1. Nguồn gốc: Trong tự nhiên asen có trong nhiều loại khoáng vật như Realgar As4S4, Orpoment As2S3, Arsenolite As2O3, Arsenopyrite FeAsS (tới 368 dạng)..Trong nước asen thường ở dạng arsenic hoặc arsenate (AsO33-, AsO43-). Các hợp chất Asen methyl có trong môi trường do chuyển hóa sinh học. Asen là một nguyên tố không chỉ có trong nước mà còn có trong không khí, đất, thực phẩm và có thể xâm nhập vào cơ thể con người, nguyên nhân chủ yếu khiến nước ngầm ở nhiều vùng thuộc nước ta nhiễm asen là do cấu tạo địa chất. Trong công nghiệp, Asen có trong nghành luyện kim, xử lý quặng, sản xuất thuốc bảo vệ thực vật, thuộc da. Asen thường có mặt trong thuốc trừ sâu, diệt nấm, diệt cỏ dại…. Ngoài ra, những khu vực dân tự động đào và lấp giếng không đúng tiêu chuẩn kỹ thuật khiến chất bẩn, độc hại bị thẩm thấu xuống mạch nước. Cũng như việc khai thác nước ngầm quá lớn làm cho mức nước trong các giếng hạ xuống khiến cho khí ôxy đi vào địa tấng và gây ra phản ứng hóa học tạo ra thạch tín từ quặng pyrite trong đất và nước ngầm nông, ở mức nước ngầm sâu thì không phát hiện được. Các quá trình sinh-địa-hóa Sự phân bố rộng rãi của nguyên tố asen được bắt nguồn từ quá trình địa hóa. Điều này có nghĩa nồng độ của asen gia tăng khi càng xuống sâu dưới các tầng đất hoặc mạch nước ngầm. Hai môi trường có khả năng tích tụ nồng độ asen cao đó là (1) tại khu vực vũng, vịnh kín ở miền khí hậu khô hạn đến bán khô hạn, và (2) tại những tầng nước ngầm có tính khử mạnh, thường gặp ở vùng chứa nhiều lắng cặn phù sa với nồng độ sulphate thấp. Các tầng lớp lắng cặn mỏng ở địa vực thấp, nơi có độ nghiêng thủy vực thấp, là khu vực đặc trưng chứa nhiều asen trong mạch nước ngầm. Các tầng nước ngầm có nồng độ asen cao thường ở độ sâu từ 20 đến 120m. Ở 20m, cấu trúc địa chất chứa nhiều đất sét pha cát trộn lẫn với kankar. Xuống đến độ sâu 120m, đất cát mịn pha sét có thể chứa nồng độ asen lên đến 550 µg/L. Ở dưới tầng đất ngầm, asen thường xuất hiện nhiều trong các hỗn hợp khoáng tạo đá (ví dụ: ô-xít sắt, đất sét, hoặc các hỗn hợp khoáng sulphide). Rất nhiều asen bị kết dính trong các hỗn hợp khoáng pyrite ở lưu vực phù sa. Đáng chú ý là trong quá trình bơm nước lên từ những khu vực giếng sâu làm hạ thấp mực nước ngầm; ô-xy theo đó sẽ xâm nhập vào thúc đẩy quá trình ô-xy hóa khoáng pyrite. Quy trình phản ứng ôxy-hóa khoáng pyrite cũng đồng nghĩa với việc giải phóng nguyên tố asen vào môi trường nước. •
Càng xuống sâu dưới các tầng địa chất của một số địa vực đã nêu, nồng độ asen cao hơn. Ở trong những tầng địa chất này, phản ứng ô-xy hóa đối với khoáng chất sulphide diễn ra càng mạnh; và vì thế, giải phóng một lượng asen lớn hơn. Ở môi trường có độ ẩm càng cao, các hỗn hợp khoáng sulphide tham gia vào quá trình phong hóa càng nhanh chóng. Khoáng pyrite là một trong những điển hình của hỗn hợp khoáng kém ổn định nhất trong quá trình va chạm với phong hóa. Quy trình các phản ứng ô-xy hóa diễn ra: + Ở dạng ion: ion: FeAsS + O2 + H2O H2AsO4- + H3AsO3 + SO42- + H+ + FeOOH + Ở dạng hoàn chỉnh: FeAsS + O2 + H2O H3AsO4 + H3AsO3 + H2SO4 + FeOOH 2. Tính Tính chất chất lý hóa hóa học học:: 2.1.
Tính chất vật lý:
Asen không gây mùi khó chịu trong trong nước, (cả khi ở hàm lượng có thể thể gây chết người ), khó phân hủy . Là nguyên tố phổ biến thứ 20 trong các nguyên tố có trên bề mặt trái đất. Hàm lượng trung bình từ 1,5-2mg/kg đất. Theo từ điển Bách khoa dược học xuất bản năm 1999, thạch tín là tên gọi thông dùng chỉ nguyên tố Asen, nhưng cũng đồng thời dùng chỉ hợp chất ôxit của Asen hóa trị III (As2O3). Ôxit này màu trắng, dạng bột, tan được trong nước, rất độc Được phân định ở vị trí 33 trong HTTH: [Ar].3d10.4s2.4p3, Nó được xem như một dạng phi kim, kim, hay được gọi: á kim. Nó mang nhiều độc tính tương tự một số kim loại nặng như chì và thủy ngân. Khối lượng phân tử 74.9216 g/mol, không hòa tan trong nước. Vỏ trái đất chỉ chứa một hàm lượng rất nhỏ thạch tín(~0,0001%); tuy nhiên, nó lại phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Trong tự nhiên, nguyên tố thạch tín tồn tại ở dạng nguyên chất với ba dạng hình thù (dạng alpha có màu vàng, dạng beta có màu đen, dạng gamma có màu xám). Nguyên tố thạch tín cũng tồn tại ở một số dạng ion khác. Dang vô cơ của thạch tín độc hơn so với dạng hữu cơ của nó. 2.2.
Tính chất hóa học:
Asen (As) tồn tại dưới dạng các hợp chất. (Chính các hợp chất của asen mới là những độc chất cực mạnh ).
Trong nước Asen tồn tại ở 2 dạng hoá trị: hợp chất ch ất Asen hóa trị III và V.(Hợp chất Asen hóa trị III có độc tính cao hơn dạng hóa trị V.) Môi trường ôxy hóa là điều kiện thuận lợi để cho nhiều hợp chất hóa trị V chuyển chu yển sang dạng Asen hóa trị III. Trong môi trường sinh thái, các dạng hợp chất As hóa trị (III) có độc tính cao hơn dạng hóa trị (V). Môi trường khử là điều kiện thuận lợi để cho nhiều hợp chất As hóa trị V chuyển sang As hóa trị III. III. Trong những hợp chất As thì H3AsO3 độc hơn H3AsO4. Dưới tác dụng của các yếu tố oxi hóa trong đất thì H3AsO3 có thể chuyển thành dạng H3AsO4. Thế oxy hóa khử, độ pH của môi trường và lượng kaloit giàu Fe3+…, là những yếu tố quan trọng tác động đến quá trình oxy hóa - khử các hợp chất As trong tự nhiên Asen có khả năng kết tủa cùng các ion sắt. Trong môi trường khí hậu khô: hợp chất Asen thường tồn tại ở dạng ít linh động. Trong điều kiện ẩm ướt :các hợp chất Asen sulfua dễ bị hòa tan, rửa trôi hoăc̣c̣ hoà tan để thâm nhập vào đất, vào nước và khôg khí. As tham gia phản ứng với Oxy trở thành dạng As2O3 rồi sau đó là As2O5. Nếu trong môi trường yếm khí thì As(V) sẽ bị khử về trạng thái As(III). 4As + 3O2 = 2As2O3 Cấu trúc của Arsenic(tương tác và không tuơng tác) As2O3 + O2 = As2O5 4As(s) + 5O2(g) → As4O10(s) 4As(s) + 3O2(g) → As4O6(s) As tham gia phản ứng với tấc cả các halogen trong môi trường acid. 2As + 3CL2 = 2AsCL3 AsCL3 + Cl2 = AsCL5 2As +3F2 = 2AsF3 2As(s) + 5F2(g) → 2 AsF5(g) 2As(s) + 3Br 2(g) → 2AsBr 3(s) [vàng phale] 2As(s) + 3I2(g) → 2AsI3(s) [đỏ ]
2.3.
Các hợp chất của Asen:
Ở trạng thái tự nhiên As tồn tại nhiều dạng hợp chất khác nhau nhưng dạng gây độc và ảnh hưởng mạnh đến con người nhiều nhất là As (III). ) 2.3.1. Arsenic(III)florur(AsF 3 ) −
−
−
−
−
Khối lượng phân tử: 131.92g/mol Trạng thái : lỏng Nhiệt sôi : 58-630C Nhiệt đông đặc -60C D =2700kg/m3 Cấu trúc không gian của AsF3
2.3.2. Arsenic(V)floride(AsF 5 ) ) −
−
−
−
−
Khối lượng phân tử 169.914g/mol Trạng thái : khí Nhiệt sôi -52.80C Nhiệt đông đặc -79.80C D =7.456kg/m3 Cấu trúc không gian của AsF5
2.3.3. Arsenic(III)chloride(AsCl 3 ) ) −
−
−
−
−
Khối lượng phân tử: 181.24g/mol Nhiệt đông đặc: -160C Nhiệt sôi: 1300C Trạng thái : dung dịch D =2150-2205kg/m3 Cấu trúc không gian của AsCl3
2.3.4. Arsenic(V)Cloride (AsCl 5 ) )
−
Khối lượng phân tử :252.18g/mol Nhiệt đông đặc: -500C
−
Nhiệt sôi:
−
−
Trạng thái: chỉ tồn tại ở nhiệt nh iệt độ thấp
2.3.5. Arseinc(III)bromide(AsBr 3 ) )
−
−
−
−
−
−
Khối lượng phân tử:314.63g/mol Nhiệt sôi:3210C Nhiệt đông đặc:310C Trạng thái:tinh thể rắn Màu : trắng-vàng lợt D =3400-3660kg/m3
2.3.6. Arsenic(III)Iodide(AsI 3 ) ) −
−
−
−
−
−
Khối lượng phân tử:455.635 Nhiệt sôi: 400-4240C Nhiệt đông đặc: 1410C Màu : đỏ Trạng thái: tinh thể rắn D = 4390-4730kg/m3 Cấu trúc không gian của AsI3
2.3.7. Arsenic(III)Hidide(AsH 3 ) ) −
−
−
−
−
Khối lượng phân tử: 77.945g/mol Nhiệt sôi : -62.50C Nhiệt đông đặc : -1160C Trạng thái : khí D = 3.42kg/m3 Cấu trúc không gian của AsH3
2.3.8. Arsenic(III)Oxide(As2O3 ) ) −
−
−
−
−
−
Khối lượng phân tử :197.84kg/mol Nhiệt sôi :4600C Nhiệt nóng chảy: 3130C Trạng thái : tinh thể rắn Màu : trắng D =3740kg/m3 Cấu trúc không gian của As2O3
2.3.9. Arsenic(V)Oxide(As2O5 ) )
−
−
−
−
−
Khối lượng phân tử :229.84kg/mol Nhiệt nóng chảy: 3150C Trạng thái : rắn Màu trắng D = 4320kg/m3 Cấu trúc không gian của As2O5
2.3.10. Arsenic(III)sulphide(As2S 3 ) ) −
−
−
−
−
−
Khối lượng phân tử :246.04kg/mol Nhiệt sôi :7070C Nhiệt nóng chảy: 3100C Trạng thái : tinh thể rắn Màu vàng cam D = 3460kg/m3 Cấu trúc không gian của As2S3
2.3.11. Arsenic(V)sulphide(As2S 5 ) ) −
−
−
Khối lượng phân tử :310.17g/mol Nhiệt sôi :5000C Nhiệt nóng chảy: 3000C
−
Trạng thái : rắn
−
Màu: vàng-vàng sậm
−
2.3.12. Arsenic(II)sulphide(As4S 4 ) ) −
−
−
−
−
−
Khối lượng phân tử : 427.95g/mol Nhiệt sôi :5650C Nhiệt nóng chảy: 3200C Trạng thái : tinh thể rắn Màu đỏ D = 3500kg/m3 Cấu trúc không gian của As4S4
2.3.13. Arsenic(III)selenide(As2Se3 ) ) −
Khối lượng phân tử : 386.723g/mol
−
−
−
−
Nhiệt nóng chảy: 2600C Trạng thái : rắn Màu: hơi đen D = 4750kg/m3 Cấu trúc không gian của As2Se3
2.3.14. Arsenic(III)telluride(As2Te3 ) ) −
−
−
−
−
Khối lượng phân tử :532.643g/mol Nhiệt nóng chảy: 6210C Trạng thái : tinh thể rắn Màu đen D = 6500kg/m3 Cấu trúc không gian của As2Te3
3. Lan Lan truyề truyền n tron trongg môi trường trường nước nước:: 3.1. Con đường xâm nhập trong nước: Con đường tự nhiên : sự tích tụ trong các tầng trầm tích chứa nước. Khi điều kiện môi trường thay đổi, nó được giải phóng và đi vào nước ngầm dưới dạng các ion , sự hoà tan tự nhiên của khoáng chất và quặng, Con đường nhân tạo: tạo : do chất thải công nghiệp (, nhất là trong quá trình làm thủy tinh, đồ gốm, thuộc da, sản xuất thuốc nhuộm và chất màu để pha sơn, chất bảo quản gỗ;), sử dụng phân bón và hóa chất bảo vệ thực vật , hoạt động đào và lấp giếng không đúng tiêu chuẩn kỹ thuật của người dân. Asen thâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua thực phẩm, nước uống và không khí. 3.2. Cơ chế: Asenic xâm nhập vào nước từ các công đoạn hòa tan các chất và quặng mỏ , từ nước thải công nghiệp và từ sự lắng đọng không khí. Ở một vài nơi, đôi khi Arsenic xuất hiện trong nước ngầm do sự ăn mòn các nguồn khoáng vật thiên nhiên. Asen được giải phóng vào môi trường nước do quá trình oxi hóa các khoáng sunfua hoặc khử các khoáng oxi hidroxit giàu Asen. Về cơ chế xâm nhiễm các kim loại nặng, trong đó có Asen vào nước ngầm cho đến nay đã có nhiều giả thiết khác nhau nhưng vẫn chưa thống nhất. Thông qua các quá trình thủy địa hóa và sinh địa hóa, các điều kiện địa chất thủy văn mà Asen có thể xâm nhập vào môi trường nước. Hàm lượng Asen trong nước dưới đất phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trường địa hóa. Asen tồn tại trong nước dưới đất ở dạng H3AsO41- (trong môi trường pH axit đến gần trung tính), HAsO42- (trong môi trường kiềm). Hợp chất H3AsO3 được hình thành chủ yếu trong môi trường oxi hóa-khử yếu. Các hợp chất của Asen với Na có tính hòa tan rất cao. Những muối
của Asen với Ca, Mg và các hợp chất Asen 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 Asen-axit fulvic thì rất bền vững, có xu thế tăng theo độ pH và tỷ lệ Asen-axit fulvic. Các hợp chất của As5+ hình thành theo phương thức này. . Phức chất As như vậy có thể chiếm tới 80% các dạng hợp chất Arsen tồn tại trong nước dưới đất. Asen trong nước dưới đất thường tập trung cao trong kiểu nước bicarbonat như bicarbonat Cl, Na, B, Si. Nước dưới đất trong những vùng trầm tích núi lửa, một số khu vực quặng hóa nguồn gốc nhiệt dịch, mỏ dầu-khí, mỏ than, …thường giàu As. . Nếu nước dưới đất không có oxy thì các hợp chất Arsenat được khử thành Arsenua chất này có độc tính gấp 4 lần Arsenat. Arsenat. Trong trường hợp tầng đất giàu chất hữu cơ và sắt thì khả năng hấp thụ As tốt, khiến tiềm năng ô nhiễm sẽ cao hơn Nguyên nhân khiến cho nước ngầm có hàm lượng As cao là do sự oxy hóa Arsenopyrit, pyrit trong các tầng sét và lớp kẹp than bùn trong bồi tích cũng như giải phóng As dạng hấp thụ khi khử keo hydroxyt Fe3+ bởi các hợp chất hữu cơ và vi sinh vật. vật. 4. ảnh hưởng: 4.1.
Hiệu ứng hóa sinh của As:
As thường có mặt trong thuốc trừ sâu, diệt nấm, diệt cỏ dại. Trong số các hợp chất của Asen thì As (III) là độc nhất. As (III) thể hiện tính độc bằng cách tấn công lên các nhóm _SH của enzim, làm cản trở hoạt động của enzim. SH [ Enzim]
O +
SH
S As _O-
[Enzim]
O
As_O- +2OHS
Các enzim sản sinh năng lượng của tế bào trong chu trình của axit nitric bị ảnh hưởng rất lớn. Bởi vì các enzim bị ức chế do việc tạo phức với As (III), dẫn đến thuộc tính sản sinh ra các phần tử ATP bị ngăn cản.
O-
HS_CH2
S_CH2
_O _A s
+ O-
Asenit
CH2
_O _A s
HS_CH
CH2 S_CH
(CH2)4
(CH2)4
C=O
C=O
Protein
Protein
Dihi Dihidr drol olip ipoi oicc axi axitt-pr prot otei einn
phức phức bị thụ thụ độn độngg hóa hóa của của pro prote tein in và asen asen
Do có sự tương tự về tính chất hóa học với phospho, asen can thiệp vào một số quá trình hóa sinh làm rối loạn phospho. Có thể thấy được hiện tượng này khi nghiên cứu sự phát triển hóa sinh của chất sinh năng lượng chủ yếu là ATP (ađennozin triphotphat). Một giai đoạn quan trọng trong quá trình hình thành và phát triển của ATP là tổng hợp enzim của 1,3 – diphotphoglixerat từ glixerandehit – 3 - photphat. Asen sẽ dẫn đến sự tạo thành 1 – aseno – 3 – phophoglixerat gây cản trở giai đoạn này. Sự photpho hóa được thay bằng sự asen hóa, quá trình này kèm theo sự thủy phân tự nhiên tạo thành 3 – photphoglixerat và asenit. Asen (III) ở nồng độ cao làm đông tụ các protein là do sự tấn công liên kết của nhóm sunfua bảo toàn các cấu trúc bậc 2 và bậc 3. Như vậy, asen có 3 tác dụng hóa sinh là: làm đông tụ protein, tạo phức với coenzim và phá hủy quá trình photpho hóa. CH2 _OPO _OPO32-
photphat
H_C_OH
CH2 _OPO _OPO32H_C_OH
C=O
C=O
H
OPO32-
Glixerandehit – 3 – photphat
quá trình phụ AT P dẫn đến tạo thành
1,3 – diphotphoglixerin Quá trình tự phân hủy
3 – photphoglixerat + asenit
Asen CH2OPO32H_C_OH
ngăn cản việc tạo ATP
C=O
O-
O_As = O O1 – asen -3 –photphoglixerat Các chất chống độc As là các hóa chất có nhóm _SH hoạt động mạnh hơn ở enzim, có khả năng tạo liên kết với asen (III). Ví dụ như chất 2,3 – dimercaptopropanol: SH_CH2 _CH_CH _CH_CH2 _OH _OH
SH 4.2.
Tiêu chuẩn về asen:
Về tiêu chuẩn nước uống đối với Asen hiện nay còn nhiều điều phải bàn luận. Năm 1993 Tổ Chức Y Tế Thế Giới đã hạ tiêu chuẩn khuyến cáo tối đa với Asen trong nước từ 0,05mg/l xuống 0,01 mg/l. Việc thay đổi tiêu chuẩn này được được dựa trên bằng chứng dịch tế học về mối liên liên quan giữa Asen và ung thư. Tuy nhiên tiêu chuẩn nước uống của nhiều nước trong trong đó có Việt Nam trước năm 2002 vẫn là nhỏ hơn hoặc bằng 0,05mg/l. Năm 2002, Bộ Y Tế Việt Nam đã đưa tiêu chuẩn Asen nhỏ hơn hoặc bằng 0,01mg/l vào áp dụng. Tại Hoa Kỳ, năm 2000 chính quyền của Tổng thống B.Clinton đã sửa đổi tiêu chuẩn Asen trong nước uống xuống 0,01 mg/l nhưng tháng 3 năm 2001 chính quyền của Tổng thống Bush lại phủ định sự sửa đổi đó và lại đưa tiêu chuẩn này lên 0,05mg/l. •
Asen Asen là một một khoáng khoáng chất chất cần thiế thiếtt cho cơ cơ thể nhưng nhưng phải phải ở một một mức độ nhất nhất định định..
•
Bộ Y tế nước nước ta đã đã quy định định giới giới hạn hạn hàm lượn lượngg Asen tron trongg nước nước ăn uống, uống, sinh sinh hoạt hoạt là 0,01mg/l .
•
Tiêu Tiêu chuẩ chuẩnn của của Tổ chứ chứcc Y tế thế thế giới giới (WH (WHO) O) là là 10 ppb ppb..
4.3.
Ảnh hưởng của Asen đối với sức khỏe con người:
Asen gây ung thư biểu mô da , phế quảng, phổi, các xoang …do Asen và các hợp chất của Asen có tác dụng dụ ng lên nhóm Sulphydryl (-SH) phá vỡ quá trình phophoryl hóa. Các Enzim sản sinh năng lượng của tế bào trong chu trình axit xitric bị ảnh hưởng rất lớn. Enzym bị ức chế do việc tạo phức với Asen(III) làm ngăn cản sự sản sinh phân tử ATP. Do Asen có tính chất hóa học tương tự như Photpho, nên chất này có thể làm rối loạn photpho ở một số quá trình hóa sinh.
Hàm lượng Asen trong nước sinh hoạt phải < 0,01 mg/l mới là đạt yêu cầu. Theo tổ chức y tế thế giới WHO cứ 10.000 người thì có 6 người bị ung thư do sử dụng nước ăn có nồng độ asen > 0,01 mg/l nước. Asen là nguyên tố khi được ăn vào rất khó hấp thụ và phần lớn được triệt tiêu ở nguyên dạng. Các hợp chất Asen hòa tan trong trong nước được hấp thụ nhanh chóng từ ống tiêu hóa; Asen (V) và Asen hữu cơ được đào thải qua thận rất nhanh và hầu như toàn bộ. Asen vô cơ có thể được tích lũy ở da, xương và cơ bắp; chu kỳ bán hủy của nó trong cơ thể người trong vòng 20 đến 40 ngày. Mặc dầu các kết quả nghiên cứu cho thấy Asen có thể là một nguyên tố thiết yếu cho một số loài động vật như dê, chuột, gà nhưng chưa có bằng chứng để nói rằng Asen cần cho người. Nhiễm độc Asen cấp của con người chủ yếu phụ thuộc vào nhịp độ đào thải khỏi cơ thể của các hợp chất. Arsine được coi là dạng độc nhất sau đó đến Arsenite (Arsenic (Arsenic (III)), Arsenate Arsenate (Arsenic (V)) và hợp chất thạch tính hữu h ữu cơ. Hiện tại vẫn chưa có một bản liệt kê đầy đủ nào về các loại bệnh do Asen. Asen vô cơ được coi là chất gây ung thư thư đồng thời nó cũng gây nhiều tác động khác nữa. Đôi khi các triệu chứng khó thở gây ra bởi Asen Asen bị nhầm lẫn với triệu triệu chứng của các bệnh khác. Asen có thể gây bệnh cấp tính hay mãn tính, tuy nhiên dưới góc độ Asen trong nước uống thường chỉ có các bệnh mãn tính (do dùng nước uống chứa nồng độ Asen quá từ năm lần mức cho phép sẽ gây ra các bệnh ung thư, bao gồm ung thư da, ung thư bàng quang, thận, phổi, gan, các bệnh tiểu đường) do Asen gây ra. Trong nước uống, Asen không trông thấy được, không mùi vị, nên không thể phát hiện. Sự phát hiện người nhiễm Asen rất khó do những triệu chứng của bệnh phải từ 5 đến 15 năm sau mới xuất hiện. Bởi vậy, các nhà hóa học còn gọi Asen là “sát thủ vô hình”. Và một điều đáng lưu ý là Asen độc gấp 4 lần so với thủy ngân. Ngộ độc Asen là các bệnh kinh niên do sử dụng nước uống có chứa Asen ở nồng độ cao trong một khoảng thời gian dài. Các hiệu ứng bao gồm sự thay đổi màu da, sự hình thành của các vết cứng trên da, ung thư da, ung thư phổi, ung thư thận và bàng quang cũng như có thể dẫn tới hoại tử. Asen là một chất rất độc. Có thể chết ngay nếu uống một lượng bằng nửa hạt ngô (bắp). Nếu bị ngộ độc cấp tính bởi Asen sẽ có biểu hiện: khát nước dữ dội, đau bụng, nôn mửa, tiêu chảy, mạch đập yếu, mặt nhợt nhạt rồi thâm tím, bí tiểu và tử vong nhanh. Nếu bị nhiễm độc Asen ở mức độ thấp, mỗi ngày một ít với liều lượng dù nhỏ nhưng trong thời gian dài sẽ gây: mệt mỏi, buồn nôn và nôn, hồng cầu và bạch cầu giảm, da sạm, rụng tóc, sút cân, giảm trí nhớ, mạch máu bị tổn thương, rối loạn nhịp tim, đau mắt, đau tai, viêm dạ dày và ruột, làm kiệt sức, ung thư...
Người uống nước ô nhiễm Asen lâu ngày sẽ có các đốm sẫm màu trên thân thể hay đầu các chi, niêm mạc lưỡi hoặc sừng hoá da, gây sạm và mất sắc tố, bệnh Bowen (biểu hiện đầu tiên là một phần cơ thể đỏ ửng, sau đó bị chảy nước và lở loét). Bệnh sừng hoá da thường xuất hiện ở tay, chân, lòng bàn tay, gan bàn chân - phần cơ thể cọ xát nhiều hoặc tiếp xúc ánh sáng nhiều lâu ngày sẽ tạo thành các đinh cứng màu trắng gây đau đớn. Bệnh đen và rụng móng chân có thể dẫn đến hoại tử, rụng dần từng đốt ngón chân. Ảnh hưởng độc hại đáng lo ngại nhất của asen tới sức khoẻ là khả năng gây đột biến gen, ung thư, thiếu máu, các bệnh tim mạch (cao huyết áp, rối loạn tuần hoàn máu, viêm tắc mạch ngoại vi, bệnh mạch vành, thiếu máu cục bộ cơ tim và não), các loại bệnh ngoài da (biến đổi sắc tố, sạm da, sừng hoá, ung thư da...), tiểu đường, bệnh gan và các vấn đề liên quan tới hệ tiêu hoá, các rối loạn ở hệ thần kinh - ngứa hoặc mất cảm giác ở chi và khó nghe. Sau 15 - 20 năm kể từ khi phát hiện, người nhiễm độc Asen sẽ chuyển sang ung thư và chết. 5. Vai Vai trò trò của của Ase Asen: n: Như chúng ta đã biết, Asen là nguyên tố vi lượng, rất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của con người và sinh vật. Asen có vai trò trong trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin. Asen 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 Asen. 6.
Tình hình phân bố asen:
6.1.
trên thế giới:
Asen (thạch tín) trong nguồn nước sinh hoạt là vấn đề nguy hiểm của nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới như: Ấn Độ, Băng-la-đét, Trung Quốc, Mỹ, Ca-na-đa, Mê-hi-cô... Băng-la-đét, nơi được đánh giá là có mức ô nhiễm cao trên thế giới, với nguy cơ gây tử vong hàng trăm nghìn người. Tại các nước phát triển, Asen cũng có được tìm thấy trong nước và các hoạt động công nghiệp như khai khoáng. Ô nhiễm Asen trong đất và nước đã được phát hiện và nghiên cứu nhiều trên thế giới, trong đó có vụ ô nhiễm Asen trong nước ngầm ở Bănglađet được coi là vụ ngộ độc Asen lớn nhất trong lịch sử loài người. Hiện tượng nước uống nhiễm độc asen không chỉ đe dọa người dân Banglađét: các nghiên cứu mới đây cho thấy, vấn đề này đã ảnh hưởng đến cuộc sống của người dân ở 17 nước trên thế giới - trong số đó có nửa tỷ dân ở khu vực châu thổ sông Hằng.
Năm 1991, lần đầu tiên thế giới phát hiện ra ô nhiễm Asen trong nước ngầm tại Đài Loan. Số người bị ảnh hưởng lên tới 100.000. Vị Trí Các Nước Nhiễm Arsenic Trên Thế Giới (21/9/2005): Hàm lượng Asen trong nước mưa (µg/l) ở Thái Bình Dương là 0,6; 0,6 ; Nhật 1,6; o Thụy Điển 2,5; vùng không bị nhiễm ở Bắc Âu là 0,005 -0,018(trung bình là 0,08) ; vùng ô nhiễm ở Bắc Âu là 3,6-84 (trung bình là 12,3) o Hàm lượng Asen ở thế giới g iới trong nước biển 3,7; ở nước sông là 4; trong nước sông ở Mỹ là 1,5; Nhật 1,7; Liên Bang Đức 3,6; Thụy Điển 0,2-10; Anh là 15 o Hàm lượng Asen trong nước dưới d ưới đất (µg/l) ở Nauy là 0,002-11 (trung bình là
0,02); ở Ireland 0,2-0,4; Liên Xô 3; Nhật 0,3-3,4; Mỹ 1-6; Thụy Điển 0,08-22. 0,08 -22.
6.2.
Ở Việt Nam: Arsenic Arsenic in U.S. Dựa vào nguồn gốc và đặc điểm di chuyển, tập trung của As có thể chia lãnh thổ Việt Nam ra 3 kiểu vùng có khả năng ô nhiễm As chủ yếu như sau: miền núi, đồng bằng, đới duyên hải. Theo điều tra của UNICEF, Asen có trong tất cả đất, đá, các trầm tích được hình thành từ nghìn năm trước tại Việt Nam, với nồng độ khác nhau. Thạch tín từ đá tan vào các mạch nước ngầm. Vì vậy, mọi nơi trên lãnh thổ Việt Nam đều có nguy cơ nhiễm Asen. Ở Việt Nam vào đầu những năm 1990, vấn đề ô nhiễm Asen được biết đến qua các nghiên cứu của Viện Địa chất và các Liên đoàn địa chất về đặc điểm địa chất thủy văn và đặc điểm phân bố Asen trong tự nhiên, các dị thường Asen. Theo nghiên cứu khảo sát phân tích nước bề mặt và các nguồn nước đổ ra sông Mã ở khu vực Đông-Nam bản Phúng, hàm lượng Asen trong các mẫu nước đều vượt quá 0,05mg/l Từ 1995 đến 2000, nhiều công trình nghiên cứu điều tra về nguồn gốc Asen có trong nước ngầm, mức độ ô nhiễm, chu trình vận chuyển... đã tìm thấy nồng độ Asen trong các mẫu nước khảo sát ở khu vực thượng lưu sông Mã, Sơn La, Phú Thọ, Bắc Giang, Hưng Yên, Hà Nội, Hà Nam, Nam Định, Thanh Hóa... đều vượt Tiêu chuẩn cho phép đối với nước sinh hoạt của Quốc tế và Việt Nam. Trước tình hình đó, trong hơn 2 năm (2003-2005), Chính phủ Việt Nam và UNICEF đã khảo sát về nồng độ Asen trong nước của 71.000 giếng khoan thuộc 17 tỉnh đồng bằng miền Bắc, Trung, Nam. Kết quả phân tích cho thấy, nguồn nước giếng khoan của các tỉnh vùng lưu vực sông Hồng: Hà Nam, Nam Định, Hà Tây, Hưng Yên, Hải Dương và các tỉnh An Giang, Đồng Tháp thuộc lưu vực sông Mê Kông đều bị nhiễm Asen rất cao. Tỷ lệ các giếng có nồng độ Asen từ 0,1mg/l đến > 0,5 mg/l (cao hơn Tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam và Tổ chức Y tế thế giới 10-50 lần) của các xã dao động từ 59,6 - 80%. Theo bản tin TTXVN phát đi ngày 12/11/2006, ở 4 huyện cù lao An Phú, Phú Tân, Tân Châu và Chợ Mới (An Giang), đã phát hiện 544 trong số gần 2.700 giếng khoan có nguồn nước bị nhiễm Asen. Trong số giếng bị nhiễm thạch tín có 100 giếng bị nhiễm với hàm lượng vượt mức tiêu chuẩn nước sạch về ăn uống, 445 giếng bị nhiễm với hàm lượng vượt mức tiêu chuẩn về nước sạch sinh hoạt. Tại An Giang có tới 40% số giếng bị nhiễm Asen dưới 50ppb, 16% nhiễm trên 50ppb. Tình trạng nhiễm Asen tập trung tại tại 4 huyện An Phú, Tân Châu, Phú Tân và Chợ Mới. Tại Long An, trong tổng số 4.876 mẫu nước ngầm được khảo sát có 56% số mẫu nhiễm Asen.
Tại Đồng Tháp, tình hình cũng đáng báo động, khi có trên 67% số mẫu trong tổng số 2.960 mẫu nước ngầm được khảo sát đã phát hiện nhiễm Asen. Trong đó, huyện Thanh Bình có tỷ lệ nhiễm Asen cao với 85% số mẫu thử có hàm lượng trên 50ppb. Trên 51% số mẫu thử trong tổng số hơn 3.000 mẫu được khảo sát phát hiện đã nhiễm Asen tại Kiên Giang. Có thể thấy tình trạng ô nhiễm Asen trong nguồn nước của các giếng khoan tại các xã là rất nghiêm trọng. Tỷ lệ các giếng có nồng độ Asen cao >0,1 mg/l (gấp hơn 10 lần tiêu chuẩn cho phép) ở hầu hết các xã chiếm từ 70% - 96%, trừ Mai Động có tỷ lệ thấp hơn (46%). Tại Thành Phố Hồ Chí Minh, có nơi như quận Phú Nhuận mật độ giếng khoan tới 900 giếng/km2. Việc khoan giếng và khai thác nước dưới đất không có kế hoạch sẽ làm tăng khả năng ô nhiễm và suy thoái chất lượng nguồn nước dưới đất. Mức độ ô nhiễm Arsen (thạch (thạch tín) trong nước ngầm, nước đóng chai, nước cấp nông thôn, trong đất ở TP HCM là không đáng kể, có thể xem là chưa bị nhiễm bẩn Arsen. 7. Các Các phư phươn ơngg phá pháp p xử xử lý: lý: 7.1. 7.1. Một Một số số phư phươn ơngg phá pháp p đơn đơn giản giản như nhưng có hiệu hiệu quả để loại loại bỏ Asen Asen tron trongg nướ nướcc ngầm: Lọc: Phương pháp lọc được sử dụng để tách các chất rắn ra khỏi nước bằng cách cho nước thô đi qua khối vật liệu lọc bằng cát, than hoạt tính, vải lọc, cát thạch anh... Những vật liệu này có tác dụng cho nước đi qua và giữ các chất bẩn như: bùn, sét, các hạt thể keo, các hạt nhỏ từ các chất hữu cơ trong tự nhiên, các hợp chất kết tủa của sắt và măng-gan, bông tụ keo, vi khuẩn... Đây là giải pháp đơn giản nhất và hoàn toàn có thể áp dụng trong mỗi hộ gia đình. Hấp phụ: Asen có thể được hấp phụ lên bề mặt của các vật liệu dạng hạt, hạt sét hay vật liệu gốc xen-lu-lô như than hoạt tính đã xử lý bằng một số hợp chất kim loại; các hợp chất ôxít sắt, ô-xít ti-tan, ô-xít si-líc; sét khoáng (cao lanh, bentonite); b entonite); bô-xít, hematile, felspat; nhựa tổng hợp trao đổi anion; than xương; cát bọc lớp ô-xít ô -xít sắt hoặc đi-ô-xít man-gan (MnO2); mùn cưa; bột giấy. Ôxy hóa: Ôxy hóa là phương pháp đơn giản, đưa ôxy tác dụng và chiếm lấy điện tử tử trong nguyên tử của chất phản ứng. Làm thoáng bằng cách sục không khí vào nước, có thể ôxy hóa asen và sắt có trong nước, tạo kết tủa FeAsO4. −
−
−
Sử dụng ánh sáng mặt trời: trời: Đây là quá trình xử lý lý asen đơn giản trong cấp nước nước sinh hoạt lấy từ nguồn nước ngầm nhờ sử dụng phản ứng ôxy hóa asen (III) thành asen (V) nhờ ánh nắng mặt trời. trời. Sau đó tách asen (V) ra khỏi nước nhờ hấp phụ bằng các hạt Fe Fe (III). Phản ứng ôxy hóa quang hóa được tăng cường hiệu suất nhờ nhỏ thêm vài giọt chanh hoặc nước vôi đặc, giúp cho quá trình tạo bông keo có hiệu quả cao hơn. −
Để xử lý loại bỏ Asen trong nước ngầm, người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như keo tụ dùng các muối kim loại hư muối sắt, muối nhôm... 7.2. Loại bỏ asen khỏi nước: −
Theo Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, dùng phương pháp ôxy hóa thông thường và ánh sáng mặt trời có thể loại trừ được các tạp chất, đặc biệt là Asen ra khỏi nước ngầm.
Các gia đình sử dụng nước giếng khoan nên xử lý bằng phương pháp sục khí, giàn mưa, bồn lắng, lọc..., vừa để khử sắt, vừa loại bỏ được Asen trong nước. Các gia đình dùng bơm điện: Làm giàn mưa bằng ống nhựa, khoan 150-200 lỗ có đường kính từ 1,5 đến 2 mm, tùy theo công suất máy bơm đang sử dụng. Dưới cùng bể lọc là lớp sỏi đỡ dày khoảng 1 gang, trên lớp sỏi đỡ là lớp cát dày khoảng 2,5-3 gang. Các gia đình dùng bơm tay: Cho nước từ vòi bơm rót vào máng mưa có nhiều lỗ nhỏ để không khí dễ tan vào nước, phát huy hiệu quả ôxy hóa của không khí. Bằng những biện pháp đơn giản, ít tốn kém và rất hiệu quả trên, Asen sẽ không còn là “sát thủ vô hình” nữa. 7.3. Giải độc thạch tín: tín : Đại học Kalyani, Ấn Độ, đã tìm ra một phương pháp hiệu quả và rẻ tiền giải độc Asen trong cơ thể của những người sử dụng nước ngầm ô nhiễm bằng thuốc giải độc có tên arsenicum album. Tuy nhiên, loại thuốc này vẫn đang trong thời gian thử nghiệm. Trong trường hợp đã bị nhiễm độc Asen, muốn giảm bớt các triệu chứng của bệnh do Asen, người bệnh cần được đảm bảo chế độ ăn uống thật tốt, giảm protein, bổ sung các vitamin để giúp cơ thể thải loại Asen nhanh hơn. Bên cạnh đó, bệnh nhân có thể dùng thuốc giúp gan thải Asen ra khỏi cơ thể như thuốc DMPS và DMSA. Tuy nhiên phải có sự hướng dẫn của bác sĩ vì đây là những loại thuốc có thể gây ra nhiều phản ứng phụ. 7.4. Dò nước ô nhiễm asen bằng vi khuẩn phát sáng: Nhóm nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ môi trường Thụy Sĩ đã lợi dụng khả năng nhạy cảm với Asen của vi khuẩn Escherichia coli để biến đổi gen sao cho chúng phát sáng khi dò thấy Asen trong nước. Thành công trên có thể cứu sống nhiều người đang sử dụng nước ngầm bị ô nhiễm loại chất độc tự nhiên này. E.coli hiện cũng đang được thử nghiệm tại Việt Nam, chi phí thấp mà không bị giải phóng các hoá chất độc hại vào môi trường. •
Chỉ mất từ 1.000-2.000 đồng/kg, người dân có thêm một phương pháp lọc asen ngay tại nhà bằng cách sử dụng quặng pyrolusite có chứa mangan.
Quặng pyrolusite sử dụng trong nghiên cứu trên là quặng có xuất xứ từ Cao Bằng. Thành phần chủ yếu của quặng là mangan dioxit (MnO2), chiếm từ 40 - 60%. Ngoài ra còn có nhiều hợp chất kim loại khác từ sắt, silic, nhôm... Mẫu quặng được sử dụng bằng cách nghiền thành bột mịn và xử lý nung ở nhiệt độ 400oC. Bột quặng sau đó được cho vào các cốc thủy tinh có chứa dung dịch Asen ở nhiều nồng độ khác nhau. Kết quả cho thấy, khi được nung tới 400oC, quặng pyrolysite có khả năng hấp thụ cao nhất lượng asen trong nước. Ứng dụng pyrolusite để loại bỏ Asen trong nước ngầm thực tế cho thấy sau khi xử lý hàm lượng Asen trong nước giảm từ 170ppb xuống còn dưới 10ppb ( 0,01mg/lít) theo Tiêu chuẩn Việt Nam và đạt tiêu chuẩn cho nước ăn uống. Cứ một gam pyrolusite có thể lọc tối đa 0,175mg Asen trong một lít nước.
Quặng có chứa nhiều tạp chất khác nhau, nên cần phải nghiên cứu kỹ hơn để tránh làm thôi nhiễm nguồn nước sau khi đã lọc sạch Asen. Nếu là quặng sạch, người ta chỉ cần dùng nước rửa sạch quặng, sau đó nghiền nhỏ và bỏ trực tiếp vào nước. Asen trong nước sẽ được lọc sạch. Ngoài ra, việc xử lý bột quặng có chứa Asen vẫn còn đang được nghiên cứu. Asen là một chất vô cơ, nên không chuyển biến thành các chất khác. Việc xử lý không cẩn thận sẽ trả Asen lại vào nguồn nước. Hiện nay, thị trường cũng có một phương pháp để lọc phèn và Asen trong nước là cát bọc mangan dioxit ở ngoài (manganised sand) với giá 11USD/kg. Tuy nhiên, loại này chỉ chủ yếu sử dụng cho các nhà công nghệ xử lý nước ở quy mô lớn.
