Đặt vấn đề Arsen là nguyên tố phổ biến trong vỏ Trái Đất. Arsen tồn tại trong các khoáng thạch, đất, nguồn nước và trong cơ thể sinh vật (Smedley et al. Arsen xếp thứ 20 về mức độ phổ biến, đồng thời là một trong những chất có độc tính cao đối với con người. Cơ quan nghiên cứu Quốc tế về Ung thư (The International Agency for Research on Cancer – IARC) xếp loại Arsen nguyên tố và các hợp chất của Arsen vào Nhóm 1 (nhóm các độc chất gây ung thư cho con người) (IARC, 1987).
Liên minh Châu Âu (EU) liệt kê Trioxide Arsen, Pentoxide Arsen và các muối Arsenate như là các chất gây ung thư Loại 1. Các tổ chức bảo vệ sức khỏe, tổ chức bảo vệ môi trường cũng như các quốc gia trên Thế giới có những quy định riêng về giới hạn hàm lượng Arsen trong nước uống. Giới hạn về hàm lượng Arsen trong nước tại các quốc gia trên thế giới được trình bày ở Bảng 1 dưới đây. Giới hạn về hàm lượng Arsen trong nước uống của các quốc gia.
Cơ quan/Quốc gia Giới hạn Tổ chức Y Tế Thế Giới (WHO) 10 µg/L Liên minh Châu Âu (EU) 10 µg/L Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (US EPA) 10 µg/L Úc 7 µg/L Bangladesh 50 µg/L Ấn Độ 50 µg/L Campuchia 50 µg/L Việt Nam 10 µg/L Độc tính của Arsen được sắp xếp theo thứ tự sau: Arsine (AsH3) > Arsenite (AsIII) > Arsenate (AsV) > Hợp chất Arsen hữu cơ > Arsen nguyên tố (Bradl, 2005). Do các hợp chất của Arsen có tính độc nên thường được sử dụng để sản xuất các loại dược phẩm trong y tế và thuốc bảo vệ thực vật (Bradl, 2005; Ravenscroft et al., 2009; Liu et al. Arsen hóa trị III (AsIII) chủ yếu tồn tại trong môi trường nước ngầm do tính chất kỵ khí của các túi nước ngầm. AsIII có đặc tính dễ hòa tan, dễ di chuyển trong trầm tích và nước ngầm, và dễ thay đổi trong môi trường nên độc hơn AsV.
Nhiễm độc Arsen qua đường hô hấp và tiêu hóa dẫn đến các tổn thương da như thay đổi sắc tố da, tăng sừng hóa, ung thư da và phổi, ung thư bàng quang, ung thư thận, ung thư ruột, v. Phơi nhiễm Arsen kéo dài từ 5 - 10 năm còn gây ra các bệnh lý liên quan đến gan, thận, tim mạch, tiểu đường, bệnh phổi cấp tính và mãn tính. Các nghiên cứu trên Thế giới Từ những năm 80 của thế kỷ trước, đã có nhiều công bố về chất lượng nguồn nước, đặc biệt là nước ngầm có hàm lượng Arsen cao gây nên những tác hại cho nhiều cộng đồng dân cư tại nhiều quốc gia như: Argentina, Chile, Mỹ, Canada, Pháp, Đài Loan, Mông Cổ, Trung Quốc, Nhật Bản, v. Smedley và cộng sự (2002) đã cập nhật và chỉ ra các khu vực có tầng nước ngầm bị ô nhiễm Arsen với hàm lượng lớn hơn 50 µg/L trên Thế giới (Hình 1).
Phát hiện đầu tiên về xâm nhiễm Arsen trong nước giếng gây ra ung thư da được ghi nhận tại Ba Lan vào năm 1989; và các bệnh liên quan đến sự có mặt của Arsen trong nước uống tại tỉnh Cordoba, Argentina vào năm 1920 (Ravenscroft et al. Trong thời gian từ những năm 1930s đến 1970s, một số trường hợp ô nhiễm Arsen đã được phát hiện tại Canada (Ravenscroft et al., 2009), New Zealand, Chile, Iceland, Pháp, Dominic và Mỹ (Smedley và Kinniburgh, 2002). Tại miền Đông Nam bang Michigan, Mỹ, hàm lượng Arsen trong nước ngầm khá cao, dao động từ 0,5 đến 278 µg/L (Haack and Trecanni, 2000). Phân bố các các khu vực nhiễm Arsen trong nước ngầm trên Thế giới Nguồn: Smedley et al., 2002 in Netherlands National Committee of the IAH, 2008 Tại Châu Á, vùng đại lục Trung Quốc, trường hợp phơi nhiễm Arsen được ghi nhận đầu tiên tại vùng tự trị Tân Cương (Xinjiang) vào năm 1983.
Đến năm 2004, lần lượt các trường hợp phơi nhiễm Arsen khác được ghi nhận tại Đài Loan, Nội Mông, Sơn Tây, Ninh Hạ, Cát Lâm, Thanh Hải, tỉnh An Huy và vùng ngoại ô thủ đô Bắc Kinh (Xia and Liu, 2004). Nồng độ Arsen cao nhất được phát hiện là 1860 µg/L ở Nội Mông và 783 µg/L ở tỉnh Sơn Tây (Jin et al. 4 Tại Bangladesh, việc sử dụng các nguồn nước mặt bị ô nhiễm vi sinh và các chất độc hại đã dẫn đến các bệnh dịch về đường ruột như dịch tả, tiểu chảy, kiết lỵ. Việc sử dụng nguồn nước ngầm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và ăn uống là một phần kết quả của chính sách thúc đẩy sử dụng nguồn nước sạch thay thế của UNICEF từ những năm 1970s đến 1990s.
Mục đích của chính sách này là nhằm giảm tỷ lệ trẻ em tử vong do các bệnh liên quan về đường ruột. Chương trình này đã đạt được thành công đáng kể khi giảm được tỷ lệ tử vong ở trẻ em từ 151 xuống còn 83/1000 trẻ em sau 36 năm, từ năm 1960 đến 1996 (Meharg, 2005). Bangladesh là một trong những quốc gia sử dụng chủ yếu nguồn nước ngầm cho sinh hoạt và ăn uống nên nguy cơ nhiễm độc Arsen rất cao. Tổ Chức Y Tế Thế Giới (WHO) đánh giá Bangladesh là khu vực có đông dân cư bị phơi nhiễm Arsen nhất trong lịch sử (Smith et al.
Theo ước tính năm 1998-1999, khoảng 27 triệu người đang sử dụng nguồn nước ngầm có hàm lượng Arsen cao hơn 50 µg/L. Hiện nay, khoảng 50 triệu người Bangladesh (chiếm 40% dân số) đang phơi nhiễm với Arsen từ nguồn nước giếng khoan gia đình (Smith et al., 2000; Hossain, 2006; Ravenscroft et al. Đồng bằng Ganges – Brahmaputra (Bangladesh) và Bengal (Ấn Độ) là những vủng bị ảnh hưởng nặng nề nhất với ước tính hơn 63 triệu dân phơi nhiễm với nguồn nước ngầm có hàm lượng Arsen cao (Chowdhury et al. Tại Ấn Độ, khoảng 90% người dân vùng nông thôn sử dụng nước ngầm để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày.
Theo nghiên cứu của Sarkar thực hiện năm 2010 tại phía Tây Bengal, có đến 7.427 người được điều tra bị phát hiện phơi nhiễm Arsen do sử dụng nước ngầm phục vụ cho nhu cầu ăn uống. 69% các giếng được khảo sát có hàm lượng Arsen vượt quá 10 µg/L (Sarkar, 2010). Hàm lượng Arsen trong nước ngầm tại Đồng bằng ChiaNan ở phía nam Đài Loan khá cao, dao động trong khoảng 20 đến 1.200 µg/L, giá trị trung bình đạt 395 µg/L (Lin et al. Tại khu vực Đông Nam Á, hàm lượng Arsen cao trong nước ngầm được ghi nhận tại khu vực đồng bằng sông Mekong (bao gồm Campuchia và Việt Nam) và đồng bằng sông Hồng (phía bắc Việt Nam).
Theo nghiên cứu của Berg và cộng sự (2007), hàm lượng Arsen trong nước ngầm tại Campuchia dao động từ 1 – 1.610 µg/L, giá trị trung bình đạt 217 µg/L, cao gấp 22 lần tiêu chuẩn cho phép của WHO (10 µg/L). Vào năm 2002-2003, UNICEF đã tiến hành khảo sát hơn 5.000 giếng tại khu vực Đồng bằng sông Mekong, Campuchia. Kết quả cho thấy, 20% tổng số giếng có hàm lượng Arsen cao hơn 50 µg/L và 50% tổng số giếng vượt 10 µg/L (Halperin, 2003). 5 Các nghiên cứu tại Việt Nam Tại Việt Nam, Bộ Tài Nguyên và Môi Trường ban hành Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc Gia về chất lượng nước ngầm (QCVN 09:2008/BTNMT) quy định hàm lượng Arsen cho phép trong nước ngầm là 50 µg/L.
Bộ Y Tế ban hành Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc Gia về Chất lượng nước ăn uống (QCVN 01:2009/BYT), trong đó quy định hàm lượng Arsen cho phép trong nguồn nước phục vụ mục đích ăn uống là 10 µg/L. Tại khu vực Đồng bằng sông Hồng, hàm lượng Arsen trong nước ngầm được phát hiện trong khoảng 1 - 845 µg/L, giá trị trung bình đạt 39 µg/L (Berg et al. Kết quả cho thấy hàm lượng Arsen trong nước ngầm trước khi xử lý lớn hơn 300 µg/L, sau xử lý dao động trong khoảng 25 - 91 µg/L (Berg et al., 2001; Dodd et al. Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng Arsen trong nước cấp đầu ra vượt tiêu chuẩn QCVN 01:2009/BYT từ 02 - 10 lần giá trị.
Berg và cộng sự (2007) ước tính có khoảng 10 triệu người ở khu vực Đồng bằng Sông Hồng đối mặt nguy cơ phơi nhiễm Arsen. Tổng hợp kết quả các nghiên cứu về mức độ xâm nhiễm Arsen trong nước ngầm tại các tỉnh khu vực miền Bắc thuộc lưu vực Đồng bằng Sông Hồng được trình bày ở Bảng 2 và Hình 2. Từ Bảng 2 cho thấy, bốn (04) huyện Hà Tây, Hà Nam, Gia Lâm và Thanh Trì là những khu vực chịu ảnh hưởng nặng của Arsen trong nước ngầm. Riêng tại Gia Lâm và Tranh Trì, hàm lượng Arsen tại một số giếng lên đến 3.
Nguyen và cộng sự (2009) đã thực hiện nghiên cứu về ô nhiễm Arsen trong nước ngầm và rủi ro sức khỏe cộng đồng tại bốn (04) làng thuộc tỉnh Hà Nam. Hàm lượng Arsen trong nước ngầm dao động trong khoảng 211 - 348 µg/L và hơn 40% người dân có nguy cơ nhiễm độc Arsen mãn tính. Tại khu vực Đồng bằng Sông Mekong, tình trạng ô nhiễm Arsen trong nước ngầm cũng đặc biệt nghiêm trọng. Lần đầu tiên, các nguy cơ xâm nhiễm Arsen trong nước ngầm tại khu vực Đồng bằng Sông Mekong được công bố bởi Stanger và cộng sự (2005).
Hàm lượng Arsen trong nước ngầm tầng nông và sâu (100 - 120 m) vượt quá tiêu chuẩn của WHO (10 µg/L). Từ năm 2002 đến năm 2008, Cục Quản lý Tài nguyên Nước đã tiến hành khảo sát 42.921 giếng khoan trong khu vực Đồng bằng Sông Mekong (Erban et al. Kết quả khảo sát hàm lượng Arsen trong nước ngầm được minh họa ở Hình 3. Hàm lượng Arsen trong nước ngầm (µg/L) tại khu vực Đồng bằng Sông Hồng Số mẫu Giá trị Giá trị Giá trị Tác giả Khu vực phân trung cực cực đại tích bình tiểu Xã Cát Quế, Hà Tây 13 209 132 344 Agusa et Xã Vĩnh Trụ, Hà Nam 15 163 1,8 486 al., 2009 Xã Văn Đức, Gia Lâm 11 10,8 <0,1 38,2 Agusa et Xã Văn phúc, Thanh Trì 14 44 <0,1 330 al., 2006 Huyện Đông Anh 48 31 <1 220 Huyện Gia Lâm 55 127 2 3050 Berg et al., Huyện Thanh Trì 45 432 9 3010 2001 Huyện Từ Liêm 48 67 1 230 Phố Lương Yên, Hà Nội 6 22,8 - - Xã Phú Yên, huyện Phú Xuyên, Hà Nội 7 40,5 - - Phường Mai Dịch, Hà Nội 3 1,1 - - Nga et al., Phường Ngọc Hà, Hà Nội 3 1,6 - - 2003 Xã Pháp Vân, Hà Nội 5 67,3 - - Phường Tương Mai, Hà Nội 4 44,5 - - Phố Hạ Đình, quận Thanh Xuân, Hà Nội 5 92,6 - - Hình 2.
Hàm lượng Arsen trong nước ngầm tại Đồng bằng Sông Hồng Nguồn: Winkel et al. (a) Hàm lượng Arsen trong nước ngầm tại Đồng bằng Sông Mekong Nguồn: Erban et al.
