Ô nhiễm arsen

Mục lục Mở đầu 2 I. Giới thiệu tổng quan về Arsen 3 II. Khảo sát Arsen trong tự nhiên 5 1. Dạng tồn tại của arsen trong đá và quặng gốc 5 2. Arsen trong đới quặng phong hoá 7 3. Arsen trong nước ở các khu vực mỏ quặng giàu arsen 8 4. Arsen ở vùng đồng bằng: 10 III. Chu trình của Arsen trong tự nhiên và nguyên gây nhân ô nhiễm Arsen 12 1. Nguyên nhân từ tự nhiên 14 2. Nguyên nhân từ con người 15 IV. Nhiễm độc Arsen ở người 17 1. Những con đường xâm nhập của Arsen vào cơ thể người 17 2. Tác hại của Arsen đến sức khỏe con người 18 a. Nhiễm độc cấp tính 19 b. Nhiễm độc mãn tính 19 3. Cơ chế gây độc của Arsen 21 4. Nhận biết as trong đời sống hàng ngày 22 V. Các phương pháp xử lý Arsen 23 1. Keo tụ-Kết tủa 23 2. Keo tụ bằng hóa chất 24 3. Phương pháp oxy hóa 24 4. Hấp phụ 25 5. Trao đổi Ion 26 Kết luận 27 Tài liệu tham khảo 28

doc28 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 11/01/2013 | Lượt xem: 6252 | Lượt tải: 46download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Ô nhiễm arsen, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Mục lục Mở đầu 2 I. Giới thiệu tổng quan về Arsen 3 II. Khảo sát Arsen trong tự nhiên 5 1. Dạng tồn tại của arsen trong đá và quặng gốc 5 2. Arsen trong đới quặng phong hoá 7 3. Arsen trong nước ở các khu vực mỏ quặng giàu arsen 8 4. Arsen ở vùng đồng bằng: 10 III. Chu trình của Arsen trong tự nhiên và nguyên gây nhân ô nhiễm Arsen 12 1. Nguyên nhân từ tự nhiên 14 2. Nguyên nhân từ con người 15 IV. Nhiễm độc Arsen ở người 17 1. Những con đường xâm nhập của Arsen vào cơ thể người 17 2. Tác hại của Arsen đến sức khỏe con người 18 a. Nhiễm độc cấp tính 19 b. Nhiễm độc mãn tính 19 3. Cơ chế gây độc của Arsen 21 4. Nhận biết as trong đời sống hàng ngày 22 V. Các phương pháp xử lý Arsen 23 1. Keo tụ-Kết tủa 23 2. Keo tụ bằng hóa chất 24 3. Phương pháp oxy hóa 24 4. Hấp phụ 25 5. Trao đổi Ion 26 Kết luận 27 Tài liệu tham khảo 28 Mở đầu Từ rất lâu,con người đã biết tới Arsen và độc tính của nó.Độc tính của Arsen có thể gây chết cho gia súc, gia cầm chủ yếu liên quan tới nguồn gốc tự nhiên.Trong tự nhiên, Arsen tồn tại ở nhiều dạng, có nhiều trong quặng chứa nhiều lưu huỳnh, sắt, đồng, gây hại cho con người và động thực vật. Theo 1 số nghiên cứu cho thấy, arsen là 1 chất cực độc, gấp 4 lần so với thủy ngân. Mặc dù trước đây, người ta vẫn dùng Arsen 1 cách thông dụng trong công nghiệp khai mỏ,luyện kim,thuốc trừ sâu,thuốc diệt cỏ,thậm chí trong 1 số chất tăng trọng cho gia súc. Tuy nhiên,trong khoảng 20 năm trở lại đây, các nhà khoa học đã chứng minh được tác hại của Arsen và con người mới có cái nhìn đúng đắn về ảnh hưởng của nó tới sức khỏe và đời sống. Arsen vào cơ thể con người chủ yếu thông qua con đường hô hấp và tiêu hóa, đặc biệt thông qua việc sử dụng nước ngầm bị ô nhiễm Arsen. Arsen có thể gây ra các bệnh kinh niên như u hắc tố, ung thư biểu bì, hoại thư da…Nó đã gây ra những đợt nhiễm độc do tích tụ Arsen lớn nhất trong lịch sử loài người (ở Bangladesh). Theo nghiên cứu ở Nhật Bản, qua các xét nghiệm lâm sang đã cho thấy, trong số 29 người uống nước giếng bị ô nhiễm Arsen có 23 người (93%) có biểu hiện nhiễm hắc tố (melanosis) và 22 người (26%) mắc bệnh tăng sừng hóa bẩm sinh gan bàn chân (palmoplantar hyperkeratoris). Ở Việt Nam, nước tại 1 số khu vực lớn và đông dân cư sinh sống như Hà Nội, Việt Trì-Lâm Thao, thượng nguồn sông Mã…có hàm lượng Arsen vượt quá tiêu chuẩn cho phép, thậm chí có nơi vượt hơn 10 lần so với TCVN (hàm lượng Arsen cho phép trong nước sinh hoạt của VN là 0,05mg/l). Do ở Việt Nam, một số lượng lớn người dân còn sử dụng nước uống, nước sông suối để sinh hoạt, ăn uống nên vấn đề ô nhiễm Arsen thật sự rất cấp bách. Với việc sử dụng nước phức tạp như hiện nay,cũng như việc ô nhiễm Arsen tiềm ẩn chưa phát hiện được hay chưa khảo sát được thì việc nhiễm độc tiềm tàng rất có thể xảy ra. Đặc biệt, càng nguy hiểm hơn khi hiện nay, hầu hết các bệnh gây ra bởi nhiễm độc Arsen vẫn chưa có thuốc đặc trị. Để giải quyết những yêu cầu vô cùng cấp bách trong việc xử lí ô nhiễm Arsen trong nguồn nước, chúng ta phải có sự hiểu biết cặn kẽ về chu trình hóa học của Arsen trong tự nhiên để đưa ra những biện pháp thích hợp nhằm ngăn chặn và hạn chế việc ô nhiễm Arsen trong nguồn nước. Giới thiệu tổng quan về Arsen Arsen (còn được gọi là thạch tín) là nguyên tố số 33 trong bảng tuần hoàn hóa học Mendeleep, có tên tiếng anh là Arsenic (kí hiệu là As). Arsen là 1 thành phần tự nhiên của vỏ Trái Đất, khoảng 1-2mg As/kg (khoảng 0,0001%) nhưng lại phân bố rộng rãi trong tự nhiên. As tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau trong tự nhiên như arsenopyrite hoặc các hợp chất với lưu huỳnh.Arsen hiện diện trong nước ngầm trong trạng thái yếm khí dưới dạng As(III) và dạng trung tính.Arsen có 3 dạng thù hình: Alpha-màu vàng; beta-màu đen;gamma-màu xám.Dạng vô cơ độc hơn dạng hữu cơ.Khi tiếp xúc với không khí(nước mặt),một phần lớn As(III) sẽ bị chuyển hóa thành As(V);hợp chất hóa trị III có độc tính cao hơn.Trong điều kiện ẩm ướt, arsen sunfua dễ bị hòa tan,rửa trôi và xâm nhập vào đất,nước,không khí. 1 số hợp chất của arsen như: +Arsenic (III) florua AsF3. +Arsenic( V ) floride AsF5. +Arsenic(III) hidide AsH3. +Arsenic (III) oxide As2O3 +Arsenic( V ) oxide As2O5 +Arsenic(III) sulphide As2S3…. As(III): Trong môi trường sinh thái, các dạng hợp chất As hoá trị 3 có độc tính cao hơn hợp chất As có hoá trị 5. Môi trường khử là môi trường thuận lợi để cho nhiều hợp chất As(V) chuyển sang As(III). Trong những hợp chất As thì H3AsO3 độc hơn H3AsO4 . Dưới tác dụng của các yếu tố oxi hoá trong đất thì H3AsO3 có thể chuyển thành H3AsO4. Thế oxi hoá khử, độ pH của môi trường và lượng kaolit giàu Fe3+... là những yếu tố quan trọng tác động đến quá trình oxi hoá – khử các hợp chất Arsen trong tự nhiên. Những yếu tố này có ý nghĩa làm tăng hay giảm sự độc hại của các hợp chất Arsen trong môi trường sống. As(V) : As(V) có thể được chuyển thành As(III) và gây độc giống như As(III), có cấu trúc giống phosphate hữu cơ và có thể thay thế cho phosphate trong sự thuỷ phân glucose và sự hô hấp của tế bào. Khảo sát Arsen trong tự nhiên Arsen có thành phần từ quá trình hình thành địa chất trong tự nhiên. Dạng tồn tại của arsen trong đá và quặng gốc Arsen trong các mỏ quặng nhiệt dịch tồn tại dưới dạng các khoáng vật như: arsenopyrit (FeAsS), realgar (AsS), oripigmen (As2O3), scorodit (FeAsO4.2H2O), loellingit (FeAs2), grexdorfit (NiAsS), glaucodot (CuFeAsS), cobaltin (CoAsS), prustit (Ag3AsS), enargit (CuAsS4), tennantit (Cu12As4S13), nickelin (NiAs), rammensbergit (NiAs2), chloantit (NiAs3), ..., trong đó khoáng vật chứa arsen phổ biến nhất trong các mỏ nhiệt dịch là arsenopyrit. Đại đa số các trường hợp gặp arsen trong các vùng quặng sulfur đa kim, trong các mỏ vàng, antimon, thuỷ ngân, cobalt, molybden, đồng, thiếc. Bảng 1. Hàm lượng arsenopyrit và arsen trong một số vùng quặng ở Việt Nam. TT  Kiểu quặng  Khu vực, vùng  Diện tích  Arsenopyrit (%)  Arsen (g/t hoặc %)   1  Thạch anh - arsenopyrit-cassiterit  Quỳ Hợp  25 km2     8-15%   2  Thạch anh - arsenopyrit-cassiterit  Đa Lu, Play Non hạ        0,5-4,5% 2-12,4%   3  Thạch anh - arsenopyrit-cassiterit  Phú Lâm, Tuyên Quang  11 km2     0,52-9,79%     4  Thạch anh -arsenopyrit-vàng  Làng Đầu        0,23-29,81%   5  Thạch anh -arsenopyrit-vàng  Vai Đào - Cao Răm        2-15%   6  Thạch anh -arsenopyrit-vàng  Xuân Thu, Trà Bắc        0,8-19,12%   7  Antimonit-pyrit-arsenopyrit-vàng  Làng Vài, Chiêm Hoá  29,25 km2     0,1-24,16%   8  Antimonit-pyrit-arsenopyrit-vàng  Lũng Cóc, Nà Ngần        1,26%   9  Pyrit-arsenopyrit-sphalerit-galenit  Chợ Điền, Tuyên Quang  150 km2     1,92-19,1%   10  Pyrit-arsenopyrit-sphalerit-galenit  Ancroet, Sông Trao     2-25%  1-19,1%   11  Đồng porphyr  Tà Lương - Cam Ranh  150 km2     0,03%   12  Listvenit từ đá siêu mafic  Hin Hụ - Bang Mon  >4 km2  ít -3%  72,4 g/t          Bảng 1. Hàm lượng arsenopyrit và arsen trong một số vùng quặng ở Việt Nam. Arsen trong đới quặng phong hoá Các loại quặng gốc có chứa arsen khi bị phong hoá thường tạo thành những đới đỏ nâu và nhẹ hơn quặng gốc (do một số thành phần trong quặng bị rửa trôi). Qua nghiên cứu cụ thể ở vùng quặng listvenit thuộc đới Sông Mã (tỉnh Sơn La) ta thấy các đới quặng bị phong hoá có màu đỏ nâu cũng có hàm lượng arsen rất cao (Bảng 2). Điều đó chứng tỏ arsen trong đới quặng nhiệt dịch (hoặc đới biến đổi nhiệt dịch) ít bị di chuyển trong quá trình phong hoá.; phần lớn chúng bị giữ lại trong tầng phong hoá. Có lẽ chỉ một lượng nhỏ arsen được di chuyển đi bởi nước bề mặt (nước mưa, nước suối, nước lũ) và nước dưới đất. STT  Công trình  Tần suất bắt gặp  Hàm lượng (g/t)      Trung bình  Cực đại   1  H36.2  1/4  75  300   2  H35.2  2/7  70  300   3  H7.2  6/11  76  300   4  H10.3  1/3  70  200   5  G22  4/10  65  200   6  G23  4/10  51  300   Bảng 2. Hàm lượng arsen trong các đới biến đổi nhiệt dịch bị phong hoá đỏ nâu ở thượng nguồn sông Mã. Arsen trong nước ở các khu vực mỏ quặng giàu arsen Một số nghiên cứu nước ở các khu mỏ cho thấy chúng cũng cao dị thường. Các kết quả khảo sát phân tích nước bề mặt và các nguồn lộ ở 11 khe suối đổ ra sông Mã dọc vùng ĐN Bản Phúng (khu mỏ listvenit) cho thấy các khe suối ở đây đều là các khe nhỏ, mùa khô (11/1990) chỉ có nước ở gần cửa khe với lưu lượng 0,02-3,5 l/s. Ở hữu ngạn mật độ suối thưa hơn, lưu lượng 0,2-25 l/s. Điều đáng lưu ý là hàm lượng arsen của nước ở khác khe trong khu vực nói trên đều cao (0,43-113 mg/l) (Bảng 4), so với chỉ tiêu hàm lượng arsen trong nước sinh hoạt (<0,05 mg/l) thì ở đây hàm lượng arsen trong nước ở các khe đều vượt quá chỉ tiêu cho phép. Điều này chứng tỏ một lượng nhỏ arsen trong đới quặng được di chuyển vào nước, làm cho nước ở các khe suối trở nên không an toàn cho mục tiêu nước sinh hoạt, đặc biệt ở mùa khô. STT.  Hàm lượng(mg/l)  STT  Hàm lượng (mg/l)   1.  0,86  10.  0,86   2.  0,57  11.  0,43   3.  0,56  12.  0,43   4.  0,43  13.  0,86   5.  0,72  14.  0,86   6.  0,57  15.  0,86   7.  0,72  16.  0,72   8.  0,86  17.  0,72   9.  1,15     Arsen ở vùng đồng bằng: Theo dự đoán, arsen hình thành do sự oxy hoá arsenopyrrit trong sét hoặc các lớp than bùn xen giữa chúng, hoặc do nước giàu arsen do các các đứt gãy cắt qua các vùng đá magma giàu arsen ở các vùng núi xa thấm vào tầng chứa nước dưới đất ở đồng bằng. Hình 2 diễn giải khả năng ô nhiễm arsen ở vùng đồng bằng.  Hình minh hoạ khu mỏ (hoặc đới biến đổi nhiệt dịch) có hàm lượng arsen cao có ảnh hưởng xấu tới môi trường sống.  Hình 2. Mô hình diễn giải khả năng ô nhiễm arsen trong nước dưới đất ở đồng bằng. Ghi chú: 1. Đới chứa quặng (hoặc đới biến đổi nhiệt dịch giàu arsen) chưa xuất lộ trong các vùng magma kế cận; 2. Các vùng đá xâm nhập kế cận đồng bằng; 3. Các vùng đá phun trào kế cận đồng bằng; 4. Các đứt gãy cắt qua vùng quặng giàu arsen chưa xuất lộ; 5. Trầm tích Đệ tứ. Chu trình của Arsen trong tự nhiên và nguyên gây nhân ô nhiễm Arsen  Chu trình arsen đơn giản  Hình mình họa chu trình arsen trong tự nhiên Nguyên nhân từ tự nhiên Arsen là một nguyên tố khá phổ biến trong tự nhiên, có thể tìm thấy ở vỏ trái đất, một lượng nhỏ trong đá, đất, nước và không khí. Ngoài ra Arsen còn có thể tìm thấy trong mọi dạng cơ thể sống. Nguồn Arsen tự nhiên chủ yếu xuất phát từ các mỏ quặng chứa sulfur, mà đi kèm là arsenopyrite. Lượng arsen trong đất và nước phụ thuộc rất nhiều vào địa chất và các quá trình phong hóa, trong khi lượng arsen trong thực vật và động vật thì phụ thuộc vào từng loài. Một số loài thực vật biển, như là rong biển và tảo, hay các loài động vật biển như động vật giáp xác và một số loài cá thường chứa nồng độ arsen rất cao. Một số nghiên cứu của các nhà khoa học chỉ ra rằng, nồng độ arsen trong tảo biển có thể lên đến 9ppm, trong khi ở các thực vật thông thường không quá 0.5 ppm. Ở một số loài giáp xác, nồng độ arsen còn đạt mức 100ppm. Trong tự nhiên, Arsen được phân tán vào đất thông qua hoạt động phun trào của núi lửa. Sau đó, các quá trình bào mòn đá núi, hòa tan khoáng chất và hòa tan Arsen có sẵn trong đất của nước ngầm là nguyên nhân của sự xâm nhập Arsen vào nguồn nước. Arsen trong nước lại tiếp tục xâm nhập vào các cơ thể sống, qua các quá trình sinh học chuyển thành dạng các hợp chất dễ bay hơi và phát tán vào không khí. Arsen xuất hiện dưới nhiều dạng khác nhau và một số dạng có thể di chuyển giữa các môi trường khác nhau và thay đổi trạng thái. Arsen trong đất đá có thể di chuyển nhờ nước và gió. Nhiều hợp chất Arsen dính vào đất và chỉ di chuyển một khoảng cách ngắn khi nước thấm qua đất. Nếu Arsen được giải phóng vào khí quyển qua quá trình công nghiệp hoặc hoạt động núi lửa, nó sẽ dính kết với các hạt trong không khí và nhờ gió quay trở lại đất. Vi trùng trong đất và trầm tích cũng phát thải các chất chứa Arsen vào khí quyển. Các chất này sẽ chuyển hoá thành các hợp chất Arsen khác và quay trở lại đất. Arsen được giải phóng vào môi trường nước do quá trình oxi hóa các khoáng sunfua hoặc khử các khoáng oxi hidroxit giàu Arsen. Về cơ chế xâm nhiễm các kim loại nặng, trong đó có Arsen vào nước ngầm cho đến nay đã có nhiều giả thiết khác nhau nhưng vẫn chưa thống nhất. Một trong số các giả thiết là thông qua các quá trình thủy địa hóa và sinh địa hóa, các điều kiện địa chất thủy văn mà Arsen có thể xâm nhập vào môi trường nước. Hàm lượng Arsen trong nước dưới đất phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trường địa hóa. Arsen tồn tại trong nước dưới đất ở dạng H3AsO4-1 (trong môi trường pH axit đến gần trung tính), HAsO4-2 (trong môi trường kiềm). Hợp chất H3AsO3 được hình thành chủ yếu trong môi trường oxi hóa-khử yếu. Các hợp chất của Arsen với Na có tính hòa tan rất cao. Những muối của Arsen với Ca, Mg và các hợp chất Arsen hữu cơ trong môi trường pH gần trung tính, nghèo Ca thì độ hòa tan kém hơn các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là Arsen-axit fulvic thì rất bền vững, có xu thế tăng theo độ pH và tỷ lệ Arsen-axit fulvic. Các hợp chất của As5+ hình thành theo phương thức này. Nguyên nhân từ con người Tuy nhiên, chỉ khoảng một phần ba Arsen trong khí quyển đến từ các nguồn tự nhiên và phần còn lại là từ các nguồn nhân tạo. Các quy trình công nghiệp như khai thác mỏ, nấu quặng và sử dụng than đá cho nhiệt điện góp phần sinh ra Arsen trong không khí, nước và đất. Arsen cũng có thể gây ô nhiễm môi trường vì Arsen được sử dụng trong các loại thuốc diệt côn trùng dùng trong nông nghiệp và trong các hóa chất bảo quản gỗ. Nguồn arsen thải ra môi trường do con người chủ yếu sinh ra từ quá trình sản xuất các kim loại màu. Nguồn thải arsen ra môi trường lớn nhất nằm ở Thụy Điển, quốc gia sản xuất đồng đứng đầu thế giới. Arsen được con người sử dụng nhiều nhất trong lĩnh vực hóa chất nông nghiệp, như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc diệt côn trùng, chất làm khô và bảo quản gỗ, phụ gia thức ăn…Arsenic trioxit là nguyên liệu chính của nhiều loại thuốc diệt côn trùng vô cơ, ví dụ như chì arsenate, sodium arsenite, monosodium, disodium methane arsenate và axit cacodylic… Arsen là nguyên tố có mặt trong nhiều loại hóa chất sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như: hóa chất, phân bón (lân - phốt phát, đạm- nitơ), thuốc bảo vệ thực vật, giấy, dệt nhuộm... Nhiều ngành công nghiệp sử dụng nhiên liệu hóa thạch như công nghiệp xi măng, nhiệt điện,... Công nghệ đốt chất thải rắn cũng là nguồn gây ô nhiễm không khí, nước bởi Arsen. Các ngành công nghiệp khai thác và chế biến các loại quặng, nhất là quặng sunfua, luyện kim tạo ra nguồn ô nhiễm Arsen. Việc khai đào ở các mỏ nguyên sinh đã phơi lộ các quặng sunfua, làm gia tăng quá trình phong hóa, bào mòn và tạo ra khối lượng lớn đất đá thải có lẫn Arsenopyrit ở lân cận khu mỏ. Tại các nhà máy tuyển quặng, Arsenopyrit được tách ra khỏi các khoáng vật có ích và phơi ra không khí. Arsenopyrit bị rửa lũa, dẫn đến hậu quả là một lượng lớn Arsen được đưa vào môi trường xung quanh. Những người khai thác tự do khi đãi quặng đã thêm vào axit sunphuric, xăng dầu, chất tẩy. Arsenopyrit sau khi tách khỏi quặng sẽ thành chất thải và được chất đống ngoài trời và trôi vào sông suối, gây ô nhiễm tràn lan. Đó là những nguồn phát thải Arsen gây ô nhiễm nước, đất, không khí. Nhiễm độc Arsen ở người Những con đường xâm nhập của Arsen vào cơ thể người  Arsen 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 arsen là con đường chính để arsen xâm nhập vào trong cơ thể. Tác hại của Arsen đến sức khỏe con người Arsen tự do cũng như hợp chất của nó rất độc. Trong hợp chất thì hợp chất của As(III) là độc nhất. Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã xếp As vào nhóm độc loại A gồm: Hg, Pb, Se, Cd, As. Người bị nhiễm độc As thường có tỷ lệ bị đột biến nhiễm sắc thể rất cao. Ngoài việc gây nhiễm độc cấp tính As còn gây độc mãn tính do tích luỹ trong gan với các mức độ khác nhau, liều gây tử vong là 0,1g ( tính theo As2O3). Từ lâu, arsen ở dạng hợp chất vô cơ đã được sử dụng làm chất độc (thạch tín), một lượng lớn arsen loại này có thể gây chết người. Nếu bị nhiễm độc cấp tính, Arsen có thể gây tử vong trong vòng vài giờ đến một ngày, mức độ nhiễm nhẹ hơn có thể thương tổn các mô hay các hệ thống của cơ thể. Arsen có thể gây 19 loại bệnh khác nhau, trong đó có các bệnh nan y như ung thư da, phổi. Sự nhiễm độc Arsen được gọi là arsenicosis. Đó là một tai họa môi trường đối với sức khỏe con người. Những biểu hiện của bệnh nhiễm độc Arsen là chứng sạm da (melanosis), dày biểu bì (kerarosis), từ đó dẫn đến hoại thư hay ung thư da, viêm răng, khớp... Hiên tại trên thế giới chưa có phương pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc Arsen. Tổ chức Y tế thế giới đã hạ thấp nồng độ giới hạn cho phép của arsen trong nước cấp uống trực tiếp xuống 10 μg/l. USEPA và cộng đồng châu Âu cũng đã đề xuất hướng tới đạt tiêu chuẩn arsen trong nước cấp uống trực tiếp là 2-20 μg/l. Nồng độ giới hạn của arsen theo tiêu chuẩn nước uống của Đức là 10 μg/l. Nhiễm độc Arsen thường qua đường hô hấp và tiêu hoá dẫn đến các thương tổn da như tăng hay giảm màu của da, tăng sừng hoá, ung thư da và phổi, ung thư bàng quang, ung thư thận, ung thư ruột...Ngoài ra, Arsen còn có thể gây các bệnh khác như: to chướng gan, bệnh đái đường, bệnh sơ gan...Khi cơ thể bị nhiễm độc Arsen, tuỳ theo mức độ và thời gian tiếp xúc sẽ biểu hiện những triệu chứng với những tác hại khác nhau, chia ra làm hai loại sau: Nhiễm độc cấp tính • Qua đường tiêu hoá: Khi anhydrit arsenous 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...). Bệnh cũng tương tự như bệnh tả có thể dẫn tới tử vong từ 12-18 giờ. Trường hợp nếu còn sống, nạn nhân có thể bị viêm da tróc vảy và viêm dây thần kinh ngoại vi. Một tác động đặc trưng khi bị nhiễm độc Arsen 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 Arsen): có các triệu chứng như: 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; hiện tượng xanh tím mặt được cho là tác dụng gây liệt của Arsen đối với các mao mạch. Ngoài ra còn có các tổn thương về mắt như: viêm da mí mắt, viêm kết mạc. Nhiễm độc mãn tính Trong môi trường tiếp xúc thường xuyên với arsen ở nồng độ vượt quá độ an toàn nhưng chưa có thể gây độc cấp tính, arsen 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. Nhiễm độc Arsen mãn tính có thể gây ra các tác dụng toàn thân và cục bộ. Các triệu chứng nhiễm độc Arsen mãn tính xảy ra sau 2 – 8 tuần, biểu hiện như sau: • Tổn thương da, biểu hiện: ban đỏ, sần và mụn nước, các tổn thương kiểu loét nhất là ở các phần da hở, tăng sừng hoá gan bàn tay và bàn chân, nhiễm sắc (đen da do Arsen), các vân trắng ở móng (gọi là đám vân Mees). • Tổn thương các niêm mạc như: viêm kết giác mạc, kích ứng các đường hô hấp trên, viêm niêm mạc hô hấp, có thể làm thủng vách ngăn mũi. • Rối loạn dạ dày, ruột: buồn nôn, nôn, đau bụng, tiêu chảy và táo bón luân phiên nhau, loét dạ dày. • Rối loạn thần kinh có các biểu hiện như: viêm dây thần kinh ngoại vi cảm giác vận động, có thể đây là biểu hiện độc nhất của Arsen mãn tính. Ngoài ra, có thể có các biểu hiện khác 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). • Nuốt phải hoặc hít thở Arsen trong không khí một cách thường xuyên, liên tiếp có thể dẫn tới các tổn thương, thoái hoá cơ gan, do đó dẫn tới xơ gan. • Arsen có thể tác động đến cơ tim. • Ung thư da có thể xảy ra khi tiếp xúc với Arsen như thường xuyên hít phải Arsen trong thời gian dài hoặc da liên tục tiếp xúc với Arsen. • Rối loạn toàn thân ở người tiếp xúc với Arsen như gầy, chán ăn. Ngoài tác dụng cục bộ trên cơ thể người tiếp xúc do tính chất ăn da của các hợp chất Arsen, với các triệu chứng như loét da gây đau đớn ở những vị trí tiếp xúc trong thời gian dài hoặc loét niêm mạc mũi, có thể dẫn tới thủng vách ngăn mũi. 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. Cơ chế gây độc của Arsen Cơ chế gây độc của arsen là nó tấn công vào các nhóm sulfurhydryl của enzym làm cản trở hoạt động của các enzym. Arsen (III) ở nồng độ cao làm đông tụ các protein do arsen(III) tấn công vào liên kết có nhóm sulfur. 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. Phản ứng xảy ra như sau:  Arsenat cũng giống như photphat, dễ kết tủa với các kim loại và ít độc hơn so với arsenit, vào cơ thể, Arsenat sẽ thế chỗ của photphat trong chuỗi phản ứng tạo adenozintriphotphat (ATP) - một chất có vai trò quan trọng trong trao đổi chất của tế bào - do đó ATP sẽ không được hình thành.  Khi có mặt của arsenat, 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. Tóm lại, tác dụng hóa sinh chính của arsen là: làm đông tụ protein; tạo phức với coenzym và phá hủy quá trình photphat hóa tạo ra ATP. Nhận biết as trong đời sống hàng ngày Arsen không gây mùi khó chịu khi có mặt trong nước, ngay cả khi lượng của nó có thể đủ làm chết người,nên khó có thể phát hiện bằng cảm quan. Vì vậy muốn biết mức độ ô nhiễm arsen trong nước ngầm ta có các cách sau: Lấy mẫu đem đến viện khoa học môi trường , cục địa chất và khoáng sản,các cơ sở y tê…phân tích Dò ô nhiễm arsen bằng vi khuẩn phát sáng Dùng bộ kit thử nhanh… Các phương pháp xử lý Arsen *Khi nghiên cứu công nghệ xử lý ARSEN loại bỏ trong nước,trước tiên cần phải căn cứ vào trạng thái tồn tại,mức độ hay nồng độ của nó trong nước,các yếu và điều kiện địa phương,.vv Từ đó đề án phương pháp xử tốt nhất *Hiện nay có rất nhiều phương pháp xử lý arsen.được phân thành các phương pháp xử sau: Keo tụ, kết tủa - Lắng hay Cộng keo tụ - kết tủa - lắng; Oxi hóa; Sử dụng ánh sáng mặt trời hay oxi hóa quang hóa; Hấp phụ; Trao đổi ion; Lọc qua lớp vật liệu lọc, Lọc màng; Phương pháp sinh học và cây trồng Keo tụ-Kết tủa Phương pháp này kết tủ- lắng-loc đồng thời với quá trình xử lý sắt hoặc mangan có sắn trong nước.Arsen(III) được oxy hóa đồng thời thành Arsen(V),có khả năng hấp thụ lên bề mặt của các bông keo tụ hydrosat hay mangan tọa thành sẽ lắng xuống bể lọc,hay hấp thụ và bị giữ lại lên bề mặt hạt cát trong bể lọc.Phương pháp này cho phép loại bỏ tới 80% Arsen có trong nước. Những nghiên cứu này cũng đã chỉ rằng hàm lượng Arsen trong nước sau khi xử lý bằng phương pháp trên phụ thuộc nhiều vào thành phần các hợp chất khác trong nước nguồn và trong đa số trường hợp, không cho phép đạt nồng độ Arsen thấp dưới tiêu chuẩn, do vậy cần tiếp tục xử lý bằng các phương pháp khác(1) Keo tụ bằng hóa chất Phương pháp keo tụ đơn giản nhất là sử dụng vôi sống(CaO) hoặc vôi tôi(Ca(OH)2) để khử Arsen.Hiệu suất đạt từ 40%0-70%.Keo tụ bằng vôi tôi đạt hiệu suất cao với pH trên 1,5 cho phép đạt hiệu suất khử Arsen cao,với nồng độ Arsen ban đầu khoảng 50 µg/l. Có thể sử dụng để khử Arsen kết hợp với làm mềm nước. Tuy vậy, phương pháp này khó cho phép đạt được nồng độ Arsen trong nước sau xử lý xuống tới 10 mg/l. Một hạn chế của phương pháp sử dụng vôi là tạo ra một lượng cặn lớn sau xử lý. Do vậy phương pháp này ít dc áp dụng rộng rãi Ngoài ra còn có thể dùng phương pháp keo tụ, kết tủa bằng Sunfat nhôm hay Clorua sắt. Phương pháp oxy hóa *Oxi hóa bằng các chất oxi hóa mạnh: Các chất oxi hóa được phép sử dụng trong cấp nước như Clo, KMnO4, H2O2, Ozon. *Oxi hóa điện hóa: Có thể xử lý nước chứa Arsen bằng phương pháp dùng điện cực là hợp kim và áp dụng cho các hộ sử dụng nước quy mô nhỏ. *Oxy quang hóa: Nhóm các nhà khoa học Ôxtrâylia đã phát minh ra công nghệ loại bỏ Arsenite (As(III)) và cả các chất hòa tan khác như Sắt, Phosphorus, Sulfur,... khỏi nước bằng cách đưa chất oxy hóa và chất hấp phụ quang hóa: (chiếu tia cực tím vào nước rồi sau đó lắng). Chất oxy hóa có thể là oxy tinh khiết hoặc sục khí. Chất hấp phụ quang hóa có thể là Fe(II), Fe(III), Ca(II). Có thể sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn tia cực tím. Phản ứng có thể xảy ra ở nhiệt độ trong phòng và ánh sáng thấp, không đòi hỏi các thiết bị phức tạp. Do As(III) bị oxy hóa thành As(V) với tốc độ rất chậm, có thể sử dụng các chất oxy hóa mạnh như Cl2, H2O2 hoặc O3. Phần lớn chi phí xử lý chính là các chất oxy hóa này. Hấp phụ *Hấp phụ bằng nhôm hoạt hóa: Nhôm hoạt hóa có tính lựa chọn cao đối với As(V), vì vậy mỗi lần xử lý có thể giảm tới 5 - 10 % khả năng hấp phụ. Cần hoàn nguyên và thay thế vật liệu lọc khi sử dụng. *Hấp phụ bằng vật liệu Laterite: Ở điều kiện tự nhiên, loại đất sét này có điện tích bề mặt dương, có khả năng hấp phụ các chất bẩn mang điện tích âm như Arsenic.Người ta đã nghiên cứu thực nghiệm để xử lý Arsenic với nồng độ cao trong nước ngầm bằng laterite theo tỷ lệ 5 g laterite/100 ml nước. Hiệu suất xử lý đạt 50 - 90 %. Hiệu suất có thể đạt cao hơn khi xử lý laterite trước bằng dung dịch HNO3 0,01 M. *Hydroxyt sắt: Công nghệ này kết hợp những ưu điểm của phương pháp keo- Tụ-lọc , có hiệu suất xử lý cao và lượng cặn sinh ra ít, so với phương pháp nhôm hoạt hóa, có ưu điểm là đơn giản. Vật liệu này có khả năng hấp phụ cao,nồng độ Arsen trong nước trước xử lý 100 - 180 mg/l, sau xử lý đạt < 10 mg/l. Trao đổi Ion Đây là quá trình trao đổi giữa các ion trong pha rắn và pha lỏng, mà không làm thay đổi cấu trúc của chất rắn. Có thể loại bỏ các ion Arsenat (As (V)) trong nước bằng phương pháp trao đổi ion với vật liệu trao đổi gốc anion axit mạnh Nồng độ Arsen sau xử lý có thể hạ thấp tới dưới 2 ppb. Tuy nhiên công nghệ trao đổi ion tương đối phức tạp, ít có khả năng áp dụng cho từng hộ gia đình đơn lẻ. Kết luận Khi nghiên cứu về arsen trong nước chúng ta có thể đánh giá tổng quát tác động nguy hại của nó tới đời sống,các con đường xâm nhập, trạng thái tồn tại. Để tránh nhiễm độc Arsen, cần áp dụng các biện pháp tổng thể, từ quy hoạch, quản lý, đến phát triển các công nghệ sản xuất, xử lý ô nhiễm phù hợp, cho đến tuyên truyền, giáo dục, và các giải pháp y tế, chăm sóc sức khỏe cộng động, ... Cần thiết phải phân loại, khoanh vùng theo diện ô nhiễm và phân loại theo mức độ hay nồng độ ô nhiễm bởi Arsen. Dựa vào các điều kiện cụ thể của mỗi địa phương, cần lựa chọn một công nghệ xử lý Arsen trong nước phù hợp. Với nước ngầm có hàm lượng sắt và mangan cao, việc xử lý sắt và mangan bằng phương pháp truyền thống làm thoáng và lọc cũng cho phép loại bỏ phần lớn Arsen, giảm thiểu đáng kể nguy cơ ô nhiễm Arsen, tuy nhiên trong nhiều trường hợp chưa cho phép đạt nồng độ Arsen dưới tiêu chuẩn, đồng thời còn phụ thuộc nhiều vào chế độ vận hành hệ thống khai thác, xử lý và cung cấp nước. Do vậy, cần có sự nghiên cứu kỹ lưỡng và cần có một giải pháp liên ngành, với sự tham gia của nhiều thành phần, tiến tới đạt một giải pháp phù hợp và bền vững, để giải quyết được mục tiêu là loại bỏ nồng độ arsen cao ở trong nước,tránh hiểm họa tới sức khỏe con người. Tài liệu tham khảo 1- Hóa học môi trường – GS. Đặng Thị Kim Chi 2- 3- kysumoitruong.vn 4- Arsenic - By Assembly of Life Sciences (U.S.). Committee on Medical and Biologic Effects of Environmental Pollutants 5- Essentials of ecology and environmental science - By S.V.S. Rana 6- Cơ chế gây độc Arsen và khả năng giải độc Arsen của vi sinh vật - Trần Thị Thanh Hương , Lê Quốc Tuấn

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docÔ nhiễm arsen.doc
Luận văn liên quan