Embed Size (px)
Citation preview
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------------------------
Lê Thị Mai Linh
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG AXIT HUMIC TÁCH TỪ THAN BÙN
ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC BỊ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG
Chuyên ngành: Hóa môi trƣờng
Mã số: 60440120
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. TRẦN HỒNG CÔN
PGS. TS. NGUYỄN TRƢỜNG SƠN
Hà Nội – 2016
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC BẢNG iii
DANH MỤC CÁC HÌNH iv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v
MỞ ĐẦU 6
Chương 1 – TỔNG QUAN 7
1.1. Than bùn ....................................................................................................... 7
1.1.1. Sự hình thành than bùn .................................................................................. 7
1.1.2. Phân bố các vùng đất than bùn trên thế giới .................................................. 7
1.1.3. Phân loại than bùn .......................................................................................... 7
1.1.4. Các ứng dụng chính của than bùn .................................................................. 8
1.2. Axit humic ..................................................................................................... 9
1.2.1. Cấu tạo và tính chất của axit humic ............................................................... 9
1.2.2. Ứng dụng của axit humic trong nông nghiệp và môi trƣờng ....................... 10
1.3. Ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước ........................................ 11
1.3.1. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong môi trƣờng nƣớc ........................... 11
1.3.2. Ảnh hƣởng sinh hóa của kim loại nặng đối với con ngƣời và sinh vật ....... 13
1.4. Các phương pháp xử lý nước bị ô nhiễm kim loại nặng hiện nay ........... 13
1.4.1. Phƣơng pháp kết tủa ..................................................................................... 13
1.4.2. Phƣơng pháp điện hóa .................................................................................. 14
1.4.3. Phƣơng pháp hấp phụ và trao đổi ion .......................................................... 15
1.4.4. Phƣơng pháp hấp thu sinh học ..................................................................... 16
1.4.5. Phƣơng pháp chuyển hóa sinh học............................................................... 16
1.5. Một số phương pháp đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong nướcError! Bookmark not defined.
1.6. Khả năng sử dụng axit humic và các hợp chất tương tự trong xử lý
nước bị ô nhiễm kim loại nặng ....................... Error! Bookmark not defined.
Chương 2 – THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined.
2.1. Vật liệu, hóa chất ............................................ Error! Bookmark not defined.
2.2. Tách và bảo quản axit humic từ than bùn ..... Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Quy trình tách axit humic từ than bùn ......... Error! Bookmark not defined.
2.2.2. Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ than bùn và dung dịch NaOH đến hàm
lƣợng axit humic tách đƣợc ......................... Error! Bookmark not defined.
2.2.3. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch NaOH và điều kiện tách
đến hàm lƣợng axit humic tách đƣợc ........... Error! Bookmark not defined.
2.2.4. Bảo quản axit humic .................................... Error! Bookmark not defined.
2.3. So sánh axit humic tách từ các nguồn than bùn khác nhauError! Bookmark not defined.
2.3.1. So sánh độ hấp thụ quang của các loại axit humicError! Bookmark not defined.
2.3.2. So sánh khả năng xử lý ion Cu2+
của các loại axit humicError! Bookmark not defined.
2.4. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng xử lý các ion kim loại
Cu2+
, Zn2+
, Pb2+
, Cd2+
của axit humic ............ Error! Bookmark not defined.
2.4.1. Ảnh hƣởng của pH tới khả năng xử lý các ion kim loại Cu2+
, Zn2+
,
Pb2+
, Cd2+
của axit humic ............................. Error! Bookmark not defined.
2.4.2. Khả năng xử lý các ion kim loại Zn2+
, Pb2+
, Cd2+
của axit humicError! Bookmark not defined.
2.4.3. Ảnh hƣởng của Cu2+
và Fe2+
đến khả năng xử lý các ion kim loại Zn2+
,
Pb2+
, Cd2+
của axit humic ............................. Error! Bookmark not defined.
2.5. Xử lý nước thải chứa kim loại nặng bằng axit humicError! Bookmark not defined.
Chương 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined.
3.1. Tách và bảo quản axit humic từ than bùn ..... Error! Bookmark not defined.
3.1.1. Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ than bùn và dung dịch NaOH đến hàm
lƣợng axit humic tách đƣợc ......................... Error! Bookmark not defined.
3.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch NaOH và điều kiện tách
đến hàm lƣợng axit humic tách đƣợc ........... Error! Bookmark not defined.
3.2. So sánh axit humic tách từ các nguồn than bùn khác nhauError! Bookmark not defined.
3.2.1. So sánh độ hấp thụ quang của các loại axit humicError! Bookmark not defined.
3.2.2. So sánh khả năng xử lý ion Cu2+
của các loại axit humicError! Bookmark not defined.
3.3. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng xử lý các ion kim loại
Cu2+
, Zn2+
, Pb2+
, Cd2+
của axit humic ............ Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Ảnh hƣởng của pH tới khả năng xử lý các ion kim loại Cu2+
, Zn2+
,
Pb2+
, Cd2+
của axit humic ............................. Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Khả năng xử lý các ion kim loại Zn2+
, Pb2+
, Cd2+
của axit humicError! Bookmark not defined.
3.3.3. Ảnh hƣởng của Cu2+
và Fe2+
đến khả năng xử lý các ion kim loại Zn2+
,
Pb2+
, Cd2+
của axit humic ............................. Error! Bookmark not defined.
3.4. Xử lý nước thải chứa kim loại nặng bằng axit humicError! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 16
PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. Hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng trong than bùn ở miền Đông Nam Bộ ....... 9
Bảng 2. Thành phần các nguyên tố của axit humic .................................................... 9
Bảng 3. Hàm lƣợng axit humic tách đƣợc khi thay đổi tỷ lệ than bùn và dung
dịch NaOH ................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 4. Hàm lƣợng axit humic tách đƣợc khi thay đổi nồng độ dung dịch
NaOH và điều kiện tách ............................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 5. Kết quả so sánh màu mẫu nƣớc có chứa ion Cu2+
sau xử lý bằng axit
humic với các loại nƣớc theo QCVN 08-MT:2015/BTNMTError! Bookmark not defined.
Bảng 6. Kết quả so sánh màu mẫu nƣớc có chứa ion Zn2+
sau xử lý bằng axit
humic với các loại nƣớc theo QCVN 08-MT:2015/BTNMTError! Bookmark not defined.
Bảng 7. Kết quả so sánh màu mẫu nƣớc có chứa ion Pb2+
sau xử lý bằng axit
humic với các loại nƣớc theo QCVN 08 : 2008/BTNMTError! Bookmark not defined.
Bảng 8. Kết quả so sánh màu mẫu nƣớc có chứa ion Cd2+
sau xử lý bằng axit
humic với các loại nƣớc theo QCVN 08 : 2008/BTNMTError! Bookmark not defined.
Bảng 9. Giá trị pH tối ƣu đối với quá trình xử lý nƣớc chứa các ion kim loại
Cu2+
, Zn2+
, Pb2+
, Cd2+
bằng axit humic ........ Error! Bookmark not defined.
Bảng 10. Kết quả so sánh màu mẫu nƣớc sau xử lý bằng axit humic với các
loại nƣớc theo QCVN 08-MT:2015/ BTNMTError! Bookmark not defined.
Bảng 11. Nồng độ các kim loại nặng trong nƣớc tại xã Đình Dù – huyện Văn
Lâm – tỉnh Hƣng Yên trƣớc và sau quá trình xử lý bằng axit humicError! Bookmark not defined.
Bảng 12. Nồng độ các kim loại nặng trong nƣớc tại thị trấn Lâm – huyện Ý
Yên – tỉnh Nam Định trƣớc và sau quá trình xử lý bằng axit humicError! Bookmark not defined.
Bảng 13. Kết quả so sánh nồng độ các kim loại nặng trong hai mẫu sau xử lý
bằng axit humic với QCVN 08-MT:2015/BTNMTError! Bookmark not defined.
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. Công thức phân tử của axit humic ............................................................... 10
Hình 2. Sơ đồ quy trình tách axit humic từ than bùn Error! Bookmark not defined.
Hình 3. Ảnh hƣởng của tỷ lệ than bùn và dung dịch NaOH đến hàm lƣợng axit
humic tách đƣợc ........................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4. Ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch NaOH và điều kiện tách đến hàm
lƣợng axit humic tách đƣợc ......................... Error! Bookmark not defined.
Hình 5. Độ hấp thụ quang của axit humic tách từ than bùn Trung QuốcError! Bookmark not defined.
Hình 6. Độ hấp thụ quang của axit humic tách từ than bùn Việt NamError! Bookmark not defined.
Hình 7. Xử lý ion Cu2+
bằng các axit humic tách từ các nguồn than bùn khác
nhau tại pH=8, sau 2 giờ .............................. Error! Bookmark not defined.
Hình 8. Thang màu chuẩn của thuốc thử dithizon khi kiểm tra vết đồngError! Bookmark not defined.
Hình 9. Vết đồng trong hai mẫu nƣớc sau xử lý ....... Error! Bookmark not defined.
Hình 10. Thang màu chuẩn của thuốc thử dithizon khi kiểm tra vết đồngError! Bookmark not defined.
Hình 11. Thang màu chuẩn của thuốc thử dithizon khi kiểm tra vết kẽmError! Bookmark not defined.
Hình 12. Thang màu chuẩn của thuốc thử dithizon khi kiểm tra vết chìError! Bookmark not defined.
Hình 13. Thang màu chuẩn của thuốc thử dithizon khi kiểm tra vết cadimiError! Bookmark not defined.
Hình 14. Xử lý nƣớc chứa hỗn hợp các ion Zn2+
, Pb2+
, Cd2+
bằng axit humic
khi cho thêm Fe2+
và Cu2+
............................ Error! Bookmark not defined.
Hình 15. Kiểm tra hai mẫu trƣớc xử lý ..................... Error! Bookmark not defined.
Hình 16. Kiểm tra hai mẫu sau xử lý ........................ Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng
CT Công thức
NXB Nhà xuất bản
QCVN Quy chuẩn Việt Nam
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
MỞ ĐẦU
Nƣớc là một tài nguyên thiên nhiên quý giá, là một trong bốn thành phần cấu tạo
của môi trƣờng. Nƣớc đóng vai trò quan trọng và ảnh hƣởng trực tiếp đến hầu hết mọi
hoạt động của con ngƣời. Hiện nay, nƣớc ở Việt Nam (cả nƣớc mặt và nƣớc ngầm) đang
bị ô nhiễm nghiêm trọng. Đặc biệt, ô nhiễm các kim loại nặng gây ra bởi các hoạt động
nhƣ sử dụng phân bón, khai thác mỏ, luyện kim, tái chế kim loại tại các làng nghề… đang
là vấn đề rất bức xúc. Nguồn nƣớc bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ ảnh hƣởng nghiêm trọng
đến sức khỏe cũng nhƣ hoạt động sản xuất của con ngƣời. Vì thế, xử lý nƣớc ô nhiễm
kim loại nặng là một nhiệm vụ vô cùng cấp thiết.
Cho đến nay đã có nhiều phƣơng pháp xử lý kim loại nặng trong nƣớc nhƣ phƣơng
pháp kết tủa, phƣơng pháp điện hóa, phƣơng pháp hấp phụ và trao đổi ion, phƣơng pháp
hấp thu sinh học, phƣơng pháp chuyển hóa sinh học. Việc lựa chọn phƣơng pháp xử lý
thích hợp phụ thuộc vào các tiêu chí nhƣ tính kinh tế, tính khả thi, tính hiệu quả của từng
phƣơng pháp. Hiện nay, hƣớng xử lý nƣớc ô nhiễm kim loại nặng bằng các vật liệu có
nguồn gốc tự nhiên với giá thành rẻ và an toàn với môi trƣờng đang thu hút sự quan tâm
của các nhà khoa học.
Các kết quả khảo sát địa chất đã cho thấy ở Việt Nam có một lƣợng than bùn dồi
dào, đƣợc phân bố hầu nhƣ khắp các tỉnh trong cả nƣớc. Than bùn đƣợc biết đến nhƣ một
loại đất trong đó có một tỷ lệ tƣơng đối cao của các chất hữu cơ. Axit humic là một chất
hữu cơ có mặt trong than bùn, với đặc điểm chứa nhiều nhóm chức -OH và –COOH có
khả năng tạo phức chất bền với các ion kim loại nặng (từ đó làm giảm nồng độ kim loại
nặng trong nƣớc) nên axit humic ngày càng đƣợc chú ý trong việc xử lý nguồn nƣớc bị ô
nhiễm kim loại nặng. Cho đến nay, đã có những công trình nghiên cứu về khả năng hấp
phụ kim loại nặng của axit humic nhằm xử lý ô nhiễm môi trƣờng nhƣ nghiên cứu làm
giàu và tách các kim loại hiếm và phóng xạ, nghiên cứu khả năng tách các ion Co2+
, Mn2+
từ dung dịch nƣớc… Hơn thế nữa, axit humic không gây độc hại đối với con ngƣời, vật
nuôi và môi trƣờng. Hiện nay, axit humic đang đƣợc sử dụng phổ biến trong các chế
phẩm phân bón gốc và bón lá, chất kích thích sinh trƣởng cây trồng, thuốc trừ bệnh cây
và cả thức ăn cho gia súc, gia cầm. Mặt khác, phức chất tạo bởi axit humic với các ion
kim loại nặng có thể sử dụng làm phân bón trong nông nghiệp.
Với các phân tích nêu trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sử
dụng axit humic tách từ than bùn để xử lý nước bị ô nhiễm kim loại nặng”. Tác giả
hy vọng rằng kết quả nghiên cứu của mình sớm đƣợc ứng dụng vào thực tế, góp phần xử
lý các nguồn nƣớc ô nhiễm kim loại nặng thành các nguồn nƣớc sử dụng đƣợc trong sản
xuất cũng nhƣ sinh hoạt.
Chương 1 – TỔNG QUAN
1.1. Than bùn
1.1.1. Sự hình thành than bùn
Than bùn là sản phẩm chuyển hóa của xác thực vật bởi các con đƣờng khác nhau
(chủ yếu bởi sự phân hủy của vi sinh vật) trong điều kiện yếm khí. Quá trình này diễn ra
tại các vùng trũng ngập nƣớc. Các vùng đất ngập nƣớc là những vùng có năng suất sinh
học cao, điều kiện phát triển của thực vật rất thuận lợi. Lớp thổ nhƣỡng tại các vùng này
luôn trong điều kiện yếm khí; do đó, mặc dù sinh khối các loài cỏ sống trên mặt nƣớc
tăng nhanh, nhƣng quá trình phân giải xác thực vật lại xảy ra chậm và không đạt tới giai
đoạn vô cơ hoá, dẫn đến tích luỹ hữu cơ. Tiếp theo cỏ là lau, lách, cây bụi, cây thân gỗ
thay thế, kết hợp với quá trình kiến tạo địa chất, quá trình bồi tụ, lắng đọng phù sa đã
chôn vùi kể cả cây thân gỗ, làm cho hữu cơ tích tụ thành các lớp và tạo thành than bùn
[7].
Hầu hết các bãi than bùn hiện đại đƣợc hình thành ở vĩ độ cao sau khi có sự rút lui
của các dòng sông băng ở cuối kỷ băng hà (12.000 năm trƣớc đây). Than bùn thƣờng
đƣợc tích lũy dần dần, với tốc độ khoảng một milimet mỗi năm. Quá trình hình thành
than bùn sẽ quyết định các đặc tính của nó nhƣ màu sắc, cấu trúc, thành phần các chất
hữu cơ, vô cơ… Ngƣời ta thấy, than bùn hình thành ở vùng ôn đới có chất lƣợng tốt hơn
khi hình thành ở các vùng khác.
1.1.2. Phân bố các vùng đất than bùn trên thế giới
Vùng đất than bùn là những vùng đất có một lớp tích lũy tự nhiên của than
bùn. Vùng đất than bùn đƣợc tìm thấy trong ít nhất 175 quốc gia và bao gồm khoảng
4.000.000 km² hay 3% diện tích đất của thế giới. Một số vùng đất than bùn lớn nhất thế
giới bao gồm vùng đất thấp Tây Siberia, vịnh Hudson và thung lũng sông Mackenzie.
Nam bán cầu có trữ lƣợng than bùn nhỏ hơn Bắc bán cầu, một phần do có ít đất, nhƣng
Nam Mỹ lại sở hữu một trong những vùng đất ngập nƣớc lớn nhất thế giới, vùng
Magellanic Moorland rộng lớn với trữ lƣợng than bùn khổng lồ. Indonesia có rừng đất
than bùn và rừng ngập mặn nhiệt đới nhiều hơn bất kỳ quốc gia nào khác trên trái đất,
nhƣng Indonesia đang bị mất đất do ngập nƣớc khoảng 100.000 ha (250.000 mẫu Anh)
mỗi năm. Việt Nam cũng là một trong số các quốc gia có trữ lƣợng than bùn tƣơng đối
lớn, trải dài từ Bắc vào Nam [14].
1.1.3. Phân loại than bùn
Than bùn có thể đƣợc mô tả nhƣ một loại đất trong đó có một tỷ lệ tƣơng đối cao
của các chất hữu cơ. Loại đất này cần đƣợc nghiên cứu vì nó bộc lộ những đặc tính không
ổn định. Than bùn đã qua sàng và nghiền phân loại, đáp ứng cho tiêu chuẩn sản xuất phân
bón hữu cơ vi sinh có thể chia thành 3 loại sau [15]:
Than bùn loại 1: hữu cơ tối thiểu 30-35% , màu đen than, độ mịn: qua sàng 3,5mm,
độ ẩm: 20-30%.
Than bùn loại 2: hữu cơ tối thiểu 17-25%, màu đen nhạt lẫn nâu, độ mịn: qua sàng
3,5mm, độ ẩm: 20-30%.
Than bùn loại 3: hữu cơ nhỏ hơn 16%, màu nâu đen, độ mịn: qua sàng 5mm, độ ẩm
20-35%.
Ngoài ra, dựa vào khả năng bị phân hủy, than bùn có thể chia thành ba loại là:
fibric, hemic và sapric. Fibric ít bị phân hủy nhất và gồm chất xơ còn nguyên vẹn. Hemic
là loại bị phân hủy trung bình và sapric là loại bị phân hủy nhiều nhất.
1.1.4. Các ứng dụng chính của than bùn
Than bùn đƣợc sử dụng trong nhiều ngành kinh tế khác nhau. Trong nông nghiệp,
than bùn đƣợc sử dụng để làm phân bón và để tăng chất hữu cơ cho đất [14]. Hàm lƣợng
chất vô cơ nằm trong khoảng 18 – 24%, phần còn lại là các chất hữu cơ. Trong nhóm
chất hữu cơ, phải nhắc đến axit humic với tác dụng kích thích tăng trƣởng của cây. Hàm
lƣợng các chất dinh dƣỡng trong than bùn thay đổi tuỳ thuộc vào thành phần các loài thực
vật và quá trình phân huỷ của chúng. Nhìn chung, các chất dinh dƣỡng trong than bùn
cao hơn trong phân chuồng, nhƣng chủ yếu ở dƣới dạng hữu cơ. Chúng cần đƣợc phân
huỷ thành dạng vô cơ cây mới sử dụng đƣợc. Số liệu phân tích thành phần dinh dƣỡng
của than bùn ở một số địa điểm thuộc miền Đông Nam Bộ đƣợc trình bày trong bảng 1
(số liệu của Hồ Thìn, Võ Đình Ngô – Trung tâm địa học, Phân viện khoa học Việt Nam,
TP Hồ Chí Minh).
Bảng 1. Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong than bùn ở miền Đông Nam Bộ
Hàm lượng chất
dinh dưỡng (%)
Địa điểm lấy than bùn
Tây Ninh Củ Chi Mộc Hóa Duyên Hải
N 0,38 0,09 0,16 – 0,91 0,64
P2O5 0,03 0,1 - 0,3 0,16 0,11
K2O 0,37 0,1 – 0,5 0,31 0,42
Than bùn có thể đƣợc sử dụng làm nhiên liệu [25]. Dƣới áp lực, nƣớc trong than
bùn bị đẩy ra ngoài. Sau khi sấy, than bùn có thể đƣợc sử dụng làm nhiên liệu ở một số
nƣớc, chẳng hạn nhƣ Ireland và Phần Lan, nơi nó đƣợc khai thác trên quy mô công
nghiệp. Ở nhiều quốc gia, than bùn đƣợc sử dụng để nấu ăn và sƣởi ấm.
Ngoài ra, than bùn còn đƣợc ứng dụng trong một số lĩnh vực khác. Tính chất cách
điện của than bùn làm cho nó đƣợc sử dụng cho một số ngành công nghiệp. Ngƣời ta có
thể sử dụng than bùn trong lọc nƣớc, chẳng hạn nhƣ nƣớc thải của bể tự hoại hay nƣớc
thải đô thị. Than bùn còn đƣợc sử dụng rộng rãi trong phƣơng pháp tắm để trị bệnh tại
các spa. Phƣơng pháp điều trị này có truyền thống rất lâu đời ở châu Âu, đặc biệt là ở Ba
Lan, Cộng hòa Séc, Đức và Áo [23].
1.2. Axit humic
1.2.1. Cấu tạo và tính chất của axit humic
Axit humic là một trong ba thành phần chính của hợp chất mùn, đó là một trong
những hợp chất hữu cơ quan trọng của đất (đất mùn), than bùn, than đá, nhiều suối miền
núi, hồ bị loạn dƣỡng và nƣớc biển. Nó đƣợc tạo ra bởi sự phân hủy các chất hữu cơ sinh
học nhƣ xác động - thực vật và là sản phẩm phụ của các quá trình trao đổi chất [24].
Axit humic hòa tan tốt trong các dung dịch kiềm loãng (NaOH, Na2CO3,
Na4P2O7.10H2O), nhƣng không tan trong nƣớc và axit vô cơ. Tùy theo nồng độ và loại
đất mà các dung dịch axit humic chiết đƣợc có màu nâu đen đến màu đen [19].
Thành phần nguyên tố của axit humic chủ yếu bao gồm bốn nguyên tố là C, H, O,
N. Hàm lƣợng các nguyên tố này thay đổi, phụ thuộc vào loại đất, thành phần hoá học
của tàn tích sinh vật, điều kiện mùn hoá và phƣơng pháp tách axit humic. Theo L. N.
Alexandrova, thành phần trung bình của các nguyên tố C, H, O, N trong axit humic của một
số loại đất chính ở Liên Xô (cũ) đƣợc trình bày trong bảng 2 [20].
Bảng 2. Thành phần các nguyên tố của axit humic
STT Nguyên tố Thành phần (%)
1 C 56,2 – 61,9
2 H 3,4 – 4,8
3 O 29,5 – 34,8
4 N 3,5 – 4,7
Ngoài bốn nguyên tố chính kể trên, axit humic còn chứa một lƣợng nhỏ các nguyên
tố tro (P, S, Al, Fe, Si), hàm lƣợng tổng số của chúng có thể đạt từ 1 đến 10%. Những
nguyên tố này không nhất thiết phải có tất cả trong thành phần phân tử của axit humic.
Axit humic không có công thức và phân tử lƣợng cố định mà thay đổi phụ thuộc vào
nguồn gốc và phƣơng thức hình thành. Nhiều công trình nghiên cứu cho biết phân tử lƣợng
của axit humic dao động từ 50.000 đến 90.000 đơn vị cacbon [22]. Có nhiều ý kiến khác
nhau liên quan đến công thức phân tử của axit humic; tuy nhiên , công thức đƣợc
Stevenson đƣa ra năm 1982 là công thức đƣợc nhiều ngƣời ủng hộ nhất. Công thức này
đƣợc trình bày ở hình 1.
Hình 1. Công thức phân tử của axit humic
Nhìn vào công thức trên ta có thể thấy, với nhiều nhóm chức –COOH và –OH, axit
humic là phân tử có khả năng tạo phức cao. Nó có thể tạo phức ở nhiều vị trí khác nhau
trong phân tử, cho phức càng cua bền ở dạng vòng 5, 6 cạnh. Các nhóm tạo phức –
COOH và –OH chứa oxi nên quá trình tạo phức là không chọn lọc; vì thế, axit humic có
khả năng tạo phức với hầu hết các ion kim loại.
Cũng theo tác giả trên, phân tử axit humic bao gồm nhiều mạng lƣới cấu trúc. Mỗi
mạng lƣới cấu trúc bao gồm nhiều đơn vị cấu trúc. Đơn vị cấu trúc là phần còn lại của
phân tử axit humic khi chúng bị phân hủy và có cấu tạo tƣơng đối đơn giản.
Về hình thái, axit humic không có cấu tạo tinh thể, song những nghiên cứu điện di
và quang phổ Rơnghen cho thấy chúng đƣợc cấu tạo bằng những mạng lƣới xếp lớp. Quá
trình mùn hoá càng mạnh thì những mạng này xếp càng khít. Theo những nghiên cứu gần
đây nhất, phân tử axit humic không đối xứng, chúng có dạng dài, tỷ lệ các trục từ 1 : 6
đến 1 : 12 [15].
1.2.2. Ứng dụng của axit humic trong nông nghiệp và môi trường
Thành phần chính của axit humic là các vòng cacbon thơm có gắn các nhóm chức
hoạt động nhƣ các nhóm cacboxyl, quinon, hidroxi. Hoạt tính sinh học của axit humic
phụ thuộc vào số lƣợng của các nhóm chức này và khả năng trao đổi ion của chúng.
Axit humic và các muối humat của chúng không phải là nguồn dinh dƣỡng cho cây
trồng mà chỉ đóng vai trò nhƣ một chất có hoạt tính sinh học, mang chức năng điều hòa,
kích thích tăng trƣởng. Các muối humat hòa tan khi tham gia vào quá trình oxy hóa khử
trong các tế bào sẽ góp phần hoạt hóa những hệ tổng hợp protein. Điều này góp phần thúc
đẩy quá trình phân bào, đồng thời góp phần hỗ trợ sự hình thành các chất men, là những
chất điều hòa chủ yếu các quá trình trao đổi chất. Các chất humat hòa tan có hai tác dụng
cơ bản. Một là làm cho sự tăng trƣởng xảy ra nhanh hơn, hai là hoạt hóa các quá trình
quang hợp và giúp chuyển hóa triệt để các chất khoáng dinh dƣỡng, nhờ vậy góp phần
tăng năng suất cây trồng.
Bên cạnh đó, các chất humat này còn có khả năng giúp nâng cao tính đề kháng,
chống chịu của cơ thể trong những điều kiện môi trƣờng không thuận lợi. Khi xử lý hạt
giống bằng dung dịch các muối humat hòa tan hoặc khi phun lên lá cây hoặc khi bón
phân có chứa các muối humat hòa tan, cây trồng sẽ có khả năng chịu hạn, chịu rét, chịu
nhiễm mặn tốt hơn. Ngoài ra, các muối humat hòa tan còn giúp cho quả và hạt giống chín
ngay khi cả thời tiết không thuận lợi. Đồng thời, hàm lƣợng protein cũng tăng lên, chất
lƣợng quả và hạt cải thiện nhiều [15].
Axit humic đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trong sản xuất phân bón và thuốc bảo vệ
thực vật nhƣ: phân bón lá HUMIC TOTAL (chứa 60% axit humic) giúp cải tạo đất, tăng
sinh trƣởng cho cây trồng; phân hữu cơ đầu trâu BIORGANIC No1 dùng bón gốc (hàm
lƣợng axit humic là 2%); phân đầu trâu MK-Đỏ (chứa 18% kali humat); thuốc bảo vệ
thực vật BIO-HUMAXIN (chứa 5% kali humat) phòng trừ nghẹt rễ cho lúa và nhiều cây
trồng khác; thuốc FULHUMAXIN (chứa 3% kali humat) phòng trừ nhiều loại bệnh nhƣ
lở cổ rễ, đốm lá, sƣơng mai cho cây trồng cạn và các bệnh đạo ôn, khô vằn, vàng lá cho
lúa [24, 26].
Đối với vật nuôi, các muối hòa tan của axit humic cũng có tác dụng kích thích và
điều hòa tăng trƣởng, thúc đẩy quá trình trao đổi chất trong cơ thể và tác dụng phòng
chống các bệnh đƣờng ruột.
Các muối humat hòa tan còn ảnh hƣởng tốt đến sự phân hủy các thuốc trừ sâu dƣ thừa
trong đất, làm hạn chế tác hại của dƣ lƣợng này đối với môi trƣờng đất và nƣớc [7].
Trong môi trƣờng, vì khả năng tạo phức mạnh với các ion kim loại nên axit humic
đã đƣợc sử dụng để làm sạch nƣớc. Đã có những công trình nghiên cứu về khả năng hấp
phụ kim loại nặng của axit humic nhằm xử lý ô nhiễm môi trƣờng, nhƣ nghiên cứu sử
dụng axit humic làm giàu các kim loại hiếm và phóng xạ của Phạm Văn Tình, Lƣu Minh
Đại [16]; nghiên cứu sử dụng axit humic để tách các ion Co2+
, Mn2+
từ dung dịch nƣớc
của Bùi Duy Cam, Phạm Văn Tình [4]. Và mới đây nhất là nghiên cứu của Trịnh Thị Yến
về khả năng kết tủa ion Cu2+
trong nƣớc của axit humic [18]. Các nghiên cứu đều cho kết
quả rất tốt.
Với môi trƣờng đất, các axit humic giúp cải tạo đất: khi bón cho đất sét, axit humic
có thể giúp phá vỡ lớp đất kết chặt, cho phép sự thâm nhập của nƣớc đƣợc tăng cƣờng và
phát triển vùng rễ tốt hơn; khi bón cho đất cát, axit humic thêm chất hữu cơ cần thiết để
giữ nƣớc; do đó, cải thiện rễ phát triển, tăng cƣờng khả năng của đất cát để giữ lại và
không rửa trôi các chất dinh dƣỡng quan trọng [14].
1.3. Ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước
1.3.1. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước
Kim loại nặng là một thuật ngữ trong khoa học môi trƣờng, nhằm chỉ một số kim
loại có khối lƣợng riêng lớn hơn 5 g/cm3, đƣợc sử dụng tƣơng đối phổ biến trong sản xuất và
khi bị thải ra môi trƣờng thì gây tác hại tiềm tàng tới môi sinh. Kim loại nặng có thể tồn tại
trong khí quyển (dạng bụi, hơi), trong thủy quyển (dạng ion), trong địa quyển (dạng muối
hoặc hợp chất cơ-kim loại), trong sinh quyển (tồn tại trong các mô của động thực vật và
thƣờng gây bệnh khi nồng độ đủ lớn).
Ở Việt Nam, nguồn nƣớc bị ô nhiễm đang gia tăng cùng với sự phát triển của các
hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, ngƣ nghiệp, giao
thông, dịch vụ và sinh hoạt của ngƣời dân. Đặc biệt, ô nhiễm kim loại nặng trong nƣớc
đang là một mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe của con ngƣời và an toàn của hệ
sinh thái.
Nƣớc thải sinh hoạt chứa một lƣợng kim loại nặng nhất định. Lƣợng kim loại đó là
do quá trình tiếp xúc lâu dài với đƣờng ống và bể chứa hoặc do việc sử dụng các hóa mỹ
phẩm.
Trong nông nghiệp, việc sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật là nguyên nhân
chính làm tăng sự tích lũy kim loại nặng trong nƣớc và đất [7].
Trong công nghiệp, mức độ ô nhiễm kim loại nặng ở các khu công nghiệp đã lên
đến mức báo động. Các nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng do hoạt động công nghiệp bao
gồm khai thác mỏ, công nghiệp sản xuất các hợp chất vô cơ, công nghiệp sản xuất sơn,
thuốc nhuộm và đặc biệt là công nghiệp mạ điện [13].
Sau đây là nguồn gốc và các tác hại gây ra bởi một số kim loại nặng điển hình [1].
Cadimi (Cd): có trong nguồn nƣớc thải công nghiệp hóa chất, mạ, luyện kim, chất
dẻo, khai thác mỏ, phân bón và một phần đƣợc hòa tan từ ống dẫn nƣớc, các mối nối kim
loại. Sự hấp thu Cd trong cơ thể ngƣời phụ thuộc vào tính tan của các loại hợp chất chứa
Cd. Chúng đƣợc tích tụ ở thận và có chu kỳ bán hủy trong cơ thể ngƣời từ 10 – 35 năm.
Cd có độc tính cao đối với thủy sinh vật và cá bởi tính dễ hấp thụ và tích lũy trong cơ thể
của chúng.
Crôm (Cr): đƣợc phát thải từ công nghiệp luyện kim, sản xuất vật liệu chịu nhiệt,
thuốc nhuộm, công nghiệp thuộc da. Cr3+
có khả năng gây viêm da, kích thích niêm mạc,
Cr6+
gây đột biến đối với vi sinh vật và các tế bào động vật có vú, làm biến đổi hình thái
tế bào, ức chế sự tổng hợp bình thƣờng ADN, làm sai lệch các nhiễm sắc thể.
Đồng (Cu): có trong nƣớc thải sinh hoạt và công nghiệp mạ, đúc đồng, khai thác
mỏ, khử kiềm. Thực vật mẫn cảm với Cu hơn so với ngƣời và động vật. Thực vật thủy
sinh thể hiện mức nhiễm độc ở 1 mg/l trong khi cá là 0,015 – 3 mg/l.
Chì (Pb): đƣợc pha trong xăng, dùng trong các hợp kim, acquy, sơn chống rỉ, màu
công nghiệp. Chì đƣợc tích lũy trong xƣơng. Qua đƣờng tiêu hóa, chì đƣợc giữ lại ở trong
gan, phần lớn thải qua mật rồi theo phân ra ngoài. Chì gây thiếu máu, tăng huyết áp và
nhiễm độc thần kinh.
Thủy ngân (Hg): là chất thải từ hoạt động công nghiệp mỏ, sản xuất các hợp chất vô
cơ, thuốc trừ sâu. Hợp chất thủy ngân có độc tính cao, gây hoại tử đƣờng tiêu hóa, trụy
mạch, suy thận cấp, phân chia sai lệch nhiễm sắc thể. Chúng đƣợc tích tụ ở thận, trong
não và bào thai. Thủy ngân đƣợc thải qua đƣờng nƣớc tiểu và phân. Cá có khả năng hấp
thu thủy ngân cao nhƣng chƣa chết. Ngƣời ăn cá nhiễm thủy ngân dẫn tới tăng lƣợng
thủy ngân trong máu và tóc, lâu ngày dẫn đến bệnh ung thƣ và tử vong. Trƣờng hợp
nhiễm độc thủy ngân ở vịnh Minimata ở Nhật Bản là một ví dụ điển hình [6].
Niken: có trong nƣớc uống do hòa tan từ các đƣờng ống dẫn nƣớc và mối hàn, nƣớc
thải mạ điện, sản xuất acquy, luyện kim, dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ.
Kẽm: có trong nƣớc uống do tan ra từ các ống dẫn nƣớc, chúng đƣợc hấp thụ và tích
lũy trong cá. Độc tính của chúng phụ thuộc vào pH, nhiệt độ và độ cứng của nƣớc.
1.3.2. Ảnh hưởng sinh hóa của kim loại nặng đối với con người và sinh vật
Cũng nhƣ nhiều nguyên tố khác, các kim loại nặng có thể cần thiết hoặc không cần
thiết cho con ngƣời và sinh vật. Nếu kim loại là cần thiết thì chỉ cần thiết ở một hàm
lƣợng nhất định, nếu ít hơn hoặc nhiều hơn thì lại gây tác động ngƣợc lại. Các kim loại
cần thiết này tham gia cấu thành các enzym, các vitamin, đóng vai trò quan trọng trong
quá trình trao đổi chất. Những kim loại không cần thiết khi vào cơ thể ngay cả ở dạng vết (rất
ít) cũng có thể gây tác động độc hại. Ví dụ nhƣ với đồng, một lƣợng nhỏ đồng rất cần cho
động vật và thực vật, con ngƣời mỗi ngày cần khoảng 20mg đồng, nhƣng với hàm lƣợng nhiều
hơn lại gây hại cho cơ thể; hay với niken, đối với thực vật thì niken không cần thiết và là chất
độc, nhƣng đối với động vật, niken lại rất cần thiết ở hàm lƣợng thấp.
Kim loại nặng trong môi trƣờng thƣờng không bị phân hủy sinh học mà tích tụ
trong sinh vật, chúng có thể chuyển hóa và tích lũy trong cơ thể con ngƣời hay động vật
thông qua chuỗi thức ăn của hệ sinh thái. Quá trình này bắt đầu với nồng độ thấp của các
kim loại nặng tồn tại trong nƣớc hoặc trong cặn lắng, sau đó đƣợc tích tụ trong các loài
thực vật và động vật sống ở dƣới nƣớc, luân chuyển dần qua các mắt xích của chuỗi thức
ăn và cuối cùng, khi đến sinh vật bậc cao là con ngƣời thì nồng độ kim loại nặng đủ lớn
để gây ra các ảnh hƣởng nguy hại nhƣ phá hủy ADN, dẫn tới ung thƣ.
Về mặt sinh hóa, các kim loại nặng có ái lực lớn với các nhóm –SH và nhóm –SCH3
của các enzym trong cơ thể. Vì thế, khi đi vào cơ thể, các kim loại nặng làm cho các
enzym bị mất hoạt tính, làm cản trở quá trình tổng hợp protein của cơ thể. Có thể minh
họa ảnh hƣởng này bằng sơ đồ sau:
SH S
[Enzym] + M2+
[Enzym] M + 2H+
SH S
1.4. Các phương pháp xử lý nước bị ô nhiễm kim loại nặng hiện nay
1.4.1. Phương pháp kết tủa
Cơ chế của phƣơng pháp kết tủa:
mMn+
+ nAm-
= MmAn (kết tủa)
[M]m.[A]
n > Tt MmAn
Trong đó:
Mn+
: ion kim loại Am-
: tác nhân gây kết tủa
Tt : tích số tan
Phƣơng pháp này có thể sử dụng nhiều tác nhân để tạo kết tủa với kim loại nhƣ S2-
,
SO42-
, PO43-
, Cl-, OH
-, axit humic... Trong đó S
2-, OH
-, axit humic dễ dàng tạo kết tủa với
hầu hết các kim loại, còn các ion SO42-
, PO43-
, Cl- chỉ tạo kết tủa với một số các ion kim
loại nhất định.
Để xử lý kim loại nặng trong nƣớc bằng phƣơng pháp kết tủa có hiệu quả thì ta cần
phải chuyển các kim loại từ dạng khó có khả năng kết tủa và có tính cực độc về dạng dễ
kết tủa hơn và ít độc hơn bằng các tác nhân oxi hóa khử. Các tác nhân oxi hóa khử phải
thỏa mãn các yêu cầu sau: có thể chuyển hóa hết đƣợc kim loại về dạng mong muốn,
không tạo ra các chất mới có độc tính hoặc khó xử lý, các tác nhân dễ kiếm, dễ sử dụng
và rẻ tiền. Sau khi đã chuyển các kim loại về dạng dễ xử lý và ít độc hơn thì tiến hành
phƣơng pháp kết tủa bằng các tác nhân gây kết tủa nhƣ cơ chế nêu trên [12].
Phƣơng pháp kết tủa đã đƣợc đánh giá cao vì xử lý cùng lúc nhiều kim loại, áp dụng
đƣợc cho dòng thải có quy mô lớn. Tuy nhiên, với nồng độ kim loại cao thì phƣơng pháp
này xử lý không triệt để, tạo ra bùn thải kim loại.
1.4.2. Phương pháp điện hóa
Nguyên tắc chung của phƣơng pháp này là sử dụng quá trình oxi hóa ở anot và khử
ở catot khi cho dòng điện một chiều chạy qua hai cực.
Ở catot: khi cho dòng điện đi qua dung dịch thì cation và H+ sẽ tiến về bề mặt catot.
Nếu thế phóng điện của cation lớn hơn của H+
thì cation sẽ thu electron của catot, chuyển
thành các ion ít độc hơn hoặc tạo thành kim loại bám vào điện cực. Có thể mô tả quá
trình này bằng các phƣơng trình sau:
Mn+
+ ne = M
Mm+
+ ne = Mm-n
(m > n)
Ví dụ:
Cu2+
+ 2e = Cu
Ni2+
+ 2e = Ni
Hoặc đối với nƣớc thải có chứa crom, có thể xảy ra phƣơng trình nhƣ sau:
Cr2O72-
+ 14H+ + 12e 2Cr
3+ + 7H2O
Ở anot: Xảy ra các quá trình oxy hóa các anion. Do đó, ngoài việc xử lý kim loại
nặng thì phƣơng pháp này còn có thể xử lý các chất ô nhiễm khác trong nƣớc thải. Ví dụ:
nƣớc thải mạ kim loại thƣờng chứa chất ô nhiễm xianua CN- của kẽm, đồng, sắt. Do đó,
các phản ứng ở anot xảy ra nhƣ sau:
CN- + 2OH
- - 2e CNO
- + H2O
CNO- + 2H2O NH4
+ + CO3
2-
CNO- + 4OH
- - 6e 2CO2 + N2 + 6Cl
- + 2H2O
Để tăng độ dẫn điện của nƣớc thải ngƣời ta có thể thêm vào dung dịch NaCl. Do
vậy, ngoài quá trình phá hủy xianua do sự oxi hóa ở anot còn xảy ra quá trình oxy hóa
bằng clo đƣợc tạo thành ở anot:
2Cl- + 2e = Cl2
CN- + Cl2 + 2OH
- CNO
- + 2Cl
- +H2O
2 CNO- + 3Cl2 + 4OH
- 2CO2 + N2 + 6 Cl
- + 2H2O
Trong quá trình này, catot thƣờng đƣợc làm bằng thép và anot làm bằng graphit. Áp
dụng phƣơng pháp này có thể thu hồi đƣợc các kim loại quý hiếm, không thải ra các chất
ô nhiễm thứ cấp có hại cho môi trƣờng. Tuy nhiên, chi phí cho hệ thống xử lý cao, gây
tốn điện năng và đặc biệt xử lý không hiệu quả đối với các kim loại có mức oxi hóa lớn
[12].
1.4.3. Phương pháp hấp phụ và trao đổi ion
Phƣơng pháp hấp phụ đƣợc sử dụng khi xử lý nƣớc thải chứa hàm lƣợng chất độc
hại không quá cao. Quá trình hấp phụ kim loại nặng xảy ra giữa bề mặt lỏng của dung
dịch chứa kim loại nặng và bề mặt rắn. Hiện nay, ngƣời ta đã tìm ra nhiều loại vật liệu có
khả năng hấp phụ kim loại nặng nhƣ than hoạt tính, than bùn, các loại vật liệu vô cơ nhƣ
sắt oxit, mangan oxit, tro bay... Có hai kiểu hấp phụ đó là:
Hấp phụ vật lý: Quá trình hấp phụ vật lý giữa chất hấp phụ và các ion kim loại nặng
trong nƣớc thƣờng xảy ra nhờ lực hút tĩnh điện giữa các ion kim loại này với các tâm hấp
phụ. Mối liên kết này thƣờng là yếu và không bền. Tuy nhiên, nhờ có đặc điểm đó mà
quá trình hoàn nguyên vật liệu hấp phụ và thu hồi các kim loại diễn ra thuận lợi.
Hấp phụ hóa học: Quá trình này xảy ra nhờ các phản ứng tạo liên kết hóa học giữa
ion kim loại nặng và các nhón chức của tâm hấp phụ, thƣờng là các ion kim loại nặng
phản ứng tạo phức đối với các nhóm chức trong chất hấp phụ. Mối liên kết này thƣờng là
bền và khó bị phá vỡ, do vậy rất khó cho quá trình giải hấp phụ.
Sau khi thực hiện hấp phụ, để xử lý các chất độc trong nƣớc nói chung và kim loại
nặng nói riêng, ngƣời ta thƣờng tiến hành giải hấp để tái sinh chất hấp phụ (đối với các
vật liệu hấp phụ có giá trị và nhất thiết phải có kích thƣớc đủ lớn để có thể tái sinh đƣợc).
Phƣơng pháp trao đổi ion cũng là một phần của phƣơng pháp hấp phụ, nhƣng là quá
trình hấp phụ có kèm theo trao đổi ion giữa chất hấp phụ với ion của dung dịch. Có thể
nói quá trình trao đổi ion là quá trình các ion trên bề mặt của vật rắn trao đổi với ion có
cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là các ionit (chất
trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nƣớc. Cơ chế trao đổi ion nhƣ sau:
Trao đổi cation
RA + B2+
= RB + A2+
(B2+
là các ion kim loại nhƣ Ni2+
, Cu2+
, Zn2+
, Cr3+
, Fe2+
...)
Trao đổi anion
RA + B2-
= RB + A2-
(B2-
có thể là Cr2O72-
, MoO42-
...)
Khi kim loại nặng tiếp xúc với chất trao đổi ion thì sẽ xảy ra quá trình trao đổi ion
giữa dung dịch và chất trao đổi ion [12].
1.4.4. Phương pháp hấp thu sinh học
Phƣơng pháp này sử dụng các loài sinh vật trong tự nhiên hoặc các vật chất có
nguồn gốc sinh học để hấp thu trên bề mặt hoặc thu nhận bên trong tế bào của chúng các
kim loại nặng khi đƣa chúng vào môi trƣờng nƣớc thải có chứa kim loại nặng.
Hiện nay, ngƣời ta đã tìm ra nhiều loài sinh vật có khả năng hấp thu các kim loại
nặng, phải kể đến là các loài thực vật thủy sinh nhƣ bèo lục bình, rong đuôi chó, bèo tấm,
bèo ong, rong xƣơng cá, các loài tảo, vi tảo và nấm.
Nhiều công trình khoa học đã nghiên cứu và chứng minh đƣợc hiệu quả của các loài
thực vật trên trong xử lý nƣớc thải. Chẳng hạn: bèo lục bình có khả năng hấp thụ Pb, Cr,
Ni, Zn, Fe trong nƣớc thải ngành mạ kim loại; rong đuôi chó và bèo tấm lại có thể giảm
thiểu đƣợc Fe, Cu, Pb, Zn có trong ao hồ. Vi tảo hiện nay đang đƣợc nhiều nhà khoa học
trên thế giới để tâm đến. Một số vi tảo đã đƣợc nghiên cứu khả năng xử lý kim loại nặng
trong nƣớc và thu đƣợc kết quả khả quan nhƣ tảo Silic, Chlroococus paris, Chlorella
pyrenoidosa, Chlorella sp, Cladophora glomerata... Đây là phƣơng pháp đầy hứa hẹn
trong việc xử lý kim loại nặng. Tuy nhiên, mỗi loại tảo chỉ có khả năng hấp thu một số
kim loại nhất định, việc thu hồi sinh khối tảo lại khó khăn và nhất là trƣớc khi đƣa tảo
vào xử lý nƣớc phải loại bỏ các chất độc hại với vi tảo [9].
1.4.5. Phương pháp chuyển hóa sinh học
Xử lý kim loại nặng bằng phƣơng pháp chuyển hóa sinh học có thể thực hiện bằng
hai cách là chuyển hóa trực tiếp và chuyển hóa gián tiếp.
Chuyển hóa trực tiếp: các vi sinh vật (enzym) trực tiếp chuyển hóa các kim loại
nặng ở dạng độc về dạng ít độc hơn hoặc không độc. Ví dụ, vi khuẩn Geobacter có khả
năng biến kim loại từ dạng hòa tan thành dạng rắn, làm cho kim loại tách khỏi nƣớc
ngầm; vi khuẩn pseudomonas có thể khử ion Hg2+
có độc tính về dạng Hg0 không độc.
Chuyển hóa gián tiếp: Chuyển hóa một chất khác (không phải kim loại) về dạng có
thể kết hợp với kim loại nặng để tạo ra chất ít độc hơn hoặc dễ xử lý hơn. Ví dụ, sử dụng
các vi khuẩn và enzym để chuyển hóa các hợp chất chứa lƣu huỳnh về dạng S2-
, sau đó
các kim loại có thể kết hợp với S2-
tạo thành các chất kết tủa [13].
Tuy nhiên, đây là phƣơng pháp còn khá mới mẻ ở Việt Nam. Bởi vì, những chủng
vi sinh vật và enzym đƣợc phát hiện có khả năng chuyển hóa kim loại nặng không đƣợc
công bố rộng rãi. Do vậy, việc áp dụng phƣơng pháp này vào thực tế gặp nhiều khó khăn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT
1. Lê Huy Bá (2008), Độc học môi trường cơ bản, NXB Đại học Quốc gia, TP.HCM.
2. Bộ Khoa học và Công nghệ (2015), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN
40:2011/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp
3. Bộ Tài Nguyên và Môi trƣờng (2015), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 08-
MT:2015/ BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt.
4. Bùi Duy Cam, Phạm Văn Tình (1998), Khả năng tách các ion Co(II) ,Mn(II) và
U(VI) từ dung dịch nước bằng axit humic, Tạp chí Khoa học, ĐH Quốc gia Hà Nội,
T14, số 4, trang 8-13.
5. Bùi Duy Cam, Phạm Văn Tình (2002), Tách giữ kim loại nặng chì, đồng, niken, crôm
và thôri từ dung dịch môi trường axit yếu bằng cột axit humic, Tạp chí Khoa học, ĐH
Quốc gia Hà Nội, T18, số 4.
6. Đặng Kim Chi (1999), Hóa học môi trường, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
7. Trần Văn Chính (2006), Giáo trình Thổ nhưỡng học, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
8. Hoàng Ngọc Hiền, Lê Hữu Thiềng (2008), Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cu2+
và
Pb2+
trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía, Tạp chí Phân tích hóa, lý và sinh học,
Tập 13, số 3.
9. Phan Hoàng Minh Huy (2010), Nghiên cứu loại bỏ Ni2+
, Cr3+
, Zn2+
trong nước thải
mạ điện bằng vật liệu hấp phụ sinh học, Luận văn thạc sĩ, trƣờng Đại học Đà Lạt.
10. Võ Văn Huỳnh (2012), Nghiên cứu, thăm dò phương pháp xử lý kim loại nặng bằng
chất hấp phụ sinh học có nguồn gốc từ chất thải thủy sản (chitosan), Luận văn tốt
nghiệp, trƣờng Đại học Nha Trang.
11. Đỗ Thị Trà Hƣơng (2008), Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Cu2+
, Ni2+
của than
bùn Việt Yên – Bắc Giang, Tạp chí Khoa học và công nghệ, số 71, trang 34-37.
12. Đặng Đình Kim (2000), Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải công nghiệp chứa kim
loại nặng (Pb, Hg, Ni, Cr, Cu) bằng phương pháp hóa học và sinh học, Trung tâm
thông tin – tƣ liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
13. Đặng Đình Kim (2003), Xử lý ô nhiễm một số kim loại nặng trong nước thải công
nghiệp bằng phương pháp sinh học, Trung tâm thông tin – tƣ liệu, Viện Khoa học và
Công nghệ Việt Nam.
14. Võ Đình Ngộ, Nguyễn Siêu Nhân, Trần Mạnh Trí (1997), Than bùn ở Việt Nam và
sử dụng than bùn trong nông nghiệp, NXB Nông nghiệp, TP.HCM.
15. Nguyễn Quốc Thắng (2010), Nghiên cứu chế tạo axit humic và khảo sát khả năng tạo
phức với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng ứng dụng trong phân bón, Luận
văn tốt nghiệp, Đại học Cần Thơ.
16. Phạm Văn Tình, Lƣu Minh Đại (1997), Kết tủa các ion Th(IV) và Pb(II) bằng axit
humic, Tạp chí Hóa học, T35, số 2: 66-69.
17. Ngô Thị Mai Việt, Phạm Tiến Đức, Phạm Luận, Trần Tứ Hiếu, Chu Đình Bính
(2008), Đánh giá khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng trên đá ong biến tính,
Tạp chí Phân tích hóa, lý và sinh học, Tập 13, số 3.
18. Trịnh Thị Yến (2015), Sử dụng axit humic kết tủa ion Cu2+
trong nước, Khóa luận tốt
nghiệp, Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
TÀI LIỆU TIẾNG ANH
19. Afghan B.K., A.S.Y Chan (1989), Analysis of organic trace in the aquatic
environment, C.R.S. Press, Boca Raton, Flori.
20. Aleksandrov I.V., G.I. Kandelaki (1994), Zeolite-humic sorbents for effluent
purification, Khimiya Trerdogo Toplica Rossiiskaya Akademiya Nauk.
21. Bulman Robert A. et al. (1997), Investigations of the uptake of transuranic
radionuclides by humic and furic acids chemically immobilized on silicagel and their
competitive release by comlexing agents, Waste management, Vol 17, page 22-24.
22. Yates, Leland M. III., Von Wandruszka, Ray (1999), Decontamination of polluted
water by treatment with a crude humic acid blend, Environmental science and
Technology, Volum 33, issue 12, page 14-16.
TÀI LIỆU INTERNET
23. International Peat Society, Peat Balneology, Medicine and Therapeutics.
24. Nguyễn Mạnh Chinh. Sử dụng axit humic cho cây trồng. http://nongnghiep.vn/su-
dung-axit-humic-cho-cay-trong-post76236.html Chủ nhật, 24/4/2016.
25. Peatlands Park ASSI, NI Environment Agency, Retrieved 14 August 2010.
26. Sitto Việt Nam. Phân bón chứa thành phần humic acid.
Http://www.sittovietnam.com/trung-tam-kien-thuc/1546/humic-total.html/ Chủ nhật,
24/4/2016.
![CHARACTERIZATION OF SOIL HUMIC SUBSTANCES BY … · Some of visible and SFS spectra of Czech soil humic acids samples were also considered by [25, 26]. Differences between humic and](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5ec171c7540a0f49044e62fb/characterization-of-soil-humic-substances-by-some-of-visible-and-sfs-spectra-of.jpg)
