Tài liệu hướng dẫn thực hành quan trắc môi trường

Tài liệu hướng dẫn thực hành quan trắc môi trường Tài liệu hướng dẫn thực hành quan trắc môi trường Tài liệu hướng dẫn thực hành quan trắc môi trường quan trắc môi trường quan trắc môi trường quan trắc môi trường

_ TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG Khoa Môi Trường _ Bài 1: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NITROGEN DIOXIDE TRONG KHƠNG KHÍ BẰNG PHUƠNG PHÁP GRIESS-SALTZMAN NGUYÊN TẮC Nitrogen dioxide hấp thu vào dung dịch hấp thu Griess – Saltzman, NO2 chuyển thành ion nitrit ion tác dụng với amine để tạo phức azo màu tím hồng HĨA CHẤT VÀ DỤNG CỤ 2.1 Hóa chất:  N-(1-naphthyl) ethylene diamin dihydrochloride (NEDA): Hòa tan 0.1g NEDA 100 ml nước cất Dung dịch để ổn định tháng đựng chai màu giữ tủ lạnh  Dung dịch hấp thu Saltzman : hòa tan g sulfanilic acid khan lít nước có chứa 140 mL acid acetic băng (nếu khơng tan đun nhẹ) Sau thêm 20 mL dung dịch NEDA 0.1 % pha lỗng thành lít nước cất Dung dịch bảo quản lạnh chai sẫm màu nút kín, dung dịch ổn định tháng Trước lấy mẫu cần để thuốc thử nhiệt độ phòng  Dung dịch chuẩn sodium nitrite gốc (NaNO2): Hòa tan 0.675 g NaNO2 tinh khiết, khan nước cất định mức thành 500 mL nước cất Dung dịch chứa 900 g NO2–/mL Dung dịch ổn định khoảng tháng đựng chai màu bảo quản tủ lạnh Nồng độ tương ứng khí NO2 1000 g/mL thực tế có 90% NO2 khơng khí chuyển thành ion NO 2– hấp thu dung dịch hấp thu  Dung dịch chuẩn sodium nitrite sử dụng (10 g NO2/mL): lấy mL (dùng micropipette) dung dịch NaNO2 gốc vào bình định mức 100 mL định mức đến vạch nước cất Dung dịch chuẩn bị sử dụng _  Nước cất sử dụng phải loại khơng có chứa ion nitrite (nước cất lần) 2.2 Dụng cụ: - Bơm hút khí với tốc độ từ 100 – 500 mL/min - Ống hấp thu impinger - Giá đỡ impinger - Máy quang phổ hấp thu phân tử - Các dụng cụ thủy tinh Phương pháp lấy mẫu phân tích  Lấy mẫu: Cho 10 mL dung dịch hấp thu vào impinger khô Lắp impinger vào giá đỡ vào, bật bơm hút với tốc độ 0.4 L/phút Lấy mẫu Sau tắt bơm, tháo impinger, chuyển dung dịch impinger sang bình định mức 25 mL, tráng impinger nước cất Nếu chưa phân tích ngay, cần đậy kín mẫu bảo quản lạnh Ghi lại tổng thể tích khí, nhiệt độ áp suất lấy mẫu  Phân tích mẫu: Định mức bình chứa mẫu dung dịch hấp thu tiến hành đo màu với dãy màu chuẩn bước sóng 550 nm Việc phân tích mẫu tiến hành sớm tốt để tránh mẫu phản ứng với chất oxy hóa mạnh khơng khí  Xây dựng thang màu chuẩn: cho 0; 0.2; 0.4; 0.6; 0.8 1.0 mL dung dịch nitrit chuẩn (10 g NO2/mL) vào bình định mức 25 mL Nồng độ tương ứng 0.08; 0.16; 0.32; 0.64 0.64 g NO2/25 mL Đo độ hấp thu dãy màu chuẩn bước sóng 550 nm với dung dịch so sánh bình Bình định mức 25 mL _ Dd chuẩn nitrit NO2/mL) (mL) (10 g Dung dịch hấp thu (mL) NO2 (g/mL) tương ứng 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Định mức đến vạch dung dịch hấp thu 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40 TÍNH TOÁN KẾT QUẢ - Dựng đồ thị chuẩn độ hấp thu A nồng độ NO2 (g/mL) dãy màu chuẩn Đồ thị có dạng y = a + bx, với y độ hấp thu, x nồng độ NO2 tương ứng - Dựa vào độ thị chuẩn, tính hàm lượng NO2 có bình định mức 25 mL Tính đơn vị g - Nồng độ NO2 có khơng khí tính tốn theo cơng thức: C ( μ g/m )= μ g NO × 1000 V0 Trong đó, V0: Thể tích khơng khí lấy (L) quy điều kiện 25 0C, atm PVT V0 = P T P : áp suất khơng khí nơi lấy mẫu V : thể tích mẫu khơng khí (lít) T : nhiệt độ trung bình khơng khí thời gian lấy mẫu (0K) P0 = atm T0 = 2980K - Nồng độ NO2 đổi sang đơn vị ppmV: NO ( ppm) =C ¿ ¿ _ Bài 2: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SO2 TRONG KHƠNG KHÍ I Ngun tắc: SO2 khơng khí hấp thu dung dịch potassium tetrachloromercurate K2HgCl4 để hình thành phức dichlorosulfonatomercurate (II) ([HgCl2SO3]2-) Sau cho tác dụng với pararoaniline dung dịch acid clohydric formaldehyde để hình thành phức màu tím pararoaniline methylsulfonic acid Độ hấp thu dung dịch đo bước sóng 548 nm 2KCl + HgCl2 = 2K+ + [HgCl4]2SO2 + [HgCl4]2- + H2O = [HgCl2SO3]2- + 2H+ + 2Cl- [HgCl2SO3]2- + HCHO + 2H+ = HO-CH2-SO3H + HgCl2 HO-CH2-SO3H + C19H18N3Cl + HCl = axit Pararosanilin Metylsulfonic (màu tím) (pararosanilin) Khoảng đo: 0,01 - 0,6 mg/m3 Lấy mẫu khoảng 30-50 lit khơng khí Tn theo định luật Ber-Lamber với nồng độ khoảng 0,25mg/10ml dung dịch hấp thu II Dụng cụ : - Bơm hút khí - Impinger - Máy quang phổ hấp thu phân tử - Các dụng cụ thủy tinh khác III Hóa chất - Dung dịch hấp thu: K2HgCl4 potassium tetrachloromercurate 0.04M (TCM) : hòa tan 10.86g HgCl 2, 5.96g KCl, 0.066g EDTA nước cất pha lỗng thành lít Dung dịch ổn định tháng _ - - - - Acid sulfamic 0.6%: hòa tan 0.6g acid sulfamic 100mL nước Dung dịch sử dụng 10 ngày bảo quản chai kín HCl 1N: pha lỗng 8.3 mL HCl đậm đặc (HCl 36%, 12 M) nước cất thành 100 mL H3PO4 3M: pha loãng 20.5 mL H3PO4 đậm đặc (H3PO4 85%) nước cất thành 100 mL Tinh chế pararoaniline: chất màu pararoaniline tinh chế cách chiết với – butanol Trong phễu chiết 250mL, cho vào 100mL – butanol 100mL HCl 1N lắc để phân lớp, sau tách riêng phần (phần acid bão hòa butanol nằm lớp dưới, phần butanol lớp trên) Lấy phễu chiết 125 mL, cho 50mL dung dịch acid bão hòa butanol vào phễu, thêm 0.1g pararoaniline vào phễu, lắc để ổn định 10 phút Dung dịch tách thành lớp, chất cặn bẩn màu tím chuyển vào pha hữu lớp trên, lớp dung dịch acid có chứa pararoaniline Tách lấy lớp sang phễu chiết khác, thêm vào 50mL dung dịch acid bão hòa butanol, lắc để yên vài phút, sau tách lấy lớp qua phễu chiết khác Chiết tiếp với 20mL 1-butanol Lập lại trình khơng cịn màu tím Sau lọc dung dịch qua bơng thủy tinh, cho vào bình định mức 50mL định mức HCl 1N Dung dịch cuối 0.2% pararoaniline HCl 1N bão hịa với butanol Nếu màu tím cịn sau lần chiết với – butanol bỏ lọ thuốc thử Thuốc thử Pararoaniline làm việc : cho 20mL dung dịch pararoaniline tinh chế vào bình định mức 250mL, thêm 25mL H3PO4 3M định mức thành 250mL nước cất Folmaldehyde HCHO 0.2%: pha loãng 0.5 mL Folmaldehyde 37% thành 100 mL Dung dịch chuẩn bị trước sử dụng Dung dịch iodine 0.1N chuẩn: cho 12.7g iodine (I2) vào becher, thêm 40g KI 25mL nước Khuấy cho tan hết định mức thành lít _ - - Dung dịch Iodine 0.01N làm việc: pha từ dung dịch iodine chuẩn 0.1N Chỉ thị hồ tinh bột: hòa tan 0.4g tinh bột 0.002g HgI (chất bảo quản) 200mL nước đun sơi Dung dịch chuẩn thiosulfate 0.1N: hịa tan 25g Na2S2O3.5H2O lít nước cất đun sơi để nguội thêm 0.1g Na2CO3 Nồng độ Na2S2O3 xác định lại xác K2Cr2O7 Dung dịch chuẩn SO2: chuẩn bị từ Na2SO3 Na2S2O5 Hòa tan 0.400g Na2SO3 0.300g sodium metabisulfite (Na2S2O5) 500mL nước cất Hàm lượng tương ứng SO2 dung dịch 406g/mL (đối với Na2SO3) 404g/mL (đối với Na2S2O5) Thực tế, nồng độ SO2 thấp nồng độ lý thuyết khoảng 10%, cần xác định lại xác nồng độ chúng Chuẩn lại dung dịch Na2SO3: cho vào erlen 250mL (có nút nhám) 20mL Iodine 0.01N, thêm tiếp 10mL dung dịch Na2SO3 Đậy kín để phản ứng khoảng phút Sau chuẩn lại dung dịch thiosulfate 0.01N, đến màu vàng nhạt Sau thêm vài giọt thị hồ tinh bột chuẩn đến màu xanh Nồng độ SO2 tính sau: ( A−B )×N×K V SO2 (g/mL) = - Trong đó: A: số mL thiosulfate 0.01N chuẩn mẫu trắng B: số mL thiosulfate 0.01N chuẩn mẫu N: nồng độ đương lượng thiosulfate K: micro đương lượng gam SO2, K = 32030 Dung dịch chuẩn SO2 làm việc: lấy xác mL dung dịch Na2SO3 chuẩn bị phần định mức thành 100mL TCM 0.04M Dung dịch ổn định vòng 30 ngày bảo quản 50C _ IV Cách tiến hành : IV.1 Lấy mẫu : - Mẫu khí thu qua bình hấp thu chứa 10 mL dung dịch hấp thu TCM Tốc độ lấy mẫu từ 0.5 – 2.5 lít/phút, thời gian lấy mẫu từ 30 – 60 phút Tránh để mẫu ánh sáng mặt trời sau khí lấy mẫu (nếu cần, che bình lấy mẫu giấy nhơm) - Nếu mẫu chưa phân tích cần bảo quản 0C tủ lạnh - Chú ý: cần ghi lại thông số nơi lấy mẫu: nhiệt độ, áp suất, thể tích khí lấy IV Phân tích mẫu : - Mẫu chuyển qua bình định mức 25 mL, sử dụng khoảng 5mL nước cất để tráng Thêm 1mL acid sulfamic, để phản ứng 10 phút Thêm xác 2mL formaldehyde 0.4% 5mL thuốc thử pararoaniline Đo màu bước sóng 548nm sau 30 phút V Dựng đường chuẩn : Sử dụng bình định mức 25mL, thực dãy chuẩn sau: Bình số Dd sulfite pha loãng (mL) Dd hấp (mL) thu 10 9.0 8.0 Acid sulfamic 0.6% 1 1 1 Để yên 10 phút Formaldehyde 0.4% 2 2 2 Pararosanilin 5 5 5 Đo màu sau 30 phút _ VI Tính tốn kết : mSO SO2 (mg/m3) = V0 ¿ 1000 V0 (lít): thể tích khơng khí quy điều kiện chuẩn (250C, 101.3kPa) PVT V0 = P T P : áp suất khơng khí nơi lấy mẫu (kPa) V : thể tích mẫu khơng khí (lít) T : nhiệt độ trung bình khơng khí thời gian lấy mẫu (0K) P0 = 101.3kPa T0 = 2980K _ Bài 3: XÁC ĐỊNH NHU CẦU OXY SINH HÓA (Biochemical Oxygen Demand) I GIỚI THIỆU : - Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (Biochemical Oxygen Demand): lượng oxy cần thiết dùng để oxy hóa chất hữu tác dụng vi sinh vật điều kiện hiếu khí - Đơn vị : mg/L Vi sinh vật - Chất hữu + O2 CO2 + H2O + tế bào + … Ý nghĩa mơi trường : BOD có ý nghĩa biểu thị lượng chất hữu nước bị phân hủy vi sinh vật II PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH Có phương pháp xác định BOD : phương pháp pha loãng (Dillution Method) phương pháp áp kế (Manometric method) II.1 Phương pháp pha loãng : dựa phép đo oxy hòa tan DO Nguyên tắc : + Trung hịa mẫu nước cần phân tích pha loãng tỷ lệ khác nước pha lỗng (là nước cất có bổ sung chất dinh dưỡng N, K, Fe,…và bão hòa oxy, có khơng có chất ức chế nitrat hóa) + U nhiệt độ 200C thời gian ngày, tối Xác định nồng độ oxy hòa tan trước sau ủ Từ tính lượng oxy tiêu tốn lít nước, tức giá trị BOD II.2 Phương pháp áp kế (manometric): thiết bị BOD Trak Nguyên tắc : Mẫu nước cho vào chai BOD chun dụng, tích xác, chiếm phần định chai BOD Chai 10 _ Bài 4: XÁC ĐỊNH PHOSPHAT, PHOSPHO TỔNG TRONG NƯỚC Phospho diện nước tự nhiên nước thải chủ yếu dạng phosphate Phosphate tồn nhiều dạng như: orthophosphate (PO43-, HPO42-, H2PO4-), polyphosphate (pyro-, meta-, polyphosphate), dạng phosphat hữu khác Những hợp chất có dung dịch, hạt lơ lửng, thể vi sinh vật sống nước Nguyên tắc – phương pháp Acid ascorbic: Trong môi trường acid, orthophosphate phản ứng với Ammonium molybdate kali antimonyl tartrate để hình thành phức antimony phosphomolybdate, sau phức bị khử acid ascorbic tạo thành phức molybden màu xanh Độ hấp thụ quang đo bước sóng 880nm Để xác định phospho tổng, mẫu vơ hóa để chuyển dạng phospho orthophosphate, sau xác định orthophosphate phương pháp acid ascorbic Mẫu vơ hóa persulfate, hỗn hợp HNO – H2SO4 acid perchloric Yếu tố ảnh hưởng: Arsenate ảnh hưởng nồng độ 0.1 mg As/L tạo phức màu xanh với molybdate Silicate không gây ảnh hưởng nồng độ – 10 mg/L Hóa chất – Dụng cụ: 3.1 Dụng cụ: - Máy quang phổ 17 _ - Pipet loại - Các dụng cụ thủy tinh thơng thường khác 3.2 Hóa chất: - Acid sulfuric đậm đặc - Acid nitric đậm đặc - Chỉ thị phenolphtalein 0.1% - NaOH 2N - Dung dịch acid mạnh: thêm từ từ 300 mL H2SO4 đậm đặc vào nước cất pha loãng thành L - Dung dịch P chuẩn 100 g/mL: hòa tan 439.3 mg KH2PO4 khan (đã sấy khô 105oC giờ) nước cất thành 1000 mL - H2SO4 N: pha loãng 70 mL H 2SO4 đậm đặc thành 500mL nước cất - Dung dịch Potassium antimonyl tartrate: hòa tan 1.3715 g K(SbO)C4H4O6 ½ H2O 500 mL nước cất, dung dịch chứa chai nâu bảo quản tủ lạnh - Dung dịch Ammonium molybdate: hòa tan 20 g (NH4)6Mo7O24.4H2O 500 mL nước cất, dung dịch chứa chai nhựa bảo quản tủ lạnh - Acid ascorbic 0.1 M: hòa tan 1.76 g acid ascorbic 100 mL nước cất Bảo quản tủ lạnh 40C - Pha hỗn hợp thuốc thử: chuẩn bị hỗn hợp gồm 100 mL dung dịch H2SO4 5N, 10 mL dung dịch Potassium antimonyl tartrate, 30 mL dung dịch Ammonium molybdate, 60mL dung dịch Acid ascorbic Lắc sau lần thêm dung dịch hóa chất vào Các hóa chất cần để nhiệt độ phịng trước chuẩn bị hỗn hợp 18 _ thuốc thử Hỗn hợp ổn định Dung dịch có màu vàng nhạt, sậm màu pha lại dung dịch Cách tiến hành: 4.1 Lấy mẫu bảo quản mẫu: Lấy mẫu vào chai PE, PVC tốt chai thủy tinh Khi nồng độ phosphate thấp thiết phải dùng chai thủy tinh (vì phosphate hấp phụ vào thành bình nhựa) Mẫu bảo quản lạnh nhiệt độ thấp 40C 4.2 Phân tích mẫu: Xác định phosphat : Lấy 50 mL mẫu cho vào erlen 125 mL, thêm giọt thị phenolphthalein, màu đỏ xuất hiện, thêm từ từ giọt dung dịch acid mạnh đến màu Thêm mL hỗn hợp thuốc thử, lắc Đo màu sau 10 phút trước 30 phút bước sóng 880 nm Xác định phospho tổng: Lấy xác 50 mL mẫu cho vào erlen 125 mL Cho giọt thị phenolphtalein, màu đỏ xuất hiện, làm màu cách thêm từ từ dung dịch acid mạnh Sau cho thêm tiếp mL dung dịch acid mạnh Cho khoảng 0.5 g K2S2O8 0.4 g (NH4)2S2O8 Đun bếp đặt tủ hút mẫu khoảng 10 mL (khoảng 30 – 40 phút) Làm nguội, thêm từ từ khoảng 20 mL nước cất, thêm giọt thỉ thị phenolphtalein trung hòa NaOH N dung dịch có màu hồng nhạt Chuyển tồn mẫu vào bình định mức 50 mL Thêm mL hỗn hợp thuốc thử vào mẫu chuẩn bị Đo màu sau 10 phút trước 30 phút bước sóng 880 nm 4.3 Dựng đường chuẩn: 19 _ Dãy chuẩn với hàm lượng P từ 0.1 – 1.0 mg/L Hút 0.0; 0.5; 1.0; 2.0; 3.0; 4.0; 5.0 mL dung dịch P 10 g/mL cho vào bình định mức 50 mL Thêm mL hỗn hợp thuốc thử Định mức thành 50 mL nước cất Đo màu bước sóng 880 nm sau khoảng 10 phút không 30 phút với mẫu trắng hỗn hợp thuốc thử (bình số 1) Tính tốn kết quả: - Dựng đường chuẩn độ hấp thu A theo hàm luợng P (g/50mL) - Dựa vào đồ thị chuẩn tính nồng độ phosphate phospho tổng có mẫu 20