Nghiên cứu xây dựng mô hình xử lý arsen trong nước ngầm bằng phương pháp keo tụ - kết tủa kết hợp với phương pháp hấp phụ

  • Số trang: 65 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 12 |
  • Lượt tải: 0
minhtuan

Đã đăng 15929 tài liệu

Mô tả:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ – MÔI TRƯỜNG VŨ THỊ ĐAN THANH NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ ARSEN TRONG NƯỚC NGẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ – KẾT TỦA KẾT HỢP VỚI PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP An Giang, 05/2011 TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ – MÔI TRƯỜNG VŨ THỊ ĐAN THANH NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ ARSEN TRONG NƯỚC NGẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ – KẾT TỦA KẾT HỢP VỚI PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. TRƯƠNG ĐĂNG QUANG Ths. NGUYỄN TRUNG THÀNH GVPB: Ths. PHAN TRƯỜNG KHANH Ths. PHẠM THỊ MAI THẢO An Giang, 05/2011 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ Long Xuyên, ngày ........ tháng…… năm 2011 Giáo viên hướng dẫn Th.s Trương Đăng Quang NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ Long Xuyên, ngày ........ tháng…… năm 2011 Giáo viên hướng dẫn Th.s Nguyễn Trung Thành SVTH: Vũ Thị Đan Thanh LỜI CẢM ƠN Trong suốt những năm tháng học tập tại trường Đại học An Giang, em đã nhận được sự chỉ dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của toàn thể quý thầy cô trong khoa Kỹ thuật – Công nghệ – Môi trường nói chung và quý thầy cô trong bộ môn Môi trường và Phát triển bền vững nói riêng. Trong bốn năm học, quý thầy cô đã hết lòng giảng dạy và truyền đạt những kiến thức cũng như những kinh nghiệm của bản thân để em có thể hoàn thành tốt khóa học và khóa luận tốt nghiệp của mình. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: Gia đình đã nuôi dạy và luôn bên cạnh, động viên, giúp đỡ em vượt qua mọi khó khăn. Toàn thể quý thầy cô trong bộ môn Môi trường và Phát triển bền vững, các bạn sinh viên lớp DH8MT đã tạo điều kiện, giúp đỡ em hoàn thành tốt khóa luận. Bằng tấm lòng biết ơn của mình, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Trung Thành và thầy Trương Đăng Quang đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy và tạo điều kiện để em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình. Mặc dù đã rất cố gắng để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp một cách tốt nhất, nhưng vì vốn kiến thức và thời gian thực hiện khóa luận có hạn nên không thể nào tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô để hoàn thiện đề tài tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Long Xuyên, ngày 12 tháng 05 năm 2011 Sinh viên thực hiện Vũ Thị Đan Thanh GVHD: Th.s Trương Đăng Quang Th.s Nguyễn Trung Thành i SVTH: Vũ Thị Đan Thanh MỤC LỤC Chƣơng 1: GIỚI THIỆU ................................................................................. 1 Chƣơng 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 2 2.1 Tổng quan về nƣớc ngầm .......................................................................... 2 2.1.1 Vai trò của nước ngầm đối với đời sống .................................................. 2 2.1.2 Thành phần và đặc điểm của nước ngầm .................................................. 2 2.1.3 Nguồn gốc và nguyên nhân gây ô nhiễm nước ngầm ............................... 3 2.1.4 Hiện trạng sử dụng nước ngầm trên địa bàn tỉnh An Giang ..................... 3 2.2 Tổng quan về arsen .................................................................................... 4 2.2.1 Arsen là gì? ............................................................................................... 4 2.2.2 Nguồn gốc và sự phân bố của As trong môi trường ................................. 5 2.2.3 Lợi ích của As trong cuộc sống................................................................. 5 2.2.4 Tác hại của As đối với con người và các loài động thực vật .................... 6 2.2.5 Nguồn gốc ô nhiễm As ............................................................................ 10 2.3 Hiện trạng nguồn nƣớc ngầm bị nhiễm As ............................................ 11 2.3.1 Tại Việt Nam ........................................................................................... 11 2.3.2 Tình hình nhiễm As ở Đồng bằng sông Cửu Long ................................. 12 2.3.3 Tình hình nhiễm As trên địa bàn tỉnh An Giang ..................................... 12 2.4 Lý thuyết về một số phƣơng pháp xử lý As ........................................... 13 2.4.1 Phương pháp keo tụ – kết tủa .................................................................. 13 2.4.2 Phương pháp hấp phụ .............................................................................. 14 2.4.3 Phương pháp trao đổi ion ........................................................................ 15 2.4.4 Công nghệ lọc ......................................................................................... 15 2.5 Một số hệ thống xử lý asren trong nƣớc ngầm ...................................... 16 2.5.1 Hệ thống xử lý arsen trong nước ngầm quy mô hộ gia đình................... 16 2.5.2 Mô hình xử lý arsen bằng cách lọc trên giá thể cát, đá, than hoạt tính được thực hiện trong phòng thí nghiệm tại trường Đại học An Giang ............ 19 GVHD: Th.s Trương Đăng Quang Th.s Nguyễn Trung Thành ii SVTH: Vũ Thị Đan Thanh 2.6 Phƣơng pháp keo tụ – kết tủa kết hợp với phƣơng pháp hấp phụ bằng sục khí và vật liệu zeolite ............................................................................... 20 2.6.1 Phương pháp sục khí ............................................................................... 20 2.6.2 Vật liệu zeolite ........................................................................................ 21 Chƣơng 3: PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......... 24 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................... 24 3.2 Thời gian nghiên cứu ............................................................................... 24 3.3 Mục tiêu nghiên cứu................................................................................. 25 3.4 Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 25 3.5 Phƣơng tiện và vật liệu nghiên cứu ........................................................ 26 3.6 Phƣơng pháp nghiên cứu......................................................................... 26 3.6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ......................................................... 26 3.6.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ................................................... 26 Chƣơng 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 32 4.1 Kết quả phân tích hàm lƣợng As, Fe đầu vào và đầu ra ...................... 32 4.2 Ƣu điểm và hạn chế của mô hình............................................................ 37 4.3 Nhận xét chung ......................................................................................... 38 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................... 41 5.1 Kết luận ..................................................................................................... 41 5.2 Kiến nghị ................................................................................................... 42 PHỤ LỤC ........................................................................................................ 43 Phụ lục 1 .......................................................................................................... 43 Phụ lục 2 .......................................................................................................... 45 Phụ lục 3 .......................................................................................................... 49 Phụ lục 4 .......................................................................................................... 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 53 GVHD: Th.s Trương Đăng Quang Th.s Nguyễn Trung Thành iii SVTH: Vũ Thị Đan Thanh MỤC LỤC BẢNG Bảng 3.1: Lịch trình làm việc .......................................................................... 24 Bảng 4.1: Kết quả đo lưu lượng dòng chảy của các nghiệm thức ................... 33 Bảng 4.2: Nhận xét chung về 2 mô hình đã được tham khảo và mô hình xử lý As trong nước ngầm bằng phương pháp keo tụ – kết tủa kết hợp với phương pháp hấp phụ nêu trên ...................................................................................... 38 Bảng P.1.1: Giá trị giới hạn của các thông số chất lượng nước ngầm (theo QCVN 09:2008/BTNMT) ................................................................................ 43 Bảng P.2.1: Số liệu giếng theo mục đích sử dụng (năm 2007) ....................... 45 Bảng P.2.2: Kết quả quan trắc chất lượng nước ngầm 4/2008 tại các khu vực quan trắc ........................................................................................................... 46 Bảng P.3.1: Kết quả phân tích hàm lượng As đầu vào ................................... 49 Bảng P.3.2: Kết quả phân tích hàm lượng As và Fe đầu ra của các nghiệm thức .................................................................................................................. 49 Bảng P.3.3: Hiệu suất xử lý As và Fe đầu ra của các nghiệm thức ................ 50 GVHD: Th.s Trương Đăng Quang Th.s Nguyễn Trung Thành iv SVTH: Vũ Thị Đan Thanh MỤC LỤC HÌNH Hình 2.1: Sự hình thành ATP ............................................................................ 6 Hình 2.2: As (III) phản ứng với nhóm -SH ....................................................... 7 Hình 2.3: Vẩy sừng trên lòng bàn tay ............................................................... 8 Hình 2.4: Ung thư da trên cánh tay ................................................................... 9 Hình 2.5: Các con đường thâm nhập của As ................................................... 11 Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống xử lý As trong nước ngầm ..................................... 17 Hình 2.7: Sơ đồ công nghệ .............................................................................. 19 Hình 3.1: Mô hình xử lý As ............................................................................ 28 Hình P.4.1: Sỏi đỡ ........................................................................................... 51 Hình P.4.2: Cát ................................................................................................ 51 Hình P.4.3: Zeolite .......................................................................................... 51 Hình P.4.4: Sục khí ......................................................................................... 51 Hình P.4.5: Cặn lắng sau khi sục khí .............................................................. 51 Hình P.4.6: Nước đầu ra sau cột lọc ............................................................... 51 Hình P.4.7: Nước đầu ra 1 .............................................................................. 52 Hình P.4.8: Nước đầu ra 2 .............................................................................. 52 Hình P.4.9: Nước đầu ra 1 và 2 ....................................................................... 52 Hình P.4.10: Nước đầu vào, đầu ra 1 và đầu ra 2 ........................................... 52 Hình P.4.11: Mô hình xử lý As trong nước ngầm bằng phương pháp keo tụ – kết tủa kết hợp với phương pháp hấp phụ ........................................................ 52 GVHD: Th.s Trương Đăng Quang Th.s Nguyễn Trung Thành v SVTH: Vũ Thị Đan Thanh MỤC LỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 2.1: Biểu đồ hình tròn thể hiện sự phân bố số lượng giếng không đồng đều giữa các mục đích sử dụng ................................................................. 4 Biểu đồ 4.1: Biểu đồ hình cột thể hiện kết quả phân tích hàm lượng Fe (ppm) đầu vào ............................................................................................................. 32 Biểu đồ 4.2: Biểu đồ hình cột thể hiện kết quả phân tích hàm lượng As (ppb) đầu vào ............................................................................................................. 33 Biểu đồ 4.3: Biểu đồ hình cột thể hiện kết quả phân tích hàm lượng As đầu ra .......................................................................................................................... 34 Biểu đồ 4.4: Biểu đồ hình cột thể hiện hiệu suất xử lý As (%) của nghiệm thức 1 ........................................................................................................................ 35 Biểu đồ 4.5: Biểu đồ hình cột thể hiện hiệu suất xử lý As (%) của nghiệm thức 2 ........................................................................................................................ 35 GVHD: Th.s Trương Đăng Quang Th.s Nguyễn Trung Thành vi SVTH: Vũ Thị Đan Thanh DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Arsen hay As Arsenic hay thạch tín. Al Nhôm. Ca Canxi. Cu Đồng. Fe Sắt. Na Natri. Mg Magiê. mg/l Milligram/lít. Mn Mangan. Pb Chì. ppb Một phần tỷ. ppm Một phần triệu. Si Silic. SS Tổng chất rắn. QCVN Quy chuẩn Việt Nam. QCVN 09:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm. TCVN 5993 – 1995 Chất lượng nước – Lấy mẫu – Hướng dẫn bảo quản xử lý mẫu. TCVN 6000 – 1885 Chất lượng nước – Lấy mẫu – Hướng dẫn lấy mẫu nước ngầm. UNICEF Quỹ bảo trợ Nhi đồng của Liên Hiệp Quốc (United Nations Children's Fund). GVHD: Th.s Trương Đăng Quang Th.s Nguyễn Trung Thành vii SVTH: Vũ Thị Đan Thanh Chƣơng 1: GIỚI THIỆU Nước là nhu cầu thiết yếu của con người. Một mặt vì lượng nước cấp (hay còn gọi là nước máy) vẫn chưa đáp ứng được hết nhu cầu của người dân, mặt khác do thói quen nên nguồn nước tự nhiên (nước mặt, nước ngầm hay nước mưa) vẫn còn được sử dụng rộng rãi, chủ yếu phục vụ cho các sinh hoạt hàng ngày. Vì không được xử lý nên chúng ta không thể kiểm soát được hàm lượng của các thành phần có mặt trong nước như Fe2+, Fe3+, Cl-, SS, vi sinh vật,… đặc biệt là sự tồn tại của các chất độc hại như arsen trong nước ngầm. Theo Cục Y tế dự phòng – Bộ Y tế, một số căn bệnh truyền nhiễm: cúm, tiêu chảy, sốt rét, sốt xuất huyết, quai bị, viêm gan virut, thủy đậu,... đều có liên quan đến nguồn nước bị nhiễm arsen và nhiều chất hữu cơ khác. Arsen được biết đến là chất cực độc, chỉ với một lượng nhỏ khoảng 0,06 g cũng đủ gây ngộ độc cho cơ thể con người. Hiện nay, loài người vẫn chưa tìm ra được thuốc đặc trị cho những căn bệnh do bị nhiễm arsen gây ra như ung thư da, phổi, đường tiêu hóa,… Đặc biệt sự hiện diện của arsen trong nguồn nước ngầm phục vụ cho sinh hoạt hàng ngày càng làm gia tăng nguy cơ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của người dân, nhất là các căn bệnh về da và đường ruột. Mặc dù hiện nay trên thế giới nói chung, Việt Nam nói riêng đã có rất nhiều phương pháp cũng như mô hình xử lý arsen, thế nhưng mô hình được áp dụng trên địa bàn tỉnh An Giang lại rất ít và còn tồn tại những mặt hạn chế nhất định. Đề tài “Nghiên cứu xây dựng mô hình xử lý arsen trong nước ngầm bằng phương pháp keo tụ – kết tủa kết hợp với phương pháp hấp phụ” sẽ giúp người dân có thể tự xây dựng mô hình xử lý arsen trong nước ngầm ở quy mô hộ gia đình, vừa có thể xử lý arsen, đồng thời làm giảm hàm lượng sắt trong nước ngầm, giảm nguy cơ mắc các bệnh do bị nhiễm arsen gây ra. GVHD: Ths. Trương Đăng Quang Ths. Nguyễn Trung Thành 1 SVTH: Vũ Thị Đan Thanh Chƣơng 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về nƣớc ngầm 2.1.1 Vai trò của nƣớc ngầm đối với đời sống Mặc dù nước mặt có trữ lượng lớn nhưng không ổn định, thay đổi theo mùa, dễ bị tác động bởi các yếu tố bên ngoài. Tuy nhiên vì trữ lượng lớn, dễ khai thác nên nguồn nước mặt trên trái đất đang bị khai thác và sử dụng quá mức, ngày càng bị hao hụt về số lượng, suy giảm về chất lượng. Do đó, hiện nay nước ngầm đóng vai trò hết sức quan trọng và cần thiết đối với cuộc sống của con người. Nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi các tác động của con người. Hàm lượng chất rắn lơ lửng, rong tảo là rất thấp, gần như là không có, các chỉ tiêu vi sinh vật gây bệnh trong nước ngầm cũng tốt hơn nước mặt. Nước ngầm thường được sử dụng phục vụ cho sinh hoạt, các ngành công nghiệp, y học, du lịch.v.v… Đối với một số vùng ven biển, nhiễm phèn, khô hạn nước ngầm còn được dùng trong sản xuất hoa màu và nuôi trồng thủy sản. Bên cạnh đó nước ngầm còn đóng góp rất lớn cho dòng chảy của nhiều con sông. 2.1.2 Thành phần và đặc điểm của nƣớc ngầm Trong nước ngầm thường tồn tại các anion và cation, chủ yếu là HCO3-, SO42-, Cl-, Na+, Ca2+, Mg2+, NH4+, Fe2+, Mn2+,… Thành phần chất lượng nước ngầm phụ thuộc rất nhiều vào nguồn gốc của nước ngầm, cấu trúc địa tầng và chiều sâu địa tầng nơi khai thác nước. Người ta chia nước ngầm ra làm hai loại khác nhau: Nước ngầm hiếu khí (có oxi): thông thường chất lượng nước có chứa oxi thì tương đối tốt. Đôi khi không cần xử lý mà vẫn có thể cấp trực tiếp cho người dân tiêu thụ. Trong nước chứa oxi sẽ không có các chất khử như H2S, CH4, NH4+,… Nước ngầm yếm khí (không có oxi): trong quá trình nước thấm qua các tầng đất đá, oxi bị tiêu thụ. Khi lượng oxi hòa tan trong nước bị tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe2+, Mn2+ sẽ được tạo thành. Mặt khác các quá trình khử NO3- => NH4+; SO42- => H2S; CO2 => CH4 cũng xảy ra (Nguyễn Thị Thu Thuỷ, 2006). GVHD: Ths. Trương Đăng Quang Ths. Nguyễn Trung Thành 2 SVTH: Vũ Thị Đan Thanh 2.1.3 Nguồn gốc và nguyên nhân gây ô nhiễm nƣớc ngầm Nguồn tự nhiên: điều kiện địa chất, lũ lụt, hạn hán, xói mòn, rửa trôi các hợp chất hữu cơ, vô cơ từ quá trình phân hủy xác động thực vật và theo nước mưa thấm vào nước ngầm. Nguồn nhân tạo: nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước ngầm.  Tốc độ phát triển kinh tế cùng với sự bùng nổ dân số kéo theo nhu cầu sử dụng nước ngày càng gia tăng. Tình trạng khai thác nước ngầm quá mức và bừa bãi không theo qui định sẽ làm suy giảm về số lượng, suy thoái về chất lượng nước.  Nước thải từ các khu công nghiệp, khu chế xuất, khu chăn nuôi, bệnh viện, trường học, khu dân cư. Nước rỉ từ các bãi rác.  Dư lượng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc bảo vệ thực vật, phân bón hóa học,… từ các cánh đồng.  Khai thác rừng bừa bãi. 2.1.4 Hiện trạng sử dụng nƣớc ngầm trên địa bàn tỉnh An Giang Theo số liệu từ Trung tâm Kỹ thuật Tài nguyên và Môi trường – Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh An Giang (năm 2007) cung cấp, toàn tỉnh có 7133 giếng, trong đó chỉ có 6466 giếng đang sử dụng, 667 giếng còn lại đang trong tình trạng không được sử dụng và bị hư hỏng, chiếm tỷ lệ là 9,35%. Các địa phương có số lượng giếng nhiều nhất của tỉnh là các huyện Tri Tôn, Chợ Mới và Tân Châu,… Bên cạnh đó, sự phân bố số lượng giếng cho các mục đích sử dụng khác nhau trên địa bàn tỉnh cũng có sự chênh lệch rất lớn. GVHD: Ths. Trương Đăng Quang Ths. Nguyễn Trung Thành 3 SVTH: Vũ Thị Đan Thanh Biểu đồ 2.1: Biểu đồ hình tròn thể hiện sự phân bố số lượng giếng không đồng đều giữa các mục đích sử dụng. Trên địa bàn tỉnh An Giang, số lượng giếng phục vụ cho các mục đích khác nhau có sự chênh lệch rất lớn. Lượng giếng phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt chiếm tỷ lệ cao nhất 92,12%. Trong khi số lượng giếng phục vụ cho sản xuất nông nghiệp chỉ chiếm 7,3% và số giếng còn lại chiếm tỷ lệ chưa tới 0,6% (một tỷ lệ rất thấp so với hai tỷ lệ trên) nhưng vừa phục vụ cho các ngành công nghiệp (0,26%) vừa cung cấp nước cho các trạm bơm cấp nước của tỉnh (0,32%). 2.2 Tổng quan về arsen 2.2.1 Arsen là gì? Arsen (hay còn gọi là thạch tín) là một nguyên tố rất phổ biến trong tự nhiên (ký hiệu là As, nguyên tử khối bằng 33 và khối lượng nguyên tử ≈ 74,92 Đ.V.C), tồn tại dưới nhiều dạng hợp chất khác nhau (cả vô cơ lẫn hữu cơ). Thông thường As hay tồn tại dưới dạng các hợp chất arsenua và arsenate. Trong nước ngầm As tồn tại ở hai dạng arsenite (có mức oxi hóa +3) và arsenate (có mức oxi hóa +5), nhưng trong điều kiện kỵ khí arsenite chiếm ưu thế hơn. Qua các tài liệu nghiên cứu cho thấy độc tính của As phụ thuộc rất lớn vào hình thức tồn tại, trạng thái oxi hóa và độ tan (hay hàm lượng) của nó trong môi trường, cụ thể là các dạng hợp chất As hóa trị III có độc tính cao hơn dạng hóa trị V. GVHD: Ths. Trương Đăng Quang Ths. Nguyễn Trung Thành 4 SVTH: Vũ Thị Đan Thanh As tinh khiết được xem là không độc, nhưng trong điều kiện bình thường As không bao giờ ở trạng thái tinh khiết vì khi tiếp xúc với không khí một phần As bị oxi hóa thành oxit rất độc (Hoàng Văn Bính, 2007). 2.2.2 Nguồn gốc và sự phân bố của As trong môi trƣờng Trong thiên nhiên As có thể tồn tại trong môi trường đất, nước, không khí, sinh học và liên quan chặt chẽ tới các quá trình địa chất, địa hóa, sinh địa hóa. Trong lớp vỏ trái đất, As chiếm khoảng 0,001%, tồn tại chủ yếu dưới dạng các loại quặng như: quặng arsenite của Cu, Pb, Ag hoặc quặng sulfur: As2S2; As2S; As2S3,... Người ta còn tìm thấy sự có mặt của As trong đá, quặng; đất, vỏ phong hóa; trầm tích bời rời; không khí, nước và trong cơ thể sinh vật; đặc biệt là trong than đá với hàm lượng cao. Hợp chất As hiện hữu ở nhiều dạng khác nhau xung quanh chúng ta, từ dạng tích tụ trong đất, bùn hay phát tán trong nước ngầm cho tới dạng chuyển hóa trong cá, tôm, cua, ốc, nghêu,… Trong khí quyển, As có thể tồn tại ở cả hai dạng vô cơ và hữu cơ. Ngoài ra As còn hiện diện trong rau quả, thực phẩm, trong cơ thể động vật và con người với nồng độ rất nhỏ, gọi là vi lượng (Huỳnh Tiến Đạt, 2008). Nguồn nước dưới đất ở những vùng trầm tích núi lửa, một số khu vực quặng hóa có nguồn gốc nhiệt dịch, mỏ dầu, mỏ than,… thường rất giàu As. 2.2.3 Lợi ích của As trong cuộc sống As là nguyên tố vi lượng, rất cần thiết cho sự sinh trưởng, phát triển của con người và sinh vật, giúp trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin. Với một liều lượng nhỏ nhất định As được dùng làm thuốc kích thích ăn ngon, kích thích sự trao đổi chất; As còn là thành phần trong một số thuốc điều trị các căn bệnh về da như: chàm khô, vẫy nến. Trong ngành công nghiệp chế biến thức ăn gia súc, arsenite axit (một hợp chất của As) đã được ứng dụng nhằm làm tăng nhanh quá trình tăng trưởng và phát triển của gà con, đồng thời phòng bệnh coccidiosis (bệnh trùng cầu). As cũng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như: sản xuất thuốc trừ sâu, thủy tinh, thuốc rụng lá, thuốc pháo, mạ đồng. GVHD: Ths. Trương Đăng Quang Ths. Nguyễn Trung Thành 5 SVTH: Vũ Thị Đan Thanh 2.2.4 Tác hại của As đối với con ngƣời và các loài động thực vật As là một chất độc tích lũy, có độc tính gấp 4 lần thuỷ ngân. Vì không gây mùi vị khó chịu ngay cả khi có mặt trong nước với liều lượng đủ làm chết người, nên không thể phát hiện được As trong nước ngầm bằng cảm quan. Sau khi được cơ thể hấp thụ, As sẽ vào gan, thận, tim, xương, lông, tóc, da, móng tay, não,… As làm thay đổi cân bằng hệ thống enzyme của cơ thể, tác động xấu đến hệ tuần hoàn, hệ thần kinh, thông qua ba tác dụng hóa sinh là làm đông tụ protein, tạo phức với coenzyme và phá huỷ quá trình phosphate hoá tạo ATP (Adenosine Triphosphate). As (V) cũng giống như phosphate, dễ kết tủa với các kim loại. Khi vào cơ thể As (V) sẽ thế chỗ của phosphate trong chuỗi phản ứng tạo ATP do đó ATP sẽ không được hình thành. Hình 2.1: Sự hình thành ATP. Theo Vũ Trọng Thiện và Đặng Ngọc Chánh (2010), khi As được hấp thụ vào cơ thể nó sẽ làm các men (enzyme) có chứa nhóm chức -SH (sulfhydryl) ngừng hoạt động bằng cách gắn nguyên tố As vào. Khi uống As vào cơ thể thì nó được hấp thụ rất nhanh nhưng lại thải trừ rất chậm và không hoàn toàn, một phần được tích tụ tại các bộ phận của cơ thể. Phản ứng xảy ra như sau: GVHD: Ths. Trương Đăng Quang Ths. Nguyễn Trung Thành 6 SVTH: Vũ Thị Đan Thanh Hình 2.2: As (III) phản ứng với nhóm -SH. Một số nghiên cứu của các nhà khoa học Mỹ, Anh, Trung Quốc chỉ ra rằng nhiễm độc As qua đường hô hấp và tiêu hóa có thể dẫn đến các thương tổn như tăng hoặc giảm màu của da, tăng sừng hóa, ung thư da và phổi, ung thư bàng quang, ung thư thận, ung thư mũi, ung thư ruột (Vũ Trọng Thiện và Đặng Ngọc Chánh, 2010). Ngoài ra, As còn có thể gây các bệnh: to chướng gan, bệnh đái đường, bệnh xơ gan. Khi cơ thể bị nhiễm độc As, tùy theo liều lượng, thời gian tiếp xúc và hóa trị của các hợp chất As sẽ dẫn đến nhiễm độc cấp tính hay nhiễm độc mãn tính với những triệu chứng biểu hiện cũng như mức độ tác hại khác nhau. Nhiễm độc cấp tính Nếu một lượng lớn As đi vào cơ thể, nó sẽ gây tổn thương hệ tiêu hóa, thận, gan, da, niêm mạc và hệ thần kinh trung ương. Qua đường tiêu hóa: Khi nuốt anhydrit arsenite hoặc chì arsenate vào cơ thể sẽ biểu hiện các triệu chứng nhiễm độc như rối loạn tiêu hoá (đau bụng, nôn, bỏng, khô miệng, tiêu chảy nhiều và cơ thể bị mất nước). Tương tự như bệnh tả, nó có thể dẫn tới tử vong trong vòng từ 12 – 18 giờ. Một biểu hiện đặc trưng khi bị nhiễm độc As dạng hợp chất vô cơ qua đường miệng là sự xuất hiện các vết màu đen và sáng trên da. Qua đường hô hấp: hít thở không khí có bụi, khói hoặc hơi chứa As sẽ dẫn đến:  Kích ứng các đường hô hấp với biểu hiện ho, đau khi hít vào, khó thở.  Rối loạn thần kinh như nhức đầu, chóng mặt, đau các chi. GVHD: Ths. Trương Đăng Quang Ths. Nguyễn Trung Thành 7 SVTH: Vũ Thị Đan Thanh  Xanh tím mặt do tác dụng gây liệt của As đối với các mao mạch.  Gây tổn thương ở mắt như viêm da mí mắt, viêm kết mạc. Nhiễm độc mãn tính Nhiễm độc As mãn tính có thể gây ra các tác dụng toàn thân và cục bộ. Sau một thời gian dài nhiễm As sẽ có những biểu hiện của các triệu chứng nhiễm độc As mãn tính như sau: Giai đoạn 1: Tổn thương da, với những biểu hiện ban đỏ, sần và mụn nước, loét nhất là ở các phần da hở, tăng sừng hoá gan bàn tay, bàn chân. Hình 2.3: Vẩy sừng trên lòng bàn tay. Giai đoạn 2: Tổn thương các niêm mạc, như viêm kết – giác mạc, kích ứng các đường hô hấp, viêm niêm mạc hô hấp. Rối loạn dạ dày – ruột bao gồm buồn nôn, đau bụng, loét dạ dày. Rối loạn thần kinh có các biểu hiện như tê đầu các chi, đau các chi, bước đi khó khăn, suy nhược cơ (chủ yếu ở các cơ duỗi ngón tay và ngón chân). As có thể tác động đến cơ tim (biểu hiện ở các rối loạn điện tim). GVHD: Ths. Trương Đăng Quang Ths. Nguyễn Trung Thành 8 SVTH: Vũ Thị Đan Thanh Giai đoạn 3: Rối loạn toàn thân ở người tiếp xúc với As như làm gầy mòn, chán ăn. Thường xuyên nuốt phải hoặc hít phải As trong không khí có thể dẫn tới tổn thương gan, thoái hóa gan, từ đó có thể dẫn tới xơ gan. Ngoài các tác dụng toàn thân nói trên, As còn gây ra tác dụng cục bộ trên cơ thể người tiếp xúc do tính chất ăn da của các hợp chất As, với các triệu chứng như loét da gây đau đớn ở những vị trí tiếp xúc trong thời gian dài với As hoặc loét niêm mạc mũi, có thể dẫn tới thủng vách ngăn mũi. Hình 2.4: Ung thư da trên cánh tay. Ngộ độc As mãn tính diễn ra từ từ, ít nhất là sau 4 – 5 năm dùng nước có nồng độ As vượt quy định sẽ có những biểu hiện như: trên da có các đốm sẫm màu ở đầu chi, niêm mạc lưỡi, bị sừng hoá da, khối u da, xuất hiện các mảng đen trên da, sạm da, một phần da bị đỏ ửng, sau đó chảy nước, lở loét; tóc rụng; phù mí mắt, viêm kết mạc; đau cơ âm ỉ; đau tai; đau răng; hồng cầu và bạch cầu bị giảm, mạch máu bị thương tổn, rối loạn nhịp tim; trí nhớ giảm; buồn nôn, thỉnh thoảng rối loạn tiêu hoá nhẹ; sụt cân, mệt mỏi, suy nhược toàn thân; đôi khi xơ gan, có khối u ở gan, phổi; gây ung thư. As cũng ảnh hưởng đến thai nhi, làm tăng nguy cơ sẩy thai. Biểu hiện ban đầu tập trung trên da, nên thường bị nhầm với các GVHD: Ths. Trương Đăng Quang Ths. Nguyễn Trung Thành 9
- Xem thêm -