3.2.3.2. Tốc độ hòa tan ở các nền điện ly khác nhau
Sự thay đổi nền điện ly của dung dịch ngâm axit xitric có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ hịa tan khống vật tremolit. Kết quả nghiên cứu cho thấy, nồng độ Si giải phóng vào dung dịch có xu hướng giảm dần khi EB tăng từ 0,001 đến 0,1 molc L-1 (Hình 28).
Hình 28: Tốc độ hịa tan tremolit của xitrat 0,001 N dưới các nền điện ly khác nhau
Ở EB 0,1 molc L-1 nồng độ Si đo được lớn nhất là 7,57 mg L-1 và khơng có sự khác nhau rõ rệt giữa các ngày ngâm mẫu. Tuy nhiên, khi ta thay đổi nền điện ly EB kết quả đã có sự thay đổi rõ rệt. Nồng độ Si hoà tan trong dung dịch ở nền điện ly 0,001 molc L-1 đạt 10,51 mg L-1 trong ngày đầu tiên và tăng dần đến 35,13 mg L-1 trong những ngày cuối cùng. Ở EB 0,01molc L-1 tốc độ hòa tan mạnh nhất trong khoảng 4 ngày đầu sau đó đạt dần đến trạng thái bão hịa ở những ngày cuối, nồng độ Si cao nhất đạt được 29,74 mg L-1. Như vậy, lượng Si hòa tan đã tăng gấp 5 lần khi ta giảm EB từ 0,1 đến 0,001 molc L-1.
Kết quả đo thế ζ (Hình 29) thể hiện mối tương quan thuận với nồng độ Si hòa tan và biểu hiện sự thay đổi điện thế theo thời gian. Ở EB 0,1 molc L-1 thế ζ có độ âm điện thấp và có xu hướng giảm dần. Ngược lại, ở EB 0,01 molc L-1 ; 0,001 molc L-1 thế ζ có độ âm điện lớn hơn và xu hướng ngày càng tăng. Kết quả đo được, EB 0,1 molc L-1 thế ζ dao động trong khoảng -188 mV trong ngày đầu tiên và giảm dần đến -109 mV cho đến ngày cuối cùng ngâm mẫu. Đối với EB 0,01 molc L-1 thế ζ tăng dần từ -255 đến -380 mV. Tương tự như vậy với EB 0,001 molc L-1 thế ζ tăng từ -266 đến -295 mV ở những ngày cuối cùng.
Hình 29: Sự biến đổi thế ζ ở các nền điện ly khác nhau
Như vậy, Khi EB ở nồng độ cao đồng nghĩa với lượng cation Na+ trong dung dịch lớn, Na+ sẽ liên kết với các ion có điện tích âm ở các vị trí của nhóm Si-O- điều này làm cho tổng thể lưới điện tích bề mặt của tremolit bớt âm điện hơn do đó thế ζ
đo được ở EB 0,1 molc L-1 có độ âm điện thấp ở EB 0,01 molc L-1 ; 0,001 molc L-1. Khi lượng cation Na+ trong dung dịch giảm, các anion xitrat sẽ có cơ hội tấn cơng vào nhân Si thay vì liên kết với các ion Na+ trên bề mặt khoáng vật dẫn đến việc làm yếu đi các liên kết Si-O- giải phóng vào trong dung dịch làm cho khả năng hòa tan tremolit tăng lên. Đây chính là lý do giải thích tại sao ở EB 0,01 molc L-1 và 0,001 molc L-1 khả năng hịa tan của khống vật tremolit lại tăng gấp 5 lần so với ở nền điện ly EB 0,1molc L-1.
3.3. Luận giải về cơ chế tương tác của các anion hữu cơ với bề mặt tremolit Kết quả của các thí nghiệm được trình bày tại mục 3.2 cho thấy, quá trình Kết quả của các thí nghiệm được trình bày tại mục 3.2 cho thấy, quá trình hịa tan khống vật tremolit trong mơi trường axit tương đối phức tạp và phụ thuộc vào các yếu tố như pH, nồng độ cation, anion trong dung dịch... Những yếu tố này tương tác với các nhóm hoạt động bề mặt và quyết định tốc độ hồ tan của khống vật tremolit .
Các anion hữu cơ trong dung dịch có ảnh hưởng tương đối khác biệt đến thế ζ và ảnh hưởng khác nhau đến sự hòa tan tremolit . Khi xem xét ảnh hưởng của nồng độ các anion tại một nền điện ly ổn định (EB 0,1 molc L-1 có thể thấy được mức độ hịa tan khác nhau phụ thuộc vào nồng độ của các anion này thông qua nồng độ Si hịa tan trong dung dịch (Hình 30).
Kết quả cho thấy, xu hướng biến đổi nồng độ Si hòa tan ở ba dung dịch axit hữu cơ có sự khác biệt rõ rệt. Với axit axetic, đường biến đổi nồng độ Si gần như khơng có sự thay đổi từ ngày đầu đến ngày cuối cùng ngâm mẫu, nồng độ cao nhất đạt 6,15 mg L-1. Xu hướng này có sự thay đổi rõ rệt và theo chiều hướng trái ngược nhau ở hai axit còn lại. Nồng dộ Si hòa tan giải phóng vào dung dịch tăng tương ứng 7,57; 5,27; 7,52; 12,17; 15,09; 21,64 mg L-1 khi nồng độ dung dịch axit xitric tăng từ 0,001 đến 0,1 N. Ngược lại, khi nồng độ axit oxalic tăng từ 0,001 đến 0,1 N nồng độ Si đo được tương ứng là 9,91; 8,98; 10,93; 10,09; 7,57; 0,31 mg L-1. Như vậy, nồng độ các anion khác nhau trong dung dịch có ảnh hưởng khác nhau đến sự hịa tan khống vật tremolit và tuân theo quy luật axit axetic < axit oxalic < axit xitric.
Hình 30: Tốc độ hịa tan tremolit của các anion hữu cơ
Nghiên cứu về ảnh hưởng của xitrat và oxalat đến khả năng hòa tan của sợi tremolit ở các điều kiện pH 4,5; 5,5 và 7,5 của (Marisa Rozalen và nnk, 2013) đã nhận định cơ chế của q trình hịa tan khoáng vật tremolit là nhờ sự thay thế ion Mg2+ bằng ion H+ trong quá trình thủy phân. Điều này cũng là căn cứ giúp ta một phần lý giải được lý do khả năng hòa tan của tremolit dưới tác động của các axit hữu cơ tuân theo quy luật về hóa trị.
Axit xitric là một axit với 3 nhóm (-COOH). Nhóm chức axit hữu cơ (- COOH), coi như tập hợp gồm hai nhóm –OH (nhóm hydroxyl) và nhóm –CO- (cacbonyl). Liên kết giữa O và H trong nhóm hydroxyl tự nó đã bị phân cực. Đơi điện tử góp chung giữa O và H bị kéo về phía O có độ âm điện lớn hơn so với H. Kế bên nhóm hydroxyl có nhóm cacbonyl rút điện tử nên càng làm tăng thêm sự phân cực của liên kết giữa O và H, làm cho đơi điện tử góp chung giữa O và H càng bị kéo về phía O. Điều này làm cho H trong nhóm cacboxyl rất linh động (tức là H mang nhiều điện tích dương, dễ bị tách ra dưới dạng ion H+. Do đó khi ngâm tremolit vào trong dung dịch có chứa ba loại axit hữu cơ. Lượng ion H+ được giải phóng từ axit xitric nhiều hơn gấp 3 lần so với axit axetic và gấp 2 lần so với axit
oxalic chính vì thế mà khả năng hịa tan của axit xitric và axit oxalic cao hơn so với axit axetic.
Ngoài ra, kết quả được biểu diễn trên đồ thị (Hình 30) cho thấy mặc dù tác động đến sự hịa tan tremolit của axit oxalic khơng lớn hơn axit xitric nhưng trong những ngày đầu tiên ngâm mẫu, nồng độ Si được giải phóng trong dung dịch ngâm axit oxalic luôn cao hơn so với dung dịch ngâm axit xitric. Điều này có thể được lý giải bằng hằng số axit dựa trên sự thay thế ion Mg2+ bằng H+ trong quá trình thủy phân.
Với axit xitric:
HOC3H4(COOH)3= HOC3H4(COOH)2COO- + H+
HOC3H4(COOH)2COO- = HOC3H4(COOH)(COO-)2+ H+ HOC3H4(COOH)(COO-)2= HOC3H4(COO-)3 + H+
Mg2++ HOC3H4(COO-)3= HOC3H4Mg(COO)2COO- Mg2++ HOC3H4(COO-)3+ H+ = HOC3H4Mg(COO)2COOH Mg2++ HOC3H4(COO-)3+ 2H = HOC3H4MgH(COO)2COOH+ pKa1 = 3,10 pKa2 = 4,80 pKa3 = 6,40 Log K = 3,33 Log K = 7,48 Log K = 11,01 Với axit oxalic.
(COOH)2= HOOC-COO- + H+ pK1 = 1,27
HOOC-COO- = (COO-)2 + H+ pK2 = 4,26
Mg2+ + (COO-)2 = Mg(COO)2 logK1 = 2,10
Như vậy, Mặc dù axit xittric khi tham gia phản ứng thủy phân sẽ tạo ra 3 ion H+ trong khi axit oxalic chỉ tạo ra 2 ion H+ tuy nhiên pKa của axit oxalic thấp hơn do đó khả năng phân ly của axit oxalic mạnh hơn so với axit xitric điều này cũng một phần lý giải lý do tại sao trong những ngày đầu ngâm mẫu axit oxalic hòa tan tremolit tốt hơn so với axit xitric.
Cơ chế thứ hai: Do sự có mặt của các anion hữu cơ trong dung dịch, các anion hữu cơ này hấp phụ lên bề mặt của tremolit . Sự hấp phụ của chúng được giả thiết là tạo liên kết với Si4+ và làm yếu đi liên kết Si-O- (Hình 31). Kết quả là Si có thể được giải phóng ra khỏi bề mặt tremolit làm cho tỷ lệ hòa tan tăng lên.
Hình 31: Quá trình hấp phụ anion hữu cơ trên bề mặt tremolit
Tremolit có khả năng hấp phụ một lượng cation thơng qua ái lực của các vị trí mang điện tích âm (các nhóm Si-O-) trên bề mặt. Các thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nền điện ly cho thấy thế ζ bớt âm điện hơn khi nồng độ cation Na+ trong dung dịch tăng. Sự hấp phụ của các cation vào vị trí có nhóm Si-O- làm cho các vị trí này trở nên trung hịa về điện và vì vậy làm cho tổng thể lưới điện tích bề mặt của amiang trở nên bớt âm điện hơn. Khi Na+ hấp phụ có khả năng làm giảm tốc độ phá hủy của các oxit silic đồng thời phần nào hạn chế vai trò của các anion hữu cơ trong q trình hịa tan tremolit và vì vậy giúp tremolit bền vững hơn. Chính vì thế mà kết quả thu được nồng độ Si hòa tan trong dung dịch tăng khi ta giảm dần nồng
độ cation trong dung dịch. Với axit axetic nồng độ Si hòa tan ở EB 0,01 molc L-1 lớn gấp 19,13 lần, EB 0,001 molc L-1 tỷ lệ này là 8,11 lần so với EB 0,1 molc L-1. Đối với axit xitric ở EB 0,01 molc L-1 tỷ lệ hòa tan tăng gấp 4,58 lần, còn ở EB 0,001 molc L-1 tăng gấp 4,76 lần. Với dung dịch axit oxalic tỷ lệ này cũng có sự thay đổi đáng kể, ở EB 0,01 molc L-1tỷ lệ hòa tan tăng 8,22 lần và 9,17 lần đối với EB 0,001 molc L-1. Tỷ lệ này là kết quả từ thí nghiệm được mơ tả trong hình 19, 24, 28.
Như vậy, từ kết quả của các thí nghiệm hòa tan tremolit dưới ảnh hưởng của các anion hữu cơ trong điều kiện thay đổi nồng độ, EB và pH cố định đã cho ta một cái nhìn tổng qt về cơ chế q trình hịa tan của khống vật này.
3.4. Đánh giá vai trị của một số thực phẩm góp phần giảm thiếu tác động do phơi nhiễm tremolit
Trong thực phẩm, ngoài các hợp chất glucid, protein, lipid, vitamin, enzim, chất khoáng,... là những hợp chất tạo nên thực phẩm còn tồn tại những hợp chất khác nhau khơng thuộc hợp chất trên ví dụ như các axit hữu cơ như axit xitric, axit axetic, axit oxalic...(Bảng 03). Mặc dù chiếm tỷ lệ nhỏ trong thành phần thực phẩm nhưng lại có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng nguyên liệu. Ngoài ra, nhờ có các thành phần axit hữu cơ nói trên mà các loại thực phẩm này có thể được ứng dụng trong hoạt động sản xuất ở nhiều lĩnh vực khác nhau đặc biệt ứng dụng trong công nghệ sinh học và công nghệ chế biến dược phẩm.
Bảng 03: Thành phần axit trong một số loại củ quả
Loại hoa quả Thành phần axit
Chanh xitric, malic, ascobic, …
Dứa xitric, malic, ascobic, …
Cam xitric, malic, oxalic, …
Quýt xitric, malic, ascobic, …
Hành tây floic, sulfuric, axetic, …
Ổi xitric, tartaric, malic, …
Cà rốt malic, xitric, …
Táo malic, oxalic, quinic, …
Axit xitric tồn tại trong một loạt các loại rau củ quả, các loại chanh có hàm lượng cao axit xitric có thể tới 8 % khối lượng khơ trong quả của chúng, hàm lượng của axit xitric trong quả cam, chanh nằm trong khoảng từ 0,005 mol L-1 đối với các loài bưởi tới 0,03 mol L-1. Đối với axit oxalic và các muối của oxalat có mặt khá phổ biến trong nhiều loại thực vật, như rau muối, rau chua me đất, rau dền, lá chè xanh...các loại quả như khế, củ cải đường... Axit axetic là thành phần chính của giấm thường được sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày.
Để đánh giá vai trò của một số loại thực phẩm trong việc ngăn ngừa và giảm thiểu những tác động có hại của tremolit đối với sức khỏe, đề tài đã sử dụng các loại củ quả như (táo, cam, qt,...) mang về phịng thí nghiệm, tiến hành xay nhuyễn và vắt lấy nước, sau đó tiến hành ngâm tremolit với dung dịch chiết rút từ các loại củ, quả trên tỷ lệ 1:1 trong thời gian 24 h. Kết quả đo nồng độ Si cho thấy tremolit đã có dấu hiệu của sự hịa tan và khác nhau tùy thuộc vào thành phần axit của từng loại củ quả trong đó hịa tan tốt nhất là dung dịch chiết rút từ cam, dứa (Hình 32).
Hình 32: So sánh khả năng hịa tan tremolit của các dung dịch chiết rút từ hoa quả
Như vậy, từ kết quả nghiên cứu khả năng hịa tan khống vật tremolit dưới ảnh hưởng của một số anion hữu cơ và một số dung dịch được chiết rút từ hoa quả.
Có thể thấy, việc tăng cường sử dụng các loại củ quả trên trong một thời gian dài có thể giúp giảm đi những nguy cơ ảnh hưởng của tremolit đến sức khỏe.
Con đường phơi nhiễm amiang vào cơ thể thông qua 3 con đường, có thể qua da, qua hơ hấp và qua đường tiêu hóa trong đó phơi nhiễm qua hơ hấp là con đường chính. Tuy nhiên, ở khu vực mỏ amiang xóm Qt, n Bài, Ba Vì mỏ amiang hiện nay khơng cịn khai thác, người dân đang sinh sống, sản xuất ngay trên khu vực mỏ. Việc phơi nhiễm qua tiêu hóa lại là con đường chính thơng qua các hoạt động sinh hoạt, ăn uống. Chính vì vậy, với giải pháp thường xuyên sử dụng các loại rau, củ quả mà thành phần chính của nó là một số loại axit hữu cơ nói trên sẽ là một trong những giải pháp tối ưu giúp ngăn ngừa và giảm thiểu những ảnh hưởng tiêu cực của amiang đối với sức khỏe.
Ngoài ra, Ủy ban nhân dân xã cũng như các cơ quan chức năng cần thường xuyên tuyên truyền, phổ biến giúp cho nhân dân hiểu thêm những kiến thức về amiang và những ảnh hưởng của amiang đối với sức khỏe, cách phòng tránh để làm giảm thiểu tối đa những ảnh hưởng có thể gây ra của amiang.
Quá trình khai thác amiang từ cách đây nhiều năm tuy nhiên sau khi ngừng khai thác mỏ amiang khơng được hồn thổ lại theo đúng quy trình của quá trình khai thác khống sản, do đó để lại khu vực này những hố sâu, những khoảng lồi lõm nham nhở, các mảnh vụn amiang rơi vãi khắp nơi thậm chí ngay trên bề mặt đất, điều này làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường đất, môi trường nước khu vực sinh sống của người dân. Do đó chính quyền địa phương cần có những kiến nghị đối với cấp có thẩm quyền trong việc xử lý ơ nhiễm mơi trường và hồn thổ lại đối với khu vực này.
PHẦN IV: KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận. 4.1. Kết luận.
Qua kết quả nghiên cứu đề tài đi đến một số kết luận như sau:
1. Kết quả thu được từ phương pháp nhiễu xạ tia X, phương pháp phổ hồng ngoại IR, phương pháp phân tích qua ảnh, đề tài đi đến kết luận mẫu amiang được lấy tại mỏ amiang xóm Qt, xã n Bài, huyện Ba Vì là một amiang thuộc nhóm amphibol. Cấu trúc hóa học và đặc điểm hình thái tương ứng với một tremolit.
2. Kết quả từ phương pháp xác định nồng độ Si hòa tan trong dung dịch ngâm mẫu khoáng vật tremolit với các dung dịch axit hữu cơ giúp khẳng định. Các anion hữu cơ (xitrat, oxalat, axetat) có khả năng thúc đẩy q trình hịa tan khoáng vật tremolit. Tốc độ hòa tan ở EB 0,1molc L-1 theo quy luật xitrat > oxalat > axetat nhưng có sự thay đổi khi ở hai nền điện ly còn lại. Với axit axetic nồng độ Si hòa tan ở EB 0,01 molc L-1 lớn gấp 19,13 lần EB 0,001 molc L-1 tỷ lệ này là 8,11 lần so với EB 0,1 molc L-1. Đối với axit xitric ở EB 0,01 molc L-1 tỷ lệ hòa tan tăng gấp 4,58 lần, còn ở EB 0,001 molc L-1 tăng gấp 4,76 lần. Với dung dịch axit oxalic tỷ lệ này cũng có sự thay đổi đáng kể, ở EB 0,01 molc L-1 tỷ lệ hòa tan tăng 8,22 lần và 9,17 lần đối với EB 0,001 molc L-1.
3. Tốc độ hòa tan của tremolit dưới ảnh hưởng của các anion hữu cơ bị tác