Nguồn gốc, sự di chuyển và các tương tác của các hợp chất As trong nước ngầm

Đề tài 15: Trình bày nguồn gốc, di chuyển tương tác hợp chất Asen nước ngầm • • Ơ nhiễm nguồn nước ngầm: xảy chất ô nhiễm thải mặt đất xâm nhập vào nước ngầm Loại ô nhiễm xảy cách tự nhiên diện thành phần nhỏ không mong muốn gọi chất gây ô nhiễm Chất gây ô nhiễm thường tạo lượng lớn chất gây ô nhiễm tầng ngậm nước Sự di chuyển nước phân tán tầng ngậm nước lan truyền chất ô nhiễm khu vực rộng hơn., làm cho nguồn nước an toàn cho người động vật hoang dã Sự chuyển động chùm chất gây ô nhiễm, gọi mặt trước chùm chất gây nhiễm, phân tích thơng qua mơ hình vận chuyển thủy văn mơ hình nước ngầm Phân tích nhiễm nước ngầm tập trung vào đặc điểm đất địa chất, địa chất thủy văn chất chất gây nhiễm • Ơ nhiễm xảy từ hệ thống vệ sinh chỗ, bãi chôn lấp, nước thải từ nhà máy xử lý nước thải, cống thoát nước, trạm xăng dầu sử dụng q nhiều phân bón nơng nghiệp Ơ nhiễm xảy từ chất gây nhiễm xảy tự nhiên, chẳng hạn asen florua Sử dụng nước ngầm bị ô nhiễm gây nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng thông qua ngộ độc lây lan bệnh • Các chế khác có ảnh hưởng đến việc vận chuyển chất nhiễm, ví dụ: khuếch tán, hấp phụ, kết tủa, phân rã, nước ngầm Sự tương tác ô nhiễm nước ngầm với nước mặt phân tích cách sử dụng mơ hình vận chuyển thủy văn • Asen florua Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) công nhận chất gây ô nhiễm vô nghiêm trọng nước uống toàn giới Asen kim loại xảy tự nhiên nước ngầm, thấy thường xuyên châu Á Ở đồng sơng Hằng phía bắc Ấn Độ Bangladesh bị ô nhiễm nước ngầm nghiêm trọng Asen xuất tự nhiên ảnh hưởng đến 25% giếng nước vùng nông hai tầng chứa nước Floride tự nhiên nước ngầm ngày quan tâm nước ngầm sử dụng sâu Floride đặc biệt giải phóng từ đá núi lửa có tính axit tro núi lửa phân tán nước độ cứng thấp Hàm lượng florua cao nước ngầm vấn đề nghiêm trọng Pampas Argentina, Chile, Mexico, Ấn Độ, Pakistan, Rift Đông Phi số đảo núi lửa - - I Nguồn gốc Asen Tổng quan Asen - Asen nguyên tố hóa học có ký hiệu As Khối lượng nguyên tử 74,92, số nguyên tử 33 Asen kim gây ngộ độc có nhiều dạng thù hình, hay tồn dạng hợp chất asenua asenat Asen hợp chất sử dụng thuốc trừ dịch hại, thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu loạt hợp kim - Trong tiếng Việt, asen thường bị gọi thạch tín - vốn từ quặng oxit - asen trioxit (As 2O3), chất độc asen Nhưng thạch tín arsenolit, dạng khác asen có độc, hình thành thứ cấp sản phẩm phong hóa (oxi hóa) khống vật sulfua chứa asen mạch nhiệt dịch * Tính chất vật lý: Asen khơng gây mùi khó chịu nước, (cả hàm lượng gây chết người ), khó phân hủy Là nguyên tố phổ biến thứ 20 nguyên tố có bề mặt trái đất Hàm lượng trung bình từ 1,5-2mg/kg đất Theo từ điển Bách khoa dược học xuất năm 1999, thạch tín tên gọi thông dùng nguyên tố Asen, đồng thời dùng hợp chất ơxit Asen hóa trị III (As2O3) Ôxit màu trắng, dạng bột, tan nước, độc Được phân định vị trí 33 HTTH: [Ar].3d10.4s2.4p3, Nó xem dạng phi kim, hay gọi: kim Nó mang nhiều độc tính tương tự số kim loại nặng chì thủy ngân Khối lượng phân tử 74.9216 g/mol, khơng hịa tan nước Vỏ trái đất chứa hàm lượng nhỏ thạch tín(~0,0001%); nhiên, lại phân bố rộng rãi tự nhiên Trong tự nhiên, nguyên tố thạch tín tồn dạng ngun chất với ba dạng hình thù (dạng alpha có màu vàng, dạng beta có màu đen, dạng gamma có màu xám) Nguyên tố thạch tín tồn số dạng ion khác Dạng vô thạch tín độc so với dạng hữu * Tính chất hóa học: Asen (As) tồn dạng hợp chất (Chính hợp chất asen độc chất cực mạnh ) Trong nước Asen tồn dạng hoá trị: hợp chất Asen hóa trị III V (Hợp chất Asen hóa trị III có độc tính cao dạng hóa trị V.) Mơi trường ơxy hóa điều kiện thuận lợi nhiều hợp chất hóa trị V chuyển sang dạng Asen hóa trị III Trong mơi trường sinh thái, dạng hợp chất As hóa trị (III) có độc tính cao dạng hóa trị (V) Mơi trường khử điều kiện thuận lợi nhiều hợp chất As hóa trị V chuyển sang As hóa trị III Trong hợp chất As H3AsO3 độc H3AsO4 Dưới tác dụng yếu tố oxi hóa đất H3AsO3 chuyển thành dạng H3AsO4 Thế oxy hóa khử, độ pH mơi trường lượng kaloit giàu Fe3+…, yếu tố quan trọng tác động đến q trình oxy hóa - khử hợp chất As tự nhiên Asen có khả kết tủa ion sắt Trong mơi trường khí hậu khơ: hợp chất Asen thường tồn dạng linh động Trong điều kiện ẩm ướt :các hợp chất Asen sulfua dễ bị hịa tan, rửa trơi hồ tan để thâm nhập vào đất, vào nước không khí As tham gia phản ứng với Oxy trở thành dạng As2O3 sau As2O5 Nếu mơi trường yếm khí As(V) bị khử trạng thái As(III) 4As + 3O2 = 2As2O3 Cấu trúc Arsenic (tương tác không tuơng tác) As2O3 + O2 = As2O5 4As(s) + 5O2(g) → As4O10(s) 4As(s) + 3O2(g) → As4O6(s) Asen tham gia phản ứng với tất halogen môi trường acid 2As + 3CL2 = 2AsCL3 AsCL3 + Cl2 = AsCL5 2As +3F2 = 2AsF3 2As(s) + 5F2(g) → AsF5(g) 2As(s) + 3Br2(g) → 2AsBr3(s) [vàng phale] 2As(s) + 3I2(g) → 2AsI3(s) [đỏ ] Các q trình sinh - địa - hóa Sự phân bố rộng rãi nguyên tố asen bắt nguồn từ q trình địa hóa Điều có nghĩa nồng độ asen gia tăng xuống sâu tầng đất mạch nước ngầm Hai môi trường có khả tích tụ nồng độ asen cao (1) khu vực vũng, vịnh kín miền khí hậu khơ hạn đến bán khơ hạn, (2) tầng nước ngầm có tính khử mạnh, thường gặp vùng chứa nhiều lắng cặn phù sa với nồng độ sulphate thấp Các tầng lớp lắng cặn mỏng địa vực thấp, nơi có độ nghiêng thủy vực thấp, khu vực đặc trưng chứa nhiều asen mạch nước ngầm Các tầng nước ngầm có nồng độ asen cao thường độ sâu từ 20 đến 120m Ở 20m, cấu trúc địa chất chứa nhiều đất sét pha cát trộn lẫn với kankar Xuống đến độ sâu 120m, đất cát mịn pha sét chứa nồng độ asen lên đến 550 µg/L Ở tầng đất ngầm, asen thường xuất nhiều hỗn hợp khống tạo đá (ví dụ: ơ-xít sắt, đất sét, hỗn hợp khoáng sulphide) Rất nhiều asen bị kết dính hỗn hợp khống pyrite lưu vực phù sa Đáng ý trình bơm nước lên từ khu vực giếng sâu làm hạ thấp mực nước ngầm; ơ-xy theo xâm nhập vào thúc đẩy q trình ơ-xy hóa khống pyrite Quy trình phản ứng ơxy-hóa khống pyrite đồng nghĩa với việc giải phóng ngun tố asen vào mơi trường nước Càng xuống sâu tầng địa chất số địa vực nêu, nồng độ asen cao Ở tầng địa chất này, phản ứng ô-xy hóa khống chất sulphide diễn mạnh; thế, giải phóng lượng asen lớn Ở mơi trường có độ ẩm cao, hỗn hợp khống sulphide tham gia vào q trình phong hóa nhanh chóng Khống pyrite điển hình hỗn hợp khống ổn định q trình va chạm với phong hóa Các hợp chất Asen hữu tìm thấy tự nhiên Dẫn xuất ribose chứa asen (R = vài nhóm) Arsenobetain, hợp chất asen hữu phổ biến tự nhiên Cũng phổ biến cịn có arsenocholin, với nhóm CH2OH chỗ cho nhóm CO2H) Trimethylasin, sinh từ phản ứng vi sinh sắc tố chứa asenat - hợp chất asen hữu nặng mùi sinh phổ biến phản ứng vi sinh chất chứa asen vơ - Các hợp chất asen hóa trị dễ dàng bị khử thành hợp chất asen hóa trị có vai trị tác nhân nhận electron Trái Đất nguyên thủy Các hồ chứa lượng đáng kể asen vơ hịa tan nơi ni dưỡng vùng sinh vật chịu asen - Asen nguyên tố tự nhiên có lớp vỏ trái đất mặt khắp nơi trải đất, chiếm khoảng 10-4% khối lượng nguyên tố có vỏ trái đất Về tính chất hóa học, asen kim, khơng màu, khơng mùi vị thuộc nhóm bảng tuần hồn Mendeleev, có hóa trị: -3, 0, +3, +5, trạng thái hóa trị chuyển đổi với tùy thuộc vào có mặt ion pH môi trường Asen dạng nguyên tố (hóa trị 0) khơng tan nước gặp trạng thái tồn tự tự nhiên Trong phần lớn hợp chất, asen mang hóa trị +3 (ký hiệu As(III)), oxy hóa thành asen hóa trị + (As(V)), trạng thái hóa trị này, hợp chất asen tương đối bền vững Muối asen có độ tan khác nhau, phụ thuộc vào pH, lực ion oxy hóa – khử mơi trường Ví dụ mơi trường mang tính khử pH thấp As(III) chiếm ưu thế, ngược lại mơi trường oxy hóa pH cao As(V) dạng bền - Asen có mặt nước tự nhiên với nồng độ thấp, khoảng vài 1µg/L nhỏ Nồng độ asen nước biển khoảng - 8µg/L, nước khơng nhiễm - 10µg/L tăng cao đến 100 – 5.000µg/L vùng có khống hóa sulfur vùng mỏ Trong nước, asen thường tồn dạng asenat (As(V)) asenit (As(III)) Các hợp chất asen hữu dạng metyl hóa MMA – axit monometyl asonic, DMA – axit dimethyl asonic, TMA – axit trimetyl asonic có mặt cách tự nhiên nước kết hoạt động sinh học - Hàm lượng asen trung bình nước ngầm thường - 2µg/L Ở vùng có đá núi lửa cặn khoáng sulfur, hàm lượng asen đo có cao 3.000µg/L Theo tổng hợp WHO, kết khảo sát chất lượng nước ngầm cho thấy khu vực có tầng ngậm nước phát bị nhiễm asen với nồng độ 50µg/L như: Ấn Độ, Bangladesh, Nepal, Myanmar, Cambodia, Trung Quốc, Đài Loan, Việt Nam, Hungary, Rumania, Argentina, Chile, Mexico nhiều vùng nước Mỹ, đặc biệt vùng Tây Nam - Từ năm 1999 trở lại nhà khoa học Việt Nam hỗ trợ Tổ chức Nhân đạo quốc tế tiến hành khảo sát tình trạng nhiễm asen quy mơ rộng hơn, mang tính hệ thống Kết cho thấy tình trạng nhiễm asen nước ngầm Việt Nam khẳng định thực tượng tương đối phổ biến vùng đồng thuộc lưu vực sông: sông Hồng sông Mê Kông Phân loại Asen chia làm hai loại: asen vô asen hữu - Asen hữu có nguồn gốc tự nhiên từ phân hủy lồi cá, hải sản, khơng có độc tính đào thải nhanh chóng khỏi thể người arsen vơ có độc tính mạnh, - Asen vơ có độc tính cực mạnh gấp lần thủy ngân Và quan nghiên cứu ung thư quốc tế (IARC) liên minh Châu Âu (EU) công nhận Asen vô chất gây ung thư nhóm • Methyl hóa Asen: - Asen vơ hợp chất nó, q trình tham gia vào chuỗi thức ăn, trao đổi chất (khử độc tính) khơng ngừng thơng qua q trình gọi methyl hóa Q trình methyl hóa xảy với phản ứng methyl hóa khử oxi hóa luân phiên, nghĩa khử asen hóa trị thành asen hóa trị bổ sung nhóm methyl (CH3) - Có hai lộ trình mà theo hợp chất asen vơ methyl hóa - Lộ trình thứ sử dụng Cyt19 asen methyltransferaza để methyl hóa asen (III) thành hợp chất asen (V) monomethyl hóa (đơn methyl hóa) Hợp chất sau chuyển hóa thành hợp chất asen (III) monomethyl hóa việc sử dụng Glutathion S-Transferaza Omega-1 (GSTO1) Hợp chất asen (V) monomethyl hóa sau bị methyl hóa lần Cyt19 asen methyltransferaza để tạo hợp chất dimethyl asen (V) để sau chuyển hóa thành hợp chất dimethyl asen (III) Glutathion S-Transferase Omega-1 (GTSO1) - Lộ trình thứ hai sử dụng glutathion (GSH) kết hợp với asen (III) để tạo phức chất asen (GS) Phức chất tạo thành phức chất asen (III) GS monomethyl hóa sử dụng Cyt19 asen methyltransferaza, phức chất GS monomethyl hóa nằm cân với asen (III) monomethyl hóa Cyt19 asen methyltransferaza methyl hóa phức chất hay nhiều lần, tạo thành phức chất asen GS dimethyl hóa, nằm cân với phức chất dimethyl asen (III) Các hợp chất asen monomethyl hóa dimethylat hóa dễ dàng tiết theo nước tiểu Tuy nhiên, hợp chất monomethyl hóa có hoạt tính cao độc hại so với hợp chất asen vô hepatocyte (tế bào gan), keratinocyte da, tế bào biểu mô cuống phổi (phổi) người - Methyl hóa enzym asen q trình khử độc tính; methyl hóa thành methylasenit, dimethylasenit hay trimethylasenit, tất có hóa trị Q trình methyl hóa xúc tác asen methyltransferaza (AS3MT) động vật có vú để chuyển giao nhóm methyl phụ nhân tử S-adenomethionin (SAM) cho asen (III) Bản tương đồng AS3MT tìm thấy vi khuẩn gọi CmArsM Enzym thử nghiệm trạng thái (không phối thể, liên kết asen (III) liên kết SAM) Khu vực liên kết asen (III) sử dụng nhóm thiol phần lại cysein Sự xúc tác bao gồm thiol hóa Cys72, Cys174 Cys224 Trong phản ứng SN2, điện tích dương nguyên tử lưu huỳnh SAM hút electron liên kết từ cacbon nhóm methyl, tương tác với cặp electron đơn độc asen để tạo liên kết As−C, giải phóng S-Adenosyl-Lhomocystein (SAH) Sự phân bổ chu chuyển Asen tự nhiên: Có 105 nước vùng lãnh thổ giới bị phơi nhiễm As, có khoảng 226 triệu người phơi nhiễm với As từ nước uống thực phẩm Đặc biệt châu Á, nguồn nước ngầm bị ô nhiễm As nghiêm trọng nhất, với hàm lượng dao động từ 0,5 µg/l đến 3200 µg/l Trong nước, As vơ methyl hóa nhờ sinh vật (TVN, thực vật lớn, động vật vi sinh vật) để tạo thành dạng As hữu cơ,các dạng As hữu lại chuyển thành As vơ thơng qua q trình phân hủy sinh học II Cơ chế Asen vào nguồn nước Lan truyền môi trường nước Con đường xâm nhập nước: Con đường tự nhiên : tích tụ tầng trầm tích chứa nước Khi điều kiện mơi trường thay đổi, giải phóng vào nước ngầm dạng ion , hồ tan tự nhiên khống chất quặng, Con đường nhân tạo: chất thải công nghiệp (, trình làm thủy tinh, đồ gốm, thuộc da, sản xuất thuốc nhuộm chất màu để pha sơn, chất bảo quản gỗ;), sử dụng phân bón hóa chất bảo vệ thực vật , hoạt động đào lấp giếng không tiêu chuẩn kỹ thuật người dân Asen thâm nhập vào thể chủ yếu qua thực phẩm, nước uống khơng khí Cơ chế: Asenic xâm nhập vào nước từ cơng đoạn hịa tan chất quặng mỏ , từ nước thải công nghiệp từ lắng đọng khơng khí Ở vài nơi, đơi Arsenic xuất nước ngầm ăn mòn nguồn khống vật thiên nhiên Asen giải phóng vào mơi trường nước q trình oxi hóa khống sunfua khử khoáng oxi hidroxit giàu Asen Về chế xâm nhiễm kim loại nặng, có Asen vào nước ngầm có nhiều giả thiết khác chưa thống Thông qua q trình thủy địa hóa sinh địa hóa, điều kiện địa chất thủy văn mà Asen xâm nhập vào mơi trường nước Hàm lượng Asen nước đất phụ thuộc vào tính chất trạng thái mơi trường địa hóa Asen tồn nước đất dạng H3AsO41- (trong môi trường pH axit đến gần trung tính), HAsO42- (trong mơi trường kiềm) Hợp chất H3AsO3 hình thành chủ yếu mơi trường oxi hóakhử yếu Các hợp chất Asen với Na có tính hịa tan cao Những muối Asen với Ca, Mg hợp chất Asen hữu mơi trường pH gần trung tính, nghèo Ca độ hịa tan hợp chất hữu cơ, đặc biệt Asen-axit fulvic bền vững, có xu tăng theo độ pH tỷ lệ Asenaxit fulvic Các hợp chất As5+ hình thành theo phương thức Phức chất As chiếm tới 80% dạng hợp chất Arsen tồn nước đất Asen nước đất thường tập trung cao kiểu nước bicarbonat bicarbonat Cl, Na, B, Si Nước đất vùng trầm tích núi lửa, số khu vực quặng hóa nguồn gốc nhiệt dịch, mỏ dầu-khí, mỏ than, …thường giàu As Nếu nước đất khơng có oxy hợp chất Arsenat khử thành Arsenua chất có độc tính gấp lần Arsenat Trong trường hợp tầng đất giàu chất hữu sắt khả hấp thụ As tốt, khiến tiềm ô nhiễm cao Nguyên nhân khiến cho nước ngầm có hàm lượng As cao oxy hóa Arsenopyrit, pyrit tầng sét lớp kẹp than bùn bồi tích giải phóng As dạng hấp thụ khử keo hydroxyt Fe3+ hợp chất hữu vi sinh vật * Ví dụ: Vấn đề ô nhiễm As Hồ Tây Phương pháp Sviezhev (1984), Frederick E Smith (1970) Jorgensen (1980), áp dụng để thiết lập mơ hình chu chuyển Asen nước Q trình thực tốn mô gồm bước: * Bước 1: Xác định hàm lượng As thành phần: nồng độ As nước, As TVN, ĐVN, cá mè, cá rô phi, cá chép, cá trơi, ĐVĐ *Bước 2: Phân tích mối quan hệ thành phần: Sự vận chuyển As thành phần thể bảng 3.14 Bảng 3.14: Ma trận thể mối quan hệ thành phần hệ sinh thái khu vực Hồ Tây Trong đó:A: hàm lượng As từ nguồn vào hồ Yij: As chuyển từ thành phần i sang thành phần j.Zi : đầu thành phần i * Bước 3: Lập mơ hình tốn cho trạng thái ổn định thành phần: trạng thái cân thành phần hệ sinh thái, thiết lập tổng đầu vào tổng đầu Do đó, để tìm điểm cân hệ phương trình 3.1, ta giải hệ cách cho vế phải * Bước 4: Kiểm tra độ nhạy mơ hình: Xác minh ý nghĩa sinh thái xếp biến Trong đó: A: hàm lượng As từ nguồn đổ vào hồ Xi : biến trạng thái thành phần i Yji:hàm trạng thái thể chu chuyển As từ thành phần j sang thành phần i Yij: hàm trạng thái thể chu chuyển As từ thành phần i sang thành phần j Zi: Đầu thành phần i III Tác hại của ô nhiễm As nguồn nước Asen gây ung thư biểu mô da , phế quảng, phổi, xoang …do Asen hợp chất Asen có tác dụng lên nhóm Sulphydryl (-SH) phá vỡ q trình phophoryl hóa Các Enzim sản sinh lượng tế bào chu trình axit xitric bị ảnh hưởng lớn Enzym bị ức chế việc tạo phức với Asen(III) làm ngăn cản sản sinh phân tử ATP Do Asen có tính chất hóa học tương tự Photpho, nên chất làm rối loạn photpho số q trình hóa sinh Hiệu ứng hóa sinh As: As thường có mặt thuốc trừ sâu, diệt nấm, diệt cỏ dại Trong số hợp chất Asen As (III) độc As (III) thể tính độc cách cơng lên nhóm _SH enzim, làm cản trở hoạt động enzim Các enzim sản sinh lượng tế bào chu trình axit nitric bị ảnh hưởng lớn Bởi enzim bị ức chế việc tạo phức với As (III), dẫn đến thuộc tính sản sinh phần tử ATP bị ngăn cản Do có tương tự tính chất hóa học với phospho, asen can thiệp vào số q trình hóa sinh làm rối loạn phospho Có thể thấy tượng nghiên cứu phát triển hóa sinh chất sinh lượng chủ yếu ATP (ađennozin triphotphat) Một giai đoạn quan trọng trình hình thành phát triển ATP tổng hợp enzim 1,3 – diphotphoglixerat từ glixerandehit – - photphat Asen dẫn đến tạo thành – aseno – – phophoglixerat gây cản trở giai đoạn Sự photpho hóa thay asen hóa, q trình kèm theo thủy phân tự nhiên tạo thành – photphoglixerat asenit Asen (III) nồng độ cao làm đông tụ protein cơng liên kết nhóm sunfua bảo toàn cấu trúc bậc bậc Như vậy, asen có tác dụng hóa sinh là: làm đông tụ protein, tạo phức với coenzim phá hủy q trình photpho hóa Các chất chống độc As hóa chất có nhóm _SH hoạt động mạnh enzim, có khả tạo liên kết với asen (III) Ví dụ chất 2,3 – dimercaptopropanol Ảnh hưởng Asen đến thể người Asen gây ung thư biểu mô da , phế quảng, phổi, xoang …do Asen hợp chất Asen có tác dụng lên nhóm Sulphydryl (-SH) phá vỡ q trình phophoryl hóa Các Enzim sản sinh lượng tế bào chu trình axit xitric bị ảnh hưởng lớn Enzym bị ức chế việc tạo phức với Asen(III) làm ngăn cản sản sinh phân tử ATP Do Asen có tính chất hóa học tương tự Photpho, nên chất làm rối loạn photpho số q trình hóa sinh Hàm lượng Asen nước sinh hoạt phải < 0,01 mg/l đạt yêu cầu Theo tổ chức y tế giới WHO 10.000 người có người bị ung thư sử dụng nước ăn có nồng độ asen > 0,01 mg/l nước Asen nguyên tố ăn vào khó hấp thụ phần lớn triệt tiêu nguyên dạng Các hợp chất Asen hòa tan nước hấp thụ nhanh chóng từ ống tiêu hóa; Asen (V) Asen hữu đào thải qua thận nhanh toàn Asen vơ tích lũy da, xương bắp; chu kỳ bán hủy thể người vòng 20 đến 40 ngày Mặc dầu kết nghiên cứu cho thấy Asen nguyên tố thiết yếu cho số lồi động vật dê, chuột, gà chưa có chứng để nói Asen cần cho người Nhiễm độc Asen cấp người chủ yếu phụ thuộc vào nhịp độ đào thải khỏi thể hợp chất Arsine coi dạng độc sau đến Arsenite (Arsenic (III)), Arsenate (Arsenic (V)) hợp chất thạch tính hữu Hiện chưa có liệt kê đầy đủ loại bệnh Asen Asen vô coi chất gây ung thư đồng thời gây nhiều tác động khác Đơi triệu chứng khó thở gây Asen bị nhầm lẫn với triệu chứng bệnh khác Asen gây bệnh cấp tính hay mãn tính, nhiên góc độ Asen nước uống thường có bệnh mãn tính (do dùng nước uống chứa nồng độ Asen từ năm lần mức cho phép gây bệnh ung thư, bao gồm ung thư da, ung thư bàng quang, thận, phổi, gan, bệnh tiểu đường) Asen gây Trong nước uống, Asen không trông thấy được, không mùi vị, nên phát Sự phát người nhiễm Asen khó triệu chứng bệnh phải từ đến 15 năm sau xuất Bởi vậy, nhà hóa học cịn gọi Asen “sát thủ vơ hình” Và điều đáng lưu ý Asen độc gấp lần so với thủy ngân Ngộ độc Asen bệnh kinh niên sử dụng nước uống có chứa Asen nồng độ cao khoảng thời gian dài Các hiệu ứng bao gồm thay đổi màu da, hình thành vết cứng da, ung thư da, ung thư phổi, ung thư thận bàng quang dẫn tới hoại tử Asen chất độc Có thể chết uống lượng nửa hạt ngô (bắp) Nếu bị ngộ độc cấp tính Asen có biểu hiện: khát nước dội, đau bụng, nôn mửa, tiêu chảy, mạch đập yếu, mặt nhợt nhạt thâm tím, bí tiểu tử vong nhanh Nếu bị nhiễm độc Asen mức độ thấp, ngày với liều lượng dù nhỏ thời gian dài gây: mệt mỏi, buồn nôn nôn, hồng cầu bạch cầu giảm, da sạm, rụng tóc, sút cân, giảm trí nhớ, mạch máu bị tổn thương, rối loạn nhịp tim, đau mắt, đau tai, viêm dày ruột, làm kiệt sức, ung thư Người uống nước ô nhiễm Asen lâu ngày có đốm sẫm màu thân thể hay đầu chi, niêm mạc lưỡi sừng hoá da, gây sạm sắc tố, bệnh Bowen (biểu phần thể đỏ ửng, sau bị chảy nước lở loét) Bệnh sừng hố da thường xuất tay, chân, lịng bàn tay, gan bàn chân - phần thể cọ xát nhiều tiếp xúc ánh sáng nhiều lâu ngày tạo thành đinh cứng màu trắng gây đau đớn Bệnh đen rụng móng chân dẫn đến hoại tử, rụng dần đốt ngón chân Ảnh hưởng độc hại đáng lo ngại asen tới sức khoẻ khả gây đột biến gen, ung thư, thiếu máu, bệnh tim mạch (cao huyết áp, rối loạn tuần hoàn máu, viêm tắc mạch ngoại vi, bệnh mạch vành, thiếu máu cục tim não), loại bệnh da (biến đổi sắc tố, sạm da, sừng hoá, ung thư da ), tiểu đường, bệnh gan vấn đề liên quan tới hệ tiêu hoá, rối loạn hệ thần kinh - ngứa cảm giác chi khó nghe Sau 15 - 20 năm kể từ phát hiện, người nhiễm độc Asen chuyển sang ung thư chết IV Biện pháp - Các phương pháp xử lý: Một số phương pháp đơn giản có hiệu để loại bỏ Asen nước ngầm: Lọc hấp phụ: : Phương pháp lọc sử dụng để tách chất rắn khỏi nước cách cho nước thô qua khối vật liệu lọc cát, than hoạt tính, vải lọc, cát thạch anh Những vật liệu có tác dụng cho nước qua giữ chất bẩn như: bùn, sét, hạt thể keo, hạt nhỏ từ chất hữu tự nhiên, hợp chất kết tủa sắt măng-gan, tụ keo, vi khuẩn Đây giải pháp đơn giản hồn tồn áp dụng hộ gia đình Asen hấp phụ lên bề mặt vật liệu dạng hạt, hạt sét hay vật liệu gốc xen-lu-lô than hoạt tính xử lý số hợp chất kim loại; hợp chất ơ-xít sắt, ơ-xít ti-tan, ơ-xít silíc; sét khống (cao lanh, bentonite); bơ-xít, hematile, felspat; nhựa tổng hợp trao đổi anion; than xương; cát bọc lớp ơ-xít sắt đi-ơ-xít man-gan (MnO2); mùn cưa; bột giấy Ơxy hóa: Ơxy hóa phương pháp đơn giản, đưa ơxy tác dụng chiếm lấy điện tử nguyên tử chất phản ứng Làm thống cách sục khơng khí vào nước, ơxy hóa asen sắt có nước, tạo kết tủa FeAsO4 Sử dụng ánh sáng mặt trời: Đây trình xử lý asen đơn giản cấp nước sinh hoạt lấy từ nguồn nước ngầm nhờ sử dụng phản ứng ơxy hóa asen (III) thành asen (V) nhờ ánh nắng mặt trời Sau tách asen (V) khỏi nước nhờ hấp phụ hạt Fe (III) Phản ứng ơxy hóa quang hóa tăng cường hiệu suất nhờ nhỏ thêm vài giọt chanh nước vơi đặc, giúp cho q trình tạo bơng keo có hiệu cao Để xử lý loại bỏ Asen nước ngầm, người ta sử dụng nhiều phương pháp khác keo tụ dùng muối kim loại hư muối sắt, muối nhôm Loại bỏ asen khỏi nước: Theo Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, dùng phương pháp ơxy hóa thơng thường ánh sáng mặt trời loại trừ tạp chất, đặc biệt Asen khỏi nước ngầm Các gia đình sử dụng nước giếng khoan nên xử lý phương pháp sục khí, giàn mưa, bồn lắng, lọc , vừa để khử sắt, vừa loại bỏ Asen nước Các gia đình dùng bơm điện: Làm giàn mưa ống nhựa, khoan 150200 lỗ có đường kính từ 1,5 đến mm, tùy theo công suất máy bơm sử dụng Dưới bể lọc lớp sỏi đỡ dày khoảng gang, lớp sỏi đỡ lớp cát dày khoảng 2,5-3 gang Các gia đình dùng bơm tay: Cho nước từ vịi bơm rót vào máng mưa có nhiều lỗ nhỏ để khơng khí dễ tan vào nước, phát huy hiệu ơxy hóa khơng khí Bằng biện pháp đơn giản, tốn hiệu trên, Asen khơng cịn “sát thủ vơ hình” Giải độc thạch tín: Đại học Kalyani, Ấn Độ, tìm phương pháp hiệu rẻ tiền giải độc Asen thể người sử dụng nước ngầm ô nhiễm thuốc giải độc có tên arsenicum album Tuy nhiên, loại thuốc thời gian thử nghiệm Trong trường hợp bị nhiễm độc Asen, muốn giảm bớt triệu chứng bệnh Asen, người bệnh cần đảm bảo chế độ ăn uống thật tốt, giảm protein, bổ sung vitamin để giúp thể thải loại Asen nhanh Bên cạnh đó, bệnh nhân dùng thuốc giúp gan thải Asen khỏi thể thuốc DMPS DMSA Tuy nhiên phải có hướng dẫn bác sĩ loại thuốc gây nhiều phản ứng phụ Dò nước ô nhiễm asen vi khuẩn phát sáng: Nhóm nghiên cứu thuộc Viện Khoa học Công nghệ môi trường Thụy Sĩ lợi dụng khả nhạy cảm với Asen vi khuẩn Escherichia coli để biến đổi gen cho chúng phát sáng dò thấy Asen nước Thành cơng cứu sống nhiều người sử dụng nước ngầm bị ô nhiễm loại chất độc tự nhiên E.coli thử nghiệm Việt Nam, chi phí thấp mà khơng bị giải phóng hố chất độc hại vào mơi trường Chỉ từ 1.000-2.000 đồng/kg, người dân có thêm phương pháp lọc asen nhà cách sử dụng quặng pyrolusite có chứa mangan Quặng pyrolusite sử dụng nghiên cứu quặng có xuất xứ từ Cao Bằng Thành phần chủ yếu quặng mangan dioxit (MnO2), chiếm từ 40 60% Ngồi cịn có nhiều hợp chất kim loại khác từ sắt, silic, nhôm Mẫu quặng sử dụng cách nghiền thành bột mịn xử lý nung nhiệt độ 400oC Bột quặng sau cho vào cốc thủy tinh có chứa dung dịch Asen nhiều nồng độ khác Kết cho thấy, nung tới 400oC, quặng pyrolysite có khả hấp thụ cao lượng asen nước Ứng dụng pyrolusite để loại bỏ Asen nước ngầm thực tế cho thấy sau xử lý hàm lượng Asen nước giảm từ 170ppb xuống cịn 10ppb ( 0,01mg/lít) theo Tiêu chuẩn Việt Nam đạt tiêu chuẩn cho nước ăn uống Cứ gam pyrolusite lọc tối đa 0,175mg Asen lít nước Quặng có chứa nhiều tạp chất khác nhau, nên cần phải nghiên cứu kỹ để tránh làm nhiễm nguồn nước sau lọc Asen Nếu quặng sạch, người ta cần dùng nước rửa quặng, sau nghiền nhỏ bỏ trực tiếp vào nước Asen nước lọc Ngồi ra, việc xử lý bột quặng có chứa Asen nghiên cứu Asen chất vô cơ, nên không chuyển biến thành chất khác Việc xử lý không cẩn thận trả Asen lại vào nguồn nước Hiện nay, thị trường có phương pháp để lọc phèn Asen nước cát bọc mangan dioxit (manganised sand) với giá 11USD/kg Tuy nhiên, loại chủ yếu sử dụng cho nhà công nghệ xử lý nước quy mơ lớn Kiến nghị Cần có nghiên cứu chi tiết dạng tồn As thể cá hồ Tây nói riêng thủy vực khác Việt Nam nói chung để có kết đánh giá rủi ro cách chuẩn xác Tiếp tục nghiên cứu biến động hàm lượng As qua năm để đưa mơ hình dự báo xác biến động hàm lượng Trải lời câu hỏi cảu thầy bạn Câu 1: Trong môi trường nước ngầm tồn chủ yếu asen hay ? Trong phần lớn hợp chất, asen mang hóa trị +3 (ký hiệu As(III)), oxy hóa thành asen hóa trị + (As(V)), trạng thái hóa trị này, hợp chất asen tương đối bền vững Muối asen có độ tan khác nhau, phụ thuộc vào pH, lực ion oxy hóa – khử mơi trường Ví dụ mơi trường mang tính khử pH thấp As(III) chiếm ưu thế, ngược lại mơi trường oxy hóa pH cao As(V) dạng bền Asen có mặt nước tự nhiên với nồng độ thấp, khoảng vài 1µg/L nhỏ Nồng độ asen nước biển khoảng - 8µg/L, nước khơng ô nhiễm - 10µg/L tăng cao đến 100 – 5.000µg/L vùng có khống hóa sulfur vùng mỏ Trong nước, asen thường tồn dạng asenat (As(V)) asenit (As(III)) Các hợp chất asen hữu dạng metyl hóa MMA – axit monometyl asonic, DMA – axit dimethyl asonic, TMA – axit trimetyl asonic có mặt cách tự nhiên nước kết hoạt động sinh học Câu 2: Lọc hấp phụ khác ? Thưa thầy chúng e ghi nhầm chúng e dùng phương pháp lọc hấp phụ với chất hấp phụ than hoạt tính ạ, khơng phải với phương pháp khác Câu : Khi phân hủy Asen hữu gì? Arsen hữu có nguồn gốc tự nhiên từ phân hủy loài cá, hải sản, khơng có độc tính đào thải nhanh chóng khỏi thể người.Asen hữu tồn nhiều dạng, dạng lại có độc tố khác Khi tồn hợp chất, asen có liên kết với carbon Asen hữu Asen hữu phân hủy chủ yếu axit amin muối, tồn axit amin chủ yếu  ... asen gia tăng xuống sâu tầng đất mạch nước ngầm Hai mơi trường có khả tích tụ nồng độ asen cao (1) khu vực vũng, vịnh kín miền khí hậu khơ hạn đến bán khô hạn, (2) tầng nước ngầm có tính khử