Xác định hàm lượng chì, thủy ngân, asen trong một số mẫu nước mặt và đất ở khu vực mỏ than khe sim bằng phương pháp phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

HÀ THỊ THÁI MINH

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHÌ, THỦY NGÂN, ASEN
TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC MẶT VÀ ĐẤT Ở KHU VỰC
MỎ THAN KHE SIM BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ
VÀ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

THÁI NGUYÊN - 2016
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

HÀ THỊ THÁI MINH

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHÌ, THỦY NGÂN, ASEN
TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC MẶT VÀ ĐẤT Ở KHU VỰC
MỎ THAN KHE SIM BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ
VÀ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ
Chuyên ngành: Hoá phân tích
Mã số: 60.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. VƯƠNG TRƯỜNG XUÂN

THÁI NGUYÊN - 2016
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS Vương Trường Xuân - Bộ môn
môi trường - Trường Đại học khoa học - Đại học Thái Nguyên đã hướng dẫn tận tình,
chu đáo và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Tôi chân thành gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô giáo của
Trường Đại học khoa học đã trang bị cho tôi những kiến thức bổ ích, thiết thực cũng
như sự nhiệt tình, ân cần dạy bảo trong những năm vừa qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng chí trong Viện hóa học, trung tâm y
tế dự phòng tỉnh Quảng Ninh và công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên
Khe Sim đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu
và hoàn thành Luận văn.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi
trong quá trình học tập và làm Luận văn.
Thái Nguyên, ngày 19 tháng 10 năm 2016
Tác giả luận văn

Hà Thị Thái Minh

a
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................a
MỤC LỤC ......................................................................................................... b
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ..........................................................................e
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................. f
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH ................................................................... h
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN ............................................................................... 3
1.1. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng trên thế giới...................................... 3
1.2. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng ở Việt Nam ...................................... 4
1.3. Giới thiệu chung về nguyên tố Pb, As, Hg ............................................... 5
1.3.1. Chì ........................................................................................................... 5
1.3.2. Asen ......................................................................................................... 8
1.3.3. Thủy ngân.............................................................................................. 12
1.4. Giới thiệu một số vấn đề cơ bản về phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) ......... 15
1.4.1. Nguyên tử hoá mẫu ............................................................................... 17
1.4.2. Nguồn phát bức xạ đơn sắc ................................................................... 19
1.4.3. Hệ thống đơn sắc ................................................................................... 19
1.4.4. Nhân quang điện (Detector) .................................................................. 20
1.5. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (ICP-OES) .................................... 20
1.5.1. Cơ sở lý thuyết ...................................................................................... 20
1.5.2. Cấu trúc máy ......................................................................................... 21
1.5.3. Ưu điểm của ICP-OES .......................................................................... 23
1.5.4. Nhiễu phổ trong ICP-OES .................................................................... 23
1.6. Một số phương pháp xử lý mẫu đất, trầm tích xác định hàm lượng
kim loại nặng .................................................................................................. 25

1.7. Giới thiệu công ty TNHH MTV than Khe Sim ....................................... 26
1.7.1. Đặc điểm công ty TNHH MTV than Khe Sim ..................................... 26
b
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




1.7.2. Các công trình, biện pháp thu gom, xử lý nước thải:............................ 27
Chương 2. THỰC NGHIỆM ........................................................................ 31
2.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................... 31
2.2. Các nội dung nghiên cứu.......................................................................... 31
2.3. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 31
2.3.1. Lấy mẫu và xử lí mẫu............................................................................ 31
2.3.1.1. Lấy mẫu .............................................................................................. 31
2.3.1.2. Quy trình xử lí mẫu ............................................................................ 33
2.3.2. Tính kết quả........................................................................................... 34
2.3.3. Tiến hành đo phổ các mẫu chuẩn và các mẫu phân tích ....................... 35
2.4. Trang thiết bị và hóa chất ......................................................................... 35
2.4.1. Trang thiết bị ......................................................................................... 35
2.4.2. Hóa chất................................................................................................. 36
2.4.3. Chuẩn bị hoá chất và dung dịch chuẩn ................................................. 36
2.5. Phương pháp xử lí số liệu ........................................................................ 37
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 38
3.1. Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của Asen, chì, thuỷ ngân ......... 38
3.1.1. Khảo sát xác định khoảng tuyến tính .................................................... 39
3.1.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn
định lượng của Asen chì và thuỷ ngân ............................................................ 42
3.1.3. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo ............................................. 46
3.1.4. Đánh giá hiệu suất thu hồi..................................................................... 48

3.1.5. Kết quả phân tích mẫu........................................................................... 50
3.2. Điều kiện vận hành thiết bị ICP - OES và kết quả đo ............................ 51
3.2.1. Điều kiện vận hành thiết bị ICP - OES ................................................ 51
3.2.2. Kết quả phân tích phân tích mẫu trên thiết bị ICP-OES ....................... 52
3.3. So sánh kết quả phân tích phân tích mẫu theo phương pháp ICPOES và phương pháp AAS ............................................................................. 57
KẾT LUẬN .................................................................................................... 63
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................... 64
c
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




PHỤ LỤC

d
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CV

:

Hệ số biến thiên

F-AAS

:

Flame atomic absorption spectrometry Phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa

GF-AAS

:

Graphite furnace atomic absorption spectrometry Phổ hấp thu nguyên tử lò graphite

ICP-OES

:

Inductively coupled plasma optical emission
spectrometry - Quang phổ phát xạ ghép cặp
cao tần cảm ứng

IS

:

Internal standard - Nội chuẩn.

LOD

:

Limit of detection - Giới hạn phát hiện.

LOQ

:

Limit of quantitation - Giới hạn định lượng

QCVN /BTNMT

:

Quy chuẩn Việt Nam/ Bộ tài nguyên môi trường

Rec

:

Recovery - Hiệu suất thu hồi.

RSD

:

Độ lệch chuẩn tương đối

SE

:

Sai số chuẩn.

TCVN

:

Tiêu chuẩn Việt Nam

TNHH MTV

:

Trách nhiệm hữu hạn một thành viên

VGA

:

vapor generation accessory

e
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1:

Một số hằng số vật lý của chì .................................................................. 5

Bảng 1.2:

Một số hằng số vật lý của Asen ............................................................... 8

Bảng 1.3:

Một số hằng số vật lý của thủy ngân ..................................................... 12

Bảng 2.1.

Địa điểm vị trí mẫu đất phân tích xung quanh khu vực mỏ than
Khe Sim ................................................................................................. 31

Bảng 2.2.

Địa điểm và vị trí lấy mẫu nước thải mỏ than Khe Sim ........................ 32

Bảng 2.3.

Địa điểm và vị trí lấy mẫu nước bề mặt ở khu vực xung quanh mỏ
than Khe Sim ......................................................................................... 32

Bảng 2.4:

Địa điểm và vị trí lấymẫu nước thải sinh hoạt ở khu vực xung
quanh mỏ than Khe Sim ........................................................................ 33

Bảng 3.1:

Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của Asen và chì..................... 38

Bảng 3.2:

Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của thuỷ ngân........................ 38

Bảng 3.3:

Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của As, Pb .................................... 39

Bảng 3.4:

Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của Hg .......................................... 41

Bảng 3.5:

Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ Asen ................................... 42

Bảng 3.6:

Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ chì....................................... 44

Bảng 3.7:

Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ thuỷ ngân............................ 45

Bảng 3.8:

Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo As .......................................... 47

Bảng 3.9:

Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Pb .......................................... 47

Bảng 3.10: Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Hg.......................................... 48
Bảng 3.11: Hiệu suất thu hồi của As, Pb, Hg trong mẫu nước ................................ 49
Bảng 3.12: Hiệu suất thu hồi của As, Pb, Hg trong mẫu đất .................................. 49
Bảng 3.13: Kết quả đo tổng hàm lượng tổng As. Pb, Hg của nước thải mỏ
than Khe Sim ......................................................................................... 50
Bảng 3.14: Kết quả đo hàm lượng tổng As, Pb, Hg của nước mặt ở khu vực
xung quanh mỏ than Khe Sim ............................................................... 50

f
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Bảng 3.15. Kết quả tổng hàm lượng As, Pb, Cd trong nước thải sinh hoạt khu
mỏ Khe Sim ........................................................................................... 51
Bảng 3.16. Kết quả hàm lượng As, Pb, Hg tổng số trong đất tại khu vực mỏ
than Khe Sim ......................................................................................... 51
Bảng 3.17: Kết quả đo tổng hàm lượng As, Pb, Hg của nước thải ở khu vực
xung quanh mỏ than Khe Sim ............................................................... 52
Bảng 3.18: Kết quả đo tổng hàm lượng As, Pb, Hg của nước mặt ở khu vực
xung quanh mỏ than Khe Sim ............................................................... 52
Bảng 3.19: Kết quả tổng hàm lượng tổng As, Pb, Hg trong nước thải sinh hoạt
khu mỏ Khe Sim .................................................................................... 53
Bảng 3.20: Kết quả tổng hàm lượng As, Pb, Hg tổng số trong đất tại khu vực
mỏ than Khe Sim ................................................................................... 53

Bảng 3.21: Kết quả đo Asen trong mẫu nước .......................................................... 57
Bảng 3.22: Kết quả đo Chì trong mẫu nước ............................................................ 58
Bảng 3.23: Kết quả đo Asen trong mẫu đất ............................................................. 59
Bảng 3.24: Kết quả đo Chì trong mẫu đất ............................................................... 60
Bảng 3.25: Kết quả đo thủy ngân trong mẫu đất ..................................................... 61

g
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH

Sơ đồ 1:

Hệ thống trang bị của thiết bị đo phổ AAS ................................ 16

Hình 1.1.

Sơ đồ cấu tạo của phổ kế ............................................................ 22

Hình 1.2.

Cấu tạo máy ICP-OES ................................................................ 23

Hình 1.3.

Hiện tượng chồng lấp phổ toàn phần.......................................... 24

Hình 1.4.

Hiện tượng chồng lấp phổ một phần .......................................... 24

Hình 3.1:

Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của As .................................. 40

Hình 3.2:

Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Pb .................................. 40

Hình 3.3:

Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Hg ................................. 42

Hình 3.4:

Đồ thị đường chuẩn của As ........................................................ 43

Hình 3.5:

Đường chuẩn của Pb ................................................................... 44

Hình 3.6:

Đường chuẩn của Hg .................................................................. 45

Hình 3.7:

Tổng hàm lượng kim loại nặng trong nước thải mỏ than
Khe Sim .............................................................................. 54

Hình 3.8:

Tổng hàm lượng kim loại nặng trong nước mặt mỏ than
Khe Sim .............................................................................. 55

Hình 3.9:

Tổng hàm lượng kim loại nặng trong nước thải sinh hoạt khu
mỏ than Khe Sim ........................................................................ 56

Hình 3.10: Tổng hàm lượng kim loại nặng đất khu mỏ than Khe Sim.......... 56
Hình 3.11: Đường hồi quy so sánh hai phương pháp đối với asen trong
mẫu nước .................................................................................... 58
Hình 3.12: Đường hồi quy so sánh hai phương pháp đối với chì trong
mẫu nước .................................................................................... 59
Hình 3.13: Đường hồi quy so sánh hai phương pháp đối với Asen trong
mẫu đất........................................................................................ 60
Hình 3.14: Đường hồi quy so sánh hai phương pháp đối với chì trong
mẫu đất........................................................................................ 61
Hình 3.15 : Đường hồi quy so sánh hai phương pháp đối với thủy ngân
trong mẫu đất .............................................................................. 62
h
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

MỞ ĐẦU
Than là một nguồn tài nguyên không tái tạo vô cùng quý giá của nước ta.
Hiện nay, mỗi năm chúng ta thu được doanh thu hàng trăm tỷ đồng từ hoạt động
khai thác và kinh doanh than, mang lại công ăn việc làm cho hàng nghìn công nhân.
Trữ lượng than tập trung chủ yếu tại tỉnh Quảng Ninh. Đến nay, trên toàn bộ diện
tích của tỉnh có 43 mỏ và điểm khai thác than chính. Tuy nhiên, song song với
những tiềm năng, triển vọng và thành tựu kinh tế đã đạt được trong những năm qua,
tỉnh Quảng Ninh đang phải đối mặt với những thách thức không nhỏ về môi trường
do nhu cầu than trên thế giới ngày càng tăng nhanh nên ngành than đã tổ chức lại
sản xuất, tăng cường đầu tư trang thiết bị máy móc hiện đại, sản lượng khai thác
than không ngừng tăng nhanh. Mặt khác, theo tính toán để khai thác cụ thể, để sản
xuất 1 tấn than, doanh nghiệp cần bóc đi từ 8 đến 10 m³ đất phủ và thải từ 1 đến 3
m³ nước thải mỏ. Trung bình hàng năm, các mỏ than của Tập đoàn Công nghiệp
Than và Khoáng sản Việt Nam đã thải ra môi trường 182,6 triệu m³ đất đá, khoảng
70 triệu m³ nước thải mỏ dẫn đến một số vùng thuộc tỉnh Quảng Ninh bị ô nhiễm
đến mức báo động như Mạo Khê, Uông Bí, Cẩm Phả... [1]
Trong quá trình khai thác than, các hợp chất của một số nguyên tố như Asen
và một số các kim loại nặng như: chì, thuỷ ngân, cadimi... được giải phóng và có
thể đi vào trong nước ngầm, nước bề mặt và vào trong đất, gây ô nhiễm môi trường
ở mỏ than và khu vực xung quanh. [2]
Mỏ than Khe Sim là một trong những mỏ than lớn ở Quảng Ninh, cùng với
những dây truyền và thiết bị hiện đại mang lại năng suất cao, mỗi ngày xí nghiệp
khai thác hàng trăm tấn than. Tuy nhiên, hoạt động của xí nghiệp cũng thải ra môi
trường một lượng lớn nước thải cùng với bụi và các chất thải rắn nó cũng tiềm ẩn
nguy cơ gây ô nhiễm các kim loại nặng đối với môi trường xung quanh.
Chính vì vậy, công tác đánh giá ảnh hưởng nguy cơ gây ô nhiễm các kim loại
nặng trong quá trình khai thác than tới môi trường tại xí nghiệp Than Khe Sim cần

1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

được quan tâm đúng mức để có được những giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi
trường cũng như bảo vệ sức khỏe người dân và công nhân.
Vì vậy chúng tôi chọn đề tài: ‘‘XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG THỦY NGÂN,
CHÌ, ASEN TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC MẶT VÀ ĐẤT Ở KHU VỰC MỎ
THAN KHE SIM BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ VÀ PHÁT XẠ
NGUYÊN TỬ’’.
Mục tiêu chính của luận văn là:
- Khảo sát các điều kiện tối ưu của phương pháp AAS và ICP-OES để xác
định hàm lượng tổng số của asen, chì và thuỷ ngân
- Ứng dụng quy trình phân tích vừa xây dựng xác định vừa đánh giá hiện
trạng hàm lượng tổng số của các nguyên tố này trong đất và nước mặt tại khu vực
mỏ than Khe Sim.
Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ hiện trạng môi trường từ đó có biện
pháp xây dựng các giải pháp xử lý bảo vệ môi trường nước, đất vùng có hoạt động
khai thác khoáng sản than.
Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo cho các đơn vị có hoạt động khai
thác khoáng sản và các đơn vị tư vấn về môi trường.

2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng trên thế giới
Rất nhiều nhà khoa học trên thế giới đã tiến hành những công trình nghiên cứu
về ảnh hưởng độc chất của kim loại nặng đối với môi trường, động vật và con người.
Trong đó tập trung nghiên cứu các kim loại như Hg, Pb, Cd và nguyên tố As.
F.K.Kaferstein (1972) đã tiến hành nghiên cứu về sự luân chuyển của kim
loại nặng hấp thu vào cơ thể, chúng được đào thải rất chậm, đặc biệt chúng có tích
luỹ và tàng trữ trong nhiều cơ quan bộ phận của cơ thể gây ra rối loạn chuyển hoá
các chất, làm suy giảm khả năng đáp ứng miễn dịch của cơ thể, thậm chí chúng còn
là các chất gây ung thư như Hg, Pb, Cd và As.
Theo Thomas (1986), các nguyên tố như: Cu, Zn, Cd, Hg, Cr, As,… thường
chứa trong phế thải của các nhà máy luyện kim màu, sản suất ô tô. Cũng theo
Thomas khi nước thải chứa 13 mg Cu/l, 10 mg Pb/l, 1 mg Zn/l sẽ gây ô nhiễm đất
nghiêm trọng. Ở một số nước như Đan Mạch, Nhật Bản, Anh, Ailen hàm lượng Pb
cao hơn 100 mg/kg đã phản ánh tình trạng ô nhiễm Pb nghiêm trọng [3]
Đến những năm của thập kỷ 90 nguy cơ nhiễm độc kim loại nặng ngày càng
gia tăng do độc tính, tính chất phức tạp của hỗn hợp từng kim loại. Nhiều công trình
nghiên cứu về sự ô nhiễm Hg, Pb, Cd và As rất chi tiết và toàn diện. Trong đó phải
kể đến công trình nghiên cứu quốc tế về an toàn khoa học IPCS. Chương trình hợp
tác giữa: Chương trình môi trường liên hợp quốc -UNDP, Tổ chức y tế thế giớiWHO và liên đoàn lao động quốc tế - ILO). Một trong những thành công của những
chương trình IPCS như sau:
- Đã khảo sát nguồn Pb, Hg và Cd trong tự nhiên ở nhiều vùng, nhiều đối

3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

tượng khác nhau.
- Khảo sát được hàm lượng Pb, Hg và Cd trong bầu không khí, trong nước,
trong động vật thuỷ sinh, trong cá, động vật có xương sống, thực vật làm thức ăn
cho động vật và người..
1.2. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng ở Việt Nam
Trong khoảng 10 năm gần đây do sự phát triển nền kinh tế xã hội đặc biệt là
ngành công nghiệp hoá chất, việc sử dụng phân hoá học, thuốc bảo vệ thực vật
trong nông nghiệp, các phế thải sinh hoạt, phế thải chăn nuôi không được quản lý và
sử dụng đúng làm cho nguồn nước bề mặt, đất nông nghiệp, đặc biệt là chất thải của
các nhà máy xí nghiệp làm môi trường bị ô nhiễm. Trước sự tấn công ồ ạt của các
nguồn thải này đã đe doạ trực tiếp đến sức khoẻ của con người, bởi chính nguồn rác
thải này đã làm ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường sống. Và vấn đề này đã
được công luận cảnh cáo nhiều lần trên phương tiện đại chúng. Tình trạng đó gây
nên nhiều nỗi lo lắng cho các cấp lãnh đạo, các ngành cho mọi người dân và làm
xôn xao dư luận xã hội. Nhiều công trình đã tiến hành nghiên cứu, khảo sát về tình
trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất, nước, không khí và một số loại thực phẩm.
Cụ thể là những công trình sau:
- Công trình nghiên cứu luận án thạc sỹ: Đỗ Thị Thu Cúc và cộng sự (1995)
cho thấy đất bề mặt khu vực Gia Lâm, Đức Giang đã bị ô nhiễm Pb, Cd.
- Bộ môn hóa trường đại học Nông nghiệp I - Hà Nội (1996-1998) đã tiến
hành nghiên cứu xác định hàm lượng Pb, Cd, Hg trong nước tưới vùng Đông Anh,
Thanh Trì, Từ Liêm - Hà Nội.
- Nguyễn Đức Trang, Đậu Ngọc Hào, Phạm Văn Tự và cộng sự (1999)
nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu xác định, định lượng một vài độc chất hoá sinh học
tồn dư ở thịt và các sản phẩm thịt, xác định nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa.
- Nguyễn Tài Lương và cộng sự (2000) với đề tài: Nghiên cứu hàm lượng 3
kim loại nặng Pb, Hg, Cd trong thịt lợn ở một số vùng thuộc đồng bằng Bắc Bộ.
- Năm 2006, nhóm của tác giả Phạm Ngọc Thụy đã nghiên cứu hiện trạng
kim loại Hg, As, Pb, Cd trong đất, nước và một số rau trồng trên khu vực 14 xã
thuộc huyện Đông Anh-Hà Nội với 39 mẫu đất mặt, 39 mẫu nước mặt và 136 mẫu

4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




rau các loại. Kết quả cho thấy chưa có biểu hiện nhiễm As trên các đối tượng khảo
sát. Ô nhiễm Hg chủ yếu trong nước nông nghiệp, trong đất và rau trồng ít trường
hợp bị nhiễm nguyên tố này. Nhiều mẫu đất, nước bị ô nhiễm Pb và các mẫu rau sử
dụng đất trồng hay nguồn nước này đều ô nhiễm Pb. Hàm lượng Cd trong các mẫu
đất ở mức an toàn, một số mẫu nước và rau bị ô nhiễm nguyên tố này. [4]
- Theo nghiên cứu năm 2007 của các tác giả Hoàng Thị Thanh Thủy, Từ Thị
Cẩm Loan, Nguyễn Như Hà Vy xác định hàm lượng các kim loại Cd, Cr, Cu, Pb,
Zn trong trầm tích sông tại Tp. Hồ Chí Minh cho thấy đã có sự tích lũy kim loại
trong trầm tích sông rạch. Đặc biệt, tại nhiều vị trí như kênh Tân Hóa Lò Gốm và
Tàu Hủ-Bến Nghé, hàm lượng một số kim loại vượt qua giới hạn cho phép [5]
- Năm 2008, luận án tiến sĩ của tác giả Vũ Đức Lợi “Nghiên cứu xác định
các dạng thủy ngân trong các mẫu sinh học và môi trường"[6]
Nhìn chung, các công trình nghiên cứu đã bước đầu gợi cho chúng ta một
cách nhìn tổng quan về mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong đất, nước và thực
phẩm. Hơn thế chúng ta còn thấy mức độ tác hại của kim loại nặng đối với cơ thể
con người để chúng ta có những biện pháp thích hợp phòng ngừa.
1.3. Giới thiệu chung về nguyên tố Pb, As, Hg
1.3.1. Chì (Pb)
1.3.1.1. Tính chất lý hóa học của nguyên tố chì
Chì (Pb) thuộc nhóm IVA trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học.
Chì có hai trạng thái oxy hóa bền chính là Pb(II) và Pb(IV) và có bốn đồng vị là
204

Pb,

206

Pb,

207

Pb và

208

Pb. Trong môi trường axit nó tồn tại dưới dạng ion Pb2+

trong các hợp chất vô cơ và hữu cơ [7]
Bảng 1.1: Một số hằng số vật lý của chì
[Xe] 4f145d106s26p2

Cấu hình electron
Năng lượng ion hoá, eV: I1

7,41

Nhiệt độ nóng chảy, 0C

327,4

Nhiệt độ sôi, 0C

1740

Nhiệt bay hơi, kJ mol -1
Thế điện cực chuẩn, V

-0,126

5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Bán kính nguyên tử, Ao

1,74

Bán kính ion hoá trị hai, Ao

0,93

Chì (Pb) thuộc nhóm IVA trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học.
Chì có hai trạng thái oxy hóa bền chính là Pb(II) và Pb(IV) và có bốn đồng vị là
204

Pb,

206

Pb,

207

Pb và

208

Pb. Trong môi trường axit nó tồn tại dưới dạng ion Pb2+

trong các hợp chất vô cơ và hữu cơ.
Chì có trong tự nhiên dưới dạng khoáng Sunfua Galen, khoáng Cacbonate
Cerussite và Sunfat Anglessite. Trong đất có một lượng nhỏ chì, sự hoà tan của chì
trong đất tăng lên do quá trình axit hoá trong (đất chua). Chì có khả năng được tích
tụ trong cây trồng trong quá trình sinh trưởng và do đó đối với cây lương thực bị
nhiễm chì có thể dẫn đến sự ngộ độc do chì.
Ở điều kiện thường, chì bị oxi hóa tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc
trên bề mặt bảo vệ cho chì không tiếp tục bị oxi hóa nữa.
Do E0(Pb2+/Pb) = - 0,126 V nên về nguyên tắc chì tan được trong HCl loãng
và H2SO4 dưới 80% nhưng thực tế chì chỉ tương tác trên bề mặt với dung dịch axit
HCl loãng và axit H2SO4 dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl2 và
PbSO4).Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó thì chì có khả năng tạo phức tan.
PbCl2 + 2HCl → H2[PbCl4]
PbSO4 + H2SO4 → Pb(HSO4)2
Chì tác dụng với HNO3 ở bất kì nồng độ nào
3Pb

+

8HNO3 → 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O

1.3.1.2. Hợp chất của chì

a. Chì oxit
- Chì có hai oxit là PbO, PbO2 và hai oxit hỗn hợp là chì metaplombat Pb2O3
(hay PbO.PbO2), chì orthoplombat Pb3O4 (2PbO.PbO2).
- Monooxit PbO là chất rắn có hai dạng: PbO -α màu đỏ và PbO -β màu vàng,
PbO tan chút ít trong nước nên chì có thể tương tác với nước khi có mặt oxi.
PbO tan trong axit và tan trong kiềm mạnh, khi đun nóng trong không khí bị
oxi hoá thành Pb3O4.

6
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan trong
kiềm dễ hơn trong axit. Khi đun nóng PbO2 mất dần oxi biến thành các oxit trong
đó chì có số oxi hoá thấp hơn:
290 - 320oC
PbO2
(nâu đen)

390 - 420oC

Pb2O3
(vàng đỏ)

530 - 550oC
Pb3O4
(đỏ)

PbO
(vàng)

Chì orthoplombat (Pb3O4) hay còn gọi là minium, là hợp chất của Pb có các
số oxi hoá +2, +4. Nó là chất bột màu đỏ da cam, được dùng chủ yếu là để sản xuất
thuỷ tinh pha lê, men đồ sứ và đồ sắt, làm chất màu cho sơn (sơn trang trí và sơn
bảo vệ cho kim loại không bị rỉ).
b, Chì hidroxit
Pb(OH)2 là chất kết tủa màu trắng không tan trong nước. Khi đun nóng dễ
mất nước biến thành oxit.
Pb(OH)2 là chất lưỡng tính. Tác dụng với axit, tan trong dung dịch kiềm
mạnh tạo thành muối hiđroxoplombit
Pb(OH)2 + 2HCl

→

PbCl2 + 2H2O

Pb(OH)2 + 2KOH

→

K2[Pb(OH)4]

Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nước và bị thuỷ phân mạnh nên chỉ bền
trong dung dịch kiềm dư.
c, Các muối của chì
Các muối Pb(II) thường là tinh thể có cấu trúc phức tạp, không tan trong
nước trừ Pb(NO3)2, Pb(CH3COO)2.
Ion Pb(II) có thể tạo nhiều phức với hợp chất hữu cơ, điển hình là với

đithizon ở pH = 8,5 ÷ 9,5, tạo phức màu đỏ gạch.
Các đihalogenua chì đều là chất rắn không màu, trừ PbI2 màu vàng, tan ít
trong nước lạnh nhưng tan nhiều hơn trong nước nóng.
Tất cả các đihalogenua có thể kết hợp với halogenua kim loại kiềm MX
tạo thành hợp chất phức kiểu M2[PbX4]. Sự tạo phức này giải thích khả năng dễ
hoà tan của chì đihalogenua trong dung dịch đậm đặc của axit halogenhiđric và
muối của chúng.
PbI2 + 2KI

→ K2[PbI4]

PbCl2 + 2HCl → H2[PbCl4]

7
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




1.3.1.3. Độc tính của chì
Chì là nguyên tố có độc tính cao đối với con người và động vật. Nó xâm
nhập vào cơ thể sống chủ yếu qua con đường tiêu hóa, hô hấp,… Tác động đến tủy
xương và quá trình hình thành huyết cầu tố, nó thay thế canxi trong xương.
Đặc tính nổi bật của chì là sau khi xâm nhập vào cơ thể sống nó ít bị đào thải
mà tích tụ theo thời gian. Khả năng loại bỏ chì ra khỏi cơ thể rất chậm, chủ yếu qua
nước tiểu. [8]
Sau khi chì xâm nhập vào cơ thể người qua đường nước uống nó tích tụ lại
rồi đến một mức độ nào đó mới gây độc. Khi nồng độ chì trong nước uống là 0,042
- 1,000 mg/l sẽ xuất hiện triệu chứng bị ngộ độc kinh niên ở người. Các hợp chất
hữu cơ chứa chì có độc tính cao gấp hàng trăm lần so với các hợp chất vô cơ. Khi bị

nhiễm độc chì, nó sẽ gây ra nhiều bệnh như: Giảm trí thông minh; Các bệnh về máu,
thận, tiêu hóa, ung thư,… Sự nhiễm độc chì có thể dẫn đến tử vong [9]
Những biểu hiện của ngộ độc chì cấp tính như nhức đầu, tính dễ cáu, dễ bị
kích thích, và nhiều biểu hiện khác nhau liên quan đến hệ thần kinh.
Con người bị nhiễm độc lâu dài đối với chì có thể bị giảm trí nhớ, giảm khả
năng hiểu, giảm chỉ số IQ, xáo trộn khả năng tổng hợp hemoglobin có thể dẫn đến
bệnh thiếu máu.
Chì cũng được biết là tác nhân gây ung thư phổi, dạ dày và u thần kinh đệm.
Nhiễm độc chì có thể gây tác hại đối với khả năng sinh sản, gây sẩy thai, làm suy
thoái nòi giống.
1.3.2. Asen (As)
1.3.2.1. Tính chất lí hóa học của asen
Về tính chất lí học asen có tính chất gần với các kim loại, nó có bốn dạng thù
hình: dạng kim loại, vàng, xám và nâu. Asen thường gặp ở dạng kim loại có màu
sáng bạc. Asen kim loại có ánh kim, có cấu trúc tinh thể gần giống phốt pho đen.
Sau đây là một số thông số vật lí của asen.
Bảng 1.2: Một số hằng số vật lý của Asen
[Ar] 3d10 4s24p3

Cấu hình electron
Năng lượng ion hoá, eV I1

9,81

Nhiệt độ nóng chảy, 0C

817

8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Nhiệt bay hơi, kJ mol -1

615

Bán kính nguyên tử, Ao

1,21

Khi gặp lạnh As ngưng lại thành tinh thể tà phương, hơi asen có mùi tỏi rất
độc. Asen là một chất bán dẫn, dễ nghiền thành bột. Người ta có thể tạo hợp chất
bán dẫn của asen như GaAs, có tính chất bán dẫn như silic và gecmani.
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 4s24p3. Trong cấu hình điện tử 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 giá trị số oxi hoá: -3, +3, +5. Số oxi hoá -3 rất đặc trưng cho
asen. Khi đun nóng trong không khí asen cháy tạo thành oxit, ngọn lửa màu xanh là
của As2O3. Về tính chất điện thế, asen đứng giữa hidro và đồng nên nó không tác
dụng với các axit không có tính oxi hoá, nhưng dễ dàng phản ứng với các axit
HNO3, H2SO4 đặc…
3 As + 5 HNO3 + 2 H2O → 3 H3AsO4 + 5 NO
Khi phản ứng với các halogen, các halogenua asen được tạo ra, hợp chất này
trong môi trường nước dễ bị thuỷ phân tạo axit tương ứng
2As + 5 Cl2 +8 H2O → 2 H3AsO4 + 10HCl [10]
1.3.2.2. Hợp chất của asen
Các hợp chất của As3+ rất phổ biến như As2S3, H3AsO3, AsCl3, As2O3… chúng
đều tan tốt trong axit HNO3 đặc nóng, NaOH, NH4OH, (NH4)2S và (NH4)2CO3.

As2S3 + 8HNO3 + 4H2O → 2H3AsO4 +3H2SO4 + 8NO
Hay

As2S3 + (NH4)2S → (NH4)3AsS3

Khi cho khí H2S qua dung dịch AsCl3 có kết tủa màu vàng tươi, đó là As2S3.
Asen không tạo pentaclorua mà chỉ có triclorua asen, đây là một hợp chất quan
trọng của asen, AsCl3 dễ bay hơi, dễ bị thuỷ phân trong môi trường nước.
AsCl3 + 3H2O → 2H3AsO3 + 3HCl
Khi khử H3AsO3 ta thu được khí asin:
H3AsO3 + 3Zn + 6HCl → 3ZnCl2 + AsH3 + 3H2O

9
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




H3AsO3 thể hiện tính chất như một axit khi tác dụng với muối tạo thành muối
mới và axit mới.
H3AsO3 + CuSO4 → CuHAsO3 + H2SO4
CuHAsO3 có kết tủa màu vàng lục trong môi trường kiềm nó tan trong dung
dịch màu xanh.
CuHAsO3 + NaOH → CuNaAsO3 + H20
Một số hợp chất quan trọng của As5+ như As2S5, H3AsO4, Ag3AsO4,… Trong
đó As2S5 không tan trong nước và axit HCl, chỉ tan trong NaOH, HNO3, NH4OH, vì
vậy dựa vào tính chất này có thể xác định asen bằng phương pháp phổ khối lượng.
As2S5 + (NH4)2S → (NH4)3AsS4
Khi cho axit asenic tác dụng với molipdat amoni trong môi trường axit
HNO3 cho kết tủa màu vàng, muối này được dùng để định tính và định lượng asen.

H3AsO4 + 12(NH4)2MoO4 + 21HNO3 →
→ (NH4)3H4[As(Mo2O7)6] + 21NH4NO3+ 10H2O
Trong hợp chất này As5+ có vai trò như P5+, nó làm ion trung tâm điển hình
tạo phức dị đa axit, và phức này cũng có thể khử về phức dị đa màu xanh.
Trong hợp chất AsH3, asen thể hiện tính oxy hoá -3, liên kết trong asin là liên
kết cộng hoá trị, đây cũng là đặc điểm do cấu hình điện tử của asen. AsH3 thể hiện
tính khử mạnh ví dụ như khi tác dụng với H2SO4 loãng:
2AsH3 + 6H2SO4 → 6SO2 + As2O3 + 9H2O
hay khi tác dụng với I2:

AsH3 + 4I2 + 4H2O → H3AsO4 +8HI [11]

1.3.2.3. Các dạng tồn tại và sự chuyển hoá của asen trong môi trường
Asen là một nguyên tố tồn tại khá phổ biến trong tự nhiên, nó đứng thứ 20
và chiếm khoảng 1.10-4 % tổng nguyên tố trong vỏ trái đất. Asen phân bố chủ yếu
trong các quặng sunfua như pyrit có thể lên đến hàng trăm mg/kg, hàm lượng cao
của asen có thể tìm thấy trong than đá lên đên 1500 mg/kg, ngoài ra còn trong các
khoáng vật như: asenua đồng, niken, sắt,… Trong tự nhiên asen tồn tại ở cả dạng
vô cơ và hữu cơ.
Asen là nguyên tố cancofil dễ tạo sunfua với lưu huỳnh, tạo hợp chất với
selen, telua và đặc biệt là với đồng, niken, sắt, bạc. Có khoảng gần 140 khoáng vật
độc lập của asen, trong đó 60% là asenat và 35% là các sunfua. Các khoáng vật

10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




quan trọng nhất của asen là: rialga (AsS), ocpimen (As2S3), asopyrit (FeAsS)…

Asen còn kết hợp các nguyên tố khác thay thế lưu huỳnh trong các hợp chất như:
Lơlingit (FeAs2), Smartina (As2Co). Các loại hợp chất này thường được tạo thành ở
nhiệt độ thấp. Asen thường di chuyển trong đất, trong trầm tích, trong thực động vật
và trong các vùng có hoạt động sinh học trong đại dương. Trong nước asen thường
tồn tại chủ yếu dưới các dạng asenit, asenat, monometylasonic axit, hay
dimetylasinic axit… nhưng có hàm lượng rất thấp, chủ yếu asen bị thuỷ phân lắng
xuống bùn. Môi trường nước có tính oxi hoá, As thường ở dạng asenat, nhưng dưới
điều kiện khử thì asenit lại là chủ yếu. Hàm lượng asen trung bình trong nước chỉ
khoảng 10µg/l, tuy nhiên có thể cao hơn do ảnh hưởng của chất thải công nghiệp,
thuốc diệt cỏ… Sự metyl hoá asen vô cơ sang metyl và dimetyl asenic là được tạo
bởi các hoạt động của các vi sinh vật trong nước. Một vài sinh vật biển có khả năng
chuyển asen vô cơ sang hợp chât asen hữu cơ phức tạp.
Từ các mỏ tập trung, asen bị phong hoá cùng các kim loại khác và sau đó
được vận chuyển đi phân tán trong môi trường. Một phần lớn asenat được kết tủa
trở lại hoặc hấp phụ trên các hạt kiểu phù sa và được các dòng sông, suối mang từ
trên núi xuống bồi đắp các đồng bằng châu thổ của các con sông. Cùng với nhôm,
sắt và các kim loại khác và khoảng 6% các vật chất hữu cơ trong trầm tích chứa một
lượng đáng kể asen. Trong điều kiện yếm khí (ở trong lòng đất), các vi sinh vật
phân huỷ các chất hữu cơ nói trên, tạo ra môi trường khử CO2. Tiếp đó là quá trình
khử, hoà tan sắt và giải phóng asen đã bị hấp phụ trên đó. Đồng thời với quá trình
giải phóng asen là quá trình khử As (V) về As (III) và chúng đi vào nước ngầm.
Ngoài việc giải phóng asen tự nhiên trên thì con người cũng góp phần vào việc làm
nhiễm asen. Việc sử dụng các hoá chất có chứa asen trong nông nghiệp, lâm nghiệp
dưới các dạng thuốc trừ sâu, trừ cỏ, thuốc chống nấm, diệt tảo, bảo quản gỗ. Trong
công nghiệp luyện kim màu và công nghiệp bán dẫn, công nghiệp khai thác than...
cũng góp phần làm ô nhiễm asen.[12]
1.3.2.4. Độc tính của asen
Hầu hết các dạng hợp chất asen đều độc [13]. Về đặc điểm sinh học, asen
có vai trò quan trọng đối với sinh vật, ở hàm lượng nhỏ asen có khả năng kích
thích sự phát triển của sinh vật. Nhưng ở nồng độ cao, asen gây độc cho người,

11
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




động, thực vật. Nếu bị nhiễm độc cấp tính, asen có thể gây tử vong trong vòng vài
giờ đến một ngày. Trong môi trường tiếp xúc thường xuyên với asen ở nồng độ
vượt quá độ an toàn nhưng chưa có thể gây độc cấp tính, asen gây nhiễm độc mãn
tính và thường biểu hiện ở các triệu trứng lâm sàng như: mệt mỏi, chán ăn, giảm
trọng lượng cơ thể, xuất hiện các bệnh về dạ dày, ngoài da (hội chứng đen da, ung
thư da), gan bàn chân, rối loạn chức năng gan.
Qua các thử nghiệm với động vật, các nhà khoa học đã tìm ra giới hạn gây tử
vong với một số loài khác nhau là từ 11-150 mg/kg trọng lượng cơ thể. Đối với
người liều gây tử vong là từ 70-180mg/kg trọng lượng cơ thể. Kết quả này đã được
rút ra qua những trường hợp bị ngộ độc As và đã tử vong trong các bệnh viện. Asen
đi vào cơ thể bằng tất cả các con đường có thể như: hít thở, ăn uống và thẩm thấu
qua da. Trong đó, uống nước nhiễm asen là con đường chính để asen xâm nhập vào
trong cơ thể. Khi vào trong cơ thể, đặc biệt là các As (III) tấn công ngay lập tức vào
các enzym có chứa nhóm -SH và cản trở hoạt động của chúng.
Asenat cũng giống như photphat, dễ kết tủa với các kim loại và ít độc hơn so
với asenit, vào cơ thể asenat sẽ thế chỗ của photphat trong chuỗi phản ứng tạo
adenozintriphotphat (ATP) do đó ATP sẽ không được hình thành.
Khi có mặt của asenat, tác dụng sinh hoá chính mà chính nó tạo ra đông tụ
protein, tạo ra phức với coenzym và phá huỷ quá trình hoạt động photphat hoá để
tạo ra ATP.
1.3.3. Thủy ngân (Hg)
1.3.3.1. Tính chất lí hóa học của thủy ngân
Thuỷ ngân (Hg) là nguyên tố thuộc nhóm IIB trong bảng hệ thống tuần hoàn

các nguyên tố hoá học, có số thứ tự là 80. [14]
Bảng 1.3: Một số hằng số vật lý của thủy ngân
[Xe] 4f145d106s2

Cấu hình electron
Năng lượng ion hoá, eV
I1

10,43

I2

18,56

I3

34,3

12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Nhiệt độ nóng chảy, 0C

-38,87

Nhiệt độ sôi, 0C

357

Nhiệt bay hơi, kJ mol -1

61,5

Thế điện cực chuẩn, V

0,854

Bán kính nguyên tử, Ao

1,60

Bán kính ion hoá trị hai, Ao

0,93

Thuỷ ngân là chất lỏng ở nhiệt độ thường có màu trắng bạc, nhưng trong
không khí ẩm dần dần bị bao phủ bởi màng oxit nên mất ánh kim, thuỷ ngân bay
hơi ngay tại nhiệt độ phòng, hơi thủy ngân gồm những phân tử đơn nguyên tử, áp
suất hơi của thuỷ ngân phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ, ở 200C áp suất hơi bão hoà
của thuỷ ngân là 1,3.103 mmHg. Thuỷ ngân có trọng lượng riêng là 13,55 (ở 200C),
khi hoá rắn trở nên dễ rèn như chì và là những tinh thể bát diện phát triển thành hình
kim. Thuỷ ngân tinh khiết khi đổ ra sẽ tạo thành những giọt tròn lấp lánh, linh động.
Thuỷ ngân tan được trong các dung môi phân cực và không phân cực, dung dịch
của thuỷ ngân trong nước (khi không có không khí) ở 250C chứa 6.10-8g Hg/l. Thuỷ
ngân tạo nên nhiều hợp kim với các nguyên tố kim loại, hợp kim của thủy ngân
được gọi là hỗn hống.
Tính chất của thuỷ ngân phụ thuộc vào trạng thái oxi hoá của nó. Phần lớn

thuỷ ngân tồn tại trong nước, đất, trầm tích, sinh vật (tất cả môi trường trừ khí
quyển) đều ở dạng các muối thuỷ ngân vô cơ hoặc hữu cơ. Trong muối vô cơ, thuỷ
ngân có hoá trị I và II, trong các hợp chất hữu cơ thuỷ ngân có hoá trị II. Thuỷ ngân
không tác dụng với oxi ở nhiệt độ thường, nhưng tác dụng rõ rệt ở 3000C tạo thành
HgO và ở 4000C oxit đó lại phân huỷ thành nguyên tố. Thuỷ ngân phản ứng dễ dàng
với nhóm halogen và lưu huỳnh. Thuỷ ngân chỉ tan trong những axit có tính oxi hoá
mạnh như HNO3, H2SO4 đặc.
Ví dụ: Hg + 4HNO3 (đặc) → Hg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
6Hg + 8HNO3 (loãng) → 3Hg2(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Trong thiên nhiên, thuỷ ngân tồn tại chủ yếu dưới dạng các khoáng vật: xinaba
hay thần sa (HgS), timanic (HgSe), colodoit (HgTe), livingtonit (HgSb4O7), montroydrit

13
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




(HgO), calomen (Hg2Cl2)…Rất hiếm khi gặp thuỷ ngân dưới dạng tự do. Thần sa là
quặng duy nhất của thuỷ ngân, nhiều khi bắt gặp chúng tạo thành các mỏ lớn. Nói
chung thần sa khác với các sunfua khác là khá bền vững trong miền oxi hoá.
Trong không khí, thuỷ ngân tồn tại dạng hơi nguyên tử, dạng metyl thuỷ
ngân hoặc dạng liên kết với các hạt lơ lửng. Trong nước biển và đất liền, thuỷ ngân
vô cơ bị metyl hoá thành các dạng metyl thuỷ ngân và được tích luỹ vào động vật.
Một phần thuỷ ngân này liên kết với lưu huỳnh tạo thành kết tuả thuỷ ngân sunfua
và giữ lại trong trầm tích. Ngoài ra, một số loài thực vật còn có khả năng tích luỹ
thuỷ ngân ở dạng ít độc tính hơn như những giọt thuỷ ngân hoặc thuỷ ngân sunfua.
Để có sự hiểu biết hơn về chu trình thuỷ ngân trong môi trường, chúng ta cần
biết những dạng tồn tại của nó trong mỗi dạng sinh thái khác nhau. Trong nước tự
nhiên, các hợp chất của thuỷ ngân dễ bị khử hoặc bị bay hơi nên hàm lượng của

thuỷ ngân trong nước rất nhỏ. Nồng độ, của thuỷ ngân trong nước ngầm, nước mặt
thấp thường nhỏ hơn 0,5 µg/l. Nó có thể tồn tại ở dạng kim loại, dạng ion vô cơ
hoặc dạng hợp chất hữu cơ. Trong môi trường nước giàu oxi, thuỷ ngân tồn tại chủ
yếu dạng hoá trị II.
1.3.3.2. Độc tính của thủy ngân
Tính độc của thủy ngân phụ thuộc vào các dạng hợp chất hóa học của nó [15]
- Thủy ngân kim loại ở trạng thái lỏng tương đối trơ và có độc tính thấp.
Nhưng hơi thủy ngân thì rất độc, do thủy ngân ở dạng hơi sẽ dễ dàng bị hấp thu ở
phổi rồi vào máu và trong quá trình hô hấp dẫn đến hủy hoại hệ thần kinh trung ương.
- Dạng muối thủy ngân (I) Hg22+ có độc tính thấp do khi vào cơ thể sẽ tác
dụng với ion Cl- có trong dạ dày tạo thành hợp chất không tan Hg2Cl2 sau đó bị đào
thải ra ngoài.
- Dạng muối thủy ngân (II) Hg2+ có độc tính cao hơn nhiều so với muối
Hg22+, nó dễ dàng kết hợp với các amino axit có chứa lưu huỳnh của protein. Hg2+
cũng tạo liên kết với hemoglobin và albumin trong huyết thanh vì cả hai chất này
đều có chứa nhóm thiol (SH). Song Hg

2+

không thể dịch chuyển qua màng tế bào

nên nó không thể thâm nhập vào các tế bào sinh học.

14
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




- Các hợp chất hữu cơ của thủy ngân có độc tính cao nhất, đặc biệt là metyl

thủy ngân CH3Hg+, chất này tan được trong mỡ, phần chất béo của các màng...
Đặc tính nguy hiểm nhất của ankyl thủy ngân (RHg+) là có thể dịch chuyển
được qua màng tế bào và thâm nhập vào mô của bào thai qua nhau thai. Khi người
mẹ bị nhiễm metyl thủy ngân thì đứa trẻ sinh ra thường chịu những thương tổn
không thể hồi phục được về hệ thần kinh trung ương, gây nên bệnh tâm thần phân
liệt, co giật, trí tuệ kém phát triển. Khi thủy ngân liên kết với màng tế bào sẽ ngăn
cản quá trình vận chuyển đường qua màng làm suy giảm năng lượng của tế bào, gây
rối loạn việc truyền các xung thần kinh. Nhiễm độc metyl thủy ngân cũng dẫn tới sự
phân chia nhiễm sắc thể, phá vỡ nhiễm sắc thể và ngăn cản sự phân chia tế bào. Các
triệu chứng nhiễm độc thủy ngân bắt đầu xuất hiện khi nồng độ metyl thủy ngân
(CH3Hg+) trong máu vào khoảng 0,5 ppm.
Trong môi trường nước, thủy ngân và muối của thủy ngân có thể chuyển
hóa thành metyl thủy ngân hay dimetyl thủy ngân (CH3)2Hg bởi các vi khuẩn kỵ
khí. Đimetyl thủy ngân trong môi trường axit yếu sẽ chuyển hóa thành metyl
thủy ngân (CH3Hg+).
1.4. Giới thiệu một số vấn đề cơ bản về phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Cơ sở lí thuyết của phép đo:
Đo sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do ở trong trạng
thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố đó trong môi
trường hấp thụ.
Muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố cần phải
thực hiện các quá trình sau:
1. Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích
từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự
do. Đó chính là quá trình hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu.
2. Chiếu chùm tia bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi
nguyên tử tự do vừa được tạo ra ở trên. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định
trong đám hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó.

15

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN