1. Lý do chọn đề tài Đồng hành với sự phát triển của kinh tế, khoa học kĩ thuật, đời sống của con người ngày càng được nâng cao thì mức độ ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước ngày càng nghiêm trọng. Vấn đề ô nhiễm nguồn nước đã không còn là vấn đề riêng của từng quốc gia mà đã là vấn đề của toàn cầu. Một trong những tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước đó là các kim loại nặng như Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn…Trong đó, As được đánh giá là kim loại gây ô nhiễm nặng nề nhất do tác động của nó đến sức khỏe con người. Ô nhiễm Asen xảy ra trên diện rộng, ở nhiều vùng trên thế giới như Banglades, Đài Loan, Tây Bengan… và cả ở Việt Nam. Qua rất nhiều khảo sát đã cho thấy Việt Nam là một trong những nước mà nguồn nước bị ô nhiễm nặng nề nhất. Mức độ ô nhiễm Asen trải rộng trên cả nước từ các tỉnh đồng bằng sông Hồng như Hà Nội, Hà Nam, Hưng Yên,… đến một số tỉnh đồng bằng sông Cửu Long như Đồng Tháp, An Giang, Long An,… Các địa phương này đều có mức độ nhiễm độc Asen ở mức đáng báo động. Nhiễm độc Asen có thể gây ra rất nhiều căn bệnh nguy hiểm, dẫn đến tử vong như ung thư da và các cơ quan nội tạng… Thực trạng đó đặt ra một yêu cầu cấp bách là phải tìm ra các phương pháp nghiên cứu, đánh giá mức độ ô nhiễm, phát triển các công nghệ xử lí Asen trong nước. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu xác định hàm lượng Asen trong môi trường nước. Các phương pháp đều cho kết quả chính xác, đáng tin cậy xong còn cần trang thiết bị hiện đại, chi phí cao. Trong những năm gần đây, phương pháp trắc quang xác định Asen dựa trên thuốc thử molipđat đang được phát triển với những ưu điểm như nhanh chóng, chính xác, chi phí thấp. Đây là vấn đề không chỉ có ý nghĩa sâu sắc về mặt lý thuyết mà còn có ý nghĩa sâu sắc về mặt thực tế. Chính vì thế trong luận văn này chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu phân tích hàm lượng As bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử Molipdat và đánh giá ô nhiễm nước ngầm tại xã Đông Lỗ Ứng Hòa Hà Nội”
Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đồng hành với phát triển kinh tế, khoa học kĩ thuật, đời sống người ngày nâng cao mức độ ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước ngày nghiêm trọng Vấn đề ô nhiễm nguồn nước không vấn đề riêng quốc gia mà vấn đề toàn cầu Một tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước kim loại nặng Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn…Trong đó, As đánh giá kim loại gây ô nhiễm nặng nề tác động đến sức khỏe người Ô nhiễm Asen xảy diện rộng, nhiều vùng giới Banglades, Đài Loan, Tây Bengan… cả Việt Nam Qua nhiều khảo sát cho thấy Việt Nam nước mà nguồn nước bị ô nhiễm nặng nề Mức độ ô nhiễm Asen trải rộng cả nước từ tỉnh đồng sông Hồng Hà Nội, Hà Nam, Hưng Yên, … đến số tỉnh đồng sông Cửu Long Đồng Tháp, An Giang, Long An,… Các địa phương có mức độ nhiễm độc Asen mức đáng báo động Nhiễm độc Asen gây nhiều bệnh nguy hiểm, dẫn đến tử vong ung thư da quan nội tạng… Thực trạng đặt yêu cầu cấp bách phải tìm phương pháp nghiên cứu, đánh giá mức độ ô nhiễm, phát triển công nghệ xử lí Asen nước Đã có nhiều công trình nghiên cứu xác định hàm lượng Asen môi trường nước Các phương pháp cho kết quả xác, đáng tin cậy xong cần trang thiết bị đại, chi phí cao Trong năm gần đây, phương pháp trắc quang xác định Asen dựa thuốc thử molipđat phát triển với ưu điểm nhanh chóng, Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng xác, chi phí thấp Đây vấn đề ý nghĩa sâu sắc mặt lý thuyết mà có ý nghĩa sâu sắc mặt thực tế Chính luận văn chọn đề tài: “Nghiên cứu phân tích hàm lượng As phương pháp trắc quang với thuốc thử Molipdat đánh giá ô nhiễm nước ngầm xã Đông Lỗ - Ứng Hòa - Hà Nội” Mục đích đề tài - Xây dựng phương pháp định tính định lượng để xác định hàm lượng Asen có nước ngầm phương pháp trắc quang với thuốc thử Molipdat - Xác định hàm lượng Asen số mẫu nước xã Đông Lỗ – Ứng Hòa – Hà Nội Đối tượng nghiên cứu Mẫu nước ngầm số hộ gia đình tại xã Đông Lỗ – Ứng Hòa – Hà Nội Nhiệm vụ đề tài 4.1 Xây dựng đường chuẩn đánh giá hàm lượng Asen nước ngầm phương pháp trắc quang với thuốc thử Molipđat - Khảo sát điều kiện tối ưu cho phản ứng tạo thành hợp chất màu - Xây dựng đường chuẩn trắc quang để xác định hàm lượng Asen 4.2 Xác định hàm lượng Asen mẫu 4.3 Đánh giá mức độ ô nhiễm As xã Đông Lỗ – Ứng Hòa – Hà Nội Ý nghĩa đề tài - Cung cấp thêm số liệu ô nhiễm As số nguồn nước - Ứng dụng quy trình phân tích để xác định theo dõi hàm lượng Asen nước ngầm số hộ gia đình xã Đông Lỗ – Ứng Hòa – Hà Nội Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Ô NHIỄM ASEN Hiện bùng nổ dân số giới, vấn đề cung cấp nước cho sinh hoạt vấn đề lớn mà xã hội quan tâm Nhưng hầu hết nguồn nước tự nhiên bị ô nhiễm, không đủ tiêu chuẩn để sử dụng cho sinh hoạt Ô nhiễm nguồn nước xảy với cả nguồn nước bề mặt nguồn nước ngầm Trong nguồn nước bề mặt: sông, suối, ao, hồ ngày bị ô nhiễm nặng nước thải sinh hoạt, nước thải từ nhà máy công nghiệp việc sử dụng nguồn nước ngầm giải pháp hữu hiệu cho việc cung cấp nước Nước ngầm chịu ảnh hưởng tác động người Chất lượng nước ngầm thường tốt chất lượng nước bề mặt Trong nước ngầm, hạt keo hay cặn lơ lửng, tiêu vi sinh nước ngầm tốt Tuy nhiên, khai thác nguồn nước ngầm, phải đối mặt với vấn đề đáng lo ngại, việc nhiễm độc kim loại nặng, đặc biệt asen 1.1.1 Hàm lượng cho phép asen nước Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) khuyến cáo nồng độ asen nước không lớn 10 ppb Ngày 22/01/2001, Cục Bảo vệ môi trường Hoa kì (EPA) định giảm hàm lượng asen cho phép nước uống từ 50 ppb xuống 10 ppb Trước nguy hiểm ô nhiễm asen gây ra, Bộ Tài nguyên – Môi trường Bộ Y tế Việt Nam đưa quy chuẩn quy định hàm lượng tối đa cho phép asen nguồn nước khác Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng Bảng 1.1 Hàm lượng tối đa cho phép asen nguồn nước Nước ăn uống QCVN 01:2009/BYT Nước sinh hoạt QCVN 02:2009/BYT Nước mặt QCVN 08:2008/BTNMT Nước ngầm 0,01 ppm Đối với sở cung cấp nước Đối với cá nhân tự khai thác Sử dụng cho sinh hoạt Sử dụng cho sinh hoạt phải xử lí Sử dụng cho tưới tiêu Sử dụng cho giao thông thủy QCVN 09:2008/BTNMT Nước thải công nghiệp QCVN 0,01 ppm 0,05 ppm 0,01 ppm 0,02 ppm 0,05 ppm 0,10 ppm 0,05 ppm Thải vào nguồn cấp cho sinh hoạt 0,05 ppm Thải vào nguồn không cấp cho sinh hoạt 0,10 ppm 40:2011/BTNMT 1.1.2 Nguyên nhân ô nhiễm As [5] Asen giải phóng vào môi trường nước trình oxi hóa khoáng sunfua khử hiđroxit giàu Asen, thông qua trình thủy địa hóa sinh địa hóa, điều kiện địa chất thủy văn thích hợp Ngoài ra, hoạt động người (đốt nhiên liệu hóa thạch, đốt rác, khai thác chế biến quặng, luyện kim, sản xuất sử dụng tràn lan thuốc trừ sâu diệt cỏ, phân bón hóa học, vũ khí hóa học,…) góp phần làm xâm nhiễm Asen vào môi trường nước Một số nguyên nhân gây ô nhiễm Asen nước ngầm sau: - Nước chảy qua vỉa quặng chứa Asen bị phong hóa ví dụ thượng nguồn sông Mã Việt Nam - Sự suy thoái nguồn nước ngầm làm cho tầng khoáng chứa Asen bị phong hóa, Asen từ dạng khó tan chuyển sang dạng tan nước [5] [12] Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng - Sự khử hiđroxit sắt mangan vi khuẩn yếm khí Asenic hấp thụ hạt mịn hiđroxit sắt mangan bị vi khuẩn yếm khí khử thành dạng tan − 4FeOOH + CH2O (đại diện chất hữu cơ) + 7H2O + 7CO2 → 4Fe2+ + 8HCO + 6H2O - Do oxi hóa pirit sắt oxi không khí: số nhà khoa học nghiên cứu đến khẳng định có mặt Asen trầm tích chứa pirit sắt Việc khai thác nước ngầm với quy mô ngày tăng làm cho mức nước ngầm giảm dần tạo điều kiện cho trầm tích chứa pirit sắt tiếp xúc với không khí dẫn đến phản ứng oxi hóa pirit sắt thành FeSO4, Fe2(SO4)3 axit sunfuric Quá trình giải phóng cả Asen bị oxi hóa thành Asenit (AsO −2 ) Asenat (AsO 33− ) mà cả hai dạng tan nước ngầm.[30] - Các vi sinh vật đóng vai trò chất xúc tác cung cấp oxi cho trình oxi hóa sunfua kim loại làm giải phóng axit sunfuric kim loại Sau axit sunfuric hòa tan kim loại tạo thành muối sunfat hòa tan Asen - Thuốc trừ sâu chứa Asen sử dụng nông nghiệp, nước thải nhà máy hóa chất có Asen ngấm theo kẽ nứt xuống mạch nước ngầm 1.1.3 Thực trạng ô nhiễm Asen 1.1.3.1 Ô nhiễm Asen giới Từ năm đầu kỷ XX, nguồn nước ngầm từ giếng khoan coi không bị ô nhiễm vi sinh vật gây bệnh chất thải hữu cơ, đưa vào sử dụng, cung cấp nước sinh hoạt cho cộng đồng dân cư, thay dần việc sử dụng nước bề mặt Song số vùng, nguồn nước lại chứa kim loại nặng như: chì, mangan, đặc biệt Asen với nồng độ cao đáng lo ngại Trên giới, vấn đề ô nhiễm Asen ảnh hưởng tới sức khỏe cộng đồng nhiều nước tổ chức quốc tế quan tam nghiên cứu Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng Tại nhiều quốc gia Bangladesh, Đài Loan, Trung Quốc, Ấn Độ, Mông Cổ gần Campuchia phát thấy Asen với nồng độ cao ảnh huởng tới sức khỏe cộng đồng Theo số liệu tổ chức y tế giới ô nhiễm Asen nguồn nước, nồng độ Asen nước giếng khoan khu vực Nam Iowa Tây Missouri Mỹ dao động từ 0,034 đến 0,490mg/l; Hungary, dao động từ 0,001 đến 0,174m g/ l , trung bình 0,068m g/ l ; khu vực Tây Nam Phần Lan khoảng 0,017 đến 0,980mg/l; Mexico từ 0,008 đến 0,624mg/l, có tới 50% số mẫu có nồng độ Asen lớn 0,050mg/l Mức độ ô nhiễm Asen nước ngầm nước châu Á trầm trọng hơn, nồng độ Asen trung bình nguồn nước ngầm Tây Nam Đài Loan 0,671mg/l Ở Tây Bengal Ấn Độ nồng độ Asen trung bình giếng nước khoan quận dao động từ 0,193 đến 0,737mg/l, có mẫu lên tới 3,700mg/l [23], [24] Hình 1.1 Bản đồ ô nhiễm asen giới Bệnh nhiễm độc Asen mãn tính sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm Asen xảy nhiều nước giới mang tính dịch tễ địa phương rõ Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng rệt Số bệnh nhân phát ngày nhiều nước như: Chile, Argentina, Mexico, Mỹ, Canada, Nga, Hungari, Bungari, Phần Lan, Newdilan,… Và gần đây, hàng loạt nước châu Á như: Mông Cổ, Hàn Quốc, Nhật Bản, Thái Lan, Philipin, Lào, Campuchia, nghiêm trọng cả Ấn Độ, Bangladesh, Trung Quốc Ước tính châu lục có 200 triệu người sử dụng nước ngầm bị nhiễm Asen có nguy mắc bệnh Riêng Bangladesh khoảng 30 đến 36 triệu người mắc bệnh Vùng Tây Bengal, Ấn Độ có tới triệu người bị mắc bệnh.[28], [29] Biểu bệnh gây ấn tượng mạnh hình ảnh “bàn chân đen” tìm thấy Đài Loan năm 1920 Nguyên nhân gây bệnh dân cư sử dụng nguồn nước bị nhiễm Asen cao (0,35 đến 1,10mg/l) từ giếng khoan để sinh hoạt Tỉ lệ mắc bệnh tăng dần vào cuối năm 1950 đến năm 1960 trở thành đại dịch “bàn chân đen” Nguy mắc bệnh tỉ lệ tử vong nhồi máu tim tăng cao báo cáo nghiên cứu Đài Loan Bangladesh Nguy mắc bệnh viêm tắc mạch ngoại biên theo thời gian tiếp xúc với Asen nồng độ > 0,02mg/l Theo thống kê trung tâm ung thư quốc gia Đài Loan, tỉ lệ mắc bệnh ung thư bàng quang khu vực bệnh “bàn chân đen” năm 1993 23,5.10-5 so với tỉ lệ toàn quốc 2,29.10-5 Tỉ lệ ung thư da chết ung thư da từ 14,01.10-5 đến 32,41.10-5 Tại Bangladesh có khoảng tới triệu giếng khoan khai thác nước Thử nghiệm 8000 giếng khoan 60/64 tỉnh cho thấy tới 51% số mẫu nước có hàm lượng Asen vượt 0,05m g / l (ngưỡng quy định tổ chức WHO 0,01mg/l), ước tính tới 50 triệu dân Bangladesh uống nước bị ô nhiễm Asen Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng 1.1.3.2 Ô nhiễm Asen Việt Nam [1] Ở Việt Nam vào đầu năm 1990, vấn đề ô nhiễm Asen biết đến qua nghiên cứu Viện Địa chất Liên đoàn địa chất đặc điểm địa chất thủy văn đặc điểm phân bố Asen tự nhiên Theo nghiên cứu khảo sát phân tích nước bề mặt nguồn nước đổ sông Mã khu vực Đông Nam bản Phúng, hàm lượng Asen mẫu nước vượt 0,05mg/l Kết hợp với điều tra trường Đại học Y Hà Nội cho thấy, ô nhiễm có ảnh hưởng tới sức khỏe dân cư sống khu vực Từ năm 1995 đến năm 2000, nhiều công trình nghiên cứu điều tra nguồn gốc Asen có nước ngầm, mức độ ô nhiễm chu trình vận chuyển… tìm thấy nồng độ Asen mẫu nước khảo sát khu vực thuợng lưu sông Mã, tỉnh Sơn La, Phú Thọ, Bắc Giang, Hưng Yên, Hà Nội, Hà Nam, Nam Định, Thanh Hóa… vượt mức tiêu chuẩn cho phép nước sinh hoạt quốc tế Việt Nam Hình 1.2 Bản đồ khu vực nhiễm asen Việt Nam Từ năm 1996 đến năm 1997, nhóm nghiên cứu tác giả Đỗ Trọng Sự phát ô nhiễm Asen (thạch tín) nước đất Hà Nội, Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng có phường Quỳnh Lôi với 27,9% số mẫu phân tích (12 mẫu) lấy tầng Holoxen, 6% số mẫu tầng Pleistoxen có nồng độ Asen lớn 0,05 mgAs/l [2], [4] Trong cảnh báo thảm họa Asen nước uống quốc gia, năm 1999 chương trình điều tra ô nhiễm Asen thuộc vùng Hà Nội, Việt Trì – Lâm Thao thực Trong 517 mẫu xét nghiệm chỗ từ ngày 16/8 đến 23/08/1999, có 25% số mẫu chứa Asen cao 0,05mg/l, 68% số mẫu cao 0,01mg/l Năm 1998, khuôn khổ chương trình hợp tác Thụy Sĩ Việt Nam, trung tâm nghiên cứu công nghệ môi trường phát triển bền vững, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đại học Quốc Gia Hà Nội bắt đầu thực đề tài “kim loại nặng nước ngầm nước mặt thuộc khu vực Hà Nội” Từ đầu năm 1999, bắt đầu tiến hành tiến hành lấy mẫu, phân tích kim loại nặng, có Asen Kết quả phân tích nước ngầm nội thành dựng thành bản đồ Có nhiều điểm nồng độ Asen cao 1mg/l Phía Nam Hà Nội bị nhiễm Asen nặng vùng khác Nước ngầm bãi giếng nhà máy nước, khai thác nước tầng Pleistoxen, có Asen với nồng độ khác Ba bãi giếng có nồng độ Asen trung bình cao 0,2mg/l Có thời điểm, nồng độ Asen lên 0,5mg/l Tại Hà Tây cũ (Hà Nội mở rộng), tình trạng ô nhiễm asen nghiêm trọng Sau bảng tổng hợp trạng ô nhiễm asen chung loại nguồn nước [2], [5] Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng Bảng 1.2 Tổng hợp trạng ô nhiễm asen chung loại nguồn nước Tổng STT Huyện số Thang hàm lượng asen (%)-ppb Từ 10 Từ 25 Dưới 10 mẫu I 1 II III Nguồn nước thô từ giếng khoan Đan Phượng Chương Mỹ Hoài Đức Phú Xuyên Quốc Oai Thanh Oai Thường Tín TX Hà Đông Nguồn nước sinh hoạt qua xử lý giếng đào Đan Phượng Chương Mỹ Hoài Đức Phú Xuyên Quốc Oai Thanh Oai Thường Tín TX Hà Đông Chung cho tất cả loại mẫu nước Đan Phượng Chương Mỹ Hoài Đức Phú Xuyên Quốc Oai Thanh Oai Thường Tín TX Hà Đông đến đến Từ 50 trở lên 25 50 2601 51,21 18,38 12,11 18,30 337 142 619 307 93 330 578 195 45,10 40,85 41,03 42,02 88,17 63,03 58,30 57,44 17,80 21,83 17,45 19,54 3,23 17,27 21,45 17,95 12,17 12,68 11,63 23,45 2,15 5,76 10,38 15,90 24,93 24,65 29,89 14,98 6,45 13,94 9,86 8,72 366 74,86 16,67 5,74 2,73 99 32 80 52 22 44 24 13 84,85 87,50 71,25 84,62 81,82 43,18 58,33 76,92 7,07 9,38 15,00 9,62 18,18 45,45 29,17 23,08 3,03 3,13 11,25 5,77 0,00 9,09 4,17 0,00 5,05 0,00 2,50 0,00 0,00 2,27 8,33 0,00 2967 54,13 18,17 11,32 16,38 436 174 699 359 115 374 602 208 15,37 19,54 17,17 18,11 6,09 20,59 21,76 18,27 10,09 10,92 11,59 20,89 1,74 6,15 10,13 14,9 20,41 20,11 26,75 12,81 5,22 12,57 9,80 8,17 54,13 49,43 44,49 48,19 86,96 60,70 58,31 58,65 10 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng 1,5 đến 4,4 lần) Nồng độ asen trung bình mẫu nước lấy thôn Đào Xá không vượt TCVN gần với TCVN (0,049 mg/l) - Theo số mẫu vượt TCVN, nhận thấy thôn Thống Nhất 10 mẫu nước số mẫu có hàm lượng asen vượt TCVN nhiều (8 mẫu) Ở thôn Cộng Hòa, 11 mẫu phân tích có mẫu vượt TCVN Ở thôn Đào Xá, 12 mẫu phân tích có mẫu vượt TCVN - Như qua khảo sát sơ số mẫu tai số hộ gia đình xã Đông Lỗ thấy tình trạng ô nhiễm xã cao Điều ảnh hưởng nhiều đến sinh hoạt người dân địa phương Dựa vào địa lí lịch sử phát triển khu vực xã Đông Lỗ, nhận thấy nguyên nhân gây ô nhiễm asen nguồn nước ngầm khu vực là: + Nước thải xí nghiệp, nhà máy làm cho sông Nhuệ bị ô nhiễm trầm trọng Xã Đông Lỗ chịu ảnh hưởng trực tiếp từ sông + Các lớp trầm tích chứa FeOOH đất dễ bị khử, giải phóng asen vào nước ngầm + Người dân chủ yếu làm nông nghiệp, diện tích đất canh tác nông nghiệp nhiều Khi trồng trọt có sử dụng loại thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, thuốc diệt chuột, … có chứa asen làm cho đất nước ngầm bị nhiễm asen 3.4.4.1 Đánh giá mẫu nước giếng khoan qua xử lý Trong trình lẫy mẫu nước thực tế, tìm hiểu số hộ gia đình xây dựng bể lọc cát thủ công Chúng lấy thêm số mẫu nước qua bể lọc cát để xác định hàm lượng asen Kết quả trình bày bảng 3.19 60 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng Bảng 3.19 Kết phân tích hàm lượng asen mẫu nước qua bể lọc cát STT Mẫu nước Nồng độ asen Nồng độ asen trước lọc (mg/l) sau lọc (mg/l) 0,053 0,126 0,045 0,262 0,125 0,049 0,231 0,011 0,012 0,013 0,062 0,011 0,013 0,012 Mẫu – Thôn Đào Xá Mẫu – Thôn Cộng Hòa Mẫu 11 – Thôn Thống Nhất Mẫu 14 – Thôn Thống Nhất Mẫu 21 – Thôn Cộng Hòa Mẫu 26 – Thôn Thống Nhất Mẫu 33 – Thôn Đào Xá Bảng 3.19 cho thấy sau nước giếng khoan qua bể lọc cát hàm lượng asen giảm đáng kể, có mẫu thôn Thống Nhất hàm lượng asen vượt TCVN Chúng kiểm tra sơ hàm lượng Fe nước giếng khoan thấy hàm lượng Fe khoảng từ 1mg/l – 8mg/l Quá trình lọc cát kết hợp với kết tủa FeOOH hấp phụ asen, nhiên hàm lượng asen nước sau xử lí cao, gần với TCVN Nguyên nhân gia đình sử dụng bể cát lâu chưa thay cát mới, bể lọc nhỏ nên khả hấp phụ asen bị giảm nhiều Chúng khuyến cáo người dân nên xây dựng bể lọc cát kết hợp với bể lắng, nên thay cát thường xuyên để sử dụng nước sinh hoạt an toàn Một số hộ gia đình không sử dụng nước giếng khoan mà sử dụng nước mưa để dùng cho ăn uống, nhiên nước mưa theo bụi nhà máy lân cận nên cần xử lí qua bể lắng bể lọc Ngoài ra, có số hộ gia đình nhà nước hỗ trợ máy lọc Asen chuyên dụng Qua khảo sát thấy máy hoạt động tốt thể qua máy lọc hàm lượng Asen không đáng kể Do đó, máy lọc nước nên cung cấp nhiều đến người dân 61 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng KẾT LUẬN Bằng việc lựa chọn phương pháp trắc quang với thuốc thử Molipdat nghiên cứu xác định hàm lượng asen nước sinh hoạt xã Đông Lỗ - Ứng Hòa - Hà Nội, đạt số kết quả sau: Đã khảo sát điều kiện tối ưu cho phản ứng tạo phức màu Asen thuốc thử Molipđat - Khoảng giá trị pHtối ưu = 0,60 ÷ 0,80 - Tỉ lệ thể tích thuốc thử: Vthuốc thử /VAs = 3/5 - Khoảng thời gian tối ưu t = 30 phút - Bước sóng hấp thụ tối ưu λTối ưu = λmax =878nm Đã xây dựng đường chuẩn trắc quang xác định hàm lượng Asen điều kiện tối ưu chọn xử lí phương trình đường chuẩn: - Phương trình đường chuẩn: Ax = (0,01035 ± 0,00151) + (0,32284 ± 0,00718)Cx Với hệ số tương quan R2 = 0.997 - Giá trị phát hiện, giá trị định lượng phương pháp: LOD = 0,02 (mg/l); LOQ = 0,07 (mg/l) Đã sử dụng đường chuẩn xây dựng để xác định hàm lượng As mẫu nước ngầm số hộ gia đình ba thôn Đào Xá, Cộng Hòa Thống Nhất xã Đông Lỗ - Ứng Hòa – Hà Nội Kết quả cụ thể sau: - Hàm lượng As dao động khoảng 0,045 – 0,450 mg/l - Nồng độ asen trung bình mẫu nước cao TCVN từ 1,5 đến 4,4 lần Đã so sánh phương pháp trắc quang với thuốc thử Molipđat để xác đinh As với phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử kết quả cho thấy phương pháp có độ tin cậy cao 62 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Đỗ Văn Ái, Mai Trọng Nhuận, Nguyễn Khắc Vinh (2000) “Một số đặc điểm phân bố Asen tự nhiên vấn đề ô nhiễm Asen môi trường Việt Nam”, Hội thảo quốc tế ô nhiễm Asen [2] Vũ Minh Cát, Bùi Du Dương (2003), “Hiện trạng ô nhiễm asen nước đất tỉnh Hà Tây”, Trường Đại học Thủy Lợi, Hà Nội [3] Nguyễn Tinh Dung (2001), Hóa Học phân tích, Phần 2, Các phản ứng ion dung dịch nước, NXB Giáo dục, Hà Nội [4] Nguyễn Khắc Hải (2007), Nghiên cứu ảnh hưởng ô nhiễm asen nguồn nước ăn uống, sinh hoạt đến sức khỏe người dân vùng đồng sông Hồng, Báo cáo đề tài cấp nhà nước, Viện y học lao động sinh môi trường – Bộ y tế [5] Phạm Thị Thanh Hồng (2009), Nghiên cứu xác định tổng số tổng dạng asen số hải sản phương pháp trắc quang, Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên [6] Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn (2010), “Cơ chế gây độc asen khả giải độc asen vi sinh vật”, Kỉ yếu Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, 82-92 [7] Hoàng Thái Long (2011), Nghiên cứu xác định lượng vết asen môi trường nước phương pháp von-ampe hoà tan, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội [8] Kreskov A P (1990), Cơ sở Hóa học phân tích, Tập 2, NXB Đại học giáo dục chuyên nghiệp Hà nội NXB Mir, Matxcơva [9] Hồ Viết Quý (2000), Phân tích lý hoá, NXB Giáo dục, Hà nội [10] Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội 63 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng [11] Hoàng Nhâm (2006), Hóa học Vô Tập – Các nguyên tố hóa học điển hình, Nxb Giáo dục, Hà Nội [12] Nguyễn Thị Phương Thùy (2012), Phân tích dạng Asen mẫu môi trường phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử kết hợp với chemometrics, Luận văn thạc sĩ khoa học Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [13] Tiêu chuẩn Việt Nam (1996), Chất lượng nước - Xác định asen tổng Phương pháp quang phổ dùng bạc dietyldithiocacbamat, TCVN 6182:1996, Hà Nội [14] Nguyễn Đức Vận (2008), Hóa học Vô Tập – Các nguyên tố phi kim, Nxb khoa học kĩ thuật, Hà Nội TIẾNG ANH [15] APHA- AWWA- AEF (1995), Standard Methods for Examination of water and Wastewater, 19th Edition 1995, Washington DC 20005 [16] Farhana Alamgir Rahman, Deborah L Allan, Carl J Rosen, and Michael J Sadowsky (2004), “Arsenic Availability from Chromated Copper Arsenate (CCA) – Treated Wood”, Journal of environmental quality 33 (1), 173–80 [17] Gomez-Caminero, P Howe, M Hughes, E Kenyon, D.R Lewis, M Moore, J Ng, A Aitio and G Becking (2001), Arsenic and Arsenic Compounds (Environmental Health Criteria 224), 2nd ed, Geneva [18] Dileep Chappidi, Sai Sundeep Ramayanam, Lavanya Thunuguntla (2011), Portable Arsenic Analyzer, InternatIonal Journal of Electronics & Communication Technology (3), 275-282 64 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng [19] Keeve E Nachman, Jay P Graham, Lance B Price, Ellen K Silbergeld (2005), “Arsenic: A Roadblock to Potential Animal Waste Management Solutions” Environmental Health Perspective 113 (9), 1123–1124 [20] Karen H Antman (2001), “The History of Arsenic Trioxide in Cancer Therapy”, The oncologist (Suppl 2), 1–2 [21] G H Jeffery, J Bassett, J Mendham, R C Denney (1989), Vogel’s textbook of quantitative chemiscal analysis, 5th ed, Longman Scientific & Technical, Great Britain [22] Marc Jennewein, M A Lewis, D Zhao, E Tsyganov, N Slavine, J He, L Watkins, V D Kodibagkar, S O'Kelly, P Kulkarni, P Antich, A Hermanne, F Rösch, R P Mason, Ph E Thorpe (2008) “Vascular Imaging of Solid Tumors in Rats with a Radioactive Arsenic-Labeled Antibody that Binds Exposed Phosphatidylserine” Journal of Clinical Cancer 14 (5), 1377–1385 [23] Günter Joseph, Konrad J A Kundig (1999), Copper: Its Trade, Manufacture, Use, and Environmental Status, United State of America [24] Badal Kumar Mandal, Kazuo T Suzuki (2002), “Arsenic round the world: a review”, Talanta 58 (1): 201–235 [25] Eric Lichtfouse, Jan Schwarzbauer, Didier Robert (2005), Environmental Chemistry: Green Chemistry and Pollutants in Ecosystems, Springer, Berlin [26] Alok Nayar (1997), The Metals Databook, McGraw Hill Publishing Company Limited, New Delhi [27] F T Jones (2007) “A Broad View of Arsenic”, Poultry Science 86 (1), 2–14 [28] R T Nickson, J M McArthura, P Ravenscroft, W G Burgess, K M Ahmed (2000), “Mechanism of arsenic release to groundwater, Bangladesh and West Bengal”, Applied Geochemistry 15, 403-413 65 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng [29] U.S Department of health and human services (2007), Toxicological profile for arsenic, Atlanta [30] Suiling Wanga, Xiangyu Zhao (2009), “On the potential of biological treatment for arsenic contaminated soils and groundwater”, Journal of Environmental Management 90 (8), 2367-2376 [31] WHO Regional Office for Europe (2000), Air Quality Guidelines, 2nd Edition, Denmark [32] World Health Organization (2012), IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans 100C, France TIẾNG NGA [33] Крешков А.П и Ярославцев А А (1968), Курс аналитической химии, том 1, Изд Химия, Москва 66 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN .3 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM .28 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 KẾT LUẬN .62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 MỤC LỤC 67 DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ .68 67 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Bản đồ ô nhiễm asen giới .6 Hình 1.2 Bản đồ khu vực nhiễm asen Việt Nam Hình 1.3 Dạng kim loại As 14 Hình 1.4 Ảnh hưởng Si dến phản ứng tạo hợp chất màu xanh molipđen .26 sử dụng thuốc thử R kali antimonyl tactrat 26 Hình 1.5 Ảnh hưởng Si dến phản ứng tạo hợp chất màu xanh molipđen .26 sử dụng tác nhân kết hợp có kali antimonyl tactrat 26 Hình 2.1 Sơ đồ thiết bị chưng cất As .37 Hình 2.2 Sơ đồ trình phân tích mẫu 37 Hình 3.1 Phổ hấp thụ DD1 DD2 40 Hình 3.2 Phổ hấp thụ dung dịch màu khoảng pH = 0,20 ÷ 1,20 42 Hình 3.3 Phổ hấp thụ dung dịch màu khoảng pH = 0,20 ÷ 0,80 43 Hình 3.4 Phổ hấp thụ dung dịch màu khoảng pH = 0,20 ÷ 0,80 44 Hình 3.5 Ảnh hưởng tỷ lệ Vthuốc thử/VAs .45 Hình 3.6 Ảnh hưởng thời gian đến độ bền hợp chất màu xanh molipđen .47 Hình 3.7 Phổ hấp thụ dung dịch màu nồng độ khác .48 Hình 3.8 Đường chuẩn xác định hàm lượng As .50 Hình 3.9 Đường chuẩn xác định hàm lượng As .51 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Hàm lượng tối đa cho phép asen nguồn nước Bảng 1.2 Tổng hợp trạng ô nhiễm asen chung .10 loại nguồn nước 10 Bảng 1.3 Các dạng hợp chất Asen 17 Bảng 3.1 Chuẩn bị dung dịch khảo sát phổ hấp thụ hệ màu 40 Bảng 3.2 Chuẩn bị dung dịch màu có nồng độ .41 giá trị pH khác .41 Bảng 3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ Vthuốc thử/VAs 45 Bảng 3.4 Bảng chuẩn bị dung dịch để khảo sát thời gian .46 68 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng Bảng 3.5 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến độ bền 46 hợp chất màu xanh molipđen 46 Bảng 3.6 Chuẩn bị dung dịch khảo sát bước sóng hấp thụ 48 Bảng 3.7 Bảng chuẩn bị dung dịch để xây dựng đường chuẩn 49 Bảng 3.8 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ .52 Bảng 3.9 Kết xác định lại nồng độ As nhở đường chuẩn .52 Bảng 3.10 Kết đánh giá độ tin cậy đường chuẩn .53 Bảng 3.11 Kết xác định độ lặp phương pháp 54 Bảng 3.12 Kết khảo sát độ phương pháp 55 Bảng 3.13 Kết xác định hàm lượng As mẫu giả 55 Bảng 3.14 Kết phân tích mẫu lần 56 Bảng 3.15 Kết phân tích mẫu lần 56 Bảng 3.16 Kết phân tích mẫu lần 57 Bảng 3.17 So sánh kết phân tích hàm lượng asen 58 Bảng 3.18 Bảng đánh giá mức độ ô nhiễm Asen 59 Bảng 3.19 Kết phân tích hàm lượng asen mẫu nước qua bể lọc cát .61 69 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng PHỤ LỤC Phụ lục Hình ảnh màu hợp chất màu xanh Molipden Phụ lục Hình ảnh dung dịch màu pH = 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2 (từ trái qua phải) 70 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng Phụ lục Hình ảnh dung dịch màu xây dựng đường chuẩn Phụ lục Hệ thống lọc số hộ gia đình xã Đông Lỗ - Ứng Hòa – Hà Nội 71 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng Phụ lục Hình ảnh lấy mẫu Phụ lục Hình ảnh mẫu phân tích lần 72 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng Phụ lục Hình ảnh cất As (trái) 73 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học Phạm Đức Trọng Máy quang phổ tử ngoại khả kiến S60 Biochrom Cân phân tích KERN Máy đo pH TOA DDK HM-25R Phụ lục Thiết bị phân tích 74 [...]... ca Asen Tờn Cụng thc Asin AsH3 17 Lun vn Thc s khoa hc Húa hc As( III) vụ c As( V) vụ c As hu c Phm c Trng Asen trioxit As2 O3 hoc As2 O6 Axit asen H3AsO3 Asenit hay mui axit H3AsO3 Asen triclorua AsCl3 Asen(III) sunfua As2 S3 Asen pentoxit As2 O5 Asen asenic H3AsO4 Asenit, hay mui axit H3AsO4; H3AsO4 Axit monometylasonic CH3AsO(OH)2 Axit dimetylasinic (CH3)2AsO(OH) Trimetylasin oxit (CH3)3AsO Metylasin Asen... Metylasin Asen (III) hu c CH3AsH2 imetylasin (CH3)2AsH Trimetylasin (CH3) 3As Axit asinilic (axit p- aminobenzen asonic) H2N-C6H4- AsO(OH)2 Cacbazan (axit 4 - [aminocacbonylamino]phenylasonic (OH)2OAs-C6H4-NH(CO)NH2 c t Asen cỏc dng khỏc nhau giam dn theo dóy [5]: Asin As (III) vụ c As (III) hu c As (V) vụ c As (V) hu c Asen (III) nng cao lm ụng t cỏc protein, do Asen(III) tn cụng 18 Lun vn Thc... photphorit Asen tn ti trong t nhiờn hn 200 loi khoang khỏc nhau, trong ú khoang 60 % l asenat, 20 % dng sunfua v sunfonat, 20 % cũn li bao gm Asenua, Asenit, oxit, silicat v Asen nguyờn t Mt s mui khoỏng cha Asen thng gp nh: realgar (AsS), orpiment (As2 S3), Asenopirit (FeAsS), loellingite (FeAs2), Asenolit (As2 O3), domeykite (Cu 3As) , enargite (Cu3AsS4), 1.3.2 Asen trong t v trm tớch Hm lng Asen t nhiờn... khớ, Asen bt chỏy to thnh Asen trioxit cú mựi ti (thc t l tetraasen hexaoxit As4 O6) un núng trong oxi to thnh Asen pentoxit thc t l tetraasen ecaoxit As4 O10 v As4 O6 4As + 3O2 As4 O6 (1.1) 4As + 5O2 As4 O10 14 (1.2) Lun vn Thc s khoa hc Húa hc Phm c Trng Asen khụng phan ng vi nc trong iu kin thiu khụng khớ hoc cỏc iu kin thng dng bt nh, Asen bc chỏy trong khớ clo to thnh triclorua: 2As + 3Cl2 2AsCl3... núng chay giai phúng H2: 2As + 6NaOH 2Na3AsO3 + 3H2 (1.6) 1.3 CC DNG TN TI CA As TRONG T NHIấN Asen tn ti nhiu hp phn khỏc nhau trong t nhiờn [4] [8] + Asen trong ỏ v qung + Asen trong t v v phong húa + Asen trong trm tớch + Asen trong khụng khớ v nc + Asen trong sinh vt 1.3.1 Asen trong v trỏi t Asen l nguyờn t him chim khoang 0,00005 % trong v trỏi t, nng trung binh ca Asen trong cỏc ỏ la v ỏ trm... húa kh cao, Asen thng tn ti trng thỏi hỏo tr V nh H3AsO4, H2AsO4-, HAsO42-, AsO43- Tuy nhiờn, di hu ht cỏc iu kin kh v th oxi húa thp, cỏc Asenit (As (III)) chim u th As0 v As- 3 rt him gp trong mụi trng nc Hm lng Asen trung binh trong nc ngm thng l 1 2 àg/l Tuy nhiờn, nhng vựng cú ỏ nỳi la v cỏc cn khoỏng sunfua, hm lng Asen o c cú kho cao hn 3000 àg/l Theo cỏc nh khoa hc, nhng vựng cú Asen cao cú... mt quang, ngi ta xỏc nh c nng ca nguyờn t cn xỏc nh trong th tớch mu [4,5] Phng phỏp AAS phõn tớch hm lng asen da trờn vic o cng ph hp th nguyờn t c sinh ra do phõn hy nhit AsH3: 2AsH3 2As + 3H2 (1.9) Trong iu kin ca phng phỏp ch cú As( III) c chuyn thnh AsH3 trỏnh sai s, mi dng oxi húa khỏc ca asen cn chuyn v As( III) [15] 1.5.9 Phng phỏp quang ph bc ietylithiocacbamat - Nguyờn tc: Cỏc hp cht Asen... Khi un núng, Asen cng tng tỏc vi brom, iot v lu hunh Vi cỏc kim loi kim, kim th v mt s kim loi khỏc, Asen tng tỏc to nờn Asenua (a s nhng hp cht ny b phõn hy d dng) Asen khụng tan trong dung dch axit khụng cú tớnh oxi húa nh HCl nhng tan trong axit HNO3 loóng to thnh H3AsO3, trong HNO3 c núng to thnh H3AsO4: As + HNO3 + H2O H3AsO3 + NO (1.4) 3As + 5HNO3,n + 2H2O 3H3AsO4 + 5NO (1.5) Asen cũn cú th... tớch 1.5.4 Phng phỏp quang ph hp th nguyờn t kt hp thit b sinh khớ hydrua - Nguyờn tc: Asen vụ c hũa tan trong nc cú th dng As( III) hay As( V), hiu sut to khớ hyrua ca hai dng ny khỏc nhau nờn tt ca Asen trong mu phai c kh v As (III) nh cỏc tỏc nhõn kh NaI hoc KI Sau ú, As (III) phan ng vi hiro mi sinh (to thnh khi tỏc nhõn kh NaBH4 gp mụi trng axit) to ra hp cht asin (AsH3) Khớ asin s c dn vo b phn... xỳc vi Asen ngay nng > 0,02mg/l Hin cha cú phng phỏp hu hiu cha bnh nhim c Asen 1.5 CC PHNG PHP PHN TCH As 1.5.1 Phng phỏp Kit - Nguyờn tc: Trong phng phỏp Kit, cỏc hp cht As( III) v As( V) c chuyn thnh asin AsH3 nh hn hp axit maloic v km bt, sau ú to phc vi HgBr2 c tm trờn giy v chuyn thnh mu vng Vic nh lng asen da trờn m nht ca phc cht to thnh - Gii hn phỏt hin: Phng phỏp ny cú th xỏc nh asen trong ... AsCl3 Asen(III) sunfua As2 S3 Asen pentoxit As2 O5 Asen asenic H3AsO4 Asenit, hay mui axit H3AsO4; H3AsO4 Axit monometylasonic CH3AsO(OH)2 Axit dimetylasinic (CH3)2AsO(OH) Trimetylasin oxit (CH3)3AsO... ca Asen Tờn Cụng thc Asin AsH3 17 Lun Thc s khoa hc Húa hc As( III) vụ c As( V) vụ c As hu c Phm c Trng Asen trioxit As2 O3 hoc As2 O6 Axit asen H3AsO3 Asenit hay mui axit H3AsO3 Asen triclorua AsCl3... Metylasin Asen (III) hu c CH3AsH2 imetylasin (CH3)2AsH Trimetylasin (CH3) 3As Axit asinilic (axit p- aminobenzen asonic) H2N-C6H4- AsO(OH)2 Cacbazan (axit - [aminocacbonylamino]phenylasonic (OH)2OAs-C6H4-NH(CO)NH2