Nghiên cứu sử dụng thực vật ( dương xỉ) để xử lý ô nhiễm ASEN trong đất vùng khai thác khoáng sản

I HC QUC GIA H NI
TRNG I HC KHOA HC T NHIấN
--------------------------------------

BI TH KIM ANH

Nghiên cứu Sử dụng thực vật (d-ơng xỉ) Để
xử lý ô nhiễm Asen trong đất vùng khai thác
khoáng sản

Chuyờn ngnh: Mụi trng t v nc
Mó s: 62.85.02.05

TểM TT LUN N
TIN S KHOA HC MễI TRNG

H Ni - 2012


Công trình được hoàn thành tại
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội
Người hướng dẫn khoa học:
1.

GS.TS. Đặng Đình Kim

2.

PGS.TS. Lê Đức

Phản biện 1: GS.TS. Lê Văn Khoa

Phản biện 2: GS.TS. Đặng Thị Thu
Phản biện 3: PGS.TS. Lương Văn Hinh
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp nhà nước chấm luận án
tiến sĩ họp tại .
vào hồi

Có thể tìm hiểu luận án tại:
-

Thư viện Quốc gia Việt Nam

-

Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
1


Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ, đồ thị
MỞ ĐẦU
Chƣơng 1.
1.1.
1.1.1.
1.1.2.
1.1.2.1.

TỔ
N
G
H
H

1.1.2.2.
1.1.2.3.
1.1.3.
1.1.4.

C
C

1.1.5.
1.2.

T

1.2.1
1.2.2

Ô

1.3.

C

1.3.1.

1.3.2.

C
s

1.3.2.1.
1.3.2.2.
1.4.

S
C

1.4.1.
1.4.2.
1.4.3.
1.4.4

C
X


1.4.5

C

K
1.5.

M
v

1.5. 1.

K

1.5.2.

V

1.5.3.
Chƣơng 2.

ĐỐ

2.1.

Đ

2.2.
2.2.1
2.2.2

Đ
Đ
Đ

2.3
2.4.

N

P

2.4.1.

P

2.4.2.

T


2.4.3.

Các

2.4.4.
2.4.5.
Chƣơng 3

Phư
KẾ

3.1.
3.1.1.

3.1.2.
3.1.3.
3.2.

Điề

đán
mỏ
Hàm

3.2.1.

Hà
Xác
Ngh
của
Kết

3.2.2.

Nhâ

3.3.

Ngh
loà
Ngh
xỉ c

3.3.1.
3.3.1.1.

Khả
As

3.3.1.2.

Khả

3.3.2.

xỉ c

3.3.2.1.

Khả

3.3.2.2.

Khả

3.3.2.3.
3.4.

Khả
Ngh
quả

3.4.1.

Ng
loà

3.4.1.1.
3.4.1.2.

Ảnh
Ảnh
hai

3.4.2.

Ngh

3.4.2.1.

hai
Ảnh


3.4.2.2.

Ảnh
dươ

3.5.

Ngh
của

3.5.1.

Ảnh
và t

3.5.1.1.

Ảnh

3.5.1.2.

Ảnh

3.5.1.3.

của
Ảnh
dươ

ii


3.5.2.
3.5.2.1.

Ngh
hai
Ảnh

3.5.2.2.

Ảnh

3.5.3.

dươ

Ngh

của

3.5.3.1.
3.5.3.2.

Ảnh
Ảnh
cây

3.5.4.

Ngh

làm
3.5.4.1.

chọ
Ảnh
xỉ.

3.5.4.2.

Khả

3.6.

3.6.1.

nhi
Thƣ
Thí
Thư

3.6.1.1.

Khả

3.6.1.2.

Khả
ngh

3.6.1.3.

Hàm

3.6.2.

Mô

3.6.2.1.

H

3.6.2.2.

Khả

3.6.2.3.
3.6.2.4.

Sin
Xây
côn

3.7.


3.7.1
3.7.2

Đề
trồ
Nhậ
Xác

3.7.3

Cải

3.7.4.

Biện

3.7.5.

Cây

3.7.6.
3.7.7.
3.7.8.

Nhâ
Trồ
Thu

3.7.9.
3.7.10.
3.7.11.

Xử
Tín
Phạ

3.7.12.
3.7.13.

Nhữ
Đề

Chương 4

KẾT L
iii


DANH
LIÊN Q

TÀI LI
PHỤ L

iv


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AMF

Nấm rễ cộng sinh Arbuscular Mycorrhizal Fungi

BF

Hệ số tích lũy sinh học (Bioaccumulation Factor)

CEC

Dung tích trao đổi Cation (Cation Exchange Capacity)

CHC

Chất hữu cơ

CT

Công thức

ĐON:

Đất ô nhiễm

Đ/C

Đối chứng

ĐV

Đất vườn

EDTA

Ethylene diamine tetra acetic acid

Eh

Thế oxy hóa khử

KLN

Kim loại nặng

KL

Kim loại

P.vittata

Pteris vittata

P.calomelanos

Pityrogramma calomelanos

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SKK

Sinh khối khô

TN

Thí nghiệm

VSV

Vi sinh vật


DANH MỤC BẢNG
STT
Bảng 1.1

Hàm

Bảng 1.2.

Hàm
Songc

Bảng 1.3.

Hàm

Bảng 1.4.

Tỷ lệ
cứu

Bảng 1.5.
Bảng 1.6.
Bảng 1.7.

Giới h
Một s
Nhữn

Bảng 2.1.
Bảng 3.1.

Một s
Hàm

Bảng 3.2.

Hàm
cứu ở
Hàm
Tân L

Bảng 3.3
Bảng 3.4.

Ảnh h

Bảng 3.5.

Ảnh h

Bảng 3.6.

Ảnh h

Bảng 3.7.

Ảnh h

Bảng 3.8.

Lượn

Bảng 3.9.

Lượn

Bảng 3.10.

Lượn
hưởn

Bảng 3.11.

Lượn
bón

Bảng 3.12.

Hiệu
hưởn


Bảng 3.13.

Khả n

Bảng 3.14.

Khả n

Pityro
Bảng 3.15.

Hàm

Bảng 3.16.

Một s

Bảng 3.17.

Số liệ

Bảng 3.18.
Bảng 3.19.

Sinh
Hàm

2


hoạch

3


STT
Hình 1.1.

Các dạng tồn tạ

Hình 1.2.
Hình 1.3.
Hình 2.1.
Hình 2.2.

Hình ảnh một s
Quá trình hút th
Pteris vittata

Pityrogramma

Hình 3.1.
Hình 3.2.
Hình 3.3.

Vị trí các điểm
Ảnh chụp tại bố
ADN genome c

Hình 3.4.

Điện đi đồ sản
0
xỉ ở 56 C

Hình 3.5.

Sự sinh trưởng

Hình 3.6.

Mối quan hệ gi

Hình 3.7.

Sự sinh trưởng

Hình 3.8.

Mối quan hệ gi
Pityrogramma

Hình 3.9.

Hàm lượng As

Hình 3.10.

Hàm lượng As

Hình 3.11.

Khả năng tích l

Hình 3.12.

Sinh khối khô c

Hình 3.13.

Nghiên cứu ảnh

Hình 3.14.

sau 1 tháng thí
Nghiên cứu ảnh

sau 3 tháng thí n

Hình 3.15.

Hàm lượng As

Hình 3.16.

Ảnh hưởng của

Hình 3.17.

Lượng As tích

Hình 3.18.
Hình 3.19.

Ảnh hưởng của
Sinh khối khô c

Hình 3.20.

Hàm lượng As

Hình 3.21.

Sinh khối khô ở

4

Hình 3.22.

Hàm lượng As

Hình 3.23.

Hàm lượng As

Hình 3.24.

Khả năng tích l

Hình 3.25.
Hình 3.26.

Khả năng tích l
Khối lượng khô

Hình 3.27.

Ảnh hưởng của
đất trước và sau

Hình 3.28.

Khả năng tích l

Hình 3.29.

Sinh khối cây ở

Hình 3.30.
Hình 3.31.

Lượng As còn l
Quy trình sử dụ


5


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Môi trường bị ô nhiễm do các hoạt động khai khoáng và tuyển quặng đã được
nhiều nhà khoa học trên thế giới đặc biệt quan tâm nghiên cứu. Hàm lượng Asen (As)
bị ô nhiễm ở mức đáng lo ngại ở nhiều vùng khai thác khoáng sản trên thế giới và Việt
Nam [11], [30], [40], [89]. Các tác giả đã chỉ ra những rủi ro có thể xảy ra đối với con
người cũng như mức độ tích tụ As trong các sản phẩm nông nghiệp quan trọng như lúa,
gạo [2], [94], [99], [110].
Nguồn gốc và sự xuất hiện các nguy hại với môi trường sống do khai thác mỏ
gây ra rất phức tạp và kinh phí cho sự phục hồi là rất đắt. Vì vậy, giải quyết vấn đề này
hiện nay còn gặp rất nhiều khó khăn [86], [113]. Các phương pháp công nghệ xử lý
truyền thống đã được áp dụng bao gồm bê tông hoá, ổn định, rửa đất, sử dụng các phản
ứng ô xy hoá - khử, phản ứng hấp phụ ở nhiệt độ thấp, chôn lấp, đốt,... [71]. Hiện nay,
trên thế giới công nghệ được sử dụng nhiều nhất dùng để xử lý đất bị ô nhiễm kim loại
nặng vẫn là chôn lấp tại chỗ. Công nghệ này đòi hỏi chi phí cao, cần có diện tích lớn và
điều hạn chế nhất là đất không được tái sử dụng. Giá thành quá cao trong xử lý ô
nhiễm bằng công nghệ truyền thống đã buộc các nhà khoa học phải tìm các công nghệ
mới thay thế, trong đó công nghệ “xanh” tức là công nghệ sử dụng thực vật trong xử lý
ô nhiễm (Phytoremediation) đã được đánh giá là có hiệu quả ứng dụng cao do giá

thành thấp, vận hành đơn giản và thân thiện với môi trường. Hiện tại, công nghệ sử
dụng thực vật được đánh giá là thích hợp nhất cho xử lý ô nhiễm kim loại nặng (KLN)
trong đất [22],[57],[69]. Tính toán cho thấy, việc sử dụng thực vật để làm sạch 0,4ha
đất bùn cát ở độ sâu 50 cm cần 60 - 100.000 USD, trong khi xử lý bằng phương pháp
truyền thống (đào hố và cách li) thì cần ít nhất 400.000 USD [73]. Ở Trung Quốc, công
nghệ này đã mang lại 2 tỷ USD trong hai năm vừa qua [60], [61]. Vì vậy, phương pháp
này đang trở thành công nghệ đầy triển vọng của thế kỷ 21 ở cả các nước phát triển và
đang phát triển [47], [67].
Các nhà khoa học đã phát hiện ra một số nhóm thực vật có khả năng tích luỹ rất
nhiều KLN trong cơ thể gọi là cây siêu tích luỹ (hyperaccumulators). Nhiều công trình

51


nghiên cứu đã chỉ ra rằng, nồng độ kim loại nặng tích luỹ trong thân một số cây "siêu
tích luỹ" phải lớn hơn 1000 mg/kg sinh khối khô thực vật. Người ta cũng đã lập được
danh lục trên 450 loài thực vật có khả năng hấp thụ cao kim loại [77], [115].
Do As tồn tại trong hầu hết các quặng kim loại và mức độ ô nhiễm As trong đất
là rất lớn ở các vùng đã và đang khai thác khoáng sản nên việc xử lý ô nhiễm As là rất
cần thiết [5]. Đã có nhiều nghiên cứu được tiến hành nhằm tìm ra các phương pháp xử
lý ô nhiễm As một cách hiệu quả và kinh tế. Các nhà khoa học hiện nay rất chú ý đến
việc nghiên cứu xử lý ô nhiễm As bằng sử dụng các thực vật siêu hấp thu As [39], [59]
. Trong quá trình nghiên cứu kĩ thuật xử lý ô nhiễm bằng thực vật, các nhà khoa học đã
khám phá ra rất nhiều loài thực vật có khả năng hút As từ đất. Ví dụ, cỏ Agrostis
capillaris L., cỏ Agrostis tenerrima Trin., dương xỉ Pteris vittata L. và cây gỗ nhỏ
Sarcosphaera coronaria có khả năng tích luỹ As tương ứng là 100, 1000, 27000 và
7000 mg/kg sinh khối khô [60],[70]. Các loài này đã được ứng dụng vào thực tế để xử
lý đất ô nhiễm As ở nhiều nơi trên thế giới và đã cho những thành công bước đầu.
Trong các loài thực vật siêu tích lũy As, nhiều nhà khoa học đã đặc biệt chú ý
đến dương xỉ bởi nhiều nghiên cứu cho thấy loại thực vật này có khả năng chống chịu

và tích lũy As cao. Đặc biệt loài dương xỉ Pteris vittata đã được các tác giả chứng minh
là loài siêu tích lũy As. Theo Chen Tong Bin [60], [62], Pteris vittata có thể phát triển
bình thường trên đất có chứa 50†4030 mg As /kg, thậm chí nó có thể sống được trên
phần quặng đuôi có chứa hàm lượng As lên đến 23.400mg/kg. Loài này có thể hút 10%
As từ đất trong vòng một năm và hàm lượng As trong lá lên tới 8‰. Ngoài ra, một vài
loài dương xỉ khác cũng được chú ý là Pteris nervosa, Pteris cretica, P. longifolia L.,
P. umbrosa L., P. argyraea L., P. quadriaurita L., P. ryiunkensis L., P. biaurita [54],
[70].
Đề tài: “Nghiên cứu sử dụng thực vật (dương xỉ) để xử lý ô nhiễm As trong
đất vùng khai thác khoáng sản” nhằm góp phần tìm ra giải pháp xử lý As bằng dương
xỉ hiệu quả và khoa học, làm cơ sở cho việc ứng dụng công nghệ thực vật vào xử lý ô
nhiễm ở Việt Nam.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

52


Luận án góp phần đánh giá mức độ ô nhiễm As trong đất sau khai thác khoáng
sản và nghiên cứu khả năng tích luỹ As của một số loài thực vật bản địa ở bốn vùng
khai thác mỏ đặc trưng của tỉnh Thái Nguyên.
Luận án đi sâu nghiên cứu đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm As trong đất của
hai loài dương xỉ bản địa Pteris vittata (P. vittata) và Pityrogramma calomelanos (P.
calomelanos) thu được từ vùng khai thác mỏ của Thái Nguyên một cách hệ thống.
Nghiên cứu đề xuất được quy trình công nghệ sử dụng dương xỉ để xử
lý đất bị
ô nhiễm As. Đây là một công nghệ thân thiện với môi trường, có chi phí thấp nhưng
hiệu quả cao. Có thể nói, áp dụng công nghệ này là giải pháp tốt nhất đối với điều kiện
của Việt Nam hiện nay. Quy trình này có thể được chuyển giao cho các địa phương có
hoạt động khai thác và chế biến quặng.
Các kết quả nghiên cứu thu được sẽ làm cơ sở khoa học cho việc phát triển

hơn nữa công nghệ sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm As ở các vùng khai khoáng của
Việt Nam.
3.

Mục tiêu của luận án
+
As.

Tuyển chọn được các loài dương xỉ bản địa có khả năng siêu tích lũy

+
Xác định được một số yếu tố môi trường làm tăng khả năng xử lý As trong đất
của những loài dương xỉ chọn lọc.
+
Đề xuất được quy trình công nghệ và xây dựng được mô hình trình diễn sử
dụng dương xỉ để xử lý ô nhiễm As trong đất vùng khai thác mỏ.
4. Những đóng góp mới của đề tài
Lần đầu tiên, xác định được hai loài dương xỉ bản địa P. vittata và P.
calomelanos có khả năng siêu tích lũy As.
Lần đầu tiên xác định được gene arsC mã hoá cho khả năng tích luỹ As của
hai loài dương xỉ tuyển chọn.
Lần đầu tiên ở Việt Nam quy trình sử dụng dương xỉ bản địa để xử lý ô nhiễm
As trong đất do khai thác mỏ được xây dựng và ứng dụng tại hiện trường. Các kết quả

53


thu được đã khẳng định được tính hiệu quả cao trong cải tạo đất ô nhiễm As của hai
loài dương xỉ này.

Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1. 1. Nghiên cứu tổng quan về Asen
1.1.1. Giới thiệu chung về Asen
Asen (As) là á kim trong nhóm V-A có khối lượng phân tử 74,9. Khi kết hợp với
các nguyên tố khác As có thể có các hóa trị khác nhau +5, +3, 0, và -3. As tham gia liên
kết cộng hóa trị với nhiều kim loại và nhiều hợp chất hữu cơ ổn định. Tuy vậy, As vẫn
được xem như là kim loại nặng (KLN) vì các nhà độc tố học cho rằng, KLN là những
kim loại và á kim có liên quan đến vấn đề ô nhiễm môi trường và có độc tính cao đối
với cơ thể sống như Cd, Cu, Cr, Hg, Ni, Pb, Zn, As,... [22], [38], [41].
o

As có đặc tính là khi bị đốt nóng đến 615,5 C thì thăng hoa mà không trải qua
o

thời kỳ nóng chảy. Tuy nhiên, nó lại nóng chảy ở nhiệt độ 817-868 C dưới áp suất rất
cao là 35,8 atm. Trong không khí As dễ bị oxy hóa tạo thành oxit aseno theo phương
trình sau:
4As + 3O2 = 2As2O3 (As trắng)
As trắng là một chất bột màu trắng, mịn và có mùi tỏi đặc trưng, rất độc đối với sự
sống. Từ hàng nghìn năm trước người Trung Hoa đã biết sử dụng As trắng để làm thuốc
độc. Khi tồn tại ở dạng hợp chất axit asenic (H 3AsO4) thì nó có thể được dùng trong y tế
với một liều lượng nhất định như một loại thuốc trị bệnh; còn khi tồn tại ở dạng hydro
asenit AsH3 (asin) thì nó lại ở dưới dạng một chất khí không màu, không mùi, không vị
nhưng rất độc cho sự sống. Asenit và asenat canxi là chất bột màu trắng hay xám chứa 4062% As2O3 chúng gần như không tan trong nước và cũng là một chất

54


độc rất mạnh. Chúng được dùng làm thuốc diệt côn trùng. Asenit chì được dùng làm
thuốc bảo vệ thực vật (cây ăn quả).

Trong tự nhiên, As tồn tại dưới dạng hợp chất. Hiện nay người ta đã tìm thấy hơn
1500 hợp chất có chứa As, trong đó có gần 400 hợp chất khá bền vững trong tự nhiên.
Trong nước ngầm thường gặp As có hóa trị +3 và hóa trị +5 mà điển hình là các ion
-2

-2

HAsO4 và HAsO3 . Hàm lượng của các ion đó phụ thuộc vào điều kiện nhiệt động
và tính chất hóa lý của môi trường [87].
1.1.2. Hàm lượng As trong một số hợp phần của tự nhiên
1.1.2. 1. Hàm lượng As trong các khoáng vật
Người ta thường tìm thấy As tồn tại dưới dạng hợp chất với một hay một số
nguyên tố khác như oxy, clo và lưu huỳnh v.v. As kết hợp với những nguyên tố trên tạo
thành các hợp chất As vô cơ dưới dạng các khoáng vật. As là một trong những nguyên
tố tạo ra nhiều khoáng vật nhất. Trong các khoáng vật, As tồn tại dưới dạng nguyên tố,
sulfua, oxit, asenat và asenit, có tới 368 dạng khoáng vật chứa As, trong đó các nhóm
hydroasenat và asenat có 213 khoáng vật, sulfurasenat có 73 khoáng vật, intemetallit có
40 khoáng vật, v.v.… Tuy nhiên, chỉ khoảng 200 khoáng vật chính có hàm lượng As
cao. Các khoáng vật khác ít gặp hoặc có hàm lượng As thấp [30], [87].
Một số tác giả [5] phân tích thấy hàm lượng trung bình của As trong một số mẫu
quặng khác nhau ở các mỏ chì-kẽm của Việt Nam là rất cao (bảng 1.1).
Bảng 1.1. Hàm lượng As trung bình trong một số mẫu quặng của các mỏ chì – kẽm

Mỏ
Chợ Đồn
Chợ Điền
Làng Hích
Na Sơn

55

“Nguồn Trần Tuấn Anh và cs, 2011[5]”

1.1.2. 2. Hàm lượng As trong đất và vỏ phong hóa
Hàm lượng trung bình của As trong đất từ 5 ppm - 6 ppm (trong đất ở Mỹ là l,7
 5 ppm, ở Pháp và Italia: 2 ppm, Canada: 6,3 ppm, Nhật Bản: 3,5  52 ppm, ở Liên
Xô cũ: 3,6 ppm, đất đồng bằng Nga: 5 ppm) [41].
Các loại đất khác nhau thì hàm lượng As khác nhau. Ở đất không ô nhiễm, hàm
lượng As tổng số không vượt quá 12 ppm, nằm chủ yếu ở dạng các hợp chất với Al, Fe
và Ca không tan. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, hàm lượng As tan trong nước có
thể đạt 6% tổng hàm lượng As trong đất [37].
1.1.2. 3. Hàm lượng As trong thực vật
As có trong hầu hết các thực vật. Tuy vậy, một vài loài thực vật đặc biệt có khả
năng hấp thu As nhiều hơn đáng kể so với những thực vật khác. Hiện nay, trên thế giới
đã có một số nghiên cứu về các loài thực vật có khả năng hấp thu một lượng lớn As.
Trong đó một số loài dương xỉ (P. vittata L. và Pteris cretica L.) đã nhận được sự quan
tâm của nhiều nhà khoa học [61], [67].
Hàm lượng As thường được thấy trong các thực vật đang phát triển trên đất thải
vùng khai thác mỏ, trên những đất được xử lý với thuốc diệt cỏ có chứa As, và trên
những đất có As đưa vào do quá trình xử lý bùn thải. Những biểu hiện ngộ độc As ở
những thực vật bình thường được miêu tả là: lá héo, nhuộm màu tím (do tăng hàm
lượng anthocyanin), rễ cây bị bạc màu, co nguyên sinh tế bào và giảm tăng trưởng.
Tuy nhiên, các thực vật khác nhau có khả năng chống chịu As là khác nhau. Một
số cây lúa có khả năng chống chịu As lên đến 100 mg/kg sinh khối khô (skk) ở thân và
1000 mg/kg skk ở rễ, một số loài dương xỉ có khả năng tích lũy trên 3000 mg/kg skk ở
phần thân cây [62].
1.1.3. Các nguồn gây ô nhiễm As

56

As trong môi trường được tạo ra từ hai nguồn chủ yếu là nguồn tự nhiên (các
hoạt động của núi lửa, lắng đọng từ khí quyển, sự phong hoá của đá mẹ và khoáng vật)
và nguồn nhân tạo (hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, khai khoáng, giao thông,..).
7

7

Hàng năm, sự phát thải toàn cầu của As là 808.10 g, trong đó có 28.10 g là do tự
7

nhiên ra và 780.10 g là do nguồn nhân tạo. Như vậy, con người là nguyên nhân chủ
yếu làm tăng lượng As trong môi trường. Khoảng 70% sản lượng As tạo ra trên thế giới
được dùng trong ngành xử lý gỗ, đó là các hợp chất asenat của crôm và đồng, 22%
dùng trong nông nghiệp, còn lại trong công nghiệp thủy tinh và dược phẩm.
Từ vài trăm năm trước đây, As đã được sử dụng rộng rãi trong ngành thuộc da, là
thành phần quan trọng của nhiều chất tạo màu, thuốc bảo quản gỗ, chất kích thích sinh
trưởng cho gia súc, gia cầm, thuốc trừ côn trùng (các muối asenat của chì, natri, canxi,
kẽm) và thuốc trừ cỏ cho công nghiệp trồng bông (mononatrimethylasonat, axit
dimethylasinic). Trong dược phẩm, dung dịch 1% kaliasenat (thuốc Fowler) đã được
dùng để chữa bệnh bạch cầu, bệnh vảy nến, thấp khớp, hen, giang mai,… Tuy nhiên,
các sản phẩm trên đã bị hạn chế sử dụng từ những năm 1974 trên toàn thế giới, khi các
hóa chất nông nghiệp chứa clo ra đời và trong y học người ta đã thay thế bằng nhiều
thuốc kháng sinh mới. Với độc tính rất cao nên As đã được dùng khá phổ biến làm
thuốc độc giết người từ thời Trung cổ cho đến giữa thế kỷ 19 mới bị hạn chế do con
người lúc đó đã có cách để phát hiện As [89].
Hoạt động khai thác khoáng sản và luyện kim (các kim loại mầu) cũng như việc
tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch là những hoạt động công nghiệp chủ chốt gây ra sự ô
nhiễm As trong không khí, nước và đất. As được tạo ra nhờ quá trình khử oxit asen

(As2O3) với than hoạt tính, oxit As là sản phẩm phụ của quá trình luyện kim và thường
có trong bụi khói của quá trình nung quặng, nhất là luyện đồng. Mặc dù các khoáng As
và hợp chất của nó dễ dàng hòa tan, nhưng sự di chuyển của As là có giới hạn vì bị hút
thu trên bề mặt của sét, hydroxit, và các chất hữu cơ. As có trong thành phần của hơn
200 loại quặng và thường có hàm lượng cao trong một số loại quặng asenua của Cu,
Pb, Ag hoặc tồn tại cùng với các sunfua. Một số quặng có hàm lượng As cao nhất là

57


asenopirit (FeAsS), realgar (As4S4) và orpinen (As2S3). Do quá trình phong hoá hay
phun trào núi lửa, As trong các loại quặng bị rửa trôi theo nước, thấm vào đất và gây ô
nhiễm đất và nước [11].
Than đá cũng chứa một lượng đáng kể As và quá trình đốt than đã phát tán tới
20% lượng chất này có trong khí quyển. Tàn than là nguồn As đáng kể thẩm thấu vào
đất và nước.
Tích tụ As trong đất là một trong các nguồn chính làm tăng nguy cơ ô nhiễm
nước mặt và nước ngầm, sự hấp thu do thực vật là sự hấp thu trực tiếp hay gián tiếp đối
với con người.
1.1.4. Các dạng tồn tại của As trong đất
5+

As tồn tại trong đất dưới dạng các hợp chất chủ yếu như asenat (As ) trong
điều kiện oxy hoá. Chúng bị hấp thụ mạnh bởi các khoáng sét, sắt, mangan oxyt hoặc
hyđroxyt và các chất hữu cơ. Trong các đất axit, As có nhiều dạng As

5+

với sắt và

nhôm (AlAsO4, FeAsO4), trong khi ở các đất kiềm và đất cacbonat lại có nhiều ở dạng
Ca3(AsO4)2. Khi bón vôi cho đất cũng làm tăng khả năng linh động của As do chuyển
từ Fe, Al - asenat sang dạng Ca - asenat linh động hơn [67].
Khi được giải phóng, As tồn tại dưới dạng As 2O3 và phần lớn bị hấp phụ vào
các vật liệu dạng hạt khác. Những vật liệu này theo gió bị phát tán rộng và trở lại mặt
đất dưới dạng lắng đọng kết tủa khô hoặc ướt. Những hợp chất As hình thành dưới tác
dụng của vi sinh vật hay bị kết tủa dưới tác dụng của quá trình oxi hóa trong không khí
sẽ bị đọng lại trên mặt đất. Các dạng không hòa tan trong nước của As có thể kể đến
như asenat, asenit, metyl asenic axit (MMA), dimetyl asenic axit (DMA). Trong môi
trường nước chảy (có nhiều oxi), As có xu hướng tồn tại ở dạng các hợp chất As hóa trị
V. Một số dạng asenit và asenat có thể tự thay đổi trạng thái oxi hóa - khử tùy thuộc
điều kiện pH, thế ô xy hóa khử (Eh) và một số quá trình sinh học trong môi trường.
Một số hợp chất của As có ái lực mạnh với khoáng sét hay chất hữu cơ trong đất và

58