Khảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí. Đánh giá tác động ô nhiễm SO2 tại các nút giao thông trong TP.HCM

Khảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí. Đánh giá tác động ô nhiễm SO2 tại các nút giao thông trong TP.HCMKhảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí. Đánh giá tác động ô nhiễm SO2 tại các nút giao thông trong TP.HCMKhảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí. Đánh giá tác động ô nhiễm SO2 tại các nút giao thông trong TP.HCMKhảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí. Đánh giá tác động ô nhiễm SO2 tại các nút giao thông trong TP.HCMKhảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí. Đánh giá tác động ô nhiễm SO2 tại các nút giao thông trong TP.HCMKhảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí. Đánh giá tác động ô nhiễm SO2 tại các nút giao thông trong TP.HCMKhảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí. Đánh giá tác động ô nhiễm SO2 tại các nút giao thông trong TP.HCMKhảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí. Đánh giá tác động ô nhiễm SO2 tại các nút giao thông trong TP.HCMKhảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí. Đánh giá tác động ô nhiễm SO2 tại các nút giao thông trong TP.HCMKhảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí. Đánh giá tác động ô nhiễm SO2 tại các nút giao thông trong TP.HCMKhảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí. Đánh giá tác động ô nhiễm SO2 tại các nút giao thông trong TP.HCMKhảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí. Đánh giá tác động ô nhiễm SO2 tại các nút giao thông trong TP.HCMKhảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí. Đánh giá tác động ô nhiễm SO2 tại các nút giao thông trong TP.HCM

Khoá: 2009 - 2013

năm 2 13

Giảng viên hướng dẫn: TH.S TRẦN CẨM THÚY

Sinh viên thực hiện: HUỲNH THỊ BÍCH VÂN

Mã số sinh viên: 09082441

Lớp: DHPT5

Khoá: 2009 - 2013

năm 2 13

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do - Hạnh phúc

VỤ Ó LUẬ Ố

Họ và tên sinh viên: Huỳnh Thị Bích Vân MSSV:09082441

Tên khóa luận: Khảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí Đánh giá tác động ô nhiễm SO2 tại các nút giao thông trong Tp.HCM

Nhiệm vụ của đồ án:

1 Tìm hiểu tổng quan về không khí

2 Tìm hiểu tổng quan về SO2.

3 Tìm hiểu tổng quan về phương pháp trắc quang

4 Hướng dẫn công việc sử dụng máy lấy mẫu khí cá nhân

5 Khảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định SO2 trong không khí

6 Khảo sát các yếu tố trong độ không đảm bảo đo

7 Lấy mẫu và đánh giá tác động ô nhiễm SO2 trong không khí tại các nút giao thông trong Tp.HCM

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013

Giáo viên hướng dẫn

Th.S Trần Cẩm Thúy

L Ả Ơ

Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô hiện là giảng viên khoa Công nghệ Hóa học – Trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình giảng dạy cho chúng em trong những năm còn ngồi trên ghế nhà trường

Em cũng gửi lời cảm ơn chân thành đến cô ThS Trần Cẩm Thúy đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ cho chúng em hoàn thành bài luận văn tốt nghiệp

Tuy nhiên, do thời gian có giới hạn và kiến thức còn nhiều hạn chế nên quyển luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong Thầy Cô thông cảm

Sự góp ý cùng những lời nhận xét của Thầy Cô sẽ giúp cho quyển luận văn này được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến các thầy, các

cô Kính chúc quý thầy, cô luôn dồi dào sức khỏe, vững bước trên con đường sự nghiệp giáo dục, luôn luôn là người lái đò truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm cho tất cả sinh viên chúng em, để chúng em vững bước tiến vào tương lai

Em xin chân thành cảm ơn!

Ậ XÉ Ủ V Ê Ớ DẪ

Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:

 Nội dung thực hiện:

 Hình thức trình bày:

 Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013

Giáo viên hướng dẫn

Ậ XÉ Ủ V Ê Ả B

Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:

 Nội dung thực hiện:

 Hình thức trình bày:

 Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013

Giáo viên phản biện

Ụ LỤ

LỜI NÓI ĐẦU xiv

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1

1.1 Tổng quan về không khí 1

1.1.1 Thành phần hóa học của không khí 1

1.1.2 Các thông số vật lý đặc trưng của không khí 2

1.2 Tổng quan về ô nhiễm không khí 3

1.2.1 Định nghĩa ô nhiễm không khí 3

1.2.2 Tác nhân gây ô nhiễm không khí 3

1.2.3 Các nguồn phát sinh ra chất gây ô nhiễm 4

1.2.4 Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đối với con người 6

1.2.5 Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đối với động thực vật 11

1.2.6 Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đến toàn cầu 11

1.3 Các thông số đánh giá chất lượng không khí 12

1.4 Tổng quan về khí lưu huỳnh đioxit (SO2) 13

1.4.1 Tính chất vật lý 13

1.4.2 Tính chất hóa học 13

1.4.3 Ứng dụng 13

1.4.4 Điều chế 14

1.4.5 Nguồn phát thải SO2 trong không khí 14

1.4.6 Ảnh hưởng của SO2 14

1.5 Các phương pháp xác định SO2 trong không khí 16

1.5.1 Các phương pháp chủ động 16

1.5.2 Các phương pháp tự động 19

1.5.3 Phương pháp thụ động 20

1.5.4 Xác định nồng độ SO2 bằng ống phát hiện nhanh kitagawa 20

1.6 Giới thiệu về phương pháp trắc quang 21

1.6.1 Tổng quan về phương pháp trắc quang 21

1.6.2 Các phương pháp định lượng trong trắc quang 24

1.6.3 Ưu điểm, nhược điểm của phương pháp 27

1.7 Lấy mẫu và bảo quản mẫu khí 29

1.7.1 Các phương pháp lấy mẫu khí 29

1.7.2 Vị trí lấy mẫu 30

1.7.4 Hướng dẫn công việc sử dụng máy lấy mẫu khí cá nhân 31

1.7.5 Bảo quản và vận chuyển mẫu 34

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 36

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 36

2.2 Nguyên tắc 37

2.3 Hóa chất – Thiết bị 37

2.3.1 Hóa chất – cách pha hóa chất 37

2.3.2 Dụng cụ - thiết bị 40

2.4 Các yếu tố khảo sát 41

2.4.1 Xác định lại nồng độ của Na2S2O3 0,1N 41

2.4.2 Xác định lại nồng độ của chất chuẩn gốc Na2S2O5 42

2.4.3 Khảo sát phổ hấp thu của phức màu tạo bởi SO2 và thuốc thử Pararosanilin 42

2.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình tạo phức 43

2.4.5 Khảo sát ảnh hưởng của thể tích axit sunfamic 44

2.4.6 Khảo sát ảnh hưởng của thể tích formandehit 45

2.4.7 Khảo sát ảnh hưởng của thể tích thuốc thử pararosanilin 46

2.4.8 Khảo sát bền màu theo thời gian của phức tạo bởi SO2 và Pararosanilin 47

2.4.9 Khảo sát khoảng tuyến tính 48

2.4.10 Xây dựng đường chuẩn 49

2.4.11 Khảo sát giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng 49

2.4.12 Khảo sát độ không đảm bảo đo 50

2.5 Lấy mẫu và phân tích SO2 tại các nút giao thông trên địa bàn Tp.HCM 54

2.5.1 Khảo sát hiệu suất thu hồi của cách lấy mẫu 54

2.5.2 Khảo sát hiệu suất thu hồi của mẫu 55

2.5.3 Lấy mẫu phân tích tại các nút giao thông 55

2.5.4 Xác định SO2 bằng ống phát hiện nhanh kitagawa số 147096 56

2.5.5 So sánh phương pháp phân tích SO2 bằng phương pháp trắc quang và ống phát hiện nhanh kitagawa 58

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 59

3.1 Kết quả khảo sát và tối ưu hóa quy trình 59

3.1.1 Kết quả xác định lại nồng độ Na2S2O3 0,1N 59

3.1.2 Kết quả xác định lại nồng độ Na2S2O5 60

3.1.3 Kết quả khảo sát phổ hấp thu của phức màu tạo bởi SO2 và thuốc thử Pararosanilin 61

3.1.4 Kết quả khảo sát pH tối ưu cho phản ứng tạo phức 61

3.1.5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của axit sunfamic đến phức màu 63

3.1.6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của HCHO đến phức màu 64

3.1.7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thể tích thuốc thử pararosanilin đến phức màu 65

3.1.8 Kết quả khảo sát thời gian bền màu của phức 66

3.1.9 Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính 67

3.1.10 Xây dựng đường chuẩn 68

3.1.11 Kết quả khảo sát giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng 69

3.1.12 Kết quả khảo sát độ không đảm bảo đo 70

3.1.13 Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi của cách lấy mẫu 74

3.1.14 Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi của mẫu 75

3.1.15 Kết quả lấy mẫu và phân tích các nút giao thông trên địa bàn Tp.HCM 75

3.1.16 Kết quả phân tích SO2 bằng ống phát hiện nhanh tại 5 điểm giao thông 77

3.2 So sánh hai phương pháp 78

3.3 Đánh giá tác động ô nhiễm khí SO2 tại các nút giao thông trên địa bàn Tp.HCM 80

3.3.1 Sử dụng biểu đồ kiểm soát trong đánh giá ô nhiễm khí SO2 80

3.3.2 Đánh giá tác động SO2 trong không khí tại các nút giao thông theo Quy chuẩn Việt Nam 005-2005 82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

D Ụ BẢ B ỂU

Bảng 1.1 Thành phần các chất trong không khí khô chưa bị ô nhiễm 2

Bảng 1.2 Các tác nhân gây ô nhiễm trong không khí 3

Bảng 1.3 Tóm tắt tiêu chuẩn chung về chất lượng không khí của EU 4

Bảng 1.4 Giới hạn ô nhiễm SO2 đối với người 6

Bảng 1.5 Giới hạn mức độ ô nhiễm H2S đối với con người 7

Bảng 1.6 Giới hạn ô nhiễm NO2 đối với người 7

Bảng 1.7 Giới hạn ô nhiễm của NH3 đối với con người 8

Bảng 1.8 Mức độ gây độc của CO phụ thuộc vào nồng độ Hb.CO trong máu 8

Bảng 1.9 Ảnh hưởng của CO2 lên sức khỏe con người 9

Bảng 1.10 Bảng mức độ độc hại của khí clo, HCl với con người 9

Bảng 1.11 Giá trị giới hạn các hóa chất trong không khí vùng làm việc (TCVN 3733 : 2002/QĐ – BYT) 12

Bảng 1.12 Nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại trong không khí xung quanh (QCVN 05 & 06 : 2009/ BTNMT) 12

Bảng 1.13 Giới hạn ô nhiễm SO2 đối với người 15

Bảng 1.14 Giới hạn ô nhiễm SO2 đối với thực vật 15

Bảng 1.15 Các loại nguồn sáng sử dụng trong máy quang phổ 26

Bảng 1.16 Điều kiện bảo quản mẫu 34

Bảng 2.1 Quy trình tiến hành khảo sát bước sóng tối ưu 43

Bảng 2.2 Quy trình tiến hành khảo sát pH tối ưu 44

Bảng 2.3 Quy trình khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit sunfamic 45

Bảng 2.4 Quy trình khảo sát ảnh hưởng nồng độ HCHO 46

Bảng 2.5 Quy trình khảo sát ảnh hưởng thể tích thuốc thử pararosanilin 47

Bảng 2.6 Quy trình khảo sát thời gian bền màu của phức 48

Bảng 2.7 Cách tính độ không đảm bảo đo của chuẩn gốc Na2S2O5 51

Bảng 3.1 Kết quả xác định lại nồng độ Na2S2O3 0,1N 59

Bảng 3.2 Kết quả xác định lại nồng độ SO2 trong Na2S2O5 60

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát môi trường pH cho phản ứng tạo phức màu 61

Bảng 3.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng pH trong môi trường axit 62

Bảng 3.5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thể tích axit sunfamic đến phức 63

Bảng 3.6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của HCHO đến phức màu 64

Bảng 3.7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng thuốc thử pararosanilin đến phức màu 65

Bảng 3.8 Kết quả khảo sát độ bền màu của phức theo thời gian 66

Bảng 3.9 Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính 67

Bảng 3.10 Kết quả khảo sát hệ số tương quan trên từng khoảng nồng độ 68

Bảng 3.11 Số liệu xây dựng đường chuẩn 69

Bảng 3.12 Kết quả khảo sát LOD và LOQ 69

Bảng 3.13 Kết quả tính toán LOD, LOQ 70

Bảng 3.14 Bảng kết quả tổng hợp sai số dụng cụ 70

Bảng 3.15 Tổng hợp kết quả sai số do nồng độ chất chuẩn 71

Bảng 3.16 Tổng hợp kết quả sai số đường chuẩn 72

Bảng 3.17 Tổng hợp kết quả sai số do quy trình 72

Bảng 3.18 Tổng hợp kết quả sai số do lấy mẫu 73

Bảng 3.19 Tổng hợp kết quả độ không đảm bảo đo 73

Bảng 3.20 Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi của cách lấy mẫu 74

Bảng 3.21 Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi của mẫu 75

Bảng 3.22 Địa điểm lấy mẫu 75

Bảng 3.23 Hồ sơ lấy mẫu 76

Bảng 3.24 Kết quả phân tích mẫu 76

Bảng 3.25 Địa điểm lấy mẫu 77

Bảng 3.26 Hồ sơ lấy mẫu 78

Bảng 3.27 Kết quả phân tích mẫu 78

Bảng 3.28 Các thông số biểu đồ kiểm soát quy trình xác định khí SO2 bằng phương pháp tetracloromercurat (TCM)/pararosanilin 81

D Ụ ÌNH

Hình 1.1 Ảnh hưởng của ô nhiếm không khí với môi trường 11

Hình 1.2 Năng lượng các miền phổ 21

Hình 1.3 Sự khác nhau giữa A = f(C) và T = f(C) 24

Hình 1.4 Đồ thị phương pháp thêm chuẩn 26

Hình 1.5 Ống hấp thu 30

Hình 1.6 Máy lấy mẫu khí cá nhân BUCK VSS-5 31

Hình 3.1 Đồ thị kết quả khảo sát phổ hấp thu của phức 61

Hình 3.2 Đồ thị ảnh hưởng của pH đến phản ứng tạo phức 62

Hình 3.3 Đồ thị kết quả khảo sát thể tích axit sunfamic 63

Hình 3.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của HCHO 64

Hình 3.5 Ảnh hưởng của thể tích thuốc thử đến phản ứng tạo phức 65

Hình 3.6 Độ bền màu của phức SO2 với pararosanilin 66

Hình 3.7 Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính 67

Hình 3.8 Khoảng nồng độ tuyến tính 68

Hình 3.9 Đường chuẩn 69

Hình 3.10 Biều đồ kiểm soát quy trình xác định SO2 tại các nút giao thông 81

Hình 3.11 Kết quả phân tích SO2 tại các nút giao thông 82

D Ụ Ừ V Ế Ắ

TCVN: Tiêu Chuẩn Việt Nam

QCVN: Quy Chuẩn Việt Nam

Tp.HCM: Thành phố Hồ Chí Minh

ĐKĐBĐ: Độ không đảm bảo đo

L Ó ẦU

Hiện nay, do sự phát triển của các ngành công nghiệp và đô thị hóa tạo ra các sản phẩm phục vụ con người, đồng thời cũng tạo ra một lượng chất thải vô cùng lớn làm phá vỡ cân bằng sinh thái gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Trong các loại ô nhiễm, ô nhiễm không khí ảnh hưởng trực tiếp đến con người, động vật, thực vật và các công trình xây dựng Sức khỏe và tuổi thọ con người phụ thuộc rất nhiều vào độ trong sạch của môi trường Vì vậy, trong những năm gần đây ô nhiễm không khí đang là vấn đề quan tâm không chỉ của nhà nước mà còn là của toàn xã hội bởi mức độ nguy hại đã lên đến mức báo động

Ô nhiễm không khí gồm các chất khí vô cơ, hữu cơ, bụi và tiếng ồn được phát thải từ công nghiệp, giao thông vận tải Trong đó, SO2 là chất khí rất được quan tâm, vì là một khí độc hại không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn gây ra mưa axit, phá hoại các công trình xây dựng SO2 trong không khí được sinh ra từ các ngành công nghiệp sản xuất, khói xe đặc biệt là các phương tiện sử dụng dầu diesel và sinh hoạt Đứng trên góc nhìn của các kỹ thuật viên phân tích tương lai, em đã chọn đề tài: “KHẢO SÁT VÀ TỐI ƯU HÓA QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH SO2 TRONG KHÔNG KHÍ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG Ô NHIỄM KHÍ SO2TẠI CÁC NÚT GIAO THÔNG TRÊN ĐỊA BÀN Tp.HCM” để nghiên cứu và thực nghiệm từ đó, góp phần xây dựng một phương pháp tối ưu, phù hợp với điều kiện của nước ta trong việc xác định nồng độ khối lượng của khí SO2

Trong quá trình thực hiện đề tài, do kiến thức còn hạn hẹp và thời gian ngắn nên bài báo cáo không thể tránh nhiều thiếu soát Em rất mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô để bài báo cáo được hoàn thiện hơn

Chất lượng không khí có thể được biểu diễn dưới dạng nồng độ của các hợp chất vô cơ (NOx , COx , SOx ,…) hay các hợp chất hữu cơ (VOCs, PAHs….) cùng với các đặc tính vật lý của không khí (độ ẩm, nhiệt độ,…) Các thông số vật lý, hóa học của không khí có thể được xác định bằng các phương pháp phân tích khác nhau tại hiện trường hay đưa về phòng thí nghiệm với sự hỗ trợ của các công cụ phân tích hiện đại như: Trắc quang, sắc ký…

1.1.1 Thành phần hóa học của không khí

Không khí là hỗn hợp của không khí khô và hơi nước Không khí khô bao gồm các nguyên tố chính là: Nitơ, oxy,… Không khí ẩm không chỉ có các nguyên tố trên mà còn chứa hơi nước Không khí mà chúng ta đang hít thở là không khí ẩm Tùy vào lượng hơi nước có trong không khí mà ta chia không khí ẩm ra thành hai loại: Không khí ẩm bảo hòa và không khí ẩm chưa bão hòa Lượng hơi nước trong không khí có ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề ô nhiễm môi trường vì nước là môi trường phản ứng hóa học của các chất gây ô nhiễm, đặc biệt là các chất có tính háo nước dễ tạo thành axit như SO2, NO2… là nguyên nhân gây ra các cơn mưa axit

Bảng 1.1 Thành phần các chất trong không khí khô chưa bị ô nhiễm

Tên chất Công thức phân tử Tỷ lệ theo thể tích

Tổng trọng lượng trong khí quyển (Triệu tấn)

1.1.2 Các thông số vật lý đặc trƣng của không khí

- Nhiệt độ: Là đại lượng chỉ mức nóng lạnh của một vật Đơn vị đo nhiệt độ

là Xenziut (0C) và nhiệt độ tuyệt đối Kenvin (0K)

T (0K) = t (0C) + 273,15

- Áp suất: Là lực tác dụng lên một đơn vị diện tích theo phương vuông góc

với phương của lực Áp suất do không khí ngoài trời gây nên gọi là áp suất khí quyển Đơn vị của áp suất thường là atm, mmHg

- Độ ẩm tuyệt đối: Là lượng hơi nước trong 1 m3không khí Đơn vị là kg/m3

- Độ ẩm tương đối: Là tỉ số độ ẩm tuyệt đối của không khí và độ ẩm tuyệt

đối cực đại mà không khí ẩm có thể có được trong trạng thái ấy

1.2 Tổng quan về ô nhiễm không khí

1.2.1 Định nghĩa ô nhiễm không khí

Ô nhiễm không khí là hiện tượng làm cho không khí sạch bị thay đổi thành phần, tính chất hóa lý do bất kỳ nguyên nhân nào mà có nguy cơ gây hại tới sự sinh trưởng và phát triển của các loài thực vật, động vật, cảm quan môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe của con người

Vần đề ô nhiễm không khí có thể được chia thành ba phần cơ bản sau:

- Nguồn phát sinh chất gây ô nhiễm là nguồn thải các chất gây ô nhiễm:

khói thải từ các ống khói của nhà máy, xí nghiệp, xe cộ…

- Khí quyển là môi trường trung gian tham gia vào các quá trình phát tán,

lan truyền của các chất gây ô nhiễm

- Bộ phận tiếp nhận là thực vật, động vật, con người hay các công trình xây

dựng, các đồ vật chịu tác hại của ô nhiễm không khí

1.2.2 Tác nhân gây ô nhiễm không khí

Bảng 1.2 Các tác nhân gây ô nhiễm trong không khí

Các chất vô cơ

- Các khí: CO, CO2, NO2, Cl2, Br2 H2S…

- Các hơi kim loại: Hg, Pb, Cd, Mn, Cr…

- Các bụi silic, amiăng, xi măng, bột thủy tinh…

Các chất hữu cơ

- Một số hợp chất hydro cacbua dạng khí, andehit, ancol, PAHs, axeton…

- Các hợp chất cơ kim, cơ nguyên tố của Pb, Hg, halogen…

- Các hợp chất hữu cơ lơ lửng (PAHs), các bụi rắn, nhỏ, mịn Các khói và bụi - Các hạt lơ lửng: PM10, PM2,5, các bụi có khả năng sa lắng

Bảng 1.3 Tóm tắt tiêu chuẩn chung về chất lượng không khí của EU

Chất ô nhiễm Nồng độ

(µg/m3)

Thời gian tiếp xúc

Tính pháp lý Giá trị giới hạn có hiệu lực từ

Cacbon oxit 10 8h/ngày Ngày 1/1/2005

Benzen (C6H6) 0,5 1 năm Ngày 1/1/2010

Ozon (O3) 120 8h/ngày Ngày 1/1/2010

Arsenic (As) 6.10-3 1 năm Ngày 1/1/2012

Niken (Ni) 20.10-3 1 năm Ngày 1/1/2012

1.2.3 Các nguồn phát sinh ra chất gây ô nhiễm

1.2.3.1 Nguồn tự nhiên

Tổng hợp các yếu tố thiên nhiên gây ô nhiễm không khí như: các khí,bụi thoát ra từ các hoạt động của núi lửa, động đất, bão cát hay do sự phân hủy sinh học của các chất trong tự nhiên

- Núi lửa: hoạt động của núi lửa phun ra những nham thạch nóng và nhiều

khói bụi giàu sunfua, lưu huỳnh, mêtan và những loại khí khác gây ô nhiễm không khí, sau đó là gây độc trên một khu vực rộng lớn

- Cháy rừng: xảy ra do sấm chớp hay cọ sát giữa thảm thực vật khô Các

đám cháy này thường lan truyền rộng, phát thải nhiều bụi và khí CO,

SO2,… không chỉ gây ô nhiễm không khí mà còn tàn phá hệ sinh thái

- Bão bụi: gây nên do bão, mưa bào mòn đất sa mạc, đất trồng và gió mạnh

thổi tung lên thành bụi, mang bụi đi khắp nơi, gây ô nhiễm không khí

- Phân giải yếm khí các hợp chất hữu cơ tự nhiên ở vùng đầm lầy, sông,

rạch, ao, hồ: sinh ra nhiều chất ô nhiễm như: CH4, H2S, vi trùng, vi nhiễm yếm khí,… gây ô nhiễm không khí, đất, nước

- Đại dương: Quá trình bốc hơi nước biển có kéo theo một lượng muối bị gió

đưa vào đất liền, sinh ra bụi muối

1.2.3.2 Nguồn nhân tạo

Ô nhiễm do con người tạo nên từ các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông

nghiệp, giao thông vận tải hay các hoạt động sinh hoạt hằng ngày

- Sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp: Đây là nguồn gây ô nhiễm

lớn nhất do con người tạo nên Ô nhiễm công nghiệp do hai quá trình: đốt nhiên liệu và bốc hơi, rò rỉ trên dây chuyền sản xuất hay các đường ống dẫn Trong đó, quá trình đốt nhiên liệu thải ra nhiều khói, bụi, chất độc (SOx, NOx, COx,…) qua ống khói nhà máy đi vào không khí gây ô nhiễm

- Giao thông vận tải: Đây là nguồn gây ô nhiễm lớn đối với không khí đặc

biệt ở khu đô thị và khu đông dân cư do khí thải từ xe ô tô, xe máy, tàu thủy, tàu hỏa, máy bay…Các quá trình này tạo ra các khí gây ô nhiễm do quá trình đốt nhiên liệu động cơ: CO, CO2, SO2, NOx, Pb, CH4…

- Nông nghiệp: việc sử dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu:

clo hữu cơ, photpho hữu cơ, DDT, đioxin,… không chỉ ô nhiễm đất, nước

mà còn ô nhiễm không khí

- Sinh hoạt: do các hoạt động đốt nhiên liệu phục vụ cho sinh hoạt và giải trí

Các tác nhân gây ô nhiễm không khí chủ yếu là: COx, bụi, mùi hôi…

1.2.4 Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đối với con người

1.2.4.1 Tác hại của bụi

Ảnh hưởng của bụi đến sức khỏe phụ thuộc vào tính chất hóa học, nồng

độ, kích thước hạt và thời gian tiếp xúc với bụi Những hạt bụi có đường kính khí động học dưới 5µm, có thể xâm nhập sâu đến tận các phế nang, gây các bệnh ở đường hô hấp, tim mạch, tiêu hóa, mắt, da, ung thư Bụi vào phổi gây kích thích

cơ học, xơ hóa phổi làm khó thở, ho và khạc đờm, ho ra máu, đau ngực

Bụi đất đá: không gây ra các phản ứng phụ, không có tính gây độc Kích thước lớn nặng, ít có khả năng đi vào phế nang phổi, ít ảnh hưởng đến sức khỏe

Bụi than: thành phần chủ yếu là hydrocacbon đa vòng có độc tính cao, có khả năng gây ung thư, phần lớn bụi than có kích thước lớn hơn 5µm bị các dịch nhầy ở các tuyến phế quản và các lông giữ lại

TCVN 2005 qui định bụi tổng cộng trong không khí là 0,5 mg/m3

130 – 260 Gây nguy hiểm sau khi hít thở từ 30 – 60 phút

260 – 1000 Gây tử vong sau khi hít thở từ 30 – 60 phút

1.2.4.3 Tác hại của H 2 S

H2S có tác dụng nhiễm độc toàn thân Khí này ức chế men hô hấp Warburg

có thể gây ra tử vong H2S có tác dụng kích thích tại chỗ lên niêm mạc vì tiếp xúc

ẩm hình thành các loại sunfua xâm nhập vào hệ tuần hoàn, hệ thần kinh

Nồng độ (ppm) Tác hại

0,24 – 0,36 Tác động lên mắt và hô hấp

150 Tác động lên bộ máy hô hấp và màng nhầy

500 Bị tiêu chảy và viêm cuống phổi sau khi hít khoảng 15 phút

700 – 900 H2S xuyên qua màng túi phổi, xâm nhập vào máu, gây tử vong

1.2.4.4 Tác hại của NO x

Khí NO tác dụng mạnh với Hemoglobin trong hồng cầu (NO tác dụng nhanh hơn CO gấp 1500 lần), tuy nhiên trong khí quyển nồng độ của NO không đủ

để xâm nhập vào tuần hoàn máu

Theo Tiêu chuẩn của Bộ Y Tế Việt Nam, nồng độ tối đa cho một lần nhiễm

NO2 là 0,085 mg/m3

0,06 Gây bệnh phổi lâu dài nếu tiếp xúc lâu dài

5 Gây tác hại đến bộ máy hô hấp sau vài phút tiếp xúc

15 – 50 Gây nguy hiểm cho phổi, tim, gan sau vài giờ tiếp xúc

100 Làm chết người sau vài phút tiếp xúc

1.2.4.5 Tác hại của NH 3

NH3 là khí độc có khả năng kích thích mạnh lên đường hô hấp và niêm mạc

ẩm ướt, gây bỏng rát, do kiềm hóa cùng với tỏa nhiệt Tiếp xúc với NH3 trong thời gian lâu dài ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thần kinh và tử vong

Bảng 1.7 Giới hạn ô nhiễm của NH 3 đối với con người

20 – 40 Ngưỡng chịu đựng đối với NH3

100 Tiếp xúc trong thời gian ngắn sẽ không ảnh hưởng

1500 – 2000 Tiếp xúc trong 30 phút, nguy hiểm tới tính mạng

1.2.4.6 Tác hại của HF

HF sinh ra do hoạt động của núi lửa hay các nhà máy luyện nhôm, thép, hóa chất Không khí bị nhiễm HF gây hại đối với con người Khi hít phải một lượng nhỏ HF thì họng và phế quản bị kích thích gây khó nuốt, ho, tức ngực và khó thở Khi hít phải hơi HF có nồng độ khoảng 1/1500 sẽ gây tổn thương niêm mạc và phổi Hít phải một lượng lớn HF sẽ gây khó thở dữ dội, suy tim, hoại phổi và có thể

tử vong Tiếp xúc lâu dài với hơi florua sẽ bị tổn thương xương, răng và dây chằng

1.2.4.7 Tác hại của CO

Oxit cacbon (CO) kết hợp với hemoglobin (Hb) trong máu thành hợp chất bền vững là cacboxy hemoglobin (HbCO) làm cho máu giảm khả năng vận chuyển ôxy dẫn đến thiếu ôxy trong máu rồi thiếu ôxy ở các cơ quan và dẫn đến tử vong

Bảng 1.8 Mức độ gây độc của CO phụ thuộc vào nồng độ Hb.CO trong máu

Nồng độ CO trong

không khí (ppm)

Nồng độ Hb.CO trong máu (phần đơn vị) Mức gây độc

1.2.4.8 Tác hại của CO 2

CO2 trong không khí chiếm tỉ lệ thích hợp sẽ có tác dụng kích thích trung tâm hô hấp làm thúc đẩy quá trình hô hấp của sinh vật Tuy vậy, với nồng độ lớn

CO2 cũng gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người Ảnh hưởng của CO2 chủ yếu

là gây ngạt, mất tri giác, tim đập nhanh

1,5 Không thể làm việc được

3 – 6 Có thể nguy hiểm đến tính mạng

8 – 10 Nhức đầu, rối loạn thị giác, mất tri giác, ngạt thở

10 – 30 Ngạt thở ngay, thở chậm, tim đập yếu

1.2.4.9 Tác hại của khí clo và hơi HCl

Khí clo là một chất cực độc ở bất kỳ nồng độ nào, có thể gây hại lên đoạn trên của hô hấp Tiếp xúc lâu dài sẽ bị xanh xao, vàng vọt và có thể tử vong

Hơi HCl có tác hại đến đường hô hấp và niêm mạc mắt Hít phải hơi HCl

có thể bị nhiễm độc, tác dụng kích thích cục bộ, gây bỏng, sưng tấy, tụ máu, có thể phổi bị mọng nước Tiếp xúc lâu dài với hơi HCl sẽ bị co thắt phế quản, viêm phế quản kích thích và phù phổi

Bảng 1.10 Bảng mức độ độc hại của khí clo, HCl với con người

Nồng độ (mg/m3

3,2 Có thể chịu được trong thời gian dài

30 Phù, viêm phế quản sau khi tiếp xúc 60 phút

3200 Ngạt thở trong thời gian ngắn

1.2.4.10 Tác hại của các hợp chất hydrocacbon

Hơi xăng dầu: Chứ các chất hydrocacbon nhẹ như metan, propan, butan, sunfua hydro Giới hạn nhiễm độc của các khí như sau: Metan là 60-95 %, Propan

là 10 %, Butan là 30 %, Sulfua hydro là 10 ppm

Nồng độ hơi xăng, dầu từ 45% theo thể tích trở lên sẽ gây ngạt thở do thiếu ôxy Triệu chứng: say, co giật, ngạt, viêm phổi, áp xe phổi Nồng độ trên

40000 mg/m3 bị tai biến cấp tính với các triệu chứng như tức ngực, chóng mặt, rối loạn giác quan, tâm thần, nhức đầu, buồn nôn Nồng độ trên 60000 mg/m3 sẽ xuất hiện các cơn co giật, rối loạn tim và hô hấp, thậm chí gây tử vong

Theo Bộ Y Tế Việt Nam năm 1977 qui định tại nơi lao động: xăng dầu nhiên liệu là 100mg/m3, dầu hỏa là 300mg/m3 TCVN 5938 – 2005 qui định nồng

độ xăng dầu trong không khí xung quanh tối đa trong 1 giờ là 5 mg/m3

Các hợp chất hữu cơ bay hơi (THC): Dưới ánh sáng mặt trời, các THC với NOx tạo thành ozon hoặc những chất oxy hóa mạnh khác Các chất này có hại tới sức khỏe như: rối loạn hô hấp, đau đầu, nhức mắt, hại cho cây cối và vật liệu

Các hợp chất hydrocacbon đa vòng thơm (PAHs): Các hợp chất này thường gây ra những tác động không tốt đến sự sinh sản, sinh trưởng, phát triển và khả năng miễn dịch Một số PAHs có khả năng gây ung thư, đột biến gen

1.2.4.11 Tác hại của formaldehyde

Formaldehyde với nồng độ thấp kích thích da, mắt, đường hô hấp, ở liều cao có tác động toàn thân, gây ngủ Nhiễm theo đường tiêu hoá với liều lượng cao hơn 200 mg/ngày sẽ gây nôn, choáng váng Người bị nhiễm độc mãn tính có tổn thương rất đặc trưng ở móng tay: móng tay màu nâu, mềm ra, dễ gẫy, viêm nhiễm ở xung quanh móng rồi mưng mủ

Nồng độ giới hạn formandehyde: Theo Tổ chức Y tế Thế giới: là 100 mg/m3 trong không khí trung bình 30 phút Còn theo TCVN 5938 – 1995 là 0,012 mg/m3trong không khí và khí thải là 6 mg/m3

1.2.5 Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đối với động thực vật

Đối với động vật: Tác hại của các chất khí gây ô nhiễm cũng giống như đối với con người

Đối với thực vật: Các khí SOx, NO2, ozon, fluor, chì… gây hại trực tiếp cho thực vật khi đi vào khí khổng, làm hư hại hệ thống giảm thoát nước và giảm khả năng kháng bệnh Ngăn cản sự quang hợp và tăng trưởng của thực vật, giảm sự hấp thu thức ăn, làm lá vàng và rụng sớm

1.2.6 Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đến toàn cầu

- Mưa axit: Là hiện tượng nước mưa có độ pH dưới 5,6 do sự hòa tan của

các khí SO2, NO2,… trong không khí vào nước mưa

- Hiệu ứng nhà kính: Là hiện tượng khí quyển chứa khí đã hấp thụ tia cực

quang, khi hơi nóng từ mặt trời vô trái đất bị giữ lại tầng đối lưu, tạo ra hiệu ứng nhà kính do nồng độ cao của các khí CO2, CH4, O3,…

- Sự suy giảm ôzôn: Là hiện tượng giảm tầng ôzôn trong tầng bình lưu Các

chất khí gây giảm tầng ôzôn là: CFCs, CO2,…

- Biến đổi nhiệt độ: Là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thủy

quyển, thạch quyển do các chất khí nhà kính gây ra

Hình 1.1 Ảnh hưởng của ô nhiếm không khí với môi trường

1.3 Các thông số đánh giá chất lƣợng không khí

Bảng 1.11 Giá trị giới hạn các hóa chất trong không khí vùng làm việc

(Chú thích: Dấu “-“ không quy định)

Bảng 1.12 Nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại trong không khí

xung quanh (QCVN 05 & 06 : 2009/ BTNMT)

STT Thông số Trung bình 1

giờ (g/m3)

Trung bình 8 giờ (g/m3)

Trung bình 24 giờ (g/m3)

Trung bình năm (g/m3)

1.4 Tổng quan về khí lưu huỳnh đioxit (SO2)

1.4.1 Tính chất vật lý

Khí SO2 là chất khí không màu, không cháy, có mùi kích thích mạnh, có

vị hăng cay, tỷ trọng đối với không khí là 2,92

SO2 là chất khí dễ hóa lỏng, dễ hòa tan trong nước (ở điều kiện bình thường 1 thể tích nước hòa tan 40 thể tích SO2) Khi hoà tan trong nước tạo thành dung dịch sunfurơ và tồn tại ở 2 dạng: chủ yếu là SO2.nH2O và phần nhỏ là H2SO3

SO2 có nhiệt độ nóng chảy ở – 750C và nhiệt độ sôi ở – 100C

1.4.2 Tính chất hóa học

Nguyên tử S trong phân tử SO2 có cặp electron hóa trị tự do linh động

và ở trạng thái oxy hóa trung gian (+4) nên SO2 có thể tham gia phản ứng theo nhiều kiểu khác nhau

- SO2 là một ôxit axit, tan trong nước tạo thành dung dịch axit yếu H2SO3

- SO2 là chất khử khi tác dụng một chất oxi hóa mạnh

- SO2 là chất oxi hóa khi tác dụng với chất khử mạnh hơn

1.4.3 Ứng dụng

Khí SO2 được ứng dụng nhiều nhất trong công nghiệp sản xuất axit sunfuric, ngoài ra SO2 còn được sử dụng làm chất tẩy trắng, tẩy màu trong công nghiệp dệt vải và mía đường SO2 cũng được dùng làm chất chống nấm mốc trong sinh hoạt

1.4.5 Nguồn phát thải SO 2 trong không khí

Trong không khí SO2 được phát sinh từ các lò đốt sử dụng nhiên liệu có lưu huỳnh như: lò luyện gang, lò rèn, lò gia công nóng hay trong công nghiệp sản xuất hóa chất H2SO4

Ngoài ra, SO2 còn sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu ở các động cơ

ô tô, xe máy nhất là các phương tiện sử dụng dầu điosen

1.4.6 Ảnh hưởng của SO 2

1.4.6.1 Đối với môi trường

Khí SO2 là một trong những chất gây ra mưa axit do các phản ứng sinh ra axit sunfuric (H2SO4) ăn mòn các công trình, phá hoại cây cối, biến đất đai thành vùng hoang mạc

1.4.6.2 Đối với con người

- SO2 là chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật ở cơ

trơn của khí quản Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản Khi tiếp xúc với mắt, chúng có thể tạo thành axit

- SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc

các cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt Cuối cùng, chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn

- Khi tiếp xúc với bụi, SO2 có thể tạo ra các hạt axit nhỏ có khả năng xâm

nhập vào các huyết mạch nếu kích thước của chúng nhỏ hơn 2-3 μm

- SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể qua da và gây ra các chuyển đổi hóa học

Kết quả là hàm lượng kiềm trong máu giảm, ammoniac bị thoát qua đường tiểu và có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt

- Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển hóa

đường và protein, gây thiếu vitamin B và C, ức chế enzyme oxydaza, tạo ra methemoglobine để chuyển Fe2+ (hòa tan) thành Fe3+ (kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu

Tiêu chuẩn của Bộ Y Tế Việt Nam, nồng độ tối đa cho một lần nhiễm SO2

130 – 260 Gây nguy hiểm sau khi hít thở từ 30 – 60 phút

260 – 1000 Gây tử vong sau khi hít thở từ 30 – 60 phút

1.4.6.3 Đối với thực vật

SO2 là chất gây ra mưa axit, làm tổn thương lá cây, vỏ cây, trở ngại quá trình quang hợp, làm cho lá cây bị vàng úa và rụng, phá hoại các cơ quan bên trong, khiến cho cây trồng mọc rất khó khăn

0,03 Gây hại đến hoa, quả

0,15 – 0,30 Tác hại kinh niên đối với các loại thực vật nhạy cảm với SO2

1 – 2 Làm rụng hết lá cây sau vài giờ tiếp xúc

1.5 Các phương pháp xác định SO2 trong không khí

1.5.1 Các phương pháp chủ động

Nguyên tắc chung của các phương pháp này là: dùng máy lấy mẫu khí đưa khí SO2 vào dung dịch hấp thu Sau đó, đem về phòng thí nghiệm để phân tích bằng các phương pháp thích hợp từ đó tính hàm lượng SO2 có trong không khí

1.5.1.1 Phương pháp trắc quang TCM/Pararosanilin (TCVN 5971 – 1995 và

ISO 6767–1990)

Nguyên tắc: Khí SO2 được hấp thu trong dung dịch Kali tetraclo mecurat (TCM) để tạo thành phức chất Điclosunfitmercurat Sau đó, phức chất này tác dụng với Pararosanilin trong dung dịch axit clohyđric (HCl) và formalđehit (HCHO) để tạo thành phức chất có màu tím Dung dịch lên màu được đo ở bước sóng 548 nm

Trong dung dịch hấp thu có phản ứng tạo thành Tetraclo mecurat:

Phạm vi áp dụng: Xác định hàm lượng của SO2 trong không khí có nồng độ khối lượng từ 20 g/m3 – 500 g/m3 và thời gian lấy mẫu từ 30 phút – 60 phút

Đặc điểm: Giới hạn phát hiện của SO2 trong 10 mL dung dịch hấp thu là 0,2g - 1g tương đương với 7 g/m3 - 33 g/m3 trong 30 lít không khí

1.5.1.2 Phương pháp trắc quang H 2 O 2 /Thorin (theo TCVN 5978 – 1995 và

ISO 4221 – 1980)

Nguyên tắc: Khí SO2 được hấp thu trong dung dịch hydropeoxit (H2O2) 0,3N đã axit hóa có pH từ 4 – 4,5 SO2 được hấp thụ và oxy hóa thành axit sunfuric (H2SO4) Kết tủa ion sunfat (SO42-) bằng bari perclorat (BaClO4) đã xác định nồng

độ Xác định hàm lượng ion bari (Ba2+) dư bằng phản ứng tạo phức màu với thuốc thử Thorin và định lượng bằng phương pháp trắc quang với bước sóng 520 nm, từ

đó tính ra hàm lượng SO2 có trong không khí

Phản ứng xảy ra trong dung dịch hấp thu:

Phản ứng tạo kết tủa ion sunfat:

( ) Phạm vi áp dụng: Xác định nồng độ khối lượng của SO2 trong không khí xung quanh từ 3,5 – 150 g/m3 với thể tích mẫu là 2m3

Đặc điểm: Giới hạn phát hiện của SO2 trong dung dịch hấp thu là 0,13g/mL

1.5.1.3 Phương pháp sắc ký ion – đầu dò độ dẫn với chất hấp thu H 2 O 2

(OSHA ID – 104)

0,3N đã axit hóa có pH từ 4 – 4,5 SO2 được hấp thụ và oxy hóa thành axit sunfuric

H2SO4 Sau đó, mẫu được phân tích bằng phương pháp sắc ký ion với đầu dò độ dẫn dưới dạng ion sunfat (SO42-)

Phản ứng xảy ra trong dung dịch hấp thu:

của SO2 trong không khí xung quanh từ 2,5 – 10 ppm với thể tích không khí là 60L

thể tích 200L Giới hạn định lượng là 0,033g SO2 trong 200L

1.5.1.4 Phương pháp sắc ký ion – đầu dò độ dẫn và hấp thu bằng chất rắn

(OSHA ID – 200)

Na2CO3/glycerol) SO2 được chuyển thành ion sunfit (SO32-) và bị oxy hóa chậm thành ion sunfat (SO42-) trên chất mang rắn Sau đó, mẫu được oxy hóa hoàn toàn thành ion sunfat (SO42-) bằng H2O2 3% và được phân tích bằng phương pháp sắc ký ion với đầu dò độ dẫn dưới dạng ion sunfat (SO42-)

Phản ứng xảy ra trên chất mang rắn:

của SO2 trong không khí xung quanh từ 2,5 – 10 ppm với thể tích không khí là 60L

Đặc điểm: Giới hạn định lượng là 0,013 ppm SO2 trong 10mL dung dịch hấp thu và 12L thể tích không khí

1.5.1.5 Phương pháp sắc ký ion – đầu dò đồ dẫn và hấp thu lên giấy tẩm

(NIOSH 6004)

tính kiềm (thành phần gồm: NaOH hay Na2CO3/glycerol) SO2 bị oxy hóa thành ion sunfat (SO42-) trên giấy lọc Sau đó, mẫu được oxy hóa hoàn toàn thành ion sunfat (SO42-) bằng H2O2 3% và được phân tích bằng phương pháp sắc ký ion với đầu dò

độ dẫn

Phản ứng xảy ra trên giấy lọc:

của SO2 trong không khí xung quanh từ 2,5 – 10 ppm với thể tích không khí là 60L

Đặc điểm: Giới hạn định lượng là 0,013 ppm SO2 trong 10mL dung dịch hấp thu và 12L thể tích không khí

1.5.2 Các phương pháp tự động

Các phương pháp này dựa trên nguyên tắc: Máy quang trắc tự động sẽ được thiết kế kết hợp giữa lấy mẫu khí với phân tích để cho ra kết quả tức thời Khi nồng độ ô nhiễm vượt mức cho phép máy sẽ phát tín hiệu báo động

1.5.2.1 Phương pháp huỳnh quang UV

Nguyên tắc: SO2 hấp thu tia cực tím và bị kích thích ở một bước sóng xác định, chuyển lên mức năng lượng cao hơn kém bền Sau đó SO2* trở về trạng thái ban đầu và phát ra ánh sáng tử ngoại Như vậy, cường độ huỳnh quang phát xạ tỉ lệ với nồng độ SO2

Phản ứng xảy ra trong dung dịch hấp thu:

Phạm vi áp dụng: Xác định hàm lượng khí SO2 không khí theo thời gian

1.5.2.3 Phương pháp culong kế

Nguyên tắc: phương pháp culong kế dùng để xác định liên tục nồng độ SO2trong không khí dựa trên sự thay đổi liên tục nồng độ của dung dịch nước Brom (Br2) khi xảy ra phản ứng của Brom và SO2 trong không khí Bằng cách điện phân dung dịch nước Brom, máy sẽ tính toán ra hàm lượng SO2 có trong không khí tại vùng quan trắc

Phương trình phản ứng:

Phạm vi áp dụng: Máy dùng để xác định hàm lượng khí SO2 trong không khí trung bình theo thời gian

1.5.3 Phương pháp thụ động

Trong phương pháp này người ta dùng mẫu hấp thu tự động để lấy mẫu sau

đó đem mẫu hấp thu tự động về phòng thí nghiệm để phân tích Trong quá trình lấy

mẫu không cần sử dụng bơm, chất ô nhiễm tự khuyết tán vào mẫu hấp thu tự động 1.5.4 Xác định nồng độ SO 2 bằng ống phát hiện nhanh kitagawa

Bản chất của phương pháp này: là sự biến đổi màu của bột chỉ thị do phản ứng giữa thuốc thử tẩm lên chất mang làm bột chỉ thị với các chất độc (hơi hoặc khí) có trong không khí được hút qua ống bột - Chiều dài của bột màu tỷ lệ thuận với nồng độ của chất độc

Phạm vi áp dụng: phương pháp đo nhanh nồng độ các chất độc trong không khí của vùng làm việc bằng ống bột chỉ thị ở khoảng nồng độ từ 0,5 lần nồng độ cho phép trở lên

Ưu điểm của phương pháp: Xác định nhanh nồng độ của chất gây ô nhiễm, đơn giản, tiết kiệm thời gian và người phân tích không đòi hỏi chuyên môn cao

Nhược điểm: Xác định không khí vùng làm việc với nồng độ khí SO2cao, không áp dụng cho các khí khu vực hầm mỏ

1.6 Giới thiệu về phương pháp trắc quang

1.6.1 Tổng quan về phương pháp trắc quang

1.6.1.1 Định nghĩa và nguyên tắc

Phân tích trắc quang là tên gọi chung của các phương pháp phân tích quang học dựa trên sự tương tác chọn lọc giữa chất cần xác định với năng lượng bức xạ thuộc vùng tử ngoại, khả kiến hoặc hồng ngoại

Nguyên tắc của phương pháp trắc quang là dựa vào lượng ánh sáng đã bị hấp thu bởi chất hấp thu để tính hàm lượng của chất hấp thu

1.6.1.2 Đặc trưng năng lượng của miền phổ

Ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn 200 nm, bị hấp thu bởi oxi không khí, hơi nước và các chất khác Đo quang bằng máy chân không

Ánh sáng có bước sóng từ 200 – 400 nm, gọi là ánh sáng tử ngoại (UV), trong đó vùng từ 200 – 300 nm gọi là miền tử ngoại xa, còn vùng từ 300 – 400 nm gần miền khả kiến gọi là miền tử ngoại gần

Ánh sáng có bước sóng trong khoảng từ 800 – 2000 nm được gọi là ánh sáng hồng ngoại (IR) Sự hấp thu ánh sáng ở miền phổ này được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu cấu tạo của phân tử

Trong phương pháp trắc quang – phương pháp hấp thu quang học, chúng ta thường sử dụng vùng phổ UV – VIS có bước sóng từ 200 – 800 nm

Hình 1.2 Năng lượng các miền phổ

1.6.1.3 Phân loại các phương pháp trắc quang

Phương pháp hấp thu quang: Phương pháp này dựa trên việc đo cường độ dòng ánh sáng bị chất màu hấp thu chọn lọc

Phương pháp phát quang: Phương pháp dựa trên việc đo cường độ dòng ánh sáng phát ra bởi chất phát quang khi ta chiếu một dòng ánh sáng vào chất phát quang

Phương pháp đo độ đục: Phương pháp này dựa trên việc đo cường độ dòng ánh sáng bị hấp thu hoặc bị khuyết tán bởi hệ keo được điều chế từ chất cần phân tích

1.6.1.5 Cơ sở lý thuyết của phương pháp trắc quang

Nếu dung dịch hấp thu bức xạ vùng tử ngoại, ánh sáng trắng truyền suốt hoàn toàn đến mắt, dung dịch không màu

Dung dịch có màu khi chứa cấu tử có khả năng hấp thu bức xạ vùng nhìn thấy, khi định lượng bằng phương pháp quang phổ hấp thu nhìn thấy

Dung dịch mẫu có nồng độ càng cao, khả năng hấp thu của mẫu càng mạnh, cường độ ánh sáng đến mắt càng yếu, dung dịch có màu càng sẫm

1.6.1.6 Định luật Bouguer – Lambert – Beer

Chiếu bức xạ đơn sắc có bước sóng I có cường độ I0 qua dung dịch chứa cấu

tử khảo sát có nồng độ C Bề dày dung dịch là l Tại bề mặt cuvet đo, một phần bức xạ

bị phản xạ có cường độ IR, một phần bức xạ bị hấp thu có cường độ IA Bức xạ ra khỏi dung dịch có cường độ I Do đó: I0 = IR + IA + I

Chọn cuvet đo có bề mặt nhẵn, truyền suốt để IR = 0  I0 = IA + I

Hình 1.3 Sự khác nhau giữa A = f(C) và T = f(C)

1.6.1.8 Điều kiện để dung dịch màu tuân theo định luật Beer

Sự trùng khít các đường phổ  -  với các dung dịch có nồng độ khác nhau

Đồ thị biểu diễn phụ thuộc A – C khi l = const là một đường thẳng đi qua gốc toạ độ Khi pha hai dung dịch 1 và 2 nếu có điều kiện C1l1 = C2l2, tại cùng tư ta sẽ thu được

A1 = 1lC1 = A2 = 2lC2 Các đường phổ A -  với nồng độ Cn khác nhau đều có cùng

max Đồ thị mối quan hệ giữa độ truyền qua T và lgC có điểm uốn ở giá trị T = 0,368

0 50 100

T (%)

C,l

1.6.1.9 Các nguyên nhân gây sai lệch khỏi định luật Beer

Mức độ đơn sắc của ánh sáng tới Ánh sáng không đơn sắc thường dẫn đến

độ lệch âm Chất màu hấp thu cực đại ở max và chỉ ở max mới có sự tuyến tính giữa

Amax – Cvà đồ thị Amax – C là một đường thẳng, khi đó mật độ quang là cực đại Mức

độ đơn sắc càng lớn, khả năng tuân theo định luật Lambert – Beer càng lớn

Nồng độ lớn của dung dịch khảo sát: Nồng độ của dung dịch lớn sẽ xảy ra tương tác điện, đại lượng  thay đổi, thông thường khi tăng nồng độ dung dịch, giá trị

 giảm Sự sai lệch khỏi định luật Lambert – Beer thường là sai số âm

1.6.2 Các phương pháp định lượng trong trắc quang

1.6.2.1 Phương pháp so sánh

Thực hiện khá đơn giản, hàm lượng mẫu tuân theo định luật Beer Chọn các dung dịch chuẩn sao cho C1< Cx < C2 sau đó so sánh cường độ dung dịch xác định với cường độ dung dịch chuẩn

Công thức:

( ) Trong đó:

để dùng phương pháp bình phương cực tiểu để xây dựng đường chuẩn theo dạng sau

y = ax + b là C = a + bA hay A = a + bC