Các tài liệu tham khảo chỉ ra rằng với sự có mặt của oxy không khí và nước, pirit bị phong hóa sinh ra môi trường pH thấp, từ đó hòa tan các kim loại nặng có trong quặng làm cho hàm lượng các kim loại nặng trong khu vực chứa pirit cao vượt ngưỡng cho phép gấp rất nhiều lần. Asen là một trong số các kim loại này.
Trong quặng pirit asen thường tồn tại ở dạng hợp chất với lưu huỳnh rất khó tan trong nước như asenopirit FeAsS, realgar AsS, orpiment As2S3 [9]. Xỉ thải từ quá trình đốt quặng pirit ngoài các sản phẩm oxi hóa là các oxit kim loại, còn các thành phần khác là các hạt quặng pirit chưa cháy hết vẩn chứa thành phần sufua ban đầu (5-10% tùy theo hiệu suất đốt), các muối tan và các thành phần hấp phụ do quá trình chuyển hóa sau lò đốt, ở bãi thải. Những chất gây ô nhiễm trong đất có thể di chuyển thông qua sự hòa tan của các khoáng hoặc được giữ lại trong đất do quá trình kết tủa với các khoáng silicat, khoáng thứ cấp oxit, cacbonat hoặc các phức chất liên kết của pha rắn cùng các phối tử hữu cơ, các hydroxit kim loại.
Asen được giải phóng do một số các yếu tố sau:
- Giải phóng asen do sự khử hòa tan của các oxit sắt: môi trường khử mạnh phản ứng khử của Fe (III) và sunfat diễn ra chuyển sắt hóa trị III kết tủa
sang sắt hóa trị II hòa tan. Quá trình này làm giải hấp phụ các ion asenat trên bề mặt hydroxit sắt III ra môi trường nước, đồng thời asenat cũng bị khử thành asenit không có điện tích, khó bị tái hấp phụ.
- Giải phóng asen do quá trình trao đổi cạnh tranh vị trí hấp phụ: trong môi trường hiếu khí và pH gần trung tính, asen bị hấp phụ mạnh lên các khoáng chất. Khi pH tăng trên 8.5, asen giải hấp khỏi bề mặt các oxit, vì thế làm tăng nồng độ asen trong nước ngầm. Các ion như photphat, bicacbonat, silicat…trong nước sẽ cạnh tranh hấp phụ trên bề mặt hydrous ferric oxides và có thể làm giảm lượng asen hấp phụ lên bề mặt của nó. Quá trình tăng pH gây ra sự giải hấp phụ của nhiều anion chứa oxi khác như: photphat, vanadat, uranyl và molipdat. Photphat đóng một vai trò quan trọng trong quá trình cản trở sự hấp phụ As vì có cấu trúc tương tự asenat nên nó cạnh tranh vị trí hút bám trên bề mặt khoáng chất. Tương tự, HCO3- thường là anion chính trong nước ngầm và có ảnh hưởng tới sự giải phóng As, đẩy mạnh quá trình giải phóng As. Một số cation có các hạt mang điện dương cũng có thể đẩy mạnh quá trình hấp phụ của asenat mang điện âm, các cation như canxi, magie, đặc biệt là sắt (II) đóng vai trò quan trọng trong môi trường nước có tính axit hoặc tính khử.
- Giải phóng As do quá trình oxi hóa quặng có chứa asenua như
asenopirit - quá trình này đã được trình bày trong chương I của luận văn.
Trong luận văn này sử dụng kỹ thuật chiết nhằm xác định các dạng asen tồn tại trong xỉpirit bằng các dung dịch chiết khác nhau dựa trên sự phụ thuộc giữa độ linh động của các thành phần liên kết trong các pha rắn trên xỉ với sự thay đổi môi trường:
- Môi trường axit: làm giảm pH của dung dịch, gây ra việc hòa tan hầu hết các nguyên tố thông qua sự thủy phân cation, trao đổi và giải phóng một
số chất như cacbonat, bicacbonat dẫn đến trao đổi giữa anion và sự hòa tan của các nguyên tố á kim.
- Thay đổi điều kiện oxi hóa khử: trong điều kiện rất oxy hóa có thể gây ra sự hòa tan sunfua kim loại và sự phân hủy các chất hữu cơ, trong điều kiện khử mạnh có thể gây ra sự kết tủa của sunfua kim loại qua sự khử sunfat và sự hòa tan của sắt, mangan hydroxit đồng thời giải phóng các chất gây ô nhiễm.
- Tăng độ hòa tan: các kim loại tạo phức với các phối tử hữu cơ như
- Tăng nồng độ các muối vô cơ: một vài ảnh hưởng có thể quan sát thấy như quá trình trao đổi ion, cạnh tranh các phản ứng hấp phụ hoặc sự hình thành hay không hòa tan của phức chất.
- Metyl hóa: các dẫn xuất của một số kim loại như asen, thủy ngân, thiếc hoặc selen có thể chuyển hóa bởi một loạt các vi sinh vật thành các dạng metyl hóa mà sau đó có thể được tích lũy trong các vật chất hữu cơ hoặc thực vật hoặc bay hơi vào khí quyển.
Bằng cách sử dụng các tác nhân có lực chiết tăng dần trong đó tác nhân sau có lực chiết bao trùm tác nhân trước nhằm bóc tách các pha liên kết của asen dưới dạng: muối hòa tan, hấp phụ, sắt hoạt động, sắt tinh thể và sắt pirit. Các bước chiết được tiến hành song song, trong đó hàm lượng asen trên từng pha được tính bằng hiệu kết quả pha sau trừ pha trước. Các tác nhân chiết tương ứng với các pha liên kết chính của asen được sử dụng trong luận văn lần lượt là: nước cất, dung dịch NaHCO3 0.5M, dung dịch axit ascorbic 0.1M, hỗn hợp amoni oxalat 0.2M và axit ascorbic 0.1M, HNO3 65%.