NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG As BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG VỚI THUỐC THỬ MOLIPĐAT VÀ ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM NƯỚC NGẦM TẠI XÃ ĐÔNG LỖ ỨNG HÒA – HÀ NỘI

Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Đồng hành với sự phát triển của kinh tế, khoa học kĩ thuật, đời sống của
con người ngày càng được nâng cao thì mức độ ô nhiễm môi trường, ô nhiễm
nguồn nước ngày càng nghiêm trọng. Vấn đề ô nhiễm nguồn nước đã không
còn là vấn đề riêng của từng quốc gia mà đã là vấn đề của toàn cầu. Một trong
những tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước đó là các kim loại nặng như Hg,
Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn…Trong đó, As được đánh giá là kim loại gây ô
nhiễm nặng nề nhất do tác động của nó đến sức khỏe con người. Ô nhiễm
Asen xảy ra trên diện rộng, ở nhiều vùng trên thế giới như Banglades, Đài
Loan, Tây Bengan… và cả ở Việt Nam.
Qua rất nhiều khảo sát đã cho thấy Việt Nam là một trong những nước
mà nguồn nước bị ô nhiễm nặng nề nhất. Mức độ ô nhiễm Asen trải rộng trên
cả nước từ các tỉnh đồng bằng sông Hồng như Hà Nội, Hà Nam, Hưng Yên,
… đến một số tỉnh đồng bằng sông Cửu Long như Đồng Tháp, An Giang,
Long An,… Các địa phương này đều có mức độ nhiễm độc Asen ở mức
đáng báo động.
Nhiễm độc Asen có thể gây ra rất nhiều căn bệnh nguy hiểm, dẫn
đến tử vong như ung thư da và các cơ quan nội tạng…
Thực trạng đó đặt ra một yêu cầu cấp bách là phải tìm ra các phương
pháp nghiên cứu, đánh giá mức độ ô nhiễm, phát triển các công nghệ xử lí
Asen trong nước. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu xác định hàm lượng
Asen trong môi trường nước. Các phương pháp đều cho kết quả chính xác,
đáng tin cậy xong còn cần trang thiết bị hiện đại, chi phí cao. Trong những
năm gần đây, phương pháp trắc quang xác định Asen dựa trên thuốc thử
molipđat đang được phát triển với những ưu điểm như nhanh chóng, chính

1


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

xác, chi phí thấp. Đây là vấn đề không chỉ có ý nghĩa sâu sắc về mặt lý thuyết
mà còn có ý nghĩa sâu sắc về mặt thực tế.
Chính vì thế trong luận văn này chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên
cứu phân tích hàm lượng As bằng phương pháp trắc quang với thuốc
thử Molipdat và đánh giá ô nhiễm nước ngầm tại xã Đông Lỗ - Ứng
Hòa - Hà Nội”
2. Mục đích của đề tài
- Xây dựng phương pháp định tính và định lượng để xác định hàm lượng
Asen có trong nước ngầm bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử
Molipdat.
- Xác định hàm lượng của Asen trong một số mẫu nước tại xã Đông Lỗ
– Ứng Hòa – Hà Nội
3. Đối tượng nghiên cứu
Mẫu nước ngầm của một số hộ gia đình tại tại xã Đông Lỗ – Ứng Hòa –
Hà Nội
4. Nhiệm vụ của đề tài
4.1. Xây dựng đường chuẩn đánh giá hàm lượng Asen trong nước ngầm bằng
phương pháp trắc quang với thuốc thử Molipđat
- Khảo sát các điều kiện tối ưu cho phản ứng tạo thành hợp chất màu
- Xây dựng đường chuẩn trắc quang để xác định hàm lượng Asen
4.2. Xác định hàm lượng Asen trong mẫu
4.3. Đánh giá mức độ ô nhiễm As ở xã Đông Lỗ – Ứng Hòa – Hà Nội
5. Ý nghĩa của đề tài

- Cung cấp thêm các số liệu về ô nhiễm As của một số nguồn nước.
- Ứng dụng quy trình phân tích để xác định và theo dõi hàm lượng Asen
trong nước ngầm ở một số hộ gia đình tại xã Đông Lỗ – Ứng Hòa – Hà Nội.

2


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Ô NHIỄM ASEN
Hiện nay do sự bùng nổ dân số thế giới, vấn đề cung cấp nước sạch cho
sinh hoạt đang là một vấn đề lớn mà xã hội quan tâm. Nhưng hầu hết nguồn
nước tự nhiên hiện nay đều bị ô nhiễm, không đủ tiêu chuẩn để sử dụng cho
sinh hoạt. Ô nhiễm nguồn nước xảy ra với cả nguồn nước bề mặt và nguồn
nước ngầm. Trong khi nguồn nước bề mặt: sông, suối, ao, hồ đang ngày càng
bị ô nhiễm nặng bởi nước thải sinh hoạt, nước thải từ các nhà máy công nghiệp
thì việc sử dụng nguồn nước ngầm như là một giải pháp hữu hiệu cho việc
cung cấp nước sạch. Nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi các tác động của con
người. Chất lượng nước ngầm thường tốt 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. Tuy nhiên, khi khai thác nguồn nước ngầm,
chúng ta phải đối mặt với một vấn đề rất đáng lo ngại, đó là việc nhiễm độc
kim loại nặng, đặc biệt là asen.
1.1.1. Hàm lượng cho phép của asen trong nước
Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) khuyến cáo nồng độ asen trong nước
không được lớn hơn 10 ppb.
Ngày 22/01/2001, Cục Bảo vệ môi trường Hoa kì (EPA) quyết định giảm

hàm lượng asen cho phép trong nước uống từ 50 ppb xuống còn 10 ppb.
Trước những nguy hiểm do ô nhiễm asen gây ra, Bộ Tài nguyên – Môi
trường và Bộ Y tế Việt Nam đã đưa ra các quy chuẩn quy định hàm lượng tối
đa cho phép của asen trong các nguồn nước khác nhau.

3


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

Bảng 1.1. Hàm lượng tối đa cho phép của asen trong các nguồn nước

Nước ăn uống
QCVN 01:2009/BYT
Nước sinh hoạt
QCVN 02:2009/BYT
Nước mặt
QCVN
08:2008/BTNMT
Nước ngầm

0,01 ppm
Đối với cơ sở cung cấp nước
Đối với cá nhân tự khai thác
Sử dụng cho sinh hoạt
Sử dụng cho sinh hoạt nhưng phải xử lí
Sử dụng cho tưới tiêu
Sử dụng cho giao thông thủy

QCVN
09:2008/BTNMT
Nước thải công nghiệp
QCVN

0,01 ppm
0,05 ppm
0,01 ppm
0,02 ppm
0,05 ppm
0,10 ppm
0,05 ppm

Thải vào nguồn cấp cho sinh hoạt

0,05 ppm

Thải vào nguồn không cấp cho sinh hoạt

0,10 ppm

40:2011/BTNMT
1.1.2. Nguyên nhân ô nhiễm As [5]
Asen được giải phóng vào môi trường nước do quá trình oxi hóa các
khoáng sunfua hoặc khử các hiđroxit giàu Asen, thông qua quá trình thủy
địa hóa và sinh địa hóa, các điều kiện địa chất thủy văn thích hợp. Ngoài
ra, các hoạt động của con người (đốt nhiên liệu hóa thạch, đốt rác, khai thác
và chế biến quặng, luyện kim, sản xuất và sử dụng tràn lan thuốc trừ sâu
diệt cỏ, phân bón hóa học, vũ khí hóa học,…) cũng góp phần làm xâm nhiễm

Asen vào môi trường nước.
Một số nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm Asen trong nước ngầm như sau:
- Nước chảy qua các vỉa quặng chứa Asen đã bị phong hóa ví dụ ở
thượng nguồn sông Mã Việt Nam.
- Sự suy thoái nguồn nước ngầm làm cho các tầng khoáng chứa
Asen bị phong hóa, Asen từ dạng khó tan chuyển sang dạng có thể tan
được trong nước [5] [12].

4


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

- Sự khử các hiđroxit của sắt và mangan bởi vi khuẩn yếm khí. Asenic
đã hấp thụ trên các hạt mịn của hiđroxit sắt hoặc mangan bị vi khuẩn yếm
khí khử thành dạng tan được
−

4FeOOH + CH2O (đại diện chất hữu cơ) + 7H2O + 7CO2 → 4Fe2+ + 8HCO 3 + 6H2O

- Do sự oxi hóa pirit sắt bởi oxi không khí: một số nhà khoa học đã nghiên
cứu và đi đến khẳng định sự có mặt của Asen trong các trầm tích chứa pirit sắt.
Việc khai thác nước ngầm với quy mô ngày càng tăng làm cho mức nước ngầm
giảm dần đã tạo điều kiện cho các trầm tích chứa pirit sắt tiếp xúc với không khí
dẫn đến phản ứng oxi hóa pirit sắt thành FeSO4, Fe2(SO4)3 và axit sunfuric. Quá
trình này giải phóng cả Asen và nó bị oxi hóa thành Asenit (AsO −2 ) và Asenat
(AsO 33− ) mà cả hai dạng đều tan trong nước ngầm.[30]
- Các vi sinh vật đóng vai trò như chất xúc tác cung cấp oxi cho quá

trình oxi hóa các sunfua kim loại làm giải phóng axit sunfuric và kim loại.
Sau đó axit sunfuric hòa tan kim loại tạo thành muối sunfat và hòa tan Asen.
- Thuốc trừ sâu chứa Asen sử dụng trong nông nghiệp, nước thải của
các nhà máy hóa chất có Asen ngấm theo kẽ nứt xuống mạch nước ngầm.
1.1.3. Thực trạng ô nhiễm Asen
1.1.3.1. Ô nhiễm Asen trên thế giới.
Từ những năm đầu của thế kỷ XX, nguồn nước ngầm từ các giếng
khoan được coi là không bị ô nhiễm các vi sinh vật gây bệnh và các chất
thải hữu cơ, đã được đưa vào sử dụng, cung cấp nước sinh hoạt cho cộng
đồng dân cư, thay thế dần việc sử dụng nước bề mặt. Song ở một số vùng,
nguồn nước này lại chứa các kim loại nặng như: chì, mangan, đặc biệt là
Asen với nồng độ cao đáng lo ngại.
Trên thế giới, vấn đề ô nhiễm Asen và những ảnh hưởng tới sức khỏe
cộng đồng đã được nhiều nước và các tổ chức quốc tế quan tam nghiên cứu.

5


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

Tại nhiều quốc gia như Bangladesh, Đài Loan, Trung Quốc, Ấn Độ, Mông
Cổ và gần đây là Campuchia đã phát hiện thấy Asen với nồng độ cao ảnh
huởng tới sức khỏe cộng đồng.
Theo số liệu của tổ chức y tế thế giới về ô nhiễm Asen trong nguồn
nước, nồng độ Asen trong nước giếng khoan ở khu vực Nam Iowa và Tây
Missouri của Mỹ dao động từ 0,034 đến 0,490mg/l; ở Hungary, dao động
từ 0,001 đến 0,174m g/ l , trung bình là 0,068m g/ l ; ở khu vực Tây Nam
Phần Lan khoảng 0,017 đến 0,980mg/l; Mexico từ 0,008 đến 0,624mg/l, có

tới 50% số mẫu có nồng độ Asen lớn hơn 0,050mg/l. Mức độ ô nhiễm
Asen trong nước ngầm ở các nước châu Á trầm trọng hơn, nồng độ Asen
trung bình trong nguồn nước ngầm ở Tây Nam Đài Loan là 0,671mg/l. Ở
Tây Bengal Ấn Độ nồng độ Asen trung bình trong giếng nước khoan của
các quận dao động từ 0,193 đến 0,737mg/l, có mẫu lên tới 3,700mg/l. [23],
[24]

Hình 1.1. Bản đồ ô nhiễm asen trên thế giới
Bệnh nhiễm độc Asen mãn tính do sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm
Asen xảy ra ở nhiều nước trên thế giới và mang tính dịch tễ địa phương rõ

6


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

rệt. Số bệnh nhân được phát hiện ngày càng nhiều ở các nước như: Chile,
Argentina, Mexico, Mỹ, Canada, Nga, Hungari, Bungari, Phần Lan,
Newdilan,… Và gần đây, ở hàng loạt các nước châu Á như: Mông Cổ, Hàn
Quốc, Nhật Bản, Thái Lan, Philipin, Lào, Campuchia, nghiêm trọng hơn là
cả ở Ấn Độ, Bangladesh, Trung Quốc. Ước tính tại châu lục này có trên
200 triệu người sử dụng nước ngầm bị nhiễm Asen có nguy cơ mắc bệnh.
Riêng tại Bangladesh khoảng 30 đến 36 triệu người mắc bệnh. Vùng Tây
Bengal, Ấn Độ có tới trên 6 triệu người bị mắc bệnh.[28], [29]
Biểu hiện bệnh gây ấn tượng mạnh nhất là hình ảnh “bàn chân đen”
tìm thấy đầu tiên ở Đài Loan năm 1920. Nguyên nhân gây bệnh là do dân cư
sử dụng nguồn nước bị nhiễm Asen cao (0,35 đến 1,10mg/l) từ các giếng
khoan để sinh hoạt. Tỉ lệ mắc bệnh này tăng dần vào cuối những năm 1950 và

đến năm 1960 trở thành đại dịch “bàn chân đen”. Nguy cơ mắc bệnh và tỉ lệ
tử vong do nhồi máu cơ tim tăng cao được báo cáo trong các nghiên cứu
tại Đài Loan và Bangladesh. Nguy cơ mắc bệnh viêm tắc mạch ngoại biên
theo thời gian tiếp xúc với Asen ngay ở nồng độ > 0,02mg/l.
Theo thống kê của trung tâm ung thư quốc gia ở Đài Loan, tỉ lệ mắc
bệnh ung thư bàng quang tại 4 khu vực bệnh “bàn chân đen” năm 1993 là
23,5.10-5 so với tỉ lệ của toàn quốc là 2,29.10-5. Tỉ lệ ung thư da và chết do
ung thư da từ 14,01.10-5 đến 32,41.10-5.
Tại Bangladesh có khoảng 2 tới 4 triệu giếng khoan khai thác nước.
Thử nghiệm 8000 giếng khoan ở 60/64 tỉnh cho thấy tới 51% số mẫu nước
có hàm lượng Asen vượt quá 0,05m g / l (ngưỡng quy định của tổ chức
WHO là 0,01mg/l), ước tính tới 50 triệu dân Bangladesh uống nước bị ô
nhiễm Asen.

7


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

1.1.3.2. Ô nhiễm Asen ở Việt Nam [1]
Ở Việt Nam vào đầu những năm 1990, vấn đề ô nhiễm Asen được biết
đến qua các nghiên cứu của Viện Địa chất và các Liên đoàn địa chất về đặc
điểm địa chất thủy văn và đặc điểm phân bố Asen trong tự nhiên.
Theo nghiên cứu khảo sát phân tích nước bề mặt và các nguồn nước đổ ra
sông Mã ở khu vực Đông Nam bản Phúng, hàm lượng Asen trong các mẫu nước
đều vượt quá 0,05mg/l. Kết hợp với điều tra của trường Đại học Y Hà Nội cho
thấy, sự ô nhiễm này có ảnh hưởng tới sức khỏe dân cư sống ở khu vực đó.
Từ năm 1995 đến năm 2000, nhiều công trình nghiên cứu điều tra về

nguồn gốc Asen có trong nước ngầm, mức độ ô nhiễm và chu trình vận
chuyển… đã tìm thấy nồng độ Asen trong các mẫu nước khảo sát ở khu vực
thuợng lưu sông Mã, và các tỉnh Sơn La, Phú Thọ, Bắc Giang, Hưng Yên, Hà
Nội, Hà Nam, Nam Định, Thanh Hóa… đều vượt mức tiêu chuẩn cho phép
đối với nước sinh hoạt của quốc tế và Việt Nam.

Hình 1.2. Bản đồ các khu vực nhiễm asen ở Việt Nam
Từ năm 1996 đến năm 1997, nhóm nghiên cứu của tác giả Đỗ Trọng
Sự đã phát hiện sự ô nhiễm Asen (thạch tín) trong nước dưới đất ở Hà Nội,

8


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

trong đó có phường Quỳnh Lôi với 27,9% số mẫu phân tích (12 mẫu) lấy
trong tầng Holoxen, và 6% số mẫu trong tầng Pleistoxen có nồng độ Asen
lớn hơn 0,05 mgAs/l. [2], [4]
Trong cảnh báo về thảm họa Asen trong nước uống ở các quốc gia,
năm 1999 chương trình điều tra sự ô nhiễm Asen thuộc vùng Hà Nội, Việt
Trì – Lâm Thao đã được thực hiện. Trong 517 mẫu đã xét nghiệm tại chỗ từ
ngày 16/8 đến 23/08/1999, có 25% số mẫu chứa Asen cao hơn 0,05mg/l,
68% số mẫu cao hơn 0,01mg/l.
Năm 1998, trong khuôn khổ một chương trình hợp tác giữa Thụy Sĩ và
Việt Nam, trung tâm nghiên cứu công nghệ môi trường và phát triển bền
vững, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đại học Quốc Gia Hà Nội bắt
đầu thực hiện đề tài “kim loại nặng trong nước ngầm và nước mặt thuộc
khu vực Hà Nội”. Từ đầu năm 1999, bắt đầu tiến hành tiến hành lấy mẫu,

phân tích 8 kim loại nặng, trong đó có Asen. Kết quả phân tích nước ngầm ở
nội thành được dựng thành bản đồ.
Có nhiều điểm nồng độ Asen cao hơn 1mg/l. Phía Nam Hà Nội bị
nhiễm Asen nặng hơn các vùng khác. Nước ngầm ở 8 bãi giếng chính của các
nhà máy nước, khai thác nước trong tầng Pleistoxen, đều có Asen với những
nồng độ khác nhau. Ba bãi giếng có nồng độ Asen trung bình cao hơn
0,2mg/l. Có thời điểm, nồng độ Asen lên trên 0,5mg/l.
Tại Hà Tây cũ (Hà Nội mở rộng), tình trạng ô nhiễm asen rất nghiêm
trọng. Sau đây là bảng tổng hợp hiện trạng ô nhiễm asen chung trong các loại
nguồn nước [2], [5].

9


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

Bảng 1.2. Tổng hợp hiện trạng ô nhiễm asen chung
trong các loại nguồn nước

Tổng
STT Huyện

số

Thang hàm lượng asen (%)-ppb
Từ 10 Từ 25
Dưới 10

mẫu
I
1
1
3
4
5
6
7
8
II
1
2
3
4
5
6
7
8
III
1
2
3
4
5
6
7
8

Nguồn nước thô từ các

giếng khoan
Đan Phượng
Chương Mỹ
Hoài Đức
Phú Xuyên
Quốc Oai
Thanh Oai
Thường Tín
TX. Hà Đông
Nguồn nước sinh hoạt
qua xử lý và giếng đào
Đan Phượng
Chương Mỹ
Hoài Đức
Phú Xuyên
Quốc Oai
Thanh Oai
Thường Tín
TX. Hà Đông
Chung cho tất cả các
loại mẫu nước
Đan Phượng
Chương Mỹ
Hoài Đức
Phú Xuyên
Quốc Oai
Thanh Oai
Thường Tín
TX. Hà Đông

đến dưới đến dưới

Từ 50
trở lên

25

50

2601 51,21

18,38

12,11

18,30

337
142
619
307
93
330
578
195

45,10
40,85
41,03
42,02

88,17
63,03
58,30
57,44

17,80
21,83
17,45
19,54
3,23
17,27
21,45
17,95

12,17
12,68
11,63
23,45
2,15
5,76
10,38
15,90

24,93
24,65
29,89
14,98
6,45
13,94
9,86

8,72

366

74,86

16,67

5,74

2,73

99
32
80
52
22
44
24
13

84,85
87,50
71,25
84,62
81,82
43,18
58,33
76,92

7,07
9,38
15,00
9,62
18,18
45,45
29,17
23,08

3,03
3,13
11,25
5,77
0,00
9,09
4,17
0,00

5,05
0,00
2,50
0,00
0,00
2,27
8,33
0,00

2967 54,13

18,17

11,32

16,38

436
174
699
359
115
374
602
208

15,37
19,54
17,17
18,11
6,09
20,59
21,76
18,27

10,09
10,92
11,59
20,89
1,74
6,15
10,13

14,9

20,41
20,11
26,75
12,81
5,22
12,57
9,80
8,17

54,13
49,43
44,49
48,19
86,96
60,70
58,31
58,65

10


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

Bảng tổng hợp trên cho thấy, xét theo TCVN thì trong số 81 xã với 2967
mẫu chỉ có 6 xã là không thấy có dấu hiệu ô nhiễm, gồm Vân Canh (Hoài
Đức), Đại Thành, Phượng Cách, Tân Phú (Quốc Oai), Hồng Vân (Thường Tín)

và Kiến Hưng (Hà Đông).
Năm 1990, Đặng Văn Can đã tiến hành khảo sát nước mặt ở 11 khe suốt
đổ ra sông Mã thuộc Đông Nam bản Phóng. Kết quả khảo sát cho thấy nồng độ
Asen trong nước từ 0,43 đến 1,13mg/l, vượt quá quy định nhiều lần so với các
tiêu chuẩn nước uống của Việt Nam. Theo tác giả, hàm lượng Asen trong nước
cao là do sự hòa tan của Asen từ các khoáng vật sunfua khi nước chảy qua đới
biến đổi nhiệt dịch giàu sunfua. Theo kết quả phân tích khoáng tướng, bên cạnh
khoáng pirit (FeS2), chalcopirit (CuFeS2) với tần suất xuất hiện tương ứng là
31/34 và 24/34, trong vùng khảo sát, đã tìm thấy nhiều khoáng vật chứa Asen
như Asenopirit (FeAsS), glaucodot ((Cu,Fe)AsS), leollingite (FeAs2), grexdofile
(NiAsS) với tần suất xuất hiện từ 5/34 đến 1/34.
Trước tình hình đó, trong hơn 2 năm từ 2003 đến 2005, Chính phủ
Việt Nam và UNICEF đã khảo sát về nồng độ Asen trong nước của 71000
giếng khoan thuộc 17 tỉnh đồng bằng trong cả nước. Kết quả phân tích cho
thấy, nguồn nước giếng khoan của các tỉnh vùng châu thổ sông Hồng là các
tỉnh Hà Nam, Nam Định, Hà Tây, Hưng Yên, Hải Dương và các tỉnh An
Giang, Đồng Tháp thuộc lưu vực sông Mê Kông đều bị nhiễm Asen rất cao.
Tỉ lệ các giếng có nồng độ Asen từ 0,1mg/l đến trên 0,5mg/l (cao hơn tiêu
chuẩn cho phép của Việt Nam và các tổ chức y tế thế giới 10 đến 50 lần),
của các xã dao động từ 59,6 đến 80%.
Từ kết quả phân tích đó, Bộ Y tế tiến hành điều tra, đánh giá sơ bộ về
các ảnh hưởng độc hại của Asen tới sức khỏe cộng đồng dân cư và phát hiện
13 trường hợp bị bệnh nhiễm độc Asen mãn tính ở các giai đoạn sớm với

11


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

các biểu hiện bệnh ngoài da như: dày sừng, “nhú sừng”, biến đổi sắc tố
(tăng, giảm hoặc kết hợp 2 dạng) có những nét đặc trưng của biến đổi ngoài
da do Asen và hàm lượng Asen trong nước tiểu và trong tóc rất cao. Có thể
thấy tình trạng ô nhiễm Asen trong nguồn nước của các giếng khoan tại các
xã là rất nghiêm trọng. Tỉ lệ các giếng có nồng độ Asen cao hơn 0,1mg/l (gấp
10 lần tiêu chuẩn cho phép) ở hầu hết các xã chiếm từ 70% đến 96%, trừ Mai
Động có tỉ lệ thấp hơn (46%).
Mặc dù người dân Việt Nam thường sử dụng giếng khoan sau khi
qua bể lọc sắt, song hiệu quả loại bỏ Asen của nhiều bể bo người dân tự
xây lắp chất lượng chưa cao, nên tỉ lệ các bể có khả năng loại bỏ Asen tới
giới hạn cho phép chỉ là 41,1%. Ngoài ra, nhiều hộ gia đình dùng nước giếng
khoan trực tiếp không qua bể lọc.
Với sự hợp tác của các tổ chức quốc tế, các cơ quan nghiên cứu đã
tiến hành điều tra khảo sát sơ bộ về tình hình ô nhiễm Asen trong nước
ngầm. Kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy hàm lượng Asen trong nước
ngầm tại nhiều địa phương vượt tiêu chuẩn cho phép (tiêu chuẩn về Asen
trong nước sinh hoạt của Việt Nam là 0,01mg/l).
Các vùng có nguy cơ ô nhiễm Asen cao là các vùng chứa khoáng hóa
nguồn gốc nhiệt dịch và các vùng châu thổ sông lớn chứa đựng trầm tích
Holoxen và Pleistonxen. Ngoài ra, các vùng chuyên canh cao, sử dụng nhiều
phân bón, thuốc bảo vệ thực vật cũng có nguy cơ ô nhiễm Asen cao. Tại Hà
Nội, Asen trong tầng Holoxen dao động từ 0,0001 đến 0,132 mg/l, trung bình
khoảng 0,034m g/ l , còn tầng Pleistonxen có nồng độ dao động từ 0,0001
đến 0,093mg/l. Kết quả khảo sát tại Hải Phòng, Bắc Giang, Thanh Hóa, Nam
Định cũng cho thấy nước ngầm tại nhiều điểm của các địa phương này cũng bị
nhiễm Asen. Ở đồng bằng Nam Bộ và nhiều địa phương khác vấn đề ô nhiễm
Asen chưa được nghiên cứu tập trung, tuy nhiên theo kết quả phân tích của các

12

Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

dự án cấp nước nồng độ Asen nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép. Từ kết quả nghiên
cứu trên có thể thấy rằng Việt Nam đã xuất hiện ô nhiễm Asen cục bộ. Tuy phát
hiện Asen trong nước ngầm với nồng độ cao như vậy, nhưng cho tới nay chưa
phát hiện ra trường hợp nào hay cộng đồng nào có triệu chứng mắc phải các
triệu chứng mắc các bệnh về Asen (Aseniccois). Điều này có thể giải thích do
hai nguyên nhân chính sau:
- Thứ nhất: do nhân dân tại những điểm có ô nhiễm Asen cao (như
Hà Nam) chỉ sử dụng nước ngầm để tắm rửa còn nước dùng cho ăn uống
là nước mưa trong các bể dự trữ.
- Thứ hai: phần lớn các hợp chất của Asen trong nước ngầm có thể
loại trừ đáng kể cùng quá trình xử lý sắt. Trong quá trình oxi hóa sắt, đã tạo
nên hợp chất Fe(OH)3 (màu đỏ nâu) có khả năng cộng kết hợp với nhiều
hợp chất của Asen sau đó kết tủa và bị loại khỏi nước nhờ bể lọc cát đơn
giản. Công nghệ xử lí nước kiểu này được sử dụng khá phổ biến ở quy mô hộ
gia đình Việt Nam.
1.2. TÍNH CHẤT CỦA As
1.2.1. Tính chất vật lý của As
Asen hay còn gọi là thạch tín, là một á kim có màu xám kim loại, rất
giòn, kết tinh dạng tinh thể. Asen lần đầu tiên được Albertus Magnus (Đức)
viết về nó vào năm 1250. Asen là một Á kim gây ngộ độc mạnh. [8]
Asen có hai dạng thù hình là dạng kim loại và dạng không kim loại.
Dạng không kim loại của Asen khi làm ngưng tụ dạng hơi, đó là chất rắn
màu vàng đuợc gọi là Asen vàng, tan trong CS 2 cho dung dịch gồm những
phân tử As4. Ở nhiệt độ thường, Asen vàng dưới tác dụng của ánh sang nó

chuyển nhanh sang dạng kim loại.
Dạng kim loại của Asen có màu trắng bạc, có cấu trúc giống phốt pho
đen, dẫn điện dẫn nhiệt nhưng giòn, dễ nghiền thành bột, không tan trong CS2.

13


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

Hình 1.3. Dạng kim loại của As
1.2.2. Tính chất hóa học của As [11], [14]
Asen là nguyên tố bán kim loại, có tính chất hoá học gần với tính chất
của á kim, cấu hình lớp vỏ điện tử hoá trị của asen là 4s 24p3. Trong cấu hình
electron của Asen có sự tham gia của các obital d vì vậy có khả năng mở rộng
vỏ hoá trị. Trong các hợp chất asen có 3 số oxi hoá: -3, +3, +5. Số oxi hoá -3
rất đặc trưng cho asen.
Asen bền trong không khí khô, nhưng bề mặt bị oxi hóa dần trong
không khí ẩm thành lớp xỉn màu đồng và cuối cùng thành lớp vỏ màu
đen. Khi đun nóng trong không khí, Asen bắt cháy tạo thành Asen trioxit có
mùi tỏi (thực tế là tetraasen hexaoxit As4O6) đun nóng trong oxi tạo thành
Asen pentoxit thực tế là tetraasen đecaoxit As4O10 và As4O6.
4As + 3O2 → As4O6 (1.1)
4As + 5O2 → As4O10

14

(1.2)

Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

Asen không phản ứng với nước trong điều kiện thiếu không khí hoặc
các điều kiện thường.
Ở dạng bột nhỏ, Asen bốc cháy trong khí clo tạo thành triclorua:
2As + 3Cl2 → 2AsCl3 (1.3)
Khi đun nóng, Asen cũng tương tác với brom, iot và lưu huỳnh.
Với các kim loại kiềm, kiềm thổ và một số kim loại khác, Asen tương
tác tạo nên Asenua (đa số những hợp chất này bị phân hủy dẽ dàng). Asen
không tan trong dung dịch axit không có tính oxi hóa như HCl nhưng tan
trong axit HNO3 loãng tạo thành H3AsO3, trong HNO3 đặc nóng tạo thành
H3AsO4:
As + HNO3 + H2O → H3AsO3 + NO (1.4)
3As + 5HNO3đ,n + 2H2O → 3H3AsO4 + 5NO (1.5)
Asen còn có thể tan trong kiềm nóng chảy giải phóng H2:
2As + 6NaOH → 2Na3AsO3 + 3H2

(1.6)

1.3. CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA As TRONG TỰ NHIÊN
Asen tồn tại ở nhiều hợp phần khác nhau trong tự nhiên [4] [8]
+ Asen trong đá và quặng.
+ Asen trong đất và vỏ phong hóa.
+ Asen trong trầm tích.
+ Asen trong không khí và nước.
+ Asen trong sinh vật.
1.3.1. Asen trong vỏ trái đất

Asen là nguyên tố hiếm chiếm khoảng 0,00005 % trong vỏ trái đất,
nồng độ trung bình của Asen trong các đá lửa và đá trầm tích vào khoảng 2
mg/kg, và có nồng độ cao hơn trong các trầm tích sét mịn và khoáng

15


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

photphorit. Asen tồn tại trong tự nhiên ở hơn 200 loại khoang khác nhau,
trong đó khoảng 60 % là asenat, 20 % dạng sunfua và sunfonat, 20 % còn
lại bao gồm Asenua, Asenit, oxit, silicat và Asen nguyên tố. Một số muối
khoáng chứa Asen thường gặp như: realgar (AsS), orpiment (As2S3),
Asenopirit (FeAsS), loellingite (FeAs2), Asenolit (As2O3), domeykite (Cu3As),
enargite (Cu3AsS4), ….
1.3.2. Asen trong đất và trầm tích
Hàm lượng Asen tự nhiên trong đất nhiều nơi khoảng 0,1 đến 40
mg/kg, trung bình là 5 mg/kg, trong đó đất cát có hàm lượng Asen thấp nhất,
còn đất bồi và đất mùn hữu cơ có nồng độ Asen cao hơn. Tuy nhiên, các hoạt
động của con người đã làm tăng đáng kể Asen trong đất. Hàm lượng Asen
lên tới 50 đến 550 mg/kg được tìm thấy trong đất nông nghiệp đã sử dụng
thuốc trừ sâu.
Hàm lượng Asen tự nhiên trong trầm tích thường nhỏ hơn 10 mg/kg
trong lượng khô và biến đổi đáng kể theo từng nơi trên thế giới.
1.3.3. Asen trong nước
Asen thường có mặt trong tự nhiên với nồng độ thấp. Nồng độ Asen
trong nước biển thường trong khoảng 1 – 8 µg/l, trong nước ngọt không ô
nhiễm là 1 – 10 µg/l và tăng cao đến 100 – 5000 µg/l ở những vùng có

khoáng sunfua và vùng mỏ. Trong môi trường có thế oxi hóa khử cao, Asen
thường tồn tại ở trạng thái háo trị V như H3AsO4, H2AsO4-, HAsO42-, AsO43-.
Tuy nhiên, dưới hầu hết các điều kiện khử và thế oxi hóa thấp, các Asenit (As
(III)) chiếm ưu thế. As0 và As-3 rất hiếm gặp trong môi trường nước.
Hàm lượng Asen trung bình trong nước ngầm thường là 1 – 2 µg/l.
Tuy nhiên, ở những vùng có đá núi lửa và các cặn khoáng sunfua, hàm
lượng Asen đo được có kho cao hơn 3000 µg/l. Theo các nhà khoa học, những
vùng có Asen cao có thể do nguyên nhân tự nhiên hoặc do các hoạt động của

16


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

con người.
1.3.4. Asen trong cơ thể người và động vật
Trong cơ thể người và động vật, Asen tích lũy trong các mô với
nồng độ khác nhau tùy thuộc vào sự phơi nhiễm ở những vùng khác nhau.
Ở các động vật có vú, Asen thường tích lũy trong các mô ngoại bì, chủ yếu
trong lông tóc và móng. Hàm lượng Asen trong các động vật nuôi và con
người thường nhỏ hơn 0,3 mg/kg. Toàn bộ cơ thể người có thể chứa từ 3 – 4
mg Asen và có xu hướng tăng theo tuổi. Các phép phân tích cho thấy, trừ
tóc, móng và răng, hàm lượng Asen trong các mô trong cơ thể người
thường nhỏ hơn 0,3 – 147 µg/mg trọng lượng khô, từ 0,01 – 0,09 µg/mg
trọng lượng ướt. Asen vô cơ có ái lực đặc biệt với tóc và các mô giàu keratin
khác. Nồng độ Asen bình thường trong tóc là 0,08 – 0,25 mg/kg; 50 – 400
µg/mg, từ 1 mg/kg trở lên được coi là nhiễm độc. Lượng Asen tổng trong
nước tiểu hàng ngày khoảng 5 – 40 µg/l ngày. Sự biến đổi nồng độ Asen

hàng ngày phụ thuộc vào lượng Asen trong các loại thực phẩm khác nhau.
Các hợp chất Asen hũu cơ như: arsenobetaine, arsenocholine, muối
tetrametylasoni, arsenosugars và lipit chứa Asen chủ yếu được tìm thấy trong cơ
thể sinh vật biển. Cơ thể sinh vật biển thường chứa Asen với hàm lượng từ 1 đến
100 mg/kg, chủ yếu là các loại Asen hữu cơ như arsenosugars trong tảo và
arsenobetaine trong động vật không xương sống và cá.
1.4. ĐỘC TÍNH As [5]
Độc tính của Asen phụ thuộc vào dạng hóa học, nồng độ và thời gian
tiếp xúc và các trạng thái oxi hóa.
Bảng 1.3. Các dạng hợp chất của Asen

Tên

Công thức

Asin

AsH3

17


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

As(III) vô cơ

As(V) vô cơ

As hữu cơ

Phạm Đức Trọng

Asen trioxit

As2O3 hoặc As2O6

Axit asenơ

H3AsO3

Asenit hay muối axit

H3AsO3

Asen triclorua

AsCl3

Asen(III) sunfua

As2S3

Asen pentoxit

As2O5

Asen asenic

H3AsO4

Asenit, hay muối axit

H3AsO4; H3AsO4

Axit monometylasonic

CH3AsO(OH)2

Axit dimetylasinic

(CH3)2AsO(OH)

Trimetylasin oxit

(CH3)3AsO

Metylasin
Asen (III) hữu
cơ

CH3AsH2

Đimetylasin

(CH3)2AsH

Trimetylasin

(CH3)3As

Axit asinilic
(axit p- aminobenzen asonic)

H2N-C6H4- AsO(OH)2

Cacbazan
(axit 4 - [aminocacbonylamino]phenylasonic

(OH)2OAs-C6H4-NH(CO)NH2

Độc tố Asen ở các dạng khác nhau giảm dần theo dãy [5]:
Asin → As (III) vô cơ → As (III) hữu cơ → As (V) vô cơ → As (V) hữu cơ
Asen (III) ở nồng độ cao làm đông tụ các protein, do Asen(III) tấn công

18


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

vào liên kết có nhóm sunfua

Do có sự tương ứng về tính chất hóa học tương tự với photpho, Asen
can thiệp vào một số quá trình sinh hóa làm rối loạn chuyển hóa photpho.
Khi có mặt của Asen, quá trình hình thành và phát triển của ATP (chất sinh
năng lượng chủ yếu) bị cản trở do hình thành 1-Aseno-3-photphoglixerat
thay cho sự tổng hợp enzim 1,3-điphotphoglixeranđehit-3-photphat.
Asen nguyên tố và các dạng hợp chất của Asen được phân loại là
“độc và nguy hiểm cho môi trường” tại Liên minh Châu Âu theo chỉ dẫn

67/548/EEC. LARC công nhận Asen nguyên tố và các hợp chất của Asen là
các chất gây ung thư nhóm 1, còn EU liệt kê Asen (III) oxit, Asen (V) oxit
và các muối Asenat là các chất gây ung thư loại một.
Nhiễm độc Asen có thể được biểu hiện ở hai mức độ độc tính: nhiễm
độc cấp tính và nhiễm độc mãn tính. [6]
Nhiễm độc Asen cấp tính xảy ra do ăn uống phải Asen với liều lượng
lớn (1 – 2 gam). Các nghiên cứu cho thấy triệu chứng nhiễm độc rất đa dạng,
phụ thuộc vào hợp chất Asen đã ăn phải. Có thể có triệu chứng giống như
bệnh tả, xuất hiện rất nhanh ngay sau khi ăn phải Asen. Bệnh nhân nôn
mửa, đau bụng, tiêu chảy liên tục, khát nước dữ dội, mạch đập yếu, mặt
nhợt nhạt rồi thâm tím, bí tiểu và chết sau 24 giờ. Có thể gặp các biểu hiện
tổn thuơng thận, rối loạn chức năng tim mạch, đôi khi xuất hiện phù phổi
cấp, suy hô hấp, gan to… Nếu được cứu chữa kịp thời, bệnh nhân có thể
sống sót, nhưng để lại các di chứng nặng nề về não, suy tủy, thiếu máu, giảm
bạch cầu, tan huyết, xạm da và tổn thương đa dây thần kinh ngoại biên [25].

19


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

Nhiễm độc Asen mãn tính thường xảy ra do người dân sử dụng nguồn
nước sinh hoạt bị nhiễm Asen với nồng độ cao quá mức cho phép (0,35 – 1,1
mg/l). Dạng này xảy ra do tích lũy liều lượng nhỏ Asen trong thời gian dài.
Triệu chứng bao gồm: mặt xám, tóc dụng, viêm dạ dày, viêm ruột, đau mắt,
đau tai, đi đứng loạng choạng, xét nghiệm có Asen trong nước tiểu, người
gầy còm, kiệt sức rồi tử vong trong vài tháng hoặc vài năm. Nguy cơ mắc
bệnh viêm tắc mạch ngoại biên tăng theo thời gian tiếp xúc với Asen ngay ở

nồng độ > 0,02mg/l.
Hiện chưa có phương pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc Asen.
1.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH As
1.5.1. Phương pháp Kit
- Nguyên tắc: Trong phương pháp Kit, các hợp chất As(III) và As(V)
được chuyển thành asin AsH3 nhờ hỗn hợp axit maloic và kẽm bột, sau đó tạo
phức với HgBr2 được tẩm trên giấy và chuyển thành màu vàng. Việc định
lượng asen dựa trên độ đậm nhạt của phức chất tạo thành.
- Giới hạn phát hiện: Phương pháp này có thể xác định asen trong
nước từ 0,005 mg/l tới 0,5mg/l.
- Ứng dụng: theo TCVN 6182-1996 nồng độ asen cho phép trong nước
sinh hoạt là 0,05 mg/l, vì vậy phân tích hàm lượng asen bằng phương pháp Kit
vẫn đánh giá được mức độ ô nhiễm asen trong nước. Ngoài ra phương pháp
này cho phép xác định nhanh (sau khoảng 7 phút có thể cho kết quả) và đồng
thời nhiều mẫu cùng một lúc, không yêu cầu nhiều dụng cụ và hóa chất, vì vậy
có thể áp dụng để phân tích nước uống, nước giếng, nước khoáng và nước mặt.
1.5.2. Phương pháp so màu ở dạng As2Hg3
- Nguyên tắc: As (III) và As (V) có thể bị khử đến asin nhờ hỗn hợp axit
sunfamic NH2SO3H và natri bohiđrua NaBH4. Hơi asin cho qua màng giấy lọc
tẩm muối thủy ngân brommua tạo hợp chất màu vàng As2Hg3.

20


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

3Na3BH4 +3NH2SO3H +8 As(III) +9 H2O → 3H3PO3 +3NaNH2SO3 +8 AsH3 (1.7)

2AsH3 + 3HgBr2 → As2Hg3 + 6HBr

(1.8)

Độ hấp thụ đo ở bước sóng λ = 819 nm, sai số từ 10 - 20%.
- Giới hạn phát hiện: Nồng độ tối thiểu của asen là 10 ppm. Nhưng hay
bị nhiễu bởi khí H2S, cần dùng bông lọc chứa chì axetat để hấp thụ khí này.
- Ứng dụng: Đo hiện trường với số lượng mẫu lớn, chủ yếu cho mục
đích sàng lọc trên diện rộng.
1.5.3. Phương pháp phát xạ nguyên tử cảm ứng cộng huởng từ plasma
- Nguyên tắc: Dung dịch mẫu được phun ở dạng sol khí tới vùng
plasma agon có nhiệt độ từ 6000 đến 8000K, tại đó Asen được nguyên tử
hóa và phát xạ bước sóng đặc trưng. Nồng độ Asen trong mẫu được xác định
trên cường độ các vạch phát xạ.
- Giới hạn phát hiện: 35 – 50 ppb.
- Ứng dụng: Phương pháp này có thể xác định nhiều nguyên tố
cùng một lúc và được áp dụng với tất cả các loại nền màu khác nhau, tuy
nhiên các mẫu rắn và mẫu lỏng chứa nhiều chất kết tủa phải xử lí trước
khi phân tích.
1.5.4. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kết hợp thiết bị sinh khí
hydrua
- Nguyên tắc: Asen vô cơ hòa tan trong nước có thể ở dạng As(III)
hay As(V), hiệu suất tạo khí hyđrua của hai dạng này khác nhau nên tất cả
Asen trong mẫu phải được khử về As (III) nhờ các tác nhân khử NaI hoặc KI.
Sau đó, As (III) phản ứng với hiđro mới sinh (tạo thành khi tác nhân khử
NaBH4 gặp môi trường axit) tạo ra hợp chất asin (AsH3). Khí asin sẽ được
dẫn vào bộ phận nguyên tử hóa mẫu nhờ khí mang argon để tạo ra các đám
hơi nguyên tử tự do. Các nguyên tử này sẽ hấp thụ các tia sáng có bước
sóng đặc trưng và cho kết quả độ hấp thụ.

21


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

- Giới hạn phát hiện: Phương pháp này có thể xác định hàm lượng
Asen trong nước ngầm cỡ 0,5 ppb.
1.5.5. Phương pháp dùng vi khuẩn phát sáng
Nhóm nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ môi trường
Thụy Sĩ đã lợi dụng khả năng nhạy cảm với Asen của vi khuẩn Escherichia
coli để biến đổi gen sao cho chúng phát sáng khi dò thấy Asen trong nước.
E.coli hiện cũng đang được thử nghiệm tại Việt Nam, chi phí thấp mà
không giải phóng các hóa chất độc hại vào môi trường.
1.5.6. Phương pháp cực phổ Von – Ampe hòa tan
Cơ sở của phương pháp Von –Ampe hòa tan là xây dựng đường cong
phụ thuộc giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế giữa 2 cực được đặt trong
dung dịch điện phân chứa chất cần nghiên cứu. [4,5]
Người ta phân chia phương pháp Von – Ampe hòa tan thành 2 dạng: Von
– Ampe hòa tan anot và Von – Ampe catot
* Quy trình phân tích mẫu nước sinh hoạt:
Lấy 100 ml nước cho vào cốc thủy tinh chịu nhiệt, cho vào 2 - 3 giọt
dung dịch H2SO4 98%, đun nhẹ trên bếp điện cho tới khi còn 8 ml nước, cho
thêm vào 1ml H2SO4 10M và 0,3 ml dung dịch KI 10% ; 0,2 ml dung dịch Cu2+
4,6.10-2 M. Thêm nước cất tới vạch 10ml ta được dung dịch H2SO4 1M, Cu2+
9,2.10-4 M, I − 1,8.10-2 M. Tiến hành điện phân và ghi dòng CSV của ion As 3+
trong khoảng quét thế từ -0.5 V đến -1.1V, thời gian điện phân 60s. Sau đó áp
dụng đường chuẩn xác định hàm lượng As3+ trong các mẫu nước.
1.5.7. Phương pháp phổ khối

Sử dụng phương pháp phổ khối kết hợp plasma cảm ứng (ICP-MS). Tác
giả Krisel Van den Broeck đã xác định As trong lá cà chua. Giới hạn phát hiện
As: 3,8 - 65ng/g. Ông cũng đã xác định As trong chất thải xử lí gỗ bằng
phương pháp ICP- MS, giới hạn cho phép là 1 µg/g.

22


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

Tác giả Gwendy E.M Hall đã xác định As trong đối tượng mẫu địa chất
kết hợp kĩ thuật hidrua (HG – ICP – MS), phương pháp cho giới hạn phát hiện
là 10ng/g.
1.5.8. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Trong điều kiện bình thường, nguyên tử không thu hay phát ra năng
lượng dưới dạng các bức xạ, lúc này nguyên tử ở trạng thái cơ bản, có mức
năng lượng thấp nhất. Khi nguyên tử ở trạng thái hơi, nếu chiếu một chùm tia
sáng có bước sóng xác định thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ các bức xạ có
bước sóng xác định, ứng với bức xạ mà nó có thể phát ra được trong quá trình
phát xạ. Lúc đó nguyên tử đã nhận năng lượng dưới dạng các bức xạ và chuyển
lên trạng thái kích thích, có năng lượng cao hơn năng lượng ở trạng thái cơ bản
. Quá trình đó gọi là quá trình hấp thụ năng lượng của nguyên tử. Cường độ của
một vạch hấp thụ của một nguyên tố và nồng độ C trong mẫu phân tích cũng
tuân theo định luật Bouguer – Lambert – Beer:
A= K.C.l

K: Hệ số hấp thụ
C: Nồng độ nguyên tố cần xác định

l: Chiều dày của lớp hấp thụ

Dựa vào giá trị mật độ quang, người ta xác định được nồng độ của
nguyên tố cần xác định trong thể tích mẫu. [4,5]
Phương pháp AAS phân tích hàm lượng asen dựa trên việc đo cường độ
phổ hấp thụ nguyên tử được sinh ra do phân hủy nhiệt AsH3:
2AsH3 → 2As + 3H2 (1.9)
Trong điều kiện của phương pháp chỉ có As(III) được chuyển thành
AsH3. Để tránh sai số, mọi dạng oxi hóa khác của asen cần chuyển về
As(III). [15]
1.5.9. Phương pháp quang phổ bạc đietylđithiocacbamat
- Nguyên tắc: Các hợp chất Asen trong nước được oxi hóa bằng

23


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

KMnO4 hoặc K2S2O8 để thu được As (V), tiếp theo As(V) được khử về
As(III) bằng KI và SnCl2. Sau đó Asen được khử tiếp thành khí asin (AsH3)
bằng NaBH4 trong môi trường kiềm. Asin tác dụng với dung dịch bạc
đietylđithiocacbamat trong piriđin hay clorofom tạo phức màu đỏ tím. Sau
đó đo sự hấp thụ của phức màu tại bước sóng 546 nm.
- Giới hạn phát hiện: 1 – 10 ppb.
1.5.10. Phương pháp trắc quang dựa trên phản ứng tạo màu xanh
molipđen[8]
Như đã trình bày ở trên, để xác định hàm lượng As có nhiều phương
pháp khác nhau. Tuy nhiên, trong luận văn này chúng tôi sử dụng phương

pháp trắc quang đường chuẩn trên cơ sở tạo hợp chất màu xanh molipđen.
Đây là phương pháp tương đồng đã được sử dụng để phân tích P, tuy nhiên
việc áp dụng cho As mới được tiến hành trong thời gian gần đây.
a) Cơ sở khoa học của phương pháp dựa trên các phản ứng sau
- As(V) phản ứng với amoni molipđat tạo thành kết tủa màu vàng [1]:
AsO43- + 12MoO4- + 24H+ + 3NH4+ → (NH4)3H4[As(Mo2O7)6]↓ +10H2O
As(III) không có phản ứng với này.
- Khử bằng axit ascobic thành hợp chất màu xanh molipđen [5, 8]:
C6H8O6 – 2e →
Axit ascobic

C6H6O6 + 2 H+

Axit đehidro ascobic

(NH4)3H4[As(Mo2O7)6]↓ + C6H8O6 → Xanh molipđen + C6H6O6
(vàng)

(Axit ascobic)

(Axit đehidro ascobic)

Axit heteropolyasenomolipđic và muối của chúng là những chất oxi hoá
mạnh, oxi hoá dược nhiều chất khử, trong khi đó axit

H2MoO4

không oxi hoá

được. Hợp chất màu xanh molipđen có thành phần phức tạp, chủ yếu là

Mo8O23.H2O; Mo4O11.H2O; Mo2O5.H2O…,

tồn tại dưới dạng các tiểu phân keo trong

dung dịch, dễ bị hấp phụ bởi các chất hấp phụ, nên trước khi đo quang không

24


Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học

Phạm Đức Trọng

được lọc dung dịch màu. Phản ứng rất tỉ lượng, cường độ màu xanh tỉ lệ với
nồng độ asen, đo cường độ màu cho phép xác định nồng độ As.
b) Các yếu tố ảnh hưởng
Phản ứng tạo màu xanh molipđen thường bị ảnh hưởng bởi nhiều chất
3−

cản trở như: SiO32-, PO 4 , NO2-, F-, Cl-, S2-...
+ Sunfua và silicat không gây cản trở trong khoảng nồng độ 1 ÷ 10mg/l.
+ Cr(VI) và NO2- cũng gây ảnh hưởng cản trở, làm giảm kết quả phân
tích ~3% ở nồng độ 1mg/l, giảm ~10 ÷15% ở nồng độ 10mg/l
+ Các kim loại (Cr, Cu, Co, Hg, Mo, Ni, Se) có ảnh hưởng tới quá trình
tạo ra phức, nhưng nồng độ của chúng ít khi cao đến mức gây trở ngại.
+ H2S: ở nồng độ 2mg/l thì không gây ảnh hưởng đến kết quả. Nồng độ
lớn hơn ta có thể làm giảm bớt bằng cách thổi N2 qua dung dịch
+ Các chất khử mạnh có thể khử axit molidic thành xanh molipđen cũng
gây cản trở [9]-184. Các ion F,- Cl- chỉ gây ảnh hưởng đáng kể ở nồng độ
70mg/l. Trong thực tế, nồng độ của các ion NO2-, F-, Cl-, S2-...trong nước mặt

thường nhỏ, chưa đủ lớn để gây ảnh hưởng đến kết quả phân tích (giới hạn gây
ảnh hưởng khi hàm lượng F-, Cl- ≥ 70mg/l; NO2- ≥ 1mg/l) [9, 14, 32].
3−

+ Hàm lượng ion PO 4 , SiO32- trong nước mặt thường tương đối cao, sẽ
3−

gây ảnh hưởng cản trở đáng kể đến phản ứng tạo màu. Các ion PO 4 và SiO 32−
cũng có phản ứng tương tự, tạo các kết tủa (NH4)3H4[P(Mo2O7)6]↓ ,
(NH4)3H4[Si(Mo2O7)6]↓ [1, 8]. Do đó, cần che các ion photphat, silicat, sufua...
bằng kaliantimonyltactrat K(SbO)C4H4O6.1/2H2O. Khi có mặt tactrat thì cả P
và Si đều không gây cản trở, vì chúng tạo phức bền với tactrat.

25