Chương 4: PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

Chia sẻ: Lê Thị Phương Tú | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

213
lượt xem 72
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo bài viết 'chương 4: phân tích nước (water analysis)', khoa học tự nhiên, công nghệ môi trường phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 4: PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

rfsfd ĐAI HOC QUÔC GIA THANH PHỐ HỒ CHÍ MINH ̣ ̣ ́ ̀ TRƯỜNG ĐAI HOC KHOA HOC TỰ NHIÊN ̣ ̣ ̣ KHOA MÔI TRƯỜNG LỚP 09KMT QUAN TRĂC MÔI TRƯỜNG ́ PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER CHƯƠNG 4 ANALYSIS) NHÓM THỰC HIỆN : NHÓM 13 Nguyễn Thùy Dung 0917039 Lê Thị Khởi 0917147 Lê Thị Mỹ Lài 0917156 Nguyễn Nhật Linh 0917170 Đinh Thị Mai Trang 0917344 TP Hồ Chí Minh – 2012
Mục lục Chương 4: Phân tích nước (Water Analysis) Chương 4: Phân tích nước (Water Analysis)......................................................................................2 4.1 GIỚI THIỆU..................................................................................................................................1 4.1.1 Thủy quyển (the Hydrosphere)..............................................................................................1 4.1.2 Ô nhiễm nước (Water Pollution)............................................................................................1 4.1.3 Nhu cầu oxy sinh hóa –BOD (Biochemical Oxygen Demand)...............................................3 4.1.4 Phú dưỡng hóa (Eutrophication)............................................................................................4 4.1.5 Sự acid hoá (Acidification).....................................................................................................5 4.1.6 Độ mặn (Salinity)...................................................................................................................7 4.1.7 Ô nhiễm ven biển (Coastal Pollution)....................................................................................8 4.1.8 Ô nhiễm nước ngầm (Groundwater Pollution).......................................................................9 4.1.9 Xử lý nước thải (Wastewater Treatment).............................................................................11 4.1.10 Xử lý nước uông (Potable Water Treatment)....................................................................13 ́ 4.1.11 Phân tích nước (Water analysis)........................................................................................14 4.1.12 Lây mâu và bao quan (Sampling and Storage)..................................................................15 ́ ̃ ̉ ̉ 4.1.13 Phương pháp lọc (Filtration)..............................................................................................17 4.1.14 Câu hỏi và vấn đề............................................................................................................18 4.2 CHẤT RẮN TRONG NƯỚC (SOLIDS IN WATER)................................................................21 4.2.1 Giới thiệu..............................................................................................................................21 4.2.3 Tổng chất rắn (TS -Total Solids).........................................................................................25 4.2.4 Tổng chất rắn hòa tan (TDS –Total Dissolved Solids)........................................................26 4.2.5 Chất rắn lơ lửng dạng huyền phù (SS -Suspended Solids)................................................27 4.2.6 Chất rắn cố định và chất rắn dễ bay hơi (Fixed and Volatile Solids)..................................28 4.2.7 Chất rắn có thể lắng (Settleable Solids)..............................................................................29 4.2.8 Câu hỏi và các vấn đề.........................................................................................................30 4.2.9 Gợi ý cho các dự án.............................................................................................................31
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 Chương 4: Phân tích nước (Water Analysis) 4.1 GIỚI THIỆU 4.1.1 Thủy quyển (the Hydrosphere) Nước là một hàng hóa quý giá nhất nhất, mặc dù điều đó được cho rằng giả dụ. Nước được sử dụng nhiều, hầu hết chúng là cở sở cho sự sống và xã hội. Nước rất cần thiết, không có nước thì không có con người hay động vật nào có thể tồn tại và chúng được sử dụng để giữ gìn vệ sinh cá nhân. Nông nghiệp và công nghiệp đều dùng một lượng nước khổng lồ để lần lượt cung cấp cho chúng ta nguồn lương thực và hàng hóa tiêu thụ. Hơn nữa, nguồn cá chúng ta ăn phụ thuộc hoàn toàn vào nước. Không thể làm cạn sự nước cung cấp vì nước được tiếp tục tuần hoàn l ại thông qua chu trình thủy văn. Tuy nhiên điều đó cũng có thể làm giảm sút chất lượng của nước tại điểm mà tại nơi đó chúng không có tác dụng, có hại và làm chết người. Ô nhiễm nước có ảnh hưởng nghiêm trọng tới các dòng sông, hồ và thậm chí các phần của biển. 90% lượng nước trên thế giới được tìm thấy ở biển. Chỉ có 2.5% nước trên thế giới là nước ngọt không có muối. Tuy nhiên 75% của toàn bộ l ương nước ngọt bị giới hạn trong các dòng sông băng và các chỏm băng. Chỉ 1% nước ngọt là đ ược tìm thấy ở hồ, sông và trong đất và 24% hiện diện ở dạng nước ngầm. Nhu cầu về nước tăng theo sự gia tăng dân số, tạo áp lực với nguồn tài nguyên nước. Vào năm 1975, tổng lượng nước mà toàn cầu sử dụng dưới 4000km3/ năm và tin chắc con số đó có thể tăng lên 6000km3/năm vào năm 2000. Sự khám phá đầy đủ về sự cung cấp nước ngọt đối đầu với bài toán về nhu cầu gia tăng và vấn đề giữ gìn chất lượng nước. Mặc dù giá trị của nước không phải là vấn đề trên quy mô toàn cầu, nhưng có thể là vấn đề về tìm kiếm của nước ngọt chất lượng cao tại vùng khảo sát theo chất lượng yêu cầu. 4.1.2 Ô nhiễm nước (Water Pollution) Sự định cư của con người và công nghiệp tập trung kéo dài theo các con sông, cửa sông, bờ biển bởi vì ưu thế thương mại đường thủy. Con người sử dụng các ống dẫn nước làm giảm chất lượng nước bằng việc sử dụng các loại chất gây ô nhiễm khác nhau. Về mặt lịch sử, ô nhiễm nước không được xem là một vấn đ ề quan trọng mãi cho đến khi các trung tâm dân cư lớn phát triển mạnh. Các dòng sông và các bờ biển có khả năng tự làm sạch bản thân, nhưng ô nhiễm nước tr ở thành KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 1
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 vấn đề khi mà chúng vượt quá khả năng tự làm sạch của khối nước. Nước ô nhiễm do có sự hiện diện của các yếu tố hóa học, sinh học và vật lí quá mức gây hại tới đời sống của các sinh vật, bao gồm cả con người. Chất lượng nước xác định tiềm năng sử dụng của nó. Ví dụ, chất lượng nước yêu cầu đối với công nghiệp phụ thuộc vào quá trình xử lí công nghiệp liên quan. Nước ô nhiễm có thể sử dụng cho một số qua trình nhưng không thể sử dụng cho các quá trình xử lí khác. Bảng 4: các chất ô nhiễm hóa học chính trong khí quyển Chất ô Nguồn điển hình Ý kiến nhiễm Chất phóng Sự phát điện ngẫu nhiên từ Chủ đề nhạy cảm. Vấn đề xạ công nghiệp hạt nhân,vận ảnh hưởng tới sức khỏe chuyển các vật liệu hạt nhân và thường xuyên đượcthảo thí nghiệm hạt nhân luận Chất hữu cơ Sử dụng thuốc diệt cỏ và thuốc Lương đa dạng các chất trừ sâu Nông nghiệp. Nước được thải (thuốc trừ Công nghiệp và nước sinh hoạt. sâu,chất tẩy) Tiềm năng ảnh Ô nhiễm dầu khí từ tai nạn tràn hưởng bất lợi tới sức khỏe dầu con người và hệ sinh thái nước Kim loại Nước thải từ công nghiệp, Các kim loại ô nhiễm có nặng nông và lắng đọng acid từ khí tiềm năng ảnh hưởng xấu quyển tới sức khỏe con người và hệ sinh thái nước Sự thoát nước, nước thải từ Gây hại đến hệ sinh thái acid công nghiệp và lắng đọng acid nước bởi các chất độc kim từ khí quyển loại các chất Sử dụng phân bón và nước Có thể gây phú dưỡng hóa dinh dưỡng cống Nông nghiệp trong nước và ảnh hưởng tới sức khỏe con người Ô nhiễm nước có thể trở thành mối đe dọa nguy hiểm tới sức khỏe. Con người có thể bị ốm khi uống, giặt giũ hoặc bơi trong nguồn nước bị ô nhiễm. Mối nguy hiểm sinh học của nước bao gồm các vi khuẩn, virut và động vật kí sinh gây KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 2
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 bệnh trong khi đó các mối đe dọa hóa học gồm nitrat, chì, arsen và các nguyên tố phóng xạ. Một điều được quan tâm nhất là chất lượng của nước được trong cung nguồn nước cho sinh hoạt khi chúng được loại bỏ các chất độc hại với sức khỏe con người. Từ các điểm quan sát sức khỏe công cộng, việc đáp ứng nước sinh hoạt không có các vi sinh vật gây bệnh là rất quan trọng. Sự phát sinh bênh tật có thể truyền qua nước bao gồm bệnh nhiễm trùng đường ruột (kiết lỵ, dịch tả, thương hàn) và bệnh viêm gan và bại liệt ở trẻ em. Ở các quốc gia phát triển ở Châu Âu và phía bắc nước Mỹ, nước sử dụng thường xuyên được loại bỏ các vi sinh vật, nhưng không được loại bỏ vi sinh vật ở các quốc gia phát triển nơi mà bùng nổ các d ịch bệnh lây lan theo đường nước như thương hàn, dịch tả vẫn còn xảy ra. Tuy nhiên, ở các nước phát triển, các dịch bệnh lây lan theo đường nước vẫn còn tiềm năng đe dọa và nước sử dụng được sàng lọc đều đặn đối với các dạng trực khuẩn ruột (faecal coliform) là các dạng mà sự hiện diện của chúng xác định về sự hiện diện về tạo ra các chất lắng trong nước. Nước sử dụng cũng không có các chất độc hóa học như thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng, kim loại nặng và các chất phóng xạ. Một hình thái vật lí phổ biến của nước ô nhiễm là ô nhiễm nhiệt. Nước công nghiệp được tận dụng cho mục đích làm làm mát và sau đó nước này trở l ại vào nước ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ xung quanh. Thủ phạm chính đối với loại này là nhà máy điện, nơi mà sử dụng một khối lượng nước mặt khổng lồ để điều khiển tua-bin và sản xuất điện. Lượng nước bị đốt nóng sau đó xả trở lại dòng sông, hồ, cửa sông và biển. Cá là loài vô cùng nhạy cảm với nhiệt độ và chỉ cần nhiệt độ tăng lên một vài độ cũng có thể gây hệ quả phá hủy cuộc sống của các loài th ủy sinh sống trong nước.Vì thế, nhiệt độ của nước phải được giảm bên trong các tháp làm mát tại nhà máy điện trước khi thải ra. Cuốn sách này viết về phân tích hóa học, ô nhiễm vật lý và ô nhiễm sinh học, mặc dù chúng quan trọng nhưng sẽ không đi sâu chi tiết. Các nguồn sơ cấp gây ra ô nhiễm nước là nước thải, nước thải công nghiệp, hệ thống mương máng và tràn dầu. các loại gây ô nhiễm chính và nguồn đ ược liệt kê tại bảng 4.1. Nhiều chất ô nhiễm vẫn tiếp tục được thải vào nguồn nước hằng ngày. Thỉnh thoảng việc thải ra một lượng lớn chất thải thu hút sự quan tâm rất lớn của cộng đồng. Ví dụ điển hình: thải lượng chất phóng xạ ngẫu nhiên từ nhà máy xử lí hạt nhân của UK vào biển Ai-len, thí nghiệm hạt nhân ở biển Thái Bình Dương và tai nạn tràn dầu Exxon Valdez . 4.1.3 Nhu cầu oxy sinh hóa –BOD (Biochemical Oxygen Demand) Nước thải chảy ra sông hoặc biển từ nhánh của ống thoát nước có thể được xem xét như một nguồn điểm của sự ô nhiễm, nồng độ của các chất ô nhiễm giảm KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 3
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 xuống với khoảng cách dòng chảy tới nguồn tăng do bị pha loãng. Các chất ô nhiễm hữu cơ có mặt trong nước thải như vấn đề ô nhiễm cu thể. Vi khuẩn trong nước thải làm biến đổi các chất ô nhiễm hữu cơ, sử dụng DO (lượng oxy hòa tan) trong quá trình xử lí. Lượng oxy cần thiết để phân hủy các chất hữu cơ trong một đơn v ị thể tích của nước được gọi là nhu cầu oxy sinh hóa (BOD ). BOD có thể đ ược coi như là 1 đơn vị đo lường của ô nhiễm hữu cơ và nó được xác định đều đặn trong các nhà máy xử lí nước thải và phòng thí nghiệm chất lượng nước. Nếu nơi mà ô nhiễm hữu cơ quá mức và dẫn đến BOD quá cao, lượng DO sẽ có thể thấp đi do cung cấp cho cuộc sống dưới nước. Sự phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ bắt đầu ngay từ khi nước thải được chảy ra sông và gần các nguồn điểm ô nhiễm, nơi này gọi là vùng ô nhiễm (pollution zone) với lượng BOD cao và DO thấp. Vùng xuôi dòng xa hơn gọi là vùng phân hủy chủ động (active decomposition zone), nơi mà lượng DO thấp nhất bởi vì phân hủy sinh hóa các hợp chất hữu cơ ô nhiễm. Cuối cùng gọi là vùng phục hồi (recovery zone ) là vùng mà ở đó lượng DO tăng còn lượng BOD giảm bởi vì các chất ô nhiễm hữu cơ đã bị phân hủy. Hầu hết các nguồn nước đều có khả năng làm suy biến nước thải, tuy nhiên vấn đề nảy sinh khi nước chứa đựng quá mức lượng chất hữu cơ, nước thải có nhu cầu oxy (oxygen- demanding waste). Nếu khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tự nhiên bị chế ngự, tất cả lượng DO có thể bị dùng hết, dẫn đến làm cá chết. BOD sẽ đ ược trình bày chi tiết hơn trong mục 4.7 4.1.4 Phú dưỡng hóa (Eutrophication) Sự tăng nồng độ của các chất dinh dưỡng trong nước được gọi là sự phú dưỡng hóa. Chất dinh dưỡng là các yếu tố cần thiết cần thiết cho sự phat triển của đời sống sinh vật (C, N, P, K, S và các nguyên tố vi lượng). Sự phú dưỡng hóa là quá trình tự nhiên và hợp lí. Tuy nhiên hoạt động của con người làm tăng rất nhanh sự có mặt của các chất dinh dưỡng, dẫn đến hiện tượng cultural eutrophication là vấn đ ề quan tâm chính ở nhiều nơi. Hệ thống thoát nước thải và đất canh tác chứa nhiều phân bón chứa mộ hàm lượng cao nito và phosphor, khi thải vào các nguồn nước có thể dẫn đến sự tăng số lượng của thực vật phù du, hiện tượng này có thể gọi là tảo nở hoa (algal blom). Tảo trở nên rất dày mà làm cho ánh sáng không thể lọt qua được và ở dưới tảo là vùng chết không có hoặc thiếu ánh sáng. Khi tảo còn thối nát lượng oxy hòa tan bị dùng hết, cá thiếu oxy và chúng bắt đầu chết. Vấn đề của sự phú dưỡng hóa là thường xuyên gặp ở các hồ tiếp nhận nước thải giàu chất dinh dưỡng. Hiện nay, mối quan tâm được trình bày về sự tồn tại của quá trình phú dưỡng hóa của nước ven biển ở vùng nhiệt đới bởi nước cống và có khả năng gây ảnh hưởng bất lợi tới các rạng san hô. Vấn đề phú dưỡng hóa có thể được KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 4
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 giải quyết bằng việc đảm bảo rằng nước thải mà khi thải ra nguồn nước chính không chứa quá mức hàm lượng các chất dinh dưỡng. Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng phương pháp tiên tiến xử lý nước thải có khả năng loại bỏ các chất này. Kiểm soát phospho sẽ hiệu quả hơn kiểm soát nitơ, bởi vì phospho thường là chất chính trong sự phát triển của tảo và phần nhiều nó được thải ra từ các nguồn điểm chẳng hạn như các công trình xử lý nước thải. Mặt khác, hầu hết các chất nitơ từ các nguồn khuếch tán như hệ thống thoát nước. Xử lý nước thải cấp ba liên quan đến hóa chất keo tụ có khả năng loại bỏ phospho trong nước thải, nhưng hầu hết các nhà máy xử lý nước thải không sử dụng xử lý cấp ba (xem mục 4.1.9). Đảo ngược hiện tượng phú dưỡng của thành phần nước bị ảnh hưởng là có thể nhưng tốn kém. Bảng 4.2 cung cấp cho các mối quan hệ giữa tình trạng dinh dưỡng của thành phần chính của nước và các thông số đo lường. Bảng 4.2 tiêu chuẩn chất thải cho các hồ và hồ chứa Thông số Dinh dưỡng tốt Oligotrophic Mesotrophic (ít dinh dưỡng) (trung dưỡng) N (g/L) 500 P(g/L) 20 DO trong hồ chứa (% độ bão >80 10-80
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 trình acid hóa có thể làm cho các kim loại độc hại, chẳng hạn như nhôm ngấm vào dung dịch. Một phương pháp để đảo ngược quá trình acid hóa của một hồ nước là bằng cách bón vôi, nhưng đây chỉ là một giải pháp tạm thời. Một nguồn về nồng độ acid trong nước mặt khác là hệ thống thoát nước có lắng đọng hợp chất chứa lưu huỳnh của than, sắt, kẽm, chì và đồng. Nước thoát từ các mỏ than dưới lòng đất và bề mặt đặc biệt có tính acid do sự hiện diện của pyrite (FeS2) trong các vỉa than. Pyrite phản ứng với nước và không khí trong sự hiện diện của một số vi khuẩn để tạo acid sulfuric: 2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2FeSO4 + 2H2SO4 Ví dụ 4.1 Một mẫu nước sông được phân tích và nồng độ của Ca2+ và CO32- tìm thấy tương ứng là 30 và 0,25 mg L-1. Tính toán mức độ bão hòa với đối với calcite. Ksp = 8.7 x 10-9 mol2L-2 của calcite. Cân bằng giữa muối và các ion hòa tan được xác định bởi tích số tan, Ksp. Đối với khoáng calcite trạng thái cân bằng có thể được mô tả bởi: CaCO3(s) →Ca2+ + CO32- Ksp = [Ca2+][CO32-] (s) biểu thị pha rắn. Các sản phẩm của các ion hòa tan thực sự đo trong dung dịch được gọi là ion activity product (IAP). Đối với các trường hợp trên, nồng độ đầu tiên được chuyển đổi sang đơn vị mol L-1 bằng cách chia cho khối lượng ion tương ứng và sau đó IAP được tính: [Ca2+] = 30 x 10-3/40.08 = 7.5 x 10-4 mol L-1 [CO32-] = 0.25 x 10-3/60.01 = 4.2 x 10-6 mol L-1 IAP = (7.5 x 10-4) x (4.2 x 10-6) = 3.19 x 10-9 mol L-1 Các mối liên hệ giữa IAP và Ksp có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái của một dung dịch: IAP> Ksp, dung dịch được bão và muối sẽ kết tủa. IAP = Ksp, có trạng thái cân bằng giữa dung dịch bão hòa và muối. IAP
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 Trong trường hợp trên, IAP (3,19 x 10-9) < Ksp (Ksp = 8,7 x 10-9) và dung dịch chưa được bão hòa. Cho nên calcite sẽ hòa tan. Mức độ bão hòa = IAP / Ksp = 3,19 x 10-9/8.7 x 10-9 = 0,37 Các quá trình oxy hóa sắt (Fe2+) thành sắt (Fe3+), sắt còn được sản xuất acid sulfuric: 4FeSO4 + 10H2O + O2 → 4Fe(OH)3 + 4H2SO4 Hệ thống thoát khu mỏ nước được kiểm soát bằng đóng kín các nguồn bị bỏ rơi, kiểm soát hệ thống thoát nước và xử lý hóa học liên quan đến bón vôi. Đất acid sulfate cũng có thể hoạt động như là một nguồn acid dưới điều kiện môi trường thích hợp. Đất acid sulfate giàu pyrit (FeS2) và chúng có xu hướng xuất hiện trong vùng đầm lầy và vùng đồng bằng ven biển. Khi hệ thống thoát nước mang oxy vào trong đất, pyrit được oxy hóa thành acid sulfuric theo các phản ứng tương tự như trên. Độ pH của nước có thể giảm xuống thấp hơn 4 và độc chất của nhôm được hòa tan vào dung dịch, tạo ra một mối nguy hiểm đáng kể cho đời sống thuỷ sinh. Acid sulfate trong đất được tìm thấy chủ yếu ở vùng nhiệt đới, ví dụ được biết đến nhiều nhất là đồng bằng Bangkok ở Thái Lan, nơi đất sulfat acid chiếm khoảng 600 000 ha. Ảnh hưởng của ô nhiễm có tính acid bao gồm: - Tiêu hủy đời sống thuỷ sinh. pH dưới 4, hầu hết các dạng sống ở trên bề mặt nước đều chết. - Tăng cường sự ăn mòn. Điều này có thể gây các ảnh hưởng đối với các tàu thuyền, kết cấu xây dựng trong nước (ví trụ như móng cầu) và hệ thống đường ống dẫn nước. - Thiệt hại đối với cây trồng nông nghiệp. Nếu độ pH của nước tưới giảm xuống dưới 4,5, kim loại độc hại cho cây trồng có thể được ngấm vào dung dịch. 4.1.6 Độ mặn (Salinity) Trong khi hầu hết nước trên thế giới là nước muối (tức là nước biển), độ mặn trong nguồn nước ngọt là không mong muốn. Tuy nhiên, nước ngọt có thể trở thành nước muối do: - Nước thải công nghiệp có xu hướng chứa hàm lượng cao của các muối hữu cơ được hình thành bởi các quá trình công nghiệp khác nhau. KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 7
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 - Đường thoát nước có chứa muối được sử dụng để làm tan chảy băng tuyết trên đường cao tốc. - Hoạt động tưới tiêu làm hòa tan muối từ đất. - Nước biển xâm nhập vào các con sông trong thời gian thủy triều cao và dòng chảy thấp. - Nước muối từ các giếng dầu và hầm mỏ mà đôi khi được giải phóng vào nước ngọt. Độ mặn trong nước ngọt có thể gây ra một số vấn đề: - Nước mặn không thích hợp như một nguồn nước uống. - Độ mặn có thể ảnh hưởng xấu đến các sinh vật thủy sinh trong nước ngọt, bởi vì không giống như các hình thức sống của sinh vật biển, nó thường không thích nghi với độ mặn cao. - Độ mặn trong nước tưới có thể ảnh hưởng bất lợi đến tăng trưởng của thực vật và sản xuất cây trồng. 4.1.7 Ô nhiễm ven biển (Coastal Pollution) Thành phần của nước biển hoàn toàn khác nước ngọt (xem Bảng 4.4); nước biển là một dung dịch điện phân có chứa nồng độ cao các ion. Hơn nữa, nước biển có khả năng chống lại sự thay đổi pH sau khi bổ sung acid hoặc kiềm hơn nước ngọt do khả năng đệm lớn hơn. Mặc dù là bể chứa lớn nhất trong thủy quyển nhưng khả năng hấp thụ chất thải của các đại dương không phải là vô hạn và đã có bằng chứng về sự ô nhiễm nước biển trên toàn thế giới. Tuy nhiên, các khu vực ven biển bị ảnh hưởng tồi tệ nhất. Vùng nước ven biển nhận trực tiếp hai nguồn thải ra từ các chất thải và dòng chảy của các con sông bị ô nhiễm. Ô nhiễm vùng ven biển từ lâu đã là một vấn đề lớn trên toàn thế giới và các vấn đề này đang phát triển. Ô nhiễm ven biển đặc biệt nghiêm trọng ở các nước đang phát triển, nước thải và chất thải khác được thải ra vùng nước cửa sông và ven biển mà không có bất kỳ xử lý nào trước đó. Thông thường, hàm lượng chất dinh dưỡng trong chất thải hữu cơ cao được đưa vào nước thải. Mật độ dân số ở các vùng ven biển, ngay cả trong các khu vực mà cho đến gần đây vẫn được coi là hẻo lánh hoặc nguyên sơ, đã được tăng lên do sự mở rộng của du lịch như một nguồn thu ngoại tệ ở nhiều quốc gia phát triển. Ảnh hưởng của ô nhiễm ven biển về sức khỏe cộng đồng là một mối quan tâm nghiêm trọng như thủy sản là nguồn dinh dưỡng chủ yếu và là nguồn dinh dưỡng ưa thích trong các quốc gia này. Gia tăng ô nhiễm ở KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 8
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 các vùng nước ven biển đe dọa cho du lịch và sản xuất thủy sản. Ô nhiễm ven biển mang tới những mối đe dọa sau đây: ● Hiện tượng phú dưỡng (Eutrophication). Xả nước thải có chứa chất dinh dưỡng cao có thể làm tảo nở hoa và dẫn đến sự khử oxy của vùng nước ven biển. Phân hủy của chất hữu cơ làm hết oxy và làm giảm DO có thể dẫn đến cái chết của cá và các sinh vật khác trong các trang trại nuôi cá ven biển và đánh bắt thủy sản, giảm tổng sản lượng sinh vật biển và nguồn cung cấp thực phẩm. ● Tích lũy sinh học của kim loại độc hại (Bioaccumulation of toxic metals). Kim loại độc hại thải ra trong nước thải có thể được tích lũy sinh học trong hải sản, đặc biệt là ở động vật có vỏ như hàu, trai, sò, đến mức vượt quá tiêu chuẩn chung về sức khỏe, do đó đưa ra một mối nguy hiểm cho sức khỏe khi ăn hải sản. ● Vi sinh vật gây ô nhiễm (Microbial contamination). Việc xả nước thải chưa xử lí vào nước biển ven bờ mang theo mối đe dọa của ô nhiễm vi sinh vật trong nước và thủy sản. Mức độ ngày càng tăng của E. coli trong vùng nước ven biển có liên quan tới các triệu chứng bệnh tiêu hóa và da trong số những người tắm. Tiêu thụ thủy sản bị ô nhiễm cũng là một vấn đề sức khỏe cộng đồng quan trọng ở các nước đang phát triển. Tuy nhiên, sự bùng nổ ngộ độc thực phẩm hải sản, đặc biệt là tôm, cua, sò, hến, không phải là hiếm ngay cả ở các nước đang phát triển, được chứng minh bởi các cảnh báo công khai được cung cấp theo thời gian. ● Thủy triều đỏ (Red Tide). Góp phần vào tiềm năng của ô nhiễm ven biển từ chất độc của tảo nở hoa, được gọi là "thủy triều đỏ", là mối lo nghiêm trọng tại vùng ven biển của nhiều quốc gia đang phát triển. Thủy triều đỏ được gây ra bởi sự xuất hiện của một loài trùng tảo đặc biệt; một loài đặc biệt quan trọng ở Đông Á là Pyrodinium bahamense var. compresa. Thủy triều đỏ là nguyên nhân về cái chết trong hơn hai thập kỷ qua, chủ yếu là do ăn những động vật có vỏ từ vùng biển nở hoa của tảo độc.Một giải thích đã được đề xuất cho sự xuất hiện ngày càng tăng của thủy triều đỏ là sự thay đổi trong tỷ lệ giữa nitơ và phosphor trong nước thải và sự gia tăng dưỡng chất có thể góp phần vào sự thay đổi ưu thế trong vùng khi các loài thực vật phù du, với các loài tảo độc thay thế cho các loài tảo cát. 4.1.8 Ô nhiễm nước ngầm (Groundwater Pollution) Nước ngầm từ lâu đã đóng vai trò là nguồn nước uống và điều đó vẫn còn quan trọng cho đến ngày nay. Tại Mỹ, khoảng 50% dân số phụ thuộc vào nước KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 9
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 ngầm như là một nguồn nước uống. Vì nước ngầm được tách biệt từ mặt đất, hầu hết mọi người cho rằng nước ngầm tương đối tinh khiết và tránh khỏi các chất ô nhiễm. Mặc dù hầu hết nước ngầm vẫn có chất lượng cao nhưng tại một số vùng vấn đề duy trì chất lượng nước ngày càng trở nên khó khăn. Những nguồn làm bẩn nước ngầm bao gồm: Xâm nhập mặn (Saltwater Intrusion). Bơm nước ngầm cao độ có thể gây làm • suy giảm mực nước, tạo điều kiện cho nước biển xâm nhập vào nội địa và làm ô nhiễm các tầng nước ngầm. Chôn rác thải (Landfills ). Sự rò rỉ hóa chất từ các bãi chôn rác thải khu đô thị • hoặc khu công nghiệp có thể thâm nhập vào đất và làm bẩn nước ngầm phía dưới. Các phương pháp để kiểm soát ô nhiễm nước ngầm bao gồm sử dụng lớp lót để ngăn chặn rò rỉ và hệ thống thu nước rỉ rác thấm từ bãi rác. Bể chứa ngầm (Underground storage tanks). Chỉ riêng Nam Mỹ đã có khoảng • 1,4 triệu bể chứa ngầm bao gồm dầu và các chất độc hại khác. Chỉ cần rò rỉ một vài lít trong số các hợp chất này có thể gây ra những hậu quả to lớn về chất lượng nước ngầm. Nông nghiệp (Agriculture). Một vài tập tính trong sản xuất nông nghiệp góp • phần làm ô nhiễm nước ngầm: sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu, tưới và chăn nuôi. Nước thải nông nghiệp có thể thấm vào đất và làm bẩn nguồn nước ngầm cung cấp. Bể tự hoại (Septic tanks). Bể tự hoại thường được sử dụng ở vùng nông thôn • không nối với cống rãnh. Thậm chí tại các quốc gia phát triển như Mỹ có khoảng trên 20 triệu bể tự hoại. Rò rỉ từ những bể tự hoại thiết kế tồi và hoạt động kém hiệu quả có thể làm bẩn nước ngầm bởi các dưỡng chất, chất độc và vi sinh vật. Giếng dầu (Oil wells). Những giếng dầu bị bỏ hoang có thể làm ô nhiễm • nước ngầm bởi nước mặn khi vỏ bao của giếng bị nứt vỡ. Đường thoát nước (Road drainage). Rải muối trên đường để kiểm soát tuyết, • hóa chất từ các tai nạn tràn dầu và các chất khác dính trên các con đ ường đ ể làm sạch như đường thoát nước có thể thấm qua tầng nước ngầm. Vẫn còn các nguồn khác bao gồm địa điểm xử lý phóng xạ, chất thải khai thác mỏ và khai quật các công trình kiến trúc. KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 10
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 Nước ngầm khác nước mặt về một vài thông số. V i sinh vật phân hủy các chất ô nhiễm rất chậm so với các vùng nước mặt do sự vắng mặt của vi khuẩn hiếu khí trong nước ngầm do thiếu oxy. Ngoài ra, tốc độ dòng chảy của nước ngầm thông qua khả năng thấm của đá là rất chậm so với tỷ lệ dòng chảy mặt và chất ô nhiễm không thể được pha loãng hoặc phân tán như vậy một cách dễ dàng. Tuy nhiên, đá và đất có thể lọc một số chất ô nhiễm. 4.1.9 Xử lý nước thải (Wastewater Treatment) Phòng chống các bệnh lây qua con đường nước là lí do chính cho việc giới thiệu phương pháp kiểm soát ô nhiễm nước. Thời trung đại ở châu Âu, nước thải được thải ra đường phố và lưu lại ở đó. Tại Anh, việc xả nước thải vào sông đã bắt đầu khoảng năm 1810. Trong cuộc cách mạng công nghiệp, nhiều con sông cực kỳ ô nhiễm và dịch bệnh tả đã trở nên phổ biến. Hệ thống thoát nước đầu tiên trên thế giới được lắp đặt tại Hamburg, Đức năm 1843 và hệ thống thoát nước đầu tiên tại Mỹ được xây dựng năm 1855. Hệ thống lọc được giới thiệu lần đầu tại Anh vào đầu thế kỷ 19 nhưng nó không loại bỏ được tác nhân gây bệnh. Năm 1875 Đạo luật y tế cộng đồng (Public Heath Act) đầu tiên được thông qua tại Vương quốc Anh, yêu cầu chính quyền địa phương phải chịu trách nhiệm trong vấn đề xử lý nước thải. Hành động này được bắt đầu bằng việc loại bỏ những vi sinh vật nguy hiểm ra khỏi nước thải, nhưng công nghệ cần thiết để làm được điều này gần như không có. Đạo luật phòng ngừa ô nhiễm sông (Rivers Pollution Prevention Act) được thông qua tại Vương quốc Anh năm 1876, cấm xả trực tiếp chất thải công nghiệp ra sông. Các khu công nghiệp được yêu cầu xả chất thải của họ vào cống dẫn và Hội đồng thị trấn chịu trách nhiệm xử lý nước thải. Tại Mỹ, nhà máy xử lý nước thải đầu tiên dược xây dựng năm 1870 và đến năm 1910 khoảng 10% nước thải tại Mỹ được xử lý. Công nghệ khử trùng được giới thiệu lần đầu vào đầu thế kỷ 20 tại Anh và việc sử dụng rộng rãi công nghệ này đã làm giảm đáng kể sự xuất hiện của các bệnh truyền qua nước ở nhiều quốc gia. Ngày nay, tại nhiều nước phát triển, 100% nước thải được xử lý và nhiều quốc gia đã ban hành khung pháp lý về tiêu chuẩn chất lượng nước (xem phụ lục III). Tuy nhiên tại nhiều nước đang phát triển, xử lý nước thải hầu như không tồn tại và nước thải thô được xả trực tiếp vào nước mặt, gây ra những vấn đề ô nhiễm nước nghiêm trọng. Xử lý nước thải diễn ra tại các nhà máy được thiết kế đặc biệt tiếp nhận nước thải từ các hộ gia đình và khu công nghiệp. Một vài khu công nghiệp có thể có nhà máy xử lý nước thải của riêng họ được thiết kế để giảm các chất ô nhiễm đặc biệt phát sinh trong khu vực. Sau khi xử lý, nước thải được xả vào nước mặt ( sông, KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 11
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 hồ hoặc biển). Xử lí nước thải được phân thành 3 loại: sơ cấp, thứ cấp, bậc 3, để tăng khả năng làm sạch. Xử lý sơ cấp (bậc 1). Đây là phương pháp xử lý cơ bản nhất có thể loại bỏ • hầu hết các chất rắn trong nước và làm giảm BOD xuống mức vừa phải. Nước thải đi vào nhà máy thông qua một loạt các tấm chắn để loại bỏ các vật thể nổi lớn. Sau đó, nước thải đi vào buồng grit nơi có chứa cát, đá, sỏi được đặt theo trọng lực xuống đáy của buồng. Sỏi được xử lý tại bãi chôn lấp. Nước thải sau đó được đưa vào một bể lắng, tại đây chất rắn lơ lửng được lắng xuống tạo thành bùn được thu gom và xử lý. Xử lý sơ cấp loại bỏ khoảng 60% chất hữu cơ và xấp xỉ 35% BOD. Đây là dạng cơ bản nhất của xử lý nước và nhiều nhà máy dịch vụ chỉ xử lý sơ cấp. Xử lý thứ cấp (bậc 2). Giai đoạn này sử dụng quá trình sinh học để loại bỏ • thêm vật liệu lơ lửng và tiếp tục làm giảm BOD. Xử lý thứ cấp thường sử dụng phương pháp bùn hoạt tính, mặc dù các bộ lọc nhỏ giọt cũng được sử dụng. Nước thải được đưa vào một bể sục khí (aerotank), nơi nó được trộn lẫn với không khí và bùn hoạt tính tái chế từ các bể lắng tiếp theo. Nước thải vẫn còn trong bể trong vài giờ và vi khuẩn hiếu khí, tự nhiên trong bùn, phân hủy các chất hữu cơ ô nhiễm trong nước thải. Nước thải sau đó được chuyển sang bể lắng cuối cùng nơi bùn lắng được đưa ra ngoài. Một phần bùn này được tái chế trong bể aerotank. Hầu hết bùn được đưa đến nơi phân hủy nơi chúng được xử lý bằng vi khuẩn, trong đó bùn tiếp tục bị phân hủy. Metan được tạo ra trong quá trình phân hủy và sẽ được đốt cháy hoặc được sử dụng làm nhiên liệu trong nhà máy. Sau đó bùn được phơi khô và sẵn sàng để đem chôn. Trong bể lọc, nước thải được phun lên bề mặt của bể tràn với những vật liệu lớn (đá, gạch vụn,...). Vi sinh vật tạo thành một màng trên vật liệu và tiêu thụ các chất dinh dưỡng từ nước thải chảy qua đáy bể. Có thể giảm được xấp xỉ 90% chất hữu cơ và BOD bằng xử lý thứ cấp. Xử lý bậc 3 hay xử lý nâng cao. Xử lý bậc 3 được thiết kế để làm giảm nồng • độ của các chất ô nhiễm đặc trưng trong nước thải. Nhiều quy trình có thể được sử dụng tùy thuộc vào chất gây ô nhiễm phải được loại bỏ. Xử lý bậc 3 có hể loại bỏ được các chất rắn lơ lửng, phân hủy các hợp chất hữu cơ, phân hủy dưỡng chất (phospho và nitơ) và kim loại nặng. Phương pháp này bao gồm lọc cát, lọc carbon, điện phân, thẩm thấu ngược, trao đổi ion và sử dụng các phụ gia hóa học như chất đông tụ (alum) và oxy hóa (ozone, hydrogen peroxide). Một vài quy trình có thể có chi phí khá cao. Xử lý bậc 3 KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 12
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 có thể loại bỏ nhiều hơn 95% chất ô nhiễm trong nước thải, nhưng nó không được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy xử lý nước thải. Bất kể loại xử lý nào được sử dụng, nước thải cũng được xử lý cuối cùng với khí Clo trước khi xả ra ngoài môi trường. Việc này giúp loại trừ vi khuẩn gây bệnh. Hiệu quả của xử lý sơ cấp thông thường và quá trình xử lý thứ cấp s ử d ụng rộng rãi trong các nhà máy xử lý nước được tóm tắt trong bảng 4.3. Nước đầu vào và đầu ra của nhà máy xử lý nước thải được phân tích một vài thông số được thảo luận trong phần sau của chương này. Nhiều quy trình xử lý được thiết kế riêng cho từng loại nước thải và do đó xác định loại và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải thô được xử lý là rất cần thiết. Ngoài ra, nước thải được xử lý đáp ứng được tiêu chuẩn ban hành và có thể chắc chắn được xả ra ngoài môi trường cũng rất cần thiết. Nhiều quá trình đòi hỏi phải kiểm soát cẩn thận các điều kiện hoạt động (ví dụ pH) và việc thực hiện những nghiên cứu ở nhiều giai đoạn có thể cũng cần thiết Bảng 4.3 Hiệu quả loại bỏ ô nhiễm theo phần trăm nước thải chưa được xử lý bằng các quá trình xử lý thông thường trong các nhà máy xử lý nước thải Hiệu quả xử lý (%) Chất ô nhiễm/ thông số Chỉ xử lý sơ cấp Xử lý sơ cấp + thứ cấp Chất rắn lơ lửng 60 90 Nitơ tổng 20 50 Phospho tổng 10 30 Khoáng chất hòa tan 0 5 BOD 35 90 COD 30 80 4.1.10 Xử lý nước uông (Potable Water Treatment) ́ Trung binh môt người Mỹ sử dung 300 đên 400 lit nước môi ngay cho sinh ̀ ̣ ̣ ́ ́ ̃ ̀ hoat (nước uông, giăt giu, nâu ăn, rửa nhà vệ sinh, tưới cây). Khoang 8% nguôn nước ̣ ́ ̣ ̃́ ̉ ̀ ngot trên thế giới được sử dung cho sinh hoat. Nước cung câp cho sinh hoat được lây ̣ ̣ ̣ ́ ̣ ́ từ nước ngâm và nước măt. Nước ngâm được lây từ cac tâng ngậm nước (aquifer) ̀ ̣ ̀ ́ ́̀ bên dưới mực thuy câp. Giếng vân được sử dung để bơm nước ngâm ở những vung ̉ ́ ̃ ̣ ̀ ̀ nông thôn. Măc dù nước ngâm thường có chât lượng tôt hơn nước măt, chung vẫn có ̣ ̀ ́ ́ ̣ ́ khả năng bị ô nhiêm (xem phân 4.1.8). Nước sinh hoat thường cân được xử lý để đat ̃ ̀ ̣ ̀ ̣ tới những tiêu chuân nước uông cua thế giới (xem phân phụ luc III). Xâp xỉ khoang ̉ ́ ̉ ̀ ̣ ́ ̉ 60% nước sinh hoat là nước lây lai từ cac dong sông dưới dang nước thai. Ở những ̣ ̣́ ́ ̀ ̣ ̉ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 13
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 vung có dân số đông và có nhiêu hoat đông công nghiêp, lượng nước thai đên cac ̀ ̀ ̣ ̣ ̣ ̉ ́ ́ dong chay có thể cao đăc biêt là trong những thời kì khô han. Như vây, nước thai chay ̀ ̉ ̣ ̣ ̣ ̣ ̉ ̉ vao môt con sông có thể tiêp tuc đi xuôi dong và trở thanh môt nguôn nước câp cho ̀ ̣ ́ ̣ ̀ ̀ ̣ ̀ ́ sinh hoat ở những vung khac. Noi cach khac, nước thai cua môt người có thể trở ̣ ̀ ́ ́ ́ ́ ̉ ̉ ̣ thanh nước uông cua môt người khac và điêu quan trong cuôi cung là liêu chât lượng ̀ ́ ̉ ̣ ́ ̀ ̣ ́̀ ̣ ́ nước có được duy trì để bao vệ sức khoe công đông. Nhin chung, nước dung cho cac ̉ ̉ ̣ ̀ ̀ ̀ ́ hộ sinh hoat đâu tiên được lưu giữ tai bể chứa, nơi mà những trâm tich nhỏ lăng ̣ ̀ ̣ ̀ ́ ́ xuông, đam bao độ trong cua nước. Nước sau đó được xử lý ở nhà may xử lý nước ́ ̉ ̉ ̉ ́ thai trước khi đưa vao mang lưới câp nước đô thi. Phương phap xử lý thay đôi phụ ̉ ̀ ̣ ́ ̣ ́ ̉ thuôc vao chât lượng nước, nhưng thường là phương phap loc và phương phap hoa ̣ ̀ ́ ́ ̣ ́ ́ hoc (nhưng khử trung băng Clo hay Flo). Ở môt số vung nơi mà có it nguôn nước ̣ ̀ ̀ ̣ ̀ ́ ̀ ngot thì người ta sử dung phương phap khử muôi nước biên. Phân tich nước được ̣ ̣ ́ ́ ̉ ́ thực hiên đinh kì ở những nhà may xử lý nước để đam bao chât lượng nước phù hợp ̣ ̣ ́ ̉ ̉ ́ với tiêu chuân quy đinh. ̉ ̣ Nhờ vao những phan ứng cua công đông (thường được xem là không có cơ ̀ ̉ ̉ ̣ ̀ sở) đôi với chât lượng nước câp, sự phan đôi với vị của clo, nhiêu người thich sử ́ ́ ́ ̉ ́ ̀ ́ dung nước khoang đong chai hơn. Phân tich nước được thực hiên đinh kì ở những ̣ ́ ́ ́ ̣ ̣ nhà may san xuât nước đong chai và những nhà cung câp được yêu câu ghi rõ thanh ́ ̉ ́ ́ ́ ̀ ̀ phân cua nước. Măc dù cả nước đong chai và và nước sinh hoat ở những nước phat ̀ ̉ ̣ ́ ̣ ́ triên nhin chung đêu an toan để uông nhưng vân có những trường hợp đăc biêt bị ̀ ̀ ̀ ̀ ́ ̃ ̣ ̣ nhiêm khuân vì không quan tâm tới viêc kiêm soat chât lượng trong phong thí nghiêm. ̃ ̉ ̣ ̉ ́ ́ ̀ ̣ Điêu nay không gây ngac nhiên, vì có khoang 1000 chât xuât hiên trong nguôn câp ̀ ̀ ̣ ̉ ́ ́ ̣ ̀ ́ nước đô thị và những phong thí nghiêm thì nhin chung chỉ kiêm tra những chât ̀ ̣ ̀ ̉ ́ thường xuât hiên trong nước. Nước con có thể bị nhiêm bân trong quá trinh phân phôi. ́ ̣ ̀ ̃ ̉ ̀ ́ Ví du, sự quan tâm đang kể được thể hiên qua viêc ô nhiêm chì trong nước uông trước ̣ ́ ̣ ̣ ̃ ́ đây. Nguôn chì là từ những ông chì giữa đường dân nước chinh và cac hộ gia đinh, ̀ ́ ̃ ́ ́ ̀ những ông chì trong cac toa nha, chât han chì trong những ông đông và những voi ́ ́ ̀ ̀ ́ ̀ ́ ̀ ̀ nước băng đông. Ngay nay, ô nhiêm chì trong nước uông là môi quan tâm chinh ở ̀ ̀ ̀ ̃ ́ ́ ́ những toa nhà cu. Nước con bị nhiêm bân trong quá trinh xử lý là kêt quả cua sự sơ ̀ ̃ ̀ ̃ ̉ ̀ ́ ̉ suât, và những sự cố như vây thường được ghi nhân ở cả nước khoang đong chai và ́ ̣ ̣ ́ ́ nước sinh hoat. ̣ 4.1.11 Phân tích nước (Water analysis) Phân tich nước có thể bao gôm những mâu sau: nước măt từ hô, sông và biên, ́ ̀ ̃ ̣ ̀ ̉ nước ngâm, nước uông, nước thai công nghiêp và đô thị và nước nôi hơi. Nông độ ̀ ́ ̉ ̣ ̀ ̀ cua những ion trong nước măt được liêt kê ở bang 4.4. Chât lượng nước được quan ̉ ̣ ̣ ̉ ́ trăc đinh kì ở những nhà may xử lý nước và nước thai. Những phương phap được ́ ̣ ́ ̉ ́ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 14
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 phat triên để phân tich môt số lượng lớn chât hữu cơ và vô cơ sử dung nhiêu công ́ ̉ ́ ̣ ́ ̣ ̀ nghệ phân tich. Những phương phap đó được nganh công nghiêp nước châp nhân goi ́ ́ ̀ ̣ ́ ̣ ̣ là phương phap chuân. Những phương phap có thể được tiên hanh dựa trên viêc sử ́ ̉ ́ ́ ̀ ̣ dung những thiêt bị cơ ban được ghi rõ trong sổ tay, và những thiêt bị nay phù hợp ̣ ́ ̉ ́ ̀ với những phương phap chuân. ́ ̉ Có nhiêu bộ dung cụ phân tich nước có săn trên thị trường. Chung đêu dựa trên ̀ ̣ ́ ̃ ́ ̀ những phương phap đo mau và phương phap điên hoa, và chung thường được sử ́ ̀ ́ ̣ ́ ́ dung trong linh vực nay. Hâu hêt những phươn phap kiêm tra nay đêu liên quan tới ̣ ̃ ̀ ̀ ́ ́ ̉ ̀ ̀ viêc thêm tac chât vao dưới dang viên hay dang bôt. Phân sau được thêm dưới dang ̣ ́ ́ ̀ ̣ ̣ ̣ ̀ ̣ goi. Những tac chât nay thường giông như những chât được sử dung trong những ́ ́ ́ ̀ ́ ́ ̣ phương phap chuân nhưng được thêm vao với số lượng it hơn. Những quy trinh phat ́ ̉ ̀ ́ ̀ ́ triên cho những bộ dung cụ kiêm tra nay thì tiên lợi và dễ thực hiên. Môt ví dụ là bộ ̉ ̣ ̉ ̀ ̣ ̣ ̣ kiêm tra Hach (xem phân tham khao Hach trong danh sach bên dưới). Môt và bộ dung ̉ ̀ ̉ ́ ̣ ̣ cụ con bao gôm may đo câm tay để đo pH, nhiêt đô, độ dân và oxy hoa tan. Những ̀ ̀ ́ ̀ ̣ ̣ ̃ ̀ may đo câm tay dựa trên những điên cực chon loc ion đang nhanh chong ứng dung cho ́ ̀ ̣ ̣̣ ́ ̣ ̀ ̀ ̀ ́ ̣ ́ nhiêu thanh phân hoa hoc khac. Những phương phap được thao luân ở đây thich hợp cho môt vai loai mâu ́ ̉ ̣ ́ ̣ ̀ ̣ ̃ nước, nhưng giả sữ răng hâu hêt cac mâu là mâu nước măt được lây từ cac sông, suôi, ̀ ̀ ́́ ̃ ̃ ̣ ́ ́ ́ ven biên hoăc là nước thai. Ban cung có thể ap dung những phương phap nay để phân ̉ ̣ ̉ ̣ ̃ ́ ̣ ́ ̀ tich nước may và nước khoang đong chai. ́ ́ ́ ́ 4.1.12 Lây mâu và bao quan (Sampling and Storage) ́ ̃ ̉ ̉ Thể tich mâu cân thu phụ thuôc vao số phân tich cân tiên hanh. Nêu môt phân ́ ̃ ̀ ̣ ̀ ́ ̀ ́ ̀ ́ ̣ tich nước đây đủ được tiên hanh, cân thu 2L mâu. Nêu môt hoăc môt vai chât phân ́ ̀ ́ ̀ ̀ ̃ ́ ̣ ̣ ̣ ̀ ́ tich cân được xac đinh, môt thể tich nhỏ hơn có thể thoa man được yêu câu về thể tich ́ ̀ ̣́ ̣ ́ ̉ ̃ ̀ ́ cua phep kiêm tra. Viêc sử dung chai nhựa hay thuy tinh cung phụ thuôc vao chât phân ̉ ́ ̉ ̣ ̣ ̉ ̃ ̣ ̀ ́ tich. Trong môt vai trường hợp, cân thiêt phai thu nhiêu mâu trong những chai khac ́ ̣ ̀ ̀ ́ ̉ ̀ ̃ ́ nhau. Phep phân tich oxy hoa tan yêu câu những chai riêng biêt. ́ ́ ̀ ̀ ̣ Nên nhớ răng mâu thu được chỉ đai diên cho đia điêm và thời gian lây mâu. ̀ ̃ ̣ ̣ ̣ ̉ ́ ̃ Môt khao sat cụ thể cua môt nguôn nước yêu câu sự nghiên cứu về biên đôi đôi không ̣ ̉ ́ ̉ ̣ ̀ ̀ ́ ̉ ̉ gian và thời gian. Thanh phân cua mâu con có thể thay đôi trong quá trinh vân chuyên ̀ ̀ ̉ ̃ ̀ ̉ ̀ ̣ ̉ và lưu trữ, chủ yêu là do cac phan ứng sinh hoa và phan ứng bề măt. Cân tuân theo ́ ́ ̉ ́ ̉ ̣ ̀ nhưng quy trinh hướng dân cua môi loai chât phân tich. ̃ ̀ ̃ ̉ ̃ ̣ ́ ́ Mâu nước măt là mâu dễ thu nhât. Thu những mâu ở những độ sâu khac nhau ̃ ̣ ̃ ́ ̃ ́ cân những dung cụ đăc biêt, chung có môt vai loai như Ruttner, Kemmerer, Dussart, ̀ ̣ ̣ ̣ ́ ̣̀ ̣ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 15
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 Valas, Watt,.... Phổ biên nhât là dung cụ thu mâu Van Dorn, được biêu diên ở hinh ́ ́ ̣ ̃ ̉ ̃ ̀ minh hoa 4.1. Dung cụ nay bao gôm ông PVC rông và hai van cao su ở hai đâu. Hai ̣ ̣ ̀ ̀ ́ ̃ ̀ van được nôi với nhau ở bên trong băng môt ông cao su và con có môt sợi dây nôi ́ ̀ ̣́ ̀ ̣ ́ chung lai. Trước khi ngâp trong nước hai van được keo ra và sơi dây được nôi với ́ ̣ ̣ ́ ́ môt cai chôt bên ngoai ông. Ông mở cả hai đâu được đưa xuông độ sâu cân đo băng ̣ ́ ́ ̀́ ́ ̀ ́ ̀ ̀ dây chia đô. Môt thiêt bị băng kim loai được thả doc theo dây. Thiêt bị nay đâp vao ̣ ̣ ́ ̀ ̣ ̣ ́ ̀ ̣ ̀ khoa và đong hai van lai. Mâu nước được rut ra từ dung cụ thu mâu và thu lai vao ́ ́ ̣ ̃ ́ ̣ ̃ ̣ ̀ trong chai. Cung có thể thu mâu ở những độ sâu khac nhau băng cach bơm nước qua ̃ ̃ ́ ̀ ́ môt ông nhựa đưa xuông độ sâu cân thiêt. ̣́ ́ ̀ ́ Chung ta thường thu mâu nước măt. Lam sach chai lây mâu, được đổ đây nước cât ́ ̃ ̣ ̀ ̣ ́ ̃ ̀ ́ trong phong thí nghiêm. Đổ hêt nước ra và trang lai băng mâu nước thu được. Ở môi ̀ ̣ ́ ́ ̣̀ ̃ ̃ lân đều đổ hêt nước trong chai ra. Cuôi cung, đổ mâu nước đây chai đong dâu và dan ̀ ́ ́̀ ̃ ̀ ́ ́ ́ nhan, đem về phong thí nghiêm để phân tich. Chia thu mâu cân được đổ đây từ từ để ̃ ̀ ̣ ́ ̃ ̀ ̀ tranh xao trôn và bot khi. Khi thu mâu nước từ giêng và voi nước, bơm hoăc là voi ́ ́ ̣ ̣ ́ ̃ ́ ̀ ̣ ̀ nước nên được để chay đủ để lam sach đường ông nhăm thu được mâu đai diên. ̉ ̀ ̣ ́ ̀ ̃ ̣ ̣ Chai lây mâu thời gian bao quan và lưu giữ mâu được đề xuât ở bang 1.4. Thời ́ ̃ ̉ ̉ ̃ ́ ̉ gian lưu trữ mâu trich dân có thể xem là thời gian đề xuât lớn nhât. Hơn nữa, mâu có ̃ ́ ̃ ́ ́ ̃ thể được phân tich ngay khi có thể nhưng điêu nay thường không có trong thực tê. ́ ̀ ̀ ́ Qua môt vai quá trinh bao quan lưu trữ hoăc xử lý có thể cân đôi với môt số phep phân ̣̀ ̀ ̉ ̉ ̣ ̀ ́ ̣ ́ tich đăc biêt. Ví dụ xac đinh oxy hoa tan cân thêm vao môt số chât bao quan tai đia ́ ̣ ̣ ́ ̣ ̀ ̀ ̀ ̣ ́ ̉ ̉ ̣̣ điêm lây mâu. Phân tich chât dinh dưỡng (Nito, Phospho.) có thể tiên hanh ngay sau ̉ ́ ̃ ́ ́ ́ ̀ khi thu mâu vì quá trinh trao đôi chât cua những thanh phân có thể dân đên những kêt ̃ ̀ ̉ ́̉ ̀ ̀ ̃ ́ ́ quả không đai diên nêu viêc phân tich bị hoan lai. Môt vai quá trinh bao quan có thể ̣ ̣ ́ ̣ ̃ ̣ ̣ ̀ ̀ ̉ ̉ được đề xuât cho những mâu dinh dưỡng khi mà chung không được phân tich ngay ́ ̃ ́ ́ lâp tức. ̣ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 16
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 Kĩ thuật làm lạnh (refrigeration)- làm chậm lại nhưng không loại bỏ vi khuẩn • và những phản ứng hóa học, tốc độ phản ứng ở 4 0C vào khoảng ¼ của tốc độ ở 250C Đóng băng (Freezing)- giảm các phả ứng hóa học và vi khuẩn hơn • Thêm axit (Addition of acid)- làm giảm độ pH, làm giảm đáng kể hoạt động • của vi khuẩn Bổ sung của chất diệt khuẩn (Addition of Bactericide)- các chất diệt khuẩn đã • được sử dụng để loại bỏ hoàn toàn các hoạt động của vi sinh vật; chloroform và thủy ngân (I1) clorua là phổ biến nhất 4.1.13 Phương pháp lọc (Filtration) Phương pháp lọc thường được sử dụng trong phân tích nước để tách các thành phần hòa tan từ các thành phần hiện diện trong chất lơ lửng. Tuy nhiên, phương pháp lọc có thể có một số vấn đề: Sự thấm của vật chất không hòa tan qua các bộ lọc (Penetration of insoluble • material through the jilter). quy trình tiêu chuẩn để lọc các mẫu thông qua một bộ lọc với kích thước lỗ không đáng kể 0,45 pm, và các thành phần đi qua bộ lọc được coi là "bị hòa tan" hoặc "hòa tan được". Khi định nghĩa này sử dụng trong thực tế thì không chính xác ví như dung dịch keo và polyme có thể xâm nhập thông qua các bộ lọc cùng với các chất thực sự hòa tan. Ô nhiễm (Contamination). Các chất có trong vật liệu lọc có thể hòa tan vào • các mẫu trong quá trình lọc. Điều này là một vấn đề đặc biệt khi phân tích kim loại vết trong các mẫu tương đối sạch. Bộ lọc để phân tích kim loại vết nên được rửa sạch bằng acid trước khi sử dụng, để loại bỏ bất kỳ chất gây ô nhiễm kim loại nào từ các vật liệu lọc. Sự hấp phụ (Adsorption). Một số chất phân tích có thể hấp phụ lên vật liệu • lọc hoặc bộ phận lọc.Ví dụ, một số loại có kim thể được hấp phụ lên thành của các dụng cụ lọc thủy tinh. Hướng dẫn lọc được đưa ra cho từng thí nghiệm thích hợp. Các bộ lọc nên được tạo điều kiện ban đầu bằng cách tráng qua, đầu tiên với nước trong phòng thí nghiệm và sau đó với một số mẫu mà cần được loại bỏ. Chỉ khi đó các mẫu thích hợp mới được lọc. Các thiết bị bộ lọc làm bằng thủy tinh và nhựa là thích hợp. Bộ lọc chân không Millipore bằng thủy tinh (All-glass Millipore filter holder and vacumm flask) thích hợp nhất để phân tích vết khi không quan sát thấy sự hao hụt do hấp KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 17
PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS) CHƯƠNG 4 phụ. Tuy nhiên, các thiết bị khác có thể phù hợp để phân tích tổng quan (ví dụ như phễu lọc hút chân không (Buchner funnel) và bình lọc). Một bộ lọc điển hình được hiển thị trong hình 4.2). Chân không tạo ra bằng cách kết nối bình với một bộ phận bơm không khí hoặc máy hút nước và bật bộ phận bơm nước trước khi kết nối bình. Khi hệ thống lọc hoàn tất, ống kết nối bị ngắt kết nối từ máy hút nước hoặc bơm trước khi bơm hoặc tắt nước. Với việc phân tích kim loại, chỉ được acid hóa mẫu sau khi lọc. Acid hóa trước khi hệ thống lọc có thể hòa tan một số kim loại mà làm dung dịch mẫu bị sai, và do đó kết quả phân tích sẽ không được đại diện các điều kiện thực địa. Lọc cũng được khuyên dùng khi cần thiết để lưu trữ các mẫu trong thời gian dài vì nó loại bỏ các vật liệu sinh học lớn hơn mà có thể gây ra các cản trở bằng cách phản ứng với các chất phân tích trong thời gian lưu trữ. 4.1.14 Câu hỏi và vấn đề 1. Mặc dù nước là một trong những nguồn tài nguyên phong phú nhất, nhưng vẫn các mối bận tâm bày tỏ về tính sẵn có và chất lượng của nó trong tương lai. Thảo luận về điều này. 2. Mô tả việc các cách sử dụng nước khác nhau và giải thích chất lượng nước có thể ảnh hưởng đến các mục đích sử dụng như thế nào 3. Trình bày sơ lược của các loại chất gây ô nhiễm nước khác nhau và các nguồn của chúng. 4. Mô tả quá trình của hiện tượng phú dưỡng hóa. KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009 18