Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đánh giá nguồn gốc các chất dinh dưỡng (n, p) và sự trao đổi kim loại nặng trong môi trường nước và trầm tích tại lưu vực sông Cầu, địa phận

Luận văn nghiên cứu được các quá trình sinh địa hóa xảy ra trong trầm tích và biến đổi hàm lượng kim loại nặng cũng như các chất phú dưỡng và các chỉ tiêu hóa học khác trong môi trường nước sẽ giúp đánh giá được nguồn gốc chất ô nhiễm, sự trao đổi và biến đổi hàm lượng kim loại nặng trong môi trường nước, trầm tích theo địa hình và chiều sâu cũng như dự báo được sự biến đổi hàm lượng các chất trong tương lai khi thay đổi nguồn gây ô nhiễm.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Lê Sĩ Hưng

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ NGUỒN GỐC CÁC CHẤT DINH DƯỠNG (N, P)

VÀ SỰ TRAO ĐỔI KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ TRẦM TÍCH TẠI LƯU VỰC SÔNG CẦU, ĐỊA PHẬN TỈNH HẢI DƯƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Lê Sĩ Hưng

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ NGUỒN GỐC CÁC CHẤT DINH DƯỠNG (N, P)

VÀ SỰ TRAO ĐỔI KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ TRẦM TÍCH TẠI LƯU VỰC SÔNG CẦU, ĐỊA PHẬN TỈNH HẢI DƯƠNG

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS Tạ Thị Thảo

Hà Nội - 2014

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 Tổng quan 3

1.1 Ô nhiễm môi trường nước do sự dư thừa các chất dinh dưỡng (N, P) 3

1.2 Trao đổi kim loại nặng trong môi trường nước và trầm tích 4

1.3 Xác định nguồn ô nhiễm N sử dụng phương pháp phân tích đồng thời đồng vị N15, O18 trong nitrat trong nước 6

1.4 Phương pháp phân tích, thống kê đa biến xác định nguồn ô nhiễm 11

1.4.1 Nguyên tắc 11

1.4.2 Ứng dụng PCA, CA, FA trong xác định nguồn gốc ô nhiễm 15

CHƯƠNG 2 Thực nghiệm 18

2.1 Hóa chất và thiết bị 18

2.1.1 Hóa chất 18

2.1.2 Dụng cụ, thiết bị 19

2.2 Khu vực nghiên cứu 19

2.3 Phương pháp nghiên cứu 22

2.3.1 Quy trình khảo sát, lấy mẫu và phân tích 22

2.3.2 Các phương pháp xử lý số liệu 29

CHƯƠNG 3 Kết quả và thảo luận 30

3.1 Chất lượng nước sông tại lưu vực sông Cầu tỉnh Hải Dương 30

3.1.1 Đặc điểm chất lượng nước mặt tại các điểm theo dõi 30

3.1.2 Mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong nước và trầm tích sông 37

3.2 Phân loại sơ bộ mức độ ô nhiễm tại các điểm lấy mẫu sử dụng kĩ thuật phân tích nhóm (CA) 38

3.3 Xác định các nguồn ô nhiễm sử dụng kĩ thuật phân tích thành phần chính (PCA)

và kĩ thuật phân tích nhân tố (FA) 40 3.4 Sự trao đổi kim loại nặng trong môi trường nươc và trầm tích 45 3.5 Xác định nguồn gốc ô nhiễm N trong nước sông sử dụng phương pháp phân tích đồng thời 2 đồng vị bền N15 và O18 trong NO3- 46 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

Danh mục bảng Bảng 2.1 Vị trí, tọa độ 22 điểm lấy mẫu trên hệ thống sông Cầu tình Hải Dương 22 Bảng 3.1 Kết quả chất lượng nước sông thuộc lưu vực sông Cầu, tình Hải Dương tại

Bảng 3.2 Hàm lượng 1 số kim loại nặng trong trầm tích tại một số điểm trong khu

Bảng 3.10 Kết quả phân tích đồng thời đồng vị N15 và O18 trong nitrat trong nước tại 7 điểm theo dõi thuộc lưu vực sông Cầu, địa bản tỉnh Hải Dương 48 Bảng 3.11 Tổng nitơ vô cơ hòa tan trong nước sông tại 7 điểm theo dõi giá trị dồng

Danh mục hình

Hình 1.1 Giá trị của δN15 thu được với các đối tượng mẫu có chứa nitơ khác nhau 8 Hình 1.2 Khoảng giá trị δN15 và δO18 trong nitrat trong các nguồn phát thải và các

quá trình chuyển hóa N tương ứng 9

Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống EA-IRMS 9

Hình 2.1 Bản đồ lưu vực sông Cầu tình Hải Dương (Các điểm lấy mẫu được đánh dấu) 23

Hình 3.1 Sự thay đổi DO tại 22 điểm quan trắc từ năm 2010-2014 30

Hình 3.2 Biến thiên nồng độ NH4+ tại 22 điểm quan trắc từ năm 2010-2014 34

Hình 3.3 Biến thiên nồng độ NO2- tại 22 điểm quan trắc từ năm 2010-2014 34

Hình 3.4 Biến thiên giá trị COD tại 22 điểm quan trắc theo thời gian từ năm 2010-2014 35

Hình 3.5 Biến thiên giá trị BOD trong nước sông tại 22 điểm quan trắc từ năm 2010-2014 35

Hình 3.6 Biến thiên giá trị TSS trong nước sông tại 22 điểm lấy mẫu từ 2010-2014 36

Hình 3.7 Biến thiên giá trị PO43- - P trong nước sông tại 22 điểm lấy mẫu từ 2010-2014 36

Hình 3.8 Phân nhóm các điểm lấy mẫu sử dụng kĩ thuật phân tích nhóm 39

Hình 3.9 Sơ đồ mô tả hướng và lưu lượng nước chảy ở 7 điểm theo dõi giá trị đồng vị của N15 và O18 47

Hình 3.10 Liên hệ giữa tổng chất Nitơ vô cơ hòa tan và giá trị δN15trong nước sông tại 7 điểm lấy mẫu 48

Hình 3.11 Liên hệ giữa giá trị δO18 và δN15 trong Nitrat trong nước sông tại 7 điểm lấy mẫu 49

BOD: Nhu cầu oxi sinh hóa

CA: Phân tích nhóm

COD: Nhu cầu oxi hóa học

COR: Phân tích tương quan

DO: Oxi hòa tan

FA: Phân tích nhân tố

PCA: Phân tích thành phần chính

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

TDS: Tổng chắt rắn hòa tan

TSS: Tổng chất rắn lơ lửng

của con người và các loại sinh vật khác trên trái đất, nhưng sự thật là gần một nửa dân số trên thế giới không được tiếp cận với nguồn nước sạch Ở Việt Nam, theo Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn phấn đấu tới năm 2015 85% dân số ở nông thôn được tiếp cận với các hệ thống cung cấp nước sạch tiêu chuẩn Hiện tại phần lớn người dân vẫn phải sử dụng hệ thống nước ngầm, nước mặt, các hệ thống sông ngòi, kênh rạch để cung cấp nước cho các nhu cầu sinh hoạt cơ bản của mình Sự phát triển của công nghiệp và nông nghiệp cùng với sự bùng nổ của dân số, đã làm cho nhu cầu khai thác và sử dụng nước sông tăng cao và ngày càng làm suy giảm trầm trọng chất lượng nước Trên các hệ thống sông, khu vực hạ lưu của lưu vực sông thường là nơi tiếp nhận nước thải cũng như chất ô nhiễm từ phía thượng nguồn của lưu vực sông khác đổ về Sự tích tụ các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, kim loại nặng

do địa hình trũng của hạ lưu sẽ sinh ra các dấu hiệu của hiện tượng phú dưỡng, tăng hàm lượng kim loại nặng tích tụ trong trầm tích Trong môi trường nước, N, P là chất dinh dưỡng vô cùng cần thiết cho nhiều loại thực và động vật, nhưng sự dư thừa nitơ (hiện tượng phú dưỡng) sẽ dẫn đến sự ô nhiễm, ảnh hưởng tới môi trường nước Các nguồn phát thải N, P chủ yếu tới

từ khí quyển, phân đạm dư thừa, nước thải từ trang trại, cơ sở chăn nuôi, khu dân cư…[4] Việc thải trực tiệp chất thải từ các nguồn này ra sông là nguyên nhân chính gây ra sự thiếu hụt lượng oxi trong nước (do lượng tảo phát triển, sinh sôi mạnh, sử dụng hết lượng oxi trong nước, cản trở ánh sáng mặt trời làm các loại thực vật phía dưới không quang hợp sinh oxi được, hoặc vi khuẩn trong nước sử dụng oxi nhiều hơn để phân hủy các chất ô nhiễm…), gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới việc nuôi trồng và đánh bắt thủy sản, gây ô nhiễm nguồn nước thậm chí gây hại tới sức khỏe của con người khi sử dụng các nguồn nước này Trong môi trường trầm tích, các kim loại nặng tham gia vào các quá trình hóa học phức tạp mà các quá trình như hấp thu/giải hấp hay kết

trầm tích[12,2] Thêm vào đó, các hoạt động sinh học ảnh hưởng mạnh đến quá trình hóa học này: làm thay đổi sự phân bố giữa pha rắn và pha hòa tan, cũng như trao đổi trong trầm tích và giữa trầm tích với lớp nước bên trên

Việc nghiên cứu được các quá trình sinh địa hóa xảy ra trong trầm tích

và biến đổi hàm lượng kim loại nặng cũng như các chất phú dưỡng và các chỉ tiêu hóa học khác trong môi trường nước sẽ giúp đánh giá được nguồn gốc chất ô nhiễm, sự trao đổi và biến đổi hàm lượng kim loại nặng trong môi trường nước, trầm tích theo địa hình và chiều sâu cũng như dự báo được sự biến đổi hàm lượng các chất trong tương lai khi thay đổi nguồn gây ô nhiễm Riêng tại Việt Nam, mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về kim loại nặng trong trầm tích nhưng chủ yếu các kết quả là phân tích làm lượng tổng số còn các nghiên cứu phân tích dạng còn hạn chế chủ yếu là do thiếu thiết bị lấy mẫu, chuẩn bị mẫu dạng chuyên dụng

Địa điểm nghiên cứu được chọn là tỉnh Hải Dương, một tỉnh nằm ở cuối lưu vực sông Cầu cộng thêm mạng lưới sông ngòi khá dày đặc đổ vào sông chính và là nơi có mật độ dân số đứng thứ hai trong toàn bộ lưu vực, tổng số khu và cụm công nghiệp của toàn tỉnh chiếm đến 30%, nghiên cứu này nhằm tới mục nghiên cứu đánh giá nguồn gốc các chất dinh dưỡng (N, P) và sự trao đổi kim loại nặng trong môi trường nước và trầm tích từ đó rút ra được mối quan hệ giữa hàm lượng kim loại nặng và nồng độ các chất dinh dưỡng, tìm ra nguồn phát tán chất ô nhiễm

1.1 Ô nhiễm môi trường nước do sự dư thừa các chất dinh dưỡng (N, P)

Muối của nitơ và photpho là các chất dinh dưỡng đối với thực vật, ở nồng độ thích hợp chúng tạo điều kiện cho cây cỏ, rong tảo phát triển Amoni, nitrat, photphat là các chất dinh dưỡng thường có mặt trong các nguồn nước tự nhiên, hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con người đã làm gia tăng nồng độ các ion này trong nước tự nhiên Mặc dù không độc hại đối với người, song khi có mặt trong nước ở nồng độ tương đối lớn, cùng với nitơ, photphat sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng (eutrophication, còn được gọi là phì dưỡng) Theo nhiều tác giả, khi hàm lượng photphat trong nước đạt đến mức 0,01 mg/l (tính theo P) và tỷ lệ P:N:C vượt quá 1:16:100, thì sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng nguồn nước Phú dưỡng chỉ tình trạng của một hồ nước đang có sự phát triển mạnh của tảo Mặc dầu tảo phát triển mạnh trong điều kiện phú dưỡng có thể hỗ trợ cho chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nước, nhưng sự phát triển bùng nổ của tảo sẽ gây ra những hậu quả làm suy giảm mạnh chất lượng nước Do sự tích tụ, xâm nhập của các chất dinh dưỡng từ nước chảy tràn, nước thải, sự phát triển và phân hủy của sinh vật thủy sinh, dần dần nước ở sông, hồ bắt đầu tích tụ một lượng lớn các chất hữu cơ Khi đó hiện tượng phú dưỡng bắt đầu xảy ra với sự phát triển bùng nổ của tảo, nước sông, hồ trở nên có màu xanh, một lượng lớn bùn lắng được tạo thành do xác của tảo chết Các loại rong tảo phát triển mạnh làm đục nước, ngăn không cho ánh sáng mặt trời tơi được các loại thực vật ở phía dưới làm cho các thực vật này không quang hợp và tạo ra oxi được, gây ra tình trạng thiếu oxi Thực vật, động vật ở dưới không có oxi sẽ không thể sinh sống được và chết dần Dần dần, hồ sẽ trở thành vùng đầm lầy và cuối cùng là vùng đất khô

Nguyên nhân gây ra tình trạng phú dưỡng tại các sông, hồ chứa chủ yếu là từ nguồn thải xác định Đây là các nguồn gây ô nhiễm có thể xác định vị trí chính xác (thường trong một phạm vi không gian xác định) như cống dẫn nước thải ở khu dân

(khoảng 260.000 m3/ngày, khoảng 10% được xử lý) được đổ thẳng vào các sông,

ao, hồ Ngoài ra, việc sử dụng bột giặt, các chất tẩy rửa chứa P được đưa trực tiếp vào ao hồ cũng đang rất đáng báo động Hàng năm, chỉ tính riêng 2 thành phố Hà Nội và TP Hồ Chí Minh đã tiêu thụ trên 32.000 tấn bột giặt/năm và 17.141 tấn chất tẩy rửa/năm Bên cạnh đó, nguồn thải từ các khu công nghiệp, các nhà máy cũng góp phần không nhỏ vào quá trình phú dưỡng này Ngành chế biến sữa, hàm lượng

N trong nước thải là 50mg/l; còn ngành chế biến thịt hộp hàm lượng N, P cao gấp 2,3 lần so với ngành chế biến sữa Một nguyên nhân khác dẫn đến phú dưỡng là từ các dòng chảy tràn trên bề mặt cũng có khả năng mang về hồ rất nhiều chất dinh dưỡng Dần dần hồ tích tụ nhiều chất hữu cơ và bùn đẩy nhanh sự phát triển của các

vi sinh vật dưới nước làm cho sông, hồ trở nên giàu chất dinh dưỡng Hoạt động sản xuất nông nghiệp cũng là một trong những tác nhân rất quan trọng gây nên hiện tượng phú dưỡng Phân bón hóa học sử dụng ngày càng nhiều, nhất là phân đạm (chứa N), phân lân (chứa P).)

1.2 Trao đổi kim loại nặng trong môi trường nước và trầm tích

Kim loại nặng là các kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5 g/cm3 ví dụ như: sắt, đồng, chì, mangan, cadimi, thủy ngân, asen… Chúng có thể tồn tại trong khí quyển dạng (dạng hơi), thủy quyển (các muối hòa tan), địa quyển (dạng rắn không tan, khoáng, quặng…) và sinh quyển (trong cơ thể con người, động thực vật) Kim loại có mặt trong nước do nhiều nguyên nhân như: do quá trình hòa tan các khoáng vật, các thành phần kim loại có sẵn trong tự nhiên hoặc được sử dụng trong các công trình xây dựng, các chất thải công nghiệp Kim loại nặng trong nước thường được hấp thụ bởi các hạt sét, phù sa lơ lửng Các chất lơ lửng này dần dần lắng đọng xuống đáy sông Các loài động vật thuỷ sinh đặc biệt là động vật ở gần đáy sẽ tích lũy lượng lớn các kim loại nặng vào trong cơ thể Thông qua chuỗi thức

công nghiệp Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với con người

và các động vật khác Ví dụ như chì (Pb) Chì có trong nước thải của các cơ sở sản xuất pin, acqui, luyện kim, hóa dầu Chì còn được đưa vào môi trường nước từ nguồn không khí bị ô nhiễm do khí thải giao thông Chì có khả năng tích lũy trong cơ thể, gây độc thần kinh, gây chết nếu bị nhiễm độc nặng Chì cũng rất độc đối với động vật thủy sinh Các hợp chất chì hữu cơ độc gấp 10 –

100 lần so với chì vô cơ đối với các loại cá

Trầm tích chính là một trong các nguồn ô nhiễm tiềm tàng cho môi trường nước, nó có thể gây ảnh hưởng tới chất lương nguồn nước và các sản phẩm nông nghiệp khi trầm tích bị bồi đắp lên mặt đất Nhiệm vụ chính của các nghiên cứu về ô nhiễm kim loại trong môi trường nước thời gian gần đây

đã chuyển từ việc chỉ khảo sát nguồn thải và cách thức phát thải sang những các nghiên cứu chi tiết hơn về cơ chế kiểm soát tính linh động, hoạt tính sinh học của các dạng kim loại khác nhau Vấn đề nảy sinh khi phân tích các dạng này chính là các phức đặc thù trong các hệ thống đồng nhất, ví dụ như các hạt rắn, hạt aersol và trầm tích Trên lí thuyết, trầm tích có thể coi như một hỗn hợp đồng nhất của các hạt khác nhau Trầm tích chứa các pha rắn tương tác với các thành phần bị hòa tan trong nước tự nhiên bao gồm nhiều thành phần như các khoáng sét, cacbonat, thạch anh, khoáng tràng thạch và chất rắn hữu

cơ

Quá trình trao đổi chất giữa trầm tích và nước là kết quả của quá trình đối lưu và quá trình phân tán Khi có chênh lệch về hàm lượng chất giữa môi trường nước và môi trường trầm tích, cường độ trao đổi sẽ thay đổi do quá trình phân tán là hàm số của sự chênh lệch này Với kim loại nặng, thường thì hàm lượng kim loại hòa tan trong trầm tích (cụ thể là nước chiết trong trầm tích) lớn hơn trong cột nước bên trên và như vậy dẫn đến xu hướng phát tán

nhiều do trong trầm tích có nhiều chất hữu cơ Những hoạt động này đã làm thay đổi đáng kể dạng hóa học của các chất trong đó có làm thay đổi lại tỷ lệ thành phần của kim loại ở các dạng khác nhau (ví dụ như quá trình vô cơ hóa chất hữu cơ làm thay đổi pH và thế ôxi hóa khử, đây là 2 yếu tố cực kỳ quan trọng quết định đến dạng của kim loại trong môi trường nước) Hệ quả tiếp theo là các quá trình sinh học làm thay đổi tốc độ trao đổi chất giữa nước và trầm tích cũng như bên trong cột trầm tích Những quan trắc gần đây cũng cho thấy hàm lượng chất hữu cơ trong trầm tích các hệ thủy vực trong khu vực cao hơn ở những nơi ít ô nhiễm và ảnh hưởng rõ rệt là toàn bộ lớp trầm tích đều ở trạng thái yếm khí Ngay cả lớp nước đáy trong hệ thủy vực cũng luôn ở trạng thái yếm khí Kết quả khảo sát ban đầu cũng cho thấy hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích và nước tầng đáy đã ở mức cao hơn nhiều so với nước bề mặt Rõ ràng là điều kiện yếm khí thường xuyên như vậy sẽ làm tăng đáng kể hàm lượng kim loại nặng trong dạng hòa tan và kết quả là làm tăng trao đổi kim loại nặng giữa hai khu vực Bên cạnh đó cũng cần phải kể đến hoạt động của động vật bám đáy làm thay đổi quá trình đối lưu tại giao diện giữa trầm tích và cột nước Các nghiên cứu trước đây đều cho thấy trong môi trường đầy

đủ chất hữu cơ, dinh dưỡng như vậy, số lượng động vật bám đáy rất phát triền dẫn đến kích thích quá trình đối lưu chất Tóm lại, những kết quả nghiên cứu môi trường trước đây về các hệ thủy vực trong khu vực đều chỉ ra khả năng trao đổi mạnh của kim loại nặng giữa trầm tích và cột nước

1.3 Xác định nguồn ô nhiễm N sử dụng phương pháp phân tích đồng thời đồng vị N15, O18 trong nitrat trong nước

Nitơ có 2 đồng vị bền là N14 và N15, do nitơ trong các hợp chấp có thể tồn tại với nhiều số oxi hóa và tham gia vào nhiều phản ứng khác nhau, nên N

Sự phân đoạn của các đồng vị có thể xảy ra trong nhiều phản ứng sinh,

lý, hóa học Sự phân đoạn có nghĩa là thành phần tương đối của các đồng vị trong chất phản ứng và sản phẩm sẽ thay đổi khi một đồng vị dễ tham gia phản ứng hơn đồng vị khác Ví dụ khi amoni bị chuyển thành nitrat bởi vi khuẩn trong quá trình nitơ hóa, N14 dễ tham gia phản ứng hơn so với N15 kết quả là sinh ra nitrat nhẹ hơn (lượng N14 nhiều hơn) so với lượng N14 trong amoni còn lại Nhiều quá trình sinh học gồm nhiều bước, trong đó mỗi bước đều có khả năng gây ra sự phân đoạn đồng vị Các quá trình này phụ thuộc vào số bước của quá trình, pH của đất, các loại vi khuẩn và kích thước của các hợp chất liên quan tới phản ứng Các phản ứng khác nhau có thể gây ra sự phân đoạn đồng vị của nitơ khác nhau, có nghĩa là giá trị δN15 có thể đước sử dụng để nhận dạng nguồn gốc của nitơ trong mẫu Hình 1.1 thể hiện các giá trị của δN15 có thể thu được từ các mẫu chứa N có nguồn gốc từ các nguồn khác nhau đồng thời thể hiện các quá trình khác nhau sẽ ảnh hưởng tới sự phân đoạn đồng vị của nitơ như thế nào

Hình 1.1 Giá trị của δN15 thu được với các đối tượng mẫu có chứa nitơ

khác nhau Tuy nhiên, trong quá trình xác định nguồn gốc của nitơ nếu chỉ xác định giá trị của δN15 sẽ gặp phải nhiều khó khăn, do nhiều nguồn, quá trình chuyển hóa Nitơ có khoảng giá trị δN15 chồng lấn lên nhau (δN15 trong phân

và nước cống có giá trị trong khoảng 7-20‰; trong phân bón tổng hợp xấp xỉ 0‰; từ không khí -11 tới 8‰) do đó để giải quyết vấn đề này người ta tiến hành xác định đồng thời giá trị δO18 trong nitrat cùng với δN15 Giá trị δO18trong NO3- có nguồn gốc từ không khí nằm trong khoảng 30-94‰, từ phân bón tổng hợp là 22 ± 5‰, từ quá trình nitrat hóa trong đất <15‰ và từ chất thải và nước cống rất nhỏ [9] Kết quả đồng thời giá trị δO18 vàδN15 trong mẫu được so sánh với khoảng các giá trị δ trong các nguồn phát thải N mà Kendall và đồng sự đã công bố, từ đó ta có thể rút ra kết luận về nguồn phát thải N tại các khu vực thu thập mẫu nghiên cứu.Kết hợp với các thông tin về nồng độ của NO3-, NH4+ tại các điểm lấy mẫu ta cũng có thể xác định đước các quá trình chuyển hóa N đang xảy ra: quá trình hóa hơi, NH4+ chuyển thành

NH3, giá trị δN15 trong lượng NH4+ còn lại sẽ tăng lên; quá trình nitrat hóa,

NH4+ chuyển thành NO3-, giá trị dN14 & dO18 sẽ tăng lên trong khoảng từ -5 tới 15‰ trong lượng NO3- được tạo ra; quá trình đề nitrat hóa, NO3- chuyển

các nguồn phát thải và các quá trình chuyển hóa tương ứng

Hình 1.2 Khoảng giá trị δN15 và δO18 trong nitrat trong các nguồn phát

thải và các quá trình chuyển hóa N tương ứng Nguyên tắc để phân tích là các dạng, hợp chất của nitrat trong nước phải được chuyển thành các dạng khí N2, N2O… Khí thu được sau đó sẽ được phân tích bằng EA-IRMS (Elemental Analysis - Isotope Ratio Mass Spectrometry) để xác đinh các giá trị δO18 và δN15

Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống EA-IRMS

các ion được lọc và được tập trung vào các bộ thu (Faraday-cup collector), mỗi chùm ion có số khối nhất định sẽ đi vào các cốc Faraday thích hợp sau đó được ghi nhận liên tục và đồng thời Do không dễ chế tạo một thiết bị IRMS với nhiều bộ thu cho đủ tất cả các số khối từ 2 au tới 600 au nên bất cứ hợp chất phức tạp nào phải được chuyển thành dạng khí ổn định (như CO2 hoặc

N2) có tính chất về đồng vị đại diện được cho hợp chất ban đầu Mẫu được chuyển thành dạng khí (ở nhiệt độ 9000C hoặc sử dụng vi khuẩn khử nitrat) sau đó khí sinh ra được dẫn vào trong nguồn tạo ion của thiết bị, từ đây các ion dương của phân tử sinh ra được gia tốc và đi vào trong máy phân tích bởi một điện thế gia tốc không đổi V, và được tách ra bởi từ trường đều B theo nguyên lý dưới tác dụng của lực Lorentz, đường bay của ion sẽ bị bẻ cong, bán kính cong phụ thuộc vào khối lượng của ion: Các ion có khối lượng nặng hơn bay theo đường cong có bán kính lớn hơn Vì vậy các ion có khối lượng khác nhau được tách ra theo các đường cong có bán kính khác nhau và được thu nhận bởi các cốc Faraday Trong các cốc thu này, các ion sẽ mất đi điện tích và tạo ra các dòng điện rất nhỏ, được đo bởi các dụng cụ có độ nhạy cao Theo tiêu chuẩn, các thiết bị IRMS được trang bị mảng ba bộ thu cốc Faraday

để đo các số khối m/z 44, 45, và 46, ví dụ với mỗi vị trí của Faraday cup chỉ

có một chùm ion của từng khối tương ứng đi vào Các số khối m/z 44, 45, và

46 tương ứng với các phân tử của N2O được hình thành từ các đồng vị như

N142O16, N14O18N15và N142O18

1.4.1 Nguyên tắc

1.4.1.1 Phân tích thành phần chính - PCA

Bước 1: Nhập các giá trị của biến độc lập (hoặc biến phụ thuộc nếu có) dưới

dạng ma trận ma trận m x n gồm m hàng và n cột (thông thường trong hoá học

m là số phép đo, n là số biến, hoặc số thành phần trong hệ)

Bước 2: Tính ma trận đồng phương sai (hoặc ma trận hệ số tương quan) của

ma trận số liệu ban đầu

Bước 3: Tính vecto riêng (eigenvector) và trị riêng (eigenvalue) của ma trận đồng phương sai

Bước 4 : Chọn số thành phần và tạo vecto đặc trưng Sau khi tìm được các vecto riêng cần sắp xếp chúng theo thứ tự từ cao xuống thấp để có thể nhận ra thứ tự có nghĩa của các thành phần và có thể loại bỏ bớt các thành phần ít có nghĩa mà không sợ bị mất thông tin về tập số liệu nếu các giá trị riêng nhỏ Khi bỏ đi một số thành phần thì tập số liệu cuối cùng sẽ có kích thước nhỏ hơn tập số liệu ban đầu Nói cách khác, nếu tập số liệu ban đầu có n chiều thì

sẽ tính được n vecto riêng và n giá trị riêng, từ đó chúng ta sẽ chọn chỉ p vecto riêng đầu tiên có nghĩa Khi đó tập số liệu sẽ chỉ còn p chiều Thực tế, những vecto riêng có trị riêng cao nhất là thành phần chính của tập số liệu Bước tiếp theo cần làm là tạo vecto đặc trưng bằng cách lấy các trị riêng mà được giữ lại

từ dãy các vecto riêng, lập ma trận với những vecto riêng này theo cột

Vecto đặc trưng = (Vecto riêng1 Vecto riêng 2 … Vecto riêng n )

Bước 5: Chuyển hoá từ tập số liệu mới Đây là bước cuối cùng trong PCA Khi đã chọn được thành phần chính (vecto riêng) muốn giữ trong tập số liệu

và tạo được vecto đặc trưng, bước tiếp theo cần chuyển vị vecto (transpose of the vector) và nhân nó với tập số liệu ban đầu Khi đó,

(FinalData= Row FeatureVector x RowDatAdjust)

Trong đó: Row FeatureVector là ma trận có vecto riêng theo cột đã

chuyển vị thành hàng

RowDatAdjust là trung bình số liệu hiệu chỉnh đã chuyển vị

FinalData là tập số liệu cuối cùng

Từ giá trị cuối này có thể biểu diễn các thành phần chính trên các trục toạ độ trực giao với nhau Như vậy bằng phương pháp PCA chúng ta có thể chuyển tập số liệu gồm n chiều ban đầu thành tập sốliệu có kích thước nhỏ hơn gồm p chiều Như vậy, trong quá trình tính toán tìm các thành phần chính, đã có sự quay thứ cấp của thành phần chính nhằm giúp cho việc quan sát tốt hơn và thu gọn các phương sai từ biến độc lập vào thành phần đơn giản đồng thời hiểu rõ hơn về số liệu gốc

1.4.1.2 Phân tích nhóm - CA

Phân tích nhóm (CA) là kỹ thuật phân tích đa biến nhằm phân loại số liệu thành các nhóm nhỏ hơn có tính chất giống nhau (còn gọi là các cụm - cluster) Hai loại phân tích nhóm thường được sử dụng là nhóm theo bậc (hierarchical clustering) và nhóm k- trungbình (k-mean clustering)

- Nhóm theo bậc nhằm tìm ra các nhóm trong tập số liệu bằng cách tạo

ra cây phân nhóm (cluster tree) Theo phương pháp này, tập số liệu lớn được chia thành các tập số liệu nhỏ hơn nữa cho đến khi mỗi tập số liệu nhỏ chỉ còn một phần tử Cây phân nhóm gồm nhiều bậc trong đó nhóm ở một mức được nối với với nhóm bên cạch ở mức cao hơn Điều đó cho phép quyết định mức hoặc thang chia nào của nhóm là phù hợp hơn Việc chia nhóm là vấn đề quan trọng thường được dùng trong phân tích nhận dạng, phân tích hình ảnh và các đối tượng khác trong

khác nhau được tách ra khỏi nhau

Các bước tiến hành trong phân tích nhóm theo bậc

Bước 1: Tìm tính đồng dạng hoặc không đồng dạng giữa từng cặp biến trong tập số liệu với 3 cách để tính thông tin khoảng cách là khoảng cách, khối trung tâm (city block), và Eucledean

Bước 2: Nhóm các biến thành cây cụm bậc nhị nguyên (binary, hierarchical cluster tree) gọi là linkage: dùng thông tin khoảng cách tạo ra trong bước 1 để xác định độ gần nhau của các đối tượng cạnh nhau Khi các đối tượng đựơc xếp cặp thành các nhóm nhị nguyên, các nhóm mới được tạo ra lại được nhóm thành các nhóm lớn hơn cho đến khi cây phân loại được tạo lập (có 3 loại nhóm: liên kết đơn, liên kết hoàn toàn hoàn toàn và liên kết trung tâm: single, complete, centroil)

Bước 3: Xác định xem khi nào cần chia cây phân loại thành các cụm

1.4.1.3 Phân tích nhân tố - FA

Phân tích nhân tố (FA) là thủ tục thống kê nhằm phát hiện mối quan hệ giữa các biến, được dùng cho những mục đích sau:

- Giảm số biến trong việc mô hình hoá số liệu thực nghiệm

- Phát hiện mối quan hệ giữa các biến, từ đó có thể phân loại biến

- Chọn tập hợp con các biến từ tập hợp lớn các biến ban đầu có tương quan cao với các nhân tố chính

- Tạo ra tập hợp các nhân tố được xem như những biến không tương quan khi có một biến tiến tới tính đa cộng tính như phương trình hồi qui đa biến

trên nhiều hơn 1 yếu tố

- Thiết lập nhiều phép kiểm tra đo trên cùng yếu tố bằng cách đưa ra phán đoán cho các phép kiểm tra ít hơn

- Nhận ra số nhóm các trường hợp hoặc sai số thô

- Để xác định nhóm mạng bằng cách xác định xem tập nào cùng kết hợp với nhau

Cách tiến hành

Bước 1: Tìm ma trận tương quan cho tất cả các biến

Bước 2 : Các nhân tố được trích ra từ ma trận tương quan dựa trên hệ số tương quan của các biến

Bước 3 : Các nhân tố trực giao theo thứ tự tối ưu hoá quan hệ giữa các biến Trong quá trình này, mỗi biến được giả định là kết hợp tuyến tính của một số các nhân tố thông thường và một nhân tố duy nhất

ju ju k

k jk

Trong đó : Z là biến được chuẩn hoá ; a là tải trọng nhân tố ; S là nhân

tố thường hay giá trị nhân tố (factor score) ; j là số chỉ biến ; k là số chỉ nhân tố ; u chỉ phần duy nhất (unique portion)

Trong mô hình phân tích nhân tố các biến được đo tuỳ thuộc vào số nhỏ hơn các nhân tố không quan sát (nhân tố ảo) Mỗi biến được giả thiết là tuỳ thuộc vào sự kết hợp tuyến tính của mỗi nhân tố thông thường, các hệ số được xem như các tải trọng (loading) Mỗi biến được đo cũng sẽ gồm một thành phần vì biến ngẫu nhiên độc lập được xem như phương sai đặc biệt (specific variance)

1.4.2.1 Các công trình nghiên cứu ứng dụng PCA, CA, FA

Tác giả S Shrestha cùng đồng nghiệp cũng áp dụng các kĩ thuật phân tích đa biến, FA, CA, PCA trong việc đánh giá chất lượng nước mặt tại lưu vực sông Fuji, Nhật bản, sử dụng kĩ thuật CA, các tác giả cũng đã phân loại được các địa điểm lấy mẫu thành 3 khu vực rõ rệt, khu vực ô nhiễm nhiều, ô nhiễm vừa và ô nhiễm ít, kết hợp với FA và PCA, DA đánh giá được các nguồn gây ô nhiễm gồm có ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm theo mùa, ô nhiễm do nước thải sinh hoạt và nước thải từ các khu vực trồng trọt [27]

Các tác giả Zhou Feng, Guo Huai-Cheng, Liu Yong, Hao Ze-Jia cung

đã áp dụng GIS kết hợp với các kĩ thuật chemometric trong việc xác định các nguồn ô nhiễm nước ven biển từ năm 2000-2004 với 17 chỉ tiêu theo dõi ở khu vực kiểm soát nước Nam Hồng Kông, dựa trên kĩ thuật phân tích đa biến

CA đã nhận thấy rằng có sự khác biệt rõ rệt về mức độ ô nhiễm giữa các khoảng thời gian, 4 nguồn ô nhiễm tiềm tàng là phú dưỡng chất hữu cơ, ô nhiễm tự nhiên, ô nhiễm do con người và ô nhiễm chất thải cũng được xác định nhờ các kĩ thuật FA, PCA

1.4.2.2 Các bước tiến hành sử dụng PCA, CA, FA trong xác định nguồn gốc ô nhiễm

Bước 1: Sử dụng kĩ thuật phân tích nhóm CA để chia nhỏ tập số liệu đang có

về chất lượng nước tại các điểm lấy mẫu thành các nhóm nhỏ hơn có tính chất giống nhau

Bước 2: Sử dụng kĩ thuật phân tích thành phần chính PCA, để thu nhỏ tập số liệu từ các nhóm nhỏ thu được từ CA, bằng cách trích suất các thành phần chính PC có sự tổ hợp tuyến tính với các biến ban đầu Các PC này cung cấp thông tin có ý nghĩa nhất, chứa nhiều thông tin nhất của cả tập dữ liệu ban đầu

chạy PCA Việc này sẽ hình thành các biến mới được gọi là các nhân tố VF Nếu các PC là tổ hợp tuyến tính các biến chất lượng nước có thể quan sát được, thì VF lại bao gồm tất cả các biến không quan sát được, biến giả thuyết, hoặc biến ẩn

Bước 4 : Nhận dạng nguồn gốc phát thải ô nhiễm dựa trên việc so sánh, biện luận các PC/VF thu được từ tập số liệu với các đặc điểm riêng, các giá trị PC

và VF thu được của các nguồn phát thải Ví dụ nếu VF thu được từ tập số liệu

về chất lượng nước có ảnh hưởng dương mạnh đồng thời lên các chỉ tiêu như

độ muối, tổng rắn hòa tan, độ dẫn, độ đục, có thể kết luận nhân tố này thể hiện cho quá trình xói mòn của đất ; hoặc nếu VF đó có ảnh hưởng dương mạnh tới nồng độ NO3- và PO43-, có thể đưa ra kết luận nhân tố này có thể giải thích được là do quá trình nước mưa rửa trôi phân bón trên bề mặt các khu vực trồng trọt và nông nghiệp đưa đã ảnh hưởng tới chất lượng nước tại khu vực lấy mẫu nghiên cứu…

Như đã nêu trên nghiên cứu này nhằm tới mục tiêu nghiên cứu đánh giá nguồn gốc các chất dinh dưỡng (N, P) và sự trao đổi kim loại nặng trong môi trường nước và trầm tích Theo tìm hiểu tới thời điểm hiện tại các nghiên cứu về chất lượng nước sông tại khu vực sông Cầu tỉnh Hải Dương đa phần chỉ dừng lại ở nghiên cứu quan trắc, nghĩa là chỉ theo dõi được sự thay đổi về nồng độ các chỉ tiêu theo thời gian, và chỉ đưa ra được kết luận về sự ô nhiễm tại khu vực nghiên cứu tại một thời điểm nhất định chứ không rút ra được bức tranh toàn thể Hơn nữa do quy luật vận động của dòng chảy theo mùa hoặc do sự phát triển nhanh của các khu vực công nông nghiệp, sư bùng nổ dân số, dân sinh, cùng tại một điểm thời gian này kết luận là ô nhiễm nhưng thời gian ngay sau đó lại có các chỉ tiêu lại giảm xuống dưới mức quy định, việc này gây ra nhiều khó khăn cho việc đánh giá chất lượng nước và lên các kế hoạch

đa biến như CA, PCA và FA đã được áp dụng để phân loại, thu gọn tập dữ liệu, trích xuất những thông tin quan trọng nhằm đưa ra các kết luận chính xác

và chuyên sâu, kết hợp với kĩ thuật xác định nguồn gốc ô nhiễm dựa trên việc

đo đồng thời các đồng vị bền nitơ 15 và oxi 18 trong nitrat trong nước để kiểm chứng kết luận thu được Từ kết luận cuối cùng đưa ra các phương án giải quyết xử lý, ngăn chặn ô nhiễm, đóng góp ý kiến cho các cơ quản lý về việc quy hoạch và xây dựng các khu vực công ngôn nghiệp, dân sinh trong tương lai

Với mục đích nghiên cứu là đánh giá nguồn gốc các chất dinh dưỡng (N, P) và sự trao đổi kim loại nặng trong môi trường nước và trầm tích tại lưu vực sông tại khu vực sông Cầu tỉnh Hải Dương, đối tượng phân tích mà chúng tôi lựa chọn để nghiên cứu và theo dõi là 14 chỉ tiêu chất lượng nước mặt cơ bản như COD, BOD, TSS, pH, NO3-, NO2-, ; 10 chỉ tiêu kim loại nặng trong môi trường nước và trầm tích như Fe, Cu, Cd, Cr, As, ; 2 chỉ tiêu về đồng vị là

N15 và O18 trong nitrat trong nước sông Dữ liệu nghiên cứu vừa dựa trên cơ

sở dữ liệu được cung cấp bởi trung tâm quan trắc tài nguyên môi trường tình Hải Dương từ năm 2010 tới 2014, vừa dựa trên cơ sở đo đạc hàm lượng kim loại vết sử dụng phương pháp ICP-MS đo tại khoa Hóa học trường ĐH hoa Học Tự nhiên Hà Nội, và kết quả đo đạc 2 đồng vị bền trong nitrat tại trường đại học Yamanashi, Nhật Bản

- Dung dịch chuẩn hỗn hợp đa nguyên tố phân tích kim loại nặng gồm Ni, Cu,

Zn, As, Pb, Cd, Cr, Co, Fe… trong HNO3 2%

- Các loại axit đặc, tinh khiết như HNO3, HCl, HF, HClO4, H2SO4 và H2O2của Merck

- Các loại hóa chất cơ bản khác: NaOH, KNO3, KH2PO4, NH4Cl…

- Vi khuẩn khử nitrat - Pseudomonas chlroraphis

- Chất chống tạo bọt

- Khí He, Ar tinh khiết

- Bình địng mức 250 ml, 100 ml, 50 ml

- Lọ đựng mẫu 100 ml, 20 ml

- Micro pipet, Pipet, màng lọc 45 um, bình Kendal 100 ml…

- Cân phân tích có độ chính xác ± 0,0001g, hãng Satorius

- Lò nung Controller B170 của hãng Naberrtherm, Đức

- Tủ sấy UM400 của hãng Memmerm, Đức

- Máy khối phổ cao tần cảm ứng ICP-MS ELAN 9000 hãng Perkin Elmer tại khoa Hóa học, trường ĐH Khoa học Tự nhiên Hà Nội

- Hệ thống phân tích đồng vị N15

và O18 SerCon Hydra20-20 tại trường ĐH Yamanashi Nhật Bản

2.2 Khu vực nghiên cứu

Theo niên giám thông kê tỉnh Hải Dương thì tình nằm trong tọa độ địa

lý từ 20o36’’ đến 21o15’’vĩ độ Bắc và từ 106o06’’ đến 106o36’’độ kinh Đông thuộc đồng bằng sông Hồng, là một trong bẩy tỉnh thành nằm trong vùng kinh

tế trọng điểm Bắc Bộ, và tiếp giáp với 6 tỉnh thành là:

- Phía Bắc giáp với tỉnh Bắc Ninh và Bắc Giang

- Phía Đông Bắc giáp với tỉnh Quảng Ninh

- Phía Nam giáp với tỉnh Thái Bình

- Phía Đông giáp với Hải Phòng

- Phía Tây giáp với tỉnh Hưng Yên

Hiện nay toàn tỉnh có 12 đơn vị hành chính trực thuộc gồm: Thành phố Hải Dương, thị xã Chí Linh và 10 huyện: Nam Sách, Kinh Môn, Kim Thành, Thanh Hà, Ninh Giang, Gia Lộc, Tứ Kỳ, Thanh Miện, Cẩm

dân số năm 2010 là 1.712.841 người, mật độ dân số bình quân là 1031 người/km2.Trên địa bàn tỉnh Hải Dương có hệ thống các tuyến đường giao thông quan trọng bao gồm: quốc lộ 5A nối Hà Nội – Hải Phòng đi qua Hải Dương, quốc lộ 38 nối Hà Nội – Bắc Ninh – Hải Dương – Quảng Ninh, đường sắt nối Hà Nội - Hải Phòng, đường cao tốc Hà Nội – Hải Phòng qua Hải Dương đang xây dựng… và các tuyến đường nội tỉnh khác

Là một tỉnh nằm ở cuối lưu vực sông Cầu, có mạng lưới sông ngòi khá dày đặc Đây là một lợi thế không nhỏ của tỉnh đối với phát triển công nghiệp, nông ngư nghiệp và giao thông vận tải

Như vậy với vị thế của tỉnh Hải Dương nằm trong khu vực trọng điểm kinh tế phía Bắc, gần các trục đường giao thông liên tỉnh thuận tiện cho tỉnh giao lưu và phát triển kinh tế - xã hội, đón nhận sự đầu tư, chuyển giao khoa học kỹ thuật, mở rộng giao lưu thương mại với các tỉnh khác trong vùng và trong cả nước, đẩy nhanh tiến trình phát triển công nghiệp hóa – hiện đại hóa của tỉnh Hải Dương nói riêng và hội nhập vào quá trình phát triển năng động của khu vực nói chung

Lưu vực sông Cầu tình Hải Dương

Lưu vực sông Cầu là một trong những lưu vực sông lớn ở Việt Nam, có

vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng và phong phú về tài nguyên cũng như về lịch sử phát triển kinh tế - xã hội của các tỉnh nằm trong lưu vực của nó Sông Cầu bắt nguồn từ phía Nam đỉnh Phia Bioóc (cao 1.578 m) của dãy Văn Ôn trong địa phận xã Phương Viên huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn, chảy ngoằn ngoèo giữa hai dãy núi Ngân Sơn và dãy núi Sông Gâm theo hướng bắc tây bắc-nam đông nam tới địa phận xã Dương Phong, huyện Bạch Thông rồi đổi hướng để chảy theo hướng tây tây nam-đông đông bắc qua thị xã Bắc Kạn tới

xã Mỹ Thanh huyện Bạch Thông Tại đây nó đổi hướng để chảy theo hướng

nam Tới địa phận thị trấn Chợ Mới, nó nhận một chi lưu nữa phía hữu ngạn rồi đổi hướng sang tây bắc-đông nam Tới địa phận xã Vân Lăng, xã Cao Ngạn (huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên), nhận một chi lưu phía tả ngạn rồi đổi hướng sang bắc đông bắc-nam tây nam Tới xã Sơn Cẩm huyện Phú Lương nhận tiếp một chi lưu phía hữu ngạn là sông Đu rồi chảy qua phía đông thành phố Thái Nguyên Chảy tới xã Nga My huyện Phú Bình thì đổi sang hướng đông bắc-tây nam tới xã Thuận Thành, huyện Phổ Yên nhận tiếp một chi lưu là sông Công Tới ranh giới xã Mai Đình huyện Hiệp Hòa và xã Việt Long huyện Sóc Sơn (Hà Nội) nó nhận một chi lưu nhỏ phía hữu ngạn là sông

Cà Lồ rồi chảy tiếp về phía đông qua ranh giới của hai huyện Việt Bắc Giang và Yên Phong-Bắc Ninh rồi hợp lưu với sông Thương tại ngã ba Lác ở ranh giới của xã Đồng Phúc (huyện Yên Dũng) với thị trấn Phả Lại (huyện Chí Linh, tỉnh Hải Dương) để tạo thành sông Thái Bình Sông Cầu

Yên-có diện tích lưu vực khoảng 6.030 km², với chiều dài khoảng 290 km, độ cao bình quân lưu vực: 190 m, độ dốc bình quân 16,1%, chiều rộng lưu vực trung bình: 31 km, mật độ lưới sông 0,95 km/km² và hệ số uốn khúc 2,02

Chế độ thuỷ văn của các sông trong lưu vực sông Cầu được chia thành 2 mùa:

- Mùa lũ bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 9 và chiếm 70-80% tổng lưu

lượng dòng chảy trong năm

- Mùa khô từ tháng 10 đến tháng 5 năm sau, chỉ chiếm 20-30% tổng lưu lượng dòng chảy của năm

Lưu lượng dòng chảy trung bình các tháng trong năm chênh lệch nhau tới 10 lần, mực nước cao và thấp nhất chênh nhau khá lớn, có thể tới 5–6 m

2.3.1 Quy trình khảo sát, lấy mẫu và phân tích

Mẫu được lấy tại 22 điểm phân bố dọc theo hệ thống sông tại lưu vực sông Cầu tỉnh Hải Dương trong 5 năm từ 2010 tới 2014, mỗi năm chia làm 4 đợt lấy mẫu theo các quý trong năm Các điểm lấy mẫu là các điểm giao, nối, tiếp nhận nước thải sinh hoạt, trồng trọt, chăn nuôi, nước thải công nghiệp, hoặc nước thải từ nhà mày xử lý nước Các quy trình lấy mẫu và bảo quản tuân theo TCVN 6663-6:2008

và TCVN 6663-1

Bảng 2.1 Vị trí, tọa độ 22 điểm lấy mẫu trên hệ thống sông Cầu tình Hải Dương

S13 Sông Thái Bình, cách nhà máy nước Cẩm Thượng 500m về phía

0 95'632" 106031'359"S14 Sông Thái Bình, cách điểm nối giữa sông Sặt và sông Thái

0 55'214" 106020'688"S15 Sông Rạng, cách điểm xả nước thải của KCN tàu thủy Lai

0 58'461" 106023'231"S16 Sông Hương tại xã Quyết Thắng, huyện Thanh Hà 20056'928" 106023'468"S17 Sông Hương tại cầu Hương, thị trấn Thanh Hà, huyện Thanh

0 54'548’’ 106025'673’’ S18 Sông Văn Úc tại xã Hợp Đức, huyện Thanh Hà 20052'262" 106027'550"S19 Sông Thái Bình, cách điểm giao với sông Cầu Xe 500m về phía

0 48'171" 106028'831"S20 Sông Luộc tại cầu Quý Cao, huyện Tứ Kỳ 20045'394" 106029'667"S21 Sông Luộc tại thị trấn Ninh Giang, huyện Ninh Giang 20071'235" 106038'065” S22 Sông Luộc (điểm đầu) tại xã Tiền Phong, huyện Thanh Miện 20042'117" 106015'273” S23 Sông Cẩm Giàng tại thị trấn Cẩm Giàng 20096'755" 106016'729 S24 Sông Cẩm Giàng, cách cầu Ghẽ xã Tân Trường 500m về

0 93'814" 106021'145 S25 Sông Sặt tại cầu Sặt, thị Trấn Sặt, huyện Bình Giang 20091'558" 106015'002" S26 Sông Sặt, tại cầu Cất, TP, Hải Dương 20055'730" 106019'385" S27 Sông Sặt, cách điểm xả nước thải thành phố Hải Dương 20055'584" 106020'649"

S29 Sông Cửu An tại cầu Neo, huyện Thanh Miện 20 78'230" 106 24'464" S30 Sông Cửu An, giáp khu nuôi trồng thuỷ sản xã Đoàn Kết,

0 77’478’’ 106017'696" S31 Sông Cửu An tại xã An Đức, huyện Ninh Giang 20075'826" 106029'341" S32 Sông Đình Đào tại cầu Bía, huyện Ninh Giang 20080'141" 106037'760" S33 Sông Cầu Xe tại trạm bơm cầu xe, huyện Tứ Kỳ 20046'679" 106027'748" S34 Sông Tứ Kỳ tại cầu Vạn, xã Minh Đức, huyện Tứ Kỳ 20048'937" 106024'190"

Hình 2.1 Bản đồ lưu vực sông Cầu tình Hải Dương

(Các điểm lấy mẫu được đánh dấu)

trong những thông số quan trong được sử dụng thường xuyên nhất trong nước, dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước, chất lượng nước thải, đánh giá độ cứng của nước, sự keo tụ, khả năng ăn mòn…và trong nhiều tính toán

về cân bằng axit – bazơ Giá trị pH chỉ ra mức độ axit (khi pH<7) hay bazơ (khi pH>7) thể hiện ảnh hưởng của hóa chất khi xâm nhập vào môi trường nước

Nhiệt độ nước có ảnh hưởng tới sự hòa tan oxy, đến khả năng tổng hợp quang hóa của tảo và các thực vật thủy sinh Trong ao hồ, nhiệt độ nước chính là hàm số của độ sâu Hoạt động của con người cũng có thể làm tăng nhiệt độ của nước và có thể gây ra các tác động sinh thái nhất định Thông số nhiệt độ được dùng để tính các dạng độ kiềm, để nghiên cứu mức

độ bão hòa của oxy, cacbonat, tính toán độ muối và các hoạt động thí nghiệm khác Thông số nhiệt độ rất cần thiết khi chuyển các đại lượng đo đạc tại hiện trường về điều kiện tiêu chuẩn.trường nước Sự thay đổi giá trị của pH trong môi trường nước có thể dẫn đến những thay đổi về thành phần các chất trong nước do quá trình hòa tan và kết tủa hoặc thúc đẩy hay ngăn chặn những phản ứng hóa học, sinh học xảy ra trong nước

Chỉ tiêu chất rắn lơ lửng được xác định theo TCVN 6625-2000, là trọng lượng khô của phần rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc một lít mẫu nước qua phễu rồi sấy khô ở 103°C -105°C tới khi có trọng lượng không đổi và có đơn vị là mg/1 Tổng chất rắn hay chất rắn lơ lửng đều ảnh hưởng đến chất lượng nước trên nhiều phương diện Chất rắn ảnh hưởng đến chất lượng nước khi sử dụng cho sinh hoạt, cho sản xuất, cản trở hoặc tiêu tốn nhiều hóa chất trong quá trình xử lý Hàm lượng chất rắn trong nước thấp sẽ hạn chế sinh trưởng hoặc cản trở sự sống của thủy sinh Ở hàm lượng cao các chất rắn làm ức chế quá trình trao đổi chất của vi sinh vật do hiện tượng “khô