quá chỉ tiêu cho phép. Điều này chứng tỏ một
lượng nhỏ arsen trong đới quặng được di chuyển vào nước, làm cho nước ở
các khe suối trở nên không an toàn cho mục tiêu nước sinh hoạt, đặc biệt ở

mùa khô.

STT. Hàm lượng(mg/l) STT Hàm lượng (mg/l)
1. 0,86 10. 0,86
8 | P a g e
2. 0,57 11. 0,43
3. 0,56 12. 0,43
4. 0,43 13. 0,86
5. 0,72 14. 0,86
6. 0,57 15. 0,86
7. 0,72 16. 0,72
8. 0,86 17. 0,72
9. 1,15
d. Arsen ở vùng đồng bằng:
Theo dự đoán, arsen hình thành do sự oxy hoá arsenopyrrit trong sét hoặc
các lớp than bùn xen giữa chúng, hoặc do nước giàu arsen do các các đứt
gãy cắt qua các vùng đá magma giàu arsen ở các vùng núi xa thấm vào tầng
chứa nước dưới đất ở đồng bằng. Hình 2 diễn giải khả năng ô nhiễm arsen ở
vùng đồng bằng.
9 | P a g e
Hình minh hoạ khu mỏ (hoặc đới biến đổi nhiệt dịch) có hàm lượng arsen
cao có ảnh hưởng xấu tới môi trường sống.
Hình 2. Mô hình diễn giải khả năng ô nhiễm arsen trong nước dưới đất ở
đồng bằng.
Ghi chú: 1. Đới chứa quặng (hoặc đới biến đổi nhiệt dịch giàu arsen) chưa
xuất lộ trong các vùng magma kế cận; 2. Các vùng đá xâm nhập kế cận đồng
bằng; 3. Các vùng đá phun trào kế cận đồng bằng; 4. Các đứt gãy cắt qua
vùng quặng giàu arsen chưa xuất lộ; 5. Trầm tích Đệ tứ.
10 | P a g e