xử lý nước nhiễm asen

Trong những năm gần đây, ô nhiễm nguồn nước có chứa asen được coi là một trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng, không những ảnh hưởng đến sự phát triển bền vững của nhiều quốc gia mà còn gây tác hại trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng.

Tại Việt Nam, với 80% dân số sống ở nông thôn khu vực châu thổ sông Hồng và sông Mê Kông hiện đang được sử dụng rộng rãi làm nước ăn uống, song chất lượng nước ngầm không đạt các tiêu chuẩn an toàn cho ăn uống lại mang tính phổ biến, đặc biệt với các nguyên tố độc hại như asen, amoni,… Theo đánh giá của Tổ chức y tế thế giới (WHO), nước ta có hơn 10 triệu người có thể phải đối mặt với nguy cơ tiềm tàng về nhiễm độc asen. Vì vậy, việc phát triển các thiết bị làm sạch nước quy mô hộ gia đình là giải pháp tốt nhất cho bài toán Asen ở Việt Nam

1. Asen và cách nhận biết

Có một số hợp chất hữu cơ chứa asen, trong đó asen kết hợp với các nguyên tố hóa học khác tạo thành các phân tử hữu cơ. Một ví dụ là trimetyl asen, một hợp chất hữu cơ có công thức phân tử (CH3)3As, trong đó asen kết hợp với ba nhóm metyl (-CH3).

Tuy nhiên, các hợp chất chứa asen được tạo ra như vậy thường là không ổn định và rất độc hại, do đó chúng không được sử dụng rộng rãi trong ứng dụng thực tiễn.

Asen vô cơ là các hợp chất asen không chứa liên kết carbon-hidro (C-H), tức là các hợp chất asen chứa asen kết hợp với các nguyên tố hóa học khác như kim loại hay phi kim. Một số hợp chất asen vô cơ phổ biến gồm:

1. Oxit asen: As2O3 và As2O5 là hai dạng oxit asen phổ biến. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp như sản xuất thuốc trừ sâu và chất chống cháy.

2. Asenit: Asenit là một hợp chất vô cơ có công thức phân tử là Ca3(AsO4)2. Nó được sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất phân bón.

3. Asen clorua: Asen clorua (AsCl3) là một hợp chất vô cơ phổ biến, được sử dụng trong một số ứng dụng công nghiệp như sản xuất nhựa và thuốc trừ sâu.

Asen

1.2. Asen thâm nhập vào cơ thể qua đâu?

Asen (Arsenic) có thể thâm nhập vào cơ thể thông qua nhiều cách khác nhau, bao gồm:

1. Uống nước hoặc ăn thực phẩm chứa asen: Asen có thể tồn tại trong nước sông, ao hồ, nước giếng khoan và các thực phẩm như tôm, cá, gạo, lúa mì và khoai tây. Khi chúng ta uống nước hoặc ăn thực phẩm này, asen có thể được hấp thụ và đi vào cơ thể.

2. Hít thở không khí chứa asen: Asen có thể tồn tại dưới dạng hơi trong không khí và có thể được hít thở vào phổi.

3. Tiếp xúc với hóa chất chứa asen: Asen có thể có trong các sản phẩm hóa chất như thuốc trừ sâu, thuốc trừ cỏ và một số loại thuốc kháng viêm.

Khi asen vào cơ thể, nó có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực lên sức khỏe, bao gồm đau đầu, mệt mỏi, buồn nôn, viêm da, tổn thương gan, thận và thần kinh, và có thể dẫn đến ung thư và tử vong nếu được tiếp xúc lâu dài và trong lượng lớn.

Asen thâm nhập vào cơ thể qua ăn uống

1.3. Nguyên nhân nước bị nhiễm Asen

Nước bị nhiễm Asen có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau, tùy thuộc vào vị trí địa lý và đặc điểm của môi trường. Sau đây là một số nguyên nhân chính:

• Tổng hợp tự nhiên: Asen có thể tồn tại trong đất và đá, và bị liên kết với các hợp chất khoáng chất. Khi đất và đá phân hủy hoặc bị di chuyển bởi sự xói mòn, asen có thể được giải phóng và trôi vào nước ngầm.

• Hoạt động địa chất: Một số hoạt động địa chất như động đất, phun trào núi lửa, đổi mới dòng chảy đất có thể giải phóng asen vào môi trường.

• Hoạt động của con người: Hoạt động khai thác mỏ và sản xuất công nghiệp có thể giải phóng asen vào môi trường, bao gồm cả việc sản xuất và sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu.

• Sử dụng nước ngầm: Nước ngầm là một nguồn cung cấp nước chính cho nhiều người trên thế giới. Khi nước ngầm bị ô nhiễm bởi asen, nó có thể gây ra nguy cơ sức khỏe cho con người.

• Biến đổi khí hậu: Biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng đến nguồn nước bằng cách làm thay đổi môi trường tự nhiên, gây ra xói mòn đất và sự giải phóng asen vào môi trường.

1.4. Quy định về hàm lượng asen có trong nước

Ở một số quốc gia, có các quy định về hàm lượng asen tối đa được phép trong nước uống, bao gồm:

• Hoa Kỳ: Tại Hoa Kỳ, Cục Bảo vệ Môi trường (EPA) quy định rằng hàm lượng asen tối đa được phép trong nước uống là 10 microgam/lít (µg/L).

• Liên minh châu Âu (EU): Liên minh châu Âu quy định rằng hàm lượng asen tối đa được phép trong nước uống là 10 µg/L.

• Canada: Ở Canada, quy định hàm lượng asen tối đa trong nước uống là 10 µg/L.

• Còn ở Việt Nam Quy định hàm lượng Asen cho phép có trong nước là 10 microgram/lít, tương đương 0.01 miligam (QCVN 02:2009/BYT).

Các quy định này được thiết lập để đảm bảo rằng nước uống an toàn cho con người và giảm thiểu rủi ro cho sức khỏe của cộng đồng. Việc tuân thủ các quy định này có thể được đảm bảo thông qua các chương trình kiểm soát chất lượng nước uống thường xuyên.

1.5 Nếu phát hiện nước nhiễm Asen có nên tiếp tục dùng?

Tùy vào nhu cầu sinh hoạt là để uống hay để tắm, để sinh hoạt mà sẽ có cách xử lý khác nhau. Dưới đây là một vài lời khuyên đến bạn:

• Dùng để uống: nếu phát hiện nước dùng bị nhiễm Asen có hàm lượng cao hơn quy định thì không nên tiêu thụ, dù là dùng để uống hay nấu ăn hay pha sữa, tuyệt đối không dùng nước để đun sôi vì sẽ làm tăng hàm lượng asen hơn vì asen không thể bốc hơi như nước. Thay vào đó, bạn hãy có những biện pháp xử lý nước nhiễm asen phù hợp.

• Dùng để tắm và sinh hoạt: vì đặc tính không bị bay hơi khỏi nước, nên nếu asen ở mức nhiệt độ cao thì cũng không làm cho bạn bị hít phải. Vì thế việc hấp thụ asen thông qua da và hít không đáng kể. Bạn có thể dùng nước này để tắm rửa hoặc vào các hoạt động sinh hoạt hằng ngày. Nhưng lưu ý là hàm lượng asen trong nước phải dưới mức cho phép.

2. Tác hại khi sử dụng nước nhiễm Asen

Sử dụng nước uống nhiễm asen có thể gây ra nhiều tác hại đối với sức khỏe của con người, bao gồm:

• Gây ung thư: Asen là chất gây ung thư, vì vậy sử dụng nước nhiễm asen có thể dẫn đến nguy cơ mắc ung thư, bao gồm ung thư da, phổi, bàng quang và gan.

• Gây tổn thương cho gan và thận: Sử dụng nước nhiễm asen có thể gây ra các vấn đề về gan và thận, bao gồm viêm gan và suy thận.

• Gây ra các vấn đề về tim mạch: Nước uống nhiễm asen có thể gây ra các vấn đề về tim mạch, bao gồm tăng huyết áp, đau ngực và rối loạn nhịp tim.

• Gây ra các vấn đề về tế bào thần kinh: Sử dụng nước nhiễm asen có thể gây ra các vấn đề về tế bào thần kinh, bao gồm tê liệt và suy giảm chức năng thần kinh.

• Gây ra các vấn đề về thai nhi: Phụ nữ mang thai sử dụng nước nhiễm asen có thể gây ra các vấn đề về thai nhi, bao gồm tử vong thai nhi và các vấn đề về phát triển của trẻ.

Vì vậy, việc sử dụng nước uống nhiễm asen có thể gây ra những tác hại nghiêm trọng đối với sức khỏe của con người. Nếu bạn nghi ngờ nước uống của mình có chứa asen, bạn nên ngừng sử dụng và tìm cách xử lý hoặc thay thế nước uống của mình để đảm bảo sức khỏe và an toàn.

3. Các phương pháp xử lý nước nhiễm Asen

Ngoài ra còn một số phương pháp khác chuyên dụng như:

1. Vật liệu hấp phụ asen hiệu năng cao NC-F20

Phòng Vô cơ, Viện hóa học (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã phát triển một kỹ thuật chế tạo vật liệu gốm xốp tổ hợp nanocomposite bao gồm Fe3O4 kích thước 10-12 nm trên chất mang Bentonite (NC-F20).
Vật liệu này có khả năng hấp phụ Asen cao (hấp phụ cả hai dạng As(III) và As(V) đạt mức dưới 10 ppb, dung lượng hấp phụ tĩnh đạt Qmax = 30-35 g As/kg); có khả năng hấp phụ  hàng loạt các ion khác (Ni(II), Cu(II),…); và rất thuận tiện trong sử dụng.
Các nghiên cứu động học hấp phụ asen cho thấy rằng quá trình hấp phụ diễn ra nhanh chóng với cả hai dạng As (III) và As(V) Với nồng độ ban đầu 100 ppb nồng độ pha rắn 0,2 g NC-F20/l đã có thể đưa hàm lượng asen trong nước xuống dưới ngưỡng an toàn trong thời gian 15-20 phút.

2. Vật liệu xúc tác oxy hóa hấp phụ nanocomposite oxit phức hợp Mn-Fe (NC-MF)

Đây là vật liệu lai tổ hợp giữa oxit phức hợp Mn- Fe dạng vô định hình với carbon hoạt tính trên nền montmorillonite. Vật liệu thể hiện tính năng xúc tác oxy hóa và hấp phụ đồng thời. NC-MF có khả năng hấp phụ cả hai loại As(III) và As(V), Dung lượng hấp phụ tĩnh Q_max = 100-120gAs(III) / kg, vật liệu có khả năng hấp phụ các ion kim loại khác: Fe, Cu, Pb, Cr...; tốc độ hấp phụ tương đối cao (20 phút tiếp xúc).

Cả hai vật liệu (Nc-F20 và NC-MF) đều có thời gian sống cao khi làm việc liên tục, dễ sử dụng, dễ loại bỏ khi vật liệu hết tác dụng, rất thích hợp với các hệ thống nhỏ nhất là quy mô hộ gia đình, cơ quan xí nghiệp, chi phí hoạt động thấp và thân thiện với môi trường.

Dạng asen phổ biến trong nước ngầm là As(III), chúng có độc tính cao và rất khó loại bỏ. Thông thường cần phải oxy hóa As(III) thành As(V) bằng các tác nhân hóa học như O₂, ozon, H₂O₂, KMnO₄, Cl₂ … Điều đó dẫn đến phức tạp hóa và chi phí cao cho hệ thống tiền oxy hóa. Việc chế tạo thành công vật liệu xúc tác oxy hóa hấp phụ NC -MF đã giải quyết triệt để vướng mắc này.

Hy vọng những kiến thức chia sẽ trên sẽ giúp quý khách hàng hiểu hơn về nguồn nước nhiễm asen, nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe và cách xử lý.