Uranium trong nước: Mối nguy hại tiềm ẩn từ lòng đất

Uranium là kim loại nặng có tính phóng xạ, thường xuất hiện tự nhiên trong nước giếng khoan hoặc nước ngầm. Tiếp xúc lâu dài có thể gây hại cho thận, gen và tăng nguy cơ ung thư. Cùng Thế Giới Lọc Tổng tìm hiểu nguyên nhân, dấu hiệu nhận biết và giải pháp lọc loại bỏ Uranium trong nước hiệu quả, bảo vệ sức khỏe gia đình.

Uranium trong nước là gì?

Uranium – kim loại nặng phóng xạ tồn tại tự nhiên trong lòng đất

Uranium là một nguyên tố kim loại nặng có tính phóng xạ, ký hiệu hóa học là U, thường tồn tại trong đất, đá granit, đá trầm tích và khoáng vật tự nhiên. Uranium có thể phân rã chậm trong tự nhiên, tạo ra radium và khí radon – những chất phóng xạ thứ cấp nguy hiểm.

Vì sao Uranium có thể xuất hiện trong nước sinh hoạt?

Khi nước ngầm di chuyển qua các tầng địa chất có chứa khoáng chất Uranium, các ion Uranium (UO₂²⁺) sẽ bị hòa tan vào nước, tạo thành dạng uranium hòa tan trong nước ngầm. Điều này đặc biệt phổ biến ở:

• Khu vực có nền địa chất granite hoặc trầm tích cổ.

• Nơi có hoạt động khai thác khoáng sản hoặc mỏ đá phóng xạ.

• Nguồn nước giếng khoan sâu, không được kiểm định chất lượng thường xuyên.

Đặc tính của nước nhiễm Uranium

Uranium không màu, không mùi, không vị, nên Uranium trong nước không thể phát hiện bằng cảm quan như nước nhiễm sắt, mangan hay asen. Người dùng chỉ có thể phát hiện thông qua kiểm nghiệm hóa lý và phóng xạ tại các phòng thí nghiệm đạt chuẩn.

Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), giới hạn tiêu chuẩn cho Uranium an toàn trong nước uống là ≤ 30 µg/L. Khi vượt quá mức này, nguy cơ tổn thương thận, biến đổi gen, hoặc phơi nhiễm phóng xạ mãn tính có thể xảy ra.

Vì sao lọc nước thông thường không thể loại bỏ Uranium?

Uranium tồn tại dưới dạng ion hóa học bền, không bị loại bỏ bằng các phương pháp lọc cơ học, than hoạt tính, hoặc đun sôi. Để xử lý hiệu quả, cần sử dụng công nghệ trao đổi ion anion hoặc hệ thống lọc tổng đầu nguồn xử lý kim loại nặng được thiết kế chuyên biệt để hấp phụ ion Uranium và các hợp chất phóng xạ.

Tầm quan trọng của việc nhận biết Uranium trong nước sinh hoạt

Uranium là một chất ô nhiễm tiềm ẩn, không thể nhận biết bằng mắt thường, nhưng có thể tích lũy âm thầm trong cơ thể nếu sử dụng lâu dài. Việc kiểm tra định kỳ nguồn nước giếng khoan, đặc biệt ở vùng có địa chất đá granit hoặc mỏ khoáng sản, là biện pháp phòng ngừa cần thiết giúp bảo vệ sức khỏe và môi trường sống.

Nguyên nhân gây nhiễm Uranium trong nước

Uranium tự nhiên trong lòng đất 

Nguyên nhân phổ biến nhất khiến nước bị nhiễm Uranium (U) là do sự hòa tan tự nhiên của các khoáng chất chứa Uranium trong đất và đá. Khi nước mưa hoặc nước ngầm chảy qua các tầng địa chất có chứa uraninite (UO₂), coffinite (USiO₄) hoặc autunite (Ca(UO₂)₂(PO₄)₂·10-12H₂O), các ion UO₂²⁺ sẽ bị cuốn theo và tan dần vào nguồn nước.

Điều này khiến Uranium tồn tại dưới dạng hòa tan hoặc dạng keo trong nước ngầm, đặc biệt ở những vùng có đá granit, đá phiến sét hoặc đá trầm tích chứa phốt phát.

Ảnh hưởng của đặc điểm địa chất và thổ nhưỡng

Các vùng có địa chất đặc biệt như cao nguyên, vùng núi đá granit hoặc khu vực có hoạt động địa chất cổ thường có hàm lượng Uranium trong đất cao hơn. Khi pH nước cao (môi trường kiềm) hoặc có ion carbonate (CO₃²⁻), Uranium dễ chuyển thành uranyl carbonate [UO₂(CO₃)₃]⁴⁻, làm tăng khả năng hòa tan Uranium trong nước.

Tác nhân địa chất ảnh hưởng đến mức độ nhiễm Uranium trong nước:

• Độ pH > 7,5 làm Uranium dễ tan hơn.

• Nước giàu CO₂ hoặc bicarbonate (HCO₃⁻).

• Đất có thành phần phốt phát hoặc hữu cơ thấp, khiến Uranium khó bị giữ lại.

Hoạt động khai thác khoáng sản và công nghiệp

Ngoài nguồn gốc tự nhiên, hoạt động khai thác mỏ (đặc biệt là mỏ than, mỏ phốt phát, mỏ uranium) có thể làm phát tán bụi và chất thải chứa Uranium ra môi trường. Khi nước mưa chảy qua các khu vực này, chất phóng xạ và kim loại nặng dễ dàng xâm nhập vào mạch nước ngầm hoặc sông suối gần đó.

Ngoài ra, chất thải công nghiệp, tro xỉ nhiệt điện, hoặc bùn khoan dầu khí cũng có thể chứa Uranium ở hàm lượng thấp, nhưng tích tụ lâu dài có thể dẫn đến ô nhiễm cục bộ.

Sử dụng nước giếng khoan sâu không được kiểm định

Các giếng khoan sâu > 50m có thể khai thác nước từ tầng chứa Uranium tự nhiên mà người dùng không hề hay biết. Vì Uranium trong nước không có mùi, vị hoặc màu, nhiều hộ gia đình vẫn sử dụng lâu dài mà không xét nghiệm, dẫn đến phơi nhiễm mãn tính.

Những khu vực nông thôn, miền núi hoặc ngoại ô – nơi nguồn nước máy chưa phủ rộng – là nhóm đối tượng có nguy cơ cao nhất.

Tác hại của Uranium trong nước

Cơ chế gây độc của Uranium trong cơ thể

Uranium là kim loại nặng có tính phóng xạ yếu, nhưng độc tính hóa học của nó mới là mối nguy lớn nhất đối với sức khỏe con người. Khi nước nhiễm Uranium được đưa vào cơ thể qua đường uống, phần lớn được đào thải qua hệ tiêu hóa, nhưng một phần nhỏ sẽ xâm nhập vào máu và tích lũy trong thận, xương, gan và phổi.

Trong cơ thể, Uranium tồn tại chủ yếu dưới dạng ion uranyl (UO₂²⁺). Ion này có khả năng thay thế ion canxi (Ca²⁺) trong cấu trúc tế bào, đặc biệt là ở mô xương và thận, dẫn đến tổn thương tế bào, viêm và suy giảm chức năng lọc của thận.

Gây tổn thương thận – cơ quan chịu ảnh hưởng trực tiếp

Cơ quan đầu tiên và chịu ảnh hưởng nặng nề nhất bởi Uranium là thận. Uranium tích tụ tại các ống thận và gây ra:

• Viêm cầu thận và hoại tử ống thận.

• Rối loạn chức năng lọc máu, dẫn đến tăng nồng độ ure và creatinine.

• Giảm khả năng hấp thu ion thiết yếu như canxi, phốt pho, natri, gây rối loạn điện giải.

Các nghiên cứu y học chỉ ra rằng mức Uranium trong nước > 30 µg/L có thể gây ảnh hưởng rõ rệt đến chức năng thận nếu sử dụng trong thời gian dài.

Nguy cơ phóng xạ và ung thư

Mặc dù Uranium có mức phóng xạ thấp hơn nhiều so với các đồng vị như Radium (Ra-226) hay Radon (Rn-222), nhưng khi Uranium phân rã tự nhiên, nó tạo ra chuỗi đồng vị phóng xạ thứ cấp có thể phát ra tia alpha, beta, và gamma.

Tiếp xúc lâu dài với nước chứa Uranium hoặc các sản phẩm phân rã của nó có thể:

• Gây đột biến DNA, làm tăng nguy cơ ung thư xương, gan và phổi.

• Tăng nguy cơ sảy thai, dị tật bẩm sinh do ảnh hưởng đến tế bào mầm.

• Làm suy yếu hệ miễn dịch và nội tiết.

Các tổ chức như EPA (Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ) và WHO (Tổ chức Y tế Thế giới) đều khuyến nghị giới hạn Uranium trong nước uống không vượt quá 30 µg/L (0,03 mg/L) để đảm bảo an toàn lâu dài.

Ảnh hưởng lâu dài đến trẻ em và phụ nữ mang thai

Trẻ em và phụ nữ mang thai là nhóm nhạy cảm nhất với phơi nhiễm Uranium. Do hệ thống thải độc và trao đổi chất chưa hoàn thiện, trẻ em có thể tích lũy Uranium cao gấp 3 lần người lớn khi uống cùng một lượng nước.

Uranium có thể vượt qua hàng rào nhau thai, làm ảnh hưởng đến sự phát triển của thai nhi, đặc biệt là hệ thần kinh và xương. Tiếp xúc lâu dài có thể dẫn đến suy dinh dưỡng bào thai, cân nặng thấp khi sinh, hoặc rối loạn nội tiết.

Cách xử lý hiệu quả nước nhiễm Uranium

Xử lý Uranium trong nước không thể thực hiện bằng những cách thông thường như đun sôi, lọc bằng than hoạt tính hoặc lắng tự nhiên. Đặc tính hòa tan cao và cấu trúc ion của Uranium khiến nó chỉ có thể được loại bỏ bằng công nghệ lọc chuyên sâu. Đặc biệt là các hệ thống lọc trao đổi ion, màng RO, hoặc hệ thống lọc tổng đầu nguồn.

Phương pháp trao đổi ion

Nguyên lý hoạt động: Phương pháp này sử dụng nhựa trao đổi ion anion có khả năng hấp phụ ion uranyl (UO₂²⁺) từ dòng nước. Khi nước đi qua cột lọc chứa nhựa, các ion Uranium trong nước sẽ được giữ lại, trong khi nước sạch được đưa ra ngoài.

Ưu điểm:

• Hiệu quả loại bỏ Uranium lên đến 90–99%.

• Có thể xử lý được nhiều kim loại nặng khác như Asen (As), Đồng (Cu), Chì (Pb).

• Tuổi thọ vật liệu cao, có thể hoàn nguyên bằng dung dịch muối NaCl.

Ứng dụng thực tế: Thường dùng trong hệ thống lọc tổng đầu nguồn hoặc thiết bị xử lý nước giếng khoan ở khu vực có nền địa chất chứa đá granite.

Công nghệ màng RO (Reverse Osmosis)

Nguyên lý hoạt động: Màng RO có kích thước lỗ lọc chỉ 0,0001 micron, đủ nhỏ để ngăn các ion kim loại nặng, bao gồm cả Uranium, chì, thủy ngân, asen. Nước được đẩy qua màng RO dưới áp suất cao, tách hoàn toàn tạp chất ra khỏi nguồn nước tinh khiết.

Hiệu quả xử lý:

• Loại bỏ 99% Uranium hòa tan.

• Đồng thời loại bỏ vi khuẩn, virus, nitrat và clo.

• Cho ra nước đạt chuẩn WHO về nước uống trực tiếp.

Ứng dụng: Phù hợp cho máy lọc nước gia đình, chung cư hoặc nhà riêng sử dụng nước máy hoặc nước giếng khoan.

Hệ thống lọc tổng đầu nguồn

Cấu hình điển hình của hệ thống lọc tổng đầu nguồn:

• Cột lọc cơ học (PP, cát, sỏi, mangan) – loại bỏ cặn, sắt, mangan, và các chất rắn lơ lửng.

• Cột nhựa trao đổi ion anion chuyên dụng – hấp phụ Uranium, asen, đồng, chì.

• Cột than hoạt tính cao cấp – khử mùi clo, hydro sulfide, và các hợp chất hữu cơ.

• Van tự động xả rửa ngược – giúp hệ thống tự làm sạch, duy trì hiệu suất ổn định.

Ưu điểm nổi bật:

• Bảo vệ toàn bộ hệ thống nước sinh hoạt trong nhà.

• Hiệu quả cao, bền bỉ, ít bảo trì.

• Phù hợp với hộ gia đình sử dụng nước giếng khoan chứa nhiều vi khuẩn trong nước hoặc khu vực có nền địa chất chứa Uranium.

Kết luận

Việc đầu tư hệ thống lọc tổng xử lý Uranium trong nước đạt chuẩn không chỉ là giải pháp kỹ thuật mà còn là cam kết bảo vệ sức khỏe dài lâu cho cả gia đình.

Thế Giới Lọc Tổng khuyến nghị người dân tại khu vực có nền địa chất đặc thù hoặc sử dụng nước giếng khoan nên thực hiện phân tích mẫu nước định kỳ và tư vấn lắp đặt hệ thống lọc phù hợp, đảm bảo nước đạt chuẩn an toàn theo QCVN 01:2009/BYT và tiêu chuẩn WHO.

Thế Giới Lọc Tổng

Xem các bài viết khác của tác giả