Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu quá trình giải phóng as từ trầm tích trẻ ven sông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Nguyễn Như Khuê

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH GIẢI PHÓNG ASEN
TỪ TRẦM TÍCH TRẺ VEN SÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2012


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Nguyễn Như Khuê

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH GIẢI PHÓNG ASEN

TỪ TRẦM TÍCH TRẺ VEN SÔNG
Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số

: 608502

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

GS.TS Dieke Postma
TS. Phạm Thị Kim Trang

Hà Nội - 2012


LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới Tiến sĩ Phạm Thị Kim
Trang, người đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn và truyền đạt kiến thức quý báu
giúp em hoàn thành bản luận văn này.
Em xin trân trọng cảm ơn Giáo sư, Tiến sĩ Dieke Postma, Trường Đại học
Kỹ thuật Đan Mạch (DTU), đã tận tâm chỉ bảo và truyền đạt kiến thức chuyên
ngành Địa hóa sử dụng trong bản luận văn này.
Em xin trân trọng cảm ơn Giáo sư, Tiến sĩ Phạm Hùng Việt người luôn tâm
huyết với việc đào tạo thế hệ trẻ. Cảm ơn Thầy đã động viên, tạo điều kiện tốt nhất
để chúng em hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn đồng nghiệp
nhóm Nghiên cứu Kim loại nặng và toàn thể các anh chị đồng nghiệp Trung tâm
Nghiên cứu Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững (CETASD), Trường Đại
học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội trong thời gian làm luận văn.
Em xin gửi lời tri ân các thầy cô giáo Khoa Môi trường, Trường Đại học
Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình truyền đạt cho em những
kiến thức quý báu làm nền tảng tri thức cho em thực hiện luận văn.
Em cũng xin trân trọng cảm ơn Giáo sư, Tiến sĩ Flemming Larsen, Trường
Đại học Kỹ thuật Đan Mạch (DTU); các thầy, các anh chị Trường Đại học Mỏ Địa
chất Hà Nội thuộc dự án "Nghiên cứu sự ô nhiễm của As trong nước ngầm tại
đồng bằng sông Hồng ở Việt Nam – VietAs– DANIDA " đã nhiệt tình giúp đỡ em
trong các hoạt động khoa học có liên quan tới luận văn.
Con xin gửi những lời thân thương nhất tới gia đình mình. Cảm ơn Bà kính
yêu và Bố Mẹ đã luôn bên con, chăm sóc và yêu thương con trên những chặng

đường. Cảm ơn Anh đã động viên và quan tâm em mỗi ngày.
Em xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ quý báu về kinh phí của dự án VietAs DANIDA và Trung tâm CETASD, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học
Quốc gia Hà Nội.

Học viên Nguyễn Như Khuê


ACKNOWLEDGEMENT
With my deep gratitude, I would like to send many thanks to Dr. Pham Thi
Kim Trang, who assigned, whole-hearted instructed and imparted me the precious
knowledge to work on this thesis.
I would like to express my deep appreciation to Prof. Dieke Postma, of the
Technical University of Denmark, for his efforts in teaching us the essence of the
geochemistry fundamentals and supporting us from the beginning and throughout
this thesis. He was instrumental in establishing the VietAs project “Investigating
the arsenic contamination in Red River Delta, Ha Noi, Vietnam” that has served
many of us.
I would like to thank to Prof. Pham Hung Viet for his respect and concern
for the education of our youth and providing the best conditions for us to be
effective.
I acknowledge the great supports of all my many dear friends in the Heavy
Metals group and my colleagues in Research Center for Environmental Technology
and Sustainable Development (CETASD), University of Science, Vietnam National
University.
I am grateful to all the teachers and lectures in Environmental Faculty for
their non-stop effort in spreading the environmental science background and
encouraging us to keep working in this field.
I thank Prof. Flemming Larsen, also of the Technical University of
Denmark, all of our mentors and colleagues at Hanoi Mining and Geology
University for enthusiastically helping me in completing the science that became a
part of this thesis and the theses of many others.
I would like to express the great regards to my beloved family. I am indebted
to my parents, my adoring grandma for always being by my side, caring for me and
watching out for me as I go forward in life. Thank you, my darling for filling me
with your encouragement, care and love. All of you have contributed to my success.
I acknowledge funding support from VietAs-DANIDA project- phase II and
CETASD center, University of Science, Vietnam National University
.
Nguyen Nhu Khue


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU

1

Chương 1: TỔNG QUAN

3

1.1. Giả thiết về quá trình giải phóng asen từ trầm tích trẻ ra nước ngầm

3

1.1.1. Cơ chế khử hòa tan các khoáng ôxit sắt

3

1.1.2. Một số giả thiết khác

4

1.2. Sự phân bố của asen trong trầm tích và khoáng

5

1.2.1. Sự phân bố của asen trong trầm tích

5

1.2.2. Sự phân bố của As trong các khoáng

7

1.2.3. Sự phân bố của As trong các khoáng ôxit sắt

9

1.3. Vai trò của vi khuẩn đối với sự giải phóng asen

12

1.3.1.Vai trò của vi khuẩn khử sắt

12

1.3.2. Vai trò của vi khuẩn khử nitrat, sunfat

13

1.3.3. Vai trò của vi khuẩn khử trực tiếp As

13

1.4.Ảnh hưởng của vật chất hữu cơ tới sự giải phóng asen

15

1.4.1. Vai trò tạo môi trường khử

16

1.4.2. Vai trò cạnh tranh hấp phụ

20

1.4.3. Các vai trò khác của hữu cơ

20

Chương 2 : ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

23

2.1. Địa điểm thời gian và đối tượng nghiên cứu

23

2.1.1. Địa điểm nghiên cứu

23

2.1.2. Đối tượng nghiên cứu

24

2.1.3. Thời gian nghiên cứu

24

2.2. Phương pháp nghiên cứu

24

2.2.1. Phương pháp tổng quan tài liệu

24

2.2.2. Phương pháp thực nghiệm

24

2.2.3. Phương pháp xử lí số liệu

33

Chương 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

34


3.1. Sự phân bố của asen trên các pha khoáng ôxit sắt trong trầm tích

34

3.2. Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của vi khuẩn, tác nhân hữu cơ và

40

bùn thải đến sự giải phóng asen từ trầm tích ra nước ngầm
3.2.1. Kết quả về ảnh hưởng của vi khuẩn tới sự giải phóng asen từ

41

trầm tích ra nước ngầm
3.2.2. Kết quả về ảnh hưởng của vật chất hữu cơ tới sự giải phóng

44

asen từ trầm tích ra nước ngầm
KẾT LUẬN

53

KIẾN NGHỊ

54

TÀI LIỆU THAM KHẢO

55

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
AAS

: Atom Absorption Spectrophotometer- Máy quang phổ hấp thụ
nguyên tử

As(T)

: Asen tổng

CETASD

: Research Center for Environmental Technology and Sustainable
Development – Trung tâm Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền
vững

DANIDA

: Danish International Development Agency -Tổ chức phát triển
quốc tế Đan Mạch

Fe(T)

:

Sắt tổng

HVG

: Hydride Vapor Generator -Bộ tạo khí hydrua

PHREEQC : Phần mềm mô hình hóa chuyên dụng cho các quá trình thủy địa hóa
diễn ra trong trầm tích và nước ngầm, do hai nhà khoa học
Parkhurst và Appelo nghiên cứu và phát triển từ năm 1999.

UV-Vis

: Quang phổ hấp thụ phân tử vùng tử ngoại và khả kiến

RSD

: Relative Standard Deviation (Độ lệch chuẩn tương đối)


TOC

: Total Organic Carbon- Tổng cacbon hữu cơ


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1

Tên bảng
Hàm lượng As đặc trưng trong đá, trầm tích, đất và các trầm

Trang
6

Bảng 1.2
Bảng 1.3
Bảng 2.1
Bảng 2.2
Bảng 3.1
Bảng 3.2

tích bề mặt khác
Hàm lượng As trong một số khoáng
Thành phần tính theo % các dạng As trong một số nghiên cứu
Tóm tắt phương pháp chiết
Tóm tắt thí nghiệm đánh giá vai trò của vi khuẩn và hữu cơ
Hàm lượng As, Fe tổng từ các bước chiết trầm tích
Tỉ lệ mol Fe/As trong nước ngầm và trầm tích các khu vực

7
11
29
30
34
39

nghiên cứu
Bảng 3.3 Kết quả nồng độ Fe và As trong thí nghiệm đánh giá vai trò

42

của vi khuẩn
Bảng 3.4 Tổng nồng độ hữu cơ và hàm lượng As trong trầm tích và nước

45

tại hai khu vực trầm tích trẻ và cổ
Bảng 3.5 Kết quả nồng độ Fe và As trong các thí nghiệm trộn trầm tích

46

và nước sông có và không bổ sung hữu cơ


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1

Tên hình
Sự ô nhiễm As do sự bổ sung hữu cơ tại các khu vực ao hồ

Trang
17

Hình 1.2

Sự giải phóng As khi có bổ sung hữu cơ, tính toán theo mô

17

Hình 1.3

hình PHREEQC
Vai trò của hợp chất hữu cơ đối với sự giải phóng As từ trầm

18

Hình 2.1

tích ra nước ngầm
Mô tả mặt cắt từ khu vực Đan Phượng (trầm tích trẻ) tới Phú

23

Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5

Kim (trầm tích cổ)
Lấy mẫu trầm tích tại hai khu vực nghiên cứu
Lấy mẫu nước ở các độ sâu từ 0,25-3m
Quy trình chiết trầm tích
Một số hình ảnh thực hiện thí nghiệm chiết trầm tích
Một số hình ảnh thực hiện thí nghiệm ủ trầm tích
Sự phân bố As trên các khoáng ôxit sắt trong trầm tích trẻ và cổ
Sự phân bố các dạng khoáng ôxit sắt trong trầm tích
Sự giải phóng As trong điều kiện có và không có vi khuẩn
Quá trình hòa tan không đồng thời của Fe và As
Nồng độ Fe (hình A và B) và nồng độ As (hình C và D) trong

25
26
28
29
31
35
36
42
43
47

các dung dịch ủ trầm tích trẻ có (●) và không bổ sung hữu cơ
Hình 3.6

(▲); trầm tích cổ có (○) và không bổ sung hữu cơ (∆).
Nồng độ As trong các dung dịch ủ trầm tích trẻ có (●) và
không (▲) bổ sung bùn; trầm tích cổ có (○) và không bổ sung
bùn (∆).

51


MỞ ĐẦU
Ô nhiễm asen trong nước ngầm thường được phát hiện thấy tại các vùng đồng
bằng cạnh những con sông lớn. Ở đồng bằng châu thổ sông Hồng, Việt Nam, nước
ngầm tại khu vực có nồng độ asen cao, trong khoảng từ 1 ÷ 3050 µg/L (trung bình
159 µg/L) được phát hiện năm 1998 [11]. Mặc dù vậy, cho tới nay, nguyên nhân
dẫn đến As có mặt trong tầng chứa nước vẫn chưa được hiểu rõ.
Cơ chế giả thuyết phổ biến là quá trình phân hủy hữu cơ bởi vi khuẩn hình
thành điều kiện khử khiến các khoáng ôxit sắt bị hòa tan, kéo theo sự giải phóng
asen từ trầm tích ra nước ngầm.Theo giả thuyết này, asen càng nhiều trên các
khoáng sắt có thể bị hòa tan thì cơ hội As giải phóng từ trầm tích trẻ ra nước ngầm
càng cao. Vi khuẩn tham gia quá trình phân hủy hữu cơ tạo môi trường khử. Môi
trường càng nhiều hữu cơ thuận lợi cho sự khử hòa tan sắt diễn ra thì nguy cơ ô
nhiễm asen càng tăng. Trầm tích chứa hữu cơ hoạt động cao và dạng asen bám trên
trầm tích không chặt chẽ thì sự giải phóng asen được cho là sẽ diễn ra mạnh nhất.
Ngược lại, với trầm tích với hữu cơ bền, không bị phân hủy sinh học và asen ở dạng
bị mang trong các ôxit sắt bền vững thì quá trình giải phóng asen chậm. Nghĩa là
quá trình giải phóng asen phụ thuộc đặc tính khoáng học của trầm tích và điều kiện
môi trường bao gồm hợp chất hữu cơ và vi khuẩn trong tầng chứa nước.
Với kết cấu trầm tích trẻ có chứa các khoáng sắt ở dạng linh động, môi trường
giàu hữu cơ do phù sa bồi tích, khu vực đồng bằng ven sông thường có nước ngầm
bị ô nhiễm As. Các nghiên cứu trước đây đã tìm hiểu sự có mặt As trong nước
ngầm nhưng chủ yếu chỉ tập trung phân tích các mẫu nước. Số lượng nghiên cứu về
trầm tích khu vực đồng bằng sông Hồng liên quan tới sự ô nhiễm As vẫn còn hạn
chế. Cho đến nay, nồng độ As trong nước ngầm có mối tương quan như thế nào với
cấu trúc khoáng học của trầm tích và môi trường tại khu vực vẫn chưa được hiểu rõ.
Vì vậy, luận văn với đề tài “Nghiên cứu quá trình giải phóng As từ trầm
tích trẻ ven sông” thực hiện nghiên cứu với các nội dung sau:

1


1, Nghiên cứu sự phân bố asen trên các khoáng ôxit sắt trong trầm tích trẻ
2, Bước đầu tìm hiểu vai trò của vi khuẩn đối với sự giải phóng asen
3, Bước đầu tìm hiểu sự ảnh hưởng của hợp chất hữu cơ đối với sự giải
phóng asen
Luận văn này là một phần của dự án hợp tác quốc tế “Ô nhiễm As trong
nước ngầm tại đồng bằng châu thổ sông Hồng ở Việt Nam - VietAs -DANIDA”
giữa Việt Nam và Đan Mạch (http://vietas.er.dtu.dk). Luận văn mong muốn đóng
góp phần nhỏ trong việc tìm hiểu sự vận chuyển asen trong tầng chứa nước tại khu
vực nghiên cứu nói riêng và đồng bằng châu thổ sông Hồng nói chung.

2


Chương 1 - TỔNG QUAN

1.1. Giả thiết về quá trình giải phóng asen từ trầm tích trẻ ra nước ngầm
Nghiên cứu tại nhiều khu vực khác nhau trên thế giới, các nhà khoa học đã
đưa ra một số giả thiết về cơ chế giải phóng asen từ trầm tích ra nước ngầm. Các giả
thiết chủ yếu là: quá trình oxi hóa khoáng pyrite có chứa asen tại các khu vực có
tính oxi hóa, cơ chế giải phóng asen do các anion cạnh tranh vị trí hấp phụ với asen
trên bề mặt các khoáng và sự hòa tan của các khoáng ôxit sắt trong điều kiện khử
[35]. Cơ chế mang tính tổng quát nhất vẫn đang được tìm hiểu và bổ sung với
những nghiên cứu tại các khu vực có sự xuất hiện asen trong tầng chứa nước.
1.1.1. Cơ chế khử hòa tan các khoáng ôxit sắt
Một trong ba cơ chế trên được thừa nhận phổ biến đó là quá trình khử hòa
tan của các khoáng ôxit sắt dẫn tới sự giải phóng asen từ trầm tích vào nước ngầm.
Với giả thiết này, các hạt trầm tích mang vật chất hữu cơ theo dòng chảy của sông,
trải qua thời gian bồi tích tạo thành lớp trầm tích trẻ châu thổ. Hoạt động vi sinh
diễn ra trong đất sử dụng chất hữu cơ như là nguồn thức ăn và tiêu thụ O 2, NO3-,
SO42- cho các quá trình phân hủy hữu cơ. Môi trường khử được hình thành sau đó.
Dưới tác dụng của điều kiện khử và các vi sinh vật, các ôxit sắt sẽ bị hòa tan. Quá
trình này kéo theo sự dịch chuyển của asen từ dạng liên kết trong pha rắn sang pha
lỏng, cụ thể là bị hòa tan trong nước ngầm.
Phương trình tổng quát được biểu diễn như sau:
Vi khuẩn

4FeOOH(As(V)) + CH2O + 7H2CO3

→ 4Fe2+ +8 HCO3- + 6H2O +As(III)

[9,36]

Kết quả là tầng chứa nước ở môi trường khử thường có nồng độ sắt hòa tan
cao kèm theo nồng độ As tăng cao, độ kiềm (bicacbonat) cao [9].
Trên thế giới, các nhà khoa học đã phát hiện ra rất nhiều vùng nước ngầm có môi
trường khử giàu As. Điển hình là vùng Băng-la-đét và Tây Bengal, nồng độ As trong nước

3


ngầm ở đây nằm trong một khoảng rộng từ < 0.5 đến 3200 µg/L, với 27% giếng nông <150
m ở Băng-la-đét có chứa nồng độ As hơn 50 µg/L. Ngoài ra các vùng như Đài

Loan, Bắc Trung Quốc và Việt Nam cũng là những vùng có nước ngầm có môi
trường khử chứa nồng độ As cao [45].
1.1.2. Một số cơ chế giả thiết khác
Ngoài cơ chế khử hòa tan khá phổ biến nêu trên, một số giả thiết khác cũng
được đưa ra khi nghiên cứu các vùng ô nhiễm asen, cụ thể:
- Giả thiết về sự ôxi hóa quặng pyrite: Asen thường tồn tại nhiều trong các
khoáng của sunfua, đặc biệt là asenopyrit (FeAsS) bởi khả năng đồng kết tủa của nó
với sunfua. Dưới các điều kiện oxy hóa các khoáng này bị oxy hóa và giải phóng As
cùng với sunfat. Cơ chế này thường giải thích cho sự ô nhiễm As ở trong hoặc xung
quanh các khu khai mỏ.
- Giả thiết về cơ chế cạnh tranh vị trí hấp phụ với As của một số anion như
phôtphat, bicacbonat, hay các hợp chất hữu cơ humic: Các anion phốtphat,
bicacbonat có cấu trúc tương tự asenat nên cạnh tranh vị trí hút bám trên bề mặt
khoáng, cản trở sự hấp phụ của As do vậy làm tăng lượng As linh động trong nước
ngầm [45]. Các hợp chất humic có cấu trúc phân tử kềnh càng cũng có thể cạnh
tranh vị trí hấp phụ với As [21].
Các cơ chế giả thiết vẫn đang được bổ sung bằng những bằng chứng thực
nghiệm tại hiện trường cũng như trong phòng thí nghiệm. Các nhân tố ảnh hưởng
tới quá trình giải phóng As trong tự nhiên được đề cập đến trong các nghiên cứu
thường là cấu trúc khoáng học của trầm tích chứa As, thế oxi hóa khử, lượng
cacbon hữu cơ và các ion cạnh tranh bề mặt [12, 25, 39]. Kết quả khảo sát nước
ngầm tại các khu vực ô nhiễm As sẽ chỉ ra mối tương quan giữa As với các nguyên
tố khác. Dựa trên các kết quả đó, chúng ta có thể giả thuyết cơ chế giải phóng có thể
diễn ra trong tầng chứa nước khu vực. Tuy nhiên, các nghiên cứu cụ thể hơn vẫn rất
cần thiết để chứng minh tính phù hợp của cơ chế giả thuyết đó. Ví dụ, tại Băng-lađét, một số nghiên cứu tập trung phân tích mối tương quan của TOC với nồng độ
As cao trong nước ngầm. Các nghiên cứu này đi tìm bằng chứng cho cơ chế khử

4


hòa tan oxit sắt hoặc cơ chế cạnh tranh vị trí hấp phụ của các hữu cơ humic. Trong
khi đó, khi tìm thấy mối tương quan thuận giữa hàm lượng sunfua với As, các nhà
khoa học đưa ra giả thuyết về sự oxi hóa của các khoáng sắt pyrite. Khảo sát các
thông số địa hóa đặc trưng cho thấy môi trường của nước ngầm tại khu vực đồng
bằng sông Hồng có tính khử. Mối tương quan thuận giữa hàm lượng Fe và As trong
nước ngầm được tìm thấy trong các nghiên cứu trước đây. Cơ chế giả thuyết được
cho là phù hợp với vùng này là sự khử hòa tan của các khoáng ôxit sắt kéo theo sự
giải phóng As từ trầm tích ra nước ngầm.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tìm hiểu về cấu trúc khoáng học của trầm
tích, vai trò của vi khuẩn và hợp chất hữu cơ đối với quá trình giải phóng As. Tổng
hợp từ các nghiên cứu về sự phân bố asen trong trầm tích và khoáng, các dạng và
vai trò của hợp chất hữu cơ trong tự nhiên cũng như vai trò của vi khuẩn được trình
bày sơ lược sau đây.
1.2. Sự phân bố của asen trong trầm tích và khoáng
1.2.1. Sự phân bố của asen trong trầm tích
Trầm tích đặc trưng cho các vùng đồng bằng tích tụ và đồng bằng châu thổ ở
Băng-la-đét có hàm lượng asen thường trong khoảng 0,4-10 mg/kg, trung bình là 4
mg/kg [11]. Tại vùng nội Mông Cổ, lượng asen trong trầm tích biến đổi trong
khoảng rộng từ 7,3 đến 73,3 mg/kg (trung bình là 18,9 mg/kg) cao hơn nhiều so với
trầm tích tại các khu vực khác [23].
Các trầm tích bở rời có hàm lượng asen khác nhau không đáng kể. Bùn và
đất sét thường có nồng độ asen cao hơn cát. Giá trị asen trong trầm tích bở rời
thường trong khoảng 3-10 mg/kg, thay đổi phụ thuộc vào kết cấu và nguồn gốc
khoáng (bảng 1.1).

Bảng 1.1. Hàm lượng As đặc trưng trong đá và trầm tích [45].
Loại đá/ trầm tích

Nồng độ trung bình của As (mg/kg)

5


Đá cát

4,1 (0,6-120)

Đá vôi

2,6 (0,4- 188)

Trầm tích cổu Fe

1-2900

Thạch cao/anhydrite (trầm tích bở rời)

3,5 (0,1-10)

Cát bồi tích (Băng-la-đét)

2,9 (1,0–6,2)

Bùn/sét bồi tích (Băng-la-đét)

6,5 (2,7–14,7)

Trầm tích đáy sông (Băng-la-đét)

1,2–5,9

Trầm tích hồ

6 (<1–72)

Trầm tích hồ bị ô nhiễm bởi vùng khai mỏ,
British Colombia
Trầm tích hồ chứa bị ô nhiễm bởi vùng khai
mỏ, Montana, Mỹ

342 (80–1104)
100–800

Nồng độ As trung bình trong các trầm tích suối ở Anh và xứ Wales thường
biến động trong khoảng 5-8 mg/kg. Báo cáo tổng hợp của Smedley và cộng sự
(2001) đã đưa ra các giá trị asen trong trầm tích sông hồ từ nghiên cứu của tác giả
Datta và Subramanian (1997) như sông Gangers có asen trung bình khoảng 2,0
mg/kg, từ sông Brahmaputra trung bình 2,8 mg/kg. Hàm lượng As trong trầm tích
hồ biến đổi trong khoảng 0,9 và 44 mg/kg (trung bình 5,5 mg/kg). Giá trị nồng độ
cao nhất phổ biến là trong khoảng 13 mg/kg [45].
Như vậy, mỗi dạng trầm tích với cấu trúc khác nhau chứa lượng asen khác
nhau. Một số nghiên cứu cũng chỉ ra trong môi trường tự nhiên, các trầm tích hạt
mịn có chứa nhiều hữu cơ như trầm tích sông hồ có chứa nhiều asen hơn. Giá trị
asen trong trầm tích phụ thuộc vào kết cấu, khả năng lưu giữ asen của các khoáng
trong trầm tích, nguồn gốc trầm tích và môi trường mà trầm tích tồn tại.
1.2.2. Sự phân bố asen trong các khoáng
Trong hơn 200 khoáng có chứa asen các khoáng orpiment (thư hoàng),
khoáng realga (hùng hoàng) và asenopyrit là các khoáng được biết đến nhiều nhất
[45]. Các khoáng khác tương đối hiếm trong môi trường tự nhiên. Nồng độ lớn nhất

6


của các khoáng này có mặt trong các vùng bị khoáng hóa và thường đi cùng với các
kim loại chuyển tiếp như Cd, Pb, Ag, Au, Sb, P, W và Mo. Bảng 1.2 liệt kê một số
khoáng As chính và nguồn gốc hình thành của các khoáng đó trong tự nhiên.
Bảng 1.2. Hàm lượng As trong một số khoáng [45].
Khoáng
Khoáng sunfua
Pyrite
Galena
Chalcopyrite
Khoáng sắt ôxit
Hematite
Fe ôxit
Fe(III) ôxi hydroxit
Các khoáng khác
Apatite
Fluorite

Khoảng nồng độ

Khoáng

(mg/kg)

100–77000
5–10000
10–5000

Khoáng silicat
Quartz
Feldspar
Biotite

Khoảng nồng độ
As (mg/kg)

0,4–1,3
<0,1–2,1
1,4

< 160
< 2000
< 76000

Khoáng cacbonat
Calcite
Dolomite
Siderite

1–8
<3
<3

<1–1000
<2

Khoáng sunfat
Barite
Gypsum/anhydrite

<1–12
<1–6

Tuy không phải là thành phần chủ yếu nhưng As có mặt thường xuyên với
các giá trị nồng độ khác nhau trong các khoáng vật tạo đá phổ biến. Do tính chất
hóa học gần giống với S, nồng độ cao nhất của As thường được tìm thấy trong các
khoáng sunfua, trong đó nhiều nhất vẫn là quặng pyrite. Nồng độ asen trong pyrite,
pyrite than đá, galena và marcasite có thể biến đổi, ngay cả trong các hạt. As có mặt
trong cấu trúc tinh thể của các khoáng sunfua như một sự thay thế cho S.
Nồng độ As cao cũng được tìm thấy trong nhiều khoáng ôxit và các ôxit kim
loại ngậm nước. Trong đó, As có thể là một phần của cấu trúc khoáng hoặc chỉ là
một thành phần bị hấp phụ lên khoáng. Đối với các khoáng ferrihydrite và
lepidocrocite, hầu hết asen liên kết với bề mặt của khoáng. Dạng asen này có khả
năng bị hòa tan dưới điều kiện môi trường tự nhiên. Trong khi đó trong khoáng
goethite, asen dạng hòa tan chỉ chiếm 30% [35].

7


Tìm hiểu khả năng liên kết bề mặt của asen với các khoáng trong trầm tích,
một số nghiên cứu nhận thấy sự hấp phụ của asenate lên các (hydro)oxit sắt rất
mạnh mẽ kể cả ở nơi có nồng độ As thấp trong dung dịch. As có thể bị hấp phụ lên
đất sét và lên bề mặt của canxit, một khoáng phổ biến trong nhiều dạng trầm tích.
Tuy nhiên lượng này nhỏ hơn rất nhiều so với sự hấp phụ lên ôxit sắt. Phản ứng hấp
phụ của As lên các trầm tích giải thích cho nồng độ tương đối thấp (không độc hại)
của As được tìm thấy trong tự nhiên. Nồng độ As trong các khoáng vật phốtphat
thường thay đổi nhưng có thể đạt tới giá trị cao, ví dụ lên đến 1000 mg/kg trong
apatite. Tuy nhiên, các khoáng phốtphat thường ít phổ biến hơn nhiều so với các
khoáng vật ôxit và vì lẽ đó nên đóng góp phần nhỏ đối với tổng hàm lượng As trong
trầm tích. Asen có thể thay thế cho các Si 4+, Al3+, Fe3+ và Ti4+ trong nhiều kết cấu
khoáng vật nên có thể xuất hiện trong nhiều khoáng tạo thành đá khác, mặc dù ở
nồng độ thấp hơn nhiều. Các khoáng silicat thông thường nhất chứa khoảng 1
mg/kg hoặc ít hơn. Khoáng cacbonat thường chứa ít hơn 10 mg/kg As [45].
Với sự xuất hiện phong phú và phổ biến của khoáng ôxit sắt mang asen trong
tự nhiên cũng như kết quả từ nhiều thí nghiệm, các nghiên cứu đã đưa ra giả thiết về
vai trò chủ đạo của khoáng ôxit sắt tác động đến quá trình asen lưu chuyển trong
tầng chứa nước.
Nhiều phương pháp khác nhau được các tác giả áp dụng để tìm hiểu sâu hơn
về dạng asen liên kết hay phân bố như thế nào trong các pha của khoáng ôxit sắt.
Phương pháp chiết trình tự với các tác nhân chiết chọn lọc cho từng pha khoáng
được nhiều tác giả sử dụng để xác định sự có mặt asen trên các pha khoáng ôxit sắt.
1.2.3. Sự phân bố của As trong các pha khoáng ôxit sắt
Do asen trong tự nhiên có mặt phổ biến nhất ở trong các khoáng pyrit nên
người ta thường quan sát thấy mối tương quan chặt giữa asen và sắt (hydro)oxit ở
nhiều khu vực. Sử dụng phương pháp chiết trình tự chọn lọc, các nhà nghiên cứu đã
từng bước tìm hiểu sự phân bố của asen trong các liên kết pha rắn, đặc biệt là có
thêm những bằng chứng về sự đồng hành của asen và sắt tại các khu vực ô nhiễm

8


asen. Các nghiên cứu thực hiện từ đối tượng trầm tích tại các khu vực bị tác động
do hoạt động của con người cho tới đối tượng trầm tích gần như là nguyên bản tự
nhiên đều đưa ra các con số thể hiện liên kết của asen trên các pha khoáng sắt chiếm
chủ yếu trong pha rắn.
Một số pha khoáng sắt được nghiên cứu cụ thể như pha khoáng sắt dễ hòa
tan, pha khoáng tinh thể và pha khoáng ôxit sắt vô định hình. Asen có thể bị hấp
phụ trên bề mặt khoáng hoặc liên kết với pha khoáng sắt có khả năng hòa tan, điều
này kéo theo sự giải phóng asen thường gặp trong tự nhiên. As liên kết trên pha
khoáng tinh thể có thể bị hòa tan một khi điều kiện khử của môi trường phá vỡ liên
kết tinh thể của sắt ôxit. Ngoài ra còn có dạng As liên kết trên pha khoáng khá bền vững.
Nghiên cứu trầm tích tại một vùng có các nhà máy công nghiệp nặng ở
Singapo, tác giả Goh và đồng nghiệp đã tìm thấy gần 40% dạng As trong pha rắn bị
hấp phụ trên bề mặt các ôxit Fe khi dùng dịch chiết phốtphat; 15% liên kết As với
các khoáng Fe vô định hình; 25% As liên kết với (hydro)oxit sắt tinh thể, khoáng sunfua [24].
Thí nghiệm trên vùng đất chịu sự tác động của hoạt động nông nghiệp tại
vùng trồng nho ở Quebec, Canada đã tìm thấy asen liên kết trên (hydro)oxit Fe và
Al chiếm ưu thế hơn so với các dạng liên kết khác. Chỉ một phần nhỏ As ở dạng
hấp phụ chiếm 4% tổng nồng độ asen. Dạng As liên kết với các (hydro)oxit Al, Fe
vô định hình và trên pha khoáng Al, Fe tinh thể lần lượt chiếm 24-30% và 30-34%
hàm lượng As tổng [23].
Một nghiên cứu về trầm tích đất ngập nước vùng Woburn, Massachusetts
cho thấy, tại độ sâu 30 – 40 cm, các trầm tích này chứa hàm lượng As rất cao, lên
tới 15000 µg/g. Kết quả phân tích chỉ ra rằng 80% As ở trầm tích đất ngập nước
liên kết với các pha (hydro)oxit Fe vô định hình, Fe tinh thể và các pha Fe hỗn hợp
nhiều hóa trị như rỉ xanh (Fe4(II)Fe2(III)(OH)12SO4.3H2O) và magnetite (Fe3O4). Phần
As còn lại liên kết với các khoáng sunfua [14].
Một nghiên cứu của Postma và cộng sự (2007) thực hiện chiết trình tự đối
với các mẫu trầm tích thu được từ đồng bằng châu thổ sông Hồng cho thấy chỉ một
phần nhỏ As (10-15%) là ở dạng hấp phụ, trong đó hấp phụ lên các khoáng

9


cacbonat là không đáng kể. Hầu hết As (60-80%) liên kết với pha khoáng ôxit Fe
trong trầm tích. Phần nhỏ As còn lại thu được từ các khoáng silicat hoặc pyrite [36].
Với trầm tích thu được từ 3 địa điểm khác nhau ở đồng bằng châu thổ sông
Hồng, tác giả Berg và cộng sự (2008) chỉ ra rằng phần lớn As (60%) là dạng dễ
dàng hòa tan, hấp phụ trên các pha sắt [11]. Tác giả cũng đưa ra giả thuyết rằng
lượng As được giải phóng ra nước ngầm không liên quan đến hàm lượng As tổng
trên trầm tích cũng như các khoáng như silicat hoặc sunfua mà liên quan đến tỉ lệ
Fe/As trong trầm tích. Tác giả cho rằng tỉ lệ Fe/As trong trầm tích càng cao thì khả
năng As bị giải phóng ra nước ngầm càng kém, hàm lượng As hấp phụ lên các
khoáng càng tăng [11].

Bảng 1.3. Thành phần % các dạng As trong một số nghiên cứu [20, 24, 29, 33, 35, 49]
Khu vực nghiên cứu

1
2
3

Pha hấp phụ
Pha các khoáng dễ hòa tan
As liên kết với ôxit sắt vô
định hình

Mỹ

Áo

62

10

Tây Ban

Trung

Việt

Nha

Quốc

Nam

23-27

40

61

2
2

10

16
43

24 – 30

15,7

6


Khu vực nghiên cứu

4
STT
5

20

Pha khoáng hydroxit tinh thể
Dạng As liên kết (%)

5

Pha các khoáng còn lại

30

30 – 34

25

17

6

2

Như vậy, các pha khoáng ôxit sắt được cho là nguồn chứa As trong trầm
tích. Kết quả về sự phân bố As trên các khoáng trong từng loại trầm tích là khác
nhau. Điều này có thể là do các phương pháp khác nhau được sử dụng khi tìm hiểu
về hàm lượng As trên các khoáng và trầm tích. Nhưng cấu trúc khoáng học không
đồng nhất của các trầm tích cũng là nguyên nhân của sự phân bố As đa dạng.
Tùy thuộc vào dạng liên kết của As trên các pha khoáng này mà các tác giả
dự đoán khả năng asen có thể giải phóng từ trầm tích ra nước ngầm dưới các điều
kiện môi trường cụ thể. Một giả thuyết phổ biến là quá trình khử hòa tan của
khoáng sắt ôxit dưới điều kiện môi trường khử kéo theo sự giải phóng asen. Giả
thuyết này vẫn đang được củng cố thêm bởi các bằng chứng khoa học từ các nghiên
cứu tại các khu vực khác nhau. Một số nghiên cứu tập trung vào sự phân bố asen
trên các pha khoáng để xác định nguồn asen có thể được giải phóng ra môi trường.
Một số khác lại phân tích các yếu tố tác động đến quá trình khử hòa tan như vật
chất hữu cơ hay sự tham gia của vi khuẩn.
1.3. Vai trò của vi khuẩn đối với sự giải phóng asen
Cho đến nay, cơ chế mang tính tổng quát lí giải cho sự giải phóng asen từ
trầm tích vào nước ngầm vẫn chưa rõ ràng, tuy nhiên đã có nhiều nghiên cứu chỉ ra
những bằng chứng cụ thể về vai trò của vi sinh vật đối với sự vận chuyển asen [19].
Các dạng vi khuẩn thường được đề cập đến trong nhiều nghiên cứu là vi khuẩn khử
sắt và vi khuẩn khử As trực tiếp.
Vi khuẩn tham gia phân hủy các hợp chất hữu cơ trong môi trường thúc đẩy
sự hòa tan của Fe trong phản ứng sau:
Vi khuẩn
11


4FeOOH(As(V)) + CH2O + 7H2CO3 →

4Fe2+ +8 HCO3- + 6H2O +As(III) [9, 36]

Có hai giả thuyết được đề nghị đối với sự tham gia của vi khuẩn trong quá
trình giải phóng asen. Phổ biến nhất là asen bị tác động do sự khử hòa tan Fe(III)
tạo Fe(II) do các vi khuẩn khử sắt dị hóa. Giả thuyết còn lại cho rằng sự khử As(V)
thành As(III) trực tiếp thông qua hoạt động vi khuẩn (bằng con đường hô hấp hoặc
giải độc) và gián tiếp thông qua sunfua (do vi khuẩn khử sunfat xúc tác) [52].
1.3.1. Vai trò của vi khuẩn khử Fe
Các ôxi hydroxit sắt trong trầm tích được coi là vật liệu hấp phụ quan trọng
nhất đối với asen. Cả As(V) và As(III) đều có khả năng gắn kết với các bề mặt sắt
ôxi hydroxit. Quá trình khử sinh học của các ôxi hyroxit sắt này dẫn tới sự hòa tan
asen có thể ảnh hưởng tới nồng độ asen trong nước ngầm. Vi khuẩn khử kim loại
được giả thiết là giữ vai trò “chìa khóa” trong quá trình giải phóng asen [28,52].
Cụ thể, vi khuẩn khử Fe(III) có thể gây ra sự hòa tan của ôxi hydroxit sắt.
Điều này dẫn tới thay đổi diện tích bề mặt của hydroxit sắt hóa trị hai dạng tinh thể
yếu có diện tích bề mặt lớn thành dạng ôxit sắt có diện tích bề mặt nhỏ như
magnetite hoặc gỉ xanh [28,45]. Đi kèm theo đó, sự hòa tan của ôxi hydroxit sắt
hoặc sự thay đổi diện tích bề mặt có thể tác động tới asen bám trên các ôxi hydroxit
sắt này khiến chúng giải phóng và dễ dàng bị chuyển sang pha lỏng. Vi khuẩn xúc
tác quá trình khử Fe(III) cũng được tìm thấy là một trong những nguyên nhân gây ra
sự giải phóng asen từ khoáng scorodite, trầm tích có mang asen và các hydroxit sắt.
Tuy nhiên, một nghiên cứu khác cho rằng vi khuẩn tham gia sự khử hòa tan
và vận chuyển của ferrihydroxit có mang asen lại không gây ra sự giải phóng asen.
Geobacter sulfurreducens là một vi khuẩn khử Fe(III), không khử As(V) mà lại giữ
99,9% asen do sự hình thành của khoáng chứa Fe(II) từ sự khử Fe(III). Các tác giả
cho rằng sự thay đổi bề mặt của các sắt ôxi hydroxit có thể tạo ra các dạng khoáng
thứ cấp có khả năng chứa asen trong pha khoáng mới [28,46,52].

12


1.3.2. Vai trò của vi khuẩn khử nitrat, sunfat
Có nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng cả vi khuẩn khử nitrat và vi khuẩn khử
sunfat cũng có thể dùng As(V) như một chất nhận electron tạm thời. Ba dạng vi
khuẩn bao gồm vi khuẩn khử sắt, khử nitrat và khử sunfat đều có mặt nhiều trong
các tầng trầm tích. Mặc dù các dạng vi khuẩn này không trực tiếp chuyển hóa As có
mặt trên các khoáng ôxit nhưng chúng có thể xúc tác sự khử As(V) thành As(III)
linh động hơn và điều này có thể gây ra sự khử giải hấp của asen. Vi khuẩn sử dụng
As(V) như chất nhận electron cho quá trình phân hủy hữu cơ để thu năng lượng cho
quá trình phát triển thông qua sự khử dị hóa As(V) đã được xác định tại môi trường
nước chứa asen cao bao gồm Bacillus sp, Desulfitobacterium, Sulfurospirillum,
Desulfotomaculum sp và Desulfomicrobium [25].
1.3.3. Vai trò của vi khuẩn khử trực tiếp As
Vi khuẩn còn có thể khử trực tiếp As(V) bằng hai con đường: một là cơ chế
khử dị hóa (hay còn gọi là con đường hô hấp), hai là cơ chế giải độc. Khử dị hóa
As(V) thường diễn ra dưới điều kiện thiếu khí và vi sinh vật thu năng lượng cho
sinh trưởng bằng quá trình khử As(V) diễn ra đồng thời với sự oxi hóa hợp chất hữu
cơ [52]. Sự khử As và Fe diễn ra khác nhau do các chủng vi khuẩn khác nhau vốn
có sẵn trong môi trường trầm tích. Khi vi khuẩn được làm giàu thì các chủng khác
nhau sẽ có ưu tiên khác nhau đối với khử asen và khử sắt.
Khi quan sát thấy sự khử không đồng thời của Fe và As trong thí nghiệm ủ
trầm tích của mình, tác giả Zhang và cộng sự cho rằng sự phát triển vi sinh ưu tiên
quá trình khử As hơn so với sự khử Fe trong thời gian ủ. Vì thế, có thể Fe chỉ bị
khử sau khi mà As(V) đã bị khử hết và Fe đóng vai trò như một chất nhận electron.
Tác giả giả thiết là hai quá trình này phụ thuộc vào chủng loại vi khuẩn, môi trường
và cả tỉ lệ Fe/As trong trầm tích sử dụng [52].
Các vi sinh vật khử dị hóa As(V) như S.barnesii và B.benzoevorans có thể
khử và hòa tan As bị hấp phụ hoặc đồng kết tụ với ferrihydrite hoặc (hydro)oxit

13


nhôm và chỉ khiến As bị hòa tan hoặc khiến cả As và Fe hòa tan đồng thời. Chuỗi vi
khuẩn sulfurospillum barnesii SES-3 có thể hô hấp As (V) được phát hiện năm 1999 [27].
Vi khuẩn khử As(V) như chủng Sulfurospirillum và Geobacter có thể đóng
một vai trò quan trọng trong sự giải phóng As trong tầng trầm tích Đông Nam Á khi
sử dụng các hợp chất dầu hoặc cacbon hữu cơ dễ phân hủy như chất cho electron
cho sự khử As(V). Tác giả Héry cùng cộng sự đã chỉ ra sự có mặt của các vi khuẩn
khử As trong trầm tích Cam-pu-chia nhưng ở mức độ không phổ biến. Chúng
không bị phát hiện cho đến khi bị kích thích bởi nguồn cacbon bổ sung (acetate)
[27]. Tuy nhiên các đặc tính của nhóm vi khuẩn trong các môi trường trên không
chứng tỏ rõ ràng về hoạt tính hoặc vai trò sinh thái cụ thể của các vi sinh vật này.
Thêm nữa, sự khử As(V) thông qua cơ chế giải độc cũng có thể liên quan tới
sự xuất hiện của As(III) trong đất hiếu khí và nước bề mặt. Một vài vi khuẩn khử
As(V) được tìm thấy dưới điều kiện hiếu khí và gây ra sự giải phóng asen từ vùng
khai mỏ. Dựa vào đặc điểm của một vài loài vi khuẩn tự dưỡng hiếu khí được phân
lập từ nước thải mỏ thì có thể vi khuẩn đã khử As(V) bằng cơ chế giải độc.
Vai trò của vi sinh được tìm hiểu sâu hơn nhằm nâng cao sự hiểu biết về cơ
chế giải phóng asen từ trầm tích ra nước ngầm. Dù không thể phủ nhận được tầm
quan trọng của hoạt động vi sinh trong quá trình asen bị rửa trôi từ pha rắn sang pha
lỏng nhưng cơ chế hoạt động vẫn đang còn là vấn đề tranh cãi. Ngày càng có nhiều
nghiên cứu cho rằng vai trò của quá trình khử hòa tan Fe không chiếm ưu thế tuyệt
đối trong quá trình giải phóng asen. Sự có mặt của các vi khuẩn xúc tác sự khử
Fe(III) cũng được đánh giá đúng mực hơn khi các nghiên cứu phát hiện các chủng
vi khuẩn có khả năng kháng As thông qua quá trình hô hấp hoặc cơ chế giải độc.
Tuy nhiên vì lượng vi khuẩn khử Fe(III) có mặt khá phổ biến trong môi trường và
các vi khuẩn này cũng có khả năng khử và giải phóng asen dưới điều kiện môi
trường thích hợp, các vi khuẩn này có thể đóng một vai trò quan trọng trong quá
trình vận chuyển asen trong tầng chứa nước. Các thí nghiệm về sự ảnh hưởng của

14


hoạt động vi sinh tới quá trình khử hòa tan asen vẫn rất cần thiết để bổ sung thêm
những bằng chứng hữu ích khi đi tìm giả thiết mang tính tổng quát nhất về cơ chế này.
Bên cạnh đó, một số nghiên cứu khác chỉ ra rằng hợp chất hữu cơ đóng một
vai trò quan trọng trong việc hình thành điều kiện thuận lợi cho quá trình giải phóng
asen vào nước ngầm. Các quá trình sinh học trong trầm tích cổu hữu cơ có thể tạo
nên môi trường khử thúc đẩy sự hòa tan các khoáng sắt ôxit kéo theo quá trình asen
bị rửa trôi [26]. Để hiểu rõ hơn về vai trò của hợp chất hữu cơ, thông tin từ một số
tài liệu tham khảo được sẽ được tổng hợp ở dưới đây.
1.4. Ảnh hưởng của hợp chất hữu cơ tới sự giải phóng asen
Vật chất hữu cơ dẫn tới sự khử của Fe(III) và As có thể được cung cấp bằng
các con đường: một là sự đồng tích tụ của các dạng thực vật với trầm tích theo thời
gian địa chất; hai là hữu cơ hòa tan do sự phân hủy gần đây của thực vật trong đất
hiện tại hoặc trong các tầng bị chôn vùi và vận chuyển tới một vị trí khác do dòng
chảy nước ngầm [22]. Những kết quả từ phân tích cacbon phóng xạ và hữu cơ địa
hóa của trầm tích từ các tầng có nồng độ asen cao tại vùng Nam và Đông Nam Á
(ví dụ như Tây Bengal và Cam-pu-chia) đã cho thấy hữu cơ trong đất có nhiều
nguồn khác nhau bao gồm: (1) hữu cơ còn lại theo thời gian phân hủy, (2) các hữu
cơ trong trầm tích cổ hơn hoạt động lại do sự xói mòn từ các trầm tích bở rời già ở
đầu nguồn của vị trí nghiên cứu, (3) hữu cơ bề mặt hiện đại do nước ngầm vận
chuyển (như bùn thải), (4) các hydro cacbon có nguồn gốc dầu thẩm thấu từ tầng
trầm tích sâu hơn vào tầng nông do quá trình nhiệt hóa xảy ra trong tự nhiên [8].
Các nghiên cứu trước đây đưa ra những giả thuyết khác nhau về vai trò của
hữu cơ trong quá trình giải phóng As. Các quan điểm như vai trò tạo môi trường
khử, cạnh tranh hấp phụ và một số quan điểm khác sẽ được trình bày sau đây.
1.4.1. Vai trò tạo môi trường khử của hữu cơ
Một giả thuyết được đặt ra là quá trình phân hủy hữu cơ hình thành điều kiện
khử khiến các khoáng ôxit sắt bị hòa tan kéo theo sự giải phóng asen liên kết trên
những pha khoáng đó. Theo giả thuyết này, sự giải phóng asen từ trầm tích ra nước

15


ngầm có diễn ra hay không và với hàm lượng asen như thế nào sẽ phụ thuộc vào
lượng hữu cơ hoạt động và sự phân bố asen trong trầm tích. Trầm tích với hữu cơ
bền và asen ở dạng bị mang trong các ôxit sắt bền vững thì quá trình giải phóng
asen chậm. Ngược lại, với dạng hữu cơ hoạt động cao và dạng asen bám trên trầm
tích không chặt chẽ thì sự giải phóng asen được cho là sẽ diễn ra mạnh nhất. Sự
chuyển dịch của các hữu cơ hòa tan hoạt động dưới tác động của con người như
việc bơm tưới tiêu trong nông nghiệp khiến cho vùng cát vốn thiếu nguồn hữu cơ
cũng có thể tạo điều kiện khử hòa tan dẫn tới asen bị giải phóng vào nước ngầm [22].
Sự xâm nhập hữu cơ một cách tự nhiên cũng được nghiên cứu tại các khu
vực có sự ô nhiễm asen mà nguồn cung cấp hữu cơ có thể là từ các ao hồ cận kề vì
trầm tích sông hồ mịn là dạng chứa nhiều chất hữu cơ [26] (hình 1.1). Trong các
trầm tích trẻ bở rời, các chất hữu cơ mang tính chất “tươi mới” và có thể là nguồn
electron chính tạo nên điều kiện khử được quan sát tại một số tầng bị ảnh hưởng
asen. Chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học từ nguồn dầu cũng được xem là nguồn
hữu cơ quan trọng khi mà các thí nghiệm sinh hóa chỉ ra rằng dạng hữu cơ này bị
oxi hóa tại vị trí có sự giải phóng asen.

Hình 1.1. Sự ô nhiễm asen do sự bổ sung hữu cơ tại các khu vực ao hồ [26]
Sự có mặt của chất hữu cơ (CH 2O) ảnh hưởng đáng kể đến quá trình giải
phóng asen từ sắt hydroxit vào nước ngầm (ảnh hưởng này được mô phỏng với

16


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×