Báo cáo đề tài độc chất arsenic trong nước sinh hoạt, nước ngầm ở lâm đồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA: KHOA HỌC SINH HỌC  BÀI BÁO CÁO ĐỀ TÀI : ĐỘC CHẤT ARSENIC TRONG NƯỚC SINH HOẠT, NƯỚC NGẦM Ở LÂM ĐỒNG Giảng Viên Nhóm Sinh viên thực Lớp : Phùng Võ Cẩm Hồng : 15 : Lê Hửu Tình Nguyễn Bích Trâm Nguyễn Ngọc Minh Trâm : DH21SM Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2022 MỤC LỤC CHƯƠNG I MỞ ĐẦU I.1 Đặt vấn đề I.2 Đối tượng I.3 Mục tiêu đề tài .3 I.4 Các phương pháp .3 I.5 Ý nghĩa đề tài .4 CHƯƠNG II TỔNG QUAN TÀI LIỆU .4 II.1 Tổng quan arsen .4 II.1.1 Một số tính chất arsen II.1.2 Dạng tồn arsen môi trường .5 II.1.3 Độc học arsen II.1.4 Một số phương pháp xác định asen .9 II.1.5 Tiêu chuẩn arsen 11 II.1.6 Tình hình nhiễm arsen giới, Việt Nam Lâm Đồng .11 CHƯƠNG III PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ 14 III.2 Lấy mẫu 14 III.2.1 Dụng cụ lấy mẫu 14 III.2.2 Xác định vị trí lấy mẫu 14 III.2.3 Lấy mẫu 15 III.2.4 Xử lí, bảo quản mẫu 15 III.2.5 Ghi nhật kí lấy mẫu 15 III.2.6 Tiêu chuẩn lấy mẫu bảo vệ mẫu Tiêu chuẩn Việt Nam .16 III.3 Phân tích hàm lượng arsen 16 III.3.1 Phương pháp hấp thụ nguyên tử kĩ thuật hidrua hoá 16 III.3.2 Thiết bị phân tích AAS 18 III.3.3 Đánh giá độc tính 20 CHƯƠNG IV CÁC GIẢI PHÁP VÀ KIẾN NGHỊ .21 Nhóm 15 Page Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng IV.1 Các giải pháp 21 IV.2 Kiến nghị 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 CHƯƠNG I MỞ ĐẦU I.1 Đặt vấn đề Trong năm gần đây, ô nhiễm môi trường nước tác động yếu tố ô nhiễm lên sức khoẻ cộng đồng diễn biến phức tạp khiến rủi ro môi trường ngày tăng cao Ngày nay, rủi ro môi trường coi loại rủi ro đặc biệt quan trọng nghiêm trọng nước phát triển, nước đẩy mạnh đại hố cơng nghiệp hố nước cơng nghiệp phát triển, có thu nhập cao Một số quốc gia quan tâm đến rủi ro sức khoẻ bệnh ung thư, suy dinh dưỡng, đột biến, béo phì, số khác quan tâm đến việc thiếu điều kiện sống nhà ở, nước sạch, điều kiện vệ sinh an toàn… Nhưng vấn đề chung dành mối quan tâm hàng đầu nhiều nước lớn vấn nạn ô nhiễm kim loại nặng, đặc biệt ô nhiễm arsen nước ngầm Việc arsen tồn nguồn nước ăn uống sinh hoạt người dân với nồng độ mức cho phép tác động đến sức khoẻ hàng triệu người giới, có Việt Nam I.2 Đối tượng - Đối tượng : lượng arsen nước ngầm, nước sinh hoạt nước mặt,… I.3 Mục tiêu đề tài - Nhận xét, đánh giá nồng độ arsen mơi trường nước ngầm, nước sinh hoạt - Tìm hiểu phương pháp phân tích, đánh giá nồng độ asen nước I.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp tổng hợp tài liệu - Phương pháp lấy mẫu - Phương pháp phân tích phịng thí nghiệm I.5 Ý nghĩa đề tài - Đánh giá hàm lượng arsen nước sinh hoạt, nước mặt, nước ngầm - Đưa biện pháp phòng tránh giảm thiểu tác hại nhiễm arsen nước ngầm Nhóm 15 Page Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng - Thông điệp đến người sức khỏe mình, từ thể nguy mắc loại bệnh người dân , từ giảm thiểu rủi ro tới sức khỏe người dân CHƯƠNG II TỔNG QUAN TÀI LIỆU II.1 Tổng quan arsen II.1.1 Một số tính chất arsen (As) As chiếm 1.10-4 % tổng số nguyên tử vỏ trái đất, chúng tồn chủ yếu dạng khoáng vật sunfua: Sunfide Orpiment vàng – As2S3 Realgar đỏ - As4S4;… Trong bảng hệ thống tuần hồn ngun tố hố học, Arsenic nằm phân nhóm Va với số đặc trưng: Bảng II.1 Tính chất hóa học ngun tử arsen Ký hiệu hố học As Z 33 Cấu hình e [Ar]3d104s24p3 Rn/tử (AO) 1,48 Rion E3- (AO) 1,92 Rion E5+ (AO) 0,47 Eion hòa I (kcal/ntg) 226 Eion hòa II (kcal/ntg) 466 Eion hòa III (kcal/ntg) 653 Độ âm điện 2,0 Khối lượng riêng (g/cm3) 5,727 TOnc(OC) 817 TOs (OC) 614 As tồn hai dạng kim loại không kim loại: Ở dạng không kim loại, As chất rắn màu vàng (còn gọi As vàng) tạo nên làm ngưng tụ hơi, có mạng lưới lập phương (giống Photpho trắng), kiến trúc mạng lưới bao gồm phân tử As4 liên kết với lực Vanderwaals Phân tử As4 có cấu tạo hình tứ diện với nguyên tử As nằm đỉnh Do có mạng lưới phân tử nên As vàng bền nhiệt độ thường tác dụng ánh sáng dễ chuyển sang dạng kim loại (dạng bền hơn) Nhóm 15 Page Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng Dạng kim loại có màu bạc trắng, xám (gọi As xám) As xám có cấu trúc dạng Polime, có mạng lưới nguyên tử giống Photpho đen, có khả dẫn nhiệt, dẫn điện giịn nghiền thành bột dễ dàng As tồn mức oxi hóa -3, +3, +5 với hợp chất As(III) (Asenhidrua, Các Asenua kim loại,Asen(III) oxit – As2O3, Acid Asenous, Asensunfua: As4S6 Asentrihalogenua: AsX3) hợp chất As(V) (Asen oxit : As2O5 ;Acid Asenic ;Asen Sunfua : As2S5 ; Asen Pentahalogenua : Chỉ có AsF5) II.1.2 Dạng tồn arsen môi trường II.1.2.1 Sự xuất arsen hợp chất arsen môi trường Những nghiên cứu hình thành As môi trường mẫu sinh học chủ đề quan tâm đến nhiều As xuất tự nhiên cách phổ biến khống vật, bên cạnh đó, sử dụng As cách rộng rãi hoá chất nhuộm màu, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ nguồn cho có mặt arsenic mơi trường Trên thực tế, trước As ứng dụng số lĩnh vực sau:  Trong y học: thạch tín sử dụng thuốc bắc với tác dụng trị suyễn dùng để chữa bệnh ngồi da …  Trong nơng nghiệp: As có thành phần số loại thuốc bảo vệ thực vật Khoảng 70% thuốc bảo vệ thực vật thành phần có chứa As nằm dạng : (1) Monosodium methane arsenate (MSMA) – HAsO3CH3Na; (2) Disodium methane arsenate (DSMA) – Na2AsO3CH3; (3) Dimethylarsinic acid (cacodylic acid) – (CH3)2 AsO2H; (4) Arsenic acid – H3AsO4  Trong công nghiệp: As hợp chất As sử dụng rộng rãi công nghiệp chẳng hạn như: bảo quản gỗ, sản xuất gương kính, hợp kim thiết bị điện tử, làm chất xúc tác chất phụ gia… II.1.2.2 Dạng tồn arsen môi trường Nhóm 15 Page Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng Các dạng tồn As môi trường vấn đề đáng quan tâm có khác mức độ độc chúng Trong môi trường As tồn chủ yếu dạng: Arsenite As(III), arsenate As(V), arsenious acids (H3 AsO3 , H 2AsO3 –, HAsO32–) arsenic acids (H3AsO4, H2AsO4–, HAsO42–), dimethylarsinate (DMA), monomethylarsonate(MMA), arsenobetaine(AB) arsenocholine (AC) Những dạng hợp chất minh hoạ cho đa dạng trạng thái oxy hoá As kết đưa đến phức tạp hố tính mơi trường II.1.3 Độc học arsen II.1.3.1 Sự chuyển hóa sinh học arsen Trong thể nhiều loài sinh vật có khả tích luỹ sinh học arsenic xúc tác cho q trình oxi hoá từ arsenite thành arsenat đồng thời thúc đẩy tạo thành methyl arsines thơng q q trình sinh học Sản phẩm methyl hoá arsenic tạo thành vi khuẩn methogenic điều kiện hiếu khí Các hợp chất arsenic bị methyl hoá vi khuẩn nấm tạo thành dimethyl trimethylarsine chế liên quan tới thay nguyên tử oxygen nhóm methyl Sự methyl hố xem chế giải độc vi sinh vật đóng vai trị quan trọng chuyển hố As từ trầm tích vào nước khơng khí McBride Wolfe cho arsenat bị chuyển hoá thành dimethylarsine Methanobacterium điều kiện hiếu khí Methylarsonic tạo thành từ methyl hố arsenite chuyển hố qua sản phẩm trung gian cuối bị khử thành dimethylarsine Nhóm 15 Page Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng Trong điều kiện acid lồi nấm Cadida humicola chuyển hố Arsenate thành Trimethylarsine Một phần Trimethylarsine tạo thành loài nấm từ Arsenite, methylarsonate dimethylarsinate Những lồi nấm có khả tạo sản phẩm trimethylarsine từ hoá chất bảo vệ thực vật monomethylarsonate dimethylarsinate bao gồm: Candida humicola, Gliocaninum roseum giống Penicillium Sự methyl hố As đóng vai trị quan trọng kết trình tạo sản phẩm cực độc: Nhóm 15 Page Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng Hình II.3 Sự chuyển hóa trimethylarsine thành sản phẩm cực độc II.1.3.2 Độc học arsen Về mặt sinh học, As chất độc gây số bệnh có ung thư da phổi Mặt khác As có vai trò trao đổi nuclein, tổng hợp protit hemoglobin As ảnh hưởng đến thực vật chất cản trao đổi chất, làm giảm mạnh suất, đặc biệt môi trường thiếu photpho Trong môi trường sinh thái, dạng hợp chất As hóa trị (3) có độc tính cao dạng hóa trị (5) Sự nhiễm độc As gọi Arsenicosis xuất tai họa môi trường sức khỏe người giới Theo nghiên cứu người sống khu vực có hàm lượng As nước giếng khoan cao 0,05 mg/l cho thấy tới 20% dân cư bị xạm da, dầy biểu bì có tượng ung thư da Hiện chưa có phương pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc As Thông thường Arsen vào thể người ngày đêm thông qua chuỗi thức ăn khoảng 1mg hấp thụ vào thể qua đường dày dễ bị thải Hàm lượng As thể người khoảng 0.08-0.2 ppm, tổng Nhóm 15 Page Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng lượng As có người bình thường khoảng 1,4 mg As tập trung gan, thận, hồng cầu, homoglobin đặc biệt tập trung não, xương, da, phổi, tóc Sự xâm nhập, phân bố lưu trữ Arsenic hợp chất thể người hình dung theo sơ đồ tóc nhóm dân cư khu vực nơng thơn trung bình 0,4-1,7 ppm, khu vực thành phố cơng nghiệp 0,4-2,1 ppm, cịn khu vực nhiễm nặng 0,6-4,9 ppm.sau: Hình II.4 Sự xâm nhập arsen hợp chất thể Sự nhiễm độc As phân loại thành dạng nhiễm độc cấp tính nhiễm độc mãn tính với biểu hiện:  Ngộ độc As cấp tính : khát nước dội, đau bụng, nôn mửa, tiêu chảy, mạch đập yếu, bí tiểu tử vong  Nhiễm độc As mãn tính: xuất đốm sẫm màu thân thể hay đầu chi, niêm mạc lưỡi sừng hóa da (thường xuất tay, chân, phần thể bị cọ sát nhiều tiếp xúc với ánh sáng nhiều), gây đến hoại tử, rụng dần đốt ngón chân cuối dẫn đến ung thư, đột biến gen tử vong II.1.4 Một số phương pháp xác định asen Ngày có đa dạng phương pháp phân tích hàm lượng asen nước Tùy vào nhu cầu phân tích, đối tượng cần phân tích điều kiện trang thiết bị phịng thí Nhóm 15 Page Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng nghiệm mà lựa chọn phương pháp phân tích thích hợp Để tiến hành phân tích định lượng As, người ta sử dụng nhiều phương pháp khác ví dụ : phương pháp hấp phụ nguyên tử, phương pháp phổ hấp thụ phân tử, phương pháp điện hố, phương pháp kích hoạt nơtron – NAA, phương pháp sắc ký… II.1.4.1 Phương pháp khối lượng Xác định As dựa việc kết tủa As2S3 dithioaxetamit môi trường axit HCl, H2SO4 HClO4 0,1N Dung dịch chứa kết tủa đun bếp cách thuỷ, lọc lấy kết tủa sấy khô 2000C đến khối lượng không đổi, rửa lại nước cất làm khô nhiệt độ 1700C Cân kết tủa tính hàm lượng As tương ứng Tuy nhiên phương pháp áp dụng với mẫu có hàm lượng As lớn phải thực qua nhiều công đoạn II.1.4.2 Phương pháp phân tích thể tích Xác định As dựa phản ứng oxi hoá khử: AsO32- + I2 + H2O -> AsO43- + 2I- + 2H+ Phản ứng phụ thuộc vào nồng độ H+, để phản ứng xảy theo chiều thuận, phải thực điều kiện dư NaHCO (dung dịch có pH = 8) Chất thị hồ tinh bột Phương pháp cho phép xác định hàm lượng As từ 0,1% đến vài chục phần trăm II.1.4.3 Phương pháp phân tích trắc quang As dung dịch phân tích khử asin natri hydroborat môi trường pH=6, khí asin dẫn dịng N2 qua bình thuỷ tinh đựng chì axetat, sau dẫn vào bình chứa thuốc thử bạc dietyldithiocacbamat, As tạo phức màu đỏ với bạc dietyl dithio cacbamat có bước sóng hấp thụ quang 520nm Trong phương pháp sunfua nguyên tố kim loại: crom, coban, đồng, thuỷ ngân,… có ảnh hưởng đến việc xác định As, song loại trừ ảnh hưởng cách dùng axetat chì để giữ lại khí sunfua Ngồi ra, hàm lượng antimony lớn 5mg/L ảnh hưởng đến việc xác định As hợp chất SbH3 tạo trình tạo asin tạo phức màu đỏ bước sóng hấp thụ quang 510nm với bạc dithiocacbamat, phương pháp cho phép xác định As mẫu có hàm lượng antimony nhỏ Độ nhạy độ xác phương pháp tương đối cao, cho phép xác định cỡ 1mg/mL II.1.4.4 Phương pháp điện hố-cực phổ Vol-ampe Nhóm 15 Page 10 Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng Cường độ dòng phụ thuộc điện phân dung dịch điện cực Người ta tiến hành điện phân đo cường độ dòng với dãy dung dịch chuẩn biết trước nồng độ Dựa vào đồ thị xác định nồng độ chất phân tích biết cường độ dịng Giá trị nửa sóng cho biết thành phần định tính, chiều cao sóng cho biết thành phần định lượng chất phân tích Phương pháp có giới hạn phát cỡ ng/mL II.1.4.5 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử ICP-AES Khi nguyên tử trạng thái hơi, nhờ nguồn lượng thích hợp nhiệt, điện để kích thích đám nguyên tử tự phát xạ, sau thu phân li tồn phổ phát xạ để đánh giá thành phần mẫu phân tích Có thể dùng phổ phát xạ để phân tích định tính, định lượng Đây phương pháp đại cho độ nhạy độ xác cao, tuỳ thuộc vào loại thiết bị khác nhau, cho phép xác định lượng vết nguyên tố mà không cần làm giàu ưu điểm đặc trưng phương pháp cho phép phân tích hàng loạt nguyên tố Phương pháp này, lượng nhiệt nguồn kích thích định dịng điện cảm ứng cuộn tự cảm, lượng cao tần máy phát HF Vì nhiệt độ plasma ổn định dẫn đến phép đo có độ ổn định cao nhiều so với nguồn hồ quang điện hay tia lửa điện Kĩ thuật xác định As đến 0,02ng/mL II.1.4.6 Phương pháp huỳnh quang nguyên tử Khử As NaBH4 pha NaOH nồng độ 0,5%, khí hidrua sinh dẫn trực tiếp vào ống cuvet Pyrex treo vào giá, dùng nguồn đơn sắc đèn EDL đặt lửa ArH2, giới hạn phát phương pháp 0,06 đến 0,1 ng/mL II.1.4.7 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lửa F-AAS Nhiệt độ lửa đèn khí điều chỉnh phụ hợp với nguyên tố loại dung dịch mẫu Khí đốt để tạo lửa hỗn hợp C 2H2-KK hay hỗn hợp N2O-C2H2 H2-C2H2 Dựa vào tính chất nguyên tử nguyên tố mà chọn lửa cho nhiệt độ thích hợp II.1.4.8 Phương pháp quang phổ hấp thụ khơng lửa (ETA-AAS) Q trình nguyên tử hoá thực cuvet graphit hay thuyền tăng tan với thời gian ngắn (sự nguyên tử hố tức khắc) nhờ lượng dịng điện cơng suất lớn mơi trường khí trơ Nguồn lượng thường dùng dịng điện có cường Nhóm 15 Page 11 Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng độ dòng cao (từ 50-600A) hiệu điện thấp (nhỏ 12V) hay lượng dòng cao tần cảm ứng II.1.5 Tiêu chuẩn arsen LC50 (Liều gây chết ): 9,9 mg/l – 96,0 h (MSDS arsenic ) EC50 (Nồng độ hiệu tối đa nửa ): 3,8 mg/l – 48,0 h (MSDS arsenic ) Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ngầm QCVN 09:2008/BTNMT, tiêu chuẩn nước arsen 0,05 mg/L Trước thảm hoạ thạch tín hữu nhiều Quốc gia bị nhiễm arsen, Băng-la-đét nghiêm trọng nhất, ngày 24/5/2000, Cục Bảo vệ mơi trường Hoa Kì (EPA) định giảm thơng số arsen Tiêu chuẩn nước uống Hoa Kì từ 0,05 mg/L, ngang TCVN, xuống 0,01 mg/L ( EPA 815-F-00-016 1:2001) Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) từ năm 1993 đến nay, có khuyến cáo, nồng độ Arsen nước uống không lớn 0,01mg/L Từ năm 2002, Bộ Y tế Việt Nam đưa tiêu chuẩn arsen nhỏ 0,01 vào áp dụng Hiện nay, Tiêu chuẩn Nhà nước nước uống TCVN 5501-1991 Tiêu chuẩn vệ sinh nước uống sinh hoạt Bộ Y tế QĐ 505:2002/BYT qui định thông số arsen không lớn 0,01 mg/L II.1.6 Tình hình nhiễm arsen giới, Việt Nam II.1.6.1 Tình hình nhiễm arsen giới Arsen mối quan tâm hàng đầu nước Băngladet, Ấn Độ, Hoa Kỳ, Myanma, Thái Lan Việt Nam EPA Hoa kỳ định nghĩa arsenic hóa chất bền vững (persistent), sinh tụ (bioaccumulative) độc hại (toxic) có khả kết tụ bền vững mơi trường khơng khí, đất nước Về phía Việt Nam, arsenic nằm danh sách hóa chất bị cấm xử dụng nghị định số 23/BVTV-KHKT/QD ngày 20/4/1992 Bộ Nông nghiệp Lương thực phê chuẩn Năm 1992, nhiễm độc arsenic khám phá quốc nạn cho Ấn Độ West Bengal Thảm trạng xem nguy hủy diệt cho vùng Arsenic diện bảy quận hạt bao gồm 37.500 km2 với 34 triệu dân sinh sống theo Mandal, chuyên gia độc hại Ấn Độ, ước tính khoảng 17 triệu dân vùng bị nhiễm Gần đây, ô nhiễm arsenic Bangladesh cịn trầm trọng nữa, ảnh hưởng đến Nhóm 15 Page 12 Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng 23 triệu dân năm 1997; số tăng lên gần 60 triệu theo công bố Bộ Water Resources Bangladesh (2005) Nguyên nhân tạo hai thảm trạng ô nhiễm hàm lượng cao arsenic mạch nước ngầm biên giới Ấn Độ Bangladesh, hàm lượng thay đổi từ 0.059 đến 0.105 mg/L Theo Peter Ravenscroft từ khoa Địa -Trường Đại học Cambridge, khoảng 80 triệu người khắp giới tiêu thụ khoảng 10 tới 50 phần tỷ arsen nước uống họ II.1.6.2 Tình hình nhiễm arsen Việt Nam Do cấu tạo địa chất, nhiều vùng nước ta nước ngầm bị nhiễm arsen Theo thống kê chưa đầy đủ Bộ Y tế (2009), nước có khoảng triệu giếng khoan, nhiều giếng có nồng độ arsen cao từ 20-50 lần nồng độ cho phép (0.01mg/L), ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ, tính mạng cộng đồng Hình II.5 Bản đồ khu vực nhiễm arsen toàn quốc Theo kết khảo sát Viện Công nghệ Môi trường, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Cục Thuỷ Lợi, Trung tâm Nước Vệ sinh môi trường nông thôn 2004, châu thổ sông Hồng, vùng bị nhiễm nghiêm trọng phía Nam Hà Nội, Hà Nam, Hà Tây, Hưng Yên, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình Hải Dương Ở Nhóm 15 Page 13 Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng Đồng sông Cửu Long, phát nhiều giếng khoan có nồng độ arsen cao nằm Đồng Tháp An Giang Hiện 21% dân số Việt Nam dùng nguồn nước nhiễm arsen vượt mức cho phép tình trạng nhiễm độc arsen ngày rõ rệt nặng nề dân cư Song phần lớn người dân không hay biết tác hại nghiêm trọng sức khỏe tích tụ chất độc thể Theo đánh giá trạng ô nhiễm Arsen nước ngầm Viện Vệ sinh y tế công cộng (Bộ Y tế), mức độ nhiễm arsen tỉnh ĐBSCL Long An, Đồng Tháp, An Giang Kiên Giang, hàm lượng cao, đe dọa sức khỏe người dân Theo kết xét nghiệm arsen UNICEF hỗ trợ Việt Nam từ 2001 đến 2004 25 tỉnh thành Hà Nam đứng đầu mức độ nhiễm arsen nghiêm trọng Trong 7.040 mẫu nước lấy từ giếng khoan, có tới 3.530 mẫu có hàm lượng lớn 0,05 mg/L Theo thống kê ban đầu UNICEF, Việt Nam có khoảng 10 triệu người có nguy bị bệnh tiếp xúc với arsen Qua số liệu thu thập cho thấy ô nhiễm arsen miền Bắc cao miền Nam Những khảo sát nồng độ arsen nước sinh hoạt người dân khu vực nông thôn Cục Thuỷ lợi, Trung tâm nước Vệ sinh môi trường nông thônCERWASS (Bộ NN&PTNT), Viện Công nghệ Môi trường, Bộ Y tế tiến hành 23 tỉnh cho kết nồng độ arsen nước tỉnh vượt chuẩn cho phép Đáng nói nhiều mẫu nước có hàm lượng arsen vượt 100 lần so với tiêu chuẩn cho phép II.1.6.3 Tình hình Arsen tỉnh Lâm Đồng Tại Lâm Đồng chưa có báo cáo thức nhiều nghiên cứu thực cho thấy Lâm Đồng có nồng độ arsen nước ngầm đáng báo động, thuộc danh sách tỉnh có arsen cao nước CHƯƠNG III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp phân tích đánh giá thể qua giai đoạn : Lấy mẫu phân tích hàm lượng III.2 Lấy mẫu Nhóm 15 Page 14 Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng II.2.1 Dụng cụ lấy mẫu Các thiết bị, dụng cụ thơng thường phịng thí nghiệm và: - Máy đo phổ hấp thụ nguyên tử, phù hợp với hệ hydrua có nguồn sáng để xác định asen, thí dụ đèn phóng điện đèn catot rỗng với thiết bị hiệu chỉnh đường cần - Cấp khí, argon nitơ - Dụng cụ thủy tinh, cần rửa trước dùng axit nitric loãng [10 % (V/V)], ấm, tráng nước Bộ chưng cất để phân tích asen III.2.2 Xác định vị trí lấy mẫu Điểm lấy mẫu lựa chọn dựa tiêu chí sau: Nước lấy từ vịi nước hơ ‘ gia đình sử dụng nguồn nước cấp thành phố Các hơ ‘ gia đình gần với nhà máy nước( thông thường không cách xa 1km) Mô ‘t vài điểm khác lựa chọn nhằm lấy mẫu trải địa bàn thành phố Lấy mẫu định kỳ tháng/lần địa điểm lựa chọn III.2.3 Lấy mẫu (Theo TCVN 6000: 1995 –Tiêu chuẩn lấy mẫu nước ngầm) - Tháo hết ống dẫn vật liệu nhựa, cao su khỏi ống dẫn cho khoảng cách từ mạch nước ngầm đến vị trí miệng ống lấy nước ngắn - Dùng khăn giấy lau miệng ống lấy nước Nhóm 15 Page 15 Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng - Vặn ống chảy mạnh phút Sau để bơm chảy nhỏ thêm 10 phút - Quan sát yếu tố màu nước, tốc độ chảy đo thông số đo nhanh thực địa, đến thấy yếu tố màu nước, pH, độ đục, tốc độ chảy nhiệt độ diễn biến đặn bắt đầu hứng chai lấy mẫu vào dòng chảy từ ống bơm cho thời gian chảy đầy chai nhau, - Trộn chai mẫu đơn vào lấy thể tích mẫu tổ hợp xác định (có ghi nhật kí biên lấy mẫu) - Không lấy đầy chai, để khoảng trống để lắc mẫu trước phân tích Lưu ý: 1) Ưu tiên giếng khoan giếng đào 2) Ưu tiên giếng sâu giếng nông 3) Bấm GPS định vị vị trí lấy mẫu 4) Chụp hình lấy mẫu 5) Ghi chép thời tiết điểm bất thường khác lấy mẫu III.2.4 Xử lí, bảo quản mẫu Sau chứa mẫu vào chai, nhỏ từ từ HCl đđ cho HCl chiếm 1% thể tích dung dịch mẫu nước thu Đựng mẫu túi bóng đen đặt bình đá, nhanh chóng chuyển phân tích Vì điều kiện lấy khoảng 10-15 mẫu ngày nên mẫu bảo quản lâu điều kiện túi bóng đen bình đá tiếng (9h sáng đến 18h chiều) III.2.5 Ghi nhật kí lấy mẫu Cần lưu lại thơng tin sau : a) thông tin cần thiết cho việc nhận biết đầy đủ mẫu; b) phương pháp thử sử dụng loại nguyên tố xác định, viện dẫn tiêu chuẩn này; c) kết thử nghiệm thu đơn vị quy định ** Tiêu chuẩn lấy mẫu, bảo quản mẫu tiêu chuẩn Việt Nam: Nhóm 15 Page 16 Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng ISO 5667-1:1980 Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 1: Hướng dẫn lập chương trình lấy mẫu TCVN 5992:1995 (ISO 5667-2:1991)Chất lượng nước - Lấy mẫu - Hướng dẫn kĩ thuật lấy mẫu TCVN 5993: 1995 (ISO 5667-3:1991) Chất lượng nước - Lấy mẫu - Hướng dẫn bảo quản mẫu TCVN 2172-87 ban hành thay cho TCVN 2176-77 Tiêu chuẩn qui định phương pháp so màu để xác định hàm lượng asen từ 0,001 đến 0,25 % thiếc Khi tiến hành phân tích phải tuân theo yêu cầu chung TCVN 2172-87 III.3 Phương pháp phân tích, đánh giá nồng độ arsen - Phân tích nồng độ arsen phương pháp AAS theo TCVN 6626: 2000 (AAS tên viết tắt từ cụm từ tiếng Anh có tên Atomic Absorption Spectrophotometric, gọi Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử) III.3.1 Phương pháp hấp thụ nguyên tử kĩ thuật hidrua hoá Quy trình phân tích arsen phương pháp AAS tóm tắt sơ đồ sau: Mẫu nước (200mL) mL KI 10% mL Na2S2O3 10% Lắc 30 phút Dung dịch nước Xử lí kết quả, Tính tốn hàm lượng Nhóm 15 Bảo quản mL HClđđ, lắc Dung dịch nước As (V) Dung dịch nước mL DBDTC 1% Lắc 20 phút Lọc kết tủa mL DBDTC 1% Lắc 20 phút Lọc kết tủa Kết tủa As (III) - Để nguội 1-2 ngày - Đo hoạt độ phóng xạ Chiếu xạ (20 phút) Page 17 Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng Sơ đồ III.3 Quy trình phân tích As phương pháp AAS III.3.1.1 Nguyên lý chung phương pháp Dựa nguyên lý hấp thu nguyên tử nguyên tử trạng thái bình thường chúng khơng hấp thu hay xạ lượng chúng trạng thái tự dạng đám nguyên tử chúng hấp thu xạ lượng, người ta chế tạo tạo khí hidrua kết hợp hệ thống ngun tử hóa, khí dẫn vào phận nguyên tử hoá mẫu đo quang độ hấp thụ chúng As tạo hợp chất hidrua cộng hoá trị có cơng thức AsH3 Trong hợp chất As có số oxy hố -3, người ta phải tiến hành phản ứng khử As dạng khác As-3 Dùng chất khử NaBH4, môi trường axit NaBH4 có phản ứng: NaBH4 + 3H2O + HCl -> H3BO3 + 8H+ + NaCl H+ hidro sinh có tính khử mạnh nên có mặt hợp chất As, thực q trình khử: Asn- + (m+n)H+ -> AsHn + mH+ Để chuyển hố tồn As thành AsH3, trước hết phải oxi hố As lên As5+, sau khử As3+ cuối chuyển hoá thành AsH3 theo sơ đồ: As (III,V)->As(V)->As(III)->AsH3 Hợp chất AsH3, mang vào buồng nguyên tử hố dịng khí trơ (Ar) liên tục III.3.1.2 Các phương pháp xác định nồng độ  Xác định nồng độ trực tiếp từ định luật bản: Từ phương trình định luật A = ε L.C xác định nồng độ chất cần phân tích, nhiên phương pháp ứng dụng trường hợp phương trình định luật tuân theo cách chặt chẽ  Phương pháp đồ thị chuẩn: Khi thực phép phân tích hàng loạt phương pháp xác định nồng độ thuật lợi sử dụng đồ thị chuẩn Để dựng đồ thị chuẩn cần chuẩn bị dãy mẫu chuẩn với nồng độ biết tăng dần, tiến hành xác định mật độ quang dãy mẫu chuẩn với lượng thuốc thử điều kiện chế hóa khác Đường chuẩn đường thẳng biểu diễn mối quan hệ tuyến tính giá trị mật độ quang đo nồng độ Nhóm 15 Page 18 Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng chất chuẩn Dựa vào phương trình đồ thị đường chuẩn xác định hàm lượng chất cần phân tích mẫu Phương pháp thêm chuẩn:  Chuẩn bị dãy mẫu chuẩn với nồng độ biết tăng dần, thêm vào mẫu chuẩn thể tích định mẫu phân tích, tiến hành xác định mật độ quang dãy mẫu chuẩn mẫu phân tích với lượng thuốc thử điều kiện chế hóa khác Tương tự phương pháp đường chuẩn, nồng độ chất phân tích xác định dựa đường biểu diễn mối quan hệ tuyến tính mật độ quang đo nồng độ chất chuẩn  Phương pháp vi sai: Trong phương pháp mật độ quang dung dịch đo so sánh với dung môi dung dịch so sánh thông thường theo định nghĩa mà dung dịch so sánh dung dịch có nồng độ biết chất cần nghiên cứu III.3.2 Phân tích AAS III.3.2 Quy trình phân tích, đánh giá  Quy trình vận hành Nhóm 15 Page 19 Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng Lắp máy theo tài liệu hướng dẫn dùng máy, nối bình phản ứng với sụt khí Điều chỉnh tốc độ dịng khí 2L/phút (nếu có ống làm khơ nối bình phản ứng ống ngun tử hóa mẫu dùng CaCl2 thay sử dụng CaSO4 giữ SeH4 lại) Trước dùng hệ sinh khí hydrua, phải xác định thông số máy tối ưu Phun dung dịch chứa Arsen vào lửa (Điều chỉnh vị trí ống ngun tử hóa cho đạt mật độ quang cực đại) Phun dung dịch trắng loại hoàn toàn dung dịch lưu lại (Xác định tốc độ khí mang, nồng độ tốc độ nhỏ giọt NaBH4, thể tích dung dịch tốc độ khuấy để đạt tốc độ hydrua hóa cực đại Nếu sử dụng dung dịch ống thạch anh cần chọn nhiệt độ tối ưu Việc nhỏ giọt NaBH nhanh khiến hydrua thoát nhanh làm cân hệ Khi tốc độ khí mang q lớn tín hiệu hấp thu giảm (Nên dùng bước sóng 193.7 nm cho Arsen)  Xác định đường chuẩn Dãy chuẩn chuẩn bị bình dịnh mức 100 mL theo thứ tự sau: Lấy 0.00; 1.0; 2.0; 10; 15; 20 dung dịch làm việc Arsen (III) pha loãng đến 100ml dung dịch HNO (2-5mL HNO3 đặc 1L nước cất) ta thu dãy chuẩn với nồng độ từ 0, 1, 2, 5, 10, 15, 20mg Asen (III)/L, pha dung dịch chuẩn ngày Chuẩn bị mẫu chuẩn Arsen để xác định lại độ tái hoàn toàn Arsen làm theo hai bước Trong bình Berzelin dung tích 200ml, 50ml mẫu chuẩn thêm vào 7ml mẫu chuẩn Asen(III) (dung dịch chuẩn pha chế cách lấy 10ml dung dịch làm việc vào cốc có mỏ pha chế thành 50ml, thêm vào 7ml H 2SO4 18N 5ml HNO3 đặc Sau đem xuất khí SO3) Duy trì điều kiện oxy hóa cách thêm vào liên tục HNO vào để tránh cho dung dịch không bị đậm màu Khi phân hủy hoàn toàn dung dịch có màu sáng Để nguội thêm vào 25ml nước cất ml HClO lại cô tiếp để loại hết khí oxit nitơ (cho đến bốc khói SO3) Chú ý cẩn thận tiếp xúc với HClO4 Kiểm tra hiệu trình phân hủy cách cho thêm 5ml dung dịch chuẩn Asen hữu vào 50ml mẫu xác định tốc độ tái Nhóm 15 Page 20 Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng Xử lí mẫu chuẩn theo tồn quy trình để đánh giá độ tái tổng số độ tái trung bình Asen axit clohydric phải 80% Một cách khác dùng bình kjeldahl để phân hủy việc xác định độ tái tổng số Asen cách nâng cao hiệu suất mẫu Sau lần cuối cùng, pha lỗng mẫu nước cất tới 50ml  Chuẩn bị mẫu dãy chuẩn để đo tổng Arsen Lấy 50ml dung dịch mẫu chuẩn cho vào bình Berzelin 200mL thêm vào 1mL H2SO4 2.5N 5mL dung dịch K2S2O8- 5%, cô nhẹ bếp cách cát khoảng 30-40 phút, không để dung dịch cạn Cách khác đun dung dịch autoclave 120 oC Sau phân hủy xong, pha loãng tới 50mL để đo asen, kiểm tra hiệu suất phân hủy cách xác định độ tái acid cacolodic thấp phải phân hủy lại với dung lượng K2S2O8 tăng gấp đôi  Xác định Arsen Thêm 5mL HCl đặc vào 50mL chuẩn mẫu bị phân hủy bình Berzelin 200mL khuấy thêm tiếp, thêm 5mL NaI khuấy tiếp 30 phút, lấy ống sục khí, phễu nhỏ giọt ống khí vào bình berzelin, mở máy ghi đường ổn định Trong lúc sục khí để đuổi tất kim loại khỏi bình phản ứng, thêm 0.5mL NaBH4 vào bình Tín hiệu tăng nhanh giảm Khi tín hiệu trở lại nền, lấy bình ra, rửa ống phun nước tiếp tục làm với chuẩn để kiểm tra tín hiệu, kiểm tra chất gây ảnh hưởng hóa học làm giảm tín hiệu Arsen cách xử lí mẫu phân hủy vởi dung dịch arsen (III) có nồng độ 10mg/L Độ tái trung bình phải đạt 90%  Tính tốn kết Dựng đường chuẩn độ cao pic theo nồng độ chuẩn Xác định nồng độ mẫu theo đường chuẩn, mẫu có pha lỗng trước phân hủy chia phần kết đo với hệ số pha loãng Kết tính theo mg/L Độ nhạy phương pháp 2µg/L III.3.3 Đánh giá độc tính Nhiều tài liệu kết nghiên cứu công bố arsen nhóm độc chất có độc tính mạnh nhất, IARC EPA xếp arsen vào nhóm độc chất loại A TCVN 3164:1979 xếp arsen vào nhóm 1: chất nguy hiểm Nhóm 15 Page 21 Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng Từ kết liều lượng tiếp nhận đánh giá khả nhiễm loại bệnh người dân phơi nhiễm với arsen cách tương đối sau: Bảng III.6 Triệu chứng nhiễm độc arsen liều lượng khác Liều lượng phơi nhiễm(mg/kg.ngày Triệu chứng ) Ngộ độc arsen mãn Yếu sức, mê ‘t nhọc, ăn ngon, giảm tính hàm lượng nhỏ lượng làm việc, rụng tóc, thời gian dài khàn giọng, giảm trọng lượng rối loạn tâm thần Viêm da, tăng sắc tố hyperkeratosis, 0,00005-0,0003 giảm bạch cầu; rối loạn chức thần kinh 0,0003-0,001 0,001-0,03 0,03-0,1 0,1-0,6 > 0,6 Nguồn Hindmarsh McCurdy, 1986 Hine cộng sự, 1977; Kyle Pease, 1965; Pinto McGill, 1955 US EPA, 1992; EPA,1991 Morris cộng sự, 1989 Tăng sắc tố, sừng hóa da biến chứng mạch máu Hiệu ứng tới hệ tuần hoàn hệ thần kinh; Thiếu máu, giảm bạch cầu, ảnh hưởng gan tăng huyết áp Buồn nôn, chán ăn, nôn mửa, đau vùng ATSDR, 1989; thượng vị, đau bụng, tiêu chảy, viêm da Terada cộng sự, (tróc erythroderma), chuột rút bắp, 1960 hoạt động bất thường tim, gan, tủy xương Viallet et al, 1972 ức chế bất thường huyết học (thiếu Datta, 1976 máu, tổn thương mạch máu); rối loạn hệ thần kinh ngoại biên (rối loạn chức vận động, dị cảm) Ung thư da (bao gồm ung IARC, 1987; Sommers thư tế bào biểu mô ung cộng sự, 1953; thư gan, bàng quang), ảnh hưởng hệ Dobson, 1965; hơ hấp, tiêu hóa, bệnh ung thư phổi Chen et al, 1986 Tử vong ATSDR, 1989 CHƯƠNG IV CÁC GIẢI PHÁP VÀ KIẾN NGHỊ IV.1 Giảm thiểu arsen nước Nhóm 15 Page 22 Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng Nhiều nghiên cứu thực nhằm giảm thiểu hàm lượng As nước Hầu hết kỹ thuật giảm thiểu As nước dựa số q trình hố lý bao gồm:  Quá trình kết tủa: As trạng thái tan nước đưa dạng chất rắn khó tan calcium arsenate Các chất rắn loại bỏ nhờ trình sa lắng lọc Khi chất gây keo tụ thêm vào tạo thành bơng keo tụ dạng As tan nước trở nên không tan tạo thành hợp chất rắn khơng tan Do giảm thiểu As nước trình kết tủa bao gồm đông tụ - lọc; lọc trực tiếp; tuyển  Quá trình hấp phụ: hấp phụ lên than hoạt tính, nhơm hoạt tính, mangan oxit, sắt oxit vật liệu vơ  Q trình trao đổi ion thực với nhựa trao đổi anion đặc biệt  Quá trình lọc màng bao gồm cơng nghệ lọc nano, thẩm thấu ngược  Q trình sinh học loại bỏ As nước Hầu hết q trình trở thành cơng nghệ xử lý nước nhiễm As truyền thống chẳng hạn hấp phụ, trao đổi ion, lọc màng… Một số trình hấp phụ nhơm hoạt tính, trao đổi ion sử dụng để sử lý As nguồn nước sinh hoạt quy mô nhỏ hộ gia đình Các q trình sinh học hay điện hóa nghiên cứu để xử lý nước nhiễm As Tuy nhiên, nghiên cứu mức độ thí nghiệm mà chưa áp dụng thực tế cách rộng rãi Các trình hấp phụ trao đổi ion trình có khuynh hướng sử dụng nhiều thực tế chi phí thiết bị bảo dưỡng thấp, khơng u cầu trình độ chun mơn cao vận hành Hiện nay, phương pháp sử dụng dương xỉ để lọc, loại bỏ asen nước nhiều thầy cô, sinh viên ĐH Nông Lâm nguyên cứu, đánh giá cho thấy tính khả quan đề tài IV.2 Kiến nghị Nhóm 15 Page 23 Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng - Tăng cường đầu tư cơng trình thủy lợi nhằm giải nhu cầu lâu dài, bổ sung cho trữ lượng nước sinh hoạt người dân - Tiếp tục đầu tư cho cơng tác thăm dị nước đất theo quy trình quy hoạch xây dựng cho thị có nhu cầu sử dụng nước lớn - Tiến hành quan trắc trữ lượng, chất lượng nước ngầm đô thị có nguy cạn kiệt, nhiễm -Ngồi cần công bố rộng rãi kết nghiên cứu phương tiện truyền thông cho dân chúng đặc biệt người dân vùng nghiên cứu biết - Tiếp tục trì phối hợp chặt chẽ, hiệu ngành tỉnh với quyền cấp cấp, tổ chức kinh tế, xã hội công tác quản lý, khai thác bảo vệ tài nguyên nước - Cần có kĩ thuật loại trừ arsen đơn giản, chi phí thấp để áp dụng cho nhiều nơi, nhiều vùng, thích hợp với nước phát triển nước ta Đặc biệt cần có giải pháp phịng, chống cho thích hợp với đặc điểm địa lí, trình độ, tập qn, mức sống người lao động vùng - Cần tăng cường nhiều nghiên cứu nhằm chế tạo hệ thống có khả loại arsen nước sinh hoạt xuống ngưỡng cho phép, sử dụng cho hệ thống lọc cỡ nhỏ, lắp trước trạm cấp nước hệ thống lọc nhỏ cho gia đình TÀI LIỆU THAM KHẢO Nhóm 15 Page 24 Độc chất arsen GV: Phùng Võ Cẩm Hồng 01 Nguyễn Thị Thu, khóa luận tốt nghiệp “ Khảo sát hàm lượng arsenic nước ngầm đánh giá rủi ro lên sức khỏe cộng đồng” Khoa MT- ĐH Đà Lạt 02 Đỗ Thanh Bái, Hồ Quý Đào, Phạm Việt Hùng, báo cáo “Đánh giá rủi ro hóa chất quản lý chất thải nguy hại”, Đại học Khoa Học Tự Nhiên, 2007 03 QCVN 09 : 2008/BTNMT : Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia chất lượng nước ngầm 04 TCVN 5992 : 1995 (ISO 5667-2 : 1991): Chất lượng nước, lấy mẫu, hướng dẫn kĩ thuật mẫu 05 TCVN 5993 : 1995 (ISO 5667 - : 1985): Chất lượng nước, lấy mẫu, hướng dẫn bảo quản xử lí mẫu 06 TCVN 6000: 1995 (ISO 5667-11: 1992): chất lượng nước, lấy mẫu, hướng dẫn lấy mẫu nước ngầm 07 TCVN 6626: 2000: Xác định arsen phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử 08 TS Lê Thị Hồng Trân, “Đánh giá rủi ro môi trường”, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kĩ Thuật, 2008 Nhóm 15 Page 25