Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM VŨ TỐNG CHUNG NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG TRONG M
Trang 1Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
VŨ TỐNG CHUNG
NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG TRONG MẪU NƯỚC THUỘC THÔN ĐÔNG CAO, XÃ TIẾN XUÂN,
HUYỆN THẠCH THẤT, HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC
Thái Nguyên - 2013
Trang 2Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
VŨ TỐNG CHUNG
NGHIÊN CỨU VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ THÀNH PHẦN
DINH DƯỠNG TRONG MẪU NƯỚC THUỘC THÔN ĐÔNG CAO, XÃ TIẾN XUÂN, HUYỆN THẠCH THẤT, HÀ NỘI
Chuyên ngành: Hoá phân tích
Mã số: 60.440.118
LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC
Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Lê Lan Anh
Thái Nguyên - 2013
Trang 3Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn cô PGS.TS Lê Lan Anh Người đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này
Tôi xin chân thành cảm ơn TS Lưu Thị Nguyệt Minh đã giúp đỡ chỉ bảo thân tình và tạo mọi điều kiện tôi trong quá trình nghiên cứu và làm thực nghiệm
Tôi cùng xin gửi lời cám ơn tập thể nhân viên, cán bộ phòng Hóa Phân Tích – Viện Hóa Học – Viên Khoa học Công Nghệ Việt Nam đã luôn tạo điều kiện, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình tôi làm thực nghiêm
Cuối cùng , tôi xin cám ơn đến những người thân yêu trong gia đình luôn động viên, ủng hộ trong suôt quá trình thực hiện khoá luận tốt nghiệp này
Thái nguyên, ngày 08 tháng 04 năm 2013
Học Viên
Vũ Tống Chung
Trang 4Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: đề tài ―Nghiên cứu khảo sát và phân tích một số thành
phần dinh dưỡng trong mẫu nước thuộc thôn Đông Cao, Xã Tiến Xuân , huyện Thạch Thất, Hà Nội” là do bản thân tôi thực hiện Các số liệu, kết
quả trong đề tài là trung thực và chưa có ai công bố trong một công trình nào khác Nếu sai sự thật tôi xin chịu trách nhiệm
XÁC NHẬN CHỦ TỊCH HỘI
ĐỒNG CHẤM ĐIỂM
PGS.TS LÊ HỮU THIỀNG
Thái nguyên, tháng 04 năm 2013
Tác giả luận văn
Vũ Tống Chung
XÁC NHẬN CỦA TRƯỞNG KHOA HÓA HỌC
TS.NGUYỄN THỊ HIỀN LAN
Trang 5Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục i
Danh mục bảng Error! Bookmark not defined. Danh mục hình iii
Danh mục các ký hiệu viết tắt iv
MỞ ĐẦU 1
Chương 1: TỔNG QUAN 3
1.1 Nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước 3
1.1.1 Nguồn gốc các chất ô nhiễm hữu cơ, N và P trong nước 3
1.1.2 Sự chuyển hóa các chất ô nhiễm hữu cơ, N và P trong nước 12
1.1.3 Tác hại của các chất ô nhiễm chứa N, P và ô nhiễm hữu cơ 14
1.1.4 Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm các nguồn nước 17
1.2 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước2 19
1.2.1 Chỉ số pH 19
1.2.2 Độ dẫn điện 19
1.2.3 Hàm lượng amoni NH4+ 19
1.2.4 Hàm lượng nitrit NO2 20
1.2.5 Hàm lượng nitrat NO3 20
1.2.6 Hàm lượng P 20
1.3 Các phương pháp phân tích 21
1.3.1 Chỉ số pH 21
1.3.2 Ion amoni (NH4 + ) 21
1.3.3 Ion nitrit (NO2 -) 22
Trang 6Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1.3.4 Ion nitrat (NO3 ) 23
1.3.5 Ion photphat (PO4 3-) tự do 25
1.3.6 Xác định photpho tổng số 25
1.4 Nguyên tắc của phương pháp trắc quang 26
1.4.1 Nguyên tắc 26
1.4.2 Phương pháp đường chuẩn trong phép phân tích định lượng bằng trắc quang 26
1.4.3 Ưu nhược điểm của phương pháp trắc quang 28
Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
2.1 Địa điểm nghiên cứu 29
2.1.1.Giới thiệu chung về lưu vực Đồng Cao [2] 29
2.1.2 Thí nghiệm mưa giả [2] 30
2.1.4 Số lượng mẫu lấy 34
2.1.5 Ưu và nhược của hệ thí nghiệm mưa giả 34
2.2 Thiết bị, dụng cụ, hoá chất thí nghiệm 35
2.2.1 Thiết bị 35
2.2.2 Dụng cụ 35
2.2.3 Hoá chất 35
2.3 Quá trình thực hiện 39
2.3.1 Quan trắc hiện trường 39
2.3.2 Phân tích tại phòng thí nghiệm 40
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47
3.1 Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng NH4+ , NO2 -, NO3 -, PO4 3-trong mẫu nước 47
3.1.1 Xây dựng đường chuẩn của NH4+ 47
3.1.2 Xây dựng đường chuẩn của NO2 49
3.1.3 Xây dựng đường chuẩn của NO3 53
Trang 7Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.1.4 Xây dựng đường chuẩn của PO4 56
3.2 Thảo luận kết quả 59
3.2.1 Kết quả phân tích lấy tại 18 điểm thuộc 6 nhóm sử dụng các cách bón phân bón khác nhau tại lưu vực Đông Cao 59
3.2.2 Thảo luận kết quả phân tích ở lưu vực Đông Cao 63
KẾT LUẬN 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 70
PHỤ LỤC 75
Trang 8Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Hàm lượng chất thải của con người do sinh hoạt đưa vào môi trường qua nuớc thải [6], [45] 5
Bảng 1.2 Hàm lượng tác nhân ô nhiễm N, P trong nước thải sinh hoạt tại đô thị và nông thôn ở Ixrael [7], [43] 6
Bảng 1.3 Các đặc tính trung bình của nước thải đô thị [4] 8
Bảng 1.4 Hàm lượng chất thải do hoạt động của con người [7] 9
Bảng 1.5 Một số đặc trưng của chất thải công nghiệp sữa [4] 9
Bảng 1.6 Một số đặc trưng của chất thải công nghiệp hoá chất [4] 9
Bảng 1.7 Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt, trích TCVN 5942-1995 [31] 17
Bảng 1.8 Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt, trích TCVN 6772 - 2000 [ 31] 18
Bảng 1.9 Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp, trích TCVN 5945 - 1995 [31] 18 Bảng 2.1: Đặc tính các ô thí nghiệm 31
Bảng 2.2 : Dụng cụ đựng mẫu, điều kiện và thời gian bảo quản mẫu 39
Bảng 3.1 Dãy dung dịch chuẩn để xây dựng đường chuẩn xác định NH4+ bằng hỗn hợp thuốc thuốc thử oxi hóa và phenat 47
Bảng 3.2 Xử lý thống kê kết quả phân tích mẫu giả của amoni (NH4 + -N/l) 48 Bảng 3.3 Dãy dung dịch chuẩn để xây dựng đường chuẩn xác định NO2 - N/l bằng thuốc thử Azo - Dye 50
Bảng 3.4 Tương quan giữa mật độ quang và nồng độ Nitrit (NO2 - N/l) 50
Bảng 3.5 Xử lý thống kê kết quả phân tích mẫu giả của nitrit (NO2 - N/l) 51
Bảng 3.6 Dãy dung dịch chuẩn để xây dựng đường chuẩn xác định NO3 - N/l bằng thuốc thử Azo - Dye 53
Bảng 3.7 Tương quan giữa mật độ quang và nồng độ Nitrat (NO3- - N/l) 53
Bảng 3.8 Xử lý thống kê kết quả phân tích mẫu giả của NO3 - N/l 54
Bảng 3.9.Dãy dung dịch chuẩn để xây dựng đường chuẩn xác định photphat 57
Trang 9Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 3.10 Tương quan giữa mật độ quang và nồng độ Photphat (PO43—
P/l) 57 Bảng 3.11 Xử lý thống kê kết quả phân tích mẫu giả của PO43—
P/l 58 Bảng 3.12 Kết quả phân tích hàm lượng N, P trên các ô 2, 7, 13 không sử dụng phân bón 60 Bảng 3.13 Kết quả phân tích hàm lượng N, P trên các ô 4, 11, 17 sử dụng than sinh học 60 Bảng 3.14 Kết quả phân tích hàm lượng N, P trên các ô 1, 8, 16 sử dụng phân chuồng 61 Bảng 3.15 Kết quả phân tích hàm lượng N, P trên các ô 5, 9, 18 sử dụng phân chuồng + than sinh học 61 Bảng 3.16 Kết quả phân tích hàm lượng N, P trên các ô 3, 12, 15 sử dụng phân chuồng ủ 62 Bảng 3.17 Kết quả phân tích hàm lượng N, P trên các ô 6, 10, 14 sử dụng phân chuồng ủ + than sinh học 62 Bảng 3.18 Biểu diễn hàm lượng đạm bị rửa trôi trong các ô bón các loại phân khác nhau 70
Trang 10Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Dạng của đường chuẩn 27
Hình 2.1 : Toàn cảnh lưu vực Đồng Cao [2] 29
Hình 2.2 : Sơ đồ vị trí các ô trí nghiệm giả mưa 31
Hình 2.3 Thiết kế một ô giả mưa 33
Hình 3.1 Đường chuẩn xác định hàm lượng NH4+ -N/l 48
Hình 3.2 Đường chuẩn xác định hàm lượng NO2—N/l 51
Hình 3.3 Đường chuẩn xác định hàm lượng NO3 N/l 54
Hình 3.4 Đường chuẩn xác định hàm lượng PO43— P/l 57
Hình 3.5 Sự biến thiên hàm lượng trung bình N-NH4+ và N-NO3 trong các ô mưa giả với các cách bòn phân khác nhau 64
Hình 3.6 Sự biến thiên hàm lượng trung bình N-NH4 + , N – NO2 và N-NO3 -trong các ô mưa giả với các cách bòn phân khác nhau 65
Hình 3.7 Sự biến thiên hàm lượng trung bình P-PO43- và P tổng trong các ô mưa giả với các cách bòn phân khác nhau 66
Hình 3.8 : Hàm lượng đạm bị rửa trôi với các ô có cách bón phân khác nhau tại lưu vực Đông Cao 71
Trang 11Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trang 12Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
MỞ ĐẦU
Vấn đề ô nhiễm các nguồn nước ngày càng trở nên nghiêm trọng do các chất thải từ nhiều hoạt động phát triển kinh tế gây ra Đặc biệt vấn đề ô nhiễm dinh dưỡng đang làm cho chất lượng nước thay đổi theo chiều hướng bất lợi
cả cho mục đích sử dụng nước và các hệ sinh thái nước Một trong những hậu quả chính của ô nhiễm dinh dưỡng là hiện tượng phú dưỡng
Phú dưỡng hóa được định nghĩa như là sự làm giàu nước quá mức bởi những chất dinh dưỡng vô cơ cùng với dinh dưỡng có nguồn gốc thực vật Thông thường đó là muối nitrat và photphat Phốt pho là yếu tố chính gây sự phú dưỡng nước hồ [1] Trong nước hồ bình thường, phốt pho là một yếu tố giới hạn phát triển chung cho sinh vật phù du bởi vì nó tồn tại ở nồng độ thấp dưới dạng hợp chất, sinh vật phù du có thể chỉ sử dụng PO4
hòa tan để phát triển Phốt pho dạng hợp chất bị tảo hấp thụ, lại tiếp tục được tái sinh trở lại sinh vật phù du qua đường bài tiết từ cá, động vật nổi và các hoạt động của vi khuẩn Đã có nhiều công trình nghiên cứu về hiện tượng phú dưỡng nước hồ
và đưa ra các chỉ số đánh giá mức độ phú dưỡng nước [1] Tiêu chuẩn đánh giá mức độ phú dưỡng nước hiện tại của cục Môi trường Mỹ áp dụng chủ yếu dựa vào các tham số về tổng lượng các muối phốt pho, muối nitơ ngoài ra còn
có các tham số về chất diệp lục và độ trong suốt Khi các tham số này vượt một ngưỡng nào đó thì có thể kết luận được mức độ phú dưỡng của nước
Nguyên nhân gây lên hiện tượng phú dưỡng trong nguồn nước ở các vùng nông thôn Việt Nam
Thứ nhất: Người dân nông thôn Việt Nam thường có thói quyen xây nhà cửa của mình bên cạnh các kênh mương, ao hồ và xả luôn rác thải, nước sinh hoạt hoặc đi cầu ngay trên các kênh mương đó
Thứ hai: Nguồn dinh dưỡng dư lớn khác tạo lên sự dư thừa là do các trang trại nuôi công nghiệp (đặc biệt là các trang trại nuôi tăng sản) chi phí
Trang 13Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
cho lao động dọn chuồng cao, những vùng nuôi gia súc ở xa vùng trồng trọt nơi mà chất thải chăn nuôi dễ bị dư thừa…
Thứ ba: Truyền thống lâu đời của người Việt Nam là nền nông nghiệp
Để tăng sản lượng người dân đã lạm dụng bón phân hóa học, phun thuốc trừ sâu không theo tiêu chuẩn dẫn đến sự dư thừa các hàm lượng dinh dưỡng trên
bề mặt nước
Thứ tư: Việc quản lí và khai thác rừng bị lơi lỏng không chặt chẽ dẫn tới tình trạng phá rừng bừa bãi không tuân theo một quy hoạch nhất định làm cho đất trên bề mặt bị rửa trôi, xói mòn [1]
Từ các nguyên nhân gây nên hiện tương phú dưỡng, chúng tôi đã tìm cách cách khắc phục để phục hồi các nguồn nước bị phú dưỡng hóa.Trong đề tài nghiên cứu chúng tôi quan tâm chủ yếu đến chất lượng dinh dưỡng bị tiêu hao, xói mòn từ đất vào nước do tác động tự nhiên (mưa, lũ) hoặc do con người (canh tác nông nghiệp hoặc hoạt động khác)
Chính vì vậy chúng tôi đã chọn đề tài: ―Nghiên cứu và khảo sát một số
thành phần dinh dưỡng trong mẫu nước thuộc thôn Đông Cao, xã Tiến Xuân , huyện Thạch Thất, Hà Nội”
Với đề tài trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu các nội dung như sau: + Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng NH4+, NO2-, NO3-, PO43- + Xác định hàm lượng các chỉ số NH4+
, NO2 -
, NO3 -
, T - P, PO4
3-, trong nước thuộc thôn Đông Cao, Xã Tiến Xuân, Huyện Thạch Thất, Hà Nôi liên tục theo thời gian
+ Nhận xét, đánh giá các kết quả thu được
+ Rút ra kết luận
Trang 14Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Chương 1
TỔNG QUAN 1.1 Nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước
Nước là đối tượng chịu ảnh hưởng mạnh nhất của con người và môi trường, đã và đang bị sự ô nhiễm thêm ngày càng trầm trọng hơn Nguyên nhân chính là dân số tăng nhanh đòi hỏi về nhu cầu lương thực và thực phẩm tăng theo cả về số lượng và tính đa dạng Đối vời sản xuất nông nghiệp, gia tăng dân số còn kéo theo sự sụt giảm bình quân diện tích đất tính theo đầu người, tăng năng suất cây trồng trong năm đòi hỏi phải tăng đầu vào sử dụng nhiều phân bón và hóa chất Cùng với đó nhiêu cầu dịch vụ và các ngành sản xuất phục vụ cho nhiêu cầu con người cũng tăng làm lượng nước thải đổ ra nhiều gây ô nhiễm cho vùng và các thành phố Trong nước thải có chứa nhiều chất gây ô nhiễm, có thể chia thành các nhóm chính sau:
Nhóm nước thải sinh hoạt: từ các khu dân cư đô thị, trường học, bệnh viện
luyện kim, giấy, chế biến nông sản, thực phẩm, các lò giết mổ gia súc
Nhóm nước thải nông nghiệp: từ phân bón, hoá chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) các trang trại, đồng ruộng
Các chất thải rất đa dạng và phức tạp, chúng tồn tại ở thể rắn, thể lỏng
và thể khí Bao gồm các kim loại và phi kim, các đơn chất và hợp chất, các chất vô cơ và hữu cơ, các chất độc, ít độc và không độc Những chất thải này, qua các quá trình phong hóa, biến đổi tạo thành các ion đi vào nguồn nước, cả trong nước mặt, nước thải và nước ngầm
1.1.1 Nguồn gốc các chất ô nhiễm hữu cơ, N và P trong nước
Một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước là các ion dinh dưỡng chứa N và P, chúng đi vào nguồn nước từ những ion hay được sinh ra
Trang 15Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
do các quá trình phân hủy sinh học và hóa học Các ion dinh dưỡng có mặt trong các nguồn nước chủ yếu do các nhóm chất thải sinh học, chất thải của công nghiệp thực phẩm và chất thải của nông nghiệp đặc biệt là phân bón
Trong thế kỉ này lượng phân bón sử dụng tăng nhanh chóng, ở Mỹ tới trên 40kg phân vô cơ/người hàng năm Nông dân miền Nam nước ta lại có thói quyen bón phân quá liều, nhất là phân vô cơ đạm, lân, nitơ và photphat hoạt động khác nhau trong đất Nitrat tương đối lưu động do ưu thế về điện tích âm hóa trị một trong dung dịch đất, vì thế chúng dễ dàng mất đi nếu thực vật chưa kịp hút lấy Photpho bị kết tủa dưới dạng muối sắt, canxi, nhôm, sau
đó chúng giải phóng rất chậm [1]
Tính tan của muối nitrat làm cho nông nghiệp trở thành nguồn nitơ chủ yếu làm ô nhiễm nguồn nước ngọt Owens (1970) cho rằng nông nghiệp chiếm 71% khối lượng nitơ chảy xuống sông Great Ouse ở miền Trung nước Anh so với 6,2 % lượng photpho Khoảng 50% lượng nitơ (200 – 250kg/ha) từ phân bón khoai tây ở Đông Mỹ bị mất do nước ngầm Còn ở Đắclắc thì nông dân bón 600 kg N/ha cho cà phê đất đỏ vẫn không cho năng suất cao hơn 200 kg N/ha [1] Lượng nitơ dư thừa này đã đổ vào hồ làm phú dưỡng hóa [1]
Nồng độ nitrat trong các sông luôn theo sát nồng độ trong các sông nhánh Nitrat có ít vào mùa hè, thậm chí khi bón phân cho các loại cây cối đang phát triển, cây đã dùng hết lượng nitơ có khả năng sử dụng Một lượng nhỏ nước dịch chuyển xuống phía dưới đất trong mùa hè do nước bốc hơi mạnh Khi nước bay hơi kém đi vào mùa đông, nitrat bị lọc qua đất và lượng nitrat trong nước sông tăng lên Tốc độ mất nitơ giảm một lần nữa vào cuối mùa đông do trữ lượng nitrat hòa tan bị cạn kiệt, nhiệt độ thấp đã làm nitrat hóa Mức độ nitrat hàng năm ở sông theo sát mức độ sử dụng phân bón hàng năm trên lưu vực sông Lượng phân bón này tăng nhanh chóng trong 2 thập kỉ
Trang 16Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
cuối Trong 8 dải sông ở miền Trung nước Anh độ tăng hàng năm vào khoảng 0,07 – 0,22 mg/l Ở vùng nông thôn và trồng trọt phía Đông nước Anh tăng khoảng 0,25 – 0,28 mg/l hàng năm [1] Lượng photphat mất đi do lọc qua đất nông nghiệp không đáng kể, photphat mất đi chủ yếu do bị bào mòn rửa trôi Việc trồng trọt trong nông nghiệp làm tăng độ bào mòn tự nhiên do đất thường để trống vài tháng mà lại có mưa lớn trong năm Photpho mất vào nước tương đương 60% phân bón cho đất Phần nhiều những photpho này này
bị liên kết chặt chẽ với các hạt đất và không thể sử dụng được ngay cả khi chúng tới nước ngọt Độ tan của photphat tăng lên khi các hạt đất trong nước tạo thành bùn kị khí
Nguồn dinh dưỡng khác tạo nên sự dư thừa này từ nông nghiệp là các trang trại nuôi, đặc biệt là khi tăng sản Chi phí cho lao động don chuồng cao
và những vùng nuôi gia súc lại ở xa vùng trồng trọt Photpho do gia súc thải
ra nhiều gấp 4 lần bình thường do người thải ra Mặt khác chất thải sinh hoạt của con người, động vật và các trang trại chăn nuôi gia súc Các hợp chất hữu
cơ từ những nguồn này bị phân huỷ dưới tác dụng của vi sinh vật (VSV), làm cho nồng độ các ion dinh dưỡng tăng lên [24], [43]
Bảng 1.1 Hàm lượng chất thải của con người do sinh hoạt đưa vào môi
trường qua nuớc thải [6], [45]
Trong đó: N (hữu cơ)
N (vô cơ)
612 40% (của tổng N) 60% (của tổng N)
Trong đó: P (hữu cơ)
0,84 70% (của tổng P)
Trang 17Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Do sinh hoạt của dân cư đô thị và nông thôn khác nhau, nên hàm lượng tác nhân ô nhiễm N và P trong nước thải cũng khác nhau
Bảng 1.2 Hàm lượng tác nhân ô nhiễm N, P trong nước thải sinh hoạt tại
đô thị và nông thôn ở Ixrael [7], [43]
và nước sinh hoạt gia đình đã qua sử dụng thải ra, một phần là nước thải của các cơ sở công nghiệp xen lẫn trong các khu dân cư đô thị Tùy theo mức độ
xử lí, nước thải công nghiệp sẽ được hòa vào hệ thống thoát nước chung hay
hệ thống thoát nước riêng [4]
Khi nước thải công nghiệp đã xử lí đạt mức được phép thải vào hệ thống thoát nước chung, được gọi chung là nước thải đô thị [4] Nước thải đô thị có các đặc tính trung bình chỉ ra ở bảng l 6
Trang 18Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trang 19
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Tỉ số COD/BOD của nước thải dân dụng và đô thị thường dao động trong khoảng 2 2,5 trong khi đó tỉ số này đối với nước thải công nghiệp biến đổi rất nhiều, thậm chí lên tới 10 [4] Nước thải công nghiệp không có đặc
Trang 20Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
điểm chung, mà phụ thuộc vào từng ngành sản xuất Một số dữ liệu đưa ra trong các bảng dưới đây
Bảng 1.4 Hàm lượng chất thải do hoạt động của con người [7]
1
NH4+
6 12 mg/người/ngày 60% của N tổng
2
P
73,2mg/l 59,0mgl
Bảng 1.5 Một số đặc trưng của chất thải công nghiệp sữa [4]
Lít nước/lít sữa
BOD (mg/l)
Huyền phù (MES) mg/l
Bảng 1.6 Một số đặc trưng của chất thải công nghiệp hoá chất [4]
Supephotphat H2SO4, HF, SiF6H2; H3PO4, thạch cao, bùn
Thuốc tẩy, bột giặt ABS, LAS, tripolyphotphat, rượu no chứa sunfat,
SO4 2-
Trang 21Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trong nước tự nhiên, vùng không bị ô nhiễm chỉ chứa một lượng nhỏ
- N/1, nồng độ photphat khoảng 0,05 mgP/1 hoặc nhỏ hơn [47], [49, [50] Trong khi đó, ở vùng bị ô nhiễm, nồng độ NO3
có thể lên tới 10 mg NO3-
- N/1, nồng độ photphat có thể tới 0,5 mgP/1 hoặc cao hơn Cùng với nó việc quản lý rừng có thể ảnh hưởng cục bộ tới dinh dưỡng
ở trong sông Một khu rừng ở Mỹ được chặt và bỏ không, người ta ngăn ngừa cây mọc lại bằng thuốc và thấy lượng nitrat tăng gấp 50 lần so với rừng không
bị chặt Ở một số nước người dân thường bón phân cho rừng và điều đó có thể dẫn đến sự phú dưỡng hóa cục bộ Photphat được bón cho các cây non mới trồng trong các cánh rừng mới, việc trồng cây gây rừng có thể gây ra sự tăng
Trang 22Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
độ phì nhiêu trong lưu vực nội địa [1] Việt Nam là một nước nông nghiệp, theo các nghiên cứu: một lượng lớn photphat, amoni, nitrat, được sử dụng làm phân bón trong trồng trọt Lượng phân dư thừa do cây cối không hấp thụ hết,
bị giữ lại trong đất, một phần bị rửa trôi vào các nguồn nước mặt và nước ngầm Người ta đã xác định được rằng, trong điều kiện lí tưởng về nhiệt độ, thời tiết và kỹ thuật chỉ có 50 70% lượng phân bón được cây sử dụng
2 20% bị mất do bay hơi, 15 20% được giữ lại trong đất do liên kết với các hạt sét, hạt keo, 2 10% bị rửa trôi đi vào các nguồn nước [1] Trong điều kiện nóng ẩm cùng với nghề trồng lúa nước ở nước ta, thì tỉ lệ rửa trôi và mất mát chắc chắn còn lớn hơn rất nhiều
Tóm lại, các chất ô nhiễm hữu cơ, N và P trong nước mặt và nước thải,
có xuất xứ bởi nhiều nguyên nhân và tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, nguyên nhân chủ yếu là do con người Nếu con người không biết cách khắc phục nó
sẽ để lại nhiều hậu quả mà nếu khắc phục chúng ta phải mất một thời gian dài Trên đây chúng tôi sẽ đề cập đến các hậu quả mà chúng ta có thể nhìn thấy từ
sự ô nhiễm:
1 Sự đa dạng các loài sinh vật giảm đi, loại thống trị thay đổi
2 Sinh khối thực vật và động vật tăng lên
3 Độ đục tăng lên
4 Tốc độ lắng tăng, tuổi thọ tối đa của hồ giảm
5 Nguồn nước bị thiếu oxy
Từ các hậu quả trên là các vấn đề con người phải đối mặt
1 Xử lý nước uống khó khăn, nước có thể có mùi và không thể chấp nhận được
2 Nước có thể gây hại cho sức khỏe với con người và sinh vật
Trang 23Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3 Giảm giá trị vui chơi giải trí
4 Tốc độ dòng chảy thay đổi, đi lại và vận chuyển có sự cản trở
5 Các loại động vật có giá trị thương mai (cá nước ngọt…) có thể
bị mất đi [1]
Nhận thấy các hậu quả mà con người phải đối mặt cho thấy, việc quản
lí và bảo vệ môi trường cần phải được thực hiện nghiêm túc Nếu việc quản lí môi trường còn lơi lỏng, thì tình trạng ô nhiễm môi trường sẽ ngày càng trầm
trọng hơn [1]
1.1.2 Sự chuyển hóa các chất ô nhiễm hữu cơ, N và P trong nước
Các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt chủ yếu gồm: protein (40 50%), hiđratcacbon (40 50%) và chất béo (5 10%) Đa số trong đó
là các hợp chất dễ phân hủy sinh học, một số phân hủy chậm, và có khoảng
hủy sinh học là: đường, protein, phenol, một số trường hợp gồm cả formaldehyt, anilin, thuốc tẩy rửa và hidrocacbon thơm
Do sự biến đổi sinh học và hoá học, ion NH4+ bị chuyển hoá thành NO2
-và NO3- Nitrat là sản phẩm cuối cùng của sự phân huỷ các hợp chất hữu cơ chứa N có trong chất thải của người và động vật :
Như vậy, khi hàm lượng các chất ô nhiễm hữu cơ nhỏ, các quá trình tự nhiên
có thể tự làm sạch chúng Tuy nhiên, quá trình oxi hóa (l.l) xảy ra rất chậm, trong điều kiện thường, để oxi hóa 10 mg NH4+ về NO2- cần 15 ngày, còn để oxi hóa 10 mg NO2- về NO3- cần 40 ngày Tốc độ của quá trình oxi hóa này phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Trong khoảng từ 9 26oC quá trình này thay đổi rất ít, nhưng ở nhiệt độ < 90C tốc độ oxi hóa xảy ra cực kỳ chậm, còn ở
00C quá trình nitrit hóa hầu như bị đình trệ hoàn toàn
Trang 24Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Các hợp chất P tan trong nước, tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau, chủ yếu là các polyphotphat và octophotphat Các polyphotphat thường có công thức chung dạng thẳng Mn+2PnO3n+l và dạng vòng (MPO3)n Trong công nghiệp chất tẩy rửa, người ta hay sử dụng các loại Na5P3O10, Na4P2O7 hoặc dạng trimetaphotphat (NaPO3)5 Chẳng hạn, trong thành phần của chất tẩy rửa
có tới 25 45% Na5P3O10, ngoài ra còn có Na4P2O7, Na3PO4 với một tỉ lệ đáng kể Khi thải vào môi trường, các chất này có thể tự phân hủy nhờ phản ứng thủy phân, dưới tác dụng của vi sinh vật (VSV) thành octophophat [4], [8]
P3O10 5-
Trong nước ô nhiễm có chứa nhiều chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học thì chỉ số BOD cao, chỉ số oxy hòa tan DO thấp Khi lượng oxy hòa tan quá thấp (DO < 2 ppm), các VSV sẽ lấy oxy của các hợp chất chứa oxy có trong nước để thực hiện phản ứng khử yếm khí [8]:
SO4
C6H12O6 + 4NO3- VSV 2N2 + 6O2 + 6H2O (1.6) 4NO3- + 5[C] VSV 2N2 + 3CO2 + 2CO32- (1.7) 6NO3- + 5[S] + 2CaCO3 VSV3N2 + 2CO2 + 2CaSO4 + 3SO42- (1.8) Trong đất, một phần HCBVTV bị phân hủy và được cây hấp thụ, phần còn lại tồn lưu và di chuyển đi vào các mạch nước ngầm Lượng thuốc tồn dư
Trang 25Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
trong đất bị phân giải dần dưới tác động của các quá trình hoá học, sinh học
và lí học Sản phẩm phân giải thường ít độc hơn, nhưng cũng có trường hợp sinh ra chất độc hơn, chẳng hạn thuốc DDT bị thuỷ phân dưới tác dụng của VSV tạo thành diclodiphenyldicloetan (DDD) độc hơn DDT [8]
1.1.3 Tác hại của các chất ô nhiễm chứa N, P và ô nhiễm hữu cơ
Nhìn chung, các ion photphat ít hoặc không gây độc hại với sức khỏe con người [20], [54] Nhưng ở dạng hữu cơ, nhất là các hợp chất có trong thành phần của HBBVTV và sản phẩm y tế, thì gây nhiều tác hại cho con người và môi trường Một số loại bị phân hủy khá nhanh, một số khác lại rất bền vững, tồn lưu lâu và tích lũy trong nông sản, thực phẩm [35] Các chất thải có nguồn gốc từ HCBVTV thường tồn lưu lâu trong môi trường, khó bị phân giải sinh học thành các sản phẩm vô hại, nên dễ tập trung vào cá, tôm và các thực vật nước, gây hại cho con người khi sử dụng chúng [29]
HCBVTV phân giải rất chậm nếu lượng thuốc tồn dư lớn, nhất là ở loại đất có hoạt tính sinh học kém như đất cát Do đó, thuốc dễ bị rửa trôi, gây ô nhiễm các nguồn nước, cả nước mặt và nước ngầm Như vậy, các sinh vật và VSV có ích sống trong đất và nước cũng chịu những ảnh hưởng có hại, ở mức
độ ô nhiễm nặng có thể bị hủy diệt hoàn toàn
Trong số các chất độc nguy hại vào bậc nhất phải kể đến đioxin Theo cách nhìn của hóa học, đioxin được hiểu là tập hợp các chất đồng đẳng, đồng phân của các hợp chất hữu cơ halogen tuần hoàn sinh học Chất này được phát hiện và nghiên cứu từ những năm 1956-1957 Ngoài dạng chất độc màu da cam được rải trong chiến tranh, đioxin còn chứa trong các chất thải rắn, trong các ngành công nghiệp hóa dầu, công nghiệp quân sự và công nghiệp giấy Khi cơ thể bị nhiễm chất độc đioxin, sẽ gây nhiều tác hại nguy hiểm, vì đioxin
có hoạt tính tương tự như chất phóng xạ, gây ung thư do đột biến gen, phá vỡ
Trang 26Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
sẽ bị chết, còn các VSV yếm khí lại có điều kiện phát triển mạnh, chúng phân hủy các chất thải thành những sản phẩm độc hại có mùi hôi thối, khó chịu Vì vậy nước đã bị ô nhiễm càng bị ô nhiễm nặng hơn [10], [20]
Các ion dinh dưỡng thực tế không độc hoặc ít độc, nhưng sự có mặt của chúng trong nước mặt và nước thải là nguồn ''thức ăn'' của rong tảo [20, 38], khi hàm lượng các ion này cao, rong tảo phát triển rất mạnh, nước
có màu xanh, độ nhớt tăng lên, gây tắc nghẽn dòng chảy Đó là hiện tượng phú dưỡng hay phì dưỡng (Eutrophication) Những lớp rong tảo sống gần mặt nước, cản trở ánh sáng mặt trời rọi xuống lớp rong tảo ở dưới, gây hạn chế quá trình quang hợp, giảm hàm lượng DO, rong tảo phía dưới bị chết Khi rong tảo chết lại cần một lượng lớn oxy để phân hủy, vì thế lượng oxy
đã ít lại càng ít hơn Đó là nguyên nhân làm cho các VSV hiếu khí không phát triển được hoặc bị chết, còn các VSV yếm khí càng hoạt động mạnh hơn và gây ô nhiễm nguồn nước nặng hơn [20] Hiện tượng phú dưỡng phụ thuộc vào dòng nước sạch, chu kỳ dinh dưỡng, sự pha loãng nguồn nước và
sự đối lưu giữa các lớp nước [8], [54]
Hàm lượng NH4+ cao ảnh hưởng đến sự phát triển của cá, gây kích thích mạnh cơ quan hô hấp, co giật và dẫn đến chết Nếu hàm lượng chưa đủ liều gây chết LD (Lethal dose), sẽ làm giảm khả năng sinh sản của chúng Với hàm
Trang 27Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
-N trong nước uống không được vượt quá 9 mg/1 [10], [45]
Nitrit là chất rất độc, mặc dù nó ít bền, dễ bị oxi hoá thành nitrat Khi xâm nhập vào cơ thể, nitrit đi vào máu, kết hợp với hemoglobin (có trong hồng cầu là phần tử có chức năng vận chuyển oxi trong cơ thể), chuyển hóa thành methemoglobin, cuối cùng thành methemoglobinamin là chất ngăn cản việc liên kết và vận chuyển O2, gây bệnh thiếu O2 trong máu và phát sinh bệnh máu trắng [8], [45, [46]:
Trang 28Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Sự gia tăng hàm lượng N, P vô cơ là nguyên nhân gây nên hiện tượng phú dưỡng nguồn nước mặt, thúc đẩy sự phát triển mạnh của các loài thực vật bậc thấp (rong, tảo) và các thực vật bậc cao [21] Khi nồng độ P tổng ≤ 0,5 mg/1 và nồng độ octophotphat < 0,05 mg/1 thì không thể xảy ra hiện tượng phú dưỡng [54]
1.1.4 Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm các nguồn nước
Để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước, các quốc gia và các tổ chức hữu trách của Liên hiệp quốc (UN) đã xây dựng các bộ tiêu chuẩn riêng Dưới đây là một số tiêu chuẩn Việt nam:
Trang 29Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
và tích lại trong nông sản, thực phẩm
Bảng 1.8 Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt, trích TCVN 6772 - 2000 [ 31]
vị
Giới hạn cho phép Mức
I
Mức
II
Mức III
Bảng 1.9 Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp, trích TCVN 5945 - 1995 [31]
Trang 30Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trong đó: A là loại nước thải có thể đổ vào các khu vực dùng làm nguồn cấp nước sinh hoạt B là loại nước thải có thể đổ vào các khu vực dùng cho các mục đích giao thông thuỷ, tưới tiêu, bơi lội, nuôi trồng thuỷ sản, trồng trọt Các nguồn nước thải có giá trị các thông số lớn hơn giá trị tại cột B, nhưng nhỏ hơn giá trị tại cột C chỉ được đổ vào nơi quy định Còn nguồn nước thải có các giá trị thông số lớn hơn các giá trị tại cột C thì không được phép thải ra môi trường
1.2 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước
1.2.1 Chỉ số pH
Đây là chỉ tiêu cần kiểm tra đối với chất lượng nước cấp và nước thải Giá trị pH của nước có ảnh hưởng quan trọng tới thành phần các chất trong nước, ảnh hưởng đến các quá trình lý học, hóa học và sinh học xảy ra trong nước
1.2.2 Độ dẫn điện
Độ dẫn điện của nước liên quan đến sự có mặt của các ion trong nước Các ion này thường là muối của kim loại như NaCl, KCl, SO42-
, NO3-, PO4v.v Tác động ô nhiễm của nước có độ dẫn điện cao thường liên quan đến tính độc hại của các ion tan trong nước
3-Độ dẫn (hoặc nồng độ muối) cũng rất quan trọng Nó đóng vai trò là đại lượng chỉ thị tỷ lệ của các nguồn thải có tính chất khác nhau Nó cũng quyết định đến sự thống trị của một số loài vi sinh vật và sinh vật này so với một số loài khác
1.2.3 Hàm lượng amoni NH 4
+
Ion amoni là một trong những yếu tố giới hạn đặc trưng cho độ độc hại
xuất hiện do quá trình hoạt động của vi khuẩn Trong điều kiện yếm khí NH4
+
được tạo thành do quá trình khử
Trang 31Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
chất hữu cơ Ion amoni có trong nước thải sinh hoạt và nước thải các ngành
công nghiệp hoá chất, phân đạm, luyện kim, hoá dầu
1.2.4 Hàm lƣợng nitrit NO 2
-
Nitrit là sản phẩm trung gian của quá trình oxy hoá sinh hoá amoniac hoặc khử nitrat Sự xuất hiện của nitrit chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn các loại phế thải sinh hoạt của người và động vật Nitrit là chỉ tiêu giới hạn đặc trưng cho độ độc hại của nước
Trong nguồn nước mặt, nitrit là nguồn chất dinh dưỡng cho phù du thực vật, dễ gây ra hiện tượng phú dưỡng
có nhiều trong nước thải công nghiệp hoá chất, sơn tổng hợp, thuỷ tinh, in tráng ảnh và nước thải sinh hoạt
1.2.6 Hàm lƣợng P
Theo quy định của Cục bảo vệ môi trường Mỹ (US EPA- 1986) về chất lượng nước mặt, hàm lượng photphat không được vượt quá 0,05 mg P/1 Trong các hồ chứa, chỉ nên duy trì nồng độ photphat nhỏ hơn 0,025 mg P/1 Các dòng dẫn nước có nồng độ photphat > 0,l mg P/1 thì không được đổ vào các hồ chứa, vì rong tảo sẽ phát triển mạnh, gây ô nhiễm Các nguồn nước mặt có nồng độ photphat trong khoảng 0,01 0,03 mg P/1 thì được coi là
Trang 32Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
a, Xác định pH của nước bằng phương pháp điện cực
Phương pháp này dựa trên việc đo sự thay đổi thế năng xuất hiện giữa
bề mặt tiếp xúc bên ngoài của màng điện cực thuỷ tinh và bề mặt màng điện cực phía trong với dung dịch chuẩn
b, Xác định pH của nước bằng phương pháp so màu
Khi thêm vào nước mẫu một lượng chất chỉ thị thích hợp thì màu sắc dung dịch tạo nên sẽ phụ thuộc vào pH nước mẫu, đem so sánh màu tạo nên với thang màu tiêu chuẩn sẽ biết được pH nước mẫu
1.3.2 Ion amoni (NH 4
+
)
a) Phương pháp chuẩn độ gián tiếp:
Khi dung dịch chứa NH4
lớn trong nước với độ chính xác không cao
b) Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử Nestler:
+ 2K2[HgI4] + 4KOH Hg2ONH2I +7KI +3H2O
So màu dung dịch thí nghiệm và thang màu tiêu chuẩn sau khi thêm thuốc thử 15 phút ở trên máy so màu ở bước sóng 400 – 425 nm
Trang 33Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
c) Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử Phenat:
Trong môi trường kiềm (pH = 10,5 - 11,5) ion NH4
+
phản ứng với hipoclorit (ClO-) tạo thành monocloamin (NH2Cl)
1.3.3 Ion nitrit (NO 2 - )
a) Phương pháp chuẩn độ thể tích bằng KMnO 4
Phương pháp này dựa trên cơ sở oxy hoá NO2
thành NO3
bằng KMnO4 Bởi vậy, có thể chuẩn độ NO2-
của quá trình chuẩn độ được nhận biết khi xuất hiện màu tím nhạt của một giọt KMnO4 dư
b) Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử Gris - Ilos
Cơ sở của phương pháp dựa trên phản ứng tạo hợp chất azo mầu hồng Phản ứng này rất nhạy chỉ cần lượng vết NO2
đã xuất hiện mầu hồng
Độ loãng tối thiểu: 0,01g, nồng độ giới hạn 1,5.10-6, độ loãng giới hạn 5.10-6
Các ion Fe, Sb, Ag, Hg cản trở phản ứng này
Hợp chất Azoic màu hồng có bước sóng hấp thụ cực đại max = 520 nm
c)Phương pháp so màu Azo-Dye
Phương pháp này tương tự như phương pháp Gris - Ilos dựa trên phản ứng tạo hợp chất Azo mầu hồng ở pH=1,5 - 2 của ion NO2 với thuốc thử là hỗn hợp Sulfanilamide (H2N-C6H4- SO2NH2) và N-(1- Naphthy ethylendiamine dihydrochloride (C12H10Cl2N2).2HCl
Trang 34Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1.3.4 Ion nitrat (NO 3 - )
a) Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử phenolđisunfonic
Ion NO3- tác dụng với axit đisunfophenic tạo thành axit nitrophenol đisunfonic Axit này trong môi trường kiềm sẽ tạo thành một muối có màu
lượng NO3-
b) Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử Brucxin
Brucxinsunfat trong môi trường H2SO4 13N kết hợp với NO3- ở 1000C tạo phức màu vàng có độ hấp thụ cực đại tại = 410 nm
Phương pháp này có thể xác định được nồng độ NO3
trong nước từ 0,1 mg/l - 10 mg/l N(NO3
Trang 35Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
d) Phương pháp trắc quang với thuốc thử Diphenylamin
Nguyên tấc dựa trên phản ứng oxi hoá khử giữa ion NO3- với
Diphenylamin trong môi trường axit H2SO4 đậm đặc:
trước khi thực hiện phản ứng tạo màu
Trang 36Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1.3.5 Ion photphat (PO 4 3- ) tự do
a) Phương pháp trắc quang sử dụng chất khử SnCl 2
Ion PO43- và molipdat trong môi trường axit phản ứng tạo thành kết tủa màu vàng amoniphotphomolipdat Muối này có tính oxy hoá, dễ bị khử bởi các chất khử (SO2, Zn, benzindin) tạo ra màu xanh molipden đặc trưng Cường độ màu phụ thuộc vào hàm lượng photphat có trong dung dịch Đem
so màu với thang chuẩn trên máy so màu, ta xác định được hàm lượng photphat trong mẫu
b) Phương pháp trắc quang sử dụng chất khử axit Ascorbic
Amonimolipdat và antimoni kalitatrat trong môi trường axit sẽ phản ứng với ion PO43-
tạo thành phức antimon photpho molipdat Phức này được khử bằng axit ascorbic tạo thành phức có màu xanh đậm, có độ hấp thụ cực đại tại bước sóng =880nm Độ đậm của màu tỉ lệ với nồng độ photphat
Nồng độ photphat trong mẫu được xácđịnh dựa vào đường chuẩn
Các yếu tố cản trở: Các ion AsO4
3-, SiO3
cũng có phản ứng tương tự tạo các kết tủa (NH4)3H4[As(Mo2O7)6] [9] Ở nồng độ thấp khoảng 0,1 mg As/l đã gây nhiễu cho việc xác định photphat Cr(VI) và NO2
cũng gây ảnh hưởng cản trở, làm giảm kết quả phân tích 3% ở nồng độ 1 mg/l, giảm 10
15% ở nồng độ 10 mg/l [37]
1.3.6 Xác định photpho tổng số
Hàm lượng phôtpho tổng trong nước bao gồm tổng hàm lượng phôtpho
vô cơ và phôtpho hữu cơ Việc phân tích xác định hàm lượng Phôtpho tổng tiến hành qua 2 giai đoạn
Trang 37Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Giai đoạn 2: Xác định hàm lượng phôtphat bằng phương pháp ở mục 1.3.5
1.4 Nguyên tắc của phương pháp trắc quang
1.4.1 Nguyên tắc
Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS là phổ hấp thụ của các chất tan ở trạng thái dung dịch đồng thể của một dung môi nhất định, như nước, methanol, benzen, toluen, chloroform, Vì thế muốn thực hiện được phép đo phổ này ta
có các bước thực hiện như sau:
Hoà tan chất phân tích trong một dung môi phù hợp (nếu là các chất tự
có phổ hấp thụ nhậy, như một số chất hữu cơ), hay là cho chất cần xác định, chủ yếu là các ion kim loại, tác dụng với một thuốc thử trong một dung môi thích hợp để tạo ra một hợp chất có phổ hấp thụ UV-VIS nhạy
Chiếu vào dung dịch mẫu chứa một chất cần phân tích một chùm tia sáng có năng lượng phù hợp để cho chất phân tích hay sản phẩm của nó hấp thụ bức xạ để tạo ra phổ hấp thụ UV-VIS của nó Vì thế chất phân tích (mẫu phân tích) cần được đựng vào ống đo hay cu vét có bề dày nhất định
Thu, phân ly phổ đó và chọn sóng cần đo của chất phân tích rồi ghi lại cường độ của phổ Nghĩa là đo cường độ chùm sáng sau khi đã đi qua dung dịch mẫu nghiên cứu
1.4.2 Phương pháp đường chuẩn trong phép phân tích định lượng bằng trắc quang
Trang 38Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Dung dịch chuẩn chất nghiên cứu X 0 a b k
Trang 39Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Sau khi lập đồ thị chuẩn xong, ta pha chế các dung dịch cần xác định trong điều kiện giống như khi xây dựng đường chuẩn (cùng dung dịch so sánh), cùng cuvét, cùng bước sóng hoặc kính lọc sáng) được các giá trị Ax, dùng đồ thị chuẩn ta sẽ tính được Cx Đường chuẩn này có thể dùng trong thời gian khá lâu, hàng ngày trước khi dùng cần hiệu chỉnh lại cho đúng với điều kiện thí nghiệm của ngày hôm đó
1.4.3 Ưu nhược điểm của phương pháp trắc quang
* Phép đo phổ UV-VIS có những ưu điểm sau:
Phép đo UV-VIS được dùng phổ biến
Đơn giản, dễ thực hiện, nhanh chóng, thiết bị không đắt tiền
Phù hợp với việc định lượng nhiều chất có hàm lượng nhỏ
Phân tích được hàng loạt mẫu
* Nhược điểm:
Độ chọn lọc của phương pháp kém vì một thuốc thử có thể tác dụng với nhiều chất khác nhau tạo ra các phức màu có cực đại hấp thụ trùng nhau hay gần nhau
Phép đo phụ thuộc vào một số điều kiện: thời gian, pH, lượng dư thuốc thử, nhiệt độ
Trang 40Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Địa điểm nghiên cứu
2.1.1.Giới thiệu chung về lưu vực Đồng Cao [2]
Lưu vực Đồng Cao là một trong những vùng cao tại Việt Nam, lưu vực này nằm ở xã Tiến Xuân, huyện Thạch Thất, Hà Nội, phía Tây bắc Việt Nam (20o57’N, 105o29’E) cách trung tâm Hà Nội khoảng 50 km
Lưu vực Đồng Cao rộng 49,7 ha, được bao quanh bởi các ngọn đồi với độ dốc trung bình 40%, các sườn núi này nằm ở phần giữa của lưu vực và chủ yếu được người dân trong lưu vực sử dụng vào việc canh tác ( hình 2.1)
Hình 2.1 : Toàn cảnh lưu vực Đồng Cao [2]
Xã Tiến Xuân được thành lập từ bẩy làng, trong đó lưu vực Đồng Cao được tạo thành chủ yếu từ 3 thôn Đồng Cao, Đồng Đậu và Quê Vải Đời sống của nông dân chủ yếu dựa vào hoạt động nông nghiệp với canh tác lúa nương (1980), ngô (1981 – 1984), ngô xen sắn (1985 - 1990), sắn, màu