Nghiên cứu khả năng sử dụng chất hấp phụ sinh học có nguồn gốc từ chất thải thủy sản (chitosan) để xử lý kim loại nặng (Cr6+)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (501.47 KB, 81 trang )
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
Mục Lục
Mục Lục.............................................................................................3
...............................................................................................................................7
Mở đầu...............................................................................................8
Phần I : Tổng quan về kim loại nặng trong nớc thải
...............................................................................................................9
CHƯƠNG I : GIớI THIệU SƠ LƯợC Về KIM LOạI NặNG........................9
I.1. Giới thiệu sơ lợc về kim loại nặng............................................................9
I.2. Kim loại nặng trong môi trờng nớc.........................................................12
CHƯƠNG II : Giới thiệu một số các kim loại nặng và các
ảnh hởng của chúng lên cơ thể hữu cơ sống và con ngời
.............................................................................................................................13
II.1. Crom.......................................................................................................13
II.1.1. Nguồn phát sinh..............................................................................13
I.1.2. Độc tính.............................................................................................14
II.1.3. Tiêu chuẩn cho phép của Crom trong nớc......................................14
II.2. Đồng........................................................................................................14
II.2.1. Nguồn phát sinh..............................................................................15
II.2.2. Độc tính...........................................................................................15
II.3. Chì...........................................................................................................15
II.3.1. Nguồn phát sinh..............................................................................16
II.3.2. Độc tính...........................................................................................16
II.3.3. Tiêu chuẩn cho phép của Pb trong nớc...........................................17
II.4.Thủy ngân................................................................................................17
II.4.1. Nguồn phát sinh..............................................................................17
II.4.2. Độc tính...........................................................................................19
3
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
II.4.3. Tiêu chuẩn cho phép của thủy ngân trong nớc...............................20
II.5.Cadmi......................................................................................................20
II.5.1. Nguồn gốc phát sinh.......................................................................20
II.5.2. Độc tính...........................................................................................21
II.5.3. Tiêu chuẩn cho phép của Cd trong nớc..........................................22
II.6. Asen........................................................................................................22
II.6.1. Nguồn gốc phát sinh.......................................................................22
II.6.2. Độc tính...........................................................................................22
II.6.3. Tiêu chuẩn của As trong nớc...........................................................23
II.7. Niken.......................................................................................................23
II.7.1. Nguồn gốc phát sinh.......................................................................23
II.7.2. Độc tính...........................................................................................24
II.7.3. Nồng độ giới hạn.............................................................................24
Phần II: Giới thiệu một số các phơng pháp xử lý kim
loại nặng trong môi trờng nớc.......................................27
Chơng I : PHƯƠNG PHáP KếT TủA.........................................................30
I.1. Cơ chế của phơng pháp............................................................................30
I.2. Quá trình oxi hóa khử..............................................................................31
I.3. Quá trình kết tủa......................................................................................34
I.4. Ưu nhợc điểm của phơng pháp...............................................................36
.............................................................................................................................37
Chơng II: Phơng pháp sinh học..........................................................37
II.1. Phơng pháp hấp thu sinh học.................................................................37
II.1.1. Định nghĩa phơng pháp hấp thu sinh học.......................................37
II.1.2. Giới thiệu phơng pháp vi tảo trong xử lý nớc thải.........................38
II.1.3.Triển vọng ứng dụng của phơng pháp hấp thu sinh học trong ứng
dụng vào xử lý kim loại nặng....................................................................41
4
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
II.2. Phơng pháp chuyển hóa sinh học...........................................................41
II.2.1. Phơng pháp chuyển hóa kim loại nặng bằng phơng pháp chuyển
hóa trực tiếp................................................................................................42
II.2.2. Phơng pháp chuyển hóa sinh học gián tiếp để xử lý kim loại nặng
....................................................................................................................42
II.2.3. Ưu nhợc điểm của phơng pháp.......................................................43
II.3. Phơng pháp sử dụng lau sậy...................................................................43
II.3.1. Cơ chế của phơng pháp sử dụng lau sậy.........................................44
II.3.2. Ưu nhợc điểm của phơng pháp sử dụng lau sậy............................44
II.3.3. Triển vọng ứng dụng phơng pháp lau sậy ở Việt Nam..................45
Chơng III : Phơng pháp hấp phụ và trao đổi ion......................45
III.1. Phơng pháp hấp phụ..............................................................................45
III.1.1. Cơ chế quá trình hấp phụ...............................................................45
III.1.2. Giới thiệu một số chất hấp phụ kim loại nặng..............................47
III.1.3. Ưu nhợc điểm của phơng pháp hấp phụ.......................................48
III.2. Phơng pháp trao đổi ion........................................................................48
III.2.1. Cơ chế của phơng pháp trao đổi ion..............................................48
III.2.2. Giới thiệu một số chất trao đổi ion :.............................................50
III.2.3. Ưu nhợc điểm của phơng pháp hấp phụ trao đổi ion....................51
Chơng IV: Phơng pháp điện hóa........................................................52
IV.1. Cơ chế chung của quá trình điện hóa:..................................................52
IV.2. Sử dụng trực tiếp phơng pháp điện hóa để xử lý kim loại nặng (Tích
luỹ điện cực )..................................................................................................53
IV.2.1. Giới thiệu phơng pháp....................................................................53
IV.2.2. Ưu nhợc điểm của phơng pháp......................................................54
IV.3. Phơng pháp thẩm tách điện hóa (Điện thẩm tách)...............................55
IV.3.1. Giới thiệu phơng pháp....................................................................55
IV.3.2. Ưu nhợc điểm của phơng pháp......................................................56
5
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
Phần III: Nghiên cứu, thăm dò phơng pháp xử lý kim
loại nặng bằng chất hấp phụ sinh học có nguồn
gốc từ chất thải thủy sản (chitosan)...........................57
Chơng I : Giới thiệu về chất chitosan.........................................57
I.1. Khái niệm về chitosan:............................................................................57
I.2. Công thức hóa học của chitin và chitosan...............................................58
I.3. Các ứng dụng của chitin và chitosan trong cuộc sống...........................59
Chơng II : Cơ sở của phơng pháp thực nghiệm.........................60
II.1. Phơng pháp hấp phụ...............................................................................60
II.1.1. Hiện tợng hấp phụ...........................................................................60
II.1.2. Hấp phụ đẳng nhiệt........................................................................61
II.2. Cơ chế hấp phụ kim loại nặng của chitosan..........................................63
Chơng III : Thực nghiệm thăm dò khả năng hấp phụ kim
loại nặng (Cr6+) của Chitosan.........................................................65
III.1. Lựa chọn kim loại nặng xử lý trong thực nghiệm................................65
III.2. Lựa chọn các thông số để tiến hành thực nghiệm................................66
III.2.1. Lựa chọn nồng độ Cr6+.................................................................66
III.2.2. Lựa chọn khoảng pH......................................................................67
III.2.3. Lựa chọn tốc độ khuấy..................................................................67
III.2.4. Lựa chọn khoảng nhiệt độ.............................................................67
III.2.5. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ đợc sử dụng trong thực nghiệm.....67
III.3. Xác định khả năng hấp phụ Cr6+ của chitosan...................................68
III.4. Xác định một số yếu tố ảnh hởng tới khả năng hấp phụ.....................70
của chitosan....................................................................................................70
III.4.1. ảnh hởng của tốc độ khuấy............................................................70
III.4.2. ảnh hởng của thời gian khuấy.......................................................71
III.4.3. Xác định ảnh hởng của pH............................................................72
III.4.4. ảnh hởng của nhiệt độ....................................................................74
6
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
III.4.5 . Xác định lợng chitosan tối u khi xử lý nớc có chứa hàm lợng
Cr6+ là 50 mg/l..........................................................................................74
III.4.6. Kết quả nghiên cứu........................................................................76
Kết luận.........................................................................................78
7
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
Mở đầu
Trong một vài thập kỷ gần đây, cùng với sự phát triển nhanh chóng của đất
nớc, nghành công nghiệp Việt Nam đã có những tiến bộ không ngừng cả về số lợng các nhà máy cũng chủng loại các sản phẩm và chất lợng cũng ngày càng đợc
cải thiện. Nghành công nghiệp phát triển đã đem lại cho nhân dân những hàng
hóa rẻ hơn mà chất lợng không thua kém so với hàng ngoại nhập là bao nhiêu.
Ngoài ra, ngành công nghiệp cũng đóng một vai trò đáng kể trong nền kinh tế
quốc dân. Bên cạnh những tác động tích cực do nghành công nghiệp mang lại thì
cũng phải kể đến những tác động tiêu cực. Một trong những mặt tiêu cực đó là
các loại chất thải do các nghành công nghiệp thải ra ngày càng nhiều làm ảnh hởng đến môi trờng sống và sức khoẻ của ngời dân. Môi trờng sống của ngời dân
đang bị đe dọa bởi các chất thải công nghiệp, trong đó vấn đề bức xúc nhất phải
kể đến nguồn nớc. Hầu hết các hồ, ao sông, ngòi đi qua các nhà máy công
nghiệp ở Việt Nam đều bị ô nhiễm đặc biệt là các hồ ao trong các đô thị lớn nh
Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh. Một trong những nguyên nhân làm ô nhiễm
nghiêm trọng nguồn nớc ở Việt Nam là nớc thải công nghiệp có chứa kim loại
nặng nh: thủy ngân, chì, kẽm, đồng, crôm, nikel... ảnh hởng của các kim loại này
gây ra rất lớn (ngay cả khi chúng ở nồng độ rất thấp) do độc tính cao và khả
năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể sống.
Các nguồn chính thải ra các kim loại nặng này là từ các nhà máy cơ khí,
nhà máy luyện kim, nhà máy mạ và các nhà máy hóa chất... Tác động của kim
loại nặng tới môi trờng sống là rất lớn, tuy nhiên hiện nay ở Việt Nam việc xử lý
các nguồn nớc thải chứa kim loại nặng từ các nhà máy vẫn cha có sự quan tâm
đúng mức. Bởi các nhà máy ở Việt Nam thờng là có quy mô sản xuất vừa và nhỏ
do vậy khả năng đầu t vào các hệ thống xử lý nớc thải là hạn chế. Hầu hết các
nhà máy cha có hệ thống xử lý hoặc hệ thống xử lý quá sơ sài do vậy nồng độ
kim loại nặng của các nhà máy thải ra môi trờng thờng là các hệ thống sông, hồ
đều vợt quá tiêu chuẩn cho phép. Theo đánh giá của một số các công trình
nghiên cứu hầu hết các sông, hồ ở hai thành phố lớn là Hà Nội, Thành phố Hồ
Chí Minh, và một số thành phố có các khu công nghiệp lớn nh Bình Dơng nồng
độ kim loại nặng của các sông ở các khu vực này đều vợt quá tiêu chuẩn cho
phép từ 3 đến 4 lần [32]. Có thể kể đến các sông ở Hà Nội nh sông Tô lịch, sông
Nhuệ (nơi có nhiều nhà máy công nghiệp), ở thành phố Hồ Chí Minh là sông
Sài Gòn và kênh Nhiêu Lộc, kênh Sài Gòn ...
8
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
Trớc hiện trạng trên, đòi hỏi phải có những phơng pháp thích hợp, hiệu
quả để xử lý kim loại nặng nhằm tránh và hạn chế những tác động xấu của nó
đến môi trờng và sức khỏe cộng động.
Nội dung của đồ án:
Phần I
: Tổng quan về nớc thải chứa kim loại nặng
Phần II : Giới thiệu một số các phơng pháp xử lý kim loại
Phần III : Nghiên cứu, thăm dò khả năng sử dụng chất hấp phụ sinh học có
nguồn gốc từ chất thải thủy sản (chitosan) để xử lý kim loại nặng (Cr6+)
Kết luận
Phần I : Tổng quan về kim loại nặng
trong nớc thải
CHƯƠNG I : GIớI THIệU SƠ LƯợC Về KIM LOạI NặNG
I.1. Giới thiệu sơ lợc về kim loại nặng
Kim loại nặng là những kim loại có khối lợng riêng lớn hơn 5g/cm3. Các
kim loại quan trọng nhất trong việc xử lý nớc là Zn, Cu, Pb, Cd, Hg, Ni, Cr,
As, ... Một vài các kim loại trong số này có thể cần thiết cho cơ thể sống (bao
gồm động vật, thực vật, các vi sinh vật) khi chúng ở một hàm lợng nhất định nh
Zn, Cu, Fe... tuy nhiên khi ở một lợng lớn hơn hoặc nhỏ hơn nó sẽ trở nên độc
hại. Những nguyên tố nh Pb, Cd, Ni không có lợi ích nào cho cơ thể sống.
9
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
Những kim loại này khi đi vào cơ thể động vật hoặc thực vật ngay cả ở dạng vết
cũng có thể gây độc hại.
Trong tự nhiên, kim loại nặng tồn tại trong ba môi trờng: môi trờng khí,
môi trờng nớc và môi trờng đất.
Trong môi trờng khí, kim loại nặng thờng tồn tại ở dạng hơi kim loại. Các
hơi kim loại này phần lớn là rất độc, có thể đi vào cơ thể con ngời và động vật
khác qua đờng hô hấp. Từ đó gây ra nhiều bệnh nguy hiểm cho con ngời và động
vật.
Trong môi trờng đất thì các kim loại nặng thờng tồn tại ở dới dạng kim
loại nguyên chất, các khoáng kim loại, hoăc các ion... Kim loại nặng có trong
đất dới dạng ion thờng đợc cây cỏ, thực vật hấp thụ làm cho các thực vật này
nhiễm kim loại nặng Và nó có thể đi vào cơ thể con ngời và động vật thông
qua đờng tiêu hóa khi ngời và động vật tiêu thụ các loại thực vật này.
Trong môi trờng nớc thì kim loại nặng tồn tại dới dạng ion hoặc phức
chất... Trong ba môi trờng thì môi trờng nớc là môi trờng có khả năng phát tán
kim loại nặng đi xa nhất và rộng nhất. Trong những điều kiện thích hợp kim loại
nặng trong môi trờng nớc có thể phát tán vào môi trờng đất hoặc khí. Kim loại
nặng trong nớc làm ô nhiễm cây trồng khi các cây trồng này đợc tới bằng nguồn
nớc có chứa kim loại nặng hoặc đất trồng cây bị ô nhiễm bởi nguồn nớc có chứa
kim loại nặng đi qua nó. Do đó kim loại nặng trong môi trờng nớc có thể đi vào
cơ thể con ngời thông qua con đờng ăn hoặc uống.
Bảng I.1 : Một số các kim loại nặng và ảnh hởng của chúng
đến cơ thể sống
Tên kim
loại nặng
Khối lợng
phân tử
195
200,56
207
(g/cm3)
21,4
13,59
11,34
Cu
64
8,92
Co
Ni
Cd
Fe
59
59
112
56
8,9
8,9
8,65
7,86
Cr
52
7,2
Mn
55
7,2
Pt
Hg
Pb
(g)
Khối lợng
riêng
ảnh Hởng
đến thực
vật
Độc
Độc
Độc
Cần thiết
Độc
Độc
Độc
Cần
Cần thiết
Độc
Cần thiết
Độc
ảnh hởng
đến động
vật
Độc
Độc
Cần thiết
Độc
Cần thiết
Cần thiết
Độc
Cần thiết
Cần thiết
Cần thiết
10
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Zn
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
65
7,14
Cần thiết
Các quá trình sản xuất công nghiệp, quá trình khai khoáng, quá trình tinh
chế quặng, kim loại, sản xuất kim loại thành phẩm... là các nguồn chính gây ô
nhiễm kim loại nặng trong môi trờng nớc. Thêm vào đó, các hợp chất của kim
loại nặng đợc sử dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp khác nh quá trình
tạo màu và nhuộm, ở các sản phẩm của thuộc da, cao su , dệt, giấy, luyện kim,
mạ điện và nhiều nghành khác... cũng là nguồn đáng kể gây ô nhiễm kim loại
nặng. Khác biệt so với nớc thải nghành công nghiệp, nớc thải sinh hoạt thờng có
chứa trong nó một lợng kim loại nhất định bởi quá trình tiếp xúc lâu dài với Cu,
Zn, hoặc Pb của đờng ống hoặc bể chứa.
Sự tồn tại của kim loại nặng ở trong nớc thải sinh hoạt do các tác nhân
trong các mỹ phẩm dùng để trang điểm, rửa mặt... Một vài hóa chất đợc sử dụng
trong nông nghiệp cũng làm gia tăng ô nhiễm kim loại nặng nh : Cu đợc thêm
vào thức ăn cho lợn và đợc bài tiết ra một lợng lớn bởi các loài động vật. Kim
loại nặng đợc phân loại nói chung là chất độc hại hoặc rất độc hại đối với các
động vật sống dới nớc hoặc rất nhiều các loài thực vật mặc dù ngay cả khi với
mỗi loài hoặc một nhóm loài có liên quan gần gũi tới nhau thì chúng đều có độ
nhạy cảm với ảnh hởng của kim loại là khác nhau. Chỉ một phần nhỏ các tác
động của kim loại nặng đối với các thực vật nhỏ thủy sinh đợc biết đến. Tuy
nhiên các loại tảo, các loài động vật nhỏ không có xơng sống, các loài các loại đợc nghiên cứu rộng rãi. Nói chung trong môi trờng nớc thì kim loại nặng có thể
đợc liệt kê sẵp xếp theo thứ tự giảm độc hại nh sau: Hg, Cd, Cu, Ni, Pb, Cr, Co
[20].... Tuy nhiên sự sắp xếp này chỉ là tơng đối và các vị trí của các nguyên tố
này trong chuỗi sẽ rất khác nhau với từng loài, từng điều kiện và đặc điểm môi
trờng. Phân chia theo sự khác biệt về đặc tính của độ nhạy cảm với các kim loại,
độc tính của các kim loại rất đa dạng với các điều kiện môi trờng chính bởi vì
ảnh hởng của điều kiện môi trờng khác nhau lên các đặc tính của từng kim loại.
Nghiên cứu ảnh hởng, hậu quả của kim loại nặng trong nớc tới sinh thái thờng
gặp những cản trở bởi thực tế là các tạp chất ô nhiễm khác luôn luôn có mặt, do
đó khó có thể xác định đợc mức độ ô nhiễm hay hậu quả của các kim loại có
trong nớc thải gây nên với môi trờng sinh thái.
Trong môi trờng thì các kim loại nặng tồn tại trong các hợp chất vô cơ
hoặc hữu cơ. Có một vài bằng chứng cho thấy rằng khi trong nớc thải có chứa
các hợp chất hữu cơ thì độc tính của kim loại đối với các động thực vật sống
11
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
giảm đi. Tuy nhiên cũng có khi sự tồn tại một số các hợp chất hữu cơ mà sự có
mặt của nó cùng với các kim loại nặng lại làm tăng thêm độc tính của kim loại
nặng đó. Ví dụ nh metyl thủy ngân.
Đối với con ngời một số các kim loại khi tồn tại một hàm lợng nhất định
trong cơ thể con ngời sẽ có ích, tuy nhiên khi nồng độ của các kim loại này lớn
hoặc thấp hơn mức cho phép thì nó sẽ là chất độc gây rối loạn trong cơ thể con
ngời và tạo ra các bệnh nguy hiểm nh rối loạn cơ quan thần kinh, phá hủy gan,
thận hoặc gây ra các bệnh ung th...
I.2. Kim loại nặng trong môi trờng nớc
Ion kim loại nặng trong môi trờng nớc thờng kết hợp với các thành phần
khác để chuyển về trạng thái bền hơn. Trong nớc chúng thờng bị hyđrat hóa tạo
ra lớp vỏ là các phân tử nớc che chắn nó với các phân tử không phải là nớc ở
xung quanh để trở về trạng thái bền hơn. Lớp vỏ hyđrat này thờng là hình cầu mà
ion kim loại nằm ở trung tâm, các phân tử nớc bao xung quanh đợc gọi là lớp vỏ.
Các phân tử nằm sát với ion kim loại nhất thì chúng có tơng tác với ion kim loại
mạnh nhất, các lớp tiếp sau thì yếu hơn và trong một khoảng cách nào đó thì sẽ
không có tơng tác.
Quá trình hyđrat hóa có thể đợc coi là quá trình tạo phức với nhân trung
tâm là ion kim loại và các phối tử là các phân tử nớc. Thông thờng số phối trí
của hấu hết các kim loại là 6.
Các ion kim loại mang điện tích dơng do vậy dới tác dụng của lực đẩy tĩnh
điện các nguyên tử hiđro của các phân tử nớc nằm sát với các ion kim loại bị
đẩy ra, và nh vậy làm cho các phân tử nớc nằm sát các ion kim loại có tính axit
cao hơn (khả năng nhờng proton cao hơn) so với các phân tử nớc ở ngoài dung
dịch. Quá trình nhờng proton này đã tạo thành các phức chất hyđroxo, oxo hay
hyđro oxo kim loại tức là các sản phẩm hyđroxit, oxit hay oxit hyđroxit hỗn hợp.
Quá trình này gọi là quá trình thủy phân của kim loại, ion kim loại với nớc.
Nh đã trình bày, việc tách proton ra khỏi các phân tử nớc nằm sát các ion
kim loại là nhờ vào lực đẩy tĩnh điện, tức là phụ thuộc vào điện tích của các ion
kim loại và khoảng cách giữa chúng với các phân tử nớc. Do vậy ion kim loại
nào có điện tích càng cao thì khả năng tách proton càng lớn. Đối với các ion có
cùng điện tích thì ion nào có kích thớc ion càng nhỏ thì lực tĩnh điện tạo ra bởi
nó với proton càng mạnh (do mật độ điện tích của các ion này cao hơn so với các
ion cùng điện tích).
12
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
Với các ion có điện tích là +1 (các kim loại kiềm), lực tơng tác giữa chúng
với các proton lớp vỏ không đủ để tách proton này ra. Do vậy các ion kim loại có
điện tích +1 chỉ tồn tại ở trạng thái hiđrat hóa.
Với các ion có điện tích là +2 thì lực tơng tác có mạnh hơn, tuy nhiên nó
chỉ có khả năng đẩy proton ra ở vùng pH cao (tức là các phân tử nớc xung quanh
có khả năng tiếp nhặn proton cao), ở trong nhóm này thì các ion kim loại có kích
thớc nhỏ, mật độ điện tích lớn có khả năng đẩy các proton và tạo thành các
hiđroxit kim loại.
M2+. 6H2O = M2+.OH.5H2O + H+
M2+.OH.5H2O = M(OH)2.4H2O +H+
Đối với các ion kim loại có điện tích là +3, lực tơng tác của chung đủ
mạnh để tách cả 3 proton ở điều kiện pH trung hòa, thậm chí có thể tách đợc cả
proton thứ t khi ở pH cao, ví dụ nh sắt (III) ở pH > 8,5.
Fe3+. 6H2O FeOH2+.5H2O FeOH2+. 4H2O Fe(OH)3.3H2O
Fe(OH)4-.2H2O
Đối với các ion có điên tích là 4 hay cao hơn, việc tách các proton ra hết
sức dễ dàng, chúng có thể tách cả 2 proton trong một phân tử nớc và tạo thành
các phức oxo: Cr2O72-, CrO42-, MnO4- ...
CHƯƠNG II : Giới thiệu một số các kim loại nặng
và các ảnh hởng của chúng lên cơ thể hữu
cơ sống và con ngời
II.1. Crom
CTHH : Cr (Cr3+, Cr6+)
II.1.1. Nguồn phát sinh
Crom nói chung đợc biết đến trong trang trí của các sản phẩm mạ crom.
Hầu hết các quặng crom sản xuất đợc sử dụng trong sản xuất thép không rỉ. Tuy
nhiên, crom kim loại là chất không độc hại, chỉ các hợp chất của crom dới dạng
ion Cr3+, Cr6+ mới có độc tính. Trong môi trờng nớc, crom chủ yếu xuất hiện dới
dạng Cr3+, Cr6+. Cr6+ xuất hiện trong nớc thải dới dạng các hợp chất CrO42- (pH
13
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
>7) Cr2O72- (pH 7). Các hợp chất của crom đợc thêm vào nớc làm lạnh để ngăn
chặn sự ăn mòn. Chúng cũng đợc sử dụng trong các quá trình sản xuất nh :
+ Tạo màu, nhuộm
+ Tananh hóa
+ Điện cực nhôm và các quá trình mạ kim loại và mạ điện khác
+ Trong các nghành công nghiệp hóa chất
Trong các quá trình mạ trong công nghiệp thì nghành sản xuất ô tô sản
xuất ra nhiều các sản phẩm mạ crom nhất. Nguồn chính của việc thải các hợp
chất crom là các axit crom đợc sử dụng trong quá trình mạ.
Cr3+ xuất hiện trong nớc thải phần lớn là do quá trình khử Cr 6+ trong nớc
thải công nghiệp. Tuy nhiên trong các nớc thải mạ vẫn có chứa Cr3+ kể cả khi cha
khử.
I.1.2. Độc tính
Crom khi ở nồng độ nằm ngoài khoảng cho phép đi vào cơ thể con ngời sẽ
gây ra những tác hại :
+ Khi bị nhiễm độc crom ở nồng độ thấp thì ngời nhiễm độc sẽ cảm thấy có vị
kim loại, ớn lạnh, đau cơ.
+ Crom đợc tích lũy trong gan thận, gây tổn thơng gan thận và làm tổn
ơng các cơ quan khác.
th-
II.1.3. Tiêu chuẩn cho phép của Crom trong nớc
Theo tiêu chuẩn của tổ chức WHO nồng độ cho phép của Crom trong nớc
uống là 0,05 mg/l, ở Việt Nam nồng độ crom cho phép trong nớc sinh hoạt là
0,05 mg/l.
II.2. Đồng
CTHH: Cu (Cu+, Cu2+)
14
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
II.2.1. Nguồn phát sinh
Nguồn thải chính của đồng trong nớc thải công nghiệp là nớc thải quá
trình mạ và nớc thải quá trình rửa, ngâm trong bể có chứa đồng. Các bể làm bằng
đồng và đồng thau thờng bị các axit mạnh, trong các quá trình chứa, đựng các
dung dịch, oxi hóa làm đồng tan vào trong dung dịch. Còn trong các quá trình
mạ, đồng đợc sử dụng làm nguyên liệu chính hoặc chỉ là lớp phủ cho các kim
loại nh vàng, bạc ...
Đồng trong nớc thải thờng tồn tại dới các dạng: các muối Cu2+ nh CuCl2,
CuSO4 ... hoặc tồn tại dới dạng các muối phức. Ví dụ nh khi đồng đợc kết hợp
với kiềm (Na OH) tạo ra: Na2[Cu(OH)4].
II.2.2. Độc tính
Đồng có độc tính cao đối với hầu hết các thực vật thủy sinh, ở nồng độ
thấp 0,1 mg/l, nó đã gây ra ức chế không cho các loài thực vật này phát triển.
Ngoài ra đồng còn có khả năng làm mất muối bởi vậy làm giảm khả năng thẩm
thấu của tế bào. Đối với độc tính của đồng lên thực vật thủy sinh thì đồng chỉ
đứng sau thủy ngân.
Đối với các loài cá nớc ngọt thì đồng cũng gần nh là kim loại có độc tính
nhất chỉ sau thủy ngân. Ngỡng độc của đồng là LC50 = 0,017 - 1 mg/l, tùy thuộc
vào điều kiện môi trờng và từng loài. Đồng ít độc hơn đối với các loài cá biển vì
khả năng tạo phức cao của đồng đối với các muối có trong nớc biển, các phức
này có thể là các phức kết tủa hoặc các phức đợc tạo ra này ít nguy hiểm hơn.
Đối với con ngời thì đồng không quá độc bởi sự kết hợp trung gian của
đồng giữa các axit mạnh và axit yếu. Cũng không có bằng chứng nào chứng tỏ
đồng là chất gây ung th cho con ngời. Tuy nhiên cũng nh các kim loại nặng
khác, khi ở nồng độ cao, đồng có thể tích luỹ vào các bộ phận trong cơ thể nh
gan, thận ... và gây tổn thơng đối với các cơ quan này.
II.3. Chì
CTHH: Pb (Pb2+)
15
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
II.3.1. Nguồn phát sinh
* Nguồn gốc tự nhiên :
Hàm lợng chì trong vỏ trái đất 10-20 mg/kg.
Trong nớc ngầm và nớc mặt nồng độ của chì không vợt quá 10 àg/l.
Trong không khí lợng chì đa vào khí quyển khoảng: 330.000 tấn/năm, trong
đó 80-90% bắt nguồn từ chất phụ gia akyl chì.
* Nguồn nhân tạo :
Lợng chì tiêu thụ trên thế giới ngày một tăng do vậy lợng chì thải ra môi
trờng ngày càng lớn. Các nguồn thải ra chì chính là:
+ Khai thác quặng có chứa chì nh: mỏ chì sunfit (PbS), chì cacbonat
(PbCO3) và chì sunfat(PbSO4)...
+Tinh luyện Chì
+ Sản xuất pin, acquy có sử dụng điện cực chì
+ Xử dụng xăng có pha chì
+ Quá trình luyện thép
+ Sản xuất chất màu
+ Thuốc trừ sâu có sử dụng Pb
+ Và một số các quá trình khác
II.3.2. Độc tính
Các tác động của chì lên quá trình sinh hóa, đặc biệt lên quá trình tổng
hợp heme cả ở ngời lớn và trẻ em. Khi nồng độ chì trong máu cao ngời
ta thấy:
+ Tăng tỷ lệ protoporphyrin tự do ở hồng cầu
+ Tăng đào thải coproporhyrin và axit - aminolevulinic(-ALA) trong
nớc tiểu. Do vậy - ALA không đợc tích luỹ trong cơ thể.
16
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
+ Do thiếu heme để tổng hợp hemoglobin nên gây bệnh thiếu máu khi
nồng độ chì lên tới 1,92 àmol/l (40àg/dl)
+ Chì ảnh hởng đến hệ thần kinh, hệ sinh sản và máu của con ngời và động
vật. Chì đợc tích luỹ trong xơng, mề và máu.
+ Trẻ em dễ bị ngộ độc chì hơn ngời lớn vì cơ thể của trẻ em hấp thụ chì dễ
dàng hơn và ít có khả năng đào thải chúng .
* Dấu hiệu và triệu chứng:
+ Sau một vài tháng tiếp xúc với chì ở nồng độ thấp: kém thông minh, mất trí,
da tái do thiếu máu, chán ăn, đau đầu, nôn, đau bụng, mệt mỏi, có vị kim loại
trong miệng.
+ Với nồng độ cao có thể bị nôn dữ dội, đau khớp, cổ tay, bàn chân rã rời, co
giật, đau bụng.
II.3.3. Tiêu chuẩn cho phép của Pb trong nớc
Ngời ta xác định khi nồng độ trong máu dới 25àg/dl thì giảm chỉ số thông
minh (IQ). Nhng cho đến nay những nghiên cứu cha có đủ số liệu để xác định
chính xác giá trị ngỡng độc của chì. Giá trị ngỡng dao động trong khoảng 10- 15
àg/dl. Nếu nồng độ chì trong máu lớn hơn 30 àg/dl thì xuất hiện sự suy giảm tốc
độ dẫn truyền ngoại biên của ngời. Nếu lớn hơn 40 àg/dl có thể dẫn đến rối loạn
chức năng vận động và chức năng của hệ thần kinh thc vật.
Tiêu chuẩn PTWI = 0,025 -0,05 mg Pb/kg cân nặng cơ thể /tuần. Nồng độ
cho phép tối đa của chì trong nớc uống của tổ chức WHO là 0,05 mg/l. Tiêu
chuẩn cho phép của chì trong nớc sinh hoạt của Việt Nam là 0,05 mg/l.
II.4.Thủy ngân
CTHH : Hg.(Hg, Hg+, Hg2+)
II.4.1. Nguồn phát sinh
* Nguồn gốc tự nhiên :
17
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
Thủy ngân tự nhiên chủ yếu do quá trình thoát khí của vỏ trái đất và sự
phun trào núi lửa. Thủy ngân có nguồn gốc tự nhiên đa vào môi trờng 2700-6000
tấn/năm.
* Nguồn gốc nhân tạo :
Hàng năm thế giới khai thác khoảng 10.000 tấn thủy ngân kim loại. Trong
quá trình khai thác một phần thủy ngân bị mất trong môi trờng và có phần thải
trực tiếp vào khí quyển.
Một số các nguồn sau cũng đóng góp vào ô nhiễm môi trờng do thủy ngân
nh:
+Luyện quặng kim loại sunfit
+Tinh luyện vàng
+Sản xuất xi măng
+Thiêu chất thải rắn
+ Trong đời sống ngời ta sử dụng thủy ngân vào nhiều công việc nh làm
catot trong điện phân muối NaCl. Sản phẩm xút của quá trình điện phân
bị ô nhiễm bởi thủy ngân. Ngời ta ớc tính khi sản xuất 1tấn sản phẩm sẽ
thải khoảng 450g thủy ngân vào môi trờng.
+ Trong công nghiệp sản xuất các dụng cụ đo lờng có sử dụng thủy ngân.
+ Tinh luyện vàng
+ Trong nha khoa dùng hỗn hợp Cu-Hg để hàn răng có thể chứa tới 70%
thủy ngân.
+ Thủy ngân đợc dùng trong một số loại mỹ phẩm (nhất là đối với ngời da
đen) để làm sáng da.
* Các dạng của thủy ngân trong môi trờng sống và cơ thể con ngời:
Thủy ngân tồn tại trong môi trờng tự nhiên và cơ thể sống của con ngời dới dạng: Hg nguyên tố, các hợp chất của Hg+ và Hg2+.
+ Độ tan của thủy ngân tăng dần theo thứ tự Hg (nguyên tố)
hoặc bám vào các hạt bụi lắng xuống đất, nớc.
18
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
+ Khi thực vật tiếp xúc với nớc có chứa thủy ngân dạng hòa tan, các thực
vật này hấp thụ chúng. Và quá trình biến đổi đầu tiên trong quá trình tích luỹ
sinh học là chuyển từ dạng thủy ngân vô cơ sang thủy ngân CH3-Hg+ (metyl thủy
ngân), quá trình biến đổi này có thể không cần enzim hoặc các tác động vi khuẩn
khác Metyl thủy ngân đợc tích luỹ vào các dây chuyền thực phẩm rồi có thể
theo con đờng tiêu hóa đi vào cơ thể con ngời.
+ Phần lớn lợng thủy ngân đợc hấp thụ vào cơ thể con ngời là qua đờng hô
hấp. Kết quả nghiên cứu cho thấy 80% lợng hơi thủy ngân đợc cơ thể con ngời
hấp thụ trong khi đó chỉ có dới 1% lợng thủy ngân lỏng đợc hấp thụ khi ta đa
thủy ngân lỏng có trong thực phẩm qua đờng tiêu hóa. (Tỷ lệ này tùy theo điều
kiện từng ngời, từng cá thể). Trong các cơ thể con ngời và một số loài động vật
khác thì thờng là xảy ra các quá trình biến đổi Hg trong cơ thể nh:
+ Oxi hóa Hg kim loại thành Hg2+
+ Methyl hóa thủy ngân vô cơ thành metyl thủy ngân (CH3-Hg)+
+ Các muối Hg dễ dàng chuyển hóa thành metyl thủy ngân do các vi khuẩn
yếm khí tạo mêtan gây nên.
II.4.2. Độc tính
Thủy ngân kim loại thờng thì không có độc tính.
Ion Hg+ kết hợp với Cl- tạo ra Hg2Cl2, chất này đợc cơ thể đẩy ra ngoài do
vậy Hg+ có độc tính thấp.
Ion Hg2+ có khả năng kết hợp với gốc SH- trong các enzim, trong các
amino axit có chứa S và các protein gây trở ngại và kìm hãm hoạt động của các
enzim. Hg2+ còn có khả năng tạo liên kết với Hemoglobin và các alumin trong
huyết thanh.
Trong các hợp chất của Hg2+ thì CH3 - Hg là chất gây độc nhất, sở dĩ CH 3Hg có độc tính cao vì nó có khả năng hòa tan trong các mô mỡ, tích tụ trong các
mô mỡ, não tủy do đó nguy hiểm cho hệ thần kinh. CH 3 -Hg có khả năng di
chuyển qua màng sinh học (Hg2+ trong các hợp chất khác không có khả năng
này) gây bệnh: phân liệt thần kinh, giảm trí tuệ, mất trí nhớ, gây chứng co giật,
và gây nhiều rối loạn không phục hồi đợc ở hệ thần kinh trung ơng. Ngoài ra
metyl thủy ngân khi đi vào cơ thể sống phá vỡ các nhiễm sắc thể, phân lập các
nhiễm sắc thể và ngăn cản phân chia tế bào.
19
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
Khi ở nồng độ 0,5 ppb metyl, thủy ngân đã có thể gây nhiễm độc đối với
cơ thể sống.
Chất (CH3)2Hg ít độc hơn tuy nhiên trong môi trờng axit thì nó dễ dàng
biến đổi thành:
(CH3)2Hg CH3Hg
Một ví dụ thực tế chứng minh độc tính của thủy ngân: Vào năm 19531960, nhà máy hóa chất Minamata tại Nhật đã thải chất thải có chứa thủy ngân
vào vịnh Minamata. Trong cá của Vịnh ngời ta thấy có chứa 27-102ppm thủy
ngân dới dạng metyl thủy ngân có tới 111 trờng hợp ngời ngộ độc vì ăn phải cá
nhiễm thủy ngân trong đó có 45 ngời đã chết. Những khuyết tật về gen đã đợc
quan sát thấy ở 20 trẻ sơ sinh mà mẹ của chúng ăn hải sản của Vịnh.
Và một ví dụ khác là ở Irắc năm 1972 có tới 450 nông dân đã chết sau khi
ăn phải loại lúa mạch bị nhiễm độc thủy ngân do thuốc trừ sâu.
Qua hai ví dụ trên ta thấy đợc độc tính cực mạnh của thủy ngân đặc biệt là
metyl thủy ngân (CH3Hg) ngay cả khi nó có nồng độ cực kì nhỏ.
II.4.3. Tiêu chuẩn cho phép của thủy ngân trong nớc
Tiêu chuẩn PTWI = 0,0033 mg/kg trọng lợng cơ thể trong 1 tuần.
Tiêu chuẩn của tổ chức WHO đối với nồng độ thủy ngân trong nớc uống là
0,001 mg/l.
Tiêu chuẩn của Việt Nam về nồng độ của Crom trong nớc sinh hoạt là 0,001
mg/l.
II.5.Cadmi
CTHH: Cd (Cd 2+ )
II.5.1. Nguồn gốc phát sinh
* Nguồn gốc tự nhiên :
Cd có trong khoáng vật chứa các kim loại khác đặc biệt là kẽm (Zn).
Cd có trong các nham thạch của núi lửa.
20
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
* Nguồn gốc nhân tạo :
Cd cũng giống nh các kim loại khác đợc sử dụng trong các hoạt động sản
xuất và sinh hoạt của con ngời.
Các hoạt động công nghiệp là nguồn chính để phát sinh ra các chất thải có
chứa Cd:
+ Công nghiệp luyện kim
+ Trong quá trình lọc dầu
+ Trong công nghiệp khai thác quặng
+ Trong quá trình đốt cháy than và các chất thải rắn
+ Trong công nghiệp điện tử
+ Trong các hoạt động của nghành cơ khí có sử dụng Cd
+ Trong công nghiệp sản xuất pin, acquy.
+ Trong công nghiệp mạ
II.5.2. Độc tính
Cd thâm nhập vào cơ thể qua con đờng hô hấp và ăn, uống.
Sau khi thâm nhập vào cơ thể Cd tồn tại ở dạng Cd 2+ liên kết với các
protein tạo thành metalthionein rồi đợc giữ lại trong thận khoảng 1% và thải ra
ngoài khoảng 99%. Phần còn lại này đợc tích luỹ tăng dần theo tuổi, và đến một
lúc nào đó lợng Cd2+ này đủ lớn có thể thay thế Zn2+ trong các enzim và gây ra
rối loạn trao đổi chất.
ở nồng độ cao Cd gây các bệnh thiếu máu, đau thận và phá hủy tủy xơng.
Nồng độ ngỡng của Cd gây tác hại thận là 0,2 mg/l.
Trong lịch sử thế giới có nhiều vụ ngộ độc cadmi. Nổi tiếng nhất là ngộ
độc cadmi ở Nhật, ngời ta gọi là bệnh itai-itai. ở con sông Dinxa của Nhật Bản
có mỏ thiếc, qua quá trình khai thác và tuyển nổi quặng đã thải cadmi vào dòng
sông, do vậy nớc con sông bị nhiễm cadmi. Nông dân vùng này thờng lấy nớc
sông để tới tiêu trồng trọt lúa và đậu nành. Sau 15-30 năm đã có 150 ngời chết vì
ngộ độc cadmi mãn tính kèm theo bệnh teo xơng ở toàn bộ xơng. Và từ đó bệnh
nhiễm độc cadmi này đã đi vào lịch sử nhiễm độc kim loại nặng với cái tên "itaiitai".
21
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
II.5.3. Tiêu chuẩn cho phép của Cd trong nớc
Giới hạn độc tính của Cd lên cơ thể ngời là: PTWI = 0,007 mg/kg trọng lợng cơ thể ngời/ tuần.
Tiêu chuẩn của WHO đối với nồng độ tối đa của nớc uống là: 0,005 mg/l
Tiêu chuẩn Việt Nam cho phép nồng độ Cadmi trong nớc sinh hoạt: 0,005
mg/l.
II.6. Asen
CTHH: As (As3+, As5+)
II.6.1. Nguồn gốc phát sinh
* Nguồn gốc tự nhiên :
Trong vỏ trái đất nồng độ Asen trung bình khoảng từ 2-10 mg/kg nằm
trong thành phần nhiều loại khoáng, quặng nh photphat, và khoáng As2S3, FeAsS,
As2O3 ...
Trong môi trờng nớc Asen thờng tồn tại ở dạng muối Asenat(AsO 43-) hoặc
Asenic(AsO33-). Trong sinh quyển Asen thờng tồn tại ở dạng asenmetyl do
chuyển hóa sinh học.
* Nguồn gốc nhân tạo :
Các nguồn phát sinh ra chất thải có chứa Asen là :
+ Tinh luyện quặng
+ Sản xuất năng lợng
+ Sản xuất ximăng
+ Thuốc trừ sâu có chứa Asen
II.6.2. Độc tính
* Asen tồn tại trong môi trờng dới dạng: As(III), As(V)
22
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
Trong các hợp chất thì As (III) là hợp chất có độc tính nhất. As(III) tấn
công vào nhóm -SH của các enzim làm cản trở hoạt động của các enzim này.
Đặc biệt là các enzim sản sinh năng lợng của tế bào do đó quá trình tổng
hợp ATP bị cản trở. Do có tính chất tơng tự so với phốtpho do vậy asen can thiệp
vào một số quá trình sinh hóa làm rối loạn quá trình phát triển của sinh học.
As(III) ở nồng độ cao làm đông tụ các protein.
* Các triệu chứng ảnh hởng tới cơ thể ngời:
Asen khi đi vào cơ thể ngời gây rối loạn quá trình sinh hóa trong cơ thể
ngời, nếu ở nồng độ cao có thể gây ra bệnh ung th hoặc quái thai đối với các bào
thai.
II.6.3. Tiêu chuẩn của As trong nớc
Tiêu chuẩn của As của tổ chức WHO đối với nớc uống là 0,05 mg/l
Tiêu chuẩn của Việt Nam cho nồng độ tối đa của As trong nớc sinh hoạt là
0,05 mg/l.
II.7. Niken
II.7.1. Nguồn gốc phát sinh
* Nguồn gốc tự nhiên:
Trong tự nhiên niken thờng phát sinh từ các nguồn nh sau:
+ Từ các nham thạch của núi lửa
+ Từ các muối ở biển
+ Từ các vụ cháy rừng
* Nguồn gốc nhân tạo:
Nớc thải chứa Niken chủ yếu có nguồn gốc từ nớc thải mạ điện, trong
công nghiệp mạ điện niken thờng tồn tại chủ yếu dới dạng muối niken sunfat,
clorua, hay citrat. Ngoài ra Niken còn có trong một số các ngành công nghiệp
sau:
+ Công nghiệp sản xuất pin, acquy
+ Công nghiệp luyện kim
+ Công nghiệp dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ
23
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
Đặc biệt trong các công nghiệp sản xuất các hợp kim có chứa niken, theo
thống kê trên thế giới thì có tới 75% niken đợc sản xuất là từ các sản phẩm hợp
kim nh hợp kim thép, hợp kim niken đồng - niken, niken kim loại và các hợp
kim khác.
II.7.2. Độc tính
Độ hòa tan của các muối niken là khá cao, niken là kim loại có tính năng
động cao trong môi trờng nớc, có khả năng tạo phức bền với các chất hữu cơ tự
nhiên và tổng hợp. Nó đợc tích tụ trong các chất sa lắng, trong cơ thể thực vật
bậc cao và một số loại vi sinh.
Niken có độc tính cao với cá, nồng độ niken trên 0,03 mg/l gây tác hại cho
các cơ thể sống bậc thấp trong nớc.
Đối với một số gia súc, thực vật, vi sinh vật niken đợc xem nh là nguyên
tố vi lợng, còn với cơ thể ngời điều đó cha rõ ràng. Nó có tác dụng hoạt hóa một
số enzym. Hiện nay ngời ta vẫn cha quan sát thấy hiện tợng ngộ độc niken qua
đờng miệng từ thức ăn và nớc uống.
Tiếp xúc lâu dài với niken gây ra hiện tợng viêm da và có thể xuất hiện dị
ứng ở một số ngời. Ngộ độc niken qua đờng hô hấp gây khó chịu và buồn nôn,
đau đầu, nếu kéo dài sẽ ảnh hởng tới phổi, hệ thần kinh trung ơng, gan và thận.
Chất hữu cơ nikel cacbonyl có độc tính cao và gây ung th.
II.7.3. Nồng độ giới hạn
Nồng độ niken trong nớc sinh hoạt đợc WHO quy định là 20 àg/l.
Tiêu chuẩn thải của Việt Nam đối với nồng độ Cd tối đa có trong nớc sinh
hoạt là: 0,2 mg/l.
Để nghiên cứu các ảnh hởng của kim loại nặng lên cơ thể động vật sống
ngời ta đã làm các cuộc thí nghiệm lên bào thai với các con chuột và chim, kết
quả thu đợc nh sau:
Bảng I.2: ảnh hởng của một số kim loại nặng lên cơ thể
24
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
của một số loài vật [12]
nguyên tố
Loài thí nghiệm
Asen
Chuột lang
Cadmi
Chuột nhà
Chuột lang
Chì
Chuột nhà
Chuột nhắt
Gà con
Chuột lang
Coban
Gà con
Thủy ngân
Chim
Chuột nhắt
Ni
Se
Chuột nhà
Chim
Cừu
Tác động lên bào thai
Dị tật ở mắt, thận kém phát triển, quái
thai, lòi não
Sẩy thai nhiều dị tật
Dị tật ở não, mắt, các chi mặt và đầu
Bào thai bị chết
Sảy thai nhiều dị tật
Chậm lớn, dị tật ở mắt và cổ
Dị tật ở đốt sống cùng và mắt, tật nứt
đốt sống, quái thai lòi não.
Dị tật ở mắt và các chi
Ngộ độc bào thai
Tỷ lệ bào thai chết cao, biến dạng vòm
miệng, chậm lớn và chậm phát triển
não
Sẩy thai, chậm lớn, dị tật ở mắt
Nhiều dị tật
Dị tật ở chi và mắt
Đất
Sơ đồ dây chuyền đờng đi của kim loại nặng từ môi trờng nớc
Thực vật
vào cơ thể con ngời
Nớc thải
Động vật
Ngời
Nớc
25
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Nớc uống
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
Tóm lại các kim loại tồn tại và luân chuyển trong môi trờng nớc thờng có
nguồn gốc hầu hết từ các nghành công nghiệp trực tiếp hoặc gián tiếp có sử dụng
các kim loại ấy trong quá trình công nghệ hoặc từ chất thải sinh hoạt của con ngời. Sau khi phát tán vào môi trờng, chúng luân chuyển, chuyển hóa thành các
hợp chất ít độc hoặc độc hại hơn. Từ đó, chúng đợc các loại thực vật và động vật
hấp thụ. Con ngời hấp thụ các động thực vật này qua đờng tiêu hóa và ngoài ra
con ngời còn hấp thụ qua đờng nớc uống từ đó gây ra nhiễm độc kim loại nặng
lên cơ thể con ngời. Các ảnh hởng của kim loại nặng lên cơ thể con ngời là rất
nguy hiểm, nó có thể gây ra các rối loạn trong cơ thể con ngời ngay cả khi ở
nồng độ nhỏ, và có thể gây ra những bệnh không có khả năng hồi phục, thậm chí
có thể gây tử vong nếu ở nồng độ lớn. Do vậy để giảm thiểu và tránh ảnh hởng
tiêu cực của kim loại nặng lên cơ thể con ngời và môi trờng sống thì ta phải làm
cho môi trờng trong sạch, không bị ô nhiễm kim loại nặng. Muốn vậy ta cần có
những biện pháp hạn chế, giảm thiểu, xử lý các nguồn thải có chứa kim loại
nặng trớc khi đa chúng ra môi trờng xung quanh.
Nói chung, ở Việt Nam nớc thải công nghiệp có chứa kim loại nặng sau
khi xử lý phải đạt TCVNB-5495 (phụ lục)
26
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
Đỗ Tiến Anh
Kim loại nặng và biện pháp xử lý
Phần II: Giới thiệu một số các phơng pháp xử lý kim loại nặng
trong môi trờng nớc
Qua những khái quát sơ bộ về ảnh hởng của kim loại nặng tới sức khỏe và
môi trờng sống của con ngời, ta thấy việc xử lý kim loại nặng trong nớc thải là
rất cần thiết.
*Phơng pháp xử lý kim loại nặng nói riêng và phơng pháp xử lý nớc thải
nói chung đều cần :
+ Đơn giản
+ Rẻ tiền
+ Nguyên vật liệu dễ kiếm
+ Có thời gian xử lý ngắn
+ Hiệu quả xử lý cao (với chất thải chứa kim loại nặng)
+ Chất thải (kim loại nặng) trong nớc thải đầu ra phải nhỏ hơn so với
tiêu chuẩn cho phép.
+ Tuổi thọ của vật liệu xử lý cao
+ Phơng pháp đòi hỏi không gian xử lý nhỏ
+ Không gây ra chất ô nhiễm thứ cấp
+ Có thể hoàn nguyên lại chất quý hiếm (kim loại quý)
Nói chung là khó có phơng pháp nào đáp ứng đủ những yêu cầu trên,
thông thờng mỗi phơng pháp chỉ đáp ứng đơc một phần. Tùy theo hoàn cảnh sử
dụng mà ta có thể lựa chọn phơng pháp thích hợp, tối u nhất để sử dụng.
Mục đích của các phơng pháp tách các kim loại nặng ra khỏi nớc thải đa
các kim loại nặng về dạng tập trung để dễ sử dụng các biện pháp đơn giản khác
xử lý triệt để chúng.
* Các phơng pháp để xử lý kim loại nặng để xử lý có thể đợc viết nh sau:
1. Phơng pháp sinh học:
+ Hấp thu sinh học
27
Lớp CNMTB - K43
Viện KH & CN môi trờng
