Tài liệu Kim loại nặng trong nước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG  TIỂU LUẬN Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC GVGD: ThS. Phạm Thị Hà SVTH: Nguyễn Bảo Ngọc Nguyễn Thị Phương Thảo Phan Minh Thông Phan Nhật Trường Đà Nẵng, tháng 5 năm 2014 MỤC LỤC MỞ ĐẦU...........................................................................................................3 I. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong nước ở Việt Nam và thế giới........4 1. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong nước trên thế giới......................4 2. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong nước ở Việt Nam.......................5 II. Đặc điểm và ảnh hưởng của các kim loại nặng trong nước:.......................6 1. Khái niệm chung:.....................................................................................6 2. Tính độc của một số kim loại nặng phổ biến...........................................6 2.1. Tính độc của chì ( Pb ):.....................................................................6 2.2. Tính độc của Cadimi (Cd ):...............................................................8 2.3. Tính độc của Crom ( Cr ):...............................................................10 2.4. Tính độc của thủy ngân ( Hg ):........................................................12 2.5. Tính độc của một số kim loại nặng khác:........................................14 III. Biện pháp...............................................................................................16 1. Biện pháp phòng ô nhiễm kim loại nặng:..............................................16 2. Biện pháp xử lý nước thải ô nhiễm kim loại nặng................................17 IV. Tài liệu tham khảo.................................................................................20 2 MỞ ĐẦU 71% bề mặt Trái Đất là được bao phủ bới lớp nước. Tổng lượng nước trên Trái Đất là 1.454.000.000 km3, nhưng chỉ có 2,5% là nước ngọt. Đến 98,8% nước ngọt ở dạng băng tuyết, tập trung ở hai cực, số còn lại là nước ở các ao hồ sông suối, trong khí quyển, nước ngầm và trong cơ thể sinh vật. Tuy nhiên, chính số ít nước ngọt đó đã tạo ra sự khác biệt giữa Trái Đất và các hành tinh khác. Có thể nói, nước ngọt là nguồn sống của sinh giới. Nước tham gia vào hầu hết quá quá trình sinh - địa – hóa, nước đóng vai trò rất quan trọng trong những hoạt động sống của sinh vật, hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con người. Thế nhưng hiện nay, nguồn tài nguyên quý giá đó đang suy giảm nghiêm trọng về cả số lượng lẫn chất lượng do những tác động của con người. Việc phát triển công nghiệp không có sự quy hoạch tổng thể, dân số vẫn tiếp tục tăng và đô thị ngày càng mở rộng đã làm tăng áp lực lên nguồn tài nguyên nước. Trong đó, ô nhiễm kim loại nặng (KLN) đang là một vấn đề rất cấp bách. Ô nhiễm KLN ngày càng trở nên phổ biến, có ảnh hưởng lâu dài không chỉ đến hệ sinh thái mà cả sức khỏe con người. Hàm lượng KLN trong nước thải vượt ngưỡng các quy chuẩn sẽ gây ô nhiễm nguồn nước và khi tích lũy trong cơ thể con người, nó sẽ gây các rối loạn về thận, gan, tim mạch, thần kinh… Để phòng chống và có biện pháp xử lí thích hợp đối với nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng, trước hết cần phải có sự hiểu biết đầy đủ về sự ô nhiễm này. Tiểu luận “Ô nhiễm kim loại nặng trong nước” bước đầu tìm hiểu về tình hình ô nhiễm kim loại nặng, nguồn gốc, cơ chế và tác động tiêu cực của KLN đến sức khỏe con người, đồng thời, đưa ra một số biện pháp đã và đang được sử dụng để phòng, chống ô nhiễm. 3 I. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong nước ở Việt Nam và thế giới 1. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong nước trên thế giới Trên thế giới tình hình ô nhiễm KLN không chỉ diễn ra ở các nước phát triển mà cả ở những nước đang phát triển và ngày càng diễn biến theo chiều hướng xấu. Các sự cố nhiễm độc KLN đã được ghi nhận ở nhiều nơi trên thế giới. Thành phố Tianying thuộc tỉnh An Huy, Trung Quốc cũng là nơi có hàm lượng Pb trong nguồn nước rất cao, ngay cả trong lúa mì ở Tianying cũng chứa Pb với nồng độ gấp 24 lần mức cho phép. KLN này đã đi vào trong cơ thể trẻ em ở đây gây ra một số bệnh và làm cho chỉ số thông minh của trẻ em bị giảm đi rất nhiều. Theo đánh giá của tổ chức Bình Minh Xanh (2004), nồng độ Hg đã tăng gấp 280 lần TCCP và lượng Cr trong nước uống tại Hồng Kông đã ở mức ung thư. Có tới 12 triệu tấn trong tổng số 484 triệu tấn ngũ cốc của Trung Quốc bị nhiễm độc KLN do tình trạng ô nhiễm đất trồng trọt [1]. Ở khu vực Nam Mỹ, ô nhiễm Hg chủ yếu từ hoạt động khai thác vàng. Hg được dùng để tách vàng ra từ quặng sa khoáng. Theo các báo cáo nghiên cứu của Elmer Diaz (Mỹ), mức độ nhiễm Hg có trong các loài cá sống ở đây rất cao, từ 10,2 - 35,9 ppm. Hàm lượng Hg có trong mẫu tóc và máu xét nghiệm của người dân sống xung quanh lưu vực các con sông như Tapajos, Madeira và Negro những nơi mà hoạt động khai thác vàng diễn ra mạnh mẽ được xác định lần lượt là 0,74 - 71,3 µg/g trong tóc và 90 - 149 µg/l trong máu. Tại Glasgow (1979 - 1980) có khoảng 42% các mẫu nước sinh hoạt có hàm lượng Pb vượt quá 100 mg/l. Ngoài ra theo thống kê của các nhà nghiên cứu khi phân tích 42 mẫu bùn từ các thành phố công nghiệp ở Anh và Wales thì hàm lượng Pb dao động trong khoảng 120 - 3.000 mg/l (trung bình 820 mg/l khối lượng khô) [2]. Tại Thái Lan, theo báo cáo của Viện Quốc tế quản lý nước (IWMI) năm 2004 thì hầu hết các ruộng lúa tại tỉnh Tak đã bị nhiễm Cd cao gấp 94 lần TCCP, có đến 5,756 người dân chịu ảnh hưởng và có nguy cơ nhiễm độc Cd dễ mắc chứng bệnh Itai Itai (làm mềm hóa và méo mó xương, gây tổn hại thận). Loại bệnh này đã từng xảy ra ở tỉnh Toyama (Nhật Bản) vào những năm 1940. Do hoạt động khai khoáng, làm ô nhiễm Cd trên sông JinZu đã làm cho hàng trăm người dân sống ở đây bị tổn thương thận, loãng xương và nhiều người bị tử vong [3]. 4 Có tới 60% nước sinh hoạt ở Sukinda (Ấn Độ) chứa Cr hóa trị VI với nồng độ lớn hơn hai lần so với các tiêu chuẩn quốc tế. Theo ước tính của một nhóm y tế Ấn Độ, 84,75% số người chết ở khu mỏ này đều liên quan đến các bệnh do Cr gây ra [4]. 2. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong nước ở Việt Nam Việt Nam là một nước đang phát triển, quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ đã góp phần đáng kể trong việc phát triển nền kinh tế của đất nước nhưng cùng với sự phát triển đó các vấn đề về môi trường chưa được quan tâm nên tình trạng ô nhiễm KLN diễn ra ngày một tăng cao. Ô nhiễm KLN ở Việt Nam chủ yếu diễn ra ở khu công nghiệp, khu đô thị, khu khai thác khoángsản.Theo báo cáo môi trường quốc gia 2011 có tới 90% số doanh nghiệp không đạt yêu cầu về tiêu chuẩn chất lượng dòng xả nước thải xả ra môi trường, 73% số doanh nghiệp xả nước thải không đạt tiêu chuẩn, do không có các công trình và thiết bị xử lý nước thải. Có 60% số công trình xử lý nước thải hoạt động vận hành không đạt yêu cầu. Thành phần nước thải chứa hàm lượng lớn các kim loại nặng như Cd, Cu, Fe, Zn, Cr,… Nước thải hiện thời vẫn chưa được phân loại dẫn đến khó khăn khi xử lý đồng thời hiệu quả xử lý không cao. Tại TP. Đà Nẵng theo đánh giá hiện trạng môi trường năm 2005 cho thấy tại vùng cửa sông, ven biển đang có tình trạng ô nhiễm một số KLN. Tại khu vực cửa sông Cu Đê, cửa sông Phú Lộc hàm lượng Hg trong nước vượt TCCP 0,08 – 0,56 lần, hàm lượng Pb vượt 0,06 – 0,27 lần TCCP, tại khu vực cửa Mũi Vịnh hàm lượng As, Fe, Zn vượt tiêu chuẩn từ 2,17 – 11,4 lần TCCP [5], [6]. Theo nghiên cứu của Phạm Thị Nga và cộng sự (Trung tâm Địa chất và Khoáng sản Biển, 125 Trung Kính, Cầu Giấy, Hà Nội) về hiện trạng KLN trong trầm tích Vịnh Đà Nẵng cho thấy: hàm lượng As trung bình là5ppm cao hơn nhiềusovới hàm lượng trung bình của As trong trầm tích biển nông thế giới, và đã xuất hiện những khu vực ô nhiễm Hg ở mức trung bình 0,2ppm.Hàm lượng Pb là 40ppm cao hơn nhiều so với mức tiêu chuẩn Canada (32ppm). Sở Tài nguyên và Môi trường Thành phố Đà Nẵng công bố kết quả kiểm tra nguồn nước tại vịnh Mân Quang và Âu thuyền Thọ Quang bị ô nhiễm với hàm lượng KLN vượt từ 1 đến 33 lần [5]. 5 II. Đặc điểm và ảnh hưởng của các kim loại nặng trong nước: 1. Khái niệm chung: Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm 3. Một vài KLN có thể cần thiết cho cơ thể sống bao gồm động vật, thực vật, các vi sinh vật, khi chúng chỉ ở một hàm lượng nhất định nào đó. Tuy nhiên, khi ở một lượng lớn hơn giới hạn cho phép nó sẽ trở nên độc hại.Những nguyên tố như Pb, Cd, Hg, Cr… không có lợi cho cơ thể sống.Những KLN này khi đi vào cơ thể sống ngay cả ở dạng vết cũng có thể gây độc hại. Trong tự nhiên, KLN tồn tại ở cả 3 môi trường: môi trường khí, môi trường nước và môi trường đất. Trong môi trường nước, thì KLN tồn tại dưới dạng ion hoặc phức chất.. So với hai môi trường trên thì nước là môi trường có khả năng phát tán KLN đi xa và rộng nhất.Nguồn nước có chứa KLN nếu được đưa đi tưới cây thì sẽ khiến cây trồng bị nhiễm KLN, và đất trồng cây cũng bị ô nhiễm KLN. Do đó, KLN trong môi trường nước có thể đi vào cơ thể người thong qua con đường ăn uống. Trong các KLN thì Cd, Pb, Cr, Hg là những KLN được cơ quan Bảo vệ Môi trường của Mỹ (US- EPA) xếp vào nhóm tám KLN phổ biến nhất và có độc tính cao nên báo cáo sẽ phân tích về nguồn gốc cũng như cơ chế phát sinh của 4 KLN đó. 2. Tính độc của một số kim loại nặng phổ biến 2.1.Tính độc của chì ( Pb ): a. Nguồn gốc: Chì có trong nước thải của các cơ sở sản xuất pin, acqui, luyện kim đen, hóa dầu, sản xuất năng lượng. công nghệ mỹ phẩm . Hoặc đưa vào môi trường nước từ nguồn không khí bị ônhiễm do sử dụng xăng pha chì trong các động cơ của phương tiện giao thông để chống kích nổ trong động cơ. Thời gian lưu trung bình của hợp chất chì trong không khí là 14 ngày. Do quá trinh tích tụ và lắng đọng, các hợp chất này được giữ lại ở trên bề mặt trái đất hoặc đi vào đại dương. b. Tính chất và cơ chế: 6 Chì có kí hiệu hóa học là Pb, khối lượng nguyên tử 209,2 khối lượng riêng d = 11,35 g/cm3, là kim loại thuộc nhóm IV, số thứ tự 82 trong bảng tuần hoàn hóa học. Trong tự nhiên Pb tồn tại dưới dạng quặng PbS, PbCO 3, PbSO4 [7]. Chì tương đối bền, có độc tính cao, có ái lực mạnh nên có thể thế chỗ kim loại khác trong cấu trúc của enzym. Phần lớn các muối vô cơ của chì (PbS, PbCO3, PbSO4, Pb(OH)2) là chất ít tan nên hàm lượng chì trong nước ngầm tương đối ít. Chúng có thể tạo nên các phức hydro, cacbonat, sunfat và cacboxyl trong thủy quyển. Nước ngọt chứa chủ yếu ở dạng phức cacbonat, nước biển chứa hợp chất chì chủ yếu ở dạng các phức clorua, nước của đất, chì lại ở dạng phức của các axit humic hoặc fulvic. Thêm vào đó , chì có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể thông qua dây chuyền thực phẩm, tích lũy sinh học trong cơ thể động vật biển thông qua quá trình metyl hóa như (CH3)3PbCl, (CH3)4Pb,… Phản ứng oxy hóa khử của chì trong môi trường: Pb2+ + 2H2O PbO2 + 4H+ + 2e- c. Tác động: Nguồn nước bị nhiễm các kim loại nặng đặc biệt là Pb có ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của chúng ta. Pb ảnh hưởng đến hệ sinh sản, có thể gây vô sinh, gây sẩy thai. Đặc biệt đối với phụ nữ đang mang thai và trẻ em là nhưng đối tượng mẫn cảm với nguy hại của chì nhất. Sự thâm nhiễm chì vào cơ thể con người từ rất sớm ở tuần thứ 20 trở đi của thai kì và tiếp diễn suốt thời kì mang thai. Còn đối với trẻ em có mức hấp thụ chì cao gấp 3-4 lần người lớn.Chì gây ảnh hưởng đến hệ thần kinh đặc biệt đối với trẻ sơ sinh và trẻ đang ở tuổi phát triển hệ thần kinh Một số nghiên cứu cho thấy nhiễm độc Pb làm giảm chỉ số thông minh (IQ) của trẻ. Một số đánh giá của các nhà khoa học cho thấy cứ tăng 10mg/l Pb trong máu sẽ gây giảm 1 – 5 điểm IQ đối với trẻ em bị nhiễm độc Pb. Nhiễm độc Pb làm hệ thần kinh luôn căng thẳng và rối loạn tập trung chú ý ở trẻ em từ 7 – 11 tuổi. Pb tích tụ ở xương, cản trở chuyển hóa canxi bằng cách trực tiếp hay gián tiếp thông qua kìm hãm sự chuyển hóa vitamin D.Kết quả chụp Xquang ở bé gái 19 tháng tuổi tại Kiên Giang cho thấy các đầu xương dài có đường viền tăng sáng do việc lắng đọng chì. Các bác sĩ đã thử định lượng chì trong máu, kết quả cho thấy mức chì rất cao, tới 65mg/l (bình thường dưới 5mg/l). Nguyên nhân do nhà cháu nằm gần con sông bị ô nhiễm, do việc xả nước thải của cơ sở sản xuất chì dung làm lưới đánh cá. 7 Kết quả chụp Xquang ở bé gái 19 tháng tuổi tại Kiên Giang Ở tuổi trung niên, nhiễm độc Pb sẽ làm huyết áp tăng gây nhiều rủi ro về các bệnh tim mạch. Ngộ độc cấp tính do Pb thường ít gặp. Ngộ độc thường diễn ra do ăn phải thức ăn có chứa một lượng Pb, tuy ít nhưng liên tục hằng ngày. Chỉ cần hằng ngày cơ thể hấp thu từ 1 mg Pb trở lên thì sau một vài năm sẽ có triệu chứng: hơi thở có mùi hôi thối, sưng lợi với viền đen ở lợi, da vàng, đau bụng dữ dội, táo bón, đau khớp xương, bại liệt chi trên (tay bị biến dạng), mạch yếu, nước tiểu ít [2], [4], [8]. Độc tính của Pb chủ yếu là do khả năng ức chế một số enzim của quá trình tổng hợp máu dẫn đến ngăn chặn quá trình tạo hồng cầu. Khi Pb trong máu khoảng 0,3 ppm thì quá trình sử dụng oxi để oxi hóa glucoza tạo năng lượng cho quá trình sống bị ngăn cản làm cơ thể mệt mỏi. Ở nồng độ > 0,8 ppm gây thiếu máu do không tổng hợp được hemoglobin. Quá trình tích lũy Pb trong nước gây ảnh hưởng đến các cơ quan, chu trình hoạt động sinh lý của sinh vật. Độ độc mãn tính của Pb là làm cho cá bị stress, đen vây. Độ độc cấp tính ảnh hưởng lên hệ thống mang, làm tôm cá không hô hấp được, gây chết hàng loạt. Theo WHO, nồng độ Pb tối đa cho phép trong nước uống là 0,05mg/l. 2.2.Tính độc của Cadimi (Cd ): a. Nguồn gốc : Cd là kim loại được sử dụng trong công nghiệp luyện kim, chế tạo đồ nhựa, hợp chất cadmium được sử dụng để sản xuất pin, cho các chất lân quang màu đen trắng truyền hình. Nguồn gốc cadimi đi vào nước là do quá trình khai thác quặng kẽm , đi vào khí quyển từ quá trình đốt rác, sản xuât phân bón nhưng không được xử lí sạch nên đã tích tụ lại vào nước ngầm, bụi lắng. 8 b. Tính chất và cơ chế : Cadimi có kí hiệu hóa học là Cd, khối lượng nguyên tử 112,411 đvC có khối lượng riêng d = 8,642 g/cm3, thuộc nhóm phân loại IIB là kim loại thuộc nhóm 12, số thứ tự 48 trong bảng tuần hoàn hóa học. Cadimi màu trắng ánh xanh, có hóa trị 2, rất dễ cắt bằng dao.Nó có những tính chất hóa học tương tự như kẽm nhưng có xu hướng tạo ra các hợp chất phức tạp hơn. Cadimi tạo ra nhiều loại muối trong đó sunfua cadmi là phổ biến nhất.Sulfua này được sử dụng trong thuốc màu vàng.Kẽm là nguyên tố cần thiết cho sự sống thì cadimi lại không cần thiết cho cơ thể sống và có thể thay thế kẽm(Zn) trong một số cấu trúc của cơ thể nên có thể trữ lại trong người và gây độc chỉ với một lượng rất nhỏ. Độ linh động của các hợp chất Cd trong thủy quyển được xác định bởi độ hòa tan của hydroxyt, cacbonat, sunfit cadimi và ảnh hưởng của độ hòa tan do sự thay đổi pH và sự tạo phức. Độ linh động của Cd trong nước sẽ giảm đi bởi sự có mặt của CO32-. Dưới điều kiện hiếu khí, tại lớp nước bề mặt đại dương thì phức clo sẽ được tạo thành với cadimi: Cd2+ + ClCdCl+ Cd2+ + OH- + ClCd(OH)Cl Trong môi trường thiếu oxy, sẽ xuất hiện CdS kết tủa: CdCl+ + H2S CdS(R) + 2H+ + Clc. Tác động: Trong cơ thể người Cadimi tích tụ mãn tính ở trong thận, nó có thể gây ra rối loạn chức năng nếu hàm lượng lên đến 200mg/kg trọng lượng cơ thể.Cadimi là một trong rất ít nguyên tố không có ích lợi gì cho cơ thể con người. Nguyên tố này và các dung dịch các hợp chất của nó là những chất cực độc thậm chí chỉ với nồng độ thấpvà chúng sẽ tích lũy sinh học trong cơ thể cũng như trong các hệ sinh thái. Hít thở phải bụi có chứa Cadimi nhanh chóng dẫn đến các vấn đề đối với hệ hô hấp và thận, có thể dẫn đến tử vong (thông thường là do hỏng thận).Nuốt phải một lượng nhỏ Cadimi có thể phát sinh ngộ độc tức thì và tổn thương gan và thận. Các hợp chất chứa Cadimi cũng là các chất gây ung thư. Thức ăn và nước uống là con đường chính mà Cadimi đi vào cơ thể, nhưng việc hút thuốc lá cũng là nguồn gây nhiễm kim loại này. Những người hút thuốc lá có thể thấm vào cơ thể lượng Cadmi từ 20 – 36 µg/ngày. 9 Do lượng Cadimi thải ra khỏi cơ thể con người rất chậm (0,1% trong một ngày đêm) nên dễ diễn ra quá trình ngộ độc mãn tính. Những triệu chứng sớm nhất của nó là tổn thương ở thận và hệ thần kinh, có albumin trong nước tiểu, rối loạn chức năng các cơ quan sinh dục, sau đó thấy đau dữ dội ở xương sống lưng và xương chậu [2], [8], [9]. Hơn nữa, thực vật sẽ không phát triển được nếu chúng tích lũy Cadimi với hàm lượng quá cao. Theo WHO, nồng độ Cd tối đa cho phép với nước uống là 0,003mg/l. 2.3.Tính độc của Crom ( Cr ): a. Nguồn gốc: Cr xuất hiên là kết quả của quá trình khoáng hóa và sự hòa tan Cr hữu cơ từ trong đất. Chúng thường được sử dụng trong ngành luyện kim, làm thuốc nhuộm , vải sợi, mực in, ảnh màu và sơn, làm chất chống ăn mòn trong các thiết bị giếng khoan (mạ) , cromit được dùng để nung gạch, ngói. Nguồn Cr do hoạt động nhân tạo và tự nhiên ( phong hóa) đi vào môi trường khoảng 150.103 tấn/năm. b. Tính chất và cơ chế : Crôm có kí hiệu hóa học là Cr, nguyên tử khối là 51,9961 đvC, có khối lượng riêng d = 7,2 g/cm3 thuộc nhóm phân loại VIB, số thứ 24 trong bảng hệ thống tuần hoàn hóa học. Trong nước, crom tồn tại ở 2 dạng Cr(III) và Cr(VI). Hợp chất Cr3+ hầu như không độc, thường tồn tại trong môi trường axit, nhưng trong môi trường kiềm lại tồn tại ở dạng hydroxyt Cr(OH) 3 hoặc Cr(OH)4- với cân bằng sau: Cr(OH)3 + OH - [Cr(OH)4] - K(25oC) =10-2 Tuy nhiên, ở hợp chất Cr6+ là những chất oxy hóa mạnh và độc hại đối với động thực vật và con người. Nồng độ của chúng trong nguồn nước tự nhiên tương đối thấp vì chúng rất dễ bị khử bởi các chất hữu cơ. Người ta hay sử dụng tính chất này để xác định lượng oxy cần thiết trong mẫu nước vì chất hữu cơ luôn sử dụng nguồn O2 cho tiêu thụ và phân hủy ra những chất vô cơ đơn giản hơn. {CH2O} + O2 vsv CO2 + H2O 10 Cr6+ tồn tại ở dạng ion khác nhau dưới những cân bằng xác định, chúng có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau tùy thuộc vào điều kiện môi trường: 2CrO42- + 2H+ Cr2O72- + H2O Phản ứng oxy hóa khử: 2Cr3+ + 7H2O Cr2O72- + 14H+ + 6ec. Tác động: Cr(III) cần thiết cho cơ thể ở liều lượng nhỏ nó tham gia vào quá trình trao đổi chất của đường trong cơ thể, nếu thiếu hụt sẽ gây nên bệnh thiếu hụt Cr. Ngược lại Cr(VI) rất độc hại khi hít phải [10]. Nồng độ Cr trong nước uống thường thấp hơn 2 µg/l (mặc dù thực tế đã có trường hợp nồng độ Crôm trong nước uống cao tới 120 µg/l). Nhìn chung thực phẩm là nguồn chính đưa Cr vào cơ thể con người, sự hấp thụ Cr tùy thuộc trạng thái oxi hóa của chất đó. Cr(VI) hấp thụ qua dạ dày, ruột nhiều hơn Cr (III) và còn có thể thấm qua màng tế bào. Các hóa chất hóa trị VI của Cr gây viêm loét da, xuất hiện mụn cơm, viêm gan, viêm thận, ung thư phổi… IARC đã xếp Cr(VI) vào nhóm 1 và Cr(III) vào nhóm 3. Hàm lượng cao Cr có thể làm kết tủa protein, các axit nucleic và ức chế hệ thống enzim cơ bản [11]. Theo WHO, nồng độ Cr tối đa cho phép trong nước uống là 0,05mg/l. Cr (VI) gây ung thư phổi 2.4.Tính độc của thủy ngân ( Hg ): a. Nguồn gốc: 11 Các hợp chất thủy ngân được ứng dụng rộng rãi trong các ngành kỹ thuật khác nhau như: quá trình điện phân, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc chống nấm , kỹ thuật điện tử ( sản xuất đèn huỳnh quang), chế tạo xúc tác, nha khoa, dược phẩm , bột giấy và các ngành khác. Nhờ tuần hoàn tự nhiên do quá trình phong hóa, núi lửa, vận chuyển theo dòng chảy ..mà thủy ngân được tích lũy trong đất, trong nước, trong cơ thể động thực vật, con người, hàm lượng thủy ngân thải ra ở mặt đất lớn hơn ở đại dương. b. Tính chất và cơ chế: Thủy ngân có kí hiệu là Hg, có khối lượng riêng là 13,579g/cm 3 .Thủy ngân là kim loại có màu sáng bạc, dạng lỏng, các muối tan trong nước là clorua, sunfat, nitrat, clorat. Trong hệ thống nước bão hòa oxy, có thể thấy thủy ngân ở dạng Hg2+ tạo thành từ Hg. Trong điều kiện yếm khí thường gặp thủy ngân ở dạng Hg hoặc phức chất với HgS22-.Các phản ứng metyl hóa sinh học có một ý nghĩa quan trọng đối với tính độc của các hợp chất thủy ngân. Quá trình metyl hóa thủy ngân có thể xảy ra liên tiếp dưới những điều kiện yếm khí nhờ các co-enzym chứa Co(III) sinh ra metyl cobalamin như là chất trung gian trong quá trình tổng hợp. Vì vậy nước và các chất lắng trong quá trình thối rửa sẽ tạo điều kiện cho quá trình sinh ra metyl thủy ngân hoặcdimetyl thủy ngân vì ở dạng hữu cơ thì Hg liên kết với nhóm sulfhydryl (-SH) từ các acid amin có chứa S trong cơ thể sinh vật chết. Ngoài ra, Hg còn liên kết với các gốc hydrocarbon như là CH 3HgCl, CH3Hg+ và CH3HgCH3 .Các hợp chất thủy ngân có độ độc tính cao và tích tụ lâu đặc biệt là methy thủy ngân.Nếu môi trường axit, methy thủy ngân (dễ hòa tan trong nước) là dạng tồn tại chủ yếu, còn môi trường kiềm thì dạng ưu thế là dimethyl thủy ngân (dễ bay hơi đi vào khí quyển). c. Tác động: Khi xâm nhập vào cơ thể thủy ngân sẽ liên kết với những phân tử nucleotit trong cấu trúc protein làm biến đổi cấu trúc và ức chế hoạt tính sinh học của tế bào. Đối với tế bào não, sự nhiễm độc thủy ngân có thể gây nên những tổn thương cho trung tâm thần kinh với các triệu chứng như run rẩy, khó khăn trong diễn đạt và giảm sút trí nhớ, nặng hơn là gây tê liệt, nghễnh ngang, nói lắp và thậm chí có thể gây tử vong. Nhiễm độc metyl thủy ngân cũng dẫn đến sự phân chia nhiễm sắc thể, phá vỡ nhiễm sắc thể và ngăn cản sự phân chia tế bào. Đặc biêt là phụ nữ mang thai khi bị phơi nhiễm với thủy ngân có thể sinh con bị nhiễm độc thủy ngân bẩm sinh gây quái thai, dị tật… [12], [4]. 12 Những trẻ em bị dị tật do nhiễm độc thủy ngân Tính độc của thủy ngân phụ thuộc vào dạng hợp chất hóa học của nó: - Thủy ngân kim loại tương đối trơ và không độc, nếu nuốt thủy ngân vào trong bụng thì sau đó lại được thải ra ngoài, không gây hậu quả nghiêm trọng. Nhưng hơi thủy ngân nếu hít vào thì rất độc.Khi hít phải hơi thủy ngân, thủy ngân sẽ vào não qua máu, huỷ hoại hệ thần kinh trung ương [4]. - Thủy ngân (I) Hg22+ vào cơ thể thì tác dụng với ion Cl - trong dạ dày tạo hợp chất không tan Hg2Cl2, bị đào thải ra ngoài, nên Hg22+ không độc [4]. - Thủy ngân (II) Hg2+ rất độc, nó dễ dàng kết hợp với các amoni axit có chứa lưu huỳnh của protein. Hg2+ cũng tạo liên kết với hemoglobin và albumin trong huyết thanh vì cả hai chất đều có chứa nhóm –SH [4]. - Các hợp chất hữu cơ của thủy ngân có độc tính cao nhất, đặc biệt là ion metyl thủy ngân CH3Hg+, chất này tan được trong mỡ,phần chất béo của các màng trong não tủy [4]. Các triệu chứng nhiễm độc thủy ngân bắt đầu xuất hiện khi nồng độ metyl thủy ngân trong máu vào khoảng 0,5 µg/g [12], [4]. Theo WHO nồng độ Hg tối đa cho phép với nước uống là 1mg/l, với nước nuôi thủy sản là 0,5mg/l. 2.5.Tính độc của một số kim loại nặng khác: Kim Nguồn phát Tính chất và dạng loại thải tồn tại nặng Cơ chế 13 Arsen (As) Có trong thành phần các loại khoáng, thuốc trừ sâu, chất thải hóa học, chất độc hóa học trong chiến tranh như ClCH=CHAsCl2; (C6H5)2AsCl; (C6H5)2AsCN không màu, không mùi, độc như As2O3 vàAs2O5 là những chất hút ẩm và dễ dàng hòa tan trong nước để tạo thành các dung dịch có tính axít. Trong nước, arsen tồn tại dạng muối arsenat và arsenic. Selen (Se) Nguồn nước tự nhiên, quặng sunfua, than Selen có mặt tự nhiên trong một số dạng hợp chất vô cơ, bao gồm selenua,selenat, selenit. selen là chất vi dinh dưỡng thiết yếu nhưng lại có độc tính nếu dùng thái quá. Sử dụng vượt giới hạn trên của DRI là 400 microgam/ngày có thể dẫn tới ngộ độc selen Manga n (Mn) Chất thải công nghiệp mỏ, các qúa trình vi sinh trong các quặng Mn ở giá trị pH Mn cần thiết cho sinh vật, tồn tại chủ yếu ở dạng MnO2 .H2O trong nước biển và dạng hợp chất của Mn2+ khó tan. As5+ được khử bằng vi sinh về As3+ rồi được metyl hóa bởi nấm hoặc vi khuẩn tùy vào điều kiện môi trường khác nhau. Các đi- và trimetyl arsen tích tụ căn lắng gây độc cao. Muối mangan được hình thành do quá trình oxy hóa khử, ở điều kiện pE và pH trung bình sẽ tạo nên các hợp chất mangan Mn4+ và 14 thấp, lửa , Sắt (Fe) sẽ tạo Mn2+ trong môi truong yếm khí dưới tác dụng của vi khuẩn núi Chất thải công nghiệp, mạ kim loại, hàn Là kim loại trắng bạc, tỉ khối 7,874, thường tan trong nước dưới dạng bicacbonat và hidroxyt, vòng tuần hoàn của Fe qua sông ra biển với lượng 103triệu tấn /năm, trong đó 95% ở dạng keo phân tán với đặc tính hấp phụ Các phản ứng tạo phức chất bền , tạo liên kết phối trí với các tác nhân vòng. Các quá trình khử proton hóa và khử hydrat hóa. Cac phản ứng phân hủy FeS2. 15 III. Biện pháp 1. Biện pháp phòng ô nhiễm kim loại nặng: a. Xây dựng mạng lưới giám sát chất lượng nước trong vùng: giám sát chất lượng nước là công cụ quan trọng để thu thập số liệu nhằm hiểu được tình trạng chất lượng nước, phát hiện xu thế biến đổi chất lượng nước, mối quan hệ nguyên nhân - hậu quả và trên cơ sở đó đề ra các biện pháp thích hợp để bảo vệ chất lượng nước. b. Xây dựng ngân hàng dữ liệu chất lượng nước: Trong công tác quản lý và bảo vệ tài nguyên nước ngoài yếu tố số lượng thì các thông tin về chất lượng nước ngày càng có vị trí quan trọng. Ngân hàng dữ liệu không phải chỉ là nơi thuần tuý lưu trữ số liệu mà đó chính là một mô hình có chức năng tập hợp, cập nhật và xử lý số liệu nhằm đưa ra các thông tin thoả mãn các yêu cầu đa dạng của người sử dụng. c. Hành chính: Phí xả nước thải vào nguồn nước: Phí xả nước thải đối với nguồn ô nhiễm điểm. Việc thực hiện loại phí này phản ánh rõ ràng nguyên tắc “ai gây ô nhiễm - người đó phải trả tiền” ở đây không chỉ các cơ sở sản xuất xả chất thải phải chịu phí mà cả những ai gây ô nhiễm cũng phải chịu phí kể cả các hộ gia đình xả nước thải sinh hoạt của mình. Nghị định số 67/2003/ NĐ-CP ngày 13/6/200. d. Tuyên truyền: Tiến hành các hình thức trao đổi trực tiếp với các địa phương để phổ biến Luật Tài nguyên nước và xem xét tình hình thực hiện. Lấy ý kiến của địa phương về các nội dung cần quy định trong văn bản dưới luật. e. Xử lí nước thải ô nhiễm kim loại nặng trước khi thải ra môi trường: Nước thải ô nhiễm kim loại nặng thường được xử lí theo các mô hình sau 16 - Dòng nước thải được đưa vào bể tiếp nhận. Song chắn rác được dùng để loại bỏ các chất rắn có kích thước lớn như: giấy, gỗ, nilon, lá cây… - Nước tiếp tục được đưa vào bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải đầu vào hệ thống xử lý. - Nước thải từ bể điều hòa sang bể phản ứng, tại đây, bơm định lượng sẽ châm hóa chất vào bể với với liều lượng nhất định và được kiểm soát chặt chẽ. Cánh khuấy giúp trộn nhanh và đều hóa chất vào nước thải. Sau đó, nước thải tự chảy qua bể keo tụ tạo bông. - Hóa chất được thêm vào và hệ thống motor cánh khuấy với tốc độ chậm ở bể keo tụ tạo bông sẽ tạo lên các bông cặn có kích thước lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ở bể lắng. - Nước thải sau bể lắng sẽ chảy qua bể trung gian để chuẩn bị quá trình lọc áp lực. Bùn được bơm về bể chứa bùn, và xử lý theo quy định.  - -  - 2. Biện pháp xử lý nước thải ô nhiễm kim loại nặng a. Sử dụng sinh vật chỉ thị: là các loài sinh vật mà sự hiện diện và thay đổi số lượng các loài chỉ thị cho sự ô nhiễm hay xáo trộn của môi trường. Các loài này thường mẫn cảm cao với các tác nhân hóa lý xảy ra trong môi trường đó, nên có thể dùng để nhận biết ô nhiễm. Ưu điểm Có khả năng thu nhận kim loại nặng ở mức độ cao, diện tích bề mặt sinh khối lớn, giá thành thực hiện thấp. Trong quá tình thu mẫu dễ dàng, không ảnh hưởng đến sinh cảnh tự nhiên khi thu mẫu. Đã được định loại rõ ràng, dễ nhận dạng, có kích thước vừa phải, số lượng nhiều, dễ tích tụ chất ô nhiễm, có khả năng sống dài. Trai, ốc có thể tích tụ Cd trong cơ thể cao gấp 100.000 lần so với môi trường xung quanh. Có khả năng thích ứng cao với mọi đk thời tiết, môi trường. Nhược điểm: Không xử lý nhanh chóng được, cần thời gian. Dùng sinh vật xử lý môi trường nước bán ra thị trường -> ảnh hưởng đến sức khỏe con người. b. Công nghệ NANO VAST xử lý nước nhiễm Asen và kim loại nặng: Trong công nghệ NanoVAST, một hệ thống tiền xử lý theo kỹ thuật thông thường được lắp đặt trước hệ thống hấp phụ. Nhiệm vụ của hệ thống này là bão hòa oxy không khí nhằm tách loại triệt để Fe, Mn… và qua đó giảm tối đa nồng độ asen và các chất rắn lơ lửng.Hiệu quả làm việc của hệ thống này là rất quan trọng nhằm giảm tải và chống làm bẩn các chất hấp phụ. 17 HxtliýửềệnN-M/2CF0LọhcBsạưểớ Công nghệ được sử dụng hai vật liệu tiên tiến: NC-F20 và NC-MF. Vật liệu NC-F20 Vật liệu NC-MF • Đặc tính vật liệu: Cả hai vật liệu (Nc-F20 và NC-MF) đều có thời gian sống cao khi làm việc liên tục, dễ sử dụng, dễ loại bỏ khi vật liệu hết tác dụng, rất thích hợp với các hệ thống nhỏ nhất là quy mô hộ gia đình, cơ quan xí nghiệp, chi phí hoạt động thấp và thân thiện với môi trường. (a)Hệ thống Nano VAST công suất 1,5m3/h được lắp đặt tại trạm xá xã Nhân Khang – Lý Nhân – Hà Nam;(b) Hệ thống Nano VAST công suất 1,2m3/h – Xử lý nước nhiễm asen đã qua lọc được lắp đặt tại phố Trung Yên – Hà Nội. c. Xử lý kln nhờ khả năng hấp thụ của thực vật. 18 Xử lý nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp rác hiện đang là vấn đề "nóng" tại các đô thị lớn ở Việt Nam. Ðây là nguồn nước thải độc hại do có chứa nhiều chất độc hại hủy diệt đối với sinh vật và con người như ni-tơ, a-mô-niắc,các chất kim loại nặng. Giải pháp "cánh đồng tưới" và "cánh đồng lọc” đưa ra giúp tận dụng diện tích đất tại bãi chôn lấp để trồng cây có khả năng hấp thu kim loại nặng cao và đóng góp một phần giá trị kinh tế như cỏ Vetiver. Cánh đồng lọc, cánh đồng tưới dựa theo cơ chế xử lý nước thải trong đất. Khi tưới nước thải lên mặt đất, nước thải sẽ thấm vào lòng đất và được đất giữ lại, chuyển hóa các chất bẩn. Quá trình lọc qua đất, các hạt keo và chất lơ lửng sẽ được giữ lại ở lớp trên cùng, sau đó sẽ tạo ra lớp màng sinh vật hấp thụ các chất hữu cơ có trong đất, ngoài ra còn cỏ thể hấp thụ các chất kim loại nặng Fe, Cd,… khỏi hệ thống nước. 19 IV. Tài liệu tham khảo [1] Phạm Văn Hiệp (2008), Nghiên cứu sự tích lũy kim loại nặng cadimium (Cd )và chì (Pb trong loài Corbicula sp. ở các vùng cửa sông tại thành phố Đà Nẵng, Khóa luận tốt nghiệp, trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng. [2] Lê Huy Bá (2006), Độc học môi trường, NXB Đại học quốc gia TP HCM. [3] Nguyễn Văn Khánh, Phạm Văn Hiệp (2009), Nghiên cứu sự tích lũy kim loại nặng Cadmium (Cd) và Chì (Pb) của loài Hến (Corbicula sp.) vùng cửa sông thành phố Đà Nẵng, Tạp chí Khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng, 1(30), tr.83-89. [4] Hoàng Thái Long Hóa học môi trường, NXB Đại học Khoa học Huế. [5] Phạm Thị Nga, Lê Văn Đức, Nguyễn Duy Duyến, Lê Việt Thành, Trung tâm Địa chất và Khoáng sản Biển (2001), Đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích vịnh Đà Nẵng: Kiến nghị và giải pháp phòng ngừa, Báo cáo khoa học môi trường thành phố Đà Nẵng. [6] Dương Công Vinh (2009), Nghiên cứu sự tích lũy một số kim loại nặng ở loại Hến (Corbicula sp.) và Hầu sông (Ostrearivularis Gould) tại cửa sông Cu Đê TP. Đà Nẵng, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng. [7] Doãn Văn Kiệt, Một số nguyên tố vi lượng thường gặp trong nước và ảnh hưởng của chúng, Đại học Tây Bắc. [8] Munir Ziya Lugal Goksu, Mustafa Akar, Fatma Cevik, Ozlem Findik (2007), Bioaccumulation of Some Heavy Metals( Cd, Fe, Zn, Cu) in Town Bivalvia Species, Faculty of Fisheries, Adana publishers, Turkey. [9] Sari Airas (2008), Trace metal concentrations in blue mussel Mytilusedulis in Byfiorden and the coastal areas of Bergen, Institute for Fisheries and Marine, Bergen University, Bẹjing. [10] Mertz, Walter (1993), Chromium in Human Nutrition, Journal of Nutrition 123(4): 632-636. [11] Nguyễn Văn Dục, Nguyễn Dương Tuấn Anh, Ô nhiễm nước bởi kim loại nặng ở khu vực công nghiệp Thượng Đình, Tạp chí Khoa học, Đại học Quốc Gia Hà Nội. [12] Bộ y tế (2007), Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT về việc ban hành “Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm”. 20