I. Kim loại nặng là gì? Tại sao lại xuất hiện trong nước.
Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lơn hơn 5g/cm3, có số nguyên tử cao và thường thể hiện tính kim loại ở nhiệt độ phòng. Kim loại nặng được chia làm 3 loại: các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn,…), những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…), các kim loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…). Ở dạng nguyên tố thì kim loại nặng không có hại, nhưng khi tồn tại ở dạng ion thì kim loại nặng lại rất độc hại cho sức khỏe chúng ta.
Nước bị nhiễm kim loại xuất phát từ hai nguyên nhân chính:
- Do nước thải từ các hoạt động sản xuất của con người, chưa được xử lý, hoặc xử lý chưa đạt yêu cầu đã thải thẳng ra ngoài môi trường. Khi nguồn nước mặt bị ô nhiễm sẽ khiến các chất ô nhiễm thấm dần vào mạch nước ngầm, khiến nguồn nước bị nhiễm kim loại
- Do các yếu tố tự nhiên, điều kiện thổ nhưỡng, chứa các kim loại trong lòng đất.
Theo tài liệu của Cơ quan năng lượng và nguyên tử Quốc tế IAEA thì hiện nay, hàng năm độc tố gây ra bởi các kim loại đã vượt quá tổng số độc tố gây ra bởi chất thải phóng xạ và chất thải hữu cơ.
II.Tác hại của việc ô nhiễm kim loại nặng trong nước
Sử dụng nước nhiễm kim loại nặng trong một thời gian dài gây ra các tác động tiêu cực đến sức khỏe như:
- Cơ thể tích lũy hàm lượng lớn kim loại nặng sẽ dẫn đến nhiều biến chứng nặng nề, gây tổn thương não, co rút các bó cơ, kim loại nặng tiếp xúc với màng tế bào ảnh hưởng đến quá trình phần chia DNA, dẫn đến thai chết, dị dạng, quái thai của các thế hệ sau.
- Một số kim loại nặng còn có thể ra các căn bệnh ung thư như: ung thư da, ung thư vòm họng, ung thư dạ dày. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) và Cơ quan Quốc tế Nghiên cứu về Ung thư (IARC) coi kim loại nặng là tác nhân gây ung thư lớn ở người.
- Nước nhiễm kim loại gây cản trở quá trình trao đổi chất trong cơ thể, việc hấp thụ chất dinh dưỡng và quá trình bài tiết cũng trở nên khó khăn hơn. Kìm hãm sự sinh trưởng và phát triển. Làm rối loạn tiêu hóa, rối loạn tim mạch, rối loạn chức năng hệ thống thần kinh…
III.Các loại kim loại nặng trong nước
Sắt(Fe)
Sắt có rất nhiều trong các mạch nước ngầm ở Việt Nam, chúng thường tồn tại dưới dạng Fe2+, khiến nước có mùi tành. Khi được bơm lên khỏi mạch đất, Fe 2+ gặp oxy và chuyển hóa thành Fe 3+, khiến nước có màu nâu đỏ.
Theo tiêu chuẩn nước uống và nước sạch, hàm lượng sắt trong nước phải nhỏ hơn 0.5 mg/l. Nếu vượt quá con số này, nước sẽ bị ô nhiễm sắt (còn gọi là nhiễm phèn), sử dụng trong một thời gian dài sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe.
Tìm hiểu chi tiết về: Nước giếng khoan nhiễm sắt. Tác hại và cách xử lý hiệu quả
Mangan ( Mn)
Mangan cũng là kim loại nặng thường được tìm thấy trong nước ngầm. Chúng thường tạo ra lớp cặn màu đen bám vào thành và đáy của các dụng cụ chứa nước, bồn cầu…
Theo quy định nước uống và nước sạch, hàm lượng mangan trong nước phải nhỏ hơn 0.5 mg/l. Vượt quá con số này sẽ gây ra tác hại nghiêm trọng đối với sức khỏe.
Asen (As)
Asen thường tồn tại trong nước ở dạng hợp chất vô cơ và hữu cơ. Quy định về nồng độ của asen trong nước sạch phải nhỏ hơn 0.05 mg/l, đối với nước uống lượng asen không được vượt quá 0.01 mg/l.
Sử dụng nước có hàm lượng Asen vượt quá quy định gây nhiều ảnh hướng xấu đến sức khỏe như:
- Ngộ độc asen ở người
- Gây ung thư và tăng sắc tố cơ thể
- Nhiễm độc gan
- Ảnh hưởng đến hệ miễn dịch
Tìm hiểu chi tiết về: Nước nhiễm Asen? Tác hại, cách nhận biết và xử lý
Chì (Pb)
Chì xuất hiện trong nước chủ yếu là do hiện tượng ăn mòn đường ống và do nước thải công nghiệp từ các hoạt động sản xuất của con người. Theo quy định về nước sạch và nước uống, lượng chì trong nước không được vượt quá 0.01 mg/l.
Sử dụng nước nhiễm kim loại chì gây ra các tác hại:
- Gây ngộ độc
- Mệt mõi, thiếu máu khó chịu
- Tăng huyết áp, tổn thương não
- Ảnh hưởng đến tế bào.
Tìm hiểu chi tiết về: Nước nhiễm chì? Tác hại, nhận biết và xử lý
Crom (Cr)
Crom trong nước tồn tại ở dạng Cr (III), Cr (VI). Cr (III) không độc, tuy nhiên Cr(VI) được xếp vào chất độc nhóm 1, với khả năng gây ung thư cho con người và vật nuôi. Ngoài ra chúng còn gây viêm loét dạ dày, ruột non, viêm gan, thân…
Crom tồn tại trong nước chủ yếu đến từ nguồn nước thải của các nhà máy mạ điện, nhuộm, da, chất nỗ, mực in. Theo quy chuẩn về nước uống va sinh hoạt của Bộ y Tế, hàm lượng Crom trong nước không được vượt quá 0.05 mg/l
Cadimi (Cd)
Cadimi là kim loại thường tìm thấy trong nước ngầm. Nước nhiễm cadimi do nước ngầm thấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau trong quá trình di chuyển. Theo quy định Cadimi phải dưới 0.003 mg/l. Sử dụng nước chứa Cadimi vượt quá tiêu chuẩn gây ra các tác hại:
- Tổn thương nghiêm trọng cho thận và xương
- Tình trạng viêm phế quản, thiếu máu.
- Bệnh cấp tính ở trẻ em.
Thủy ngân (Hg)
Thủy ngân tồn tại trong nước chủ yếu ở dạng hợp chất của thủy ngân. Bằng đường hô hấp, thấm qua da hoặc ăn uống thủy ngân đi vào cơ thể sẽ phản ứng với axit amin chứa lưu huỳnh, các hemoglobin, abumin; có khả năng liên kết màng tế bào, làm thay đổi hàm lượng kali, thay đổi cân bằng axit bazơ của các mô, làm thiếu hụt năng lượng cung cấp cho tế bào thần kinh. Trong nước, metyl thủy ngân là dạng độc nhất, nó làm phân liệt nhiễm sắc thể và ngăn cản quá trình phân chia tế bào.
Hàm lượng thủy ngân cho phép trong nước là 0.006 mg/l. Vượt quá con số này sẽ gây ra các tác hại nghiệm trọng đối với sức khỏe như:
- Gây ngộ độc
- Nguyên nhân gây đột biến, dị dạng ở người.
- Làm rối loạn cholesterol
Kẽm (Zn)
Nước nhiễm kẽm thường là nước mặt. Nguyên nhân gây ra sự ô nhiễm là do nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp sản xuất không được xử lý, thải trực tiếp ra môi trường bên ngoài.
Lượng kẽm trong nước không nên vượt quá 3mg/l. Vượt quá con số này có thể gây các tác hại:
- Thiếu máu
- ảnh hưởng xấu đến sự phát triển cơ bắp
- Gây hại cho tế bào
- Gây đau bụng
Đồng (Cu)
Đồng cũng là kim loại thường được tìm thấy trong nước. Để đảm bảo an toàn, lượng đồng trong nước phải nhỏ hơn 2mg/l. Sử dụng nước bị nhiễm kim loại đồng gây ra các tác hại:
- Độc tố cho tế bào
- Kích thích niêm mạc và ăn mòn
- Gây ức chế hệ thần kinh trung ương.
Molybden (Mo)
Molybden là kim loại nặng thường được tìm thấy ở các nguồn nước gần các khu vực nhiễm nước thải từ các nghành thuốc nhuộm, gốm sứ, thủy tinh, hóa dầu…Theo quy định lượng molybden trong nước uống phải nhỏ hơn 0.07 g/l.
IV.Cách kiểm tra kim loại nặng trong nước
Để kiềm tra đầy đủ về các kim loại trong nước, cũng như nồng độ cũng chúng, bạn nên mang mẫu nước đến các cơ quan xét nghiệm để kiểm tra.
Ngoài ra bạn có thể nhận biết một số kim loại phổ biến trong nước thông qua các mẹo được liệt kê bên dưới. Tuy nhiên bạn cần phải lưu ý rằng các cách này hoàn toàn không xác định được nồng độ của chúng.
- Canxi: Nước nhiễm canxi cảm quan nhìn rất trong, có vị ngang ngang, khó uống. Đun sôi sẽ thấy cặn trắng ở đáy ấm.
- Mangan: Nước nhiễm mangan thường có mùi tanh, đục, có màu vàng và thường tạo lớp cặn đen đóng bám vào thành và đáy dụng cụ chứa nước.
- Sắt: Nước nhiễm sắt thường có màu vàng đục(màu phèn), có mùi tanh của kim loại, nếm có vị chua.
V. Phương pháp xử lý nước nhiễm kim loại nặng
1.Phương pháp xử lý trong công nghiệp
a.Phương pháp kết tủa hóa học
Phương pháp này dựa trên phản ứng hóa học giữa chất đưa vào nước và kim loại cần tách khỏi nước. Ion kim loại sẽ kết hợp với ion hydroxit hoặc ion khác để kết tủa, sau đó được tách ra bằng phương pháp lắng hoặc lọc. Tùy vào từng kim loại mà chọn các chất kết tủa phù hợp.
Ưu điểm
- Đơn giản, dễ áp dụng
- Các hóa chất thường rẻ, dễ mua, chi phí xử lý thấp
- Hiệu quả cao, xử lý cùng lúc nhiều kim loại khác nhau.
- Phù hợp được áp dụng ở các nhà máy quy mô lớn
Nhược điểm
- Xử lý không triệt để khi nồng độ kim loại nặng cao
- Phát sinh bùn thải trong quá trình xử lý, cần phải xử lý bùn
b.Phương pháp hấp phụ
Phương pháp này sử dụng các vật liệu có bề mặt xốp hấp thụ được các chất hòa tan trên bề mặt như than hoạt tính, than bùn, oxit sắt, các vật liệu polymer tổng hợp…
Có 2 phương pháp hấp phụ phổ biến là hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học:
- Hấp phụ vật lý: là sự tương tác yếu nhờ lực hút tĩnh điện giữa ion kim loại nặng và các tâm hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ. Phương pháp này phù hợp để thu hồi các kim loại có giá trị kinh tế, kim loại hiếm và tái tạo lại chất hấp phụ.
- Hấp phụ hóa học: là phản ứng tạo liên kết hóa học giữa ion kim loại nặng và nhóm chức của chất hấp phụ, hay kim loại nặng sẽ tạo phức với chất hấp phụ. Liên kết này bền khó phá vỡ nên gần như không thu hồi được kim loại cũng như không tái tạo được chất hấp phụ.
Ưu điểm
- Phù hợp với nguồn nước có nồng độ kim loại thấp
- Đơn giản dễ áp dụng
- Có thể tái tạo chất hấp phụ, giảm chi phí
Nhược điểm
- Chi phí xử lý cao do giá thành của vật liệu hấp phụ khá cao
- Chỉ xử lý được ở nồng độ thấp.
c.Phương pháp sinh học
Phương pháp này sử dụng các vi sinh vật đặc trưng chỉ sinh sống trong môi trường nước nhiễm kim loại nặng. Các vi sinh vật này thường là nấm, vi khuẩn hoặc tảo…
Cơ chế xử lý nước nhiễm kim loại nặng bằng phương pháp sinh học diễn ra như sau:
- Giai đoạn 1: tích tụ các kim loại nặng và sinh khối, làm giảm nồng độ các kim loại này trong nước thải
- Giai đoạn 2: sau khi hấp thụ kim loại và tăng sinh khối đến mức tối đa vi sinh vật thường lắng xuống đáy hình thành bùn. Sau giai đoạn này cần tách bùn ra khỏi nước thải.
Cần phải loại bỏ bùn sinh khối sau khi cần xử lý bằng phương pháp sinh học
Ưu điểm
- Xử lý được ô nhiễm ở mức độ cao
- Diện tích bề mặt riêng và sinh khối lớn
- Giá thành tương đối thấp so với các phương pháp khác
Nhược điểm
- Cần mặt bằng lớn để xây dựng bể chứa
- Thời gian lưu lâu
- Phát sinh chi phí xử lý bùn
2.Phương pháp xử lý đối với các hộ gia đình.
Đối với các hộ gia đình, để xử lý nước giếng khoan nhiễm kim loại nặng, bạn nên sử dụng các hệ thống lọc có khả năng loại bỏ các kim loại khỏi nước. Tùy thuộc vào công suất cũng như nhu cầu sử dụng, bạn có thể chọn một trong hai hệ thống lọc sau:
a. Máy lọc nước RO
Máy lọc nước RO với công nghệ lọc thẩm thấu ngược, không chỉ có khả năng loại bỏ các kim loại trong nước mà còn có thể lọc sạch 99% các vi khuẩn, tạp chất độc hại khác. Nước sau là nước tinh khiết, có thể uống trực tiếp. Tuy nhiên các loại máy này công suất lọc thấp, thường chỉ đủ đáp ứng nguồn nước cho nhu cầu uống, không thể đáp ứng đủ nước cho mục đích sinh hoạt hằng ngày.
b. Sử dụng các hệ thống lọc nước giếng khoan chuyên dụng
Các hệ thống này được thiết kế, sử dụng các vật liệu lọc chuyên dụng xử lý nước nhiễm kim loại, cũng như các vấn đề ô nhiễm khác có trong nước. Nước sau khi qua hệ thống đạt chuẩn nước sinh hoạt của bộ y tế.
Nếu có bất kỳ thắc mắc, câu hỏi cần được tư vấn, hãy liên hệ với Sala G7 qua hotline: 0967.165.185 0937.806.568 để được tư vấn và giải đáp.