CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về tình hình ô nhiễm KLN 1. Tình hình ô nhiễm KLN trên thế giới Thế giới đang ngày càng phát triển làm con người phải đối mặt với nạn ô nhiễm môi trường trong đó ô nhiễm KLN đang là vấn đề đáng báo động hiện nay. Nguyên nhân chủ yếu là do hoạt động của con người như: khai khoáng, nấu kim loại, mạ điện, sản xuất nhiên liệu chất cháy nổ, sử dụng phân bón và chất thải từ các vùng dân cư và các khu công nghiệp.
Trong mười năm qua, các nhà khoa học thế giới đã nhận thấy rằng nhiều nước gặp phải vấn đề nghiêm trọng cho sức khỏe cộng đồng do ô nhiễm Asen trong môi trường ngày càng tăng. Các quốc gia này bao gồm Ấn Độ, Đài Loan, Arhentina, Thái Lan, Mông Cổ, Mexico, Chile, Trung Quốc và Bangladesh (Willard Chappell 1999). Ở Mỹ, hiện có trên 43.000 vùng công nghiệp trọng điểm đang trong tình trạng ô nhiễm, trong đó trên 40% là ô nhiễm KLN như: Pb, Cd, Cr, As. Mỗi năm ngân sách nước Mỹ phải tốn 1,5 tỷ USD cho việc xử lý và ngăn chặn ô nhiễm.
Trong năm 2005, ước tính lượng nước thải của Trung Quốc lên tới 31 tỷ tấn, kim loại nặng lên tới 15 triệu tấn, khoảng 20% đất nông nghiệp của Trung Quốc bị nhiễm kim loại nặng làm mất 10 triệu tấn hoa màu mỗi năm. Viện hàn lâm khoa học Trung Quốc, đã phát hiện đất ở nhiều khu vực có chứa As ở mức cao (Liao X 2004). Theo số liệu của tổ chức y tế thế giới về ô nhiễm As trong nguồn nước, nồng độ As trong khu vực nam Iowa và tây Missouri của Mỹ dao động từ 0,034- 0,490 mg/l, Mexico từ 0,008-0,624 mg/l, có tới 50% số mẫu có nồng độ As >0,050mg/l. Bệnh nhiễm độc As mãn tính do sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm As xảy ra ở nhiều nước trên thế giới và mang tính dịch tễ địa phương rõ rệt.
Tình hình ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam Ở Việt Nam việc phát triển kinh tế và mức độ đô thị hoá cao cũng là nguyên nhân dẫn đến sự xuống cấp nghiêm trọng của hệ sinh thái. Ô nhiễm môi trường nhất là KLN ở nước ta đang là một vấn đề đáng lo ngại. KLN xuất phát từ rất nhiều nguồn khác nhau như: các khu công nghiệp, mỏ khai thác kim loại, bãi rác, làng nghề, hoạt động sản xuất nông nghiệp. Hầu hết các KLN như As, Cd, Zn, Cu, Pb, 3 download by : skknchat@gmail.
đều tìm thấy trong các chất thải. Trong đó As và Cd là phổ biến. Kết quả phân tích đất trồng ở khu vực mỏ thiếc Sơn Dương, Tuyên Quang có hàm lượng As là 642mg/kg và Cu là 235mg/kg (Bùi Thị Kim Anh 2011), trong khi tiêu chuẩn đặt ra tương ứng là 12 mg/kg và 50mg/kg (QCVN 03:2008/BTNMT). Đầu những năm 1990, vấn đề ô nhiễm As được biết đến qua các nghiên cứu của Viện Địa Chất và các liên đoàn địa chất về đặc điểm địa chất thủy văn và đặc điểm phân bố As trong tự nhiên.
Theo nghiên cứu khảo sát phân tích nước bề mặt và các nguồn nước đổ ra sông Mã ở khu vực Đông Nam bản Phúng, hàm lượng As trong các mẫu nước đều vượt quá 0,05 mg/l. Kết hợp với điều tra của trường đại học Y Hà Nội cho thấy, sự ô nhiễm này có khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe dân cư sống ở khu vực đó. Từ những năm 1995-2000, nhiều công trình nghiên cứu điều tra về nguồn gốc As có trong nước ngầm, mức độ ô nhiễm, chu trình vận chuyển… đã tìm thấy nồng độ As trong các mẫu nước khảo sát ở khu vực thượng lưu sông Mã, Sơn La, Phú Thọ, Bắc Giang, Hưng Yên, Hà Nội, Hà Nam, Nam Định, Thanh Hóa… đều vược tiêu chuẩn cho phép đối với nước sinh hoạt của Quốc Tế và Việt Nam (Đặng Đình Kim 2010). Trước tình hình đó, trong hơn 2 năm (2003-2005), chính phủ Việt Nam và UNICEF đã khảo sát về nồng độ As trong nước của 71.000 giếng khoan thuộc 17 tỉnh từ đồng bằng miền Bắc, Trung, Nam.
Kết quả phân tích cho thấy nguồn nước giếng khoan ở các tỉnh vùng lưu vực Sông Hồng như : Hà Nam, Nam Định, Hà Tây, Hưng Yên, Hải Dương và các tỉnh thuộc Đồng Bằng Sông Cửu Long như : An Giang, Đồng Tháp đều bị nhiễm As rất cao. Tỷ lệ các giếng có nồng độ As từ 0,1 mg/l đến > 0,5 mg/l (cao hơn tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam và tổ chức Y Tế Thế Giới 10-50 lần) của các xã dao động từ 59,6-80%. Có thể thấy tình trạng ô nhiễm As trong nguồn nước của các giếng khoan tại các xã là rất nghiêm trọng. Tỷ lệ các giếng có nồng độ As cao > 0,1 mg/l (gấp hơn 10 lần tiêu chuẩn cho phép) ở hầu hết các xã chiếm từ 70%- 96% trừ Mai Động có tỷ lệ thấp hơn (46%)(Nguyễn Khắc Hải 2006).
Hiện nay, chính phủ đã có kế hoạch hành động quốc gia về giảm thiểu ô nhiễm As ở Việt Nam với các nội dung tiến hành khảo sát toàn quốc để xác định mức độ ô nhiễm As ở nguồn nước ngầm các khu vực khác nhau, xây dựng bản đồ ô nhiễm As ở Việt Nam, đánh giá thực trạng ảnh hưởng của ô nhiễm As trong nguồn 4 download by : skknchat@gmail.com nước sinh hoạt tới sức khỏe của cộng đồng và xây dựng các biện pháp phòng chống, nghiên cứu và áp dụng các giải pháp làm giảm thiểu ô nhiễm As trong nguồn nước, tăng cường thông tin tuyên truyền nâng cao nhận thức của cộng đồng về vệ sinh nguồn nước, phòng chống bệnh tật do sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm nói chung và ô nhiễm As nói riêng. Tổng quan chung về Asen 2. Asen và độc tính của asen Asen hay còn gọi là thạch tín, một nguyên tố hóa học có ký hiệu As và số nguyên tử 33. Khối lượng nguyên tử của nó bằng 74,92.
Nguyên tố As Arsenic Hình 1.1: Hình ảnh về Asen As 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). Ba dạng có tính kim loại của As với cấu trúc tinh thể khác nhau cũng được tìm thấy trong tự nhiên (các khoáng vật asen sensu stricto và hiếm hơn là asenolamprit, parasenolamprit). As hay tồn tại dưới dạng các hợp chất asenua và asenat. Trạng thái oxy 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 oxy của asen ổn định).
As cũng dễ tự liên kết với chính nó, chẳng hạn tạo thành các cặp As-As trong sulfua đỏ (α-As4S4) và các ion As43- vuông trong khoáng coban asenua có tên skutterudit. Ở trạng thái ôxi hóa +3, tính chất hóa học lập thể của As chịu ảnh hưởng bởi sự có mặt của cặp electron không liên kết. 5 download by : skknchat@gmail.com As về tính chất hóa học rất giống với nguyên tố đứng trên nó là phốt pho. Tương tự như phốt pho, nó tạo thành các oxit kết tinh, không màu, không mùi như As2O3và As2O5 là những chất hút ẩm và dễ dàng hòa tan trong nước để tạo thành các dung dịch có tính axit.
Tương tự như phốtpho, As tạo thành hidrua dạng khí và không ổn định, đó là arsin (AsH3). Do vậy, As sẽ thay thế phần nào cho phốt pho trong các phản ứng hóa sinh học và vì thế nó gây ra ngộ độc. Theo nghiên cứu của Thomas và cộng sự, As vô cơ ở trạng thái hóa trị ba có độc tính cao hơn nhiều so với As vô cơ ở trạng thái hóa trị năm. Ý tưởng này xuất phát từ các thí nghiệm về liều tử vong cấp tính trên động vật (Thomas D.
As hóa trị năm bị khử trong cơ thể thành As hóa trị ba (mà sau đó bị methyl hóa) nên nó tác động giống như As hóa trị ba, với giả thiết rằng phản ứng khử đủ nhanh so với thời gian bán hủy. Thông thường giai đoạn methyl hóa trong quá trình trao đổi chất thường được cho là bước giải độc. Gần đây hai nhóm nghiên cứu của Aposhian và cộng sự, Styblo và cộng sự đã công bố rằng, trạng thái As hóa trị ba của monomethyl arsenic độc hơn nhiều so với các dạng vô cơ, các dạng hóa trị năm của monomethyl và dimethyl arsenic thì kém độc hơn (Aposhian H.V et al 2001, Styblo M. Việc phát triển các phương pháp phân tích trạng thái hóa trị ba của monomethyl arsenic sẽ cho phép tiến hành các nghiên cứu này.
Sự phơi nhiễm Asen Sự phơi nhiễm có thể xảy ra qua nước và không khí. Sự phơi nhiễm cũng có thể là từ việc sử dụng thực phẩm và các thuốc cổ truyền cũng như từ các chất thải độc hại như phế thải khai thác mỏ. Ở Tây Bengal và Bangladesh xảy ra phơi nhiễm từ việc uống nước ngầm được bơm lên từ các “giếng khoan” (Chowdhurry T. Các nhà nghiên cứu ở Nội Mông đã nghiên cứu về các tác hại đến sức khỏe từ việc sử dụng nước ngầm với nồng độ As cao.
Ở các nước này As hòa tan trong nước ngầm có thể có nguồn gốc tự nhiên. Tuy nhiên một vài nghiên cứu cho thấy rằng ở Tây Bengal và Bangladesh, As liên kết với đá gốc được giải phóng vào nước do việc bơm hút quá nhiều nước phục vụ cho thủy lợi trong những năm gần đây. Nước bề mặt cũng có thể chứa As với nồng độ cao. Hàm lượng As cao trong nước bề mặt ở Thái lan và Chile đã gây ra các triệu chứng nhiễm độc As 6 download by : skknchat@gmail.
Ở Thái Lan mức As tăng cao là do các chất thải từ các hoạt động khai thác mỏ thiếc. Nồng độ As gia tăng trong không khí có thể do việc đốt than có chứa As cao, như ở Slovakia (Bencko V. 1997) và Trung Quốc (Sun G. 1999) dùng than cho nhà máy nhiệt điện.
Ở tỉnh Guizhou, Trung Quốc, nhiều gia đình dùng loại than có chứa hàm lượng As cao để sấy khô các nông phẩm được treo trên trần nhà. Họ đốt than trong một cái hố dưới nền nhà hoặc trong một cái lò không có ống khói hoặc ống xả. Điều này dẫn tới nồng độ As rất cao trong không khí và thấm sâu vào thực phẩm. Đất cũng là một nguồn phơi nhiễm As.
Sự ô nhiễm đất có thể xảy ra do tiếp xúc với các chất thải rắn như chất thải hầm mỏ, hay với bùn cống có As nồng độ cao.