Nghiên cứu, khả năng xử lý Asen trong nước của cây Ráng chân xỉ tại Xã Trung Châu, Huyện Đan Phượng, Thành Phố Hà Nội

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
---------------

---------------

TRẦN VĂN SƠN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ ASEN
TRONG NƯỚC CỦA CÂY RÁNG CHÂN XỈ
(PTERIS VITTATA L.) TẠI XÃ TRUNG CHÂU,
HUYỆN ĐAN PHƯỢNG, THÀNH PHỐ HÀ NỘI
Ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thanh Hải

Thái Nguyên, năm 2015


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
---------------

---------------

TRẦN VĂN SƠN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ ASEN

TRONG NƯỚC CỦA CÂY RÁNG CHÂN XỈ
(PTERIS VITTATA L.) TẠI XÃ TRUNG CHÂU,
HUYỆN ĐAN PHƯỢNG, THÀNH PHỐ HÀ NỘI
Ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thanh Hải

Thái Nguyên, năm 2015


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là kết quả của quá trình thực
nghiệm của tôi trong phòng thí nghiệm và chưa từng được ai công bố trong
bất kỳ công trình nào khác.

Thái nguyên, ngày 20 tháng 10 năm 2015
Học viên

Trần Văn Sơn


ii

LỜI CẢM ƠN

Bằng tấm lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn
TS. Nguyễn Thanh Hải cùng toàn thể các thầy cô giáo trong ngành Khoa học
Môi trường, trường Đại Học Nông Lâm thái nguyên đã giao đề tài, hướng
dẫn chu đáo và tận tình trong suốt quá trình em nghiên cứu và hoàn thành
luận văn.
Đồng thời em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các anh (chị) cán bộ của
Trung tâm phân tích chất lượng sản phảm Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ em
trong suốt quá trình làm thí nghiệm.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh,
ủng hộ và động viên để em có thể hoàn thành quá trình học tập, nghiên cứu và
thực hiện luận văn tốt nghiệp này.

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 10 năm 2015
Học viên

Trần Văn Sơn


iii

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề...................................................................................................... 1
2. Mục tiêu của đề tài ........................................................................................ 2
2.1. Mục tiêu tổng quát ..................................................................................... 2
2.2. Mục tiêu cụ thể ........................................................................................... 2
3. Ý nghĩa của đề tài .......................................................................................... 2
3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học ......................................... 2
3.2. Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................ 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU........................................................ 4
1.1. Tổng quan về Asen..................................................................................... 4
1.1.1. Giới thiệu chung ...................................................................................... 4
1.1.2.Tính chất vật lý......................................................................................... 7
1.1.3.Tính chất hóa học ..................................................................................... 8
1.1.4. Con đường xâm nhập trong nước.......................................................... 10
1.1.5. Cơ chế.................................................................................................... 10
1.1.6. Độc tính của Asen ................................................................................. 11
1.1.7. Cơ chế gây độc của Asen ...................................................................... 12
1.1.8. Ảnh hưởng của asen .............................................................................. 15
1.1.9. Ứng dụng của Asen ............................................................................... 19
1.2. Hiện trạng ô nhiễm Asen trên thế giới và ở Việt nam ............................. 21
1.2.1. Hiện trạng ô nhiễm Asen trên Thế giới................................................. 21
1.2.2. Hiện trạng ô nhiễm Asen ở Việt Nam................................................... 22
1.3.Các phương pháp xử lý Asen .................................................................... 23
1.3.1. Oxi hoá As (III) ..................................................................................... 23
1.3.2. Kĩ thuật keo tụ - kết tủa ......................................................................... 26


iv

1.3.3. Phương pháp trao đổi ion ...................................................................... 28
1.3.4. Phương pháp lọc màng .......................................................................... 28
1.3.5. Phương pháp hấp phụ ............................................................................ 29
1.3.6. Tổng quan về Biện pháp sử dụng thực vật xử lý ô nhiễm kim loại nặng
trong nước ............................................................................................. 29
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ...................................................................................................... 34
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................ 34
2.1.1 Đối tượng nghiên cứu............................................................................. 34

2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 34
2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................ 34
2.2.1. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................. 34
2.2.2.Thời gian nghiên cứu ............................................................................. 34
2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 34
2.4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 35
2.4.1. Phương pháp lấy mẫu ngoài thực địa .................................................... 35
2.4.2. Phương pháp phân tích .......................................................................... 36
2.4.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm.............................................................. 37
2.4.4. Phương pháp xử lý số liệu..................................................................... 40
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................... 41
3.1. Hiện trạng sử dụng và chất lượng nước tại khu vực nghiên cứu ............. 41
3.1.1. Hiện trạng sử dụng nước trong khu vực nghiên cứu ............................ 41
3.1.2. Chất lượng nước khu vực nghiên cứu ................................................... 41
3.2. Kết quả nuôi trồng cây ráng chân xỉ trong nước tại phòng thí nghiệm ... 43
3.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý asen trong
nước của cây Ráng chân xỉ đối với mẫu gây nhiễm nhân tạo. ............. 45
3.3.1. Kết quả chuẩn độ pH, và phân tích nồng độ As ban đầu ...................... 45


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là kết quả của quá trình thực
nghiệm của tôi trong phòng thí nghiệm và chưa từng được ai công bố trong
bất kỳ công trình nào khác.

Thái nguyên, ngày 20 tháng 10 năm 2015
Học viên

Trần Văn Sơn


vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Nghĩa từ

As

:Asen

BTNMT

: Bộ tài nguyên môi trường

BYT

: Bộ y tế

ĐHQGHN

: Đại học quốc gia Hà Nội

pteris vittata L

: Cây Ráng chân Xỉ

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

VHO

: Tổ chức Y tế Thế giới


vii

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Hàm lượng Asen trong một số khoáng vật ....................................... 5
Bảng 1.2. Trạng thái tồn tại các dạng Asen trong điều kiện oxi hóa khử và pH
khác nhau .............................................................................................. 19
Bảng 3.1. Kết quả thông số pH, nhiệt độ tại hiện trường ............................... 42
Bảng 3.2. Kết quả phân tích hàm lượng As trong mẫu khu vực nghiên cứu........ 42
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý asen trong
nước của cây Ráng Chân Xỉ (trong môi trường axit) ........................... 46
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý asen trong
nước của cây Ráng Chân Xỉ (trong môi trường axit) ........................... 47
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý asen trong
nước của cây Ráng Chân Xỉ (trong môi trường bazo) ......................... 49

Bảng 3.6. kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả xử lý asen
trong nước của cây Ráng Chân Xỉ ........................................................ 51
Bảng 3.7: Kết quả phân tích hàm lượng As trong mẫu ban đầu ..................... 53
Bảng 3.8. Kết quả phân tích As trong mẫu sau xử lý ..................................... 53
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ Asen đến hiệu quả xử lý Asen của cây ráng
chân xỉ ................................................................................................... 54
Bảng 3.10: Kết quả phân tích hàm lượng As trong mẫu ban đầu ................... 55
Bảng 3.11. Kết quả phân tích As trong mẫu sau xử lý ................................... 55
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của nồng độ Asen đến hiệu quả xử lý Asen của cây
ráng chân xỉ ........................................................................................... 56
Bảng 3.13. Kết quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ As ban đầu đến hiệu quả xử
lý As trong nước của cây Ráng chân xỉ ................................................ 57
Bảng 3.14. Hiệu quả xử lý Asen trong nước bằng cây Ráng chân xỉ đối với
mẫu thực địa .......................................................................................... 59


viii

DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Khoáng vật chứa Asen ...................................................................... 6
Hình 1.2. Cấu Trúc không gian các hợp chất của asen ..................................... 9
Hình 1.3. Các con đường xâm nhập asen vào cơ thể. .................................... 17
Hình 1.4. Đồ thị biểu diễn phần mol của H3AsO3 ,H2AsO3-,HAsO32- ,AsO33theo pH (Asen III) ................................................................................. 18
Hình 1.5. Đồ thị biểu diễn phần mol của H3AsO4 ,H2AsO4-,HAsO42- ,AsO43theo pH (Asen V) .................................................................................. 18
Hình 1.6: Sử dụng thảm thực vật trong xử lý nước ........................................ 31
Hình 3.1. Hàm lượng Asen trong mẫu thực địa khu vực nghiên cứu ............. 43
Hình 3.2 : Cây ráng chân xỉ sau 5 ngày nuôi trồng trong nước ...................... 44
Hình 3.3: cây Ráng chân xỉ sau 4 tuần nuôi trồng .......................................... 44
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp thụ As của cây ráng chân xỉ trong môi

trường axit .............................................................................................. 46
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn khả năng hấp thụ As của cây ráng chân xỉ trong môi
trường trung tính..................................................................................... 48
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn khả năng hấp thụ As của cây ráng chân xỉ trong môi
trường bazo. ........................................................................................... 49
Hình 3.7. Ảnh hưởng của Ph đến hiệu suất hấp thụ As trong nước................ 50
Hình 3.8. Biểu diễn khả năng hấp thụ của cây Ráng chân xỉ theo thời gian .. 52
Hình 3.9. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ Asen ban đầu đến hiệu quả xử lý ..... 53
Hình 3.10. Biểu diễn hiệu suất hấp thụ của cây Ráng chân xỉ........................ 54
Hình 3.11. Biểu diễn hiệu suất hấp thụ của cây Ráng chân xỉ........................ 56
Hình 3.12. Kết quả thực nghiệm xử lý As trong mẫu nước thực địa của 2 đề
tài........................................................................................................... 60


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Asen là một nguyên tố rất phổ biến trong tự nhiên, tồn tại dưới nhiều
dạng hợp chất khác nhau cả vô cơ lẫn hữu cơ. Asen có cấp độ độc hại là Ia
(cực độc) và có thể xâm nhập vào cơ thể con người thông qua chuỗi thực
phẩm, nước uống và không khí. Một lượng cực nhỏ (0,1-0,2g) có thể gây chết
người khi bị nhiễm độc cấp tính và khi bị nhiễm độc mãn tính thì có thể gây
ra nhiều loại bệnh khác nhau, tổn thương da, một số bệnh cơ tim, cao huyết
áp, thiếu máu cơ tim.
Trên thế giới hiện nay đã có hàng chục triệu người mắc các căn bệnh này
do sử dụng nguồn nước sinh hoạt có nồng độ Asen cao và điều đáng lo ngại là
hiện nay chưa có phương pháp điều trị hiệu quả các căn bệnh nguy hiểm này.
Thực trạng ô nhiễm Asen ở nước ta hiện nay đã tới mức báo động, theo
một số khảo sát mới đây cho thấy nguồn nước ngầm ở nhiều nơi thuộc châu

thổ sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long như Hà Nội, Phú Thọ, Hà Nam,
Đồng Tháp, Kiên Giang, Long An, bị nhiễm Asen nặng với nồng độ cao gấp
nhiều lần tiêu chuẩn của Bộ Y tế. Mặc dù bị nhiễm asen nhưng nước ngầm
vẫn được khai thác rộng rãi ở thủ đô Hà Nội và nhiều tỉnh thành khác. Tính
đến nay nước ta có hơn 1 triệu giếng khoan có nồng độ asen cao hơn từ 20
đến 50 lần tiêu chuẩn của Bộ Y tế và có khoảng 10,5 triệu người bị nhiễm độc
bởi Asen. Phần lớn ở các vùng nông thôn sử dụng nước trực tiếp từ các giếng
khoan mà không qua xử lý hoặc xử lý rất thô sơ. [14].
Sử dụng thực vật trong việc xử lý các chất ô nhiễm là một công nghệ
hoàn toàn mới mẻ, đang ở giai đoạn đầu của sự phát triển. Theo đánh giá sơ
bộ, giá thành trung bình của xử lý chất ô nhiễm bằng các phương pháp hoá
học, cơ học, lý hoá học… cao hơn rất nhiều lần so với giá thành xử lý môi


2

trường ô nhiễm bằng biện pháp sinh học. Do đó ngày càng cần có nhiều
nghiên cứu chuyên sâu hơn nữa để hoàn thiện các cơ chế xử lý chất ô nhiễm
bằng thực vật để có thể ứng dụng chúng một các rộng rãi trong thực tế nhằm
giảm bớt các chi phí tốn kém và có thể áp dụng trong các điều kiện của nền
kinh tế đang phát triển.
Chính vì vậy, việc lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu, khả năng xử lý
Asen trong nước của cây Ráng chân xỉ (Pteris vittata L) tại Xã Trung
Châu, Huyện Đan Phượng, Thành Phố Hà Nội” sẽ góp phần tìm kiếm
đưa ra phương pháp mới, đơn giản, kinh phí thấp có tính khả khi về ứng
dụng trong xử lý môi trường nói chung và xử lý Asen nói riêng.
2. Mục tiêu của đề tài
2.1. Mục tiêu tổng quát
- Góp phần lựa chọn bổ sung một loài thực vật mới xử lý Asen trong
môi trường nước.

- Góp phần đưa ra được phương pháp tối ưu đơn giản, dễ áp dụng
trong xử lý nước.
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm Asen trong nước tại khu vực
nghiên cứu.
- Nghiên cứu đánh giá khả năng xử lý Asen trong mẫu nước gây nhiễm
nhân tạo và mẫu thực địa.
- Xác định được một số yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng, hiệu quả
xử lý As trong nước của cây Ráng chân xỉ.
3. Ý nghĩa của đề tài
3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
- Giúp người học nâng cao và hoàn thiện kiến thức đã học, rút ra kinh
nghiệm thực tế phục vụ cho công tác sau này.


3

- Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học phục vụ cho công việc nghiên
cứu xử lý asen.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Luận văn góp phần đánh giá được mức độ nguy hại, mức độ ảnh
hưởng, hiện trạng ô nhiễm asen đang diễn ra, hậu quả của ô nhiễm asen với
con người.
- Các kết quả nghiên cứu thu được sẽ làm cơ sở khoa học cho việc phát
triển hơn nữa công nghệ sử dụng thực vật xử lý kim loại nặng trong nước nói
chung và As nói riêng.


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Tổng quan về Asen
1.1.1. Giới thiệu chung
Asen hay còn gọi là thạch tín, có ký hiệu hóa học là As và số nguyên
tử 33. Nó phân bố rộng rãi trong vỏ trái đất với hàm lượng trung bình khoảng
2mg/kg, có mặt trong đất, đá, nước, không khí ở dạng vết. Khối lượng nguyên
tử của nó bằng 74,92. Asen là một á kim gây ngộ độc khét tiếng và có nhiều
dạng thù hình: màu vàng (phân tử phi kim) và một vài dạng màu đen và xám
(á kim). Ba dạng có tính kim loại của asen với cấu trúc tinh thể khác nhau
cũng được tìm thấy trong tự nhiên, nhưng nói chung nó hay tồn tại dưới dạng
các hợp chất asenua và asenat. Vài trăm loại khoáng vật như thế đã được biết
tới. Asen và các hợp chất của nó được sử dụng như là thuốc trừ dịch
hại, thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu và trong một loạt các hợp kim.[8]
Trạng thái ôxi hóa phổ biến nhất của nó là -3 (asenua: thông thường
trong các hợp chất liên kim loại tương tự như hợp kim), +3 (asenit và phần
lớn các hợp chất asen hữu cơ), +5 (asenat: phần lớn các hợp chất vô cơ chứa
ôxy của Asen ổn định). Asen cũng dễ tự liên kết với chính nó, chẳng hạn tạo
thành các cặp As-As trong sulfua đỏ hùng hoàng (α-As4S4) và các ion As43vuông trong khoáng coban asenua có tên skutterudit.


5

Hàm lượng asen trong một số khoáng vật phổ biến.
Bảng 1.1. Hàm lượng Asen trong một số khoáng vật
STT

Tên đá hoặc khoáng vật

Khoảng nồng độ Asen (Mg/kg)

Khoáng vật Sulphit
1

Marcasit

20-60

2

Chalcopyrite

10-5000

3

Sphalerit

5-17000

4

Galen

5-10000
Khoáng ôxit

5

Fe(3+)oxithydroxid

>76000

6

Fe oxid

>2000

7

Magnetid

2.7-41
Khoáng Silicat

8

Quartz

0.4-1.3

9

Penspat

<0.1-2.1

10

Biotit

11

Amphibol

1.4
1.1-2.3
Khoáng cacbonat

12

Calcit

1-8

13

Dolomit

<3

14

Xiderit

<3
Khoáng Sunphat

15

Gypsum/anhydrite

<1-6

16

Barit

<1-12

17

Jarosit

34-1000

18

Apatit

1-1000
(Nguồn: Nguyễn Hoài Châu và nnk 2006)


6

Asen là thành phần của hơn 200 khoáng vật khác nhau. Khoáng vật phổ
biến nhất là Arsenopyrite (FeAsS), có hàm lượng tới vài chục gam/kg quặng,

tiếp đến là khoáng Asenua (27 loại), sunfua (13 loại), muối sunfo (65 loại) và
các sản phẩm ôxy hóa của chúng (2 dạng ôxit, 11 dạng Asenit, 116 dạng
Asenat và 7 dạng silicat) [10]

Hình 1.1: Khoáng vật chứa Asen
Asen về tính chất hóa học rất giống với nguyên tố đứng trên nó là phốt
pho. Tương tự như phốtpho, nó tạo thành các ôxít kết tinh, không màu, không
mùi như As2O3 và As2O5 là những chất hút ẩm và dễ dàng hòa tan trong nước
để tạo thành các dung dịch có tính axít. Axít asenic (V), tương tự như axít
phốtphoric, là một axít yếu. Tương tự như phốtpho, Asen tạo thành hiđrua
dạng khí và không ổswn định, đó là arsin (AsH3). Sự tương tự lớn đến mức
Asen sẽ thay thế phần nào cho phốtpho trong các phản ứng hóa sinh học và vì
thế nó gây ra ngộ độc. Tuy nhiên, ở các liều thấp hơn mức gây ngộ độc thì các
hợp chất asen hòa tan lại đóng vai trò của các chất kích thích và đã từng phổ
biến với các liều nhỏ như là các loại thuốc chữa bệnh cho con người vào giữa
thế kỷ 18.
Khi bị nung nóng trong không khí, nó bị ôxi hóa để tạo ra triôxít asen;
hơi từ phản ứng này có mùi như mùi tỏi. Mùi này cũng có thể phát hiện bằng
cách đập các khoáng vật asenua như asenopyrit bằng búa. Asen (và một số
hợp chất của Asen) thăng hoa khi bị nung nóng ở áp suất tiêu chuẩn, chuyển


ii

LỜI CẢM ƠN
Bằng tấm lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn
TS. Nguyễn Thanh Hải cùng toàn thể các thầy cô giáo trong ngành Khoa học
Môi trường, trường Đại Học Nông Lâm thái nguyên đã giao đề tài, hướng
dẫn chu đáo và tận tình trong suốt quá trình em nghiên cứu và hoàn thành
luận văn.

Đồng thời em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các anh (chị) cán bộ của
Trung tâm phân tích chất lượng sản phảm Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ em
trong suốt quá trình làm thí nghiệm.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh,
ủng hộ và động viên để em có thể hoàn thành quá trình học tập, nghiên cứu và
thực hiện luận văn tốt nghiệp này.

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 10 năm 2015
Học viên

Trần Văn Sơn


8

1.1.3.Tính chất hóa học
Asen tồn tại dưới các dạng hợp chất. trong nước asen tồn tại ở 2 hóa trị
hóa trị (III) và hóa trị (V). Hợp chất asen hóa trị (III) có độc tính cao hơn
dạng hóa trị asen hóa trị (V).
Asen có khả năng cộng kết với nhiều các ôxít kim loại như Fe, Mg, Al,
Zn. Trong môi trường khí hậu khô: Các hợp chất Asen dễ bị hòa tan, rửa trôi
để thâm nhập vào đất, vào nước, vào không khí.
Asen tham gia phản ứng với oxy trở thành dạng As2O3 rồi sau đó trở thành
As2O5 . nếu trong môi trường yếm khí thì As(V) sẽ bị khử về trạng thái As(III).
4As + 3O2 → 2As2O3
As2O3 + O2 → As2O5
Asen tham gia phản ứng với tất cả các halogen trong môi trường axit
2As + 3Cl2 → 2AsCl3
AsCl3 + Cl2 → AsCl5
2As + 3F2 → 2AsF3

Quy trình phản ứng Oxy hóa diễn ra như sau:
+ Ở dạng Ion:
FeAsS + O2 + H2O → H2AsO4- + H3AsO3 + SO42- + H+ + FeOOH
+ Ở dạng hoàn chỉnh:
FeAsS + O2 + H2O → H3AsO4 + H3AsO3 + H2SO4 + FeOOH
* Một số hợp chất của asen
Ở trạng thái tự nhiên Asen tồn tại nhiều dạng hợp chất khác nhau nhưng
dạng gây độc và ảnh hưởng tới con người nhiều nhất là asen (III)


9

- Asen(III) clorua (AsCl3)
+ Khối lượng phân tử: 181.24
gam/mol
+ Nhiệt độ đông đặc: -160C
+Nhiệt độ sôi: 1300C
+ Trạng thái: dung dịch
+ D=2150-2205 kg/m3
- Asen(V) florua (AsF5)
+ Khối lượng phân tử: 169.914
gam/mol
+Nhiệt độ đông đặc: -79.80C
- Nhiệt độ sôi: -52.80C
+ Trạng thái: khí
+ D=7.456 kg/m3
- Asen(III) oxit (As2O3)
+ Khối lượng phân tử:197.84gam/mol
+ Nhiệt độ đông đặc: 3130C
+ Nhiệt độ sôi: 4600C

+ Trạng thái: tinh thể rắn
+ D= 3704 kg/m3
- Asen(V) oxit (As2O5)
+ Khối lượng phân tử: 229.84gam/mol
+ Nhiệt độ nóng chảy: 3150C
+ Màu trắng
+ Trạng thái: rắn
+ D= 4320kg/m3
Hình 1.2. Cấu Trúc không gian các hợp chất của asen


10

1.1.4. 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, asen được giải phóng và đi vào nước ngầm dưới dạng các ion, sự
hòa tan tự nhiên giữa khoáng chất và quặng.
+ Con đường nhân tạo:
Do chất thải công nghiệp (nhất là trong các ngành thuộc da, làm thủy
tinh, đồ gốm, sản xuất thuốc nhuộm), 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.
1.1.5. Cơ chế
+ Asen xâm nhập vào nước từ các công đoạn hòa tan các chất và quặng
mỏ, từ nước thải công nghiệp và sự tự lắng đọng của không khí.
+ Asen được giải phóng ra môi trường nước do quá trình oxy hóa các
khoáng sunfua hoặc khử các khoáng oxi hidroxit giàu asen.

+ Thông qua quá trình sinh địa hóa, thủy địa hóa và các điều kiện địa
chất thủy văn mà Asen có thể thâm 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 dưới đất, trong nước có dạng H2AsO4 1-(
trong môi trường axit đến gần trung tính)
+ H2AsO4 2- (trong môi trường kiềm). hợp chất H3AsO3 được hình thành
chủ yếu ở quá trình khử yếu. Các hợp chất của asen với Na có tính hòa tan rất
cao. Phức chất asen 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 các hợp chất
bicarbonat như bicacbonat Cl, Na, B, Si.


11

+ Nước dưới đất không có oxi thì hợp chất asenat được khử thành asenit,
có độc tính gấp 4 lần asenat. Trong trường hợp tầng nhiều sắt và chất hữu cơ
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 hơn là do
sự oxi hóa asenopyrit, pyrite trong các tầng sét và lớp kẹp than bùn trong bồi
tích cũng như giải phóng asen dạng hấp thụ khi khử keo hyđroxit Fe3+ bởi các
hợp chất hữu cơ và vi sinh vật.
1.1.6. Độc tính của Asen
Asen là nguyên tố cần thiết cho sự sống khi ở hàm lượng rất thấp, có
vai trò quan trọng trong trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin,
tuy nhiên lại là rất độc khi ở hàm lượng đủ lớn. Asen rất phổ biến trong tự
nhiên và nó có thể đi vào cơ thể sinh vật qua nhiều con đường như hô hấp,
tiếp xúc qua da, nhưng con đường chủ yếu vẫn là qua thức ăn và nước uống.
Trong cơ thể thực vật, Asen như một chất làm cản trở quá trình trao đổi
chất, hạn chế quá trình quang hợp, làm rụng lá và giảm mạnh năng xuất cây

trồng đặc biệt trong môi trường thiếu photpho. Khi thực vật hấp thu một lượng
đáng kể Asen, con người và động vật ăn phải thì cũng có thể nhiễm độc.
Đối với con người, Asen và nhiều hợp chất của nó là những chất độc
cực kỳ có hiệu nghiệm: Làm đông tụ protein, tạo phức với coenzyme va phá
hủy quá trình photpho hóa. Asen phá vỡ việc sản xuất ATP thông qua vài cơ
chế. Ở cấp độ của chu trình axít citric, Asen ức chế pyruvat dehydrogenaza và
bằng cách cạnh tranh với photphat nó tháo bỏ photphorylat hóa ôxi hóa, vì thế
ức chế quá trình khử NAD+ có liên quan tới năng lượng, hô hấp của ti thể và
tổng hợp ATP. Sản sinh của perôxít hiđrô cũng tăng lên, điều này có thể tạo
thành các dạng ôxy hoạt hóa và sức căng ôxi hóa. Các can thiệp trao đổi chất
này dẫn tới cái chết từ hội chứng rối loạn chức năng đa cơ quan. Khi khám
nghiệm tử thi thì phát hiện màng nhầy màu đỏ gạch.


12

1.1.7. Cơ chế gây độc của Asen
Asen (V) ở dạng H2AsO4- có tính chất hóa học giống như muối của axit
photphoric và có thể ảnh hưởng tới cơ chế phản ứng photphat. Nó dễ kết tủa
với các kim loại và ít độc hơn so với dạng asenit. Khi xâm nhập vào trong cơ
thể, asenat sẽ thay thế chỗ của photphat trong chuỗi phản ứng tạo
adenozintriphotphat (ATP) do đó ATP sẽ không được hình thành.
CH – OPO22-

CH – OPO22+ PO43-

CH – OH

+ OH-

CH – OH

C =O

C =O

H

H

ATP

Khi có mặt asenat, tác dụng sinh hóa chính của nó là gây keo tụ protein,
tạo phức với Coenzym và cản trở quá trình photphat hóa để tạo ra ATP.
CH – OPO22-

CH – OPO22+ AsO43-

CH – OH

CH – OH

C =O

C =O

H

OAsO22-

+ OH-

không tạoATP

Khi xâm nhập vào cơ thể As (III) tấn công ngay lập tức vào các enzim
có chứa nhóm (-SH), liên kết và cản trở chức năng của enzim. Quá trình này
có thể được giải thích bằng cơ chế sau:
SH

Enzim

SH
+

AsO3-3

Enzim
SH

SH

As –O- + 2 OH


iii

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề...................................................................................................... 1

2. Mục tiêu của đề tài ........................................................................................ 2
2.1. Mục tiêu tổng quát ..................................................................................... 2
2.2. Mục tiêu cụ thể ........................................................................................... 2
3. Ý nghĩa của đề tài .......................................................................................... 2
3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học ......................................... 2
3.2. Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................ 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU........................................................ 4
1.1. Tổng quan về Asen..................................................................................... 4
1.1.1. Giới thiệu chung ...................................................................................... 4
1.1.2.Tính chất vật lý......................................................................................... 7
1.1.3.Tính chất hóa học ..................................................................................... 8
1.1.4. Con đường xâm nhập trong nước.......................................................... 10
1.1.5. Cơ chế.................................................................................................... 10
1.1.6. Độc tính của Asen ................................................................................. 11
1.1.7. Cơ chế gây độc của Asen ...................................................................... 12
1.1.8. Ảnh hưởng của asen .............................................................................. 15
1.1.9. Ứng dụng của Asen ............................................................................... 19
1.2. Hiện trạng ô nhiễm Asen trên thế giới và ở Việt nam ............................. 21
1.2.1. Hiện trạng ô nhiễm Asen trên Thế giới................................................. 21
1.2.2. Hiện trạng ô nhiễm Asen ở Việt Nam................................................... 22
1.3.Các phương pháp xử lý Asen .................................................................... 23
1.3.1. Oxi hoá As (III) ..................................................................................... 23
1.3.2. Kĩ thuật keo tụ - kết tủa ......................................................................... 26


14

xanh tím mặt được cho là tác dụng gây liệt của Asen đối với các mao mạch.
Ngoài ra còn có các tổn thương về mắt như: viêm da mí mắt, viêm kết mạc.
Nhiễm độc mãn tính

+ Nhiễm độc Asen mãn tính có thể gây ra các tác dụng toàn thân và cục
bộ. Các triệu chứng nhiễm độc Asen mãn tính xảy ra sau 2 – 8 tuần, biểu hiện
như sau:
+ Tổn thương da, biểu hiện: ban đỏ, sần và mụn nước, các tổn thương
kiểu loét nhất là ở các phần da hở, tăng sừng hoá gan bàn tay và bàn chân,
nhiễm sắc (đen da do Asen), các vân trắng ở móng (gọi là đám vân Mees).
+ Tổn thương các niêm mạc như: viêm kết giác mạc, kích ứng các
đường hô hấp trên, viêm niêm mạc hô hấp, có thể làm thủng vách ngăn mũi.
+ Rối loạn dạ dày, ruột: buồn nôn, nôn, đau bụng, tiêu chảy và táo bón
luân phiên nhau, loét dạ dày.
+ Rối loạn thần kinh có các biểu hiện như: viêm dây thần kinh ngoại vi
cảm giác vận động, có thể đây là biểu hiện độc nhất của Asen mãn tính. Ngoài
ra, có thể có các biểu hiện khác 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).
+ Nuốt phải hoặc hít thở Asen trong không khí một cách thường xuyên,
liên tiếp có thể dẫn tới các tổn thương, thoái hoá cơ gan, do đó dẫn tới xơ gan.
+ Asen có thể tác động đến cơ tim.
+ Ung thư da có thể xảy ra khi tiếp xúc với Asen như thường xuyên hít
phải Asen trong thời gian dài hoặc da liên tục tiếp xúc với Asen.
+ Rối loạn toàn thân ở người tiếp xúc với Asen như gầy, chán ăn.
Ngoài tác dụng cục bộ trên cơ thể người tiếp xúc do tính chất ăn da của
các hợp chất Asen, với các triệu chứng như loét da gây đau đớn ở những
vị trí tiếp xúc trong thời gian dài hoặc loét niêm mạc mũi, có thể dẫn tới
thủng vách ngăn mũi.


15

Do mức độ độc hại của As, năm 1993, Tổ chức Y tế Thế giới (WHO)
đã đề nghị hạ mức tiêu chuẩn của As trong nước uống từ 50µg/L xuống

10µg/L. Năm 2001 Tổ chức Bảo vệ Môi trường Mỹ (US EPA) đã thực hiện
tiêu chuẩn mới này. Bộ Y tế Việt Nam cũng đã đưa ra quyết định số
1329/2002/BYT/QĐ về giảm lượng cho phép của As trong nước uống từ
50µg/L xuống 10µg/L. Theo QCVN 09:2008/BTNMT của Bộ Tài nguyên và
Môi trường, nồng độ As cho phép trong nước ngầm là 0,05 mg/l [19]
1.1.8. Ảnh hưởng của asen
- Hiệu ứng hóa sinh của asen:
+ Asen thể hiện tính độc bằng cách tấn công nên các nhóm –SH của
enzim, làm cản trở hoạt động của enzim.

+ Các enzim sản sinh năng lượng của tế bào trong chu trình axit nitric bị
ảnh hưởng rất lớn. bởi vì các enzim bị ức chế do việc tạo phức với As(III),
dẫn đến thuộc tính sản sinh ra các phần tử ATP bị ngăn cản.

Đihidrolipoicaxitprotein

Phức bị thụ động hóa của Protein và As

Do sự tương tự về tính chất hóa học với phosphor, As can thiệp vào một
số quá trình hóa sinh làm rối loạn phospho. Ta thấy hiện tượng này khi nghiên
cứu sự phát triển hóa sinh của các chất sinh năng lượng chủ yếu là ATP