MỞ ĐẦU Nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên quan trọng và quý giá của con người, nước góp phần quyết định sự tồn tại của loài người. Nước uống được khai thác từ nhiêu nguồn khác nhau, tuỳ thuộc vào từng vùng miền sắn có như nước bể mặt (sông, suối, hồ, ao, bể chứa), nước ngầm (các tầng chứa nước), nước mưa. Nước ngầm hiện là nguồn nước uống chủ yếu ở hầu khắp các nơi trên thế giới. Nước ngầm được bảo vệ tốt thì an toàn hơn về mặt chất lượng sinh học so với nước lấy từ các ao hồ hoặc giếng đào hở.
Tuy nhiên, nước ngầm lại dễ bị nhiễm bẩn các dạng khác nhau từ các nguồn tự nhiên hay do hoạt động của con người.[l] So với các nguồn nước khác, arsen thường xuất hiện với nồng độ cao chủ yếu trong nước ngầm. Hiện tượng nước ngâm chứa arsen vượt quá giới hạn cho phép của tổ chức y tế thế giới -WHO (hoặc vượt quá tiêu chuẩn hiện hành của các quốc gia) xuất hiện ở nhiều quốc gia, nhiều vùng đất trên thế giới: Argentina, Australia, Bangladesh, Canada, Chile, Ấn D6, Dai Loan, Trung Quéc, Hungary, Mexico, Nepal, Peru, Hop chủng quốc Hoa Kỳ và một số nước ở vùng Đông Nam Á như: Myanmar, Thái Lan, Việt Nam. Tuy nhiên sau quá trình sử dụng hàng thập kỷ các nguồn nước ngầm này, sự phơi nhiễm arsen và ảnh hưởng của nó đến sức khoẻ con người mới được biết trong những năm 90 của thế kỷ trước. Theo điều tra của các tổ chức quốc tế và quốc gia, người ta đã thống kê được hàng chục triệu người bị nhiễm độc arsen mạn tính, nhiều người đã phát bệnh nghiêm trọng và chết.
Trong số các nước kể trên, những ảnh hưởng bất lợi của arsen trong nước ngầm (được sử dụng làm nước uống) đến sức khoẻ con người đã được nghiên cứu và xác nhận khá đầy đủ tại Bangladesh, Trung Quốc, Ấn Độ, và Hoa Kỳ.[1] Do có số người sử dụng nước ngầm nhiều nhất và số người bị nhiễm độc arsen cũng nhiều nhất, hiện tượng ô nhiễm nước ngầm do arsen gây ra ở Bangladesh được cơi như một mối hiểm hoạ đối với con người và vấn đề ô nhiễm arsen trong nước ngầm đã trở thành vấn đề toàn cầu. Việt Nam cũng là một nước có những nguồn nước ngâm chứa hàm lượng arsen cao. Trong một chục năm trở lại đây, các nhà khoa học nước ta, cùng với sự giúp đỡ của nhiều tổ chức quốc tế đã tiến hành nghiên cứu điều tra, xác định và bước đầu đã chỉ ra được một số khu vực của đồng bằng châu thổ sông Hồng như Hà Nội, Hà Tây, Hà Nam, Vĩnh Phúc,. và một vài khu vực đồng ở bằng sông Mêkông có những nguồn nước dưới đất có hàm lượng arsen vượt giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam về nước sinh hoạt năm 2003 (0,01 mg As/).
[2] Với hy vọng đóng góp vào các nghiên cứu chung của nước ta trong vấn đề điều tra khảo sát sự nhiễm bẩn nguồn nước ngầm do arsen và các kim loại nặng có thể gây ra tại khu vực Đông-Nam Hà Nội, chúng tôi đã tiến hành xây dựng đề tài“Nghiên cứu đánh giá mức độ nhiễm bẩn nước ngầm Hà Nội do Asen và các kim loại nặng gây ra“ với mục tiêu và nội dung nghiên cứu như sau. Mục tiêu đề tài: - Chuẩn hoá số liệu phân tích, thu được các kết quả chính xác phục vụ việc đánh giá mức độ ô nhiễm ở một số địa điểm thuộc vùng Đông-Nam Hà Nội; - Có báo cáo đánh giá về mức độ nhiễm bẩn do As và một số kim loại nặng gây ra tại các địa điểm khảo sát, tìm sự liên hệ với nguồn gốc ô nhiễm và đưa ra đề xuất với các cơ quan quản lý; Nội dung đề tài: 1. Tổng quan các nghiên cứu đánh giá trước đây về ô nhiễm nước ngầm Hà Nội - Tập hợp các tài liệu về khảo sát, điều tra nghiên cứu về nhiễm bẩn nước ngầm vùng Hà Nội, thu thập thông tin liên quan đến địa tầng nước ngầm khu vực Hà Nội; - Viết báo cáo tổng quan về các nghiên cứu đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước ngầm Hà Nội; - Trên cơ sở tổng quan tài liệu, tiến hành khảo sát một vài địa điểm có nguy cơ bị ô nhiễm đo kim loại nặng gây ra trong nước ngầm (vùng Đông-Nam Hà Nội); 2. Nghiên cứu khảo sát các vùng nước ngầm có khả năng bị ô nhiễm - Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của môi trường tại các địa điểm có nguy cơ bị ô nhiễm cao (trước đây, và hiện nay là khu công nghiệp của Hà Nội: Lương Yên-Mai Động, Văn Điển), lấy các mẫu nước ngấm từ bề mặt tại xung quanh khu vực đang khảo sát; - Tiến hành lấy mẫu thực địa thông qua các giếng khoan tại các địa điểm đã khai thác nước ngầm (các nhà máy nước Lương Yên, Tương Mai, Pháp Vân, Nam Dư.) ở tầng nước sâu trên 60 m, và các mẫu nước giếng khoan dân sinh xung quanh các nhà máy nước ở tầng nước khoảng 30 m, với tần số lấy mẫu trong năm theo mùa và mật độ giếng khoan theo quy định của TCVN 6000-1995; 3.
Áp dụng các phương pháp phân tích hiện đại để định lượng chính xác hàm lượng các nguyên tố trong mẫu nước - Phân tích bán định lượng toàn bộ các nguyên tố kim loại nặng có mặt trong các mẫu môi trường và các mẫu nước ngầm sau khi thu mẫu tại thực địa bằng các phương pháp phân tích hiện đại như ICP-MS, ETA-AAS,.; - Phân tích định lượng As và một số kim loại nặng như Pb, Cd, Fe, Mn, TÌ,.trong các mẫu nước ngấm bề mặt (tầng nước với độ sâu dưới 20m); - Phân tích định lượng chính xác hàm lượng As và các độc tố kim loại nặng: Pb, Cd, Fe, Mn, TI,. trong các mẫu nước ngầm với độ lệch chuẩn + 20%; - Phân tích đối chứng tại một số phòng thí nghiệm hợp chuẩn và kiểm tra độ đúng của số liệu thu được thông qua việc phân tích các mẫu chuẩn; - Tham gia phân tích các mẫu nước so sánh quốc tế (do Viện Khoa học Công nghệ và Môi trường (EAWAG) Thuy Sỹ chủ trì); 4. Đánh giá mức độ nhiễm bản từ kết quả phân tích khảo nghiệm - Xử lý thống kê kết quả phân tích tại các địa điểm khảo sát nghiên cứu và tổng hợp thành bộ số liệu cần thiết phục vụ công tác đánh giá; - Đánh giá độ nhiễm bẩn do As và một số kim loại nặng gây ra trong nước ngầm khu vực Đông-Nam Hà Nội thông qua bộ số liệu thu được; - Tìm hiểu mối liên hệ giữa độ nhiễm bẩn môi trường (thông qua số liệu của tầng nước ngấm từ bề mặt) và nước ngầm tại cùng địa điểm khảo sát; - Đánh giá tương quan nguồn gốc gây ô nhiễm và đưa ra các đề xuất với các cơ quan quản lý; - Tổng kết các bước nghiên cứu và báo cáo kết quả nghiên cứu; PHẦN A -TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ ARSEN TRONG MÔI TRƯỜNG, NƯỚC NGẦM BỊ Ô NHIỄM ARSEN VÀ KIM LOẠI NẶNG I. Một số đặc tính của nguyên tố arsen [3] Arsen (As) là nguyên tế hoá học phổ biến trong vỏ trái đất.
Nó cũng là một trong những chất gây độc được loài người biết đến lâu đời nhất.Trong bảng hệ thống tuân hoàn, arsen có số thứ tự 33, thuộc phân nhóm 5, khối lượng nguyên tử 74,91. Ở nhiệt độ 25°C nó có tỷ trọng 5,73g/cm” Đây là nguyên tố trong dãy chuyển tiếp gần giống photpho, nhưng mang tính kim loại mạnh hơn tính á kim. Arsen có 2 đồng vị: T5As (đồng vị bền) và “As (đồng vị phóng xạ với chu kỳ bán rã T,„=26,8 giờ). Thông thường arsen tồn tại ở 4 dạng biến thể : 2 biến thể kết tỉnh và 2 biến thể ẩn tỉnh, trong đó bền vững là các biến thể kết tinh, còn gọi là arsen kim loại hay arsen xám.
Arsen kim loại khi bị đốt nóng đến 615,5°C thì thăng hoa mà không qua giai đoạn nóng chảy. Tuy nhiên nó có thể bị nóng chảy ở nhiệt độ 817-868°C dưới áp suất rất cao (35,8 at). Trong không khí, arsen kim loại dễ bị oxi hoá tạo thành anhydrit arsenic theo phương trình As + O, = As,O, (Arsen trang) As trang tén tại dạng bột màu trắng, có mùi tỏi, có tính độc cao đối với cơ thể sống. Dạng hợp chất axit arsenic H;AsO, được dùng trong y học với một liều lượng nhất định làm thuốc trị bệnh.
Nhưng ở đạng hyđro arsenua, AsH; (arsin) thể khí không màu, không mùi vị, lại là một chất cực độc đối với sự sống. Arsenic và arsenat canxi là những chất bột màu trắng hay xám chứa từ 40 đến 62 % As;O; gần như không tan trong nước, cũng là những chất độc cực mạnh, thường được dùng trong thuốc điệt côn trùng. Chì arsenat có trong thành phần thuốc bảo vệ thực vật. Arsen thường tồn tại ở dạng hợp chất trong tự nhiên.
Hiện nay người ta đã tìm được hơn 1500 hợp chất có chứa arsen, trong đó khoảng hơn 400 hợp chất khá bền trong tự nhiên. Trong các hợp chất arsen thể hiện hoá trị từ -3 cho đến 0, +2, +3 và +5. Tổng quan các nghiên cứu về ô nhiễm arsen trên thế giới ILI Tình hình điều tra về ô nhiễm arsen trong nước ngâm tại một số nước Vùng bờ biển Tây Nam Đài Loan có lẽ là nơi đầu tiên được xác nhận có hiện tượng nhiễm độc arsen mạn tính ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Các khảo sát về arsen cũng được ghi nhận ở vùng Đông Bắc đảo Đài Loan bắt đầu trong những năm 1960.
Tuy nhiên phải đến năm 1991, lần đầu tiên phát hiện ra hiện tượng nước dưới đất (nước ngầm) ở Đài Loan chứa hàm lượng arsen cao hơn tiêu chuẩn quốc gia hiện hành và số người bị ảnh hưởng bởi các nguồn nước chứa arsen này lên đến con số 100.000 người thì các quốc gia, các nhà khoa học thế giới mới đồng loạt đầu tư nhiều công sức, tiền của để nghiên cứu sâu về vấn đề ô nhiễm arsen cũng như đề ra các biện pháp ngăn chặn thảm hoa này. Theo sau việc thu thập các bằng chứng về ảnh hưởng độc hại lâu dài của arsen trong nước uống đối với sức khoẻ con người, giới hạn hàm lượng arsen trong nước uống do nhiều quốc gia khuyến cáo và quy định đã giảm xuống. Giá trị cho phép của WHO (tổ chức y tế thế giới) đối với As trong nước uống giảm từ 0,05 mgíi (năm 1993) xuống 0,01 mg/1, căn cứ vào khả năng định lượng của các phương pháp phân tích hiện đại có thể áp dụng rộng rãi. Hoa Kỳ cũng đã giảm giới hạn của As trong nước uống từ 0,05 mg/1 xuống 0,01 mg/1 vào tháng Giêng năm 2001.
