CHUYÊN ĐỀ 27: SELEN TRONG NƯỚC: VI CHẤT ‘VÀNG’ HAY ‘ĐỘC TỐ’ TIỀM ẨN?

05/02/2025

Chia sẻ:

1. Selen là gì?

Selen (Se) là một nguyên tố hóa học phi kim, tồn tại trong nhiều dạng hóa học khác nhau. Trong nước, Selen thường tồn tại ở các dạng chính sau:

Selen loại khoáng chất vi lượng cần cho cơ thể

Selenit (Se⁴⁺ hay SeO₃^2-): Dạng Selen vô cơ.
Selenat (Se⁶⁺ hay SeO₄^2-): Dạng Selen vô cơ, phổ biến hơn trong môi trường oxy hóa.
Selen hữu cơ: Liên kết với các hợp chất hữu cơ.

2. Nguồn gốc Selen trong nước:

Tự nhiên: Phong hóa khoáng chất chứa Selen trong đất đá, đặc biệt là ở các vùng đất giàu Selen.
Hoạt động của con người:
- Công nghiệp: Nước thải từ các ngành công nghiệp khai thác mỏ, luyện kim, sản xuất thủy tinh, điện tử, và một số ngành công nghiệp hóa chất.
- Nông nghiệp: Sử dụng phân bón chứa Selen hoặc thuốc trừ sâu.
- Nước thải sinh hoạt (ít đáng kể): Selen có thể có mặt trong nước thải sinh hoạt nhưng thường ở nồng độ thấp.

3. Vai trò của Selen đối với sức khỏe (ở nồng độ thấp):

Selen là một nguyên tố vi lượng thiết yếu, đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh học:

Chất chống oxy hóa: Selen là thành phần của các enzyme chống oxy hóa, giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do.
Chức năng tuyến giáp: Selen cần thiết cho hoạt động bình thường của tuyến giáp.
Hệ miễn dịch: Selen hỗ trợ chức năng hệ miễn dịch.
Sinh sản: Selen đóng vai trò trong sinh sản ở cả nam và nữ.

Ảnh hưởng có lợi lên sức khỏe của Selen trong nước

4. Nguy cơ của Selen (khi nồng độ quá cao):

Tiếp xúc với nồng độ Selen cao trong thời gian dài có thể gây ra các vấn đề sức khỏe:

Selenosis (ngộ độc Selen): Các triệu chứng bao gồm rụng tóc và móng, tổn thương hệ thần kinh (tê bì, run rẩy), vấn đề về tiêu hóa, và trong trường hợp nặng có thể gây tử vong.
Ảnh hưởng đến hệ tiêu hóa: Gây buồn nôn, nôn mửa, tiêu chảy.
Ảnh hưởng đến hệ thần kinh: Gây mệt mỏi, khó chịu, rối loạn thần kinh.
Ảnh hưởng đến da: Gây phát ban, viêm da.

5. Tiêu chuẩn Selen trong nước uống:

Các tổ chức và quốc gia khác nhau có các tiêu chuẩn khác nhau về nồng độ Selen tối đa cho phép trong nước uống.

WHO (Tổ chức Y tế Thế giới): Đề nghị giới hạn tạm thời là 0,04 mg/L (40 µg/L).
EPA (Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ): Đặt mức ô nhiễm tối đa (MCL) cho Selen trong nước uống là 0,05 mg/L (50 µg/L).
QCVN 01-1:2018/BYT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt của Bộ Y tế Việt Nam): Quy định hàm lượng Selen (Se) tối đa cho phép là 0,01 mg/L (10 µg/L). Đây là một tiêu chuẩn khá nghiêm ngặt so với các tiêu chuẩn quốc tế khác.

6. Dấu hiệu nhận biết nguồn nước bị ô nhiễm Selen:

Như đã đề cập, rất khó để nhận biết ô nhiễm Selen bằng cảm quan (mắt thường, mùi, vị) ở nồng độ thường gặp trong nước. Các dấu hiệu ngộ độc Selen (Selenosis) thường xuất hiện sau một thời gian dài tiếp xúc với nồng độ cao.

Tuy nhiên, có một số dấu hiệu gián tiếp và yếu tố môi trường có thể gợi ý về khả năng ô nhiễm Selen:

Dấu hiệu gián tiếp (khó xác định chính xác, cần chẩn đoán y tế):
- Rụng tóc và móng: Đây là một trong những dấu hiệu phổ biến của ngộ độc Selen mãn tính.
- Các vấn đề về tiêu hóa: Buồn nôn, nôn mửa, tiêu chảy, đau bụng.
- Các vấn đề về thần kinh: Mệt mỏi, khó chịu, tê bì, run rẩy, rối loạn thần kinh.
- Các vấn đề về da: Phát ban, viêm da.
- Hơi thở có mùi tỏi: Đây là một dấu hiệu đặc trưng của ngộ độc Selen.
Yếu tố môi trường:
- Địa chất khu vực: Sống ở khu vực có đất giàu Selen (ví dụ: một số vùng có mỏ khoáng sản).
- Gần khu công nghiệp: Các khu vực gần các nhà máy khai thác mỏ, luyện kim, sản xuất thủy tinh, điện tử… có thể có nguy cơ ô nhiễm Selen từ nước thải.
- Sử dụng phân bón hoặc thuốc trừ sâu chứa Selen trong nông nghiệp: Nước chảy tràn từ các khu vực nông nghiệp có thể mang Selen vào nguồn nước.

Quan trọng: Các dấu hiệu trên chỉ mang tính gợi ý và có thể do nhiều nguyên nhân khác gây ra. Cách chính xác nhất để xác định nồng độ Selen trong nước là xét nghiệm mẫu nước tại phòng thí nghiệm được chứng nhận.

7. Các biện pháp xử lý Selen trong nước (khi nồng độ vượt quá tiêu chuẩn):

Việc xử lý Selen trong nước khá phức tạp vì Selen tồn tại ở nhiều dạng hóa trị khác nhau (Selenit Se⁴⁺, Selenat Se⁶⁺ và Selen hữu cơ), mỗi dạng có đặc tính và khả năng xử lý khác nhau. Do đó, việc lựa chọn phương pháp xử lý phụ thuộc vào dạng Selen chiếm ưu thế trong nguồn nước.

Dưới đây là các phương pháp xử lý Selen phổ biến, được chia thành các nhóm:

7.1. Tiền xử lý (chuyển đổi dạng Selen):

Oxy hóa: Mục đích là chuyển đổi Selenit (Se⁴⁺) thành Selenat (Se⁶⁺), vì Selenat dễ bị loại bỏ hơn bằng một số phương pháp xử lý. Các chất oxy hóa thường được sử dụng bao gồm clo, ozon hoặc permanganat.

7.2. Các phương pháp loại bỏ Selen:

Đồng kết tủa với sắt (III) hydroxit (Fe(OH)₃):
- Nguyên lý: Sắt (III) clorua (FeCl₃) được thêm vào nước, tạo thành kết tủa sắt (III) hydroxit. Selenit và Selenat sẽ bị hấp phụ và kết tủa cùng với sắt (III) hydroxit, sau đó được loại bỏ bằng quá trình lắng và lọc.
- Hiệu quả: Hiệu quả với cả Selenit và Selenat, đặc biệt hiệu quả ở pH trung tính đến kiềm.
- Ưu điểm: Chi phí tương đối thấp, dễ vận hành.
- Nhược điểm: Tạo ra lượng cặn lớn cần xử lý.
Hấp phụ:
- Nguyên lý: Sử dụng vật liệu hấp phụ có bề mặt lớn để giữ lại các ion Selen. Các vật liệu hấp phụ thường được sử dụng bao gồm:
  - Alumina hoạt tính: Hiệu quả với Selenat hơn Selenit.
  - Than hoạt tính: Hiệu quả hơn với Selenit.
  - Vật liệu hấp phụ chuyên dụng: Đã được nghiên cứu và phát triển để tăng hiệu quả hấp phụ Selen.

Xử lý Selen bằng hấp phụ

- Hiệu quả: Phụ thuộc vào loại vật liệu hấp phụ và dạng Selen.
- Ưu điểm: Có thể áp dụng cho quy mô gia đình và công nghiệp.
- Nhược điểm: Cần thay thế hoặc tái sinh vật liệu hấp phụ định kỳ.
Trao đổi ion:
- Nguyên lý: Sử dụng nhựa trao đổi ion để trao đổi các ion Selen với các ion khác (thường là clorua).
- Hiệu quả: Hiệu quả với cả Selenit và Selenat, nhưng cần lựa chọn loại nhựa phù hợp.
- Ưu điểm: Có thể đạt hiệu quả loại bỏ cao.
- Nhược điểm: Chi phí đầu tư và vận hành cao, cần tái sinh nhựa và xử lý nước thải sau tái sinh.
Thẩm thấu ngược (RO):
- Nguyên lý: Sử dụng màng bán thấm để loại bỏ các ion Selen.

Màng RO loại bỏ selen trong nước

- Hiệu quả: Hiệu quả hơn với Selenat so với Selenit. Hiệu quả loại bỏ Selen thường không cao bằng các phương pháp khác.
- Ưu điểm: Loại bỏ được nhiều loại tạp chất khác ngoài Selen.
- Nhược điểm: Chi phí đầu tư và vận hành cao, tạo ra nước thải.
Xử lý sinh học:
- Nguyên lý: Sử dụng vi sinh vật để chuyển đổi Selen thành các dạng ít độc hại hơn hoặc thành dạng kết tủa dễ loại bỏ.
- Hiệu quả: Có thể hiệu quả nhưng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và loại vi sinh vật.
- Ưu điểm: Thân thiện với môi trường.
- Nhược điểm: Khó kiểm soát, cần thời gian xử lý dài.