Quỏ trỡnh di chuyển và tồn lưu asen, mangan và sắt trong tự nhiờn một phần do sự di chuyển, giải thoỏt sinh hoỏ tự nhiờn và cỏc cõn bằng giữa hai pha lỏng (nước) và pha rắn là bựn, đất, đỏ và phụ thuộc vào bản chất của chỳng trong cỏc tầng, cỏc đới và cỏc vựng xỏc định. Bắt đầu từ cỏc quỏ trỡnh tự nhiờn xúi mũn, phong hoỏ và cỏc quỏ trỡnh sau phong hoỏ. Cỏc khoỏng vật
39
chứa asen, mangan và sắt cú thể bị hoà tan và đi ngay vào nước ngầm khi mà sự phong hoỏ xảy ra ngay ở tầng đất ngập nước. Chỳng sẽ bị oxy hoỏ khi mức nước rỳt đi và giải phúng ra asen, mangan và sắt vào nước ngầm. Khi sự phong hoỏ xảy ra trờn mặt đất thỡ cỏc phần tử chứa asen, mangan và sắt tan ra đi vào tầng nước mặt trước tiờn. Phần lớn sắt và mangan ở trong nước sẽ kết hợp với cỏc ion như ion sunfua, phốt phỏt, sunfat hoặc cacbonat cú sẵn trong nước để trở về trạng thỏi khụng tan hoặc bị hấp phụ lờn bề mặt cỏc hạt chất rắn lơ lửng dạng keo và lắng xuống tầng đỏy. Tại đõy trong mụi trường yếm khớ, quỏ trỡnh sinh hoỏ yếm khớ xảy ra làm một phần kim loại này tan vào nước ngầm, hoặc tạo thành phức tan với cỏc chất hữu cơ nờn vẫn tồn tại và phỏt tỏn theo nước. Quỏ trỡnh cõn bằng này đối với mỗi ion khỏc nhau là khỏc nhau và được quyết định bởi tớnh chất lý hoỏ của chớnh kim loại đú cựng với bản chất của mụi trường xung quanh.
Như vậy, cỏc hạt chất rắn là sản phẩm của quỏ trỡnh phong hoỏ và cỏc thành phần tiếp sau mà đặc trưng là những phần tử của sắt và mangan cú thành phần như dạng Fe2O3.nH2O và MnO2.nH2O hoặc cỏc hạt khoỏng sột mịn cú khả năng hấp phụ rất mạnh. Bản thõn những vật chất này trụi theo cỏc dũng sụng, suối, hấp phụ cỏc kim loại nặng hoặc cỏc phõn tử khỏc rồi bị lắng đọng trong cỏc thung lũng hay bồi đắp lờn cỏc vựng đồng bằng chõu thổ. Quỏ trỡnh yếm khớ sẽ xảy ra trong cỏc tầng đỏy hoặc tầng sa lắng, tạo mụi trường khử do phõn hủy cỏc hợp chất hữu cơ cú phõn tử lượng nhỏ từ động, thực vật chết hoặc CO2, CH4 ... trong mụi trường này cỏc kim loại nặng trong cỏc hợp chất rắn bị chuyển từ hoỏ trị cao xuống hoỏ trị thấp và hoà tan vào nước.
Cỏc quỏ trỡnh oxy húa chất hữu cơ cú trong trầm tớch (cỏc hợp chất humic ) sẽ khử nitrat , nitrit vờ̀ nito và sun fat vờ̀ sunfua . Quan tro ̣ng nhṍt sắt(III) hydroxit cũng bi ̣ khử vờ̀ Fe (II) hũa tan, đụ̀ng thời ta ̣o nờn khoáng chứa sắt(II) như siderit (FeCO3), vivianit (Fe3PO4)2 hoặc sắt sunfua [61]. Song song
40
với quỏ trỡnh khử yếm khớ sắt (III) hydroxit là quỏ trỡnh chuyển pha cũng diễn ra. Kờ́t tủ a sắt trong trõ̀m tích phõ̀n lớn ở dạng gơtit (dạng hydroxit tinh thờ̉ ). Quỏ trỡnh chuyển húa sắt hydroxit thành gơtit kộo theo sự đồng kết tủa của asen. Phõ̀n lớ n asen bi ̣ lưu giữ r ất chặt chẽ trong quỏ trỡnh chuyển húa này và đều là As(V). Khả năng cộng kết của As (III) vào cấu trỳc sắt hydroxit yếu hơn rṍt nhiờ̀u so với As (V). As(V) lưu giữ trờn sắt hydroxit nhờ quá trình ta ̣o phức cõ̀u nụ ̣i thụng qua sự trao đụ̉i nhóm OH [17] và do sự đồng kết tủa, nờn As(V) đươ ̣c lưu giữ rṍt chă ̣t. As(III) chủ yếu tạo phức cầu ngoại với sắt hydroxit [17] và lưu giữ trờn bề mặt thụng qua quỏ trỡnh hấp phụ . Cỏc phõ̀n tử As(III) hṍp phụ lỏng lẻ o sẽ dờ̃ dàng bị giải hấp khỏi bề mặt sắt hydroxit khi mụi trường khử tăng cường . Khi cú sự chuyờ̉n đụ̉i thành gơtit xảy ra thỡ c hỉ khoảng 30% asen tụ̀n tại ở da ̣ng h ấp phụ với bề mặt sắt hydroxit [86] và diờ ̣n tích bờ̀ mă ̣t sắt hydroxit bị giảm đi nhiều , đụ̀ng thờ i sụ́ tõm hṍp phụ cũng mất đi đỏng kể làm asen giải phúng vào trong nước ngầm [15] chủ yếu As (III) [107]. Cỏc phõ̀n tử As(V) nằm trong cṍu trúc ma ̣ng sắt hydroxit hõ̀u như khụng bi ̣ ảnh hưởng.
Tỷ lệ asen trong trầm tớch so với asen trong nước ngầm là rất lớn lờn tới hàng nghỡn lần nờn chỉ cần một thay đổi nhỏ lượng asen trong trầm tớch cũng gõy ra sự gia tăng nụ̀ng đụ ̣ asen trong nước ngõ̀m . Hàm lượng asen trong tr ầm tớch khụng phải là yếu tố quan trọng nhất quyết định đến khả năng ụ nhiễm asen. Đặc tớnh của mụi trường thủy địa húa mới là tỏc nhõn chi phối mức độ ụ nhiờ̃m asen trong nước ngõ̀m . Khi mụi trường có tính khử đủ ma ̣nh ụ nhiờ̃m asen ( [ As(T)] > 100 ppb) cú thể xảy ra ngay ở vựng cú lượng asen thấp trong trõ̀m tích (1-2 mg/kg nụ̀ng đụ ̣ asen trung bình trờn vỏ trái đṍt ).