độc chất asen

CHƯƠNG 5: ĐỘC CHẤT
KIM LOẠI ASEN
tinh thể asen

Trong tự nhiên asen có trong nhiều loại khoáng vật như Realgar As4S4, Orpoment As2S3, Arsenolite As2O3, Arsenopyrite FeAsS (tới 368 dạng)..Trong nước asen thường ở dạng arsenic hoặc arsenate (AsO33-, AsO43-)
. Các hợp chất Asen methyl có trong môi trường do chuyển hóa sinh học.Asen là một nguyên tố không chỉ có trong nước mà còn có trong không khí, đất, thực phẩm và có thể xâm nhập vào cơ thể con người, nguyên nhân chủ yếu khiến nước ngầm ở nhiều vùng thuộc nước ta nhiễm asen là do cấu tạo địa chất.
1.Nguồn gốc:
a nguồn gốc tự nhiên
b Nguồn gốc nhân tạo
Trong công nghiệp, Asen có trong nghành luyện kim, xử lý quặng, sản xuất thuốc bảo vệ thực vật, thuộc da. Asen thường có mặt trong thuốc trừ sâu, diệt nấm, diệt cỏ dại.bảo quản gỗ, sản xuất thủy tinh, các hợp kim phi sắt và sản xuất bán dẫn điện tử. Asen vô cơ cũng tìm thấy trong khói tỏa ra từ các lò cốc gắn liền với công nghiệp nấu kim loại
Cho xem video luyện sắt
Sự phân bố rộng rãi của nguyên tố asen được bắt nguồn từ quá trình địa hóa. Điều này có nghĩa nồng độ của asen gia tăng khi càng xuống sâu dưới các tầng đất hoặc mạch nước ngầm.Hai môi trường có khả năng tích tụ nồng độ asen cao đó là (1) tại khu vực vũng, vịnh kín ở miền khí hậu khô hạn đến bán khô hạn, và (2) tại những tầng nước ngầm có tính khử mạnh,thường gặp ở vùng chứa nhiều lắng cặn phù sa với nồng độ sulphate thấp. Các tầng lớp lắng cặn mỏng ở địa vực thấp, nơi có độ nghiêng thủy vực thấp, là khu vực đặc trưng chứa nhiều asentrong mạch nước ngầm.Các tầng nước ngầm có nồng độ asen cao thường ở độ sâu từ 20 đến 120m. Ở 20m, cấutrúc địa chất chứa nhiều đất sét pha cát trộn lẫn với kankar. Xuống đến độ sâu 120m, đất cát mịn pha sét có thể chứa nồng độ asen lên đến 550 µg/L.Ở dưới tầng đất ngầm, asen thường xuất hiện nhiều trong các hỗn hợp khoáng tạo đá (vídụ: ô-xít sắt, đất sét, hoặc các hỗn hợp khoáng sulphide). Rất nhiều asen bị kết dính trong các hỗn hợp khoáng pyrite ở lưu vực phù sa. Đáng chú ý là trong quá trình bơm nước lên từ những khu vực giếng sâu làm hạ thấp mực nước ngầm; ô-xy theo đó sẽ xâm nhập vào thúc đẩy quá trìnhô-xy hóa khoáng pyrite. Quy trình phản ứng ôxy-hóa khoáng pyrite cũng đồng nghĩa với việcgiải phóng nguyên tố asen vào môi trường nước
2. Phân bố
Bản đồ phân bố asen trên thế giới
3. Các ứng dụng của asena
Trong các thế kỷ 18, 19 và 20, một lượng lớn các hợp chất của asen đã được sử dụng như là thuốc chữa bệnh, như arsphenamin và triôxít asen). Arsphenamin cũng như neosalvarsan được chỉ định trong điều trị giang mai và bệnh trùng mũi khoan, nhưng đã bị loại bỏ bởi các thuốc kháng sinh hiện đại. Triôxít asen đã được sử dụng theo nhiều cách khác nhau trong suốt 200 năm qua, nhưng phần lớn là trong điều trị ung thư
Các ứng dụng khác:
Nhiều loại thuốc trừ sâu, chất độc trong nông nghiệp.
Sử dụng trong nuôi dưỡng động vật, cụ thể là tại Hoa Kỳ như là phương pháp ngăn ngừa bệnh và kích thích phát triển.
Asenua gali là một vật liệu bán dẫn quan trong, sử dụng trong các mạch tích hợp (IC). Các mạch tích hợp này nhanh hơn (nhưng cũng đắt tiền hơn) so với các mạch dùng silic. Không giống như silic, nó là khe hở năng lượng trực tiếp, và vì thế có thể sử dụng trong các điốt laze và LED để trực tiếp chuyển hóa điện thành ánh sáng.
Cũng được sử dụng trong kỹ thuật mạ đồng và pháo hoa.
Ở trạng thái tự nhiên As tồn tại nhiều dạng hợp chất khác nhau nhưng dạng gây độc và ảnh hưởng mạnh đến con người nhiều nhất là As (III)
  3.Các hợp chất của Asen
cấu trúc không gian của AsF3 →
cấu trúc không gian của AsF5 →
cấu trúc không gian của AsCl3 →
cấu trúc không gian của AsO3 →
cấu trúc không gian của AsH3 →
cấu trúc không gian của AsF3 →
cấu trúc không gian của As2O5→
4. Chu trình của asen
Video bang tan trên dãy hymalia
3.1.Con đường xâm nhập trong nước:
Con đường tự nhiên :sự tích tụ trong các tầng trầm tích chứa nước. Khi điều kiện môi trường thay đổi, nó được giải phóng và đi vào nước ngầm dưới dạng các ion , sự hoà tan tự nhiên của khoáng chất và quặng
Con đường nhân tạo: do chất thải công nghiệp (, nhất là trong quá trình làm thủy tinh, đồ gốm, thuộc da, sản xuất thuốc nhuộm và chất màu để pha sơn, chất bảo quản gỗ;), sử dụng phân bón và hóa chất bảo vệ thực vật , hoạt động đào và lấp giếng không đúng tiêu chuẩn kỹ thuật của người dân.Asen thâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua thực phẩm, nước uống và không khí.
5.Cách lan truyền của asen trong môi trường nước
Cho xem 200 hộ dân khiếu phải sử dụng nước nhiễm thạch tín cao
Sơ đồ vòng tuần hoàn asen trong môi trường.

6. Cơ chế tác động lên cơ thể con người
 
Sự nhầm lẫn tai hại
      Vụ án sữa Snow brand nhiễm khuẩn xảy ra vào tháng 3/1955 chưa kịp lặng yên thì vào mùa hè  tháng 8/ 1955,  cả nước Nhật bản vô cùng bàng hoàng khi  hàng nghìn trẻ em sơ  sinh các tỉnh vùng miền tây nước nầy ngộ độc bởi một chất “kỳ lạ” gây co giật,  ói mữa,  nhức đầu,  trướng bụng…không biết từ đâu đến.Theo kết quả điều tra sơ bộ thì từ tháng 6 đến tháng 8/1955 đã có 12, 131 trẻ sơ sinh bị nhiễm độc trong đó có 130 trẻ bị thiệt mạng. Điểm chung là những  em bé sơ sinh  bú bình sữa bột của Morinaga do nhà máy ở Tokushima sản xuất và có các triệu chứng nhiễm độc giống nhau khi chẩn khám tại bệnh viện vào các ngày trước khi vụ việc bị phanh phui. Qua điều tra sơ bộ hiện trường,  cán bộ sở y tế của tỉnh đã phát hiện khâu trộn nguyên liệu,  nhân viên nhà máy theo thói quen không kiểm tra ,  sử dụng chất hỗn hợp Asenic (thạch tín) thay vì Disodium Phosphate để ổn định và tăng độ hòa tan của sữa pha chế.
7. Con đường thâm nhập vào cơ thể con người
8. Tác động mà asen gây ra
Nếu bị nhiễm độc asen ở mức độ thấp: mỗi ngày một ít với liều lượng dù nhỏ nhưng trong thời gian dài sẽ gây: mệt mỏi, buồn nôn và nôn, hồng cầu và bạch cầu giảm, da sạm, rụng tóc, sút cân, giảm trí nhớ, mạch máu bị tổn thương, rối loạn nhịp tim, đau mắt, đau tai, viêm dạ dày và ruột, làm kiệt sức, ung thư... 

Người uống nước ô nhiễm asen lâu ngày: sẽ có các đốm sẫm màu trên thân thể hay đầu các chi, niêm mạc lưỡi hoặc sừng hoá da, gây sạm và mất sắc tố, bệnh Bowen (biểu hiện đầu tiên là một phần cơ thể đỏ ửng, sau đó bị chảy nước và lở loét).
 
Bệnh sừng hoá da thường xuất hiện ở tay, chân, lòng bàn tay, gan bàn chân - phần cơ thể cọ xát nhiều hoặc tiếp xúc ánh sáng nhiều lâu ngày sẽ tạo thành các đinh cứng màu trắng gây đau đớn. Bệnh đen và rụng móng chân có thể dẫn đến hoại tử, rụng dần từng đốt ngón chân. 
Tình trạng nhiễm độc asen lâu ngày còn có thể gây ung thư (gan, phổi, bàng quang và thận) hoặc viêm răng, khớp, gây bệnh tim mạch, cao huyết áp.
Ảnh hưởng độc hại đáng lo ngại nhất của asen tới sức khoẻ là khả năng gây đột biến gen, ung thư, thiếu máu, các bệnh tim mạch (cao huyết áp, rối loạn tuần hoàn máu, viêm tắc mạch ngoại vi, bệnh mạch vành, thiếu máu cục bộ cơ tim và não), các loại bệnh ngoài da (biến đổi sắc tố, sạm da, sừng hoá, ung thư da...), tiểu đường, bệnh gan và các vấn đề liên quan tới hệ tiêu hoá, các rối loạn ở hệ thần kinh - ngứa hoặc mất cảm giác ở chi và khó nghe. Sau 15 - 20 năm kể từ khi phát hiện, người nhiễm độc thạch tín sẽ chuyển sang ung thư và chết.
9.1. Keo tụ - Kết tủa 
Cộng kết tủa - lắng - lọc đồng thời với quá trình xử lý sắt và/hoặc mangan có sẵn trong nước ngầm tự nhiên. Đây là phương pháp xử lý đơn giản nhất, bằng cách bơm nước ngầm từ giếng khoan, sau đó làm thoáng để ôxy hóa sắt, mangan, tạo hydroxyt sắt và mangan kết tủa. Asen (III) được oxy hóa đồng thời thành As (V), có khả năng hấp phụ lên bề mặt của các bông keo tụ Hydroxyt Sắt hay Mangan tạo thành và lắng xuống đáy bể, hay hấp phụ và bị giữ lại lên bề mặt hạt cát trong bể lọc.
9.2. Keo tụ bằng hóa chất: 
- Phương pháp keo tụ đơn giản nhất là sử dụng vôi sống (CaO) hoặc vôi tôi (Ca(OH)2) để khử Asen. Hiệu suất đạt khoảng 40 - 70 %. Keo tụ bằng vôi đạt hiệu suất cao với pH trên 10,5 cho phép đạt hiệu suất khử Asen cao, với nồng độ Asen ban đầu khoảng 50 µg/l. Có thể sử dụng để khử Asen kết hợp với làm mềm nước.
9.3. Hấp phụ 
Hấp phụ bằng nhôm hoạt hóa: Nhôm hoạt hóa được sử dụng có hiệu quả để xử lý nước có hàm lượng chất rắn hòa tan cao. Tuy nhiên, nếu trong nước có các hợp chất của Selen, Florua, Clorua, Sunffat với hàm lượng cao, chúng có thể cạnh tranh hấp phụ Ngoài ra, còn nhiều vật liệu hấp phụ khác đã và đang được nghiên cứu ứng dụng để loại bỏ Asen trong nước ngầm. 
9. Phương pháp giảm thiểu
Hiện nay, chưa có cách để tẩy độc asen. Những gì có thể làm khi phát hiện bệnh là ngừng dùng nước nhiễm asen để ăn uống và điều trị các triệu chứng. Chẳng hạn, với triệu chứng dày sừng, cần dùng thuốc tiêu sừng; hoặc điều trị các bệnh phát sinh khác. 

Để đề phòng nhiễm độc, các hộ dân dùng nước giếng khoan cần dùng bể lọc có giàn phun mưa nếu nước nhiễm sắt nhiều (5mg/l trở lên). Những trường hợp còn lại cần dùng thiết bị lọc asen. 
9.4.Trao đổi Ion 
Đây là quá trình trao đổi giữa các ion trong pha rắn và pha lỏng, mà không làm thay đổi cấu trúc của chất rắn. Có thể loại bỏ các ion Asenat (As (V)) trong nước bằng phương pháp trao đổi ion với vật liệu trao đổi gốc anion axit mạnh (Cl-). Loại vật liệu trao đổi ion này có ưu điểm là có thể sử dụng dung dịch muối đậm đặc NaCl để hoàn nguyên hạt trao đổi ion đã bão hòa Asen. Nồng độ Asen sau xử lý có thể hạ thấp tới dưới 2 ppb
 SƠ ĐỒ
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
(dùng cho hộ gia đình)
Hãy chung tay vì một hành tinh xanh
Hãy chung tay vì hành tinh xanh
Cảm ơn cô và các bạn đã theo dõi!