1.3. Ô nhiễm kim loại nặng và các biện pháp xử lý
1.3.3. Sự tồn tại và chuyển hóa Cu, Pb và Zn trong đất
1.3.3.1. Sự tồn tại và chuyển hóa đồng (Cu) trong đất
Đồng (Cu) được khai thác từ sản phẩm quặng sulfit và oxit đồng. Hoạt động khai thác khoáng sản là nguồn ơ nhiễm chính của đồng trong nước ngầm
và nước bề mặt. Các nguồn ô nhiễm khác của đồng bao gồm thuốc diệt tảo,
hóa chất (Asenat đồng crômat) dùng để xử lý gỗ thành phẩm và từ các ống
dẫn làm bằng đồng. Dung dịch đất và tính chất hóa học của đất ảnh hưởng lớn
đến sự ô nhiễm đồng trong hệ thống nước ngầm. Ở điều kiện hiếu khí và mơi trường kiềm, đồng kết tủa ở dạng CuCO3. Thông thường, đồng ở các dạng phổ biến như: các ion Cu2+, CuOH+ và Cu(OH)2. Đồng tạo phức mạnh với dung dịch chứa các axit humic. Ái lực của Cu với các humat tăng khi pH tăng
và cường độ ion giảm. Trong mơi trường yếm khí, khi có mặt lưu huỳnh thì
CuS sẽ hình thành. Khả năng linh động của đồng bị giảm bởi sự hấp phụ trên bề mặt các khoáng chất. Cu2+ bị hấp phụ mạnh trên bề mặt khoáng với dải pH rộng [74]. Dạng ion Cu2+ là loại độc nhất của đồng. Độc tính đồng cũng đã
được chứng minh ở dạng CuOH+ và Cu2(OH)22+ [80].
1.3.3.2. Sự tồn tại và chuyển hóa chì (Pb) trong đất
Các nguồn ơ nhiễm chì (Pb) chủ yếu từ ngành công nghiệp luyện kim và sản xuất kim loại Pb thứ cấp như sản xuất ắc quy, bột màu và hóa chất và chất thải bị ô nhiễm Pb. Ô nhiễm trên diện rộng do việc sử dụng xăng có chứa Pb cũng được quan tâm. Pb di chuyển vào nước ngầm, nước mặt và đất thường ở dạng oxit và hydroxit và phức [162].
Trạng thái oxy hóa của Pb là 0 hoặc +2, trong đó Pb2+ ở dạng phổ biến
hơn. Hầu hết các điều kiện môi trường, Pb2+ và phức Pb hydroxit là những hình thức ổn định nhất của chì [162]. Các hợp chất hòa tan thấp được hình thành ở dạng tạo phức với các chất vô cơ (Cl-, CO32-, SO42-, PO43-) và các phối tử hữu cơ (humic và fulvic axit, EDTA, axit amin) [50]. Chì cacbonat hình thành ở pH > 6 và PbS là dạng rắn ổn định nhất khi hàm lượng sunfua cao có mặt ở điều kiện khử.
Hầu hết Pb bị thải vào môi trường đều được giữ lại ở trong đất. Các quá trình ảnh hưởng đến số trạng thái của chì trong đất bao gồm hấp phụ, trao đổi ion, kết tủa và tạo phức với các chất hữu cơ. Các quá trình này hạn chế Pb di
chuyển vào trong nước mặt hay nước ngầm. Lượng chì hịa tan trong nước
mặt và nước ngầm phụ thuộc vào pH và nồng độ của các muối hòa tan và bề mặt của các chất khoáng có mặt. Trong hệ thống nước mặt và nước ngầm, một phần đáng kể chì khơng tan và xảy ra kết tủa như (PbCO3, Pb2O(NO3)2, Pb(OH)2, PbSO4), bị hấp phụ ion hoặc tạo lớp phủ trên bề mặt các khoáng chất, hoặc là với các chất hữu cơ lơ lửng [80].
1.3.3.3. Sự tồn tại và chuyển hóa kẽm (Zn) trong đất
Kẽm (Zn) không tồn tại trong tự nhiên ở dạng nguyên tố. Nó thường được tách ra từ quặng để tạo thành kẽm oxit (ZnO). Trong công nghiệp chủ
yếu sử dụng kẽm làm lớp phủ chống ăn mòn cho sắt hoặc thép [162].
Kẽm thường tồn tại ở trạng thái ơxi hóa +II và tạo phức với một số
anion, axit amin và axit hữu cơ. Zn có thể kết tủa ở dạng như Zn(OH)2, ZnCO3, ZnS, hoặc Zn(CN)2. Kẽm là một trong những KLN hầu hết di động trong nước mặt và nước ngầm bởi vì các hợp chất của nó hịa tan ở các giá trị
pH trung tính và pH axit. Tại giá trị pH cao hơn, kẽm có thể tạo ra các phức cacbonat và hydroxit. Kẽm dễ kết tủa trong điều kiện khử và trong mơi trường ơ nhiễm nặng có nồng độ cao và có thể đồng kết tủa với các oxit ngậm nước của sắt hoặc mangan [162]. Sự hấp phụ với trầm tích hoặc chất rắn lơ lửng, khống sét và chất hữu cơ là trạng thái chính của kẽm trong môi trường nước. Sự hấp phụ kẽm tăng lên khi tăng pH và giảm độ mặn.