Nước nhiễm Nitrat, nitrit, amoni có nguy hiểm và cách xử lý

   Việc nguồn nước bị nhiễm các độc tố không có lợi sẽ khiến cho người sử dụng trực tiếp bị ảnh hưởng. Từ đó sẽ gây ra nhiều loại bệnh tật nguy hiểm cho cơ thể. Hãy cùng tìm hiểu bài viết dưới đây để phổ cập thêm kiến thức về nguồn nước nhiễm “Nitrat, nitrit, amoni” nhé

Khái niệm

“Nitrat, nitrit, amoni” là những ion tự nhiên của các hợp chất trong chu trình chuyển hóa của nitơ. Các hợp chất của nitơ có trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong tự nhiên, trong các chất thải và các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hoặc gián tiếp đưa vào nguồn nước. Ion nitrat (NO3-) là dạng ổn định của nitơ kết hợp cho các hệ thống oxy hoá. Mặc dù không phản ứng hoá học, nó có thể được giảm bớt bằng hành động vi khuẩn. Ion nitrit (NO2-) chứa nitơ trong trạng thái ôxi hóa tương đối không ổn định. Ion amoni (NH4+) hay nước chứa NH3 là trạng thái chứa nito ở dạng oxi hóa khá ổn định và là chất gây nhiễm độc trầm trọng cho nước. Các quá trình hóa học và sinh học có thể làm giảm nitrit hơn đối với các hợp chất khác nhau hoặc oxy hóa nó thành nitrate. Nitrat, nitrit có thể tiếp cận cả nước mặt lẫn nước ngầm do hậu quả của hoạt động nông nghiệp (bao gồm việc sử dụng phân bón vô cơ và phân bón dư thừa), từ xử lý nước thải và từ quá trình oxy hóa các chất thải nitơ trong phân người và động vật, kể cả bể tự hoại.

Khi nước mới bị nhiễm bẩn bởi phân bón hoặc nước thải, trong nguồn nước có NH3, NO2- và NO3-. Sau một thời gian NH3 và NO2- bị oxy hóa thành NO3-. Tùy theo mức độ có mặt của các hợp chất nitơ mà ta có thể biết được mức độ ô nhiễm nguồn nước. Nồng độ nitrat, nitrit, amoni được phát hiện trong nước vượt quá tiêu chuẩn quy định trong các quy định về nước uống, hoặc 10 mg/l, nước này đã bị ô nhiễm nặng và không được sử dụng trong thực phẩm đặc biệt là dành cho trẻ sơ sinh dưới 6 tháng tuổi hoặc phụ nữ có thai.

Tác hại và nguồn gốc

“Nitrat, nitrit, amoni” là những hợp chất có tính độc hại tới sinh vật và con người vì sản phẩm nó chuyển hóa thành có thể gây độc cho sinh vật, tác nhân tạo hợp chất tiền ung thư nguy hiểm gây ung thư cho con người.

Thực ra nitrat không độc đối với con người nhưng khi nitrat được hấp thu vào cơ thể sẽ bị chuyển hóa thành nitrit nhờ vi khuẩn đường ruột. Nitrit là mối nguy đặc biệt đối với sức khỏe vì nó oxy hóa huyết sắc tố hemoglobin trong máu chuyển thành methemoglobin. Methemoglobin làm giảm lượng oxy trong máu, dẫn đến việc các tế bào trong cơ thể bị thiếu oxy để hoạt động bình thường. Tình trạng này được gọi là methemoglobin. Trẻ sơ sinh, đặc biệt là trẻ dưới 6 tháng tuổi là đối tượng rất mẫn cảm với tình trạng này do cơ thể có độ axit tương đối thấp so với người lớn, là điều kiện đủ cho một số vi khuẩn dễ dàng chuyển đổi nitrat thành nitrit gây ra methemoglobin và không có đủ enzyme trong máu để chuyển hóa chúng trở lại thành hemoglobin. Ở trẻ sơ sinh, tình trạng này gây ra thiếu oxy, chức năng hô hấp suy giảm, làn da bé xanh xao đặc biệt xung quanh mắt và miệng, nếu không được điều trị kịp thời sẽ dẫn đến tử vong. Đối với người lớn, hệ tiêu hóa có khả năng hấp thụ và đào thải nitrat do đó ít bị ảnh hưởng bởi methemoglobin. Tuy nhiên phụ nữ mang thai đặc biệt nhạy cảm với methemoglobin, trong thai kỳ mức phổ biến tăng từ mức bình thường (0,5 đến 2,5% tổng hemoglobin ở dạng methemoglobin) đến tối đa 10 mg ở tuần thứ 30 của thai kỳ và sẽ giảm xuống mức bình thường sau khi sinh do vậy cần thận trọng và đảm bảo nồng độ nitrat, nitrit trong nguồn nước ở mức an toàn.

Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu nhằm đánh giá khả năng gây ung thư do ăn uống nước bị ô nhiễm nitrat và nitrit (ở nồng độ cao) trong thời gian dài. Nitrat và nitrit (đặc biệt là nitrit) vẫn được khuyến cáo là có khả năng gây ung thư ở người do nitrit sẽ kết hợp với các axit amin trong thực phẩm làm thành một họ chất nitrosamine-1 hợp chất tiền ung thư. Hàm lượng nitrosamin cao khiến cơ thể không kịp đào thải, tích lũy lâu ngày trong gan có thể gây ra hiện tượng nhiễm độc, ung thư gan hoặc ung thư dạ dày.

Bên cạnh đó, các hợp chất amoni trong nước uống lâu ngày với nồng độ cao hơn 1mg/l có thể gây hại cho cơ quan nội tạng, gây kích ứng cho cơ thể, họng và phổi khi nuốt phải, gây tổn thương đến các mô và trong điều kiện sinh học của cơ thể có thể chuyển hóa thành nitrit tạo hợp chất tiền ung thư. Trường hợp nhiễm độc trầm trọng nếu không được cứu chữa kịp thời dẫn đến nguy cơ tử vong cao.

Nguồn gốc dẫn đến việc ô nhiễm nitrat, nitrit và amoni có bao gồm cả yếu tố tự nhiên và nhân tạo. Về tự nhiên, do cấu tạo địa chất, địa tầng; các hiện tượng tự nhiên như sấm sét xảy ra giải phóng các hợp chất nitơ dẫn đến việc hình thành các hợp chất nitrat, nitrit, amoni xâm nhập vào nguồn nước mặt cũng như thấm xuyên xuống nước ngầm. Ở yếu tố nhân tạo, nitrat, nitrit và amoni có thể tiếp cận cả nước mặt lẫn dịch chuyển ròng xuống nguồn nước ngầm do hậu quả của hoạt động nông nghiệp (lạm dụng phân bón vô cơ), từ xử lý nước thải và từ quá trình oxy hóa các chất thải nitơ trong phân người và động vật.

Cách xử lý

Vấn đề xử lý nhiễm nitrat, nitrit và amoni trong nguồn nước sinh hoạt đặc biệt là nước uống là không dễ dàng do các hợp chất này không dễ dàng bị loại bỏ khỏi nước bằng các phương pháp xử lý thông thường : tạo kết tủa, oxi hóa. Việc dùng nhiệt chỉ làm giảm lượng amoni tự do bằng cách bay hơi NH3 nhưng không loại bỏ các dạng hòa tan hoặc ion hóa. Nitrat, nitrit và amoni có thể được loại bỏ bằng trao đổi ion, chưng cất hoặc lọc thẩm thấu ngược.

Phương pháp chưng cất

Chưng cất là một quá trình hai bước bao gồm đun sôi nước trong buồng để tạo ra hơi nước sau đó ở bước sau hơi nước chuyển đến buồng thứ hai để ngưng tụ hơi nước trở lại nước lỏng. Chưng cất có hiệu quả trong việc khử trùng nước và loại bỏ các chất ô nhiễm vô cơ như các khoáng chất vô cơ asen, chì, mangan, urani và hầu hết các khoáng chất khác.

Ưu điểm

• Hiệu quả trong việc khử trùng nước và loại bỏ hầu hết các chất ô nhiễm vô cơ.

Nhược điểm

• Chi phí đầu tư thiết bị gia nhiệt và chi phí hoạt động cao.
• Mất nhiệt hệ thống và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
• Không loại bỏ được các hợp chất có nhiệt độ sôi và ngưng tụ tương tự như nước.
• Cần bảo dưỡng, làm sạch thiết bị chưng cất định kỳ.

Phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion là phương pháp sử dụng các hạt nhựa trao đổi ion không hòa tan trong nước mà có chứa cấu trúc ion dễ dàng thay thế trong nước khi có sự tiếp xúc. Đây là phương pháp cho phép thay đổi thành phần ion trong nước xử lý mà không làm thay đổi tổng số ion có nước trước khi trao đổi. Phương pháp này được sử dụng khi tổng hàm lượng muối trong nước nguồn thấp, nitrat vượt tiêu chuẩn, lượng ion Cl- thấp.

Hạt nhựa thường được sử dụng là hạt nhựa trao đổi ion bazơ mạnh trong đó ion nitrat, nitrit sẽ được thay thế bởi ion clorua. Quá trình tái sinh nhựa gồm rửa ngược bằng dung dịch NaCl hoặc KCl để bổ sung ion clorua cho hạt nhựa. Đối với việc xử lý ion amoni, nhựa cationit được sử dụng để giữ lại ion NH4+ hòa tan trong nước trên bề mặt hạt và trả lại nước ion Na+  và phải đảm bảo pH nằm trong khoảng 4-8.

Ưu điểm

• Chi phí đầu tư thấp.
• Xử lý không chỉ nitrat, nitrit mà còn cả các ion sunfat, cacbonat trong nước.
• Thích hợp cho cả xử lý nước mặt và nước ngầm.

Nhược điểm

• Phải xử lý chất lơ lửng trong nước trước khi trao đổi ion để tránh tổn thất áp lực lên hạt nhựa và ăn mòn hạt.
• Làm tăng khả năng ăn mòn thiết bị bằng kim loại.
• Phải tái sinh định kỳ bằng dung dịch muối.

Phương pháp lọc thẩm thấu ngược

Lọc thẩm thấu ngược RO (Reverse Osmosis) là công nghệ lọc cho phép loại bỏ các vật thể có kích thước từ 0,0005 micomet trở lên ra khỏi dung dịch. RO là hệ thống được sử dụng thường xuyên nhất để loại bỏ nitrat, nitrit và amoni, theo lý thuyết chỉ có phân tử nước có kích thước khoảng 0,0002 micromet có thể đi qua màng RO. Các chất ô nhiễm bị giữ lại ở bề mặt màng và sau đó được loại bỏ bằng cách sục rửa màng.

Ưu điểm

• Công nghệ tiên tiến, dễ dàng sử dụng.
• Xử lý triệt để nitrat, nitrit, amoni trong nước và các chất ô nhiễm khác.
• Phù hợp với nhiều nguồn nước khác nhau.

Nhược điểm

• Có nước thải sau hệ thống.
• Nước sau lọc dễ ăn mòn do loại bỏ hoàn toàn chất kiềm trong nước.
• Ngoài các phương pháp trên, để xử lý nitrat, nitrit có thể sử dụng phương pháp sinh học trong môi trường yếm khí và sự có mặt của các vi khuẩn khử nitrat, nitrit Denitrificans để tách oxy của NO2- và NO3- oxy hóa các chất hữu cơ tạo thành khí N2 bay đi.

Kết luận

Hiện nay việc lạm dụng các loại phân bón vô cơ trong nông nghiệp mang đến những lợi ích cho sản phẩm cây trồng nhưng đem lại hậu quả cho việc ô nhiễm các hợp chất nitơ vào nguồn nước mặt cũng như nước ngầm trong sinh hoạt ăn uống. Dù hợp chất nitrat, nitrit, amoni không gây ảnh hưởng xấu trực tiếp đến sức khỏe nhưng việc tích tụ lâu dài trong cơ thể sẽ gây ra những hậu quả khôn lường cho không chỉ người lớn mà cả trẻ sơ sinh, phụ nữ mang thai và còn cả là nguyên nhân tạo ra chất tiền ung thư – căn bệnh nguy hiểm hàng đầu trong thời đại ngày nay. Giải pháp xử lý nước ô nhiễm nitrat, nitrit và amoni hiệu quả nhất hiện nay là sử dụng phương pháp lọc thẩm thấu ngược RO – mang lại nguồn nước tinh khiết và an lành cho con người.