Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Đánh giá mức độ xâm nhiễm Arsen trong nước ngầm tại huyện An Phú, tỉnh An Giang và thử nghiệm xử lý nước bị ô nhiễm Arsen bằng phương pháp keo tụ

TÊN DE TÀI: -Đánh giá mức độ xâm nhiễm arsen trong nước ngầm tại huyện An Phú, tinhAn Giang và thử nghiệm xử lý nước bi ô nhiêm arsen băng phương pháp keo tụ.NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Đánh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYÊN THỊ BẢO TÚ

GIANG V THU NGHIEM XU L NƯỚC BỊ Ô NHIEM

ARSEN BANG PHUONG PHAP KEO TU

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trườngMã số: 60520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HÒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2016

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYÊN THỊ BẢO TÚ

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ XÂM NHIÊM ARSEN

TRONG NƯỚC NGAM TẠI HUYỆN AN PHU, TINH ANGIANG V THU NGHIEM XU L NƯỚC BỊ Ô NHIEM

ARSEN BANG PHUONG PHAP KEO TU

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trườngMã số: 60520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HÒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2016

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa hoc I: TS Trần Tiến Khôi(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi và chữ ký)

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: PGS TS Võ Lê Phú(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi và chữ ký)

Cán bộ cham nhận xét I : PGS TS Phạm Nguyễn Kim Tuyến(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi và chữ ký)

Cán bộ cham nhận xét 2 : PGS TS Tôn Thất Lang(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai học Bách Khoa, DHQG Tp HCMngày l5 thang 01 nam 2016

Thanh phan Hội đồng đánh giá luận van thạc sĩ gồm:(Ghi rố họ, tên, học hàm, học vi của Hội đồng cham bảo vệ luận văn thạc sĩ)

I.PGS TS Trương Thanh Cảnh2.PGS TS Nguyễn Tan Phong3.PGS TS Phạm Nguyễn Kim Tuyến4 PGS TS Tôn Thất Lãng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯƠNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ

Họ tên học viên: NGUYEN THỊ BẢO TÚ MSHV: 13253076Ngày, tháng, năm sinh: 28/09/1990 Nơi sinh: Tp.HCMChuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

I TÊN DE TÀI:

-Đánh giá mức độ xâm nhiễm arsen trong nước ngầm tại huyện An Phú, tinhAn Giang và thử nghiệm xử lý nước bi ô nhiêm arsen băng phương pháp keo tụ.NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Đánh giá hiện trạng khai thác và sử dụng nước ngầm cho các hoạt động pháttriển kinh tế - xã hội tại huyện An Phú

- Đánh giá mức độ ô nhiễm arsen trong nước ngầm theo mùa và vị trí phân bốtại huyện An Phú.

- Phân tích môi tương quan giữa As tông, As" va As” vơi cac thông số hóa lýcủa nước ngầm

- Thư nghiêm xu ly arsen trong nươc ngầm băng phương phap keo tu

II NGÀY GIAO NHIỆM VU : 19/01/2015III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 08/01/2015IV CÁN BỘ HUONG DAN: Ts Tran Tiến Khôi; PGS TS Võ Lê Phú

Tp HCM, ngay thang năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

TRUONG KHOA

(Ho tên và chữ ký)

LOI CẢM ON

Ba năm học tại Truong Dai hoc Bách Khoa — DHOG Tp.HCM tréi qua, tôiđã được các Thây, các Cô hết lòng quan tâm, dạy dỗ, chuẩn bị cho tôi những kiếnthức vững chac nhát đê bước vào đời.

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thay Võ Lê Phú và thay Tran TiếnKhôi đã tận tình chỉ bảo, chỉnh sửa cho tôi những lỗi sai phạm, giải đáp nhữngkhúc mắc trong quá trình làm bài dé tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Haithay đã tạo cơ hội cho tôi được học, tiếp xúc những kiến thức thực té quý bau màkhông một môn học nào có thê truyện tai được.

Xin cảm ơn cô Phan Thị San Ha tạo cơ hội cho tôi được tham gia dự anRESCIF/CAR

i, đã hướng dan, đào tạo, giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu.Manon k „ yy

rường Dai học Bach Khoa~ ĐHỌG Tp.HCM luôn gan gũi, lo lang, quanchúng tôi, đồng thời truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức chuyên môn,

người, uon nan chúng tôi thành những con người có ích cho xã

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đáy là công trình nghiên cứu

của riêng tôi Ngoại true những nội dungđã được trích dan, các số liệu và kết quả nghiên cứunêu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giảcho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong

bất kỳ một công trình nào khác

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Bảo Tú

09:2008/ BTNMT — 50 pg/L Da số các giếng có hàm lượng arsen từ 400 — 800 pg/L

(58%) Hàm lượng arsen có xu hướng tăng cao vào mùa khô và giảm dân vào mùa mua.

Nước ngầm tại khu vực nghiên cứu là nước lợ (độ muỗi từ 0,2 — 7 220), trung tính(pH từ 6,36 — 8,31) tồn tại ở điều kiện khử Tổng lượng chất răn hòa tan hầu như đạtQCVN 01:2009/BYT (<1000 mg/L) Nguồn nước bị ô nhiễm về arsen (As), bari (Ba), sắt

(Fe), mangan (Mn), amoni (NH¿') Không có sự ô nhiễm về nhôm (Al), độ cứng, clo (CI).

Nước ngắm tại khu vực nghiên cứu có sự tương quan giữa hàm lượng arsen vớikhoảng cách và độ sâu của giêng Các giếng càng xa sông, hàm lượng arsen càng tăng cao

Hàm lượng arsen cao tập trung ở các giếng có độ sâu > 20m Hàm lượng nhôm (AI), bari(Ba), kali (K), magie (Mg), kẽm (Zn), silic (Si), amoni (NH4'), có mối tương quan thuậnđến hàm lượng arsen Không tìm thây mối tương quan giữa arsen (As) với canxi (Ca), độcứng, clo (Cl) Tuy nhiên, hàm lượng mangan (Mn) có mối tương quan nghịch với hàm

lượng arsen.

Hàm lượng arsen trong 8 mẫu nước sông đều năm trong giới hạn cho phép đối với

nước mặt theo QCVN 08: 2008/BTNMT (<10 ug/L) Hàm lượng arsen trong đất có sựtương quan theo độ sâu Kết quả này cho thấy nguyên nhân xâm nhiễm arsen chủ yêu do

sự phóng thích arsen từ tram tích vào nước ngầm dưới tác động của vi sinh vật khử sat, sự

phân hủy vật liệu hữu cơ, quá trình khai thác nước ngầm quá mức, cùng với hoạt động

nông nghiệp khi sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, phân bón.

Phương pháp keo tụ băng phèn sắt cho hiệu quả xử lý arsen rất cao trung bình đạt98%, hiệu quả loại bỏ sắt là 50% Tại liều lượng 20 mg/L phèn sắt ở pH = 6, hiệu quả xử lýarsen, sắt được xem là tối ưu nhất (Hiệu quả loại bỏ arsen, sắt là 99%, 64% tương ứng)

CHƯƠNG 1: GIỚI THIEU -<-< << << £ 2£ se 5s s5£s££eeEeEesesesese 1B20 ắốd I1.2 NGHIEN CỨU TRƯỚC DAY ou ececcecscessessesseesesssesneeneesecuecsecsecsecaeesseseeneaneaneees 31.3 KET LUAN weccccccccescscccscsccesessscscscecessevsvacscecsevevscaceceesevavacacesesavavacecesevavsceees 61.4 MUC TIEU NGHIÊN CUU uueccccccceccscssscscecessssssecscececsevevscsceceesevavacsesevavseneeees 61.5 NOI DUNG NGHIÊN CỨU - + s sEE9E2E SE EeESESESE SE SE eErkevseree 61.6 PHAM VI NGHIÊN CỨU - - 6 SE EE E21 EềE SE EgEgvgvEEgvgvevreree 71.7 Ý NGHĨA CUA DE TAL 5-55-5222 2E2EEEEEEEEErrerrrrrrrrrrred 9CHƯƠNG 2: TONG QUANN 5<c<ss>ervY2ErEYeseeEereereseerrseerserrke 102.1 TONG QUAN VE ARSEN G11 TS 112121 111 ng ri 102.1.1 Đặc điểm lý hóa CUA @TS€H( - - - + ctEEEEEESESEEEEEEEEESEEEEEEEEErkrkrrkeo 102.1.2 NQUON 1.1 Nn AI 112.1.3 DOC tinh CUA ŒIF.S©ÏH c0 6991099 E1 9E và 132.1.3.1 Cơ chế gây độc của arsen viccccecccscsccsssscsessescssscsssssscsescssssescsessessseeees 142.1.3.2 Ảnh hưởng của arsen đến con người và động vật -. 152.1.4 Sự di chuyển và hình thành arsen trong nO HgẲM «se c«c: 172.1.5 Các phương pháp xử lý arsen trong HHƯỚC HGẲNH «sec sec: 192.1.5.1 Phương pháp oxy hóa - cờ 192.1.5.2 Phương pháp keo ẦỤ - HH ng 192.1.5.3 Phương pháp lỌC << -c c0 HH ng 192.1.5.4 Phương pháp hap phụ + 25c E222 SE 2E 1 E2EEEEEEEEEeErrkrrrkred 202.1.5.5 Phương pháp trao đổi ion ¿- 5 - + S2 22223 E2 SEEErkrkrrererered 20

VN Nơ J1 nnnnnớ 212.1.7 Giới hạn hàm [WONG FSCPH 000 11111 ke 212.2 HIỆN TRANG Ô NHIEM ARSEN TRONG NƯỚC NGÂM 222.2.1 Hiên trang ô nhiém arsen trên TNE @ÌƠi -c-c-c+k+k+t+tsketeteesrsrerrees 22“ PVAV/ iyi)(adíiiddd 22

2.2.1.3 Trung QUÔC - - E1 22121 11151111111111111101 0171011150111 110 1c 232.2.1.4 Bangladesh - - - - «S999 0000 ke 242.2.2 Hiên trang ô nhiềm arsen tai Viet NAIM viccccccccsccsccsccscssccsesscsscsscsscssesscssees 242.2.2.1 Đồng bang sông Hồng ¿+ - + 252 2E2E2E2E2EE£E£EcEeErrrsrsred 252.2.2.2 Đồng bằng sông Cửu Long - - + 2 252 S22E£E+Ez££EzErtseererered 252.3 TONG QUAN VE TINH AN GIANG s3 SE EEvEsEskekserersesed 262.3.1 Điều kiện tự nii€neecccccccccccccccccccscsccscsccscscsscsesecscsscsessesesscsssscsssscsecsesecseseeaes 262.3.1.1 VỊ trí địa LY -c c1 11111 111 1T nen 262.3.1.2 Khí hậu - C21110 111111111111111111111 111111111 1 1 111 0008 vn 272.3.2 Diéu kiện kinh tế - xã NO i ccececcesccceccsscssesssesssssssssesssssssessssssssseessesssseeseeees 28?c SG 282.3.2.2 Xã hội TQ 001100 11111111111111 1111111111 111 11 0 1 00 0 00 00 008880000 50 282.3.3 Đặc điểm địa chất, 110521 au A 292.3.3.1 Địa hình TQ Q00 0011111111 S 11H SH HS SH TS n ST 0 0800 292.3.3.2 THUY Văn Q0 011101211 111 TT ngờ 302.4 TONG QUAN VE HUYỆN AN PHÚ s5 6s E282 EeEsEeEeEzerersesed 312.4.1 Điều kiện tự nii€neeccccccccccccccccsccscsccscscsscscsscsesecscsecsessesesscsesscsssscsecsssecseseeaes 31DALAL Vi vo ho:›SìaiiaẳaẳắặẶáắäẽữ 312.4.1.2 Khí hậu cccccccececeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeseeaseeeaaseeeeeaaeaeaaaaaaaas 312.4.2 Đặc điểm địa chất, 110521 au A 322.4.2.1 Địa hình CC T000 11111 111111111111 1111111111111 1 1n 00000 h 3224.2.2 THUY VAN oe aa 332.5 TONG QUAN VE PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ 66s xe £e£sesxd 342.2 ] Khái HIỆTH o KT ọ E Eà 342.5.2 Cơ chế quá trinh Ñ€O ẲỤ cá ket EEEEEEEEEEETK SE 111111 tru 342.5.3 Các yếu tô ảnh hưởng đến quá trình keo tụ - tạo bông « 352.5.4 Một số chất keo tụ và tr CO tbeeccccccccscsccscscsscsssscsesscsscscsscscsscscsecsesecsesecees 32CHƯƠNG 3: VAT LIEU V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 373.1 NGUYEN VAT LIEU VÀ CÁC BUOC CHUAN BỊ, - 55s css¿ 37BLD .T xẽan na 37

SLB 0 0 0a n6 666 .(4(1À:)H sa 383.1.3.1 Mô hình giàn mua eee ecceessssnececceeesssneecceeseesaeeeeceeeesneaeeeeeeeeeeas 383.1.3.2 Mô hình Ï2ar€S{ - - - - LG CC C10000 3060031603 60 3 9 S10 KY ky ky cv, 393.1.4 CAC bU6C CHUGN Tn êaaaAđ ốỒ 403.2 PHUONG PH PNGHIEN CỮU G2 << E+E+E£E£E+ESE+Ek cv rrrree 423.2.1 Phương pháp tổng quan tài lÏỆU -c ssStSt St SESSkSkEkEEEEEEeEsrerrrreeo 423.2.2 Phương pháp thống kê và xử lý SO ÏiỆM -c-c- ket steEeEeEsrsrerrees 423.2.3 Phương pháp khảo sát, đÌÏỄU ÍfŒ - «set St SEESkEkEkEEEEEEsEsrerererees 423.2.4 Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu thực đÌỈg -cscscsccsrsrerees 433.2.5 Phương pháp phân tÍCÌh - - -s+k+k+E‡EkEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEESEeErrersrerrereeo 463.2.6 Phương pháp thử nghiệt Xử Hý «set SESkSkSkEkEkEkekersrsrerreeo 46CHƯƠNG 4: KET QUÁ V_ THẢO LUẬN 555<scscsesesesssseseseee 48

4.1 HIỆN TRẠNG KHAI THÁC VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỰNG NƯỚC NGÂMTẠI HUYỆN AN PHU - G5 E198 E391 9198 1 91128 3 E118 rrei 48

4.1.1 Hiện trạng khai thác nước ngâm tại huyện AN Phúi -<<<<<+ 484.1.2 Tình hình sử dung nước ngâm tại huyện An Phúú c-csssssesesesed 494.2 VỊ TRÍ VÀ TÂN SUAT LAY MÂU - c2 + 2S EsE+ESE+E+E£eEsEsEeeseseree 494.3 NHGIA MỨC ĐỘ XÂM NHIÊM ARSEN 5 + cscsxsxsesecxz 514.4 PHAN TICH TƯƠNG QUAN GIỮA ARSEN VÀ CÁC CHI TIEU PHANTÍCH CHAT LƯỢNG - G151 91 28 E5 519198 1E 11111 111115111 1xx rke 54

4.4.1 Khoảng cách Và AG SỈẪU -c c c1 30911111 1191111111111 1k vn và 574.4.2 Thong 86 VGt DP ecccecccccccssssssessssessescsescsvsvecssssssasssavevevevsvsvavsvsvsnscsnsvenenenenees 594.4.3 Thông số hóa NOC cercccccecevevsvsvsessssesssescsvsvevevesensasasavavavevsvsvsvsvsvsusvsvsvevenenenens ói4.5 NGUYEN NHÂN GAY XÂM NHIÊM ARSEN - << sex: 664.6 SO SÁNH PHƯƠNG PHAP LAY MAU u.ccccccsscssscscssssesesessstevsvevssscssssseneess 684.7 THU NGHIEM XU LY ARSEN uu.eccececcecccesessscscscecessesecscsceceseevevacececevaveceees 68

KET LUẬN V_ _KIEN NGHỊ, << << << se SE SE s ssesee 72KET LUẬN G1 191919111 5 1111511113 11111111 TT TH ng gi 72KIÊN NGHỊ G1111 1E 911191 1 3 111911111 1g ng ng ree 72

T LLIỆU THAM KHÁOO 2-5 5-5 2 2 << << s39 s9 seseseseEeEess s42 74DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HOC 5-5° 5 << ses2 78

3710800 02 79

DBSCLDBSHDOECIARC

MT

OBSOLSORPQCVNQTTCVNTDS

TN

Tp.HCM

UNICEF

WHO

CAC TU VIET TAT

: Bô Tai nguyên Môi trương

: Bô Y tê

: Đồng băng sông Cửu Long

: Đồng bằng sông Hồng

: Dissolved oxygen: Electricity Conductivity: Co quan Nghiên cứu về Ung thư Quốc tế

: Xã Khánh An: Moi Trường: Số quan sát

: Ordinary Least Squares: Oxidation Reduction Ootential: Quy chuân Viét Nam

: Xã Quốc Thái

: Tiêu chuẩn Việt Nam

: Total Dissolved Solids: Tai Nguyên

: Thành phố Hỗ Chí Minh

: Quỹ nhi đồng liên hiệp Quốc tế

: Tổ chức Y tế Thế giới

Bang 1.1.Bang 1.2.Bang 1.3.Bang 2.1.Bang 2.2.Bang 2.3.Bang 2.4.Bang 2.5.Bang 2.6.Bang 2.7.Bang 2.8.Bang 3.1.Bang 3.2.Bang 3.3.Bang 3 4.Bang 4.1.Bang 4.2.Bang 4.3.Bang 4.4.Bang 4.5.Bang 4.6.

DANH MUC BANG

Các nghiên cứu trước đây về 6 nhiễm arsen tại Việt Nam 4Khép góc khu vực nghiÊn CỨU - - - < << S100 1n ng 7Thông tin vị trí lẫy mẫu ¿-©- - - + 2SE2E2E+E#EEEEEE£E£EEEEEEEEEEEEEEErrkrkred 8Đặc tính vật lý của nguyên t6 arsen ceccececcsesessesessseseseseseseseseeeseeeeen 10Nông độ arsen (ppm) trong các môi trường khác nhau 12Giới hạn hàm lượng arsen trong nước sinh hoạt ‹« «5s «s55: 21Nhiệt độ năm 2011 của tinh An Giang «<< << ssssesesss 27Lượng mưa đo được tại trạm Châu Đốc năm 201 sc+s+scs: 28Tổng sản phẩm (GDP trên dia bàn theo khu vực Kinh tế) 28Dân số tinh An Giang năm 2011 - ¿2-5 +2 2££+E+E+EzE£Ezereeree 29Mực nước tại các trạm đo trên các sông năm 20] ] -««« 30Hóa chất phân tích và xử lý ¿- 5-52 256 2E+E+EEEEE£EESEEEEEErErrrerreee 37Dụng cu xử lý và lấy mau ¿- - 2522221 3 E2 E1 1115115112111 xe 38Dụng cụ thử nghiệm xử LY cv reg 39Phương phap phân tích cac chỉ tiêu - ¿5-5-5 2 252 22£+£+£z£z££zEzEzcze: 46Hiện trạng khai thác nước ngầm huyện An Phú - - << 5c: 46Mục đích sử dụng nước ngầm huyện An Phú năm 2010 49Tần suất lẫy mẫu -¿-¿- E2 S221 1 15 1 1212111151511 111111111111 11 110 xe 50Thống kê mô tả các chỉ tiêu phân tích chất lượng nước ngầm 55Kiểm định phân phối chuẩn Jarque-Bera - - 2 52 25s+s+ssc<e: 56Kết quả phân tích tương quan - - - + 252 522EE+EE££E£E£EzEzE£Erkreereee 57

DANH MỤC HINH

Hình 2.1 Anh hưởng của arSeI + - S252 SESEEE£E2EEEE 23121521 12112112511 E ve, 16

Hình 2.2 Phân bố toàn cau về hiện trang arsen trong nước NgaM - 22

Hình 2.3 Ô nhiém arsen ơ Đồng bang Chaco va Pampa , Arhentina 23

Hình 2.4 Hàm lượng arsen trong nước ngầm tai Dong băng Sông Hỗng 25

Hình 2.5 Hiên trang 6 nhiêm arsen tai ĐBSCL - 22 2 2 2222 ££z£zezecee: 25Hình 3.1 Mô hình giàn mưaa - G5 << 000 re 40Hình 3.2 Mô hình ]ar€Sf - - ( - < 1 139900101 re 40Hình 3.3 Các bước chuẩn bị, - + HH hờ 4IHình 3.4 Vị trí lẫy mẫu - ©5252 2E 121115151511 11 1111111511111 11111111 44Hình 3.5 Quy trinh lây mâu - ¿£E + E2 EE 2E E912 5 1212151151515 211111 11 1x rxe, 44Hình 3.6 Hê thông xu ly mâu thiếu khi bang tui Glovebag - - 5+: 45Hình 3.7 Hê thông xu ly mâu thiếu khi bang Glovebox - + 2 5255555: 45Hình 4.1 Hàm lượng arsen trong nước ngầm tại huyện An Phú - 51

Hình 4.2 Ham lượng arsen trong nước ngầm theo thời gian tai huyện An Phú 52

Hình 4.3 Hàm lượng arsenate va arsenite trong nước ngầm tại huyện An Phú 53

Hình 4.4 Thống kê hàm lượng arsen theo độ sâu 2-+25- +2 2£s+szs+2 58Hình 4.5 Tương quan giữa arsen với khoảng cách và độ sâu 58

Hình 4.6 Sự phân bố các dạng arsen trong dung dich theo pH và ORP 59

Hình 4.7 Thông số vật lý trong nước ngầm tại huyện An Phú - 60

Hình 4.9 Tương quan giữa arsen và nhôm trong nước ngâm tại huyện An Phú 62

Hình 4.10 Tương quan giữa arsen va bari trong nước ngầm tại huyện An Phú 62

Hình 4.11 Tương quan giữa arsen va kali trong nước ngầm tại huyện An Phú 62

Hình 4.12 Độ cứng và mối tương quan giữa arsen va magie trong nước ngầm 63

Hình 4.13 Hàm lượng sắt trong nước ngầm tại huyện An Phú - -: 65

Hình 4.14 Tương quan giữa arsen va mangan trong nước ngầm - 65

Hình 4.15 Tương quan giữa arsen và silic trong nước ngâm tại huyện An Phú ó5Hình 4.16 Tương quan giữa arsen và amoni trong nước ngầm tại huyện An Phú 66

Hình 4.18 Hàm lượng arsen và sắt trong lõi đất ở xã Quốc Thái 67

Hình 4.19 So sánh nông độ arsen theo hai phương pháp 5-5-2555: 68Hình 4.20 So đồ thử nghiệm xử ly arsen bằng phương pháp keo tụ - 68Hình 4.21 Hiệu qua xử ly arsen bang phèn sat tai các giá tri pH va liễu lượng khác

CHUONG 1: GIỚI THIEU

1.1.D T VAN DE

Nước đóng vai trò quyết định cho sự tổn tại và phát triển của môi trường sống,con người và động thực vật Ngày nay khi xã hội ngày càng phát triển, văn minh thìnhu cầu sử dụng nước ngày cảng tăng với những tiêu chuẩn về chất lượng nước ngàycàng nghiêm ngặt hơn Bên cạnh các nguồn nước mặt như sông ngòi, ao hồ thì nướcngâm cũng góp phân quan trọng trong đời sống con người Tuy nhiên, trước tình hìnhgia tăng dân số, chất thải độc hại được thải ra từ các hoạt động công nghiệp, nôngnghiệp đã va đang đe dọa đến chất lượng nguồn nước ngầm và ảnh hưởng đến sứckhỏe của cộng đồng Các biểu hiện ô nhiễm nước ngầm gồm: nhiễm mặn, nhiễm phèn,sắt (Fe), mangan (Mn), vi sinh vật và kim loại nặng Trong đó, arsen (As) là một trongnhững tác nhân gây ảnh hưởng nghiêm trọng nhất do độc tính của kim loại này gâyảnh hưởng đến con người va sinh vật Nong độ arsen cao được phát hiện trong cácnguồn nước tự nhiên do sự rò rỉ của các thành tạo địa chất, nước thải từ các hoạt độngkhai thác mỏ quăng, hoạt động của suối nước nóng và mạch nước phun tại một số khuvực trên Thế giới (Bhattacharya và cộng sự, 2002)

Hiện nay, tình trạng xâm nhiễm arsen trong nước ngầm không còn là van dériêng biệt của một quốc gia nào mà đã trở thành mối quan tâm của cả Thế giới Ướctính có 2 triệu người ở Arhentina; 0,5 triệu người 6 Chile; 0,4 triệu người ở Mexico va0,35 triệu người ở USA phải xiếp xúc với arsen với hàm lượng trên 50 pg/L trong thựcphẩm và nước uống (Nriagu và cộng sự, 2007) Xét riêng khu vực Chau _, hiện trang6 nhiễm arsen ở các quốc gia Bangladesh , An Độ, Đài Loan v v đang ở mức báođộng Trong đo, Bangladesh được xem là quốc gia bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất, sốngười tiếp xúc với nguồn nước và thực phẩm có nồng độ arsen > 50 ug/L lên đến 25triệu người, tại Ấn Độ là 6 triệu người, và Đài Loan là 0,9 triệu người Theo báo cáocủa UNICEF năm 2008, có tới 1,4/4,7 triệu giếng khoan tại Bangladesh có hàm lượngarsen > 50 pg/L, và có 40.000 người mac các triệu chứng về da do nhiễm độc arsen(UNICEE, 2008).

Việt Nam và Bangladesh có sự tương đồng về địa chất khi cùng nằm trong lưuvực các con sông lớn bắt nguồn từ dãy Himalaya (Pham Hùng Việt, 2014) Do đó.nguon nước ngầm tại Việt Nam cũng bi 6 nhiễm arsen nghiêm trọng Việt Nam hiệncó khoảng hơn 1 triệu giếng khoan, trong đó nhiều giếng có nông độ arsen cao hơn 20— 50 lần nồng độ cho phép cua Quy chuân Ky thuât Quôc gia về chat lương nuoc sinhhoạt — QCVN 02:2009/BYT la 10 wg/L (Tran Anh Thư và cộng sự, 2011) Ô nhiềmarsen trong nuoc ngâm tai khu vực Đông bang sông Hồng (DBSH) lần đầu tiên duocbáo cáo vào năm 2001 và tại khu vực Đông băng sông Cửu Long (ĐBSCL) là năm2005 (Sunbaek và cộng sự, 2008).

Tại châu tho sông Hong, những vùng bị nhiễm arsen nghiêm trọng nhất là phíaNam Hà Nội, Hà Nam, Hà Tây, Hưng Yên, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình và HảiDương Hàm lượng arsen tại môt số giếng được khảo sát lên đến 486 ug/L tại HàNam và 344 ug/L tại Hà Tây (Agusa và cộng sự, 2007).

ĐBSCL duoc kiên tao do qua trinh lân biên cua sông Mekong va co đăc điềm latrầm tích cô tư cuôi thơi ky Holocene Các nghiên cứu về địa chất học tại khu vựcĐBSCL cho thay trầm tich cua khu vưc nay duoc hinh thanh do qua trinh 14 n biêncách đây 3.000 năm (Ta va công sư, 2002) Chương trình UNICEF (2003-2005) phốihợp với chính phủ Việt Nam đã tiễn hành khảo sát nồng độ arsen trong các giếngkhoan tại 4 tinh khu vue ĐBSCL, cho thay nguồn nước giếng khoan của các tỉnh vùngđầu nguon như An Giang, Đông Tháp đêu bị nhiêm arsen rat cao.

Tại An Giang, có 40% trong tông số 2.966 mẫu giêng nghiên cứu có ham lươngarsen trên 50 pg/L vuot Quy chuân ky thuât Quôc gia về chat lương nươc ngầm —QCVN 09:2008/BTNMT Đáng lưu ý, nước ngầm có hàm lượng cao chủ yếu tập trungở các huyện củ lao ven sông: An Phú, Phú Tân, Tân Châu và Chợ Mới Dựa trên kếtquả của UNICEF, Sở Khoa hoc và Công nghệ An Giang cũng đã tiễn hành khảo sátthêm 6.293 giếng trên địa bàn toàn tỉnh An Giang từ năm 2006 — 2007 Kết quả chothay hàm lượng arsen cao hơn giới han cho phép theo QCVN 09:2008/BTNMT (50pg/L) chiếm ty lệ cao nhất ở huyện An Phú (Erban và cộng sự, 2013)

Tuy nhiên, các kêt quả nay của huyện An Phú đã được thực hiện cach d ây gan10 năm, nên viéc đanh gia tiép tuc la cân thiệt đê hiéu duoc nguyên nhân va cơ chêgiải phóng arsen trong đât va nươc ngâm Ba (03) nghiên cưu tiêu biêu về arsen ở khu

vưc tinh An Giang la nghiên cưu cua các tác giả Nguyễn ViệtK_, Đặng Ngọc Chánhvà Trần Anh Thư Nghiên cứu của Nguyễn Việt Kỳ (2009) đưa ra sự so sánh tổng quanvề hàm lượng arsen giữa 4 tỉnh ĐBSCL và không tìm thấy mối tương quan giữa arsenvới sắt nhưng lại thấy được sự thay đổi hàm lượng arsen theo thời gian và độ sâu.Nghiên cứu của Đặng Ngọc Chánh và cộng sự (2010) so sánh mức độ ảnh hưởng củaarsen đến con người tại hai huyện Tri Tôn và An Phú_, tinh An Giang, thông qua viécphân tích ham lương arsen trong mẫu tóc và nước tiêu của người dân cho thay ngườidân huyện An Phú bị ảnh hưởng sức khỏe do arsen nghiêm trọng hơn huyện Tri Tôn.Nghiên cứu của Trần Anh Thư và cộng sự (2011) đã tìm ra nguồn gốc của arsen bắtnguôn từ trầm tích biển ven bờ được phóng thích vào tầng chứa nước mặn; hàm lượngarsen cao trong các giếng khoan chủ yếu tập trung ở các vùng ven sông với độ sâu cácgiếng khoan từ 15 m đến 36 m.

Bài nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá một cách tổng quan mức độxâm nhiễm arsen trong nước ngầm tại huyện An Phú, tỉnh An Giang thông quaphương pháp lây mẫu - xử lý mẫu thiếu khí Bên cạnh phân tích mối tương quan giữaarsen tổng, arsenite, arsenate với các chỉ tiêu ô nhiễm khác như sắt (Fe), amoni(NH¿”), mangan (Mn), silic (Si), canxi (Ca), magie (Mg), v.v sự thay đổi hàm lượngarsen về mặt không gian, thời gian và độ sâu cũng được nghiên cứu Đồng thời, dé tàinày cũng thư nghiêm xu ly arsen trong nươc ngâm băng phương phap keo tu

1.2 NGHIEN CỨU TRƯỚC DAY

Từ năm 1997 cho đến nay, đã có nhiều dự án nghiên cứu van dé 6 nhiễm arsentrong nguồn nước Các kết quả nghiên cứu cho thay tại Việt Nam có nhiều địa phươngbi 6 nhiễm arsen với hàm lượng lượng rất cao (Bảng 1.1) Tuy nhiên các nghiên cứunày còn mang tinh chất chung, khái quát Ba (03) công trình nghiên cứu điển hình chokhu vực ĐBSCL có thể kế đến, bao gồm: các nghiên cứu của tác giả Nguyễn Việt Kỳ(2009), Dang Ngọc Chánh (2010) và Tran Anh Thư (201 1)

+ Tình hình ô nhiễm arsen ở Đồng bằng sông Cửu Long

Tác giả Nguyên Viêt Ky (2009) thông kê hàm lượng arsen tại 4 tỉnh thuộc khuvực ĐBSCL: Long An (4.876 mẫu), Đồng Tháp (2.960 mẫu), An Giang (2.699 mẫu),Kiên Giang (3.031 mẫu) Kết quả khảo sát ô nhiễm arsen trong nước ngầm tại 4 tỉnh

này là thấp, tuy nhiên hàm lượng arsen tại một số địa phương của Đồng Tháp, AnGiang là đáng báo động khi phần lớn các mẫu khảo sát đều bị nhiễm arsen và hàmlượng arsen trong nhiều mẫu đều vượt ngưỡng 100 pg/L.

Bang 1.1.C e nghiên cứu trước đây về ô nhiễm arsen tại Việt Nam

STT | Tênt c gia Tên công trình nghiên cứu Năm

Hồ Vương1 | Bính và Nghiên cứu về địa hóa arsen và sức khỏe cộng dong | 1997

Đặng Văn | Nhận dinh buớc dau về quy luật phân bố, di chuyển5_ | Can và và tích luỹ arsen ở vùng mỏ nhiệt dịch có hàm luợng | 2000

cộng sự arsen cao.Ngô Ngọc Đánh giá nuớc nhiễm dộc arsen ở phudng Qu nh6 | Cát và Lôi, quận Hai Ba Trung, Hà Nội - Dé xuât các giải | 2000

cộng sự pháp làm sạch nuớc.

` ¬ ` 2000, | Điêu tra, nghiên cứu xác dinh ham luợng arsen trong

7 | Cục thủy lợi , pe ak, 2 + TY Rtas

-nuớc duoi dat tai Ha Nội.

2001M.Berg Phân bố hàm luợng arsen trong nuớc ngầm tang

8 xw ` DIL: ore 2001va cộng sự Holocene va Pleistocene ở Hà nội.

Q ve an Điều tra hiện trang 6 nhiễm arsen trong nguồn nuớc 2003nước y duới dat khu vực Đông băng trung du Bac Bộ.

ẤT CA LAO sứ ` À , | 2004

10 UNICEFF Lay va phan tích ham luợng arsen trong nguôn nuớc |Việt Nam ngâm tại 18 tỉnh thành phô 2005Phạm Quý Nguồn gôc va sư phân bô amoni và arsenic trong

11 ^ co yx , - TRÀ Yn À 2008

Nhân các tang chứa nước Dong băng sông Hong.Nguyễn Tình hình 6 nhiễm arsen ở Đồng bằng sông Cửu12 TA 2009

A tại huyện An Phú, tinh An Giang.

Tác giả nhận định hàm lượng arsen thay đối theo mùa va đô sâu:

- Vào mùa mua, hàm lượng arsen tăng lên đáng kê trong nước dưới dat.- Nông đô arsen giảm dân theo độ sâu.

- Hàm lượng arsen và sắt không có mối tương quan rõ rang

+ Nghiên cưu xac đỉnh trương hop nhiém déc arsen tại An Giang

Dang Ngọc Chánh và cộng sự (2010) thưc hiên phan tích ham lương arsen cótrong mâu toc va nuoc tiêu cua ngươi dân su dung nuoc ngâm tai huyén An Phu vahuyện Tri Tôn, tinh An Giang Két qua nghiên cưu cho thay :

- Tại huyện Tri Tôn có 100% mâu nuoc giêng co ham lươn g arsen < 50pg/L: 43,6% ngươi dân su dung nuoc ngầm cho muc dich ăn uông _ Tại huyện

An Phu, có 85,1% các giếng khảo sát có hàm lượng arsen > 50 g/L va 20.8%ngươi dân su dung nươc ngâm cho muc dich ănuông Số mẫu tóc phân t ícharsen tại huyện Tri Tôn vuot mưc bình thương là 1,7% thâp hơn huyén An Phú48.7% Tương tu, hàm lượng arsen trong mâu nuoc tiêu vuot muc binh thươngtại huyện Tri Tôn cũng thấp hơn huyện An Phú (24.4% so voi 43/7%)

- Nhóm sử dụng nước giếng 5 — 10 năm, có 3,1% mâu toc ơ huyén Tri Tônvà 35,9% mâu toc ơ huyén An Phu co ham lương arsen vuot tiêu chuân chophép Nhóm sử dụng nước giếng có hàm lượng arsen > 50 wg/L co 89.6% mâutóc có hàm lượng arsen vuot tiêu chuân.

+ Nguồn 6 nhiễm arsen trong nước ngầm tại huyện An Phú, tỉnh An Giang

Trần Anh Thư va công sư (2011) thực hiện khao sat va phân tích mẫu đất canhtác nông nghiêp Sử dụng phương pháp khoan địa chất công trình dé lay mẫu nguyêndạng tram tích ở độ sâu từ 0 — 50 m Mẫu đất được lay bằng dụng cụ khoan tay chuyêndụng Số liệu phân tích arsen ở 2.699 mẫu giếng nước ngầm từ dự án UNICEF tháng11 đến 12/2005 và 6.293 mẫu giếng nước ngầm trên toàn tinh của Sở Khoa Học vàCông nghệ An Giang từ tháng 6/2006 đến 6/2007

Các tác giả không tìm thấy mối liên hệ giữa arsen trong nước giếng nước vàtrầm tích Không phát hiện arsen trong tầng đất canh tác ở những vùng không sử dụngnước ngâm Arsen trong vùng nghiên cứu có nguồn gốc từ trầm tích biển ven bờ đượcphóng thích vào tang chứa nước mặn với nồng độ SO,” và Cl rất cao Hàm lượng

arsen cao trong các giêng khoan chủ yêu tập trung ở các vùng ven sông với độ sâu cácgiêng từ 15 m dén 36 m Hàm lượng arsen cao trong tang dat canh tac ở những vùngsử dụng nước ngâm nhiém arsen đê tưới.

1.3 KET LUẬN

Các bài nghiên cứu này đi theo các hương nghiên cưu khác nhau, nhưng nhinchung vân chưa tim duoc môi tương quan ro rang giưa ham lương arsen và các chỉtiêu khac (như As, Fe, Ba, Si, Mn, AI, K, Zn, NH¿”, độ cứng, Cl’, QRP, pH, EC, Sal,TDS, DOC) As”” trong môi trương tu nhiên rat dé bi chuyên hoa thanh ~— As”, vi vậykêt qua phân tích va danh gia chat lương se thiêu chỉnh xac khi thưc hiên cac phươn gpháp lay mẫu thông thường Dưa trên cơ sơ do , dé tài nay thực hiện nghiên cứu sâuhơn về mưc đô ô nhiêm arsen trong nuoc ngâm tai huyén An Phu, môi tương quangiưa arsen và các thông số ô nhiễm khác , các chỉ tiêu ô nhiễm n ay sẽ được phân tíchchính xác hơn bang phương pháp mới là phương pháp lay mẫu va xử ly mẫu trongđiều kiên thiêu khi

1.4 MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU

Đánh giá mức độ xâm nhiêm arsen trong nước ngâm tai huyén An Phu, tinh AnGiang va thử nghiệm xử ly arsen trong nươc ngầm băng phương phap keo tu

1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Đề đạt được mục tiêu nêu trên, các nội dung sau day đã được thực hiện:

- Đánh giá hiện trang khai thác và sử dụng nước ngâm cho các hoạtđộng phát triển kinh tế - xã hội tại huyện An Phú

- Đánh giá mức độ ô nhiễm arsen trong nước ngầm tại huyện An Phútheo mùa và vị trí phân bố

- Phân tích môi tương quan giữa arsen tông, As'”, As’ vơi cac chỉtiêu ô nhiém khac (Fe, K, Ba, Ca, Mg, Si, DOC, NH¿”, v.v.)

- So sanh két qua xu ly giưa phương phap xu ly mâu thiếu khi vaphương phap thông thương

- Thư nghiêm xu ly arsen trong nuoc ngầm băng phương phap keo tunhăm giảm thiêu mức độ 6 nhiễm arsen trong nước ngầm sử dụng chocác mục đích sử dụng khác nhau.

1.6 PHAM VI NGHIÊN CỨUKhu vực nghiên cứu thuộc địa phận xã Khánh An và xã Quốc Thái, huyện An Phú,tỉnh An Giang: có vị trí thuộc hạ lưu sông Mekong — giáp với địa phận vương quốcCambodia.

Toa độ theo hệ VN2000 (khép góc khu vực nghiên cứu) được tom tat tại Bang1.2 Quá trình nghiên cứu thực hiện lẫy mẫu tại 37 giếng nước người dân đang sửdung, 2 mâu giêng tự khoan va 8 mâu nước sông Thông tin và vi trí lây mau được thêhiện 6 Bang 1.3.

Bang 1.2 Khép góc khu vực nghiên cứu

TT E N Hình ảnh khu vực nghiên cứu1 | 10.961197° | 105.116865°

2 | 10.956399° | 105.105743° ` f3 | 10.952768° | 105.094725° gine X

OG Riot -R4

8 | 10.915906° | 105.053051° 1S BY9 | 10.910117° | 105.041928° QT-C3 © lu10 | 10.902497° | 105.045541°

11 | 10.896051° | 105.037616° Ï—

QuốC Thal 13

12 | 10.873783° | 105.049167°13 | 10.888413° | 105.082705°14 | 10.901453° | 105.081719°15 | 10.912280° | 105.082223°16 | 10.920974° | 105.098261° US Dept of State Geographer

17 | 10.936238° | 105.110759° ace oso CRE

18 10.950702° | 105.117407° Ngày trên Hinh.anh: 29/8/2015 10954'

Bang 1.3 Thông tin vị trí lấy mẫu

ư 2 TA GPSTT Mã giêng Chủ hộ N E

1 |KA-N0I Bùi Văn Trị 10951842 | 105,11507°2 |KA-N02 Nguyễn Thị Lệ 1095162” | 105,11524°

3 |KA-N03 Bùi Văn Bính 10.9511” 105,11487

4_ |KA-N04 Nguyễn Văn Đang 10.93038° | 105,10065°

5 |KA-N05 Truong Van Hai 10,93261° | 105,10039°

6 |KA-N06 Lé Van Hao 10,93231° | 105,10072°7 |KA-N07 Nguyễn Van Ai 10.93174° | 105,09998°

8 |KA-N08 Nguyễn Văn Cuốn 10,93069° | 105,10136°

9 | KA-N09 Nguyễn Tan Hải 10.93614° | 105,10313°10 | KA-N10 Thai Van Long 10,93473° | 105,10544°11 | KA-N11 Nguyén Van Nho 10.93645° | 105,10501°12 | KA-N12 Bui Van Bé 10.9382” 105,10726°13 | KA-N14 Bui Van Long 10,93982° | 105,10706°14 | KA-N15 Nguyén Van Khanh 10.94162° 105,1131°15 | KA-N16 Võ Văn yên 10.9423” 105,11227°l6 | KA-N17 Hà Van Cồn 10.94331° 105,1137°17 | KA-N18 Tran Van Hién 10,94354" | 105,11422°18 | KA-N19 Nguyễn Van On 10,94433° | 105,11436°19 | KA-21 Nguyễn Văn Hắc 10,93333° 105,1064°20 | KA-22 Nguyễn Văn Thức 1093358” | 105,10645°21 | KA-23 Nguyễn Tan Dũng 10933222 | 105,10571°22 | KA-24 Nguyễn Văn Khi 10.93058° | 105,10081°

23 | KA-25 Nguyễn Van Phước 10.3326” | 105,10017°

24 | KA-27 Nguyễn Văn Nhiều 10.93378° | 105,10152°

25 | KA-35 La Van Phước Hải 10,94862° | 105,10902°

26 | KA-37 Tran Thi Phuong 10,94931° | 105,10887°27 |KA-38 Nguyễn Van Don 10,95103° | 105,10815°

28 | KA-39 Nguyễn Văn Le 1095077? | 105,10835°

29 | KA-41 Nguyễn Văn Thức 1093112 | 105,09773°30 | KA-R42 Nguyễn Văn Tại 1093037 | 105,10041°31 | KA-R43 Nguyễn Văn Chiến 10.93042° | 105,10116°32 | KA-R44 Trương Van Công 10931062 | 105,10185°33 | KA-R45 Truong Van Hoan 10,9309° 105,10226°34 | KA-R46 Nguyễn Van Hon 10931172 | 105,1022435 |KA-R47 Nguyễn Văn Lĩnh 1093132” | 105,10258°36 | KA-N02a Nguyễn Thị Lệ 1095110? | 105,11487

LÁ aa GPSTT Ma giéng Chu ho N E

37 | KA-N10a Thai Van Long 10,93599° | 105,10436°38 | KA-60 Mau nước từ giếng khoan | 10,93882° | 105,09734°39 |QT-C3 Mẫu nước từ giếng khoan | 10905472 | 105,07910°40 |QT-RI Mẫu sông 10.5.4902” | 105,05099°Al | QT-R2 Mau sông 10,54851° | 105,05121°42 | QT-R3 Mau sông 10,54827° | 105,05141°43 | QT-R4 Mau sông 10,54808° | 105,05168°44 | QT-R5 Mau sông 10,54838° | 105,05024”45 | QT-R6 Mau sông 10,54805° | 105,05045°46 | QT-R7 Mau sông 10,54773° | 105,05069°47 | QT-R8 Mau sông 10,54744° | 105,05107°

1.7 NGHĨA CUA DET I+ _ nghĩa khoa học: Kết qua nghiên cứu của dé tài nhằm mục đích đánh giá mức độxâm nhiễm arsen và tìm hiểu nguyên nhân gây ô nhiễm arsen trong nước ngầm tạihuyện An Phu, tinh An Giang Dua ra mô hình xử ly đơn giản và phù hợp với khu vựcnghiên cứu Từ đó làm cơ sở khoa học cho các nghiên cứu chuyên sâu trong tương laivề arsen cũng như phương pháp xử lý arsen trong nước ngầm Bên cạnh đó, phươngpháp lẫy mẫu thiếu khí được áp dụng thành công sẽ làm tiền đề cho các nghiên cứu vềđặc tính lý hóa của nước ngâm đạt được kết quả chính xác nhất

+ _ nghĩa thực tiễn: Trên địa bàn huyện An Phú hiện có 236 công trình giếng khoan,trong đó có tới 95,76% công trình giếng được khai thác phục vụ cho mục đích sinhhoạt, một phần phục vụ cho hoạt động nông nghiệp và công nghiệp Dựa trên cácnghiên cứu trước đây cho thấy huyện An Phú bị ô nhiễm arsen nghiêm trọng Như vậy,người dân khu vực huyện An Phú đang phải sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm arsen chocác hoạt động sinh hoạt hằng ngày, gây ảnh hưởng đến sức khỏe ban thân va gia đình.Trong các dạng tổn tại của arsen, arsenite gây tác động nghiêm trọng đến sức khỏe conngười nhất Vì vậy việc đánh giá, tìm hiểu nguyên nhân gây ô nhiễm arsen, phân tíchhàm lượng As", As” cũng như đưa ra phương pháp kỹ thuật dé xử ly arsen trong nướcngâm phù hợp cho khu vực là hết sức cấp thiết, góp phần hạn chế tác động của arsenđến sức khỏe người dân địa phương đang sử dụng nguồn nước ngầm tại khu vựchuyện An Phú, tinh An Giang.

CHƯƠNG 2: TÔNG QUAN

2.1 TONG QUAN VE ARSEN2.1.1 Đặc điểm lý hóa của arsen

Arsen còn gọi là thạch tín có ký hiệu As, đây là nguyên tố chuyển tiếp gầngiống như Photpho nhưng tính kim loại mạnh hơn 4 kim (Bradl và cộng sự, 2005).Khối lượng nguyên tử của arsen là 74,92160 đơn vị khối lượng nguyên tử (amu) và sốnguyên tử của nó (Z) là 33 trong bảng tuần hoàn Mendeleep (33 proton nằm trongnhân của mỗi nguyên tử arsen) (Henke, 2009) Đặc tính lý hóa của arsen đươc tom tãttrong Bang 2.1.

Bang 2.1 Đặc t nh vat lý của nguyên tô arsen

Khối lương nguyên tử 74.92 g/molKhối lượng riêng 5/73 g/cm”

Nhiệt độ nóng chảy 817°C

Nhiét d6 thang hoa 613°CSố oxy hóa -3,0,4+3,4+5Cau hình điện tử 1s”2s”2p”3s”3p°3d'°4sˆ4p”

Nguồn: Bradl và cộng sự, 2005.Khi ở nhiệt độ 25°C, arsen có tỷ trọng 5,73 8/cmẺ Arsen có 2 đồng vị là: As”

(đồng vi bền) va As (déng vị phóng xạ) với chuk bán huỷ rất ngắn (T 12 = 26,8 giờ)(Henke, 2009) Arsen kim loại khi bị đốt nóng đến 613°C thi thăng hoa mà không trảiqua thời k nóng chảy Tuy nhiên nó lại nóng chảy ở nhiệt độ 817 — 868°C dưới ápsuất rất cao là 35,8 atm Ngoài không khí , arsen kim loại dễ bị oxy hoá tạo thànhanhydrit arsen theo phương trinh:

As +O»= As2Os (arsen trắng) (2.1)

Arsen trang tồn tại dưới dạng một chất bột màu trắng, mịn và có mùi tỏi, độcmạnh đối với sự sống Khi tổn tại ở dang hydro arsenua As>H;3 (Arsine) thì nó thể hiệnlà một chất khí không màu, không mùi, không vị nhưng rất độc cho sự sống Trong tự

nhiên, arsen chủ yếu tồn tại dưới dang hợp chất Hiện nay, người ta da tim thấy hon1.500 hợp chất có chứa arsen, trong đó có gần 400 hợp chất khá bên vững trong tự

20 so với các nguyên tố khác trên Thé giơi và xếp thứ 39 trong vu tru Arsen phân bốrộng rãi trong nhiều loại khoáng chất, thường là sắt, đồng chì, vàng , bạc và sunfua ton tại ở dạng As4S4, AsoS3, AsxO3, FeAs., CoAs, NiAs, NiAs», FeAsS, CoAssS,CuaAsSx, NiAsS, v.v (Bhattacharya và cộng sự, 2002).

Theo nghiên cứu của Pham Quý Nhân (2008) khi kết hợp với các nguyên tổkhác, arsen có thể mang hoá tri +5 (arsenate), +3 (arsenite), 0 (nguyên t6) và —3(arsenua) Theo nghiên cưu cua Liu và cộng sự (2009), arsen có thé kết hợp với cácnguyên tố khác như Oy, Ch, S để tạo thành các hợp chất của arsen là arsenate vàarsenite Về tính chất điện thế, arsen đứng giữa hyđro (H) và đồng (Cu) nên nó khôngtác dụng với các axit không có tính oxy hóa, nhưng dễ dàng phản ứng với các axitHNO3, H2SOx4.

Các dạng arsen thường gặp trong môi trường đất va nước là As" va As’, điểnhình là các ion H AsO3~ và HAsOx” As”” có mức độc tính cao hơn As’ đo có tính di

động và dé hòa tan hơn As” là dạng phố biến nhất trong môi trường nước với sự có

mặt của oxy hòa tan, môi trường kiềm, thế oxy hóa khử cao và quá trình khử các chất

IH

hữu cơ Trong khi đó, As thường ton tại ở điều kiện ngược lại

Dạng ton tại của arsen được phân loại thành dạng arsen hòa tan và arsen dạngrắn (dạng hạt) tùy thuộc vào sự hấp phụ trên chất keo hay không Arsen dạng hạt cóthé được loại bỏ thông qua công nghệ loc màng Việc phân loại các dạng arsen này rấtquan trong trong thực tế, bởi vì hầu hết các công nghệ xử lý đều nhăm đến việc chuyểnđôi arsen hòa tan thành arsen dạng răn.

2.1.2 Nguôn goc của arsen

Từ nguồn gốc trong lớp vỏ của Trái đất, arsen có thể xâm nhập vào môi trườngthông qua các quá trình tự nhiên và hoạt động cua con người.

+Qu_ trình tự nhiên: thông qua các quá trình tự nhiên như phun trào núi lửaarsen phát thải vào môi trường tự nhiên và di chuyển dưới dạng các hạt bụi lơ lửng _„,qua nước hoặc không khí Lương phat thai arsen tư tư nhiên trên toan cầu khoang 12.2gigagram Nhưng nguồn nay bao gồm arsen đến từ vỏ lục địa, cháy rừng, núi lửa, phunnước biên, suôi nước nóng và các mạch nước phun.

Hàm lượng arsen trong đất dao động từ 0,2 đến 0,4 ppm Tuy nhiên, khi đất trongkhu vực có chứa quặng lưu hu nh thì nồng độ arsen có thể lên đến vài trăm ppm Bêncạnh đó, trong chu trình địa hóa tự nhiên, arsen ở dạng ran có mặt trong đất, trầm tíchva đá thông qua các tác động của thời tiết như quá trình phong hóa, thấm hút và hoànnguyên sẽ chuyền sang dạng hòa tan (Bradl và cộng sự, 2005).

Bang 2.2 Nông độ arsen (ppm) trong c e môi trường khác nhau

Th nh phần Nông độ trung bình Khoảng dao độngĐá lửa 15-3 0.06-113Đá vôi 17 0,1-20Sa thach 41 0,6-120Đá phiến sét 14,5 0.3-500Phot phat 226 0.4-18SDau mỏ 0.18 < 0,003-1,11Than da 13 Dang vét-2000Tro than

+ Tro bay 156 8-1385+ Tro day 8 < 5-36+ Bin FGD 25 < 5-53Tro dầu mỏ 112 75-174Bùn sinh hoạt 14.3 3-30Dat (Thế giới, bình thường) 72

Dat (USA, không 6 nhiễm) 7A 0,1 -55Dat rừng (Na Uy) - 0,59-5,70Vụ mùa - 0.03-3,50Nước uống (USA, ug/L) 24 0.5-24Nước song (pg/L) >5Nước hỗ (ug/L) 0,1-1,6Nước hỗ (Nhật, ug/L) 0,2-1,9Nước ngầm (USA, ug/L) > 10Tram tích trong hỗ - 0,5-14,00Tram tích ở dai dương 33/7 <040-455

Nguồn: Brad! và cộng sự, 2005

Arsen vô cơ tôn tại tự nhiên trong đất ở nhiều mức độ khác nhau Tùy thuộc vàođặc điểm địa tang cua từng khu vực mà arsen có thé tôn tại ở dạng hoạt động hoặckhông hoạt động Arsen tôn tại ở dạng hoạt động trong đất có khả năng thâm nhập vàocác tầng ngập nước và gây 6 nhiễm nguồn nước ngầm Quang giàu arsen nhất làarsenopyrite (FeAsS) được hình thành dưới điều kiện nhiệt độ cao của nhân trái đất

(Wauchope va McDowell, 1984) Lớp địa chất bên dưới bề mặt Trái Dat thay đổi tạođiều kiện giải phóng một lượng lớn arsen vào nước ngầm Nồng đô arsen trong cacmôi trương khac nhau duoc trinh bay ơ Bảng 2.2.

+€ c hoạt động công nghiệp:Tại các khu vực ô nhiễm không khí do hoạt động công nghiệp, quá trình sa lắngtrong khí quyền góp phan làm ô nhiễm arsen, đặc biệt ảnh hưởng đến nước mặt Theoước tính, những nguồn 6 nhiễm arsen trong khí quyền do con người gây ra (gần 18.800tan/nam), chủ yếu từ những quy trình công nghiệp (vi dụ: nau chảy kim loại) và việcđốt cháy nhiên liệu hóa thạch lên tới gần 70% hàm lượng arsen trong khí quyền trêntoàn Thêgiơi Các hợp chất của arsen như monosodium methylarsonate(NaCH3HAsQOs3), disodium methylarsonate (NaxCH3AsO3) được sử dụng rộng rãi trongnông nghiệp dươi dang thuốc trừ sâu „ diệt bo gay, va thuốc diệt cỏ As,O3 được sử

dung dé làm phai kính và sản xuất dược phẩm

Khai thác mỏ, luyện kim, quặng, thuốc trừ sâu, phân bón, hóa chất và các ngànhcông nghiệp, các nhà máy nhiệt điện sử dụng than đá, các ngành công nghiệp bảo quản26 góp phan đáng ké của dòng phat thai arsen vào môi trường Lượng khí thải toàn cầucủa arsen trong khí quyên ước tính là 0.019 gigagram (0,012-0,026 gigagram), trongđất là 0,082 gigagram và môi trường nước la 0,042 gigagram (Bhattacharya và cộngsự, 2002).

2.1.3 Độc t nh của arsen

Arsen độc gap 4 lần đôc tinh cua thủy ngân (Hg), có kha năng gây chết ngườivà động vật Hàm lượng arsenic vô cơ cao (lớn hơn 60 ppm) trong thực phẩm hoặcnước uông có thể gây tử vong Đối với thực vật, độc tính của arsen còn tùy thuộc vàotính chất hóa học, đặc tính của đất và điều kiện môi trường Trong môi trương tunhiên, hợp chất của As" là độc nhất Arsen duoc Cơ quan Nghiên cứu về Ung thưquốc tế (IARC) thuộc WHO xép vao nhom | (nhóm gây ung thu cho người dù chỉ 1khôi lương nho) Người bị nhiễm độc arsen thường có tỷ lệ bị đột biến nhiém sac thêrất cao Ngoài việc gây nhiễm độc cấp tính, arsen còn gây độc mãn tính do tích luỹtrong gan với các mức độ khác nhau, liều gây tử vong là 0,1 g (tính theo AszOa)

Arsen ở dạng hợp chất vô cơ được sử dụng làm chất độc, một lượng lớn arsen

có thé gây chết người, mức độ nhiễm nhẹ hơn có thé gây thương ton các mô hay cáchệ thống của co thể Arsen có thé gây 19 loại bệnh khác nhau, trong đó có các bệnhnan y như ung thư da, phối Arsen ảnh hưởng đối với thực vật như một chất ngăn cảnquá trình trao đổi chat, làm giảm năng suất cây trong WHO đã hạ thấp nông độ giớihạn cho phép của arsen trong nước cấp uống trực tiếp tư 50 ug/L xuống 10 ug/L.

Sự nhiễm độc arsen được gọi là arsenicosis Đó là một tai họa môi trường đốivới sức khỏe con người Những biểu hiện của bệnh nhiễm độc arsen là chứng sạm da,dảy biểu bì, từ đó dẫn đến hoại thư hay ung thư da, viêm răng, khớp, v.v Hiên tại chưacó phương pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc arsen (Tran Thị Thanh Hương và LêQuốc Tuấn, 2010)

2.1.3.1 Cơ chế gây độc của arsen

Nhiễm độc arsen cấp tinh chủ yếu phụ thuộc vảo nhịp độ đào thải khỏi cơ thécác hợp chất Độc tính của arsen trong cơ thể người tuân theo thư tự từ độc tính caonhất đến độc tính thấp nhất như sau: arsine > arsen vô co > arsenite > arsen hữu co >arsenate > arsen nguyên tô Các hợp chất arsen hòa tan trong nước được hấp thụ nhanhchóng từ hệ tiêu hóa; As’ và arsen hữu cơ được đào thai qua thận rất nhanh và hầu nhưtoàn bộ Arsen vô cơ có thé được tích lũy ở da, xương và cơ bap, chuk_ bán hủy củaarsen trong co thé người trong vòng 20 đến 40 ngày (Bradl và cộng sự, 2005)

Arsen xâm nhập chủ yếu vào cơ thể qua thức ăn, ngoài ra một lượng nhỏ quanước uống và không khí Trong đó, uống nước nhiễm arsen là con đường chính đểarsen xâm nhập vào trong cơ thể Khi vào trong cơ thể, đặc biệt là các hợp chất As!”tan công ngay lập tức vào các enzym có chứa nhóm sunfurhydryl (— SH) và cản trởhoạt động của chúng (Pham Quy Nhân, 2008).

As,O3 + 3 H;O ^>2As(OH)» + (2 H;AsO:) (2.4)H3AsO; > H,0O+ HAsO, (Axit arsen) (2.5)

Khi vào co thé As” sẽ thé chỗ của photphat trong chuỗi phản ứng tạo adeosinetriphotphat (ATP) do đó ATP sẽ không được hình thành.

Tóm lại, tác dụng hóa sinh chính của arsen là: làm đông tụ protein; tạo phức vớicoenzyme và phá hủy quá trình photphat hóa tạo ra ATP (Lê Quôc Tuân, 2011)

2.1.3.2 Anh hưởng của arsen đến con ngườiv động vật

Khi cơ thé bị nhiễm độc arsen, tu theo mức độ và thời gian tiếp xúc sẽ biểuhiện những triệu chứng với những tác hại khác nhau, chia ra làm hai loại sau: cấp tínhvà mãn tính.

+ Nhiém đôc cap tinh : Các biểu hiện chính bao gồm dau bất thường , đaubụng, nôn mua, tiêu chảy và tiêu ra máu (Liu và cộng sự, 2009).

Qua đường tiêu hoá: Khi anhydrit arsenous hoặc chi arsenate vào cơ thé, gâynhiễm độc cấp tính, bệnh nhân có triệu chứng giống như rối loạn tiêu hoá xuất hiện rấtnhanh, có thể là ngay sau khi ăn phải lượng arsen lớn Bệnh nhân nôn mửa, đau bụng,

tiêu chảy liên tục, khát nước dữ dội, mạch đập yếu, mặt nhợt nhạt rồi thâm tím, bí tiểu

va tử vong sau 24 giờ (Smedley and Kinniburgh, 2002) Trường hợp néu còn sống,nạn nhân có thể bị viêm da tróc vảy và viêm dây thần kinh ngoại vi Một tác động đặctrưng khi bị nhiễm độc arsen dạng hợp chất vô cơ qua đường miệng là sự xuất hiện cácvêt màu đen và sáng trên da.

Qua đường hô hấp (hít thở không khí có bụi, khói hoặc hơi arsen): có các triệuchứng như kích ứng các đường hô hấp với biểu hiện ho, đau khi hít vào, khó thở; rồiloạn thần kinh như nhức đầu, chóng mặt, đau các chi; hiện tượng xanh tím mặt đượccho là tác dụng gây liệt của arsen đối với các mao mạch Ngoài ra còn có các tonthương về mắt như: viêm da mí mat, viêm kết mạc (Tran Thi Thanh Hương và LêQuốc Tuần, 2010)

+ Nhiềm đôc man tinh: Rất khó dé phát hiện bệnh nhân bị nhiễm độc mãn tínhbởi vì những triệu chứng của bệnh phải từ 5 đền 15 năm sau mới xuât hiện.

Bon (04) giai đoạn nhiễm độc mãn tính arsen được mô tả như sau (Thomasvà cộng sự, 2007):

+ Giai đoạn khởi dau: Bệnh nhân không có triệu chứng, nhưng arsen có théđược tìm ra trong nước tiêu hay mâu mô tê bảo trên cơ thê.

+ Giai đoạn lâm sàng: Nhiều biêu hiện được thấy trên da ở giai đoạn này Dasam màu (bệnh hắc tố ) là triệu chứng pho biến nhất , thuong quan sát đuợc trên longbàn tay Những cham đen trên ngực, lưng, chân tay nướu răng cũng được tìm thayTriệu chứng nghiêm trọng hơn là su phu nề (tay chân sưng lên), chứng dày sừng haysự xơ cứng của da thành những cục u nhỏ, thường là ở lòng bàn tay và lòng bàn chân.WHO ước tính răng giai đoạn này cân phải tiêp xúc với arsen 5 — 10 năm.

+ Giai đoạn biến chứng: Triệu chứng lâm sàng trở nên rõ ràng hơn và những cơquan bên trong bị ảnh hưởng Sự khuếch trương của gan _, thận và lá lách được pháthiện Bệnh viêm kết mạc , viêm phế quản và bệnh tiểu đường cung liên quan đến việctiếp xúc arsen ở giai đoạn này

+ Giai đoạn ác tinh: Những khỗi u hay ung thu (ung thư biểu mô) tác động đếnda hay những bộ phận khác Người bị ảnh hưởng sẽ bị chứng hoại tử hay ung thư da,phối, bảng quang

Tóm lại, tiếp xúc với arsen gây cản trở enzym hoạt động, đặc biệt là các hoạtđộng sao chép trong tế bào của cơ thể và có thể gây ra nhiều tác động phi ung thư lêncác hệ thong Tác động phi ung thư dé thấy nhất là ton thương da Các triệu chứng đầutiên trên da thường là các đốm sam mau (do tăng sắc tố da) và đốm trang (do giảm sắctố da) Đồm sam màu thường xuất hiện dưới dạng hinh giọt nước trên thân thé hay đầuchi, đôi khi cả trên niêm mạc như lưỡi , lâu dan gây sừng hoá trên ban tay , chân Sừnghoá là hiện tượng khi ma da cứng lên và hinh thành các nốt mụn Các not mụn nay đôikhi dat tới kích thước 1 em Thường ung thu da xuất hiện ở những chỗ sừng hoá này.Ngoài ra, arsen còn có thé gây các bệnh khác như : ung thư phối, ung thư bàng quang,ung thư thận, ung thư ruột to chướng gan, bệnh tiêu đường, bệnh so gan, v.v (Ghinwaand Bohumil, 2009) Các bước ảnh hưởng của arsen lên da duoc tóm tat ở Hinh 2 1.

2.1.4 Sự di chuyển v hình th nh arsen trong nước ngầm

Sự di chuyển của arsen thường tương đối thấp khi điều kiện môi trường làkhử mạnh hoặc oxy hoá mạnh Sự di chuyển sẽ tăng lên khi mà điều kiện oxy hoákhử dé dàng xê dịch và hoán đổi cho nhau

Sự thay đối từ môi trường oxy hoá sang môi trường khử có thể là do cácnguồn nước bên trong được bồ cập vào giàu vật liệu hữu cơ và vì vậy đòi hỏi tiêutốn nhiều oxy Một lý do khác cho sự phát triển điều kiện khử là do chính bản thâncác tầng chứa nước đã giàu vật liệu hữu cơ Vi khuẩn đóng một vai trò quan trọngtrong sự hình thành arsen trong nước ngâm Bởi vì sự thay đổi thế oxy hoá khử cóthé bị giảm đi do sự oxy hoá các vật liệu hữu cơ được khống chế bởi vi sinh vật

Môi trường oxy hoá được tạo nên là do nước mới bổ cập vào nước ngầm lànước giàu oxy, ví dụ như quá trình khai thác nước Khi hút nước do quá trình khaithác nước, mực nước ngầm sé bị giảm và oxy có thé được tạo nên (Phạm Quý Nhân,2008).

a Quá trình oxy hóa giải phóng arsen ra khói c c kho ng vật, quặngv dmẹ: Theo thời gian, dưới tác động của các quá trình kiến tạo, địa động lực cùng vớicác quá trình phong hóa, bào mòn, rửa lũa, hòa tan đá, quặng và khoáng vật, arsenđược giải phóng khỏi đất đá nhờ quá trình oxy, theo dong nước tới vùng tring, tích tụlắng đọng cùng với quá trình trầm tích

b.Qu trình trầm t ch lắng đọng arsenv c c vật liệu chứa arsen:

Vào mùa khô, mực nước sông suối hạ thấp, nước ngâm từ 2 bờ đồ ra theo các

con suối, khi đó nước bị oxy hóa hoàn toàn, các vật liệu oxy hóa bị lắng đọngthành lớp bùn đáy ở những nơi nước khá yên tĩnh Vào mùa mưa, phần bùn đáygiàu arsen này bị rửa trôi hòa quyện trong dòng phù sa hỗn độn màu đỏ sôngHong Nước lũ dâng cao tràn xuống vùng trũng, mặt nước mở rộng, động lực dòngchảy giảm, nhiều nơi úng ngập nước đứng yên và các vật liệu trầm tích bị lăngđọng theo quy luật trọng lực.

c C et c động nhân sinh trong khu vực nghiên cứu: các hoạt động khaithác nước quá lớn sẽ gây hạ thấp mực nước làm cho hàm lượng arsen tăng lên Bêncạnh đó các hoạt động công nghiệp sử dụng phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật cũnggóp phân làm gia tăng hàm lượng arsen trong nước ngầm

d.C cqu trình giải phóng arsen từ trầm t ch v o nước ngầm:+ Quá trình oxy hóa: Trong các thành tạo địa chất, các vật chất giàuquặng arsen bị phá huỷ, rửa trôi và lắng đọng cùng với quá trình trầm tích Lúc đónước trong các trầm tích có hàm lượng arsen thấp vì các khoáng vật chứa arsenvan đang bền vững chưa bị rửa lũa, hoà tan Khi mực nước ngâm vì lý do nào đó bịhạ thấp môi trường chứa khoáng vật đang từ điều kiện khử trở thành môi trường oxyhoá oxy có điều kiện tiếp xúc với quặng chứa arsen và oxy hoá chúng tạo nên arsenở dạng các ion dễ tan vào nước Do vậy, hàm lượng arsen trong nước ngầm sé tănglên.

+Qu_ trình khử: Trong điều kiện khử, arsen bị hoà tan và giải phóng khỏicác keo sắt hoặc các vật liệu mà nó bị hấp phụ vào nước ngâm do sự phân huỷ vậtchất hữu cơ dưới tác động của các nhóm vi sinh vật có sẵn trong đất đá

+ Quá trình sinh hóa: Các vi khuẩn nhóm Geospirillum barnesii sẽkết hợp với arsen làm tăng sự di chuyển của arsen vào nước Trong các tầng chứanước và cách nước, arsen thường có mặt với hàm lượng cao ở những khu vực cótrầm tích sét bột, sét pha, cát pha giàu vật chất hữu cơ Mặt khác, các vi khuẩn lênmen phân hủy vật chất hữu cơ cũng giải phóng ra một lượng lớn arsen vào trong môitrường nước Nếu môi trường càng có tính khử mạnh, các vi khuẩn hoạt động càngmạnh, càng thúc đây quá trình phân hủy chất hữu cơ tạo ra arsen

2.1.5.C ce phương ph p xử lý arsen trong nước ngầm

2.1.5.1 Phương ph p oxy hóa

Oxy hoá là phương pháp đơn giản, sử dụng các tác nhân oxy hoá như oxy,chlorine, permanganate, ozone trong đó oxy được đưa vào bằng phương pháp làmthoáng hoặc sục khí Mục đích của phương pháp này là chuyển As”” trong nước ngầmthành dang As’ Đồng thời các chat oxy hoá cũng oxy hoá sắt và mangan có sẵn trongnước ngầm Arsen sẽ kết hợp với các hợp chất này tạo thành kết tủa hay chất ít tan.Kết tủa arsen dưới dạng sản phẩm không tan chỉ có thé thực hiện với As”, tức là trướcđó cần oxy hoá triệt dé As'”" thành As” Sau khi kết tủa được loc, hợp chất arsen dạngkeo được giữ lại một phân trong bể lang hoặc trực tiếp qua các lớp vật liệu lọc theo cáccơ chế khác nhau Sau đó dùng các phương pháp bố sung để loại bỏ arsen ra khỏinguồn nước Tu theo điều kiện người ta có thé lựa chọn các phương pháp oxy hoákhác nhau (Liu và cộng sự, 2009; Lê Quôc Tuân, 2011)

2.1.5.2 Phương ph p keo tụ

Phương pháp keo tụ sử dụng muối kim loại cùng với quá trình lọc tiếp sau đó,là một phương pháp xử lý arsen phố biến nhất Đặc biệt được sử dụng trong các nhàmáy xử lý nước quy mô lớn, thường sử dụng sau quá trình oxy hoá và trước các quátrình lang, lọc Người ta thường su dung các loại phen để thực hiện quá trình keo tụ, vídụ như phèn nhôm, phèn sắt hoặc Polyaluminium clo (PAC) Hiệu quả quá trình keotụ phụ thuộc vào pH của nước, lượng chất keo tụ và thời gian tiếp xúc Đối với quátrình nhôm hoạt tính, thời gian tiếp xúc tăng sẽ làm tăng hiệu quả loại bỏ arsen.Phương pháp keo tụ không thể loại bỏ arsen từ dung dịch nhưng nó sẽ chuyên đổiarsen dạng hòa tan thành arsen dạng hạt và có thể được loại bỏ băng quá trình lắnghoặc lọc sau đó Một số chất keo tụ thường gặp: phèn nhôm KAI(SO,)>.12H.O,Ala(SOz)», FeCla, Fea(SOa)a, v.v (Liu và cộng sự, 2009; Lê Quôc Tuân, 2011)

2.1.5.3 Phương ph p lọc

Phương pháp lọc này duoc su dung với mục dich loại bỏ arsen dạng hạt, tạobông, làm mất ôn định chất keo tu, v.v Phương pháp lang hay lọc được su dụng khi độđục trong nguồn nước cao hơn 10 NTU

Đâu tiên, arsen được loại bỏ khỏi nước trong bê lọc cát và các vật liệu khác nhờsự đông kêt tủa với Fe" trên bề mặt của hạt vật liệu lọc va không gian giữa các lô rông

z A on Il 2 ` z ~ ° z a ¢ 2 A z

trong lớp vật liệu Fe ở dạng hòa tan trong nước, sẽ bi oxy hóa bởi oxy của không khíđể tạo thành Fe" Fe”" sẽ được hấp phụ trên bề mặt các hạt vật liệu và tạo thành một

IH IH

lớp hấp phụ mỏng As` và As'” trong nước sẽ hap phụ vào lớp Fe” đó và bị giữ lại ở

lớp vật liệu lọc Kết quả, nước ra khỏi bé lọc đã được loại bỏ sắt và arsen Một số vật

liệu lọc pho biến: cát, than Antraxit, đá, sỏi, v.v (Liu và cộng sự, 2009)

2.1.5.4 Phương ph p hấp phụ

Các chất hấp phụ chủ yếu chỉ loại bỏ arsen dạng hòa tan, không góp phần vàosự chuyển đổi As'" thành As’ một cách dé dàng Khi thêm vào chất oxy hóa khả năngloại bỏ arsen rất cao; tuy nhiên, điều này sẽ gây ra việc gia tăng sự phức tạp trong hệthống hoạt động xử lý Một số chất hấp phụ: mangan oxyt gồm MnO, tong hop,mangan oxyt tự nhiên và mangan oxyt có nguồn gốc sinh học, v.v

Quá trình hap phụ bang MnO, xảy ra theo cơ chế sau (Liu và cộng sự, 2009):

2MnOOH* + HạAsOa+4H' ->2Mn”" + HạAsOx + 3HzO (2.7)

2Mn-OH + H3AsO; > (MnO);AsOOH + 2H;O (2.8)

2.1.5.5 Phương ph p trao đổi ion

Đây là quá trình trao đổi ion giữa pha lỏng và pha rắn, mà không làm thay đổicầu trúc của pha rắn As’ có thé được loại bỏ một cách hiệu quả ra khỏi dung dịch,

'" không thé được loại bỏ bang cách này Vì vậy, nếu arsen không tôn tạitrong khi As

dưới dang arsenate thì bước xử lý oxy hóa ban dau sẽ can thiết cho việc loại bỏ arsen.Anion arsen trong nước được trao đổi với nhóm điện tích trái dấu và được cố định ởpha rắn As’ có thé được loại bỏ bằng việc sử dung anion tổng trao đổi tổng hợp (clohoặc Hydroxyt) (Liu và cộng sự, 2009).

Một số ion tong hop: Chất trao đối tổng hợp nhân tao có gốc Sulfate SO,”truyền thống thích hợp cho việc loại bỏ arsenate Chất trao đối tổng hợp nhân tạoNitrate NO; cũng có thé loại bỏ arsen nhưng không hiệu quả bang SO." v.v (LêQuốc Tuân, 2011)

2.1.6 Ung dụng của arsen

Tuy la chat đôc va nguy hiém cho suckh ỏe của con người , nhưng arsen vanduoc nhiều quôc gia san xuât vi nhưng ưng dung cua no trong cuôc song = (Pham QuýNhân, 2006):

+ Khi tồn tại ở dạng hợp chất axit arsen (HAsO¿) thi chúng có thé được dùngtrong y tế với một liều lượng nhất định như một loại thuốc trị bệnh

+ Arsenite va arsenate canxi là chất bột màu trang hay xám chứa 40 — 62%As,O3 Chúng gân như không tan trong nước va cũng là một chất độc rất mạnh, đượcsử dụng làm thuốc diệt côn trùng

+ Arsen chi được dùng làm th uốc bảo vệ cây ăn quả Cứ 1 g muối arsen có thégây chết từ 100.000 đến 200.000 con sâu

+ Ngoài ra arsen duoc ứng dung trong nhiều lĩnh vực khác như : làm thuốc nỗ,làm mỹ phẩm, tạo chất làm khô dùng trong y tế , làm bóng sản phẩm trong luyên kim ,chiến tranh hoá học, công nghiệp thuộc da và bảo quản gỗ

2.1.7 Giới hạnh m lượng arsen

Các tổ chức bảo vệ sức khỏe, môi trường, các quốc gia trên thế giới và ViệtNam đều có những quy định riêng về hàm lượng arsen trong nước uống Bảng 2.3 tómtat tiêu chuẩn hàm lượng arsen trong nước sinh hoạt của các quốc gia trên Thế giới

Bang 2.3 Giới han h m lượng arsen trong nước sinh hoạtSTT Quốc gia H mì lượng As, pg/L (ppb)

1 | Khối các nước EU 102 | Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) 103 | Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ (US EPA) 104 | Thụy Sỹ 505 |Uc 76 | Bangladesh 507 | Ando 508 | Campuchia 509 |HoaK trước năm 2001 5010 |HoaK_ sau năm 2001 10II | Việt Nam trước năm 2003 5012 | Việt Nam sau năm 2003 10

Nguồn: Berg và cộng sự, 2007

Một số quy chuẩn về hàm lượng arsen tại Việt Nam: Quy chuân Ky thuât QuôcGia về chat lương nuoc ngầm — QCVN 09:2008/BTNMT (Phu luc 1); Quy chuân kỹthuât Quéc Gia về chat lương nươc mặt - QCVN 08: 2008/BTNMT (Phu luc 2); Quychuân kỹ thuật Quốc Gia về chất lượng n ước sinh hoat - QCVN 02: 2009/BYT (Phulục 3); Quy chuân kỹ thuật Quốc Gia về chất lượng nước ăn uống - QCVN OIL:2009/BYT (Phu luc 4); Quy chuân kỹ thuật Quốc Gia về giới han cho phép của kimloại trong đất - QCVN 03: 2008/BTNMT (Phu luc 5).

2.2 HIỆN TRANG Ô NHIÊM ARSEN TRONG NƯỚC NGAM2.2.1 Hiên trang 6 nhiềm arsen trên Thê gioi

Fairbanks "= =

Alaska = icelandAleutian ° ‘i - = 5 a °Islarids a eur <2 ore

an re ` ` Saw KamchonieColumbia ® 4 Lake? 3 Si England @— k Hungary, Romanla ˆ Mongolia,

Yellowstone Parke sỉ ` P Hsttax Massif Cental, @) > ‘Syna, {= ° ® iss ý byWestern U.S: Clark Fork yNew Nova Scotia France” Austria KG | Poa Gubolg, Ki

River / England kh | ' @ China ` Sha? `» [Sun

Don Peco y = 'avidn = Prayince, af

California Meso _ Peninsuia Indus Plain, TeraiNepai Chia k Kyat

Baiag = ere “= Bengal Basin, = ve

Calfomia ® Í Lagonera, 9, Bandtadesh „Jy)aiwar

Í_ Mexcg \ Rajnandgaong Pte) oP Wed River Delta

zmaot TT? TS lg MetnamValey em mm ẼIIIYACa.CƠ Sẻ ay ¥ t

° e Burkina Faso ? Celta + Mekong Dette,

EI Salvack ans Myanmar | “Gambodia

@ Arsenic related to mining and mineralisation@ Geothermal waters

Hình 2.2 Phân bồ to n cau về hiện trang arsen trong nước ngầm

Nguồn: Smedley and Kinniburgh, 2002

Qua nhiều nghiên cứu ở một vai quốc gia (Arhentina, Bangladesh, Chile,Hungary, India, Mexico, Romania, Vietnam, Nepal, Myanmar, Cambodia, va Mỹ ),arsen trong những tang đất rộng lớn đã được tìm thấy với nồng độ trên 50 pg/L(Smedley and Kinniburgh, 2002) Su phân bô toàn cầu về hiện trạng arsen trong nướcngầm duoc thê hiên ơ Hinh 2.2

2.2.1.1 Australia

Tình trạng ô nhiễm arsen nhưng năm vưa qua tai Uc da duoc ghi nhan tai cactang chưa nuoc ven biên Bac New South Wales (NSW) Tai Stuarts Point, NSW, nongđô arsen ở các giếng co đô sâu 10 — 11 m, dao đông tư 52 —85 ug/L va As” chiêm ưu

thê hon As'”, trong khi cac giêng co đô sâu 25 m, nồng đô arsen cao hơn 337 pg/L, vàarsen chiêm ưu thê Tại khu vực đô thi Perth , phía Tây c, hàm lượng arsen có nơi lênđến 7000 ug/L (Henke, 2009).

2.2.1.2 Arhentina

Distribution ofarsenic and

\ La RiojA J Arhentina Su phân bô arsen ở Đông bang

Chaco va Pampa , Arhentina duoc thê hiênở Hình 2.3.

w te2 aeeS& e z

}

t nhat 1,2 triêu ngươi ơ khu vuc nayphải sử dung nguôn nước ngâm có hàmlương arsen > 50 pg/L Nong đô arsen >

1.000 ug/L da duoc tim thay trong nuocngam tal cactinh C’ordoba , La Pampa ,Hình 2.3 O nhiém arsen ở Đồng

` ` Santiago del Estero va Tueum Trong dobang Chaco va Pampa, Arhentina

` hàm lượng arsen cao nhat 11.500 ug/L duocNguôn: Bradl và cộng sự, 2005 si co

ghi nhân tai tinh C“ordoba Trong cac tangngâm nuoc cua tinh Santiago del Estero , hàm lượng arsen trung binh la 743 ug/L va

chủ yếu ton tại ở dạng AsỶ (Henke, 2009)

2.2.1.3 Trung Quôc

Ngộ độc arsen đã được báo cáo trong nhiều nghiên cứu của các Đồng bằng phùsa của sông Hoàng Hà ở Nội Mông, Trung Quốc Nước ngầm có chứa arsen cao đãđược tim thay trong hon 655 ngôi làng ở 11 quận Các tầng nước ngầm bị ô nhiễmnhất năm rai rac ơ khu vưc Đồng bang Tumet , bao gồm cả các khu vực gần Huhhot,Đồng bang Hetao, và khu vực Ba Men Hon 300.000 người dân sống ở các khu vựcnày được cho là có nguy cơ nhiễm độc arsen

Có 20,7% trong tông sô 305 giếng (độ sâu 4 — 30 m) duoc phân tich ơ lưu vưcphù sa Huhhot có hàm lượng arsen > 50 ug/L Ngược lại, 54,6% trong số 33 mẫu

giếng sâu hơn (90— 400 m) có ham lương arsen > 50 ug/L Tuy nhiên, nồng độ tối đađược ghi lại trong nước ngầm tầng nông (> 1800 ug/L) cao hơn trong nước ngầm tangsâu rat nhiều (360 ug/L) Các giếng dao , vơi đô sâu tư 3 — 5 m rất phố bién ở khu vựcgan sông Hoang Hà , môt sô giêng co ham lương arsen > 50 pg/L va cao nhat dat 560ug/L Trong các tầng ngậm nước phù sa Dé tứ của Đồng bang Hetao _, trong cac giêngduoc phân tich , có 96% giếng nước trong khu vực Wuyuan va 69% giếng nước trongkhu vực Alashan có ham lương arsen > 50 ug/L Tại BaMen , 30% giếng có hamlương arsen > 50 ug/L, cao nhat la 1800 ug/L (Henke, 2009).

2.2.1.4 Bangladesh

Theo WHO, mức độ arsen cho phép trong nước uống là 10 ¿g/L Tuy nhiên tiêuchuẩn của Bangladesh là 50 g/L do tinh hinh ô nhiém arsen nghiêm trong ơ nơi đây Ô nhiém arsen trong nươc ngâm duoc ghi nhân đầu tiên o Bangladesh vao năm 1993.Nguồn nước ngầm là nguồn nước chính cung cấp cho hang triệu người ở Bangladeshnhưng đã bị ô nhiễm arsen trầm trọng dẫn đến cuộc khủng hoảng sức khỏe cộng đồng,đe dọa tính mạng 70 triệu người (LAEA).

Có tới 59 trong tong số 64 huyện của Bangladesh có hàm lượng arsen vượt quagiới hạn được chấp nhận trên toàn quốc > 10 g/L (Hossain, 2006) Trong đó có 50huyện có hàm lượng arsen > 50 pg/L Từ năm 1996, 52.202 mẫu nước từ các giếngduoc khao sat va phân tích từ tat cả 64 quận, huyện của Bangladesh duoc phân tích ;trong do co 27,2% giêng co ham lương arsen trên 50 z„g/L và 42,1% giêng co hamlương > 10 wg/L Nghiêm trong hon co 7,5% giêng co ham lương arsen > 300 pg/L

Gan 40 triêu người mặc cac triêu chưng tôn thương da do tiêp xuc vơi nguônnuoc nhiêm arsen Trong đo, có 93,5 % mặc bệnh liên quan dén hac tô da và 0,8 %mac bệnh ung thu (UNICEF, 2001; Karim, 2000; Chakraborti và cộng su, 2010)

2.2.2 Hién trang 6 nhiém arsen tai Viét Nam

Tu 2003 — 2005, tô chuc UNICEF phôi hop chỉnh phu Viét Nam khao sat nồngđô arsen trong nươc ngầm tai 71.000 giêng khoan thuôc 17 tỉnh Đồng bang Bắc ,Trung, Nam Két qua khao sat cho thay , nguồn nuoc ngầm tai các tỉnh o lưu vực sôngHồng: Hà Nam, Nam Dinh, Hà Tây, Hải Dương và các tinh An Giang , Đồng Thápthuộc lưu vực sông Cưu Long đều bị nhiễm arsen rất cao (Phạm Quy Nhán, 2006)

2.2.2.1 Đồng bằng sông Hồng

Tai châu thé sông Hồng, những vùng bị nhiễm nghiêm trọng nhất là phía NamHà Nội, Hà Nam, Hà Tây, Hưng Yên, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình va Hải Duong(Tran Anh Thư, 2011; Thi Hanh Hoang và cộng sự, 2010)

L:] Hàm lượng asen > 0.08lngll '!

[1 Ham tượng asen từ 0.01.- 0.05[21 Hàm lượng asen <001 ng 5 8uE> Ranh gi huyệnE1] Ranh gới tỉnh, thành

|| Ranh giới quốc gia

= Sông, suối |E545) Giao thong chinh | FX

Hình 2.4 H m lượng arsen trong nướcngầm tai Đồng bang Sông Hồng

Nguồn: Phạm Quy Nhân, 2008

2.2.2.2 Đồng băng sông Cửu Long

Năm 1999, UNICEF và Đại họcQuốc gia Hà Nội thực hiện điều tra rộngrãi vê nông độ arsen trong vùng Đồngbăng sông Hồng Trong số 1.228 mau từbảy (07) tỉnh, có 12,5% giêng co hamlương arsen > 50 ug/L Khao sát hàmlương arsen trong bôn (04) huyên xungquanh Ha Nôi , hau hét cac mâu đều conông đô arsen > 10 ug/L Nong đô arsentrung binh la 159 ug/L, nồng độ cao nhất(3.050 ug/L) Ở phía Nam, trên cả hai bênbờ sông, nồng độ dao động từ 1000 —3000 pg/L, trung bình 430 pg/L.

Sông Cuu Long gsm 2 nhánh chính (sông Tiền và sông Hậu) Nước ngầmtrong vùng này được khai thác để sử dụng trong sinh hoạt từ đầu thế ký 20 (HoàngThị Hạnh và cộng sự, 2010) Theo kết quả quan trắc của Liên đoàn Địa chất Thủy vănnăm 2006, hàm lượng arsen trong nước ngâm tại các lỗ khoan quan trắc đặc biét cao(> 10 pg/L) tại các giéng ở khu vực An Giang , Long An, Đồng Tháp, Bạc Liêu, Sóc

Trăng (N; guyen Viet Ky, 2009) Hién trang 6 nhiém arsen tại ĐBSCL được thé hiện ởHình 2.5.

Tại Long An, có 407/4.876 giéng được phân tích có nồng độ arsen năm trongkhoảng 11 — 50 pg/L, vàcó 13 mâu giêng co ham lương arsen vuot QCVN09:2008/BTNMT (xem Phu luc 2) là 50 pg/L Các giếng này tập trung nhiều tại cáchuyện Can Giôc , Đức Hòa, Môc Hoa, Tân Hưng, Vĩnh Hưng Két qua nay cung khatương đồng vơi đanh gia cua Trung Tâm Y Tê Dư Phong Long An (Nguyên Viét Ky,2009; Sơ TNMT tỉnh Long An, 2007)

Tại Đồng Tháp , có 188/2.960 giéng duoc kiêm nghiêm co nồng đô arsen nămtrong khoảng 11 — 50 pg/L, và có 180 mâu giêng co ham lương arsen vươt QCVN09:2008/BTNMT la 50 g/L Các giếng này tập trung nhiễu tại các huyện Cao Lanh „,Tam Nông, Thanh Binh va Tân Hồng (Nguyên Viét Ky, 2009)

Tai An Giang, trong tông sô 2.699 giéng duoc kiêm đỉnh, có 100 giêng co nồngđô arsen năm trong khoang 11 — 50 yg/L, và có 445 mâu giêng co ham lương arsenvươt QCVN 09:2008/BTNMT la 50 g/L Các giếng nay tập trung nhiều tại các huyệnAn Phu, Phú Tân, Tân Châu, Chơ Mới Đặc biệt tại huyện An Phú có 253/260 mâu conồng đô arsen vuot tiêu chuân QCVN 09:2008/BTNMT (Nguyên Viét Ky, 2009)

2.3 TONG QUAN VE TINH AN GIANG2.3.1 Điều kiện tự nhiên

2.3.1.1 Vị tr địa lý

An Giang là một tỉnh biên giới Tây Nam của TỔ quốc, năm trong vùng Đồngbăng sông Cửu Long, có tổng diện tích tự nhiên là 353.675,89 ha chiếm 1,07% diệntích của cả nước, xếp thứ 4 ở khu vực DBSCL Toàn tỉnh có 11 đơn vi hành chính trựcthuộc gồm Thanh phố Long Xuyên, thị xã Châu Đốc, thị xã Tân Châu và 8 huyện làAn Phú, Phu Tan, Cho Mới, Châu Phú, Chau Thanh, Thoại Son, Tịnh Biên va Tri Tôn.

Đơn vị hành chính cấp xã, phường thị tran có 156 đơn vị gồm 119 xã, 21 phường va16 thị tran.

An Giang có các tuyến đường giao thông thuỷ, bộ quan trọng di qua Đường bộvới trục chính là Quốc lộ 91 đi từ Cần Thơ nối với Quốc lộ 2 của Campuchia Về liênhệ vùng, An Giang cách thành phố Hồ Chí Minh 200 km, cách trung tâm Thành phốCần Tho 60 km Là một trong những tỉnh biên giới có vị trí quan trọng (Sơ TN va MTAn Giang, 2010).

2.3.1.2 Kh hậu

a Nhiệt độ

Nhiệt độ trung bình ở An Giang nim 2011 khá ôn định , dao đông khoảng27,5°C; nhiệt độ cao nhất là 35,6 °C xuất hiện trong tháng 04 và thấp nhất là 19,9°Ctrong thang 01 (Trung tam dư báo khí tượng thủy văn An Giang , 2011) Nhiệt đỗ năm2011 của tỉnh An Giang được tóm tắt ở Bảng 2.4

Bảng 2.4 Nhiệt độ năm 2011 của tính An GiangTháng Nhiệt độ trung bình Nhiệt độ cao nhất Nhiệt độ thấp nhất

CC) CC) CC)| 257 326 1992 26.0 34,7 2133 283 34,2 22.04 28.2 35,6 2335 28,7 35,1 23,66 277 34,2 23,07 27.6 34,3 23,08 278 34,0 23,59 274 33,1 24.010 27.6 32,9 23,91] 28.0 33,2 23,712 279 328 23,5

Nguồn: Trung tâm du bao khi tương thuy van An Giang, 2011

b Lượng mưa

Lượng mưa trung bình tại tram Châu Đốc vào khoảng 108,1 mm/tháng Trongđó, lượng mưa đo được cao nhất vào tháng 5 là 217 mm, lượng mưa thấp nhất là 26,8