bài báo cáo thực tập về asen

bài báo cáo thực tập về asen bài báo cáo thực tập về asen bài báo cáo thực tập về asen bài báo cáo thực tập về asen bài báo cáo thực tập về asen bài báo cáo thực tập về asen bài báo cáo thực tập về asen bài báo cáo thực tập về asen

Trang 1

1 Nguồn gốc:

Trong tự nhiên asen có trong nhiều loại khoáng vật như Realgar As4S4, Orpoment As2S3, Arsenolite As2O3, Arsenopyrite FeAsS (tới 368 dạng) Trong nước asen thường ở dạng arsenic hoặc arsenate (AsO33-, AsO43-) Các hợp chất Asen methyl có trong môi trường do chuyển hóa sinh học

Asen là một nguyên tố không chỉ có trong nước mà còn có trong không khí, đất, thực phẩm

và có thể xâm nhập vào cơ thể con người, nguyên nhân chủ yếu khiến nước ngầm ở nhiều vùng thuộc nước ta nhiễm asen là do cấu tạo địa chất

Trong công nghiệp, Asen có trong nghành luyện kim, xử lý quặng, sản xuất thuốc bảo vệ thực vật, thuộc da Asen thường có mặt trong thuốc trừ sâu, diệt nấm, diệt cỏ dại…

Ngoài ra, những khu vực dân tự động đào và lấp giếng không đúng tiêu chuẩn kỹ thuật khiến chất bẩn, độc hại bị thẩm thấu xuống mạch nước Cũng như việc khai thác nước ngầm quá lớn làm cho mức nước trong các giếng hạ xuống khiến cho khí ôxy đi vào địa tấng và gây ra phản ứng hóa học tạo ra thạch tín từ quặng pyrite trong đất và nước ngầm nông, ở mức nước ngầm sâu thì không phát hiện được

• Các quá trình sinh-địa-hóa

Sự phân bố rộng rãi của nguyên tố asen được bắt nguồn từ quá trình địa hóa Điều này có nghĩa nồng độ của asen gia tăng khi càng xuống sâu dưới các tầng đất hoặc mạch nước ngầm

Hai môi trường có khả năng tích tụ nồng độ asen cao đó là (1) tại khu vực vũng, vịnh kín

ở miền khí hậu khô hạn đến bán khô hạn, và (2) tại những tầng nước ngầm có tính khử mạnh, thường gặp ở vùng chứa nhiều lắng cặn phù sa với nồng độ sulphate thấp Các tầng lớp lắng cặn mỏng ở địa vực thấp, nơi có độ nghiêng thủy vực thấp, là khu vực đặc trưng chứa nhiều asen trong mạch nước ngầm

Các tầng nước ngầm có nồng độ asen cao thường ở độ sâu từ 20 đến 120m Ở 20m, cấu trúc địa chất chứa nhiều đất sét pha cát trộn lẫn với kankar Xuống đến độ sâu 120m, đất cát mịn pha sét có thể chứa nồng độ asen lên đến 550 µg/L

Ở dưới tầng đất ngầm, asen thường xuất hiện nhiều trong các hỗn hợp khoáng tạo đá (ví dụ: ô-xít sắt, đất sét, hoặc các hỗn hợp khoáng sulphide) Rất nhiều asen bị kết dính trong các hỗn hợp khoáng pyrite ở lưu vực phù sa Đáng chú ý là trong quá trình bơm nước lên từ những khu vực giếng sâu làm hạ thấp mực nước ngầm; ô-xy theo đó sẽ xâm nhập vào thúc đẩy quá trình ô-xy hóa khoáng pyrite Quy trình phản ứng ôxy-hóa khoáng pyrite cũng đồng nghĩa với việc giải phóng nguyên tố asen vào môi trường nước

Trang 2

Càng xuống sâu dưới các tầng địa chất của một số địa vực đã nêu, nồng độ asen cao hơn

Ở trong những tầng địa chất này, phản ứng ô-xy hóa đối với khoáng chất sulphide diễn ra càng mạnh; và vì thế, giải phóng một lượng asen lớn hơn Ở môi trường có độ ẩm càng cao, các hỗn hợp khoáng sulphide tham gia vào quá trình phong hóa càng nhanh chóng Khoáng pyrite là một trong những điển hình của hỗn hợp khoáng kém ổn định nhất trong quá trình va chạm với phong hóa

Quy trình các phản ứng ô-xy hóa diễn ra:

+ Ở dạng ion:

FeAsS + O2 + H2O H2AsO4- + H3AsO3 + SO42- + H+ + FeOOH

+ Ở dạng hoàn chỉnh:

FeAsS + O2 + H2O H3AsO4 + H3AsO3 + H2SO4 + FeOOH

2 Tính chất lý hóa học:

2.1.Tính chất vật lý:

Asen không gây mùi khó chịu trong nước, (cả khi ở hàm lượng có thể gây chết người ), khó phân hủy

Là nguyên tố phổ biến thứ 20 trong các nguyên tố có trên bề mặt trái đất

Hàm lượng trung bình từ 1,5-2mg/kg đất

Theo từ điển Bách khoa dược học xuất bản năm 1999,

thạch tín là tên gọi thông dùng chỉ nguyên tố Asen, nhưng

cũng đồng thời dùng chỉ hợp chất ôxit của Asen hóa trị III

(As2O3) Ôxit này màu trắng, dạng bột, tan được trong nước,

rất độc

Được phân định ở vị trí 33 trong

HTTH:[Ar].3d10.4s2.4p3, Nó được xem như một dạng phi

kim, hay được gọi: á kim Nó mang nhiều độc tính tương tự

một số kim loại nặng như chì và thủy ngân

Khối lượng phân tử 74.9216 g/mol, không hòa tan trong nước

Vỏ trái đất chỉ chứa một hàm lượng rất nhỏ thạch tín(~0,0001%); tuy nhiên, nó lại phân

bố rộng rãi trong tự nhiên Trong tự nhiên, nguyên tố thạch tín tồn tại ở dạng nguyên chất với ba dạng hình thù (dạng alpha có màu vàng, dạng beta có màu đen, dạng gamma có màu xám) Nguyên tố thạch tín cũng tồn tại ở một số dạng ion khác Dang vô cơ của thạch tín độc hơn so với dạng hữu cơ của nó

2.2.Tính chất hóa học:

Asen (As) tồn tại dưới dạng các hợp chất (Chính các hợp chất của asen mới là những độc chất cực mạnh )

Trang 3

Trong nước Asen tồn tại ở 2 dạng hoá trị: hợp chất Asen hóa trị III và V.(Hợp chất Asen hóa trị III có độc tính cao hơn dạng hóa trị V.)

Môi trường ôxy hóa là điều kiện thuận lợi để cho nhiều

hợp chất hóa trị V chuyển sang dạng Asen hóa trị III

Trong môi trường sinh thái, các dạng hợp chất As hóa trị

(III) có độc tính cao hơn dạng hóa trị (V) Môi trường khử là điều

kiện thuận lợi để cho nhiều hợp chất As hóa trị V chuyển sang As

hóa trị III Trong những hợp chất As thì H3AsO3 độc hơn

H3AsO4 Dưới tác dụng của các yếu tố oxi hóa trong đất thì

H3AsO3 có thể chuyển thành dạng H3AsO4 Thế oxy hóa khử, độ

pH của môi trường và lượng kaloit giàu Fe3+…, là những yếu tố

quan trọng tác động đến quá trình oxy hóa - khử các hợp chất As

trong tự nhiên

Asen có khả năng kết tủa cùng các ion sắt

Trong môi trường khí hậu khô: hợp chất Asen thường tồn

tại ở dạng ít linh động

Trong điều kiện ẩm ướt :các hợp chất Asen sulfua dễ bị

hòa tan, rửa trôi hoặc hoà tan để thâm nhập vào đất, vào nước và

khôg khí

As tham gia phản ứng với Oxy trở thành dạng As2O3 rồi

sau đó là As2O5 Nếu trong môi trường yếm khí thì As(V) sẽ bị

khử về trạng thái As(III)

4As + 3O2 = 2As2O3 Cấu trúc của Arsenic(tương tác và không tuơng tác)

As2O3 + O2 = As2O5

4As(s) + 5O2(g) → As4O10(s)

4As(s) + 3O2(g) → As4O6(s)

As tham gia phản ứng với tấc cả các halogen trong môi trường acid

2As + 3CL2 = 2AsCL3

AsCL3 + Cl2 = AsCL5

2As +3F2 = 2AsF3

2As(s) + 5F2(g) → 2 AsF5(g)

2As(s) + 3Br2(g) → 2AsBr3(s) [vàng phale]

2As(s) + 3I2(g) → 2AsI3(s) [đỏ ]

Trang 4

2.3.Các hợp chất của Asen:

Ở trạng thái tự nhiên As tồn tại nhiều dạng hợp chất khác nhau nhưng dạng gây độc và ảnh hưởng mạnh đến con người nhiều nhất là As (III)

2.3.1. Arsenic(III)florur(AsF 3 )

− Khối lượng phân tử: 131.92g/mol

− Trạng thái : lỏng

− Nhiệt sôi : 58-630C

− Nhiệt đông đặc -60C

− D =2700kg/m3

Cấu trúc không gian của AsF3

2.3.2 Arsenic(V)floride(AsF 5 )

− Khối lượng phân tử 169.914g/mol

− Trạng thái : khí

− Nhiệt sôi -52.80C

− Nhiệt đông đặc -79.80C

− D =7.456kg/m3

Cấu trúc không gian của AsF5

2.3.3 Arsenic(III)chloride(AsCl 3 )

− Nhiệt đông đặc: -160C

− Nhiệt sôi: 1300C

− Trạng thái : dung dịch

− D =2150-2205kg/m3

Cấu trúc không gian của AsCl3

2.3.4 Arsenic(V)Cloride (AsCl 5 )

− Khối lượng phân tử :252.18g/mol

− Nhiệt đông đặc: -500C

− Nhiệt sôi:

− Trạng thái: chỉ tồn tại ở nhiệt độ thấp

Trang 5

2.3.5 Arseinc(III)bromide(AsBr 3 )

− Khối lượng phân tử:314.63g/mol

− Nhiệt sôi:3210C

− Nhiệt đông đặc:310C

− Trạng thái:tinh thể rắn

− Màu : trắng-vàng lợt

− D =3400-3660kg/m3

2.3.6 Arsenic(III)Iodide(AsI 3 )

− Khối lượng phân tử:455.635

− Nhiệt sôi: 400-4240C

− Nhiệt đông đặc: 1410C

− Màu : đỏ

− Trạng thái: tinh thể rắn

− D = 4390-4730kg/m3

Cấu trúc không gian của AsI3

2.3.7 Arsenic(III)Hidide(AsH 3 )

− Nhiệt sôi : -62.50C

− Nhiệt đông đặc : -1160C

− Trạng thái : khí

− D = 3.42kg/m3

Cấu trúc không gian của AsH3

2.3.8 Arsenic(III)Oxide(As 2 O 3 )

− Khối lượng phân tử :197.84kg/mol

− Nhiệt sôi :4600C

− Nhiệt nóng chảy: 3130C

− Trạng thái : tinh thể rắn

− Màu : trắng

− D =3740kg/m3

Trang 6

Cấu trúc không gian của As2O3

2.3.9 Arsenic(V)Oxide(As 2 O 5 )

− Trạng thái : rắn

− Màu trắng

− D = 4320kg/m3

Cấu trúc không gian của As2O5

2.3.10 Arsenic(III)sulphide(As 2 S 3 )

− Màu vàng cam

− D = 3460kg/m3

Cấu trúc không gian của As2S3

2.3.11 Arsenic(V)sulphide(As 2 S 5 )

− Màu: vàng-vàng sậm

−

2.3.12 Arsenic(II)sulphide(As 4 S 4 )

− Khối lượng phân tử : 427.95g/mol

− Màu đỏ

− D = 3500kg/m3

Trang 7

Cấu trúc không gian của As4S4

2.3.13 Arsenic(III)selenide(As 2 Se 3 )

− Khối lượng phân tử : 386.723g/mol

− Màu: hơi đen

− D = 4750kg/m3

Cấu trúc không gian của As2Se3

2.3.14 Arsenic(III)telluride(As 2 Te 3 )

− Màu đen

− D = 6500kg/m3

Cấu trúc không gian của As2Te3

3 Lan truyền trong môi trường nước:

3.1.Con đường xâm nhập trong nước:

Con đường tự nhiên : sự tích tụ trong các tầng trầm tích chứa nước Khi điều kiện môi

trường thay đổi, nó được giải phóng và đi vào nước ngầm dưới dạng các ion , sự hoà tan tự nhiên của khoáng chất và quặng,

Con đường nhân tạo: do chất thải công nghiệp (, nhất là trong quá trình làm thủy tinh,

đồ gốm, thuộc da, sản xuất thuốc nhuộm và chất màu để pha sơn, chất bảo quản gỗ;), sử dụng phân bón và hóa chất bảo vệ thực vật , hoạt động đào và lấp giếng không đúng tiêu chuẩn kỹ thuật của người dân

Asen thâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua thực phẩm, nước uống và không khí

3.2.Cơ chế:

Asenic xâm nhập vào nước từ các công đoạn hòa tan các chất và quặng mỏ , từ nước thải công nghiệp và từ sự lắng đọng không khí Ở một vài nơi, đôi khi Arsenic xuất hiện trong nước ngầm do sự ăn mòn các nguồn khoáng vật thiên nhiên

Asen được giải phóng vào môi trường nước do quá trình oxi hóa các khoáng sunfua hoặc khử các khoáng oxi hidroxit giàu Asen Về cơ chế xâm nhiễm các kim loại nặng, trong đó có Asen vào nước ngầm cho đến nay đã có nhiều giả thiết khác nhau nhưng vẫn chưa thống nhất

Thông qua các quá trình thủy địa hóa và sinh địa hóa, các điều kiện địa chất thủy văn mà Asen có thể xâm nhập vào môi trường nước

Trang 8

Hàm lượng Asen trong nước dưới đất phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trường địa hóa Asen tồn tại trong nước dưới đất ở dạng H3AsO41- (trong môi trường pH axit đến gần trung tính), HAsO42- (trong môi trường kiềm) Hợp chất H3AsO3 được hình thành chủ yếu trong môi trường oxi hóa-khử yếu Các hợp chất của Asen với Na có tính hòa tan rất cao Những muối của Asen với Ca, Mg và các hợp chất Asen hữu cơ trong môi trường pH gần trung tính, nghèo Ca thì độ hòa tan kém hơn các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là Asen-axit fulvic thì rất bền vững, có xu thế tăng theo độ pH và tỷ lệ Asen-axit fulvic Các hợp chất của As5+ hình thành theo phương thức này Phức chất As như vậy có thể chiếm tới 80% các dạng hợp chất Arsen tồn tại trong nước dưới đất

Asen trong nước dưới đất thường tập trung cao trong kiểu nước bicarbonat như

bicarbonat Cl, Na, B, Si

Nước dưới đất trong những vùng trầm tích núi lửa, một số khu vực quặng hóa nguồn gốc nhiệt dịch, mỏ dầu-khí, mỏ than, …thường giàu As

Nếu nước dưới đất không có oxy thì các hợp chất Arsenat được khử thành Arsenua chất này có độc tính gấp 4 lần Arsenat Trong trường hợp tầng đất giàu chất hữu cơ và sắt thì khả năng hấp thụ As tốt, khiến tiềm năng ô nhiễm sẽ cao hơn

Nguyên nhân khiến cho nước ngầm có hàm lượng As cao là do sự oxy hóa Arsenopyrit, pyrit trong các tầng sét và lớp kẹp than bùn trong bồi tích cũng như giải phóng As dạng hấp thụ khi khử keo hydroxyt Fe3+ bởi các hợp chất hữu cơ và vi sinh vật

4 ảnh hưởng:

4.1.Hiệu ứng hóa sinh của As:

As thường có mặt trong thuốc trừ sâu, diệt nấm, diệt cỏ dại Trong số các hợp chất của Asen thì As (III) là độc nhất

As (III) thể hiện tính độc bằng cách tấn công lên các nhóm _SH của enzim, làm cản trở hoạt động của enzim

Các enzim sản sinh năng lượng của tế bào trong chu trình của axit nitric bị ảnh hưởng rất lớn Bởi vì các enzim bị ức chế do việc tạo phức với As (III), dẫn đến thuộc tính sản sinh ra các phần tử ATP bị ngăn cản

Trang 9

O- HS_CH2 S_CH2

Dihidrolipoic axit-protein phức bị thụ động hóa của protein và asen

Do có sự tương tự về tính chất hóa học với phospho, asen can thiệp vào một số quá trình hóa sinh làm rối loạn phospho Có thể thấy được hiện tượng này khi nghiên cứu sự phát triển hóa sinh của chất sinh năng lượng chủ yếu là ATP (ađennozin triphotphat) Một giai đoạn quan trọng trong quá trình hình thành và phát triển của ATP là tổng hợp enzim của 1,3 – diphotphoglixerat

từ glixerandehit – 3 - photphat Asen sẽ dẫn đến sự tạo thành 1 – aseno – 3 – phophoglixerat gây cản trở giai đoạn này Sự photpho hóa được thay bằng sự asen hóa, quá trình này kèm theo sự thủy phân tự nhiên tạo thành 3 – photphoglixerat và asenit

Asen (III) ở nồng độ cao làm đông tụ các protein là do sự tấn công liên kết của nhóm sunfua bảo toàn các cấu trúc bậc 2 và bậc 3

Như vậy, asen có 3 tác dụng hóa sinh là: làm đông tụ protein, tạo phức với coenzim và phá hủy quá trình photpho hóa

2-Glixerandehit – 3 – photphat 1,3 – diphotphoglixerin Asen

Quá trình tự phân hủy CH2OPO3

-O_As = O

O

-1 – asen -3 –photphoglixerat

Trang 10

Các chất chống độc As là các hóa chất có nhóm _SH hoạt động mạnh hơn ở enzim, có khả năng tạo liên kết với asen (III) Ví dụ như chất 2,3 – dimercaptopropanol:

SH_CH2_CH_CH2_OH

SH

4.2.Tiêu chuẩn về asen:

Về tiêu chuẩn nước uống đối với Asen hiện nay còn nhiều điều phải bàn luận Năm 1993

Tổ Chức Y Tế Thế Giới đã hạ tiêu chuẩn khuyến cáo tối đa với Asen trong nước từ 0,05mg/l xuống 0,01 mg/l Việc thay đổi tiêu chuẩn này được dựa trên bằng chứng dịch tế học về mối liên quan giữa Asen và ung thư Tuy nhiên tiêu chuẩn nước uống của nhiều nước trong đó có Việt Nam trước năm 2002 vẫn là nhỏ hơn hoặc bằng 0,05mg/l Năm 2002, Bộ Y Tế Việt Nam đã đưa tiêu chuẩn Asen nhỏ hơn hoặc bằng 0,01mg/l vào áp dụng Tại Hoa Kỳ, năm 2000 chính quyền của Tổng thống B.Clinton đã sửa đổi tiêu chuẩn Asen trong nước uống xuống 0,01 mg/l nhưng tháng 3 năm 2001 chính quyền của Tổng thống Bush lại phủ định sự sửa đổi đó và lại đưa tiêu chuẩn này lên 0,05mg/l

• Asen là một khoáng chất cần thiết cho cơ thể nhưng phải ở một mức độ nhất định

• Bộ Y tế nước ta đã quy định giới hạn hàm lượng Asen trong nước ăn uống, sinh hoạt là 0,01mg/l

• Tiêu chuẩn của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) là 10 ppb

4.3.Ảnh hưởng của Asen đối với sức khỏe con người:

Trang 11

Asen gây ung thư biểu mô da , phế quảng, phổi, các xoang …do Asen và các hợp chất của Asen có tác dụng lên nhóm Sulphydryl (-SH) phá vỡ quá trình phophoryl hóa Các Enzim sản sinh năng lượng của tế bào trong chu trình axit xitric bị ảnh hưởng rất lớn Enzym bị ức chế

do việc tạo phức với Asen(III) làm ngăn cản sự sản sinh phân tử ATP Do Asen có tính chất hóa học tương tự như Photpho, nên chất này có thể làm rối loạn photpho ở một số quá trình hóa sinh

Hàm lượng Asen trong nước sinh hoạt phải < 0,01 mg/l mới là đạt yêu cầu Theo tổ chức

y tế thế giới WHO cứ 10.000 người thì có 6 người bị ung thư do sử dụng nước ăn có nồng độ asen > 0,01 mg/l nước

Asen là nguyên tố khi được ăn vào rất khó hấp thụ và phần lớn được triệt tiêu ở nguyên dạng Các hợp chất Asen hòa tan trong nước được hấp thụ nhanh chóng từ ống tiêu hóa; Asen (V) và Asen hữu cơ được đào thải qua thận rất nhanh và hầu như toàn bộ Asen vô cơ có thể được tích lũy ở da, xương và cơ bắp; chu kỳ bán hủy của nó trong cơ thể người trong vòng 20 đến 40 ngày

Mặc dầu các kết quả nghiên cứu cho thấy Asen có thể là một nguyên tố thiết yếu cho một

số loài động vật như dê, chuột, gà nhưng chưa có bằng chứng để nói rằng Asen cần cho người

Nhiễm độc Asen cấp của con người chủ yếu phụ thuộc vào nhịp độ đào thải khỏi cơ thể của các hợp chất Arsine được coi là dạng độc nhất sau đó đến Arsenite (Arsenic (III)), Arsenate (Arsenic (V)) và hợp chất thạch tính hữu cơ

Hiện tại vẫn chưa có một bản liệt kê đầy đủ nào về các loại bệnh do Asen Asen vô cơ được coi là chất gây ung thư đồng thời nó cũng gây nhiều tác động khác nữa Đôi khi các triệu chứng khó thở gây ra bởi Asen bị nhầm lẫn với triệu chứng của các bệnh khác Asen có thể gây bệnh cấp tính hay mãn tính, tuy nhiên dưới góc độ Asen trong nước uống thường chỉ có các bệnh mãn tính (do dùng nước uống chứa nồng độ Asen quá từ năm lần mức cho phép sẽ gây ra các bệnh ung thư, bao gồm ung thư da, ung thư bàng quang, thận, phổi, gan, các bệnh tiểu đường) do Asen gây ra

Trong nước uống, Asen không trông thấy được, không mùi vị, nên không thể phát hiện

Sự phát hiện người nhiễm Asen rất khó do những triệu chứng của bệnh phải từ 5 đến 15 năm sau mới xuất hiện Bởi vậy, các nhà hóa học còn gọi Asen là “sát thủ vô hình” Và một điều đáng lưu

ý là Asen độc gấp 4 lần so với thủy ngân

Ngộ độc Asen là các bệnh kinh niên do sử dụng nước uống có chứa Asen ở nồng độ cao trong một khoảng thời gian dài Các hiệu ứng bao gồm sự thay đổi màu da, sự hình thành của các vết cứng trên da, ung thư da, ung thư phổi, ung thư thận và bàng quang cũng như có thể dẫn tới hoại tử

Asen là một chất rất độc Có thể chết ngay nếu uống một lượng bằng nửa hạt ngô (bắp) Nếu bị ngộ độc cấp tính bởi Asen sẽ có biểu hiện: khát nước dữ dội, đau bụng, nôn mửa, tiêu chảy, mạch đập yếu, mặt nhợt nhạt rồi thâm tím, bí tiểu và tử vong nhanh

Nếu bị nhiễm độc Asen ở mức độ thấp, mỗi ngày một ít với liều lượng dù nhỏ nhưng trong thời gian dài sẽ gây: mệt mỏi, buồn nôn và nôn, hồng cầu và bạch cầu giảm, da sạm, rụng

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	628,5 KB