Luận văn thạc sĩ phân tích theo dõi và đánh giá sự biến thiên nồng độ các chất độc hại giải phóng ra môi trường từ xỉ thải pyrit trong điều kiện yếm khí mô phỏng tự nhiên

Luận văn thạc sĩ môi trường nghiên cứu phân tích theo dõi và đánh giá sự biến thiên nồng độ các chất độc hại giải phóng ra môi trường từ, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên

• Tác giả: Nguyễn Thị Minh
• Người hướng dẫn: PGS-TS Trần Hồng Côn
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa Phân Tích
• Đề tài: Phân Tích Sự Biến Thiên Nồng Độ Chất Độc Từ Xỉ Thải Pyrit Trong Điều Kiện Yếm Khí
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về đối tượng nghiên cứu
• 1.2. Pyrit và xỉ pyrit
• 1.3. Tổng quan về As
• 1.4. Tổng quan về Mn
• 1.5. Sự chuyển hóa giữa các dạng của các kim loại độc hại trong môi trường
• 1.6. Các quá trình phong hóa
• 1.7. Quá trình hòa tan, kết tủa, hấp phụ và nhả hấp phụ
• 1.8. Quá trình vận chuyển và tồn lưu các kim loại độc hại trong tự nhiên
• 1.9. Các quá trình vận chuyển
• 1.10. Vận chuyển và tích lũy asen trong Hệ thống thuỷ sinh
• 1.11. Quá trình chuyển hóa các kim loại độc hại trong cơ thể con người
• 1.12. Quá trình tiếp nhận, chuyển hóa, tích lũy và đào thải
• 1.13. Ô nhiễm các kim loại độc hại trên Thế Giới và Việt Nam
• 1.14. Sự cần thiết của các nghiên cứu tìm hiểu quá trình ô nhiễm các kim loại độc hại từ trầm tích vào nước ngầm trong tự nhiên
• 1.15. Các giải pháp công nghệ giảm thiểu và sử lý các kim loại độc hại trong môi trường
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Hiện trạng khu vực lấy mẫu và Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp luận
• 2.3. Hóa chất và thiết bị
• 2.4. Phương pháp phân tích các kim loại độc hại
• 2.4.1. Phân tích As bằng phương pháp HgBr2
• 2.4.2. Phân tích các kim loại độc hại khác bằng Phương pháp ICP/MS
• 2.5. Phương pháp lấy mẫu, phá mẫu
• 2.6. Xây dựng các đường chuẩn
• 2.7. Thiết kế thiết bị nghiên cứu
• 2.8. Khảo sát cấu trúc và thành phần của xỉ pyrit
• 2.9. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình giải phóng các kim loại độc hại vào nước trên thiết bị mô phỏng điều kiện rửa trôi và yếm khí tự nhiên
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả phân tích cấu trúc và thành phần xỉ ban đầu
• 3.2. Hàm lượng các kim loại độc hại trong 1g xỉ khi được phá mẫu
• 3.3. Nghiên cứu khả năng giải phóng các kim loại độc hại vào môi trường nước từ xỉ pyrit khi bị rửa trôi
• 3.4. Sự biến thiên nồng độ các kim loại độc hại trong quá trình rửa trôi
• 3.5. Nghiên cứu quá trình khử yếm khí xỉ pyrit
• 3.6. Sự biến thiên của pH và nồng độ các kim loại độc hại trong quá trình khử yếm khí
• 3.7. Ảnh hưởng của hàm lượng chất hữu cơ (COD) trong môi trường khử yếm khí
• KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Biến Thiên Nồng Độ Chất Độc Từ Xỉ Pyrit

Sự phát triển công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ đã thải ra môi trường hàng triệu tấn chất thải, nhiều trong số đó có độc tính cao, gây ô nhiễm nghiêm trọng. Ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm đất và nước, là một thách thức lớn đối với sự phát triển bền vững. Chất thải công nghiệp là một trong những nguồn ô nhiễm chính, ảnh hưởng lớn đến tính chất của đất, nước và không khí. Các chất thải này, đặc biệt là các kim loại nặng như As, Mn, Cd, Hg, Pb, Ni, Cr, Zn, có thể tích lũy trong đất và gây ra nguy cơ tiềm ẩn cho môi trường. Theo nghiên cứu, khoảng 50% chất thải công nghiệp là chất thải rắn, trong đó 15% có khả năng gây độc nguy hiểm. Các chất thải rắn này gây ô nhiễm lớn cho đất và sau đó phát thải vào môi trường nước. Ô nhiễm xỉ thải pyrit là một vấn đề đáng quan tâm, đặc biệt là ở các khu vực khai thác mỏ và chế biến khoáng sản.

1.1. Pyrit và Xỉ Pyrit Nguồn Gốc và Thành Phần

Pyrit, hay pyrit sắt (FeS2), là một khoáng vật disulfua sắt phổ biến. Trong quá trình sản xuất axit sulfuric từ quặng pyrit, xỉ thải ra chứa các kim loại nặng độc hại như As, Mn, Pb, Cd, Hg, Cu, Co, Cr, Sr, Zn, và Fe. Đặc biệt, xỉ luôn chứa asen do nó thường tồn tại song hành với quặng sunfua. Theo tài liệu, để sản xuất 1 tấn axit H2SO4 đặc, lượng xỉ thải ra khoảng 1.3 đến 1.4 tấn, chứa khoảng 2 kg asen (nguyên tố). Phân tích thành phần xỉ thải pyrit cho thấy sự hiện diện của nhiều kim loại nặng, gây ra nguy cơ ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

1.2. Asen Các Dạng Tồn Tại và Độc Tính Trong Môi Trường

Asen chiếm khoảng 0.001% tổng các nguyên tố trong vỏ trái đất. Nó tồn tại trong các quặng như pyrit, manhezit, và các quặng sulfua khác. Trong môi trường nước, asen thường tồn tại ở dạng asenat trong điều kiện oxy hóa và asenit trong điều kiện khử. Một số vi sinh vật có khả năng chuyển asen vô cơ thành asen hữu cơ. Asen có 4 dạng thù hình: kim loại, xám, nâu, và hơi. Hơi asen có mùi tỏi và rất độc. Asen luôn biến đổi từ dạng này sang dạng khác, và có mặt trong nước ngầm thông qua sự hòa tan khoáng vật, quặng mỏ, và sự lan truyền các dòng thải.

II. Thách Thức Ô Nhiễm Chất Độc Từ Xỉ Thải Pyrit Yếm Khí

Ô nhiễm môi trường đất và nước do các kim loại nặng là một nguồn chất độc nguy hiểm đến hệ sinh thái và sức khỏe con người. Ở Việt Nam, tình hình ô nhiễm kim loại nặng không phổ biến nhưng có nhiều trường hợp cục bộ gần khu công nghiệp, đặc biệt ở các làng nghề tái chế kim loại. Sự kiện "Làng ung thư ở Thạch Sơn" là một ví dụ điển hình. Theo nghiên cứu của Viện ung thư quốc gia, tỉ lệ tử vong vì ung thư ở Thạch Sơn cao hơn tỉ lệ quốc gia đến 2.6 lần. Nguyên nhân có thể là do môi trường bị ô nhiễm trầm trọng bởi chất thải, nước thải, và khí thải của các nhà máy gần đó. Đánh giá rủi ro ô nhiễm từ xỉ thải pyrit là rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

2.1. Thực Trạng Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Tại Việt Nam

Tình hình ô nhiễm kim loại nặng tại Việt Nam, mặc dù không phổ biến trên diện rộng, lại diễn ra nghiêm trọng ở một số khu vực cục bộ, đặc biệt là gần các khu công nghiệp và làng nghề tái chế kim loại. Các hoạt động công nghiệp và khai thác mỏ có thể gây ra sự tích tụ kim loại nặng trong đất và nước, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Việc quan trắc môi trường thường xuyên là cần thiết để đánh giá mức độ ô nhiễm và đưa ra các biện pháp xử lý kịp thời.

2.2. Làng Ung Thư Thạch Sơn Hậu Quả Của Ô Nhiễm Xỉ Thải

Sự kiện "Làng ung thư ở Thạch Sơn" là một ví dụ điển hình về hậu quả của ô nhiễm xỉ thải pyrit. Tỉ lệ tử vong vì ung thư ở Thạch Sơn cao hơn nhiều so với tỉ lệ trung bình của cả nước. Nguyên nhân có thể là do môi trường bị ô nhiễm trầm trọng bởi chất thải, nước thải, và khí thải của các nhà máy gần đó. Các giếng nước tại Thạch Sơn không đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm, và các mẫu rau, mẫu cá đều có hàm lượng kim loại cao. Độc tính của xỉ thải pyrit đã gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người dân.

III. Phương Pháp Phân Tích Biến Thiên Nồng Độ Chất Độc Yếm Khí

Nghiên cứu biến thiên nồng độ chất độc từ xỉ thải pyrit trong điều kiện yếm khí đòi hỏi các phương pháp phân tích chính xác và đáng tin cậy. Các phương pháp này bao gồm lấy mẫu, phá mẫu, phân tích thành phần xỉ, và mô phỏng quá trình rửa trôi và khử yếm khí. Việc xây dựng các đường chuẩn và sử dụng các thiết bị hiện đại như ICP/MS là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của kết quả. Phân tích định lượng và phân tích định tính được sử dụng để xác định nồng độ và các dạng tồn tại của các kim loại độc hại.

3.1. Lấy Mẫu và Phá Mẫu Xỉ Thải Pyrit Quy Trình Chuẩn

Quy trình lấy mẫu và phá mẫu xỉ thải pyrit cần tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt để đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của mẫu. Mẫu xỉ được lấy từ các vị trí khác nhau trong bãi thải và được xử lý để loại bỏ các tạp chất. Quá trình phá mẫu sử dụng các hóa chất và thiết bị phù hợp để hòa tan các kim loại độc hại trong xỉ. Phân tích thành phần xỉ thải pyrit sau khi phá mẫu giúp xác định hàm lượng ban đầu của các kim loại nặng.

3.2. Phân Tích Kim Loại Độc Hại Bằng Phương Pháp ICP MS

Phương pháp ICP/MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) là một kỹ thuật phân tích hiện đại được sử dụng để xác định nồng độ của các kim loại độc hại trong mẫu. Phương pháp này có độ nhạy cao và khả năng phân tích đa nguyên tố, cho phép xác định đồng thời nhiều kim loại trong một lần đo. Việc xây dựng các đường chuẩn và kiểm soát chất lượng là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của kết quả. Phân tích thống kê được sử dụng để đánh giá độ tin cậy của dữ liệu.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Biến Thiên Nồng Độ Chất Độc Trong Yếm Khí

Nghiên cứu về biến thiên nồng độ chất độc từ xỉ thải pyrit trong điều kiện yếm khí đã cho thấy sự thay đổi đáng kể của nồng độ các kim loại nặng theo thời gian và điều kiện môi trường. Ảnh hưởng của pH đến nồng độ chất độc là một yếu tố quan trọng, vì pH có thể ảnh hưởng đến khả năng hòa tan và di chuyển của các kim loại. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến nồng độ chất độc cũng cần được xem xét, vì nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học và sinh học. Các kết quả này có thể được sử dụng để xây dựng mô hình hóa biến thiên nồng độ và dự báo khả năng ô nhiễm.

4.1. Sự Biến Thiên Nồng Độ Asen và pH Trong Quá Trình Yếm Khí

Trong quá trình khử yếm khí xỉ pyrit, nồng độ asen trong pha nước có sự biến thiên đáng kể. Sự thay đổi của pH cũng ảnh hưởng đến nồng độ asen, vì pH có thể ảnh hưởng đến khả năng hòa tan và di chuyển của asen. Các kết quả nghiên cứu cho thấy mối quan hệ phức tạp giữa pH và nồng độ asen trong điều kiện yếm khí. Động học biến đổi chất độc cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để hiểu rõ quá trình giải phóng asen.

4.2. Ảnh Hưởng Của Chất Hữu Cơ COD Đến Nồng Độ Kim Loại Nặng

Hàm lượng chất hữu cơ (COD) trong môi trường khử yếm khí có thể ảnh hưởng đến nồng độ của các kim loại nặng như As, Mn, Fe, Cu, và Zn. Chất hữu cơ có thể tạo phức với các kim loại, làm tăng khả năng hòa tan và di chuyển của chúng. Các kết quả nghiên cứu cho thấy mối tương quan giữa COD và nồng độ các kim loại nặng trong pha nước. Cơ chế giải phóng chất độc cần được làm rõ để đánh giá chính xác nguy cơ ô nhiễm.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn và Giải Pháp Xử Lý Xỉ Thải Pyrit

Kết quả nghiên cứu về biến thiên nồng độ chất độc từ xỉ thải pyrit trong điều kiện yếm khí có thể được sử dụng để đánh giá nguy cơ ô nhiễm và đề xuất các biện pháp xử lý phù hợp. Các biện pháp này có thể bao gồm cô lập xỉ thải, xử lý hóa học để giảm khả năng hòa tan của các kim loại, và sử dụng các vật liệu hấp phụ để loại bỏ các kim loại khỏi nước. Xử lý xỉ thải pyrit là một vấn đề cấp bách để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm cần được áp dụng một cách hiệu quả.

5.1. Đánh Giá Nguy Cơ Ô Nhiễm và Dự Báo Nồng Độ Chất Độc

Việc đánh giá nguy cơ ô nhiễm từ xỉ thải pyrit cần dựa trên các kết quả nghiên cứu về biến thiên nồng độ chất độc và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình giải phóng kim loại. Dự báo nồng độ chất độc trong tương lai có thể giúp các nhà quản lý môi trường đưa ra các quyết định phù hợp để bảo vệ nguồn nước và đất. Phần mềm mô phỏng có thể được sử dụng để dự báo sự lan truyền của các chất độc hại.

5.2. Các Biện Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm và Xử Lý Xỉ Thải Pyrit

Có nhiều biện pháp có thể được áp dụng để giảm thiểu ô nhiễm từ xỉ thải pyrit, bao gồm cô lập xỉ thải, xử lý hóa học để giảm khả năng hòa tan của các kim loại, và sử dụng các vật liệu hấp phụ để loại bỏ các kim loại khỏi nước. Việc lựa chọn biện pháp phù hợp cần dựa trên các yếu tố như chi phí, hiệu quả, và tính bền vững. Tiêu chuẩn môi trường và quy chuẩn kỹ thuật cần được tuân thủ trong quá trình xử lý xỉ thải.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Về Biến Thiên Nồng Độ Chất Độc

Nghiên cứu về phân tích biến thiên nồng độ chất độc từ xỉ thải pyrit trong điều kiện yếm khí là rất quan trọng để hiểu rõ quá trình ô nhiễm và đề xuất các biện pháp xử lý phù hợp. Các kết quả nghiên cứu đã cho thấy sự phức tạp của quá trình giải phóng kim loại và ảnh hưởng của các yếu tố môi trường. Hướng nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc phát triển các mô hình hóa biến thiên nồng độ chính xác hơn và tìm kiếm các biện pháp xử lý xỉ thải hiệu quả hơn. Nghiên cứu trường hợp tại các khu vực ô nhiễm có thể cung cấp thêm thông tin hữu ích.

6.1. Tổng Kết Các Kết Quả Nghiên Cứu Chính

Các kết quả nghiên cứu chính đã chỉ ra rằng biến thiên nồng độ chất độc từ xỉ thải pyrit trong điều kiện yếm khí phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm pH, nhiệt độ, và hàm lượng chất hữu cơ. Các kim loại nặng như As, Mn, Fe, Cu, và Zn có thể được giải phóng từ xỉ thải và gây ô nhiễm môi trường. Việc đánh giá nguy cơ ô nhiễm và đề xuất các biện pháp xử lý phù hợp là rất quan trọng.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Xử Lý Ô Nhiễm Xỉ Thải Pyrit

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các mô hình hóa biến thiên nồng độ chính xác hơn và tìm kiếm các biện pháp xử lý xỉ thải hiệu quả hơn. Các nghiên cứu về cơ chế giải phóng chất độc và động học biến đổi chất độc cũng cần được tiếp tục để hiểu rõ hơn về quá trình ô nhiễm. Việc hợp tác giữa các nhà khoa học, nhà quản lý môi trường, và doanh nghiệp là rất quan trọng để giải quyết vấn đề ô nhiễm xỉ thải pyrit.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quá trình sản xuất công nghiệp hóa chất và phân bón hằng năm phát thải hàng triệu tấn chất thải rắn chứa hàm lượng kim loại nặng nguy hại cao. Điển hình trong công nghệ sản xuất axit sunfuric từ quặng sunfua, ước tính khi điều chế 1 tấn axit sunfuric đặc sẽ phát sinh từ 1,3 đến 1,4 tấn xỉ quặng pyrit, mang theo khoảng 2 kg asen nguyên tố cùng hơn 5 kg chì và 10 kg kẽm ra bãi thải lộ thiên. Tại Việt Nam, sự tích tụ lâu năm của các bãi xỉ thải công nghiệp gần khu dân cư đã gây ra những hệ lụy môi trường nghiêm trọng. Trọng điểm ô nhiễm tại xã Thạch Sơn, huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ là một minh chứng nhức nhối khi số liệu dịch tễ học từ năm 1991 đến cuối năm 2005 ghi nhận 106 trong tổng số 304 trường hợp tử vong là do mắc bệnh ung thư, chiếm tỷ lệ lên đến 34,86%. Tỷ lệ tử vong do ung thư tại địa phương này cao hơn 2,6 lần so với mức trung bình toàn quốc trên quy mô dân số khoảng 7.000 người.

Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán cấp bách về cơ chế biến thiên nồng độ và khả năng phát tán của các chất độc hại từ nguồn xỉ thải pyrit vào môi trường đất, nước bề mặt và nước ngầm. Mục tiêu then chốt của đề tài là phân tích thực trạng ô nhiễm, theo dõi động thái rửa trôi và đánh giá định lượng tốc độ giải phóng của các kim loại độc hại bao gồm As, Mn, Pb, Hg, Cd, Cu, Cr, Co, Ni, Zn và Fe trong điều kiện yếm khí mô phỏng tự nhiên. Nghiên cứu được thực hiện tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên thuộc Đại học Quốc gia Hà Nội, tập trung vào đối tượng xỉ thải pyrit phát sinh từ Nhà máy Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao. Kết quả thực nghiệm mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp hệ dữ liệu chuẩn xác giúp dự báo nguy cơ lan truyền ô nhiễm và xây dựng các giải pháp xử lý chất thải rắn bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự tích hợp của hai học thuyết địa hóa học môi trường cốt lõi:

Học thuyết chuỗi phản ứng oxy hóa khử sinh hóa dưới tác động của vi sinh vật trong tầng chứa nước ngầm: Trong môi trường yếm khí ngập nước, quá trình phân hủy vật chất hữu cơ diễn ra theo thứ tự nhiệt động học suy giảm năng lượng tự do tiêu chuẩn, lần lượt sử dụng các chất nhận điện tử từ oxy hòa tan, nitrat, mangan dioxide đến sắt hydroxit và sunfat. Năng lượng tự do tiêu chuẩn giải phóng trong quá trình khử sắt Fe(III) đạt mức -114 kJ/mol CH2O và khử nitrat đạt -448 kJ/mol CH2O, tạo ra môi trường khử mạnh mẽ thúc đẩy phản ứng khử hòa tan sắt và giải phóng kim loại liên kết.

Học thuyết phong hóa khoáng vật và cơ chế bề mặt phức chất hấp phụ - nhả hấp phụ: Quá trình phong hóa hóa học bao gồm hòa tan, hydrat hóa, oxy hóa và thủy phân làm phá vỡ cấu trúc quặng scorodite và pyrit. Động học hòa tan của scorodite phụ thuộc chặt chẽ vào độ pH và nhiệt độ môi trường. Khi giá trị pH thay đổi, trạng thái cân bằng bề mặt giữa oxit sắt vô định hình và oxit nhôm với các dạng ion asenat hoặc asenit bị phá vỡ, trực tiếp quyết định khả năng dịch chuyển của các chất độc.

Khung lý thuyết vận dụng các khái niệm trọng tâm: xỉ thải pyrit, quá trình khử hòa tan yếm khí, hiện tượng rửa trôi axit mỏ, dung lượng hấp phụ bề mặt và chu trình chuyển hóa kim loại nặng trong tầng trầm tích.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thực nghiệm thu thập trực tiếp từ bãi thải xỉ quặng pyrit của Công ty Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao.

Quy trình chọn mẫu và xử lý mẫu: Mẫu xỉ thải được thu thập theo phương pháp lấy mẫu hỗn hợp đại diện tại nhiều vị trí khác nhau của bãi chứa, phân tầng theo 3 độ sâu thẳng đứng nhằm khảo sát sự biến thiên thành phần theo không gian. Cỡ mẫu phân tích phòng thí nghiệm sử dụng chính xác 1,0 gam bột xỉ mịn đã đồng nhất, được phá mẫu hoàn toàn bằng hỗn hợp axit vô cơ đậm đặc có tính oxy hóa mạnh để xác định tổng hàm lượng kim loại nền ban đầu.

Phương pháp phân tích dụng cụ:

• Phương pháp so màu tạo phức thủy ngân bromua (HgBr2): Được lựa chọn để định lượng asen nhờ độ nhạy quang phổ cao, khả năng khử nhiễu nền tốt từ ma trận sắt sunfua và thiết lập các đường chuẩn hồi quy tuyến tính ổn định với dải đo nồng độ vi lượng.
• Phương pháp quang phổ khối lượng plasma cảm ứng cao tần (ICP-MS): Được áp dụng để phân tích đồng thời các kim loại độc hại khác như Mn, Pb, Hg, Cd, Cu, Cr, Co, Ni, Zn và Fe nhờ giới hạn phát hiện siêu vết dưới 0,01 microgam/lít cùng độ tái lặp cao.

Mô hình thực nghiệm: Thiết kế hệ thống cột phản ứng mô phỏng điều kiện phong hóa ngập nước và khử yếm khí tự nhiên với lưu lượng dòng nước ngấm qua đất kiểm soát ổn định. Thời gian theo dõi thực nghiệm liên tục kéo dài nhiều tuần để ghi nhận sự thay đổi của nồng độ ion kim loại, giá trị pH và nhu cầu oxy hóa học (COD).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả thực nghiệm từ đề tài đã chỉ ra bốn phát hiện khoa học quan trọng về đặc tính và hành vi phát tán của chất độc từ xỉ pyrit:

Hàm lượng kim loại nặng tích tụ ban đầu trong xỉ pyrit ở mức cực kỳ cao: Phân tích thành phần tổng số trong 1 gam mẫu xỉ đã phá mẫu cho thấy nồng độ asen dao động trong khoảng từ 1235 đến 2785 mg/kg. Lượng asen này cao gấp từ 600 đến 1400 lần so với hàm lượng trung bình của asen trong vỏ Trái Đất (1 đến 2 mg/kg) và vượt từ 100 đến 300 lần ngưỡng giới hạn quy chuẩn đất nông nghiệp an toàn. Đồng thời, hàm lượng chì và kẽm trong xỉ cũng đạt mức cao, tương ứng trên 5000 mg/kg và 10000 mg/kg.

Động học giải phóng kim loại trong giai đoạn rửa trôi ban đầu diễn ra mãnh liệt: Khi có dòng nước ngấm qua, sự oxy hóa các gốc sunfua dư thừa tạo ra môi trường axit cục bộ với pH giảm xuống mức dưới 3,5. Sự suy giảm pH làm gia tăng đột biến nồng độ các cation kim loại hòa tan như Mn, Fe, Zn, Cu và anion asenat trong dịch lọc. Nồng độ mangan và sắt trong những lít dung dịch rửa đầu tiên tăng vọt, sau đó giảm dần theo quy luật hàm số mũ khi thể tích nước rửa lũy tích tăng cao.

Điều kiện khử yếm khí thúc đẩy quá trình hòa tan tái sinh các chất độc: Trong pha yếm khí kéo dài, sự hiện diện của chất hữu cơ được phản ánh qua hàm lượng COD đã kích hoạt vi sinh vật khử sắt Fe(III) và mangan Mn(IV). Sự chuyển đổi oxit sắt vô định hình thành ion Fe(II) hòa tan đã làm đứt gãy các liên kết bề mặt, giải phóng từ 30% đến 80% lượng asen đang bị hấp phụ vào pha nước dưới dạng As(III) có độc tính cao gấp nhiều lần As(V).

Sự biến thiên cạnh tranh giữa các nguyên tố vết: Nồng độ của các kim loại chuyển tiếp như Pb, Cd, Ni, Co và Hg có mối tương quan thuận rõ rệt với nồng độ Fe và Mn hòa tan, chứng minh chúng cùng chịu sự chi phối bởi cơ chế giải hấp và hòa tan của mạng lưới khoáng nền sắt oxit.

Thảo luận kết quả

Cơ chế chính giải thích sự biến thiên nồng độ là chuỗi chuyển hóa tương hỗ giữa sắt oxit, mangan dioxide và asenat trong điều kiện thay đổi thế oxy hóa khử (Eh) và pH. Khi bãi xỉ bị ngập nước và thiếu vắng oxy hòa tan, các hợp chất hữu cơ đóng vai trò là chất cho điện tử, khử Fe(OH)3 và MnO2, khiến asen không còn giá thể liên kết.

So sánh với các nghiên cứu thực địa trên thế giới, nồng độ asen giải phóng từ xỉ pyrit trong điều kiện khử tương đồng với hiện tượng ô nhiễm asen tự nhiên trong nước ngầm tại Bangladesh (nồng độ lên đến 4700 microgam/lít) và Tây Bengal, Ấn Độ (vượt 3900 microgam/lít). Tại Việt Nam, hiện tượng này tương thích với kết quả điều tra tại đồng bằng sông Hồng, nơi có trên 73% giếng khoan tại Hà Nam và 49,3% giếng khoan tại Hà Nội ghi nhận hàm lượng asen vượt quá tiêu chuẩn 0,01 mg/lít do sự phong hóa trầm tích hữu cơ giàu sắt.

Dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan thông qua các đường cong động học nồng độ theo thời gian và giản đồ tương quan Eh - pH. Một bảng tổng hợp chi tiết đối chiếu hàm lượng ban đầu trong pha rắn với tỷ lệ hòa tan vào pha lỏng qua các mốc thời gian giúp minh họa rõ nét rủi ro phát tán của từng kim loại độc hại theo chu kỳ ngập lụt tự nhiên.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm kiểm soát triệt để nguy cơ ô nhiễm môi trường từ các bãi xỉ thải pyrit công nghiệp, bốn giải pháp trọng tâm được đề xuất như sau:

Cách ly và phủ màng chống thấm toàn diện bề mặt bãi xỉ thải:

• Động từ hành động: Triển khai thi công lớp màng địa kỹ thuật HDPE dày 1,5 mm kết hợp đầm nén tầng sét đáy có hệ số thấm nhỏ hơn 10^-7 cm/giây để ngăn chặn hoàn toàn nước mưa thấm qua khối xỉ.
• Chỉ số mục tiêu: Cắt giảm từ 95% đến 98% lượng nước rỉ rác phát sinh từ bãi xỉ chảy tràn ra môi trường ngoài.
• Khung thời gian: Thực hiện hoàn thành trong vòng 6 đến 12 tháng.
• Chủ thể thực hiện: Ban lãnh đạo các nhà máy sản xuất phân bón hóa chất và doanh nghiệp quản lý bãi thải công nghiệp.

Xây dựng hệ thống thu gom và trạm xử lý nước rỉ bãi xỉ bằng công nghệ oxy hóa kết hợp keo tụ:

• Động từ hành động: Thiết kế dây chuyền xử lý nước thải gồm bể oxy hóa sơ bộ bằng hóa chất permanganate hoặc sục khí ozone liều lượng 2 mg/lít để chuyển hóa toàn bộ As(III) thành As(V), tiếp nối bằng công đoạn keo tụ tạo bông với muối sắt FeCl3 liều lượng 20 đến 30 mg/lít và lắng lọc qua cát mangan.
• Chỉ số mục tiêu: Đạt hiệu suất loại bỏ kim loại nặng trên 99%, đưa nồng độ asen sau xử lý về dưới ngưỡng 0,01 mg/lít và mangan dưới 0,5 mg/lít theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.
• Khung thời gian: Xây dựng và đưa vào vận hành trong vòng 12 đến 18 tháng.
• Chủ thể thực hiện: Doanh nghiệp phát thải phối hợp với Sở Tài nguyên và Môi trường địa phương.

Tách riêng và kiểm soát triệt để các nguồn thải hữu cơ tiếp xúc với bãi xỉ:

• Động từ hành động: Phân luồng hệ thống thoát nước mưa và nghiêm cấm xả thải các dòng nước chứa hàm lượng hữu cơ cao (COD vượt quá 50 mg/lít) vào khu vực lưu giữ xỉ thải pyrit nhằm triệt tiêu môi trường yếm khí vi sinh vật.
• Chỉ số mục tiêu: Duy trì thế oxy hóa khử ở mức dương, hạn chế tối đa quá trình hòa tan khử sắt và phóng thích asenat.
• Khung thời gian: Áp dụng ngay trong vòng 3 tháng.
• Chủ thể thực hiện: Phòng Quản lý An toàn - Môi trường của nhà máy hóa chất.

Thiết lập mạng lưới quan trắc nước ngầm tự động và cung cấp nước sạch tập trung cho người dân:

• Động từ hành động: Khoan lập hệ thống 15 đến 20 giếng quan trắc xung quanh bán kính 3 đến 5 km từ bãi xỉ để theo dõi định kỳ chất lượng nước dưới đất; đồng thời nâng công suất trạm cấp nước sạch tập trung từ nguồn nước mặt an toàn cho các xã lân cận.
• Chỉ số mục tiêu: Cung cấp 100% nước sinh hoạt đạt quy chuẩn cho cư dân vùng bị ảnh hưởng, chấm dứt hoàn toàn việc khai thác giếng khoan ô nhiễm.
• Khung thời gian: Hoàn thành đồng bộ trong vòng 18 đến 24 tháng.
• Chủ thể thực hiện: Ủy ban nhân dân cấp tỉnh, Sở Y tế và các cơ quan cấp nước địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho bốn nhóm đối tượng chuyên môn sau:

Cơ quan quản lý nhà nước và nhà hoạch định chính sách môi trường:

• Lợi ích: Cung cấp căn cứ khoa học định lượng về tác hại của chất thải xỉ pyrit để xây dựng các quy định kỹ thuật nghiêm ngặt về quản lý chất thải nguy hại.
• Tình huống sử dụng: Sử dụng dữ liệu để thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường và khoanh vùng đệm an toàn địa chất cho các cơ sở sản xuất hóa chất.

Kỹ sư công nghệ môi trường và đơn vị vận hành xử lý chất thải công nghiệp:

• Lợi ích: Nắm bắt chính xác các thông số động học của quá trình oxy hóa khử, keo tụ muối sắt và lọc hấp phụ kim loại.
• Tình huống sử dụng: Áp dụng trực tiếp các thông số kỹ thuật để thiết kế, tối ưu hóa hệ thống xử lý nước rỉ bãi xỉ quặng và nước ngầm nhiễm kim loại nặng.

Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên ngành Hóa học, Môi trường, Địa chất thủy văn:

• Lợi ích: Tiếp cận phương pháp luận nghiên cứu mô phỏng cột yếm khí tự nhiên và kỹ thuật phân tích ma trận kim loại phức tạp bằng ICP-MS.
• Tình huống sử dụng: Sử dụng làm tài liệu tham khảo chuyên khảo trong giảng dạy môn Hóa học Môi trường và phát triển các đề tài nghiên cứu chuyên sâu về địa hóa sinh học.

Chuyên gia y tế công cộng và các tổ chức nghiên cứu dịch tễ học:

• Lợi ích: Hiểu rõ cơ chế phát tán và mối liên hệ phơi nhiễm giữa các độc chất kim loại nặng từ bãi thải công nghiệp vào chuỗi thức ăn và nguồn nước sinh hoạt.
• Tình huống sử dụng: Phục vụ công tác đánh giá nguy cơ sức khỏe cộng đồng và đề xuất các chương trình can thiệp y tế tại các khu vực điểm nóng ô nhiễm.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao xỉ thải pyrit lại chứa hàm lượng asen và kim loại nặng cao vượt trội so với đất thông thường? Quặng pyrit tự nhiên (FeS2) thường hình thành cùng các khoáng vật sunfua khác chứa asen như arsenopyrit. Trong quá trình thiêu đốt quặng để sản xuất axit sunfuric ở nhiệt độ cao, asen bị oxy hóa và giữ lại chủ yếu trong xỉ thải rắn với nồng độ từ 1235 đến 2785 mg/kg, cao hơn từ 600 đến 1400 lần hàm lượng trung bình của vỏ Trái Đất.

Điều kiện yếm khí ngập nước tác động như thế nào đến sự phát tán chất độc từ xỉ pyrit? Khi ngập nước thiếu oxy, vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ sẽ sử dụng các oxit sắt Fe(III) và mangan Mn(IV) làm chất nhận điện tử để hô hấp. Quá trình khử hòa tan này phá hủy cấu trúc của khoáng sắt hydroxit, làm giải phóng từ 30% đến 80% lượng asen và kim loại nặng vốn bị giữ chặt trên bề mặt vào môi trường nước.

Nước ngầm nhiễm asen từ bãi xỉ có thể làm sạch chỉ bằng phương pháp lọc cát thông thường không? Lọc cát đơn thuần không thể loại bỏ asen hiệu quả vì trong môi trường nước ngầm yếm khí, asen tồn tại chủ yếu ở dạng As(III) không mang điện tích nên khó bị hấp phụ. Cần phải kết hợp quá trình tiền oxy hóa bằng KMnO4, sục khí hoặc MnO2 để chuyển sang As(V), sau đó keo tụ bằng phèn sắt FeCl3 trước khi lọc mới đạt hiệu suất trên 95%.

Sự phơi nhiễm lâu dài với asen và mangan trong nguồn nước gây ra những nguy cơ sức khỏe cụ thể nào? Uống nước nhiễm asen vượt tiêu chuẩn 0,01 mg/lít kéo dài từ 10 đến 15 năm gây tổn thương nội tạng, biến đổi sắc tố da và dẫn đến các bệnh ung thư hiểm nghèo như tại xã Thạch Sơn với 34,86% ca tử vong do ung thư. Mangan gây tổn hại hệ thần kinh trung ương, phá hủy màng tế bào và dẫn đến hội chứng rối loạn vận động tương tự bệnh Parkinson.

Mô hình thực nghiệm cột dòng chảy trong luận văn có phản ánh đúng điều kiện thực tế ngoài hiện trường không? Mô hình cột mô phỏng được thiết kế chuẩn hóa các yếu tố môi trường bao gồm thành phần nước mưa ngấm, tốc độ dòng chảy, độ pH và chỉ số COD tương đương điều kiện thủy địa tầng tự nhiên. Do đó, các quy luật biến thiên nồng độ và hệ số hòa tan thu được có độ tin cậy cao để dự báo cho hiện trường thực tế.

Kết luận

• Luận văn đã xác định chính xác hàm lượng asen trong xỉ thải pyrit tại Lâm Thao ở mức rất cao, dao động từ 1235 đến 2785 mg/kg, vượt từ 100 đến 300 lần tiêu chuẩn đất không ô nhiễm.
• Chứng minh thực nghiệm cơ chế giải phóng mạnh mẽ của asen, mangan và các kim loại nặng dưới tác động khử yếm khí kết hợp với sự phân hủy chất hữu cơ.
• Làm sáng tỏ quy luật biến thiên động học nồng độ chất độc và sự suy giảm pH trong quá trình rửa trôi nước mưa tự nhiên.
• Khẳng định vai trò quyết định của các khoáng oxit sắt và mangan trong chu trình lưu giữ và tái phát tán chất ô nhiễm vào tầng nước ngầm.
• Đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật khả thi từ cách ly bãi xỉ, kiểm soát dòng thải hữu cơ đến công nghệ oxy hóa keo tụ nhằm bảo vệ nguồn nước cộng đồng.

Công trình là đóng góp khoa học quan trọng cho chuyên ngành Hóa Phân tích và Địa hóa Môi trường, giải quyết mắt xích then chốt trong việc tìm hiểu nguyên nhân ô nhiễm tại các điểm nóng công nghiệp. Kế hoạch tiếp theo cần tập trung mở rộng mô hình quan trắc tự động trong 12 tháng tới và triển khai ứng dụng các vật liệu khoáng lọc FMO quy mô thực địa trong vòng 24 tháng. Hãy tham khảo toàn văn luận văn để khai thác chi tiết các phương pháp phân tích thực nghiệm và đồng hành cùng các nỗ lực xử lý ô nhiễm bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ, con người đã thải ra hàng trăm triệu tấn chất thải vào môi trường, trong đó nhiều chất thải độc tính cao làm cho môi trường bị ô nhiễm ngày càng chầm trọng. Vấn đề ô nhiễm môi trường, trong đó có môi trường đất, nước, không khí đã, đang và sẽ còn là những thách thức với sự phát triển và tồn vong của xã hội loài người, nhất là các nước đang phát triển. Một trong những nguồn thải gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí là chất thải công nghiệp. Các khu công nghiệp đã gây ra những ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của đất, nước, không khí, đặc biệt là cuộc cách mạng công nghiệp diễn ra từ thế kỷ XVIII-XXII.

Các chất thải ngày càng nhiều và độc tính càng cao, nhiều loại rất khó phân hủy sinh học. Các chất thải độc hại này có thể được tích lũy trong đất, trong thời gian dài gây ra nguy cơ tiềm năng với môi trường. Các chất thải công nghiệp phần lớn là do công nghệ khai thác mỏ, các ngành năng lượng, luyện kim đen, luyện kim mầu, các xưởng mạ điện và các nhà máy sản xuất các hợp chất hóa học. Khoảng 50% chất thải công nghiệp là chất thải rắn (than, bụi, chất hữu cơ, xỉ quặng…); trong đó có 15% chất thải có khả năng gây độc nguy hiểm.

Các chất thải rắn công nghiệp gây ô nhiễm rất lớn cho đất, sau đó phát thải vào môi trường nước. Đặc biệt nghiêm trọng là chất thải công nghiệp làm ô nhiễm môi trường đất, nước bởi các chất có độc tính cao như kim loại năng như As, Mn, Cd, Hg, Pb, Ni, Cr, Zn…[1] Ô nhiễm môi trường đất, nước do các kim loại nặng là nguồn chất độc nguy hiểm đến hệ sinh thái đất, chuỗi thức ăn và con người. Ở Việt Nam, tình hình ô nhiễm kim loại nặng nhìn chung không phổ biến. Tuy nhiên, nhiều trường hợp cục bộ gần khu công nghiệp đặc biệt ở những làng nghề tái chế kim loại, tình trạng ô nhiễm kim loại nặng đang diễn ra khá trầm trọng.

Nước ta đã có sự kiện mà cả nước quan tâm đến là “Làng ung thư ở Thạch Sơn”, thuộc tỉnh Phú Thọ, quê hương của 18 vị Vua Hùng, đất Tổ của nước Nam. 9 z Theo nghiên cứu của Viện ung thư quốc gia, ở nước ta cứ 100.000 dân số thì có 106 nam và 59 nữ tử vong vì bệnh ung thư. Áp dụng tỉ lệ này cho làng Thạch Sơn với dân số khoảng 7.000, chúng ta kì vọng sẽ có khoảng 6 người tử vong vì bệnh ung thư, nhưng trong thực tế ở làng này mỗi năm có 15 người chết vì ung thư. Nói cách khác, tỉ lệ tử vong vì ung thư ở Thạch Sơn cao hơn tỉ lệ quốc gia đến 2,6 lần! Như vậy, không thể nói rằng “tỉ lệ mắc bệnh ung thư của Thạch Sơn không phải là cao”.[25] Theo thống kê của Sở Y tế tỉnh Phú Thọ, tính từ năm 1991 đến cuối năm 2005, tại xã Thạch Sơn có 304 người chết thì đã có tới 106 người (chiếm 34,86%) chết do mắc bệnh ung thư.

Nguy hiểm hơn cả là việc hầu hết các giếng tại Thạch Sơn đều không đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm và nước dùng cho sinh hoạt. Nguồn nước ngầm và các mẫu rau, mẫu cá tại Thạch Sơn đều có hàm lượng kim loại có ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe người dân [27]. Nguyên nhân dẫn đến căn bệnh hiểm nghèo này đang còn là một vấn đề nhức nhối của các nghành khoa học quan tâm. Hiện trạng nơi đây môi trường bị ô nhiễm trầm trọng bởi chất thải, nước thải, khí thải của các nhà máy gần nơi sinh sống của họ: Nhà máy Supephotphat và hóa chất Lâm Thao, nhà máy sản xuất Pin-Acqui Vĩnh Phú, công ty giấy Việt Nam (trước kia là nhà máy giấy Bãi Bằng)… Trước thực trạng đó của những người dân xung quanh nhà máy Supe phốt phát và hóa chất Lâm Thao, và bản thân cũng sinh sống tại nơi đây, và luôn nhức nhối với : “Làng ung thư trên đất Tổ” hay “ Nỗi đau làng ung thư ở Thạch Sơn” nên năm 2008 bản thân đã thực hiện Khóa luận tốt nghiệp Đại Học với đề tài: “Khảo sát thực trạng hàm lượng As và Mn trong xỉ thải pyrit Công ty Supephotphat – Hóa chất Lâm Thao.

Đánh giá khả năng tác động của chúng” và đã thu được kết quả nhất định: 1. Khảo sát đánh giá được hàm lượng As trong các mẫu xỉ pyrit, trong nước đọng của bãi xỉ, trong nước thải của công ty Supephotpha và Hóa chất Lâm Thao. Hàm lượng As trong xỉ rất cao từ 1235 ÷2785mg/kg. Gấp từ 10 z 600÷1400 so với hàm lượng trung bình của As trong vỏ trái đất.

Và gấp từ 100÷300 lần so với chỉ tiêu không ô nhiễm As trong đất. Lý giải sự khác nhau của hàm lượng As trong các vị trí mẫu. Đánh giá khả năng lan truyền của As trong chính lớp xỉ, đất và cả khả năng lan truyền, rửa trôi vào môi trường nước bề mặt, nước ngầm. Khảo sát đánh giá được hàm lượng Mn trong các mẫu xỉ pyrit, trong nước đọng ở bãi xỉ, trong nước thải của công ty Supephotphat và Hóa chất Lâm Thao.

Từ kết quả thực nghiệm đề xuất giả thuyết về sự phân bố Mn trong xỉ, đất, khả năng lan truyền và rửa trôi của nó.Mối quan hệ Mn-Fe-As với nhau, giải thích sự khác nhau về hàm lượng giữa các vị trí mẫu và giữa 3 tầng trong một vị trí 5. Đã phân tích thực trạng quản lý và xử lý xỉ thải pyrit của công ty Supephotphat và Hóa chất Lâm Thao. Để tiếp tục phát triển đề tài đó, nghiên cứu sâu hơn về vấn đề mà vẫn đang còn là mối quan tâm đặc biệt của người dân Thạch Sơn – Phú Thọ và các ngành chức năng liên quan chúng tôi thực hiện đề tài: “PHÂN TÍCH THEO DÕI VÀ ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN THIÊN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT ĐỘC HẠI GIẢI PHÓNG RA MÔI TRƢỜNG TỪ XỈ THẢI PYRIT TRONG ĐIỀU KIỆN YẾM KHÍ MÔ PHỎNG TỰ NHIÊN”. Qua đó, hy vọng chúng tôi có thể góp một phần nhỏ và việc dự báo khả năng giải phóng các chất độc hại vào môi trường, cũng như mối nguy hại tiềm tàng của các chất thải, và ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe của người dân nơi đây.

11 z CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về đối tƣợng nghiên cứu 1. Pyrit và xỉ pyrit Pyrit hay pyrit sắt, là khoáng vật disulfua sắt với công thức hóa học FeS2. Ánh kim và sắc vàng đồng từ nhạt tới thông thường của khoáng vật này đã tạo nên tên hiệu riêng của nó là vàng của kẻ ngốc do nó trông tương tự như vàng.

Pyrit là phổ biến nhất trong các khoáng vật sulfua. Tên gọi pyrit bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp πσρίτης (puritēs) nghĩa là “của lửa” hay "trong lửa”, từ πύρ (pur) nghĩa là “lửa”. Tên gọi này có lẽ là do các tia lửa được tạo ra khi pyrit va đập vào thép hay đá lửa [26] Hình 1.1: Tinh đám pyrit gồm các tinh thể có sọc mọc xen lẫn Khi sản xuất axít sulphuric từ quặng pyrit, trong xỉ thải từ lò đốt pyrit có các chất chứa các nguyên tố kim loại nặng độc hại như As, Mn, Pb, Cd, Hg, Cu, Co, Cr, Sr, Zn, Fe, đặc biệt trong xỉ luôn luôn có chứa asen vì asen luôn luôn tồn tại song hành với quặng sunfua. Khi bị oxy hoá ở nhiệt độ cao, asen cũng chuyển hoá thành ôxyt và sau đó thành muối.

Để sản xuất 1 tấn axít H2SO4 đặc, lượng xỉ thải ra từ việc đốt pyrit sẽ vào khoảng từ 1,3 đến 1,4 tấn. Điều đó có nghĩa là lượng asen theo xỉ sẽ vào khoảng 2 kg (nguyên tố). Lượng asen này sẽ hoặc là bay hơi khi thải 12 z xỉ nóng trong khu vực lò đốt, hoặc sẽ bị rửa trôi hay bay vào khí quyển quanh khu vực dưới dạng bụi xỉ pyrit [27] Tương tự Pb, Zn … cũng có nhiều trong xỉ pyrit. Sản xuất 1 tấn axít sẽ tạo ra trong xỉ khoảng trên 5 kg chì, 10 kg kẽm.

Do chì và kẽm cũng là kim loại dễ bay hơi nên sẽ tác động trực tiếp đến khu vực sản xuất [27]. Tổng quan về As 1. Các dạng tồn tại của Asen trong tự nhiên Trong tự nhiên Asen chiếm khoảng 0,001% tổng các nguyên tố có trong vỏ trái đât (1  2mg As/kg). Một số quặng chứa nhiều Asen như Pyrit (khoảng nồng độ 100  77000 mg As/kg)., manhezit, quặng asenit của Cu, Pb, Ag, hoặc quặng sulfua: As2S2, As2S, As2S3.

Trong các quặng này, Asen tồn tài ở dạng hợp chất với lưu huỳnh rất khó tan trong nước. Trong khí quyển tồn tại cả asen vô cơ và asen hữu cơ, các nghiên cứu đã phát hiện được sự có mặt của asen trong nước mưa dưới dạng asenit. Ngoài ra asen còn tồn tại trong cơ thể động thực vật. Trong môi trường nước có tính oxi hóa, asen thường tồn tại ở dạng asenat và asenit trong môi trường khử.

Trong điều kiện yếm khí (như nước ngầm) các vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ, tạo môi trường khử và CO 2. Sau đó là quá trình khử hòa tan sắt và giải phóng asen theo cơ chế sau: 4FeOOH + CH2O (đại diện cho chất hữu cơ) +7H2CO3 = 4Fe2+ + 5HCO3- + 6H2O Đồng thời: As(V) + 2e  As (III) và chúng đi vào nước ngầm [1, 5, 18] Một vài vi sinh vật có khả năng chuyển asen vô cơ thành asen hữu cơ, chẳng hạn như: arsenobetain, arsenocholin, arsoniumphospholipids. Asen tập trung trong các mỏ quặng, theo thời gian bị phong hóa cùng các kim loại khác và phát tán vào môi trường. Một phần lớn asenat được kết tủa trở lại hoặc hấp phụ lên các hạt kiểu phù xa và được các sông suối mang đi rồi bồi đắp nên các đồng bằng châu thổ.

Ngoài nguyên nhân phong hóa tự nhiên con người bằng nhiều con đường cũng thải vào môi trường một lượng asen đáng kể: Việc sử dụng các loại hóa chất trong nông nghiệp, lâm nghiệp như: thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuộc da, bảo quản 13 z gỗ, công nghiệp supephotphat, công nghiệp luyện kim màu, công nghiệp bán dẫn cũng là nguồn gây ô nhiễm asen [6, 18, 19, 20] Asen có 4 dạng thù hình: Dạng kim loại, dạng xám, dạng nâu. Hơi asen có mùi tỏi và rất độc. Asen có nhiệt độ nóng chảy là 8170C ở 36 atm, bay hơi ở 61500C và gặp lạnh ngưng tụ thành dạng tinh thể. Asen tồn tại dưới dạng hợp chất As (III) và As (V).

Các hợp chất của As (III) thường gặp là As2O3, As4O6, axitoctoasener H3AsO3, axit metasenơ HAsO2, các asenit H2AsO3-, HAsO32-, AsO33-, asen sunfua As2S3.