Phân tích hàm lượng asen trong nước ngầm trên địa bàn huyện Đạ Tẻh và đề xuất giải pháp quản lý

Tại Ấn Độ gần đây đã có hơn 4 triệungười dân Tây Bengal bị mắc các bệnh kinh niên như u hắc tố, ung thư biểu bì, hoạithư da…; ở Bangladesh, 5 năm trở lại đây có hàng triệu người dân xuất

Chương 1 Mở đầuI.1 Đặt vấn đề

Từ rất lâu các nhà khoa học đã biết đến độc tính cuả asen (tên thông thường làthạch tín) đến cơ thể người và các loài động vật liên quan chủ yếu đến các nguồn gốc

tự nhiên Thật vậy, asen có mặt trong đất, nước, không khí tự nhiên liên quan chặt chẽđến các quá trình địa chất và địa hóa

Asen được đánh giá là chất cực độc, độc gấp 4 lần thủy ngân Tuy vậy, trước đâyngười ta vẫn dùng asen một cách thông dụng vì lợi thế của nó trong một số ngành như:công nghiệp khai mỏ, luyện kim…tính độc của asen được sử dụng để làm thuốc trừsâu, thuốc diệt cỏ, ngoài ra asen còn được dùng làm thành phần trong một số chất tăngtrọng cho gia súc…Chỉ đến hai thập niên gần đây khi có các cuộc nghiên cứu và tuyên

bố chính thức về độc tính của asen ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con ngườithì người ta mới xem xét lại việc sử dụng nó

Hiện nay, ở nhiều nơi trên thế giới ô nhiễm asen là vấn đề nhức nhối vì con đườngthâm nhập của asen vào cơ thể chủ yếu qua đường hô hấp và tiêu hóa, đặc biệt là thôngqua nguồn nước ngầm sử dụng bị nhiễm Asen Tại Ấn Độ gần đây đã có hơn 4 triệungười dân Tây Bengal bị mắc các bệnh kinh niên như u hắc tố, ung thư biểu bì, hoạithư da…; ở Bangladesh, 5 năm trở lại đây có hàng triệu người dân xuất hiện những đợt

tả, ung thư biểu bì trên quy mô lớn, đặc biệt là ở những quận phía Tây và phía Tây BắcBangladesh, sau này nguyên nhân được xác định là do nhiễm độc tích tụ asen trongnhiều năm, thảm kịch này được xem là đợt ngộ độc lớn nhất trong lịch sử loài người.Trong khi đó ở Nhật Bản, các xét nghiệm lâm sàng cho thấy, trong số 29 người uốngnước giếng bị ô nhiễm Asen có 27 người (93%) có biểu hiện mắc bệnh nhiễm hắc tố(Palmoplantar hyperkeratoris) cũng do ô nhiễm asen

Ở Việt Nam, qua khảo sát sơ bộ thuộc các đề tài nghiên cứu, khảo sát đại khoángsản của liên đoàn địa chất – khoáng sản và các chương trình bảo vệ sức khỏe doUNICEF tài trợ cho thấy, nước ngầm và nước giếng người dân vẫn sử dụng từ trướctới nay nhiều nơi như: Hà Nội, Việt Trì – Lâm Thao, thượng nguồn sông Mã…có hàmlượng asen vượt quá tiêu chuẩn cho phép, thậm chí có nơi vượt 10 lần chuẩn Đây thực

sự là vấn đề vô cùng cấp bách vì hiện nay ở nước ta số lượng người dân sử dụng nướcgiếng (gồm cả giếng khoan và giếng đào), sông, suối để sinh hoạt là rất lớn Với hiệntrạng sử dụng nước phức tạp như vậy cộng với việc ô nhiễm asen tiềm ẩn chưa phát

hiện hoặc chưa khảo sát thì việc nhiễm độc tiềm tàng là rất có khả năng xảy ra nếukhông kịp thời có các giải pháp thích hợp Và điều này, càng trở nên nguy hiểm hơnkhi hiện nay hầu hết các bệnh gây ra bởi nhiễm độc asen đều chưa có thuốc đặc trị Vìthế việc nghiên cứu tìm ra giải pháp mang lại nguồn nước an toàn cho người dân là hếtsức cần thiết

Đáp ứng nhu cầu cấp bách đó, đề tài “Phân tích hàm lượng asen trong nước ngầmtrên địa bàn huyện Đạ Tẻh và đề xuất giải pháp quản lý…” nhằm mục tiêu xác địnhkhu vực bị nhiễm asen nặng từ đó khuyến cáo cho người dân để họ biết cách đề phònghoặc đề ra các giải pháp mang lại nguồn nước an toàn cho người dân trên địa bànnghiên cứu

I.2 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định hàm lượng và sự phân bố asen trên địa bàn huyện Đạ Tẻh, từ đó đề xuấtcác biện pháp quản lý phù hợp nhằm mang lại cho người dân sống tại khu vực nghiêncứu nguồn nước an toàn thật sự

I.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu chính của đề tài là Asen trong nước ngầm trênđịa bàn huyện Đạ Tẻh – tỉnh Lâm Đồng từ ngày 1/03/2011 đến 15/05/2011, sau đó dựavào kết quả nghiên cứu được đề xuất một số giải pháp cho nguồn nước ngầm tại khuvực này

I.4 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được những mục tiêu mà đề tài nghiên cứu đã đưa ra, nhóm nghiên cứu đãthực hiện các nội dung sau:

- Sưu tầm tài liệu tổng quan về địa bàn nghiên cứu (cụ thể là huyện Đạ Tẻh);

- Sưu tầm, tổng hợp tài liệu tổng quan về asen, hiện trạng ô nhiễm asen trên thế giới vàViệt nam; phân bố asen;

- Tìm hiểu phương pháp lấy mẫu asen theo TCVN hiện hành;

- Tìm hiểu về các phương pháp phân tích asen;

- Sử dụng thiết bị định vị GPS để xác định các vị trí lấy mẫu nước ngầm Sử dụng cácphương pháp chồng lớp bản đồ;

- Tiến hành phân tích asen bằng phương pháp AAS;

- Thống kê kết quả phân tích, biểu diễn trên bản đồ, so sánh kết quả giữa các vùngnhỏ;

- Kết luận và định hướng cho đề tài

I.5 Phương pháp nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu, yêu cầu đặt ra của đề tài, việc thực hiện đề tài sử dụng cácphương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp lấy, phân tích mẫu;

- Phương pháp thu thập, tổng quan tài liệu;

- Phương pháp thống kê số liệu…

I.6 Giới hạn nghiên cứu

Vì thời gian thực hiện đề tài còn giới hạn nên đề tài cũng chỉ dừng ở phạm vi sau:

Đề tài chỉ mới xác định được hàm lượng asen trong nước ngầm trên địa bàn huyện ĐạTẻh, khoanh vùng được khu vực thuộc địa bàn huyện bị nhiễm asen nặng và từ đó đềxuất một số giải pháp quản lý, xử lý asen để cảnh báo các tác hại của asen đến ngườidân nơi thực hiện đề tài Tuy nhiên, các giải pháp đưa ra vẫn chưa được thực hiện vàcòn nhiều khó khăn trong việc áp dụng vào thực tế

Chương II TỔNG QUAN TÀI LIỆU

II.1 Giới thiệu đặc điểm khu vực nghiên cứu

II.1.1 Vị trí địa lý

Huyện Đạ Tẻh là một trong ba huyện phía Nam thuộc địa bàn tỉnh Lâm Đồng,trung tâm huyện cách thành phố Bảo Lộc 60Km về phía Nam, cách thành phố Hồ ChíMinh 158Km về phía Bắc, và có phía Đông Bắc giáp huyện Bảo Lâm, tỉnh LâmĐồng, phía Đông Nam giáp huyện Đạ Huoai, tỉnh Lâm Đồng, phía Tây giáp huyện CátTiên, tỉnh Lâm Đồng

Do huyện nằm trong khu vực chuyển tiếp giữa vùng Tây Nguyên và vùng ĐôngNam Bộ nên địa hình, đất đai, khí hậu, nguồn nước,… khá đa dạng để phát triển nhiềuloại cây trồng ngắn và dài ngày như lúa nước, mía, bắp, hồ tiêu, điều, cà phê và cây ănquả, Tuy nhiên, so với một số huyện khác, vị trí địa lý của huyện cũng có những hạnchế sau:

- Do nằm xa các trục giao thông chính và các trung tâm kinh tế của tỉnh và vùng,nên việc giao lưu phát triển kinh tế - xã hội với bên ngoài ít thuận lợi

- Huyện nằm trong vùng kinh tế mới và thuộc vùng sâu vùng xa, mặc dù đã đượcquan tâm đầu tư nhưng cho đến nay cơ sở hạ tầng còn thiếu và yếu, đồng thời tìnhtrạng di dân tự do ồ ạt vào huyện của một số năm trước đây đã và đang gây áp lực lớncho phát triển kinh tế - xã hội trên địa bàn huyện

II.1.2 Điều kiện tự nhiên huyện Đạ Tẻh

- Địa hình núi cao bị chia cắt mạnh: Diện tích 40.150 ha (chiếm gần 77% diện tích

tự nhiên), cao độ biến động từ 200-625 m, phân bố ở phía Bắc và Đông-Bắc huyện,thuộc khu vực thượng lưu các con sông suối, tập trung ở địa phận các xã Quảng Trị,

Mỹ Đức, Quốc Oai và một phần phía Bắc các xã Đạ Lây, Hương Lâm, An Nhơn Hiện

trạng sử dụng đất khu vực này là đất rừng và đồi núi trọc Do địa hình núi cao, độ dốclớn, nên trước mắt cũng như lâu dài dạng địa hình này thích hợp cho phát triển rừng.

- Địa hình núi thấp xen kẽ với các thung lũng hẹp: Diện tích 12.193 ha (chiếm 23%diện tích tự nhiên), phân bố ở phía Nam và Tây Nam huyện, thuộc khu vực hạ lưu cáccon sông, tập trung ở thị trấn Đạ Tẻh, xã Hà Đông, Đạ Kho và một phần phía Nam các

xã Đạ Lây, Hương Lâm và An Nhơn, địa hình khu vực này khá bằng phẳng, cao độbiến đổi từ 120 – 200 m Đây là địa bàn sản xuất nông nghiệp, phân bố các khu dân cư

và các công trình kết cấu hạ tầng thiết yếu phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội củahuyện

Khí hậu thời tiết

Huyện Đạ Tẻh có 2 chế độ khí hậu đan xen nhau: Khí hậu cao nguyên Nam Trung

Bộ và khí hậu Đông Nam Bộ, trong đó: vùng núi phía Bắc có khí hậu cao nguyên, nênnhiệt độ thấp và mát mẻ, lượng mưa lớn và phân bố tương đối đều giữa các thángtrong năm; vùng phía Nam chịu ảnh hưởng của khí hậu miền Đông Nam Bộ, nên chế

độ nhiệt và số giờ nắng cao hơn, lượng mưa thấp và số ngày mưa ít hơn

So với khí hậu của Bảo Lộc và khí hậu vùng Đông Nam Bộ, khí hậu của Đạ Tẻh cónhững đặc điểm nổi bật sau:

- Chế độ nhiệt và chế độ bức xạ mặt trời cao hơn khu vực Bảo Lộc và thấp hơnchút ít so với vùng Đông Nam Bộ, sẽ là điều kiện thuận lợi để tăng năng suất và đặcbiệt là chất lượng nông sản hàng hoá, nhưng cũng gây hạn chế cho việc phát triển cáccây trồng có yêu cầu nhiệt độ thấp hơn

- Lượng mưa bình quân năm, số ngày mưa trong năm và độ ẩm trung bình đều thấphơn so với vùng Bảo Lộc nhưng cao hơn so với vùng Đông Nam Bộ, nên việc bố trí cơcấu mùa vụ cho cây trồng sẽ bớt căng thẳng hơn so với vùng Đông Nam Bộ

- So với vùng Đông Nam Bộ, Đạ Tẻh có những ngày mưa lớn và tập trung hơn,cùng với yếu tố địa hình, đã gây ra tình trạng ngập lũ ở các khu vực địa hình thấp, đặcbiệt là các khu vực trũng ven sông

Thổ nhưỡng

Theo báo cáo khoa học “Kết quả điều tra, đánh giá đất đai huyện Đạ Tẻh - tỉnhLâm Đồng” của trung tâm nghiên cứu chuyển giao kỹ thuật đất phân, được tiến hànhtrong năm 2000 và dự án quy hoạch sử dụng đất thời kỳ 2001- 2010, cho thấy toànhuyện huyện Đạ Tẻh có 4 nhóm đất chính với 17 đơn vị phân loại đất sau:

TT Ký

II.1.3 Tài nguyên nước ngầm

Theo kết quả điều tra của chương trình Tây Nguyên II (48C-II) và chương trìnhKC-12 (năm 1993) của Liên đoàn Địa chất - Thuỷ văn thực hiện sơ bộ đánh giá tàinguyên nước cho thấy như sau:

- Nước ngầm trên địa bàn huyện thuộc 2 phức hệ chính:

+ Phức hệ chứa nước lỗ hổng các trầm tích nhiều nguồn gốc Haloxen, thành phầnphức hệ gồm: cuội, sạn, bột kết và than bùn, chiều dày tầng nước từ 1-25 m, lưu lượngmạt lộ nước từ 0,01-6,89 L/s

+ Phức hệ chứa nước khe nứt các trầm tích lục nguyên, phun trào Jura muộn vàKreta muộn, thành phần phức hợp gồm: Đá Đaxit, Riolit tầng trên, đá cát và bột kết

tầng dưới Bề mặt phong hoá là sét pha cát dày 0,5-5 m, chiều dày cả phức hệ khoảng

450 m, lưu lượng các mạt lộ nước 0,06-0,64 L/s

Về chất lượng các nguồn nước, theo kết quả điều tra của Dự án Quy hoạch thuỷ lợi

và nước sinh hoạt nông thôn vùng Đạ Huoai - Đạ Tẻh do Xí nghiệp tư vấn thiết kế xâydựng thuỷ lợi 3 thực hiện tháng 11/2000 cho thấy:

- Nước ngầm tầng mặt (giếng đào): Nước ngầm tầng mặt và nước sát mặt, mựcnước thay đổi theo vùng và theo mùa: Khu vực trung tâm huyện Đạ Tẻh do được điềutiết bởi hồ Đạ Tẻh nên có mực nước ngầm tương đối nông, độ sâu có nước của cácgiếng đào từ 2- 6 m, vùng đồi núi có mực nước ngầm từ 15-20 m Vào mùa mưa, mựcnước cách mặt đất từ 1-2 m, nhưng về mùa khô mực nước hạ xuống cách mặt đất 5-6

m ở những khu vực bào mòn tích tụ và 7-12 m ở những khu vực tích tụ xâm thực

- Nước ngầm tầng sâu (giếng khoan với độ sâu >20 m): Ở độ sâu >20 m, nướcngầm có độ cứng và độ kiềm khá cao (độ cứng toàn phần 1,950 mg CaCO3/L, độ kiềmtoàn phần 1,325 mg CaCO3/L, môi trường axít 0,8 mg oxy/L) Như vậy, nếu khai thácnước ngầm cung cấp nước sạch cho các khu dân cư tập trung như thị trấn và các khucông nghiệp thì đòi hỏi phải có các biện pháp kỹ thuật để xử lý

II.1.4 Tình hình kinh tế - xã hội từ 2006 – 2010

II.1.4.1 Tình hình kinh tế

Trong giai đoạn 2006-2010, Đạ Tẻh đã đạt được những thành tựu kinh tế - xã hộiquan trọng, đạt và vượt mức hầu hết các chỉ tiêu đề ra trong Nghị quyết Đại hội VI, cụthể: tốc độ tăng trưởng GDP bình quân hàng năm đạt 12,3% (tăng trên 2,3 so với chỉtiêu); GDP bình quân đầu người đến năm 2010 đạt gần 18 triệu đồng (tăng khoảng 10triệu đồng so với chỉ tiêu); đầu tư toàn xã hội giai đoạn 2006-2010 đạt 1.012 tỷ đồng(tăng 6,2 lần so với giai đoạn trước); thu ngân sách nhà nước 5 năm (2006-2010) đạt97,96 tỷ đồng (tăng 49,8% so với KH tỉnh giao); tổng sản lượng lương thực quy thócđạt 37.918 tấn; tỷ trọng các ngành trong cơ cấu kinh tế có sự chuyển dịch tích cực,nông – lâm nghiệp chiếm 52%, công nghiệp – xây dựng chiếm 14,34%, dịch vụ -thương mại 33,66%; tỷ lệ hộ nghèo còn 14% (giảm 2% so với chỉ tiêu Nghị quyết2006-2010 đề ra); tỷ lệ tăng dân số tự nhiên còn 1,13%; tỷ lệ trẻ em dưới 5 tuổi suydinh dưỡng còn dưới 17%; 100% số xã đạt chuẩn quốc gia về y tế; 17,14% số trườnghọc đạt chuẩn quốc gia; 21% thôn, khu phố văn hóa, 70,6 cơ quan, đơn vị đạt công sởvăn hóa; 78,64 hộ đạt gia đình văn hóa; 99% thôn, khu phố có lưới điện với 95% số hộ

dân được sử dụng điện Thành tựu nổi bật nhất trong phát triển kinh tế xã hội của ĐạTẻh là đã chuyển đổi được cơ cấu vật nuôi, cây trồng mùa vụ hợp lý và đã xây dựngđược vùng lúa chất lượng cao Huyện cũng đã phát huy được thế mạnh về lâm nghiệpthông qua việc giao khoán quản lý bảo vệ rừng cho dân, giao đất trống đồi trọc vàrừng nghèo kiệt cho các cá nhân, doanh nghiệp đầu tư trồng rừng kinh tế và đã thu hútđược 31 dự án đầu tư, vừa giải quyết được việc làm cho người dân, vừa tạo cơ sở đẩymạnh phát triển công nghiệp trong những năm tiếp theo.

II.1.4.2 Văn hóa xã hội

Trong lĩnh vực văn hóa xã hội, Đạ Tẻh đã thực hiện tốt việc xã hội hóa giáo dục,xây dựng đời sống văn hóa ở cơ sở Đặc biệt, cuộc vận động “Học tập và làm theo tấmgương đạo đức Hồ Chí Minh” đã được triển khai, thực hiện hiệu quả, có sức lan tỏasâu rộng trong đời sống chính trị xã hội của địa phương Do vậy, Đạ Tẻh được đánhgiá là một điển hình trong toàn quốc về thực hiện cuộc vận động này

II.2 Tổng quan về Asen

II.2.1 Giới thiệu về Asen

Asen là tên Việt gọi nguyên tố số 33 lượng bảng tuần hoàn Men-đê-lê-ép, tên Anh

là Arsenic, tên thông thường là thạch tín Nguyên tố asen có kí hiệu là As Asen tồn tạidưới nhiều dạng khác nhau

Theo Từ điển Bách khoa dược học xuất bản năm 1999 thì thạch tín là tên gọi thông

thường dùng chỉ nguyên tố asen, nhưng cũng đồng thời dùng chỉ hợp chất oxit củaasen hoá trị III (As2O3) Oxit này màu trắng, dạng bột, tan được trong nước, rất độc.Khi uống phải một lượng thạch tín (As2O3) bằng nửa hạt ngô, người ta có thể chếtngay tức khắc

Asen là một thành phần tự nhiên của vỏ Trái Đất, khoảng 1 -2mg As/kg Một sốquặng chứa nhiều asen như là pyrit, manhezit, Trong các quặng này, asen tồn tại ởdạng hợp chất với lưu huỳnh rất khó tan trong nước Đã thấy một số mẫu quặng chứaasen cao 10 - 1000 mg As/kg hoặc hơn

Asen là một chất rất độc, độc gấp 4 lần thuỷ ngân Asen tác động xấu đến hệ tuầnhoàn, hệ thần kinh Nếu bị nhiễm độc từ từ, mỗi ngày một ít, tuỳ theo mức độ bị nhiễm

và thể tạng mỗi người, có thể xuất hiện nhiều bệnh như: rụng tóc, buồn nôn, sút cân,ung thư, giảm trí nhớ Asen làm thay đổi cân bằng hệ thống enzim của cơ thể, nên táchại của nó đối với phụ nữ và trẻ em là lớn nhất

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 môitrường do chuyển hóa sinh học

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

Asen thường có trong rau quả, thực phẩm, trong cơ thể động vật và người với nồng

độ rất nhỏ, gọi là vi lượng Ở mức độ bình thường, nước tiểu chứa 0,005-0,04 mgAs/L, tóc chứa 0,08-0,25 mg As/kg, móng tay, móng chân chứa 0,43-1,08 mg As/kg.Asen là một thành phần tự nhiên của vỏ Trái Đất, khoảng 1 - 2mg As/kg Một sốquặng chứa nhiều asen như là pyrit, manhezit, Trong các quặng này, asen tồn tại ởdạng hợp chất với lưu huỳnh rất khó tan trong nước Đã thấy một số mẫu quặng chứaasen cao 10 - 1000 mg As/kg hoặc hơn.Các hợp chất của asen được dùng để tạo màu,dùng trong thuốc diệt côn trùng, nước sơn

Asen được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp: luyện kim, sản xuất gốm, thủy tinh

và pha lê, thuốc nhuộm, mực in màu, pháo bông, làm chất bán dẫn, linh kiện điện tửbán dẫn; trong nông nghiệp: thuốc trừ sâu, bảo quản gỗ…

Asen tồn tại phổ biến trong môi trường xung quanh, và mọi người điều tiếp xúc vớimột lượng nhỏ của chúng Con đường thâm nhập chủ yếu của asen là vào cơ thể quacon đường thức ăn, nước uống và không khí.

II.2.1.2 Tính chất lý hóa học

Tính chất vật lí

Ở dạng đơn chất cũng như dạng hợp chất, asen vừa có tính chất của kim loại vừa

có tính chất của phi kim loại, nó là nguyên tố nửa kim loại

Trạng thái đơn chất có hai dạng thù hình: kim loại và không kim loại

- Dạng không kim loại: Là chất rắn có màu vàng (được gọi là asen vàng), được tạonên khi ngưng tụ hơi; có mạng lưới lập phương, kiến trúc của mạng lưới đó gồmnhững phân tử As4 liên kết với nhau bằng lực Van der Waals; phân tử As4 có cấu tạo tứdiện đều Asen vàng tan trong CS2 cho dung dịch gồm những phân tử As4 Asen vàngkém bền, ở nhiệt độ thường, dưới tác dụng của ánh sáng nó chuyển sang dạng kimloại

- Dạng kim loại: Có màu trắng bạc, hơi xám (được gọi là asen xám) Asen xám cókiến trúc lớp, không tan trong CS2 Dẫn điện, dẫn nhiệt, nhưng dòn dễ nghiền thànhbột

Khồi lượng riêng: 5,726 (g/cm3)

- Phản ứng với halogen, lưu huỳnh

Ở dạng bột, As bốc cháy trong khí Clo:

- Phản ứng với các kim loại

As tương tác với kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và một số kim loại khác ở nhiệt

độ cao tạo asenua

2As + 3Ca = Ca3As2

2As + 3Cu = Cu3As2

Với các kim loại khác asen tạo nên hợp kim

- Phản ứng với nước, dung dịch axit, dung dịch kiềm

As không tan trong nước, trong dung dịch HCl, H2SO4… chỉ tan trong HNO3 vànước cường thủy

3As + 5HNO3 + 2H2O = 3H3AsO4 + 5NO

As chỉ tan trong kiềm nóng chảy khi có mặt oxi

2As + 6NaOH + O2 = 2Na3AsO4 + 3H2

II.2.1.3 Các hợp chất của Asen

Các hợp chất của As (III)

Ở trạng thái tự nhiên, asen tồn tại ở nhiều dạng hợp chất khác nhau nhưng dạnggây độc và ảnh hưởng mạnh đến con người nhiều nhất là As (III); gồm các dạng tồn tạisau: Asenic florur (AsF3), asenic cloride (AsCl3), asenic (III) bromide (AsBr3), asenicIodide (AsI3), asenic Hidide (AsH3), asenic Oxide (AsO3), asenic sulphide (As2S3),asenic telluride (AsTe3) Tính chất chung của các hợp chất As (III) là thế hiện tínhkhử

Các hợp chất của As (V)

Trong tự nhiên, As (V) thường tồn tại ở các dạng sau: Asenic floride (AsF5), aseniccloride (AsCl5), asenic Oxide (As2O5), asenic sulphide (As2S5) Tính chất chung củacác hợp chất As (V) là thể hiện tính oxi hóa

II.2.1.4 Tính chất sinh học

Asen tự do cũng như hợp chất của nó rất độc Trong các hợp chất thì hợp chất của

As (III) là độc chất Tổ chức y tế thế giới (WHO) đã xếp asen vào danh sách các độc tốnhóm A gồm: Hg, Pb, Se, Cd, As

Asen và các hợp chất của nó là độc chất độc mạnh có khả năng gây ung thư da, ungthư phổi, ung thư gan, ung thư túi mật…; gây ra các rối loạn hoạt động của hệ thầnkinh và hệ tuần hoàn.

Những người bệnh dùng thuốc có asen và những công nhân tiếp xúc nhiều với asenthường có tần số rối loạn nhiễm sắc thể cao

Ngoài việc gây độc cấp tính, asen còn gây độc trường diễn do tích lũy ở gan tớimột mức độ đủ gây tử vong, liều gây tử vong là 0,1g (tính theo As2O3)

As (III) thể hiện độc tính bằng việc tấn công lên các nhóm –SH của các enzym, làmcản trở hoạt động của các enzyme

Do tương tự về tính chất hóa học với phospho, asen tham gia vào một số quá trìnhsinh hóa, cản trở sự hình thành APT; cụ thể trong quá trình hình thành phát triển APT

có một giai đoạn quan trọng là tổng hợp 1, diphotpho glyxerat từ Glyxeraldehyt – photphat; nếu có mặt asen sẽ tạo ra 1- aseno-3-photpho glyxerat (sự photpho hóa sẽ bịthay thế bằng sự asen hóa)

3-II.2.2 Cơ chế xâm nhập của Asen

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

Asen được giải phóng vào môi trường do quá trình oxi hóa các khoáng sunfua hoặckhử các khoáng oxi hydroxyt 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 vẫnchưa thống nhất Thông qua các quá trình thủy địa hóa và sinh địa hóa, các điều kiệnđịa chất thủy văn mà asen có thể thâm nhập vào môi trường nước Hàm lượng asentrong nước dưới đất phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trường địa hóa Asen tồntại trong nước dưới lòng đất ở dạng H2AsO4-1 (trong môi trường acid đến gần trungtính), HAsO4-2 (trong môi trường kiềm) Hợp chất H3AsO3 được hình thành chủ yếutrong môi trường oxi hóa – khử yếu Các hợp chất của asen và natri có tính hòa tan rấtcao Những muối của As với Ca, Mg và các hợp chất As hữu cơ trong môi trường pHgần trung tính, nghèo Ca thì độ hòa tan kém hơn các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là asenacid fulvic thì rất bền vững, có xu thế tăng theo độ pH và tỉ lệ asen acid fulvic Cáchợp chất của As (V) hình thành theo phương thức này Phức chất asen như vậy có thểchiếm tới 80% các dạng hợp chất As tồn tại trong nước dưới đất

Nước dưới đất trong những vùng trầm tích núi lửa, một số khu vực quặng hóanguồn gốc nhiệt dịch, mỏ dầu khí, mỏ than… thường giàu asen.

Nếu nước dưới đất không có oxi thì các hợp chất asenat được khử thành asenite,chất này có độc tính gấp 4 lần asenat Trong trường hợp tầng đất giàu chất hữu cơ vàsắt thì khả năng hấp thụ asen tốt khiến tiềm năng ô nhiễm asen cao hơn

Nguyên nhân khiến cho nguồn nước có hàm lượng asen cao là do sư oxi hóaasenopyrit, pyrit trong các tầng sét và lớp kẹp than bùn trong bồi tích cũng như giảiphóng asen dạng hấp thụ khi khử keo hydroxit Fe (III) bởi các hợp chất hữu cơ và visinh vật

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

II.2.3 Ảnh hưởng của Asen

II.2.3.1 Hiệu ứng hóa sinh của Asen

Asen thường có mặt trong thuốc trừ sâu, diệt nấm, diệt cỏ dại Trong số các hợpchất 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

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

Do có sự tương tự về tính chất hóa học với photpho, asen can thiệp vào một

số quá trình hóa sinh làm rối loạn phospho Có thể thấy được hiện tượng này khinghiên 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 vàphát 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 – phophoglixeratgây cản trở giai đoạn này Sự photpho hóa được thay bằng sự asen hóa, quátrình 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 kếtcủa nhóm sunfua bảo toàn các cấu trúc bậc 2 và bậc 3

II.2.3.2 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 từ0,05 mg/L xuống 0,01 mg/L Việc thay đổi tiêu chuẩn này được dựa trên bằng chứngdịch tễ học về mối liên quan giữa asen và ung thư Tuy nhiên, tiêu chuẩn nước uốngcủa nhiều nước trong đó có Việt Nam trước năm 2002 vẫn 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 Tiêu chuẩn của tổ chức y tế thế giới (WHO) là 0,01 mg/L

II.2.3.3 Ảnh hưởng của Asen đến sức khỏe con người

Các hướng mà asen có thể xâm nhập vào con người

Asen gây ung thư biểu mô da, phế quản, phổi, các xoang v.v…do asen và các hợpchất của asen có tác dụng lên nhóm sulphydlyl (-SH), phá vỡ quá trình photphoryl hóa.Các enzym sản sinh năng lượng của tế bào trong chu trình acid xitric bị ảnh hưởng rấtlớn Enzym bị ức chế do việc tạo phức với asen (III) ngăn cản sự sản sinh phân tửAPT Do asen có tính chất hóa học tương tự như photpho, nên chất này có thể làm rốiloạn photpho ở một số quá trình hóa sinh.

Theo tổ chức y tế thế giới WHO, cứ 10.000 người thì có 6 người bị ung thư do sửdụng nước ăn có nồng độ asen > 0.01 mg/L nước Asen là nguyên tố khi được ăn vàorất khó hấp thụ và phần lớn được đào thải ở nguyên dạng Các hợp chất asen hòa tantrong nước được hấp thụ nhanh chóng từ ống tiêu hóa, asen (V) và asen hữu cơ đượcđào 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 kì bán hủy của nó trong cơ thể người trong vòng 20 đến 40ngày

Mặc dù các kết quả nghiên cứu cho thấy asen có thể là một nguyên tố thiết yếu chomột số loài động vật như dê, chuột, gà nhưng chưa có bằng chứng đề nói rằng asen cầncho con người

Nhiễm độc asen cấp của con người chủ yếu phụ thuộc vào nhịp độ đào thải khỏi cơthể của các hợp chất Asine được coi là dạng độc nhất sau đó đến asenite, asenate vàhợp chất asen hữu cơ

Hiện tại vẫn chưa có một bản liệt kê đầy đủ nào về các bệnh do asen Asen vô cơđược coi là chất gây ung thư; đồng thời nó cũng gây nhiều tác động khác nữa Đôi khicác triệu chứng khó thở gây ra bởi asen bị nhầm lẫn với triệu chứng của các bệnhkhác Asen có thể gây bệnh cấp tính hay mãn tính; tuy nhiên dưới góc độ asen trongnước uống, thường chỉ có các bệnh mãn tính (do dùng nước uống có nồng độ asen quá

từ năm lần mức cho phép sẽ gây ra các bệnh ung thư; bao gồm ung thư da, ung thưbàng quang, thận, phổi, gan, các bệnh tiểu đường)

Trong nước uống, asen không trông thấy được, không mùi vị, nên không thể pháthiện Sư phát hiện người nhiễm asen rất khó do những triệu chứng của bệnh phải từ 5đến 15 năm sau mới xuất hiện Bởi vậy, các nhà hóa học còn gọi là “sát thủ vô hình”.Ngộ độc asen là các bệnh kinh niên do sử dụng nước uống có chứa asen ở nồng độcao trong một khoảng thời gian dài Các hiệu ứng bao gồm sự thay đổi màu da, sự hìnhthành của các vết cứng trên da, ung thư da (xem hình 1), ung thư phổi, ung thư thận vàbàng quang cũng như có thể dẫn tới hoại tử

Hình 1

Nếu bị ngộ độc cấp tính bới asen có biểu hiện: Khát nước dữ dội, đau bụng, nônmửa, tiêu chảy, mạch đập yếu, mặt nhợt nhạt và 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 nhỏnhưng trong thời gian dài sẽ gây: Mệt mỏi, buồn nôn và nôn, hồng cầu và bạch cầugiảm, da sạm, rụng tóc, sút cân, giảm trí nhớ, mạch máu bị tổn thương, rối loạn nhịptim, đau mắt, đau tai, viêm dạ dày và ruột, làm kiệt sức, ung thư…

Người uống nước ô nhiễm asen lâu ngày sẽ có các đốm sẫm màu trên cơ thể hayđầu các chi, niêm mạc lưỡi, hoặc sừng hóa da, gây sạm và mất sắc tố, bệnh bowen(biểu hiện đầu tiên là một phần cơ thể đỏ ửng, sau đó bị chảy nước và lở loét).

Bệnh sừng hóa da thường xuất hiện ở da tay, chân, lòng bàn tay, gan bàn chân,phần cơ thể bị cọ sát nhiều hoặc tiếp xúc ánh sáng nhiều lâu ngày sẽ tạo thành các đinhcứng màu trắng gây đau đớn

Bệnh đen và rụng móng chân có thể dẫn đến hoại tử, rụng dần từng đốt ngón chân.Ảnh hưởng độc hại đáng lo ngại nhất của asen tới sức khỏe là khả năng gây độtbiến gen, ung thư, thiếu máu, các bệnh tim mạch (cao huyết áp, rối loạn tuần hoànmáu, viêm tắc mạch ngoại vi, bệnh mạch vành, thiếu máu cục bộ cơ tim và não), cácloại bệnh ngoài da (biến đổi sắc tố, sạm da, sừng hóa, ung thư da…), tiểu đường, bệnhgan và các vấn đề liên quan tới hệ tiêu hóa, các rối loạn ở hệ thần kinh – ngứa hoặcmất cảm giác ở chi và khó nghe Sau 15-20 năm kể từ khi phát hiện người nhiễm độcasen sẽ chuyển sang ung thư và chết

II.2.4 Hiện trạng ô nhiễm Asen

II.2.4.1 Hiện trạng ô nhiễm Asen trên thế giới

Asen (thạch tín) trong nguồn nước sinh hoạt là vấn đề nguy hiểm của nhiều quốcgia và vùng lãnh thổ trên thế giới như: Ấn Độ, Băng-la-đét, Trung Quốc, Mỹ, Ca-na-

đa, Mê-hi-cô

Băng-la-đét, nơi được đánh giá là có mức ô nhiễm cao trên thế giới, với nguy cơgây tử vong hàng trăm nghìn người Tại các nước phát triển, asen cũng có được tìmthấy trong nước và các hoạt động công nghiệp như khai khoáng

Ô nhiễm asen trong đất và nước đã được phát hiện và nghiên cứu nhiều trên thếgiới, trong đó có vụ ô nhiễm asen trong nước ngầm ở Bănglađet được coi là vụ ngộđộc asen lớn nhất trong lịch sử loài người

Hiện tượng nước uống nhiễm độc asen không chỉ đe dọa người dân Banglađét: cácnghiên cứu mới đây cho thấy, vấn đề này đã ảnh hưởng đến cuộc sống của người dân ở

17 nước trên thế giới - trong số đó có nửa tỷ dân ở khu vực châu thổ sông Hằng

Năm 1991, lần đầu tiên thế giới phát hiện ra ô nhiễm asen trong nước ngầm tại ĐàiLoan Số người bị ảnh hưởng lên tới 100.000

 Hàm lượng asen trong nước mưa (μg/l) ở g/l) ở Thái Bình Dương là 0,6; Nhật 1,6; ThụyĐiển 2,5; vùng không bị nhiễm ở Bắc Âu là 0,005 -0,018 (trung bình là 0,08) ; vùng ônhiễm ở Bắc Âu là 3,6-84 (trung bình là 12,3)

 Hàm lượng asen ở thế giới trong nước biển 3,7; ở nước sông là 4; trong nướcsông ở Mỹ là 1,5; Nhật là 1,7; Liên Bang Đức là 3,6; Thụy Điển là 0,2-10; Anh là 15

 Hàm lượng asen trong nước dưới đất (μg/l) ở g/l) ở Nauy là 0,002-11 (trung bình là0,02); ở Ireland là 0,2-0,4; Liên Xô là 3; Nhật là 0,3-3,4; Mỹ là 1-6; Thụy Điển là0,08-2

II.2.4.2 Ô nhiễm Asen ở tỉnh Lâm Đồng

Theo ước tính ban đầu của Quỹ Nhi đồng Liên hiệp quốc UNICEF vừa công bố, 10triệu dân Việt Nam có nguy cơ mắc bệnh vì nguồn nước nhiễm thạch tín Khảo sát chothấy mức độ bị ô nhiễm asen ở miền Bắc cao hơn khu vực phía Nam Đáng quan ngại

là toàn bộ vùng đồng bằng sông Hồng đều đang trong tình trạng báo động về mức ônhiễm này Ở Việt Nam trong những năm gần đây cũng đã có nhiều công trình nghiêncứu về ô nhiễm asen Dựa vào nguồn gốc, đặc điểm di chuyển và tập trung của asen,

có thể chia lãnh thổ Việt Nam ra thành 3 kiểu vùng có khả năng ô nhiễm asen như sau:vùng miền núi, vùng đồng bằng và vùng duyên hải

Asen ở trong đất và nước ngầm: Theo điều tra của UNICEF, asen có trong tất cảđất, đá, các trầm tích được hình thành từ nghìn năm trước tại Việt Nam, với nồng độkhác thẩm thấu vào mọi bề mặt có đất sét, chất kết tủa hay chất hữu cơ trong nướcngầm Do đó, hàm lượng cùa thạch tín (asen) có trong đất và nước ngầm là tuỳ thuộcvào cấu tạo đia chất của đất Việt Nam có nhiều nơi bị nhiễm asen và là quốc gia thứhai trên thế giới, sau Bangladesh Quan sát bản đồ nhiễm asen Việt Nam có thể thấy, ởBắc Bộ, hầu hết các tỉnh phía Nam sông Hồng như Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hà Tây (cũ)(Đan Phượng, Thanh Oai, Hoài Đức, Phúc Thọ… ), Hưng Yên, Hà Nam, Nam Định,Ninh Bình… đều bị nhiễm asen với nồng độ cao Riêng Thanh Hóa thì cả thượngnguồn lẫn hạ nguồn sông Mã đều bị nhiễm nặng Ở Nam Bộ thì Lâm Đồng, ĐồngTháp, An Giang… cũng có hàm lượng arsen trong nước đang ở mức báo động (Theobáo cáo Vấn đề ô nhiễm môi trường bởi thạch tín của Lê Văn Khê Đại Học Cần Thơ).Bản đồ ô nhiễm asen:

Theo báo Thanh Niên ngày 7/07/2008, tại Lâm Đồng, nước giếng ở nhiều huyệntrong tỉnh có hàm lượng thạch tín (asen) vượt tiêu chuẩn cho phép Do đó, UBND tỉnhLâm Đồng đã yêu cầu phổ biến cho nhân dân được biết.

Trạm quan trắc và giám sát môi trường, thuộc Sở TN-MT Lâm Đồng vừa có 2 đợtđiều tra, khảo sát, lấy mẫu phân tích đánh giá hiện trạng nhiễm asen (As) trong nguồnnước tại các huyện trong tỉnh Kết quả cho thấy có dấu hiệu ô nhiễm nguồn nước ngầmvới hàm lượng asen cao hơn mức cho phép Đợt 1 được thực hiện nhằm đánh giá sơ bộhiện trạng ô nhiễm asen trên địa bàn tỉnh và đã điều tra, khảo sát lấy mẫu phân tích ở

70 xã của cả 12 huyện, thị xã, thành phố (10 mẫu/xã) Trong 700 mẫu nước thô tươngứng với 700 vị trí giếng và mạch lộ (152 giếng khoan, 542 giếng đào và 6 mạch lộ) thì

có đến 31 giếng có hàm lượng asen > 0,05 mg/L (20 giếng khoan, 11 giếng đào) Đợt

2, những địa phương có hàm lượng asen > 0,05 mg/L nhiều hơn 1 mẫu nước trở lên sẽđược điều tra chi tiết (lấy mẫu phân tích 50 mẫu/xã) Theo đó, trong 70 xã đã điều tra ởđợt 1 thì có 19 xã phải tiến hành điều tra ở đợt 2

Kết quả phân tích cho thấy có đến 58 mẫu có hàm lượng asen > 0,05mg/L (44giếng khoan và 14 giếng đào) Dẫn đầu là huyện Đạ Tẻh với 3 xã Triệu Hải (7 mẫu),

An Nhơn (21 mẫu), Hương Lâm (9 mẫu); kế đến là huyện Đơn Dương có 3 địaphương là Đ’Ran (4 mẫu), Quảng Lập (4 mẫu), Thạnh Mỹ (2 mẫu), Lạc Xuân (1 mẫu);lần lượt đến Đạ Huoai thì có Mađaguôi (3 mẫu); Đức Trọng có Ninh Gia (4 mẫu) vàĐam Rông có ĐạRsal (3 mẫu) Theo tiêu chuẩn vệ sinh nước sử dụng cho ăn uống trựctiếp ban hành tại Quyết định số 1329/2002/BYT-QĐ ngày 18/04/2002 hàm lượng asen

< 0,01 mg/L và tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm TCVN 5944 – 1995 hàm lượng asen

< 0,05 mg/L thì có nhiều giếng được khảo sát, phân tích vượt tiêu chuẩn cho phép

II.2.5 Giới thiệu về các phương pháp phân tích Asen thông dụng trên thế giới

Người ta thường sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại, phương pháp phântích hóa lý để xác định asen như:

- Phương pháp trắc quang so màu

- Phương pháp hấp thụ nguyên tử

- Phương pháp kích hoạt nơtron

Ngoài ra khi cần phát hiện và định lượng sơ bộ nhanh asen người ta có thể sử dụngphương pháp định lượng nhanh AsH3

II.2.5.1 Phương pháp định lượng nhanh AsH 3

- Dùng hidro mới sinh (Zn+ + H+), có mặt SnCl2 để khử hợp chất của As (trong dungdịch) đến AsH3, hợp chất này được hấp thụ bằng giấy tẩm (HgCl2 + KI), tạo hợp chấtphức As – Hg – I có màu vàng gạch:

AsH3 + KI + HgCl2 (AsI3 + As2Hg3 + As(HgCl)3 + AsI2(HgCl) + )

- Hàm lượng asen được xác định dựa vào cường độ màu của vết thử với màu củathang so sánh

Phương pháp đơn giản, nhanh song độ tin cậy (về mặt định lượng) không cao vì chỉ

có tác dụng xác định sơ bộ ban đầu

II.2.5 2 Phương pháp trắc quang so màu

Nguyên tắc chung của phương pháp

Cho chất cần phân tích (ion kim loại) tác dụng với một thuốc thử (R) nào đó để tạothành một hợp chất có màu Khi chiếu một chùm tia sáng có năng lượng thích hợp vàohợp chất màu thì các điện tử hóa trị (liên kết α, liên kết π, đôi e tự do) trong phân tử sẽhấp thụ năng lượng của chùm ánh sáng và chuyển lên trạng thái kích thích có nănglượng cao hơn Hiệu số giữa hai mức cơ bản và kích thích chính là năng lượng màphân tử đã hấp thụ từ nguồn sáng

Trong quá trình kích thích còn kèm theo cả sự quay và dao động của nguyên tửtrong phân tử và cả phân tử, vì thế mà tổng năng lượng mà phân tử nhận được khi kíchthích bao gồm ba thành phần:

E = Ee + Ed + Eq

Trong đó: Ee là năng lượng kích thích điện tử hóa trị;

Ed là năng lượng dao động của nguyên tử trong phân tử;

Eq là năng lượng quay của nguyên tử trong phân tử và phân tử

Tổng năng lượng này tương ứng với năng lượng của chùm sáng nằm trong vùngUV-VIS Phổ hấp thụ này được gọi là phổ hấp thụ phân tử UV-VIS (200-800 nm).Bằng cách đo sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu, ta có thể xác định được hàmlượng của chất màu theo định luật Bouger-Lambert-Beer:

I = Io 10-.c.l

Trong đó: I – cường độ chùm sáng đi qua dung dịch; Io – cường độ chùm sáng tớidung dịch;  - hệ số hấp thụ ánh sáng, là đại lượng không đổi đặc trưng cho mỗi chấtmàu; c – nồng độ chất màu trong dung dịch; l – chiều dày của lớp dung dịch hấp thụánh sáng

Phương trình của định luật Bouger-Lambert-Beer được viết dưới dạng:

Trong đó: D – mật độ quang của dung dịch

Xác định asen bằng phương pháp trắc quang so màu

Khử hợp chất của asen trong dung dịch đến AsH3 bằng (Zn + H+ + SnCl2), choAsH3 phản ứng với lượng dư dietyldithiocarbamat bạc (dung dịch 1% trong CHCl3):AsH3 + 6(C2H5)2NCSSAg/CHCl3 = 6Ag + 3(C2H5)2NCSSH + [(C2H5)2NCSS]3As

Lọc dung dịch, demđo mật độ quang ở bước sóng  = 450 nm

Xác định Ag[(C2H5)2NCSS]3 dư sau phản ứng bằng phương pháp đường chuẩn

Từ phương trình phản ứng, lượng (C2H5)2NCSSAg ban đầu và lượng dư sau phảnứng, tính toán hàm lượng asen trong mẫu phân tích

Phương pháp được áp dụng để xác định asen trong các đối tượng môi trường Giớihạn phát hiện của phương pháp là 0,04 mg/L

II.2.5.3 Phương pháp điện hòa tan

Nguyên tắc chung của phương pháp

Hòa tan anotĐiện phân Dòng điện một chiều

Làm giàu ở điện cực Hòa tan Hòa tan catot

Các quá trình hòa tan được theo dõi bằng phương pháp vonampe hoặc điện thế thời gian

Trong phương pháp von – ampe (phương pháp cực phổ) người ta tiến hành ghi cựcphổ đồ (đường biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào điện thế) Cường

độ dòng và nồng độ chất có mối liên hệ:

I = K.C - phương trình IlkovicTrong đó: K là hằng số phụ thuộc bản chất ion phân tích, hệ thống điện cực làmviệc của máy; I là cường độ dòng điện; C là nồng độ

- Trong phương pháp điện thế - thời gian: ghi sự biến thiên thế của điện cực làm việc(so với điện cực so sánh) theo thời gian

Xác định As bằng phương pháp hòa tan anot

Môi trường được dùng phổ biến là HCl 1M, ngoài ra người ta còn dùng HClO4

hoặc H2SO4 hoặc H2SO4 + HNO3

- Phương pháp Von – Ampe hòa tan được thực hiện theo kiểu quét thế dừng như sau:Điện phân làm giàu ở thế, Eđp = - 0,8 ÷ -0,6 v (so với điện cực so sánh là điện cựccalomen bão hòa, điện cực làm việc là điện cực than mềm, điện cực hỗ trợ là platin).Thời gian điện phân, đp  10 phút

Sau khi điện phân, ngừng khuấy dung dịch, cho thế phân cực chuyển từ thế điệnphân đên 0,00 v và giữ yên trong khoảng 1 phút

Sau cùng tiến hành ghi đường von – ampe theo chiều hòa tan anot với tốc độ phâncực 2mV/ sec

- Phương pháp điện thế - thời gian, bước điện phân cũng được tiến hành như trên,sau khi chuyển về thế 0,00 v cho dòng anot một chiều có cường độ không đổi 3 – 4 A

đi qua hệ thống điện cực làm việc, cực hỗ trợ Ghi sự biến thiên thế của cực làm việc(so với cực so sánh) theo thời gian

Xác định As trong mẫu bằng phương pháp thêm chuẩn

Xác đinh As bằng phương pháp hòa tan catot:

KI điện phân hòa tan

to

Môi trường: H2SO4 0,1 M, thế điện phân – 0,5 V (điện cực làm việc là điện cựcgiọt thủy ngân, điện cực so sánh là Ag/ AgCl và điện cực hỗ trợ là platin) Thời gianđiện phân khoảng 10 phút Sau thời gian điện phân quét thế từ -0,5 ÷ 1,2 V để ghiđường von – ampe

Xác định asen bằng phương pháp thêm chuẩn

Giới hạn phát hiện asen bằng phương pháp điện hòa tan khá cao khoảng 0,0015mg/L

II.2.5.4 Phương pháp kích hoạt notron

Phương pháp kích hoạt notron là một trong những phương pháp phân tích có độnhạy và chính xác cao được ứng dụng để phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trongcác đối tượng khác nhau, đặc biệt là những nguyên tố ở dạng vết và siêu vết Tuynhiên, muốn sử dụng được phương pháp này đòi hỏi phải có những thiết bị có khảnăng phát ra những dòng hạt (proton, nowtron) và có thông lượng đủ lớn để có khảnăng tương tác với trường hạt nhân của các nguyên tử của nguyên tố cần phân tích.Những thiết bị này là lò phản ứng hạt nhân hoặc máy gia tốc

Ở Việt Nam, từ năm 1984 Liên Xô đã giúp ta khôi phục và nâng capps lò phản ứnghạt nhân cũ do Mĩ để lại và từ đó những cán bộ của Viện nghiên cứu Hạt nhân đặt tại

Đà Lạt đã nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân tích kích hoạt nowtron để xác địnhdồng thời các nguyên tố trong nhiều đối tượng khác nhau như: địa chất, nông hóa, thổnhưỡng, sinh học và môi trường và tham gia vào nhiều hợp tác nghiên cứu với cơquan năng lượng nguyên tử Quốc tế (IAEA) Đây là một phương pháp phân tích tươngđối mới mẻ khá đặc thù ở nước ta Nó chỉ được nghiên cứu ứng dụng tại viện nghiêncứu hạt nhân Đà Lạt

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

III.1 Thiết kế mạng lưới quan trắc Asen trên địa bàn huyện Đạ Tẻh

III.1.1 Cơ sở lí thuyết đề xác định vị trí lấy mẫu nước

Sau một thời gian tìm kiếm thông tin về huyện Đạ Tẻh, nhóm thực hiện đề tài chỉthu thập được những thông tin về diện tích, dân số, hành chính của huyện Còn về bản

đồ nước ngầm thì phòng tài nguyên môi trường huyện chưa lập Vì vậy nhóm thựchiện đề tài chỉ có thể dựa vào những thông tin có được ở trên, đó là: Niên giám thống

kê dân cư các xã trên địa bàn huyện, niên giám thống kê diện tích, dân số và đơn vịhành chính huyện Đạ Tẻh từ năm 2005 đến năm 2009 xin từ phòng thống kê huyện ĐạTẻh để thiết lệp mạng lưới quan trắc nước ngầm trên địa bàn huyện này

Bảng 1 Niên giám thống kê diện tích, dân số huyện Đạ Tẻh từ năm 2005 – 2009

tích(Km2)

Dân sốtrungbình(người)

Mật độ dânsố(người/km2

)

Số khuphố, thôn

Bảng 2 Niên giám thống kê diện tích, dân số trong huyện Đạ Tẻh phân theo đơn vị

hành chính cấp xã năm 2009 như sau:

tích(Km2) Dân sốtrung

bình(người)

Mật độ dânsố(người/km2

)

Số khuphố, thôn Số hộ

- Dựa trên niên giám thống kê về diện tích và dân số của cả huyện và của từng xã

từ năm 2005 đến năm 2009, nhóm đã quyết định chọn 35 vị trí lấy mẫu cho lần lấymẫu đấu tiên

- Trong 35 vị trí đó thì số lượng mẫu lấy ở từng xã là khác nhau do dân cư và diệntích ở các xã khác nhau chênh lệch nhau khá nhiều

- Riêng xã nào có dân số và diện tích lớn nhưng có số hộ dân sử dụng nước máynhiều thì nhóm giảm số lượng mẫu ở khu vực đó để tập trung lấy mẫu nhiều hơn ởnhững vùng dân sử dụng nhiều nước giếng

- Khoảng cách giữa các vị trí lấy mẫu trong một xã khá đều nhau dựa trên ranh giớigiữa các thôn khác nhau

Số vị trí lấy mẫu trong các xã được phân bố như sau:

Bảng 3 Bảng kế hoạch lấy mẫu ở từng xã

1 TT Đạ Tẻh 8 - Dân số ở khu vực thị trấn khá cao, có số dân gấp rất

nhiều lần so với các xã khác Lẽ ra như vậy số mẫu cầnlấy ở TT phải gấp nhiều lần so với các xã khác Nhưngnhóm chỉ tiến hành lấy 8 mẫu tại khu vực này vì diệntích của thị trấn vẫn khá nhỏ so với các xã, chỉ có 24.96

Km2

- Ngoài ra, dân số TT tuy đông đúc nhưng hiện nay, số

hộ dân sài nước máy theo thống kê của nhà máy cấpthoát nước Đạ Tẻh chiếm 20% dân số

2 Đạ Kộ 4 - Tuy Đạ Kho là một xã có diện tích trung bình nhưng

lại có số dân tương đối lớn (số hộ dân nhiều) nên chọn

4 vị trí lấy mẫu đối với xã này

3 Triệu Hải 2 - Diện tích ớ mức trung, bình không lớn so với những

xã khác nhưng dân số thì khá lớn, khoảng 4545 người

4 Đạ Pal 1 Diện tích xã khá lớn nhưng số hộ dân sinh sống tại xã

thì quá nhỏ so với các xã khác, chỉ có 393 hộ sinh sống

5 Quảng Trị 2 Diện tích xã này tương đối lớn so với các xã trong khu

vực, nhưng dân số của xã lại ở mức thấp nên nhóm chỉlấy số lượng mẫu như ở bên

6 Hà Đông 1 Xã này có diện tích nhỏ nhất so với các xã trong địa

bàn huyện Hơn nữa, dân số trong xã cũng rất thấp nênnhóm quyết định chỉ lấy 1 mẫu đại diện cho cả xã

7 Mỹ Đức 4 Xã này có diện tích lớn nhất trong địa bàn huyện, tuy

vậy dân số trong xã chỉ có 3730 người, tương ứng với

số hộ dân là 909 hộ dân Cân bằng giữa số hộ dân vàdiện tích nhóm chọn 4 vị trí lấy mẫu trên địa bàn xã

8 Quốc Oai 3 Diện tích xã tương đối lớn, số hộ dân ở mức trung bình

Tuy nhiên xã có một khu vực dân cư (người đồng bào)

sử dụng nước máy do nhà nước hỗ trợ miễn phí, nêntrong xã này nhóm cũng chỉ lấy 3 mẫu đại diện để phântích chất lượng nước ngầm

9 An Nhơn 3 Diện tích tương đối, dân số trên mức trung bình, số hộ

dân cũng tương đối nên chọn 3 vị trí lấy mẫu là phùhợp

10 Hương

Lâm

1 Diện tích nhỏ và dân số ít (số hộ dân ít) nên chỉ lấy 1

mẫu đại diện cho xã này

11 Đạ Lây 2 Diện tích rộng hơn xã Hương Lâm nhưng không đáng

kể nhưng có số hộ dân sinh sống cũng tương đối nênchọn 2 vị trí lấy mẫu

Lấy mẫu lần 2:

Sau khi đi lấy mẫu nước và phân tích nồng độ asen ở các vị trí đã trình bày ở trên,với những số liệu mà phân tích cho, nhóm nhận thấy rằng khu vực xã Quảng Trị vàTriệu Hải là khu vực nhiễm asen cao, do có những vị trí tại Quảng Trị, Triệu Hải nồng

độ asen lên đến 0,7 mg/L, gấp hơn 70 lần nồng độ chuẩn của TCVN là 0,01 mg/L.Chính vì lí do đó, nhóm tiến hành lấy mẫu một lần nữa quanh khu vực có nồng độ asencao vượt chuẩn để khoanh vùng khu vực bị nhiễm asen thực sụ nặng trên địa bànhuyện Đạ Tẻh Nhóm đã lấy thêm 11 mẫu ở hai xã Quảng Trị, Triệu Hải

Vậy số vị trí lấy mẫu lần 2 là: 11 mẫu

III.1.2 Lấy mẫu và bảo quản mẫu

III.1.2.1 Phương pháp lấy mẫu và biên bản lấy mẫu

Tần suất lấy mẫu

Vì asen là một kim loại nặng rất bền, ít có sự thay đổi hay dao động theo thời giannên nhóm thực hiện chỉ tiến hành lấy mẫu 1 lần mà mẫu vẫn đảm bảo tính đại diện

Chọn phương pháp lấy mẫu

Những yếu tố ảnh hưởng đến lấy mẫu đại diện theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN

6000 –1995 (phụ lục 2): Để lấy được mẫu đại diện cho một tầng ngậm nước, cần chọn

phương pháp lấy mẫu sao cho nước hút lên có thành phần phản ánh đúng thành phầncủa nước ngầm cần nghiên cứu cả về không gian lẫn thời gian Các điểm lấy mẫu nướcngầm đều là giếng đào hoặc giếng khoan, và chúng có thể làm xáo trộn hệ thống nướcngầm tự nhiên, nhất là khi dùng hoá chất hoặc tạo ra những gradien thuỷ lực Trongmột số tình huống lấy mẫu, các khoáng chất có thể tích tụ ở đáy lỗ khoan trong khi lấymẫu, và do đó mẫu không còn đại diện cho nước của tầng ngậm nước cần nghiên cứu.Cần làm sạch lỗ khoan trước khi lấy mẫu bằng cách bơm xả đi một thể tích nước ítnhất bằng 4 đến 6 lần thể tích của lỗ Trong một số trường hợp cần áp dụng bơm haigiai đoạn: bơm tốc độ cao trong thời gian ngắn để rửa sạch lỗ khoan, tiếp theo là bơmvới tốc độ thấp để đạt đến ổn định chất lượng trước khi lấy mẫu Sự phân tầng theochiều thắng đứng trong nước ngầm có thể xảy ra do tự nhiên hoặc là hậu quả ô nhiễm Thí dụ ô nhiễm khuyếch tán tạo ra một lớp ô nhiễm hơn ở trên đỉnh vùng bão hoà,trong khi các chất ô nhiễm có tỉ trọng nặng hơn nước thì tích tụ ở đáy của tầng ngậmnước Do đó, các phương pháp lấy mẫu phải có khả năng phát hiện những thay đổi vềchất lượng nước ngầm cả theo diện tích và chiều sâu Phương pháp lấy mẫu cũng cầnphản ảnh được tính phức tạp của các mạch nước ngầm, trong đó phải tính đến cơ chếmạch nước (giữa lớp sỏi hay do kẽ nứt), hướng của mạch và gradien thuỷ lực trongtầng ngậm nước, gradien này có thể tạo ra những dòng chảy tự nhiên mạnh, lên hoặcxuống trong cột nước ở trong lỗ khoan Nói chung có hai phương pháp lấy mẫu nướcngầm: lấy mẫu bằng bơm và lấy mẫu theo chiều sâu Cả hai phương pháp đều có ưuđiểm và những hạn chế và phải cân nhắc khi dùng

Dựa trên tiêu chuẩn lấy mẫu trên, nhóm sinh viên chọn phương pháp lấy mẫu bơm,thực hiện như sau:

- Thiết bị lấy mẫu: Chủ yếu là máy bơm hút cắm sâu xuống đáy quá 2/3 độ sâu củagiếng

- Cách lấy mẫu bơm: Mẫu bơm lấy từ các giếng khoan dùng để cung cấp nước uốnghoặc cho các mục đích khác là hỗn hợp nước đi qua ống lọc của lỗ khoan từ nhiều độsâu khác nhau Do đó, cách lấy mẫu này chỉ nên dùng khi nước ngầm có thành phầnđồng đều theo chiều thắng đứng, hoặc để lấy mẫu tổ hợp theo chiều sâu

- Trong những trường hợp này mẫu nước được lấy ở chỗ gần lối ra từ giếng để tránhvấn đề không bền của mẫu

- Khi lấy mẫu nước giếng, người lấy bơm một thời gian đủ để đấy hết nước cũ trong

lỗ ra ngoài và để bảo đảm nước mới vào là được rút trực tiếp từ tầng ngậm nước Thờigian bơm phụ thuộc kích thước lỗ khoan, tốc độ bơm, vào độ dẫn thuỷ lực Nhữngphương pháp hiệu quả nhất để lấy mẫu nước ngầm có chất lượng thay đổi theo độ sâu

là sử dụng những lỗ khoan thăm dò hoặc lấy mẫu từ một phần được đóng kín của cácgiếng khoan

Trong các trường hợp này, nước từ các giếng được bơm lên bằng máy bơm trongmột thời gian phù hợp với từng đặc điểm của các giếng khác nhau (dựa vào các đặcđiểm như: kích thước lỗ khoan, tốc độ bơm…) Tiến hành bơm lên 3 lần vào ba chậu,mỗi lần cách nhau 5 phút, lấy ở mỗi chậu 500mL nước, sau đó trộn đều 3 chai nước từ

3 chậu đó, dùng tay khuấy đều để thành phần trong nước ở ba chậu hòa đều vào nhau,nhằm đảm bảo tính đại diện cho mẫu nước lấy Tất cả các vị trị đều áp dụng phươngpháp lấy mẫu như trên để đảm bảo tính chính xác và đại diện cho các mẫu nước

Hình 2 Hình ảnh lấy mẫu

Biên bản lấy mẫu

Đến mỗi vị trí lấy mẫu, người lấy mẫu đều viết một biên bản lấy mẫu theo mẫu của

… như sau:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Số 1- Phù Đổng Thiên Vương- Tp Đà Lạt

BIÊN BẢN LẤY MẪU

Để có cơ sở chính xác đánh giá việc thu thập mẫu phục vụ đề tài “Khảo sát hàm

lượng Asen trong nước ngầm của người dân huyện Đạ Tẻh để tiến hành thực hiện

đồ án tốt nghiệp mang tính thực tế, khách quan và hiệu quả cao

Hôm nay, vào lúc …………giờ……… phút, ngày………tháng…… năm 2011

II NỘI DUNG CÔNG VIỆC:

Địa điểm khảo sát:………Địa chỉ:………Mục đích lấy mẫu:………Khối lượng mẫu cần lấy:………Phương pháp lấy mẫu:………

Vị trí lấy mẫu:………

………Tất cả các mẫu được lấy và bảo quản theo quy chuẩn hiện hành

Biên bản được lập lúc ………….giờ……… cùng ngày và được đọc lại cho nhữngngười có mặt cùng nghe, nhất trí và cùng ký tên dưới đây

Biên bản được thành lập 3 bản mỗi bên cùng giữ 1 bản

Tẻh

Đại diện Khoa Môi Trường, Đại Học Đà Lạt

III.1.2.2 Bảo quản mẫu (theo TCVN)

Mẫu được bảo quản ngay sau khi lấy mẫu bằng cách axít hóa mẫu phân tích bằngdung dịch HCl đậm đặc đến pH < 2 mục đích là để hòa tan các hợp chất khó tan củamẫu như As2O3 về dạng tan H3AsO3 hay H3AsO4, thuận tiện trong quá trình bảo quảnmẫu Mẫu được bảo quản trong tủ giữ mẫu

III.1.3 Xử lí mẫu

Do mẫu có chứa những phần tử lơ lửng hoặc các hợp chất hữu cơ do đó cần phảiđược xử lí trước khi phân tích gồm: Lọc mẫu, axít hóa bằng HCL (10%) đến pH < 2rồi đem đo trên phép đo AAS

III.2 Phương pháp phân tích Asen

Phương pháp áp dụng cho đề tài – Phương pháp hấp thụ nguyên tử AAS

( Atomic Absorption Spectrophotometry)

III.2.1 Nguyên tắc chung của phương pháp

Phun mẫu vào ngọn lửa để nguyên tử hóa, ở trạng thái hơi nguyên tử tự do, nếu tachiếu một chùm tia sáng có những bước sóng nhất định vào đám hơi nguyên tử đó thìcác nguyên tử sẽ hấp thụ các bức xạ có bước sóng nhất định ứng với những tia bức xạ

mà nó có thể phát ra được trong quá trình phát xạ của nó Lúc này nguyên tử đã nhậnnăng lượng (E) của nguồn sáng và chuyển từ trạng thái cơ bản (Eo) lên trạng thái kíchthích (Em):

E = Em – Eo = h =

Trong đó: h là hằng số planck (6,626.10-34 j.s); c là tốc độ ánh sáng trong chânkhông (3.1010 cm/s);  là độ dài sóng của vạch phổ hấp thụ (nm);  là tần số bức xạ.Như vậy ứng với mỗi giá trị E mà nguyên tử đã hấp thụ sẽ có một vạch phổ với

độ dài sóng  đặc trưng cho quá trình đó Phổ sinh ra trong trường hợp này gọi là phổhấp thụ nguyên tử

Lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng: trong vùng có nồng độ nhỏ, mối quan hệgiữa cường độ vạch hấp thụ và nồng độ nguyên tố trong đám hơi cũng tuân theo địnhluật Bouger-Lambert-Beer:

D = 0,043.k.N.L = a.Cb

Trong đó: k là hệ số hấp thụ phụ thuộc vào chiều dài của sóng; N là nồng đọnguyên tử trong môi trường hấp thụ; C là nồng độ nguyên tố cần xá định; L là chiềudày của lớp hấp thụ; a là hằng số thực nghiệm; b là hằng số bản chất; D là cường độcủa vạch hấp thụ nguyên tử.

(khi b = 1 quan hệ giữa D và C là tuyến tính, tuân theo định luật Beer)

Bouger-Lambert-Sự phụ thuộc trên là cơ sở của phương pháp phân tích định lượng bằng phươngpháp hấp thụ nguyên tử

Xác định As bằng phương pháp AAS

Phun mẫu vào ngọn lửa acetylen – không khí nén Đo cường độ phổ hấp thụ củaasen ở bước sóng 193,7 nm

Tuy nhiên để tăng độ nhạy của phép xác định, người ta chuyển As sang dạng AsH3

và phân tích nó trong ngọn lửa nito – hidro hoặc argon – hidro Phương pháp AAS xácđịnh kim loại dưới dạng hidrua thường được áp dụng với các nguyên tố: As, Se, Bi,

Ge, Pb, Sn trong đó thông dụng nhất với As và Se Để tạo hidrua, người ta sử dụngchất khử là (Zn + H+) hoặc (NaBH4 + H+)

Khi hidrua hóa dung dịch chứa As, có thể tạo 2 dạng AsH3 và AsH5 Độ hấp thụcủa AsH5 nhỏ hơn AsH3 khoảng 3 – 4 lần, do đó để chuyển toàn bộ về AsH3 thì phảikhử asen (V) về asen (III) bằng (KI + Na2S2O3) rồi mới cho dung dịch tác dụng với(NaBH4 + H+) Hợp chất hidrua được mang vào buồng nguyên tử hóa bằng dòng khítrơ (nito hoặc argon) liên tục Đo độ hấp thụ nguyên tử ở bước sóng 193,7 nm

Xác định hàm lượng asen trong mẫu bằng phương pháp đường chuẩn

Giới hạn phat hiện asen của phương pháp là 0,002 – 0,020 mg/L

III.2.2 Dụng cụ, hóa chất, tiến trình thí nghiệm

Theo TCVN 6626 – 2000 ( phụ lục 3)

Hóa chất

Chỉ dùng các thuốc thử tinh khiết phân tích

Hàm lượng asen trong các thuốc thử và trong nước cần phải không đáng kể so vớinồng độ thấp nhất cần xác định

- Axit sunfuric (H2SO4) = 1,84 g/ml.(1)

- Axit clohydric (HCl) = 1,15 g/ml.(2)

- Hydro peroxyt (H2O2), w = 30% (m/m).(3)

- Natri hydroxit (NaOH).(4)

- Dung dịch natri tetrahydroborat.(5)

Hoà tan 1g natri hydroxit NaOH (4) trong khoảng 20ml nước Thêm 3g natritetrahydroborat NaBH4 Pha loãng đến 100 ml bằng nước

Dung dich này pha để dùng trong ngày

Chú thích 1 – Đối với hệ dạng chảy, đề nghị theo hướng dẫn của hãng sản xuất.Dùng một dung dịch NaBH4 0,5% và NaOH 0,5% là thích hợp Dung dịch này bền ítnhất 1 tuần lễ

- Dung dịch kali iodua – axit ascobic.(6)

Hoà tan 3 g kali iodua KI và 5 g L (+) – axit ascobic C6H8O6 trong 100 ml nước.Dung dịch này pha chế để dùng trong ngày

Chú thích 2 – Không cần dùng axit ascobic nếu dùng dung dịch kali iodua 20%

- Dung dịch asen gốc, 1000 mg As trong 1 lít.(7)

Cân 1,320 g asen (III) oxyt (AsO3) và cho vào bình định mức 1000 ml Thêm 2gnatri hydroxit NaOH (4) và thêm nước đến vạch Dung dịch này bền ít nhất 1 năm.Dung dịch asen gốc có thể mua ngòai thị trường Nếu dung dịch chứa As (V) thì phảiđược xử lý như mẫu nước trong bước khử

- Dung dịch tiêu chuẩn asen 1: 10 mg As/l.(8)

Dùng pipet hút 10ml dung dịch asen gốc (7) cho vào bình định mức 1000 ml Thêm

20 ml axit clohydric HCl (2) và pha lỗng bằng nước đến vạch mức Dung dịch bềnkhoảng 1 tháng Nếu dung dịch gốc là asen (V) thì cần khử đến asen (III) trước khi phaloãng thành 1000ml

- Dung dịch tiêu chuẩn asen 2: 0,1 mg As/l.(9)

Dùng pipet hút 10 ml dung dịch tiêu chuẩn asen 1 (8) cho vào bình định mức 1000

ml Thêm 20 ml axit clohydric HCl (2) và pha loãng bằng nước đến vạch định mức.Chuẩn bị dung dịch để dùng trong ngày

Dụng cụ

Các thiết bị, dụng cụ thông thường trong phòng thí nghiệm là:

- Máy đo phổ hấp thụ nguyên tử, phù hợp với hệ hydrua và các nguồn sáng để xácđịnh asen, thí dụ: đèn phóng điện hoặc đèn catot rỗng với thiết bị hiệu chỉnh đườngnền nếu cần.

- Cấp khí, argon hoặc nitơ

- Dụng cụ thủy tinh, cần được rửa ngay trước khi dùng bằng axit nitric loãng (10%(V/V), ấm, và tráng bằng nước

Các bước tiến hành

Mẫu trắng

- Dùng pitpet lấy 2ml axit clohydric (2) vào bình định mức 100ml rồi pha nước đếnvạch

- Xử lý mẫu trắng giống như mẫu thật

Dung dịch hiệu chuẩn

- Chuẩn bị ít nhất 5 dung dịch hiệu chuẩn từ dung dịch asen tiêu chuẩn 2 (9) và cónồng độ tương ứng với khoảng dự kiến làm việc

Thí dụ cho g/l thì dùng pipet hút 1 ml, 3ml, 5ml, 8ml và 10 ml g/l đến 10 gkhoảng dung dịch tiêu chuẩn 2 vào một dãy bình định mức 100ml Thêm vào mỗibình 2 ml axit clohydric (2) và thêm nước đến vạch Các dung dịch này có nồng đô:l.5g/l, 3/l, 5g/l, 8g/l, 10g/l

- Chuẩn bị các dung dịch hiệu chuẩn khi dùng đến

- Xử lý các dung dịch hiệu chuẩn giống như mẫu nước

Xử lý trước

- Hầu hết các hợp chất hữu cơ liên kết với asen được phân hủy bằng phá mẫu

- Nếu biết trước mẫu không chứa các hợp chất như vậy thì phá mẫu có thể bỏ qua

- Lấy 50ml mẫu vào bình cầu đáy trịn

Cách phân hủy mẫu

- Cảnh báo – Khí bốc lên từ axit sunfuric đậm đặc (H2SO4) bị đun nóng gây kíchthích, bởi vậy cần làm việc này trong tủ hút

- Thêm 5 ml axit sunfuric (1) và 5 ml hydro peroxit H2O2 (3) vào bình cầu tròn đáy

- Thêm vài hạt đá bọt và nối bình vào máy như chỉ trên hình 1 Đun đến sôi và thuphần hứng được vào bình hứng

- Tiếp tục đun cho đến khi khí của axit sunfuric xuất hiện Quan sát mẫu Nếu mẫuđục và không màu thì thêm 5 ml hydro peroxxit (H2O2) (3) nữa và tiếp tục đun nhưtrước.

- Khi mẫu không màu và không đục thì để nguội bình, đổ phần hứng được vào bìnhcầu đáy tròn

- Cẩn thận không để mẫu bị cạn khô

Khử As (V) đến As (III)

- Thêm 20ml axit clohydric (2) và 4 ml dung dịch kali iodua (LI) – axit ascobic (6)vào bình cầu đáy trịn chứa mẫu phá hoặc mẫu không phá

- Đun nóng nhẹ ở 50oC và trong 15 min

- Để nguội dung dịch và chuyển vào bình định mức 100ml Thêm nước đến vạch

- Cho một dạng argon hoặc nitơ qua hệ thống và đặt điểm “không” cho máy

Đo độ hấp thụ của các dung dịch theo thứ tự sau:

- Dung dịch mẫu trắng;

- Dung dịch hiệu chuẩn;

- Mẫu, chuẩn bị như sau: Chuyển một thể tích mẫu thích hợp vào bình phản ứng,nối bình phản ứng với hệ thống hydrua, cho argon hoặc nitơ qua dung dịch cho đến khi

độ hấp thụ chỉ trên máy đo phổ hấp thụ nguyên tử trở về không

Với 20ml dung dịch mẫu Dùng kết quả trung bình

Thiết lập đường chuẩn bằng các giá trị trung bình của mẫu trắng và dung dịch hiệuchuẩn

Chú thích

- Cần thỉnh thoảng kiểm tra lại đường chuẩn

- Với các mẫu lạ, nên thêm một thể tích đã biết asen vào ít nhất một mẫu để xem độtin cậy của phương pháp

- Tính kết quả dùng đường chuẩn

+ Tính nồng độ asen trong mẫu bằng cách dựa vào đường chuẩn.

+Mọi sự pha loãng đều cần tính đến

- Biểu thị kết quả: Kết quả tính bằng microgam trên lít với 2 con số có nghĩa vàmột số lẻ sau dấu phẩy

- Độ chính xác

Một phép thử liên phòng thí nghiệm tiến hành năm 1982 bằng phương pháp códùng nguyên tắc, dựa trên mẫu nước uống có bổ sung bằng nước đã biết nồng độAsen

- Báo cáo kết quả

Báo cáo kết quả cần có những thông tin sau:

Đà Lạt để phân tích Viện hạt nhân đã áp dụng quy trình trên theo đùng TCVN 6626 –

2000 của bộ tài nguyên và môi trường

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ GIẢI PHÁPIV.1 Kết quả và nhận xét

Sau khi tiến hành lấy mẫu và tiến hành phân tích bằng phương pháp AAS tạiviện nghiên cứu hạt nhân TP Đà Lạt, đã qua xử lí và thống kê số liệu thì ta thu đượcbảng kết quả nồng độ asen ở các vị trí lấy mẫu như sau:

Lấy mẫu lần 1: 35 vị trí Xem kết quả ở phần phụ lục 1, bảng 1 Dưới đây là kết

quả thống kê nồng độ asen trung bình trong nước ngầm tại các xã đã lấy mẫu phântích

Lần 1

Bảng 4 Nồng độ asen trung bình tại các xã lần 1

Dựa vào nồng độ trung bình đó ta xây dựng được biểu đồ so sánh về nồng độ Asen giữa các xã như sau:

Nồng độ Asen trung bình

0 0.050.10.150.20.250.30.350.4

Quảng Trị Triệu Hải

Sau khi tập trung lấy mẫu và phân tích nước ở hai xã trên, đặc biệt là Quảng Trị,thu được kết quả cho thấy rằng khu vực thôn 1, xã Quảng Trị là một khu vực có nồng

độ asen trong nước ngầm ở mức báo động, có vị trí nồng độ asen lên đến 1.4414, gấp

144 lần so với TCVN về asen trong nước ngầm

Nhận xét chung:

Tóm lại, qua kết quả lấy mẫu phân tích asen trong nước ngầm trên địa bàn huyện

Đạ Tẻh, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một số khu vực cụ thể bị nhiễm asen ở mứcnguy hiểm trên địa bàn huyện, đó là hai xã Quảng Trị, Hương Lâm và Triệu Hải, trong

đó đặc biệt phải nói đến là xã Quảng Trị Và trong xã Quảng Trị, thôn 1 là thôn cónồng độ asen ở mức báo động Nếu như người dân ở đây không được cảnh báo về con

số đầy rủi ro này, cứ tiếp tục sử dụng nguồn nước hiện tại thì trong tương lai không xa,asen trong nước ngầm họ sử dụng sẽ gây cho họ những căn bệnh hiểm nghèo, khóchữa trị, thậm chí gây tử vong như đã nêu ở những phần trên về tác hại của asen

IV.2 Dự báo nguy cơ đến sức khỏe con người

Đã từ lâu lắm rồi mọi người đều hiểu asen rất độc hại Asen độc gấp 4 lần thủyngân, khi uống phải một lượng asen bằng nửa hạt đỗ xanh có thể chết ngay Nhưngtrước đây chỉ biết nó qua tên vị thuốc bắc, trong các quầy thuốc đông y Thế rồi mãiđến mười năm gần đây, khi hàng loạt người trên thế giới và ngay cả ở Việt nam bị mắcnhững căn bệnh nguy hiểm dẫn đến ung thư, thì mới xét nghiệm nước và chỉ định ra:asen chính là một thủ phạm Theo số liệu của WHO cứ 10.000 người thì có 6 người bịung thư do sử dụng nước ăn có nồng độ asen lớn hơn 0,01 mg/ lít nước Thế nhưngcho đến ngày nay loài người chưa tìm ra được thuốc đặc trị những căn bệnh do nhiễmasen gây nên

Nếu bị ngộ độc cấp tính bởi asen sẽ có biểu hiện: khát nước dữ dội, đau bụng, nônmửa, 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 nhỏnhưng trong thời gian dài sẽ gây: mệt mỏi, buồn nôn và nôn, hồng cầu và bạch cầugiảm, da sạm, rụng tóc, sút cân, giảm trí nhớ, mạch máu bị tổn thương, rối loạn nhịptim, đau mắt, đau tai, viêm dạ dày và ruột, làm kiệt sức, ung thư

Người uống nước ô nhiễm asen lâu ngày sẽ có các đốm sẫm màu trên thân thể hayđầu các chi, niêm mạc lưỡi hoặc sừng hoá da, gây sạm và mất sắc tố, bệnh Bowen(biểu hiện đầu tiên là một phần cơ thể đỏ ửng, sau đó bị chảy nước và lở loét)