Luận văn Thạc sĩ Khoa học Chuyên ngành Hóa môi trường
25
đứng thứ 20 so với các nguyên tố khác. Nó được phát hiện ở dạng lượng vết trong đất, đá, nước, không khí. Asen có thể tồn tại ở 4 trạng thái oxi hoá: -3, 0, +3, +5. D- ưới điều kiện khử, asenit [As(III)] là dạng chủ yếu của asen; asenat [As(V)] là dạng bền của asen trong môi trường oxi hoá [1, 14].
Asen hiếm khi được tìm thấy ở trạng thái tự do trong tự nhiên mà phần lớn nó ở trạng thái kết hợp với lưu huỳnh, oxi và sắt. Trong nước ngầm nó tồn tại trong trạng thái kết hợp với oxy chủ yếu ở hóa trị III và hóa trị V. Không giống như các ion kim loại nặng và các anion có chứa oxy khác, asen có thể di động trong một khoảng rộng trong các điều kiện oxy hóa khử ở các giá trị pH phổ biến trong nước ngầm (pH=6.5-8.5). Vì thế mà trong khi các ion và anion có chứa oxy khác chỉ có hàm lượng cỡ ppb thì hàm lượng của asen có thể lên tới cỡ ppm.
Hai yếu tố quan trọng cơ bản ảnh hưởng đến các dạng tồn tại và tính tan của asen trong nước là pH và thế oxy hóa khử. Trạng thái bền của các dạng asen trong các điều kiện oxy hóa khử và pH khác nhau được chỉ ra trong bảng 1.3.
Bảng 1.3. Các trạng thái bền của As trong nước ở các điều kiện khác nhau
Điều kiện khử Điều kiện oxy hóa
pH As(III) pH As(V) 0-9 H3AsO3 0-2 H3AsO4 10-12 H2AsO3- 3-6 H2AsO4- 13 HAsO32- 7-11 HAsO42- 14 AsO3 3- 12-14 AsO4 3-
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Chuyên ngành Hóa môi trường
26
Hình 1.15. Giản đồ pH của As
Không giống như các kim loại ở dạng vết mà tính tan của chúng có xu hướng giảm khi pH tăng, hầu hết các anion có chứa oxy trong đó có các anion của As(V) thường có xu hướng tan nhiều hơn khi pH tăng (hình 1.15). Trong khi hầu hết các kim loại có xu hướng không tan trong khoảng pH trung tính thì asen có thể tan ở vùng pH gần trung tính với nồng độ tương đối cao. Điều này giải thích tại sao nước ngầm dễ bị nhiễm asen và các anion chứa oxy khác.
1.7.2.1. Độc tính của asen
Mức độ gây độc của asen tuỳ thuộc vào dạng (hữu cơ hay vô cơ) và trạng thái oxi hoá của asen. Nhìn chung, asen vô cơ độc hơn nhiều so với asen hữu cơ, và As(III) độc hơn so với As(V).
Độc tính của các hợp chất asen đối với sinh vật dưới nước tăng theo dãy: asin> asenit>asenat>hợp chất asen hữu cơ.
a. Asen vô cơ
Asen vô cơ có thể phá huỷ các mô trong hệ hô hấp, trong gan và thận. Nó tác động lên các enzim hoạt động đảm bảo cho quá trình hô hấp. Các nghiên cứu đã chỉ ra cơ chế gây độc chính của asen là do sự liên kết của nó với các nhóm
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Chuyên ngành Hóa môi trường
27
sunfuahydryl SH, làm mất chức năng hoạt động của enzim.
AsO3-3 SH SH As O- Enzym + + 2 OH- Enzym SH SH -
Asen(V) ức chế các enzim sinh năng lượng cho tế bào như các enzim sinh ra ATP làm chu trình xitric bị kìm hãm.
b. Asen hữu cơ
Các hợp chất asen(V) (R-AsO3H2) ít ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim
nhưng trong những điều kiện thích hợp chúng có thể khử về dạng asen(III) độc hơn.
Các hợp chất asen(III) bao gồm aseno và asenoso . Các hợp chất aseno (R- As=As-R) bị oxi hoá dễ dàng ngay cả khi có vết oxi, tính hoạt động của chúng được cho là do sự chuyển hoá thành các dẫn xuất aseno tương ứng. Các dẫn xuất này có thể đợc chia thành các hợp chất thế một lần và các hợp chất thế hai lần theo phản ứng của chúng với nhóm sunfuahydryl.
