Luận văn Nghiên cứu các điều kiện xác định các dạng Asen bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

Cùng với sựphát triển nhanh chóng của xã hội hiện đại, vấn đềô nhiễm môi trường ngày nay đang trởthành mối quan tâm chung của nhân loại. Số lượng các độc chất phân tán trong môi trường ngày một nhiều hơn do các hoạt động sản xuất và tiêu thụ đa dạng của con người ngày một tăng. Một trong số những nguyên tốgây ô nhiễm mang độc tính cao nhất là Asen (As) đã và đang được phân tán nhanh trong môi trường theo nhiều con đường [1, 9, 45]. As được xem là độc chất bảng A không chỉdo tính độc hại lớn mà còn do nó có khảnăng tích lũy cao trong cơthểsinh vật và xâm nhập vào cơthểqua nhiều đường, mặt khác, y học hiện nay vẫn chưa có phác đồ điều trịhiệu quảcho bệnh nhân nhiễm độc As. Mặc dù As và một sốhợp chất của nó là tác nhân gây nhiều bệnh ung thư, đột biến và tổn thương nội tạng nhưng đối với quá trình sinh trưởng thì As là nguyên tốvi lượng cần thiết [1, 27, 40]. Do đó, hàm lượng As trong môi trường được qui định rất nghiêm ngặt. Trong những thập kỉgần đây, vấn đềô nhiễm As đang ngày càng trởnên nóng bỏng hơn do mức độô nhiễm trên diện rộng ngày một gia tăng nhanh chóng theo tốc độphát triển của đời sống con người. Tùy theo nguồn ô nhiễm và điều kiện phát tán, As đi vào môi trường theo nhiều con đường và tồn tại ởnhiều dạng khác nhau, khảnăng phân tán và di chuyển trong môi trường, hấp phụvà tương tác lên cơthểcon người của các dạng cũng khác nhau [9, 11]. Vì vậy, việc định lượng các dạng As để đánh giá mức độnhiễm độc và làm tiền đềcho việc khảo sát nguồn ô nhiễm, từ đó lập biện pháp thích hợp đểloại trừvà hạn chếô nhiễm lan rộng là vấn đềcấp bách. Trong nghiên cứu xác định lượng vết các dạng As, sốlượng các công trình nghiên cứu còn hạn chếvà chủyếu tập trung ởcác nghiên cứu trên hệkết hợp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC) kết nối với bộphận phát hiện nhưAAS, AES, AFS, MS, .[8, 10, 19, 24, 32]. Các hệ đo này cho phép tách và định lượng đồng thời các dạng As một cách hiệu quảtrên nhiều đối tượng, đặc biệt là đối tượng sinh học. Nhưng, chi phí cho quá trình phân tích khá lớn do đòi hỏi trang thiết bị đắt tiền nên không phải phòng thí nghiệm nào cũng có thểtrang bị được. Vấn đề đặt ra trong thực tếthí nghiệm Việt Nam hiện nay là cần nghiên cứu một phương pháp có thểsửdụng các thiết bịphổbiến hơn để định dạng As mà không cần công đoạn tách. NguyÔn ThÞ Thu H»ng Më §ÇU Khoa Hãa häc – Tr−êng §HKHTN - 2 -LuËn v¨n th¹c sÜ Trong những năm gần đây, cùng với sựphát triển mạnh mẽcủa ngành toán học thống kê và tin học ứng dụng, Chemometrics - một nhánh của hóa học phân tích hiện đại - đã phát triển nhanh chóng và được ứng dụng ngày một rộng hơn. Một mảng quan trọng trong Chemometrics đang được nghiên cứu và sử dụng hiệu quảlà kĩthuật hồi qui đa biến – thuật toán xác định đồng thời nhiều cấu tửtrong hỗn hợp mà không cần tách loại. Thuật toán này đã được ứng dụng rộng rãi đểgiải quyết nhiều bài toán định dạng phức tạp. Đối với vấn đềxác định các dạng As trong hỗn hợp, hiện nay chưa có nhiều công trình nghiên cứu theo hướng này tuy ưu điểm của nó là rất lớn so với các hướng nghiên cứu khác. Vì vậy, chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu góp phần phát triển các phương pháp xác định đồng thời các dạng As theo hướng ứng dụng Chemometrics trong phạm vi luận văn lànghiên cứu các điều kiện xác định các dạng As bằng phương pháp phổhấp thụnguyên tửsửdụng phương pháp hồi qui đa biến tuyến tính.

pdf102 trang | Chia sẻ: ngatran | Lượt xem: 2170 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Nghiên cứu các điều kiện xác định các dạng Asen bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -----X----- NguyÔn thÞ thu h»ng Nghiªn cøu c¸c ®iÒu kiÖn x¸c ®Þnh c¸c d¹ng asen b»ng ph−¬ng ph¸p phæ hÊp thô nguyªn tö LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc CHUY£N NGμNH: HO¸ PH¢N TÝCH M∙ Sè: 1.04.03 C¸N Bé H¦íNG DÉN KHOA HäC: TS. T¹ THÞ TH¶O Hµ Néi, 2008 NguyÔn ThÞ Thu H»ng lêi c¶m ¬n Khoa Hãa häc – Tr−êng §HKHTN Lêi c¶m ¬n Víi lßng biÕt ¬n s©u s¾c, t«i xin ch©n thμnh c¶m ¬n TS. T¹ ThÞ Th¶o ®· giao ®Ò tμi vμ tËn t×nh h−íng dÉn, t¹o ®iÒu kiÖn cho t«i hoμn thμnh luËn v¨n nμy. T«i còng xin ch©n thμnh c¶m ¬n PGS. TS. Chu Xu©n Anh vμ c¸c thÇy c« trong bé m«n Ho¸ ph©n tÝch ®· hÕt lßng gióp ®ì t«i trong qu¸ tr×nh häc tËp vμ nghiªn cøu. Cuèi cïng, t«i xin göi lêi c¸m ¬n gia ®×nh vμ c¸c b¹n häc viªn, sinh viªn bé m«n Ho¸ Ph©n tÝch ®· gióp ®ì t«i trong thêi gian lμm luËn v¨n. Hμ Néi, ngμy 25 th¸ng 7 n¨m 2008 Häc viªn NguyÔn ThÞ Thu H»ng NguyÔn ThÞ Thu H»ng C¸C KÝ HIÖU VIÕT T¾T Khoa Hãa häc – Tr−êng §HKHTN BẢNG KÍ HIỆU NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT Bình phương tối thiểu nghịch đảo (inverse least squares) ILS Hồi qui cấu tử chính (Principal component regression) PCR Cấu tử chính (Principal component) PC Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hoá HVG - AAS NguyÔn ThÞ Thu H»ng Môc lôc Khoa Hãa häc – Tr−êng §HKHTN LuËn v¨n th¹c sÜ MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... - 1 - CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................. - 3 - 1.1. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN, NGUỒN GỐC Ô NHIỄM VÀ CÁC DẠNG TỒN TẠI TRONG DUNG DỊCH CỦA ASEN ................................................ - 3 - 1.1.1. Trạng thái tự nhiên và nguồn gốc ô nhiễm As ............................................. - 3 - 1.1.2. Các dạng tồn tại trong dung dịch của As ....................................................... - 4 - 1.2. ĐỘC TÍNH CỦA CÁC DẠNG ASEN ...................................................... - 5 - 1.3. SỰ PHÂN TÁN, DI CHUYỂN VÀ CHUYỂN HÓA LẪN NHAU TRONG MÔI TRƯỜNG CỦA CÁC DẠNG ASEN ...................................................... - 7 - 1.4. HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM ASEN Ở VIỆT NAM...................................... - 8 - 1.5. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC DẠNG ASEN ......... - 10 - 1.5.1. Các phương pháp xác định có sử dụng kĩ thuật hidrua hóa (HVG) ....... - 10 - 1.5.2. Phương pháp sử dụng hệ tách HPLC kết hợp với một detector .............. - 11 - 1.6.1. Giới thiệu phần mềm Matlab ......................................................................... - 12 - 1.6.2. Cơ sở phương pháp toán ................................................................................. - 13 - 1.6.3. Xác định đồng thời các dạng As bằng phương pháp HVG – AAS sử dụng Chemometrics .............................................................................................................. - 21 - CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ...................................................................... - 23 - 2.1. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ - 23 - 2.1.1. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ - 23 - 2.1.2. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... - 23 - 2.2. HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM ........................................... - 24 - 2.2.1. Hóa chất ............................................................................................................. - 24 - 2.2.2. Dụng cụ và trang thiết bị đo ........................................................................... - 25 - 2.2.3. Các phần mềm tính toán và xử lí .................................................................. - 25 - 2.3. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM ................................................................... - 25 - NguyÔn ThÞ Thu H»ng Môc lôc Khoa Hãa häc – Tr−êng §HKHTN LuËn v¨n th¹c sÜ 2.3.1. Qui trình phân tích ........................................................................................... - 25 - 2.3.2. Các thuật toán hồi qui đa biến ....................................................................... - 26 - CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. - 28 - 3.1. NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG As(III) BẰNG PHƯƠNG PHÁP HVG – AAS .............................................. - 28 - 3.1.1. Khảo sát các thông số của máy đo AAS ...................................................... - 28 - 3.1.2. Khảo sát điều kiện khử As(III) thành asin với hệ HVG ........................... - 29 - 3.1.3. Khảo sát khoảng tuyến tính và lập đường chuẩn xác định As(III) ......... - 43 - 3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của các ion lạ tới phép xác định As(III) bằng phương pháp HVG – AAS ....................................................................................................... - 45 - 3.2. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT KHỬ ĐỐI VỚI QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC DẠNG As THÀNH ASIN .............................................. - 51 - 3.2.1. Khả năng khử các dạng As(V) thành As(III) của KI ............................... - 51 - 3.2.2. Khả năng khử các dạng As(V) thành As(III) của hệ khử KI/Ascobic ... - 52 - 3.2.3. Khả năng khử các dạng As(V) thành As(III) của NaHSO3 ..................... - 54 - 3.2.4. Khả năng khử các dạng As(V) thành As(III) của L-cystein .................... - 55 - 3.3. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG PHẢN ỨNG ĐỐI VỚI QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC DẠNG As THÀNH ASIN BẰNG CHẤT KHỬ NaBH4 ............................................................................................................. - 56 - 3.4. XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC DẠNG As THEO PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ KẾT HỢP VỚI CHEMOMETRICS .................... - 61 - 3.4.1. Đường chuẩn xác định các dạng As riêng rẽ .............................................. - 61 - 3.4.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng.................................................. - 62 - 3.4.3. Độ lặp lại và độ đúng của các phép xác định riêng từng dạng As .......... - 64 - 3.4.4. Kiểm tra tính cộng tính của các dạng As ..................................................... - 65 - 3.5. ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ .............................................................................................. - 70 - NguyÔn ThÞ Thu H»ng Môc lôc Khoa Hãa häc – Tr−êng §HKHTN LuËn v¨n th¹c sÜ 3.5.1. Đánh giá tính phù hợp của phương trình hồi qui thông qua mẫu kiểm chứng ............................................................................................................................. - 70 - 3.5.2. Ứng dụng phân tích mẫu thực tế và tính hiệu suất thu hồi của phương pháp ................................................................................................................................ - 76 - KẾT LUẬN ..................................................................................................... - 83 - TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... - 85 - PHỤ LỤC ................................................................................................................ i NguyÔn ThÞ Thu H»ng Më §ÇU Khoa Hãa häc – Tr−êng §HKHTN - 1 - LuËn v¨n th¹c sÜ MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển nhanh chóng của xã hội hiện đại, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày nay đang trở thành mối quan tâm chung của nhân loại. Số lượng các độc chất phân tán trong môi trường ngày một nhiều hơn do các hoạt động sản xuất và tiêu thụ đa dạng của con người ngày một tăng. Một trong số những nguyên tố gây ô nhiễm mang độc tính cao nhất là Asen (As) đã và đang được phân tán nhanh trong môi trường theo nhiều con đường [1, 9, 45]. As được xem là độc chất bảng A không chỉ do tính độc hại lớn mà còn do nó có khả năng tích lũy cao trong cơ thể sinh vật và xâm nhập vào cơ thể qua nhiều đường, mặt khác, y học hiện nay vẫn chưa có phác đồ điều trị hiệu quả cho bệnh nhân nhiễm độc As. Mặc dù As và một số hợp chất của nó là tác nhân gây nhiều bệnh ung thư, đột biến và tổn thương nội tạng nhưng đối với quá trình sinh trưởng thì As là nguyên tố vi lượng cần thiết [1, 27, 40]. Do đó, hàm lượng As trong môi trường được qui định rất nghiêm ngặt. Trong những thập kỉ gần đây, vấn đề ô nhiễm As đang ngày càng trở nên nóng bỏng hơn do mức độ ô nhiễm trên diện rộng ngày một gia tăng nhanh chóng theo tốc độ phát triển của đời sống con người. Tùy theo nguồn ô nhiễm và điều kiện phát tán, As đi vào môi trường theo nhiều con đường và tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, khả năng phân tán và di chuyển trong môi trường, hấp phụ và tương tác lên cơ thể con người của các dạng cũng khác nhau [9, 11]. Vì vậy, việc định lượng các dạng As để đánh giá mức độ nhiễm độc và làm tiền đề cho việc khảo sát nguồn ô nhiễm, từ đó lập biện pháp thích hợp để loại trừ và hạn chế ô nhiễm lan rộng là vấn đề cấp bách. Trong nghiên cứu xác định lượng vết các dạng As, số lượng các công trình nghiên cứu còn hạn chế và chủ yếu tập trung ở các nghiên cứu trên hệ kết hợp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC) kết nối với bộ phận phát hiện như AAS, AES, AFS, MS, ...[8, 10, 19, 24, 32]. Các hệ đo này cho phép tách và định lượng đồng thời các dạng As một cách hiệu quả trên nhiều đối tượng, đặc biệt là đối tượng sinh học. Nhưng, chi phí cho quá trình phân tích khá lớn do đòi hỏi trang thiết bị đắt tiền nên không phải phòng thí nghiệm nào cũng có thể trang bị được. Vấn đề đặt ra trong thực tế thí nghiệm Việt Nam hiện nay là cần nghiên cứu một phương pháp có thể sử dụng các thiết bị phổ biến hơn để định dạng As mà không cần công đoạn tách. NguyÔn ThÞ Thu H»ng Më §ÇU Khoa Hãa häc – Tr−êng §HKHTN - 2 - LuËn v¨n th¹c sÜ Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành toán học thống kê và tin học ứng dụng, Chemometrics - một nhánh của hóa học phân tích hiện đại - đã phát triển nhanh chóng và được ứng dụng ngày một rộng hơn. Một mảng quan trọng trong Chemometrics đang được nghiên cứu và sử dụng hiệu quả là kĩ thuật hồi qui đa biến – thuật toán xác định đồng thời nhiều cấu tử trong hỗn hợp mà không cần tách loại. Thuật toán này đã được ứng dụng rộng rãi để giải quyết nhiều bài toán định dạng phức tạp. Đối với vấn đề xác định các dạng As trong hỗn hợp, hiện nay chưa có nhiều công trình nghiên cứu theo hướng này tuy ưu điểm của nó là rất lớn so với các hướng nghiên cứu khác. Vì vậy, chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu góp phần phát triển các phương pháp xác định đồng thời các dạng As theo hướng ứng dụng Chemometrics trong phạm vi luận văn là nghiên cứu các điều kiện xác định các dạng As bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng phương pháp hồi qui đa biến tuyến tính. NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1. TæNG QUAN Khoa Hãa häc – Tr−êng §HKHTN - 3 - LuËn v¨n th¹c sÜ CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN, NGUỒN GỐC Ô NHIỄM VÀ CÁC DẠNG TỒN TẠI TRONG DUNG DỊCH CỦA ASEN 1.1.1. Trạng thái tự nhiên và nguồn gốc ô nhiễm As As xuất hiện trong môi trường ở dạng hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ. As phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên, đặc biệt là trong nguồn nước như nước ngầm, nước biển, nguồn nước khoáng, nước sông suối. Trong tự nhiên As tồn tại chủ yếu ở các dạng hợp chất với O, Cl, S, trong khoáng vật như khoáng sắt, đá vôi, muối mỏ, reagal As4S4, opriment As2S3, asenopirit FeAsS, quặng kẽm, …[3, 27, 28]. Việc sử dụng rộng rãi As trong nhiều ngành công nghiệp như dược, sản xuất kính, chất nhuộm, chất độc ăn mòn, thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm, thuộc da, hoặc ngành công nghiệp sử dụng nhiên liệu hóa thạch như công nghiệp xi măng, nhiệt điện, công nghệ đốt chất thải rắn cũng là nguồn gây ô nhiễm không khí, nước bởi As [12, 14, 45]. Các ngành công nghiệp khai thác và chế biến các loại quặng, nhất là quặng sunfua, luyện kim tạo ra nguồn ô nhiễm As do việc khai đào ở các mỏ nguyên sinh đã phơi lộ các quặng sunfua, làm gia tăng quá trình phong hóa, bào mòn và tạo ra khối lượng lớn đất đá thải có lẫn asenopyrit ở lân cận khu mỏ. Tại các nhà máy tuyển quặng, asenopyrit được tách ra khỏi các khoáng vật có ích và phơi ra không khí. Asenopyrit bị rửa trôi, dẫn đến hậu quả là một lượng lớn As được đưa vào môi trường xung quanh. Những người khai thác tự do khi đãi quặng đã thêm vào axit sunphuric, xăng dầu, chất tẩy. Asenopyrit sau khi tách khỏi quặng sẽ thành chất thải và được chất đống ngoài trời và trôi vào sông suối, gây ô nhiễm tràn lan. Bên cạnh đó, các quá trình tự nhiên như địa chất, địa hóa, sinh địa hóa, ... đã làm cho As nguyên sinh có mặt trong một số thành tạo địa chất (các phân vị địa tầng, các biến đổi nhiệt dịch và quặng hóa sunphua chứa As) tiếp tục phân tán hay tập trung gây ô nhiễm môi trường sống [1, 27, 33, 35]. NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1. TæNG QUAN Khoa Hãa häc – Tr−êng §HKHTN - 4 - LuËn v¨n th¹c sÜ 1.1.2. Các dạng tồn tại trong dung dịch của As Sau khi phát tán vào môi trường, As tồn tại ở nhiều dạng khác nhau tùy theo bản chất của nguồn phát tán, điều kiện phát tán và điều kiện của môi trường tồn tại. Bảng 1. Một số dạng As trong các đối tượng sinh học và môi trường STT Tên gọi Công thức 1. Asin AsH3 2. Asenit AsO33- 3. Asenat AsO43- 4. Axit dimetylasenic, DMAA Me2AsO2H 5. Axit metylasonic, MMAA MeAsO3H2 6. Trimetylasin Me3As 7. Oxit trimetylasin, TMAO Me3As+-O- 8. Ion tetrametylasoni Me4As+ 9. Trimetylasoniaxetat Me3As+CH2COO- 10. Asenocholin (2- trimetylasonietanol) Me3As+CH2CH2OH 11. Dimetylasinoyletanol Me3As+(O-)CH2CH2OH Các dạng chủ yếu của As trong môi trường nước – đối tượng được quan tâm nhất trong phân tích môi trường – là bốn dạng As(III), As(V), DMA và MMA, trong đó hai dạng vô cơ có độc tính cao hơn. Hàm lượng As trong nước ngầm phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trường địa hóa. As tồn tại trong nước ngầm ở dạng H2AsO4- (trong môi trường pH axit đến gần trung tính), HAsO42- (trong môi trường kiềm). Hợp chất H3AsO3 được hình thành chủ yếu NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1. TæNG QUAN Khoa Hãa häc – Tr−êng §HKHTN - 5 - LuËn v¨n th¹c sÜ trong môi trường oxi hóa-khử yếu [11, 35]. Hình 1 minh họa cho sự tồn tại của các dạng As vô cơ và hàm lượng As trong dung dịch dưới ảnh hưởng tương hỗ của pH và thế oxi hoá khử của dung dịch (Eh) ở một số vùng. Hình 1. Ảnh hưởng của Eh và pH đến sự tồn tại của các dạng As vô cơ (Số liệu tham khảo ở bốn vùng: a, Arizona; b, Korea; c, Bangladesh; d, India) [35] 1.2. ĐỘC TÍNH CỦA CÁC DẠNG ASEN Như chúng ta đã biết, As là nguyên tố vi lượng, rất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của con người và sinh vật. Ở hàm lượng nhất định, As có vai trò quan trọng trong trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin. Tuy nhiên, khi xuất hiện ở hàm lượng cao hơn, As và các hợp chất của nó là tác nhân gây 19 bệnh ung thu, đột biến và dị thai trong tự nhiên. Đối với thực vật, As cản trở quá trình trao đổi chất, làm giảm mạnh năng suất, đặc biệt trong môi trường thiếu photpho. Sự nhiễm độc As được gọi là arsenicosis. Đó là một tai họa môi trường đối với sức khỏe con người. Những biểu hiện của bệnh nhân nhiễm độc As là chứng sạm da (melanosis), dày biểu bì (kerarosis), tổn thương mạch máu, rối loạn cảm giác về sự di động, ... Người bị nhiễm độc As lâu ngày sẽ xuất hiện NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1. TæNG QUAN Khoa Hãa häc – Tr−êng §HKHTN - 6 - LuËn v¨n th¹c sÜ hiện tượng sừng hóa da, gây sạm và mất sắc tố da hay bệnh Bowen, ... từ đó dẫn đến hoại thư hay ung thư da, viêm răng, khớp, tim mạch, ... [12, 17, 28, 40]. Độc tính cao của As và các hợp chất của nó còn do khả năng nhiễm độc qua nhiều con đường: hô hấp, tiêu hoá, tiếp xúc qua da, đặc biệt As là tác nhân gây ung thư trên mọi bộ phận của cơ thể [11, 12]. Hiện tại trên thế giới chưa có phương pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc As, các nghiên cứu vẫn chỉ tập trung vào điều trị triệu chứng và sử dụng bổ sung thêm các thuốc tăng thải và vitamin để cơ thể tự đào thải As [1, 14]. Hình 2. Một số hình ảnh về nạn nhân nhiễm độc As [45] Trong số các hợp chất của As thì As(III) vô cơ độc hơn cả. As(III) có độc tính cao hơn As(V) khoảng 50 lần do As(V) và các hợp chất As hữu cơ được đào thải qua thận rất nhanh và hầu như toàn bộ. As(III) thể hiện tính độc vì nó tấn công vào các nhóm hoạt động -SH của enzim làm vô hiệu hoá enzim: As(III) ở nồng độ cao còn làm đông tụ protein, có lẽ do As(III) tấn công vào các liên kết có nhóm sunfua. Tuy nhiên, phần lớn As(III) hấp thụ vào cơ thể đều nhanh chóng bị triệt tiêu qua đường tiết niệu đào thải As chưa metyl hóa và thông qua hoạt động khử độc của gan bằng cách metyl hóa thành MMAA hoặc DMAA [27, 40]. NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1. TæNG QUAN Khoa Hãa häc – Tr−êng §HKHTN - 7 - LuËn v¨n th¹c sÜ As(V) ở dạng AsO43- có tính chất tương tự PO43- sẽ thay thế PO43- gây ức chế enzim, ngăn cản quá trình tạo ATP là chất sản sinh ra năng lượng sinh học. Các dạng As hữu cơ có tính độc thấp hơn rất nhiều, một số hợp chất As(V) vô cơ thậm chí không độc [13, 33]. 1.3. SỰ PHÂN TÁN, DI CHUYỂN VÀ CHUYỂN HÓA LẪN NHAU TRONG MÔI TRƯỜNG CỦA CÁC DẠNG ASEN As phân bố rộng rãi trong môi trường dưới nhiều trạng thái khác nhau và đi vào các môi trường sống theo nhiều cách thức và tốc độ khác nhau. Trong địa quyển: As tích lũy trong một số thành tạo địa chất như khoáng vật và quặng phong hóa ở lượng lớn nhưng khá phân tán. As được bổ sung vào đất qua tích lũy từ nước, xâm nhập từ không khí và rác thải công nghiệp. Lượng As trong đất di chuyển do các quá trình địa chất, địa hóa và sinh địa hóa khác nhau. Trong đất, các dạng As vô cơ tham gia quá trình oxi hóa và metyl hóa nhờ các vi sinh vật [1, 9, 28, 37]. Trong thủy quyển: Sự phân tán và di chuyển của As trong môi trường nước đặc biệt quan trọng vì phần lớn các quá trình ô nhiễm đều do ô nhiễm nước. As từ đất được giải phóng vào môi trường nước do quá trình oxi hóa các khoáng sunfua hoặc khử các khoáng oxi hidroxit giàu As hay quá trình rửa trôi và khuếch tán tự nhiên. Về cơ chế xâm nhiễm các kim loại nặng - trong đó có As - vào nước ngầm cho đến nay đã có nhiều giả thiết khác nhau nhưng vẫn chưa thống nhất. Thông qua các quá trình thủy địa hóa và sinh địa hóa, các điều kiện địa chất thủy văn mà As có thể xâm nhập vào môi trường nước. Hàm lượng As trong nước ngầm phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trường địa hóa. Nước ngầm trong những vùng trầm tích núi lửa, khu vực quặng hóa nguồn gốc nhiệt dịch, mỏ dầu khí, mỏ than, ... thường giàu As [17, 35, 41]. Ngoài quá trình di chuyển từ đất vào nước, ô nhiễm As trong nước còn do quá trình đào thải công nghiệp. Lượng lớn As trong công nghiệp và khai thác mỏ được đưa nhanh vào nguồn nước do thải trực tiếp hoặc quá trình rửa trôi gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường nước trên diện rộng do khả năng hòa tan cao của các hợp chất As [1, 12, 14]. Trong khí quyển: Lượng As đi vào không khí chủ yếu do hai nguồn là khí thải công nghiệp hay khí núi lửa và do vi sinh vật chuyển vào [11]. NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1. TæNG QUAN Khoa Hãa häc – Tr−êng §HKHTN - 8 - LuËn v¨n th¹c sÜ Trong sinh vật quyển: As đi vào cơ thể thực vật qua nước hoặc đất là chủ yếu, sau đó chuyển vào cơ thể động vật và bị hấp thụ, chuyển hóa và tích lũy một phần. As xâm nhập vào cơ thể sinh vật, đặc biệt là cơ thể người theo nhiều con đường, trong đó phổ biến là qua đường tiếp xúc và qua tiêu hóa. Phần lớn lượng As đi vào cơ thể động vật bị chuyển hóa nhanh chóng và đào thải ra môi trường, tiếp tục chu trình vận chuyển của nó trong tự nhiên [6, 19, 32, 33]. Hình 3 là sơ đồ các quá trình chuyển hóa đơn giản của As trong tự nhiên. Hình 3. Quá trình chuyển hóa của các dạng As trong môi trường [30]