tiểu luận địa hóa môi trường

Asen là một trong những nguyên tố có nhiều khoảng vật nhất, tới 368 dạng trong đó các nhóm hidroarsenat và asenat voi 213 khoáng vật,… Đá vây quanh ở nhiều vùng mỏ nguồn gốc nhiệt dịch t

TIỂU LUẬN ĐỊA HÓA MÔI TRƯỜNG

 PHẦẦN I: KIM LOAI ASEN

*I Thuộộc tính cuủa asen

 I Thuộc tính của asen

- Ký hiệu As

- Số nguyên tử 33

- Asen là một á kim gây ngộ độc khét tiếng và có nhiều dạng thù hình: màu vàng (phân tử phi kim) và một vài dạng màu đen và xám (á kim), nói chung nó hay tồn tại dưới dạng các hợp chất asenua và asenat

- Trạng thái ôxi hóa phổ biến nhất của nó là -3 (asenua: thông

thường trong các hợp chất liên kim loại tương tự như hợp kim), +3 (asenat (III) hay asenit và phần lớn các hợp chất asen hữu cơ), +5 (asenat (V): phần lớn các hợp chất vô cơ chứa ôxy của asen ổn

định)

- Asen nguyên tố được tìm thấy ở nhiều dạng thù hình rắn: dạng màu vàng thì mềm, dẻo như sáp và không ổn định, và nó làm cho các phân tử dạng tứ diện As4 tương tự như các phân tử của

phốtpho trắng Các dạng màu đen, xám hay 'kim loại' hơi có cấu trúc kết tinh thành lớp với các liên kết trải rộng khắp tinh thể

Chúng là các chất bán dẫn cứng với ánh kim Tỉ trọng riêng của dạng màu vàng là 1,97g/cm³; dạng 'asen xám' hình hộp mặt thoi nặng hơn nhiều với tỷ trọng riêng 5,73g/cm³; các dạng á kim khác

có tỷ trọng tương tự

II Độc tính

- Về mặt sinh học asen là một chất độc có thể gây 19 bệnh

khác nhau trong đó có ung thư da và phổi Mặt khác asen có vai trò trong trao đổi nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin Asen ảnh hưởng đến thực vật như một chất cản trở trao đổi chất, làm giảm mạnh năng xuất, đặc biệt trong môi trường

thiếu phôtpho Độc tính của asen với những sinh vật dưới nước tang theo dãy asen asenit asenat hợp chất asen hữu cơ → → →

- Asen và nhiều hợp chất của nó là những chất độc cực kỳ có

hiệu nghiệm Asen phá vỡ việc sản xuất ATP thông qua vài cơ chế Ở cấp độ của chu trình axit citric, asen ức chế pyruvat

dehydrogenaza và bằng cách cạnh tranh với phốtphat nó tháo

bỏ photphorylat hóa oxi hóa, vì thế ức chế quá trình khử NAD+

có liên quan tới năng lượng, hô hấp của ti thể và tổng hợp

ATP Sản sinh của perôxít hiđrô cũng tăng lên, điều này có thể tạo thành các dạng ôxy hoạt hóa và sức căng ôxi hóa.

- Asen nguyên tố và các hợp chất của asen được phân loại là “độc” và "nguy hiểm cho môi trường" tại Liên

minh châu Âu theo chỉ dẫn 67/548/EEC

- IARC công nhận asen nguyên tố và các hợp chất của asen như là các chất gây ung thư nhóm 1, còn EU liệt kê trioxit asen, pentoxit asen và các muối asenat như là các chất gây ung thư loại 1

III Hành vi của kim loại asen trong môi

trường đất, nước, không khí

- Asen trong đá và quặng:Hàm lượng asen trong đá

magma từ 0.,05 – 2,8 ppm, cacbonnat -2,0 ppm, Asen

là một trong những nguyên tố có nhiều khoảng vật nhất, tới 368 dạng trong đó các nhóm hidroarsenat và asenat voi 213 khoáng vật,… Đá vây quanh ở nhiều vùng mỏ

nguồn gốc nhiệt dịch thường chứa As với hàm lượng khá cao Có thể thấy, nhiều quặng hóa nguồn gốc nhiệt dịch giàu asen, hệ số làm giàu của chúng so với đá vây quanh

từ hành trục tới hàng trăm lần, và đương nhiên độc tính sinh thái của quặng này lớn hơn

- Asen trong đất và vỏ phong hóa:Hàm lượng của

asen trung bình trong đất là 5 - 6ppm, trong đất ở Mỹ là 1,7-5ppm, ở Pháp và Italia – 2ppm, đồng bằng Nga – 5ppm Các kiểu đất khác nhau về hàm lượng asen, hàm lượng asen trung bình trong đất phát triển trên đá cát kết ở Thái Lan là 2,4ppm, ở Nhật Bản – 4ppm, Hàn

Quốc - 4,6ppm… Đất phong hóa từ sét kết giầu asen hơn: Bungari 3,4ppm, Thái Lan 12,8ppm…

- Ở nước ta có rất ít tài liệu địa hóa asen trong đất Một

số nghiên cứu gần đây về sự phân bố asen trong đất và

vỏ phong hóa ở Việt Nam cho thấy: hàm lượng trung

bình của asen trong đất ở Tây Bắc dao động trong

khoảng từ 2,6-11 ppm

- Asen có xu hướng tích tụ trong quá trình phong hóa

Trong nhiều kiểu đất ở các cảnh quan địa hóa khác nhau

có hàm lượng asen giàu hơn đá mẹ Chẳng hạn hàm

lượng asen trong đá trầm tích lục nguyên thuộc mỏ vàng Khau Âu là 13,2 ppm còn trong đất và vỏ phong hóa phát triển trên chúng là 16,9 ppm, đất trong các dị thường

quặng là 92,6 ppm Trong nhiều mặt cắt của vỏ phong hóa và đất thường thấy asen tập trung nhiều ở lớp trên

do asen bị hấp thụ bởi vật liệu hữu cơ, keo hidroxit Fe và sét Trong môi trường khí hậu khô, các hợp chất asen tồn tại ở dạng ít linh động Còn trong điều kiện khí hậu ẩm ướt, các hóa chất của asem sunfua hòa tan và bị rửa trôi Lượng asen trong đất chuyển vào nước khoảng 5-10% tổng hàm lượng trong đất

-Asen trong trầm tích bở rời:Trầm tích ven bờ Việt

Nam có hàm lượng asen dao động 0,1- 6,1 ppm Cao

nhất ở khu vực ven bờ Bạc Liêu, Cà Mau, Phú Yên,

Quảng Ngãi

- Asen trong không khí: Hàm lượng asen trong không

khí trên thế giới khoảng 0,007-2,3 ppm, vùng ôi nhiễm

là 1,5- 190 ppm,… Asen trong không khí xuất hiện do

quá trình đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch, đốt rác, nấu chảy quặng, luyện kim, khai thác và chế biến quặng

nhất là quặng sunfua va asenua, sản xuất và sử dụng thốc trừ sâu, diệt cỏ, phân bón hóa học, vũ khí hóa học,

…

- Asen trong môi trường nước:Hàm lượng asen trong

nước dưới đất phụ thuộc nhiều vào tính chất và trạng thái môi trường địa hóa Dạng asen tồn tại chủ yếu trong nước dưới đất là H3AsO4-1 (trong môi trường axid đến trung

tính), HAsO4-2 ( trong môi trường kiềm) Asen trong nước dưới đất tập trung cao trong kiểu nước bicacbonat, Cl, Na,

B, Si Nước dưới đất khu vực trầm tích núi lửa, một số khu vực quặng hóa nguồn gốc nhiệt dịch, mỏ quặng có hàm lượng asen cao Hàm lượng asen trong nước thải trong các nhà máy công nghiệp, nếu không được xử lý mà trực tiếp thải vào môi trường thì đây sẽ là nguy cơ gây ô nhiễm

nguồn nước, kể cả nguồn nước mặt và nước ngầm Không chỉ có nguồn nước thải của các nhà máy mà ngay cả

nguồn rác thải sinh hoạt của chúng ta hàng ngày nếu

không được xử lý cũng sẽ là nguyên nhân gây ô nhiễm

nguồn nước Việc khoan giếng nước không hợp lý hoặc các cuộc khai thác mỏ có thể làm asen tích tụ lại trong đất hòa tan vào trong nước ngầm

IV Tình hình ô nhiễm asen

- Nhiễm độc asen thực sự là vấn đề toàn cầu, đang ảnh hưởng

đến nhiều quốc gia.

- Các vấn đề ô nhiễm hiện tại ở tây Bengal và Bangladesh với

quy mô rộng và cụ thể là hiện trạng nhiễm độc asen ảnh hưởng đến hàng trăm nghìn người ở khu vực lòng chảo bengal

- Phần lớn hình thức tiếp xúc của con người với asen có hàm lượng cao chủ yếu thông qua việc sử dụng nguồn nước, còn

nữa là thông qua việc sử dụng thực phẩm thuốc men mà vô

tình bị nhiễm bụi và đất

- Sự phơi nhiễm chủ yếu được quan tâm là từ nước uống và

không khí bị ô nhiễm với nồng độ asen cao, ngoài ra sự tiêu

hóa thực phẩm và dược phẩm cũng có liên quan đến trong một

số trường hợp Các nồng độ tăng cao của asen là do tác động của con người và đôi khi có quá trình trong tự nhiên gây nên.

- Ở Việt Nam một số vùng như Hà Nội và Việt Trì – Lâm

Thao nước dưới đất ở những vùng này có chứa asen với

hàm lượng cao hơn những vùng khác, nếu lấy chỉ tiêu chuẩn cho phép asen không quá 0,05mg/l, đối với nước uống thì ở

Hà Nội có gần 28% số mẫu vượt quá còn ở Việt Trì – Lâm Thao 12% số mẫu vượt quá giới hạn trên Các nhà máy xi măng, luyện kim cũng là nguồn cung cấp asen vào môi

trường.

- Những vùng khai thác chế biết quặng, đặc biệt là quặng sunfua đa kim, quặng vàng, quặng than… có thể là những vung ô nhiễm nặng asen cần có sự điều tra đánh giá

- Vấn đề asen ở vùng đồng bằng Nam Bộ và một số địa

phương khác là những vùng dân cư tập trung nhiều, hoạt động công nghiệp nông nghiệp mạnh mẽ, tập trung chưa

được nghiên cứu chi tiết Những năm gần đây số lượng

giếng khoan gia đình tăng rất nhanh Lượng khoan giêng và khai thác nước dưới đất không có kế hoạch sẽ làm tăng ô nhiễm và suy thoái chất lượng nguồn nước

- Thủy ngân có tính dẫn nhiệt kém nhưng dẫn điện tốt

- Thủy ngân tạo ra hợp kim với phần lớn các kim loại, bao gồm vàng, nhôm và bạc, đồng nhưng không tạo với sắt Hợp kim của thủy ngân được gọi là hỗn hống

- Kim loại này có hệ số nở nhiệt là hằng số khi ở trạng thái lỏng, hoạt động hóa học kém kẽm và cadmium Trạng thái ôxi hóa phổ biến của nó là +1 và +2

- Thủy ngân rất độc, có thể gây chết người khi bị nhiễm độc qua đường hô hấp.

- Các hợp chất của thủy ngân cũng có nhiều ứng dụng trong thực tế

- Hg hiện diện rất nhiều trong thức ăn, thuốc và môi

trường sống con người, được sử dụng chủ yếu trong sản xuất các hóa chất, trong kỹ thuật điện và điện tử

II TÌNH HÌNH Ô NHIỄM THỦY NGÂN

- Thủy ngân nguyên tố lỏng là ít độc, nhưng hơi, các hợp chất

và muối của nó là rất độc và là nguyên nhân gây ra các tổn thương não và gan khi con người tiếp xúc, hít thở hay ăn phải.

- Thủy ngân là chất độc tích lũy sinh học rất dễ dàng hấp thụ qua da, các cơ quan hô hấp và tiêu hóa

*Nguồn ô nhiễm thủy ngân:

- Từ hoạt động khai thác vàng

- Nhà máy than nhiệt điện là nguồn phát thải thuỷ ngân nhiều

nhất tại Hoa Kỳ

- Cũng còn một số lượng không nhỏ Thuỷ ngân phát thải từ

những núi lửa đang hoạt động

- Còn ở Mỹ và Canada vấn đề ô nhiễm thủy ngân gần đây

cũng gây ra nhiều xung đột Trong đó, ngành sản xuất xi măng hiện đang bị lên án nhiều nhất Thủy ngân tồn tại trong nguyên liệu đầu vào (đặc biệt là trong đá vôi) và nhiên liệu (chủ yếu là than đá) Trong điều kiện nhiệt độ lò đứng/lò cao, thủy ngân được giải phóng và thoát ra ngoài cùng các khí thải khác

* Tình hình ô nhiễm thủy ngân

- Tình hình ô nhiễm thủy ngân trên thế giới đang rất

nghiêm trọng, Theo ước tính của EPA, Văn phòng Quy

hoạch và Tiêu chuẩn Phẩm chất Không khí (Office of Air Quality Planning & Standard), vào năm 1999, lượng thủy ngân phát thải vào không khí qua các nhà máy than nhiệt điện là 40.8%, các lò đốt trong kỹ nghệ, 8,3%, lò đốt ở

- Theo báo cáo mới đây của WWF (Quỹ Quốc tế về Bảo vệ Thiên nhiên), ô nhiễm tại sông Mekong đã đẩy quần thể cá heo Irrawaddy tại khu vực này đến bờ tuyệt chủng do

nhiễm độc thủy ngân có tại sông Mekong Loài cá heo

Irrawaddy (Orcaella brevirostris) sinh sống trên đoạn sông Mekong dài 190 km giữa Lào và Campuchia Từ năm 2003

đã có 88 con bị chết, 60% số đó là cá heo con dưới hai

tuần tuổi Ước tính hiện nay chỉ còn có khoảng 64-76 cá thể loài này còn sống

I THUỘC TÍNH

- Ký hiệu Pb

- Số thứ tự nguyên tố: 82

- Trọng lượng nguyên tử: 207,19

- Là kim loại màu xám phớt xanh, mềm, dễ dát thành tấm mỏng, có

tỷ trọng cao (11,34 g/cm 3 ở 20 o C), nhiệt độ nóng chảy thấp

(327 o C), nhiệt độ sôi 1755 o C

- Trong tự nhiên chủ yếu gặp Pb ở dạng hoá trị +2, rất hiếm khi

gặp ở dạng hoá trị 4 (như PbO 2 , Pb 3 O 4 ) Hợp chất chì hoá trị 4 là chất oxy hoá mạnh

- Hàm lượng Pb trung bình trong nước biển là 2,7 µg/l

- Hàm lượng Pb trong đất khoảng 2-300 ppm

- Pb là nguyên tố có thời gian lưu giữ trong nước biển khá dài

(1,6.10 5 và 1,3.10 5 năm)

II HÀNH VI CỦA CHÌ TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT, NƯỚC, KHÔNG KHÍ

- Trong các đá magma, Pb có xu thế tăng dần hàm

lượng từ siêu mafic đến axit Trong các đá magma, Pb chủ yếu tập trung trong khoáng vật felspat, tiếp đó là

những khoáng vật tạo đá xẫm màu mà đặc biệt là biotit

- Trong thành tạo đá trầm tích và biến chất:Ở khu vực Đông Bắc Bộ, Pb được xếp vào nhóm nguyên tố quặng kim loại (Sn, Cu, Pb, Zn, Ga, Ag) rất phổ biến; chúng

được phát hiện với hàm lượng cao trong các đá trầm tích

và trầm tích biến chất, đặc biệt trong các đá Paleozoi Ở khu vực Tây Bắc Bộ, Pb và Cu là 2 nguyên tố quặng kim loại phổ biến với hàm lượng cao trong các đá trầm tích

và trầm tích biến chất Pb thường tập trung cao trong

các đá trầm tích ở 2 bên tả và hữu ngạn sông Đà

- Trong đới ngoại sinh nguyên tố Pb chủ yếu ở dạng bền vững Trong điều kiện bình thường của môi trường tự nhiên Pb thường ở trạng thái bền vững nên trong nước, thực vật, sinh vật thường có hàm lượng Pb rất thấp.

- Chỉ trong môi trường nhất định hoặc do tác nhân nhân tạo thì Pb mới ở dạng linh động Đặc trưng môi trường địa hoá, trong đó yếu tố quan trọng nhất là độ pH,

quyết định đến sự di chuyển và phân tán, tập trung của

Pb trong môi trường

- Khả năng di chuyển của Pb có thể tăng khi có mối

tương tác với các ion khác nhau trong dung dịch

- Ngoài ra phải kể đến tác nhân của con người làm cho

Pb phân tán mạnh mẽ hơn trong môi trường, có khi di chuyển liên quốc gia

Độ linh

động

tương đối

Điều kiện môi trường

Oxy hoá Axit Trung hoà -

kiềm KhửRất cao I I I, Mo, U, Se I

Cao Mo, U, Se, F,

Zn Mo, U, Se, F, Zn, Cu, Co,

Pb, Be, Bi,

Sb, Ti, Fe, Mn

III TÌNH HÌNH Ô NHIỄM CHÌ