Bài giảng Phân tích môi trường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Hóa Mơi Trường – Bộ môn Quản lý Kỹ thuật môi trường PHÂN TÍCH MƠI TRƢỜNG Giảng viên: Ths Nguyễn Thanh Hịa Email: nthoa@wru.vn Tel: 0904727546 Giới thiệu mơn học • Số tín chỉ: (2.0.0) • Số tiết: tổng: 30 tiết; LT: 23 tiết; BT: tiết; TL: tiết Hình thức Báo cáo tiểu luận Số lần Thường xuyên Chuyên cần Thường xuyên Tổng điểm trình Thi cuối kỳ Thời gian Kết viết báo cáo: hình thức trình bày, nội dung viết Phần trình bày powerpoint Tuần 7, Trả lời câu hỏi giảng viên sinh viên khác sau trình bày tiểu luận Thái độ học tập lớp; Cả giai đoạn phát biểu xây dựng Điểm danh hàng ngày Cả giai đoạn lớp lần lấy điểm Thái độ học tập Mô tả Thi viết 60 phút, gồm trắc nghiệm tự luận tuần sau kết thúc môn học Trọng số 5% 5% 10% 5% 5% 30% 70% CHƢƠNG Một số vấn đề chung phân tích mơi trƣờng Nội dung: - Giới thiệu giai đoạn phân tích mơi trường - Quá trình lấy mẫu - Phân loại phương pháp phân tích thơng dụng - Xử lý số liệu, đánh giá báo cáo kết I Mục đích phân tích mơi trƣờng • Xác định nồng độ tự nhiên chất hóa học mơi trường (giám sát mơi trường nền) • Xác định nồng độ chất nhiễm có hại mơi trường (giám sát nhiễm) • Phân tích định tính: xác định thành phần ngun tố • Phân tích định lượng: xác định thành phần lượng II Các giai đoạn phân tích mơi trƣờng Lấy mẫu, vận chuyển mẫu, bảo quản mẫu Lấy mẫu đất, nước, không khí Bảo quản QT vận chuyển, bảo quản PTN Phân tích mẫu (phá mẫu: chiết tách kln từ đất, quặng, nước, thực vật…), pp phân tích) Cơng phá mẫu từ đất, quặng… Phân tích trắc quang, AAS, chuẩn độ, điện thế… Xử lý số liệu, đánh giá báo cáo kết III CÁCH LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU • Lấy mẫu đất, nước (ao, sơng, biển, nước mưa), khơng khí, thực vật, trầm tích, sinh phẩm tn theo TCVN • Dụng cụ lấy mẫu: thủy tinh, chai nhựa, túi nhựa, ống hấp thụ… • Lấy mẫu đất: quy tắc đường thẳng góc, quy tắc đường zíc zắc Bảo quản mẫu - TCVN 5993 – 1995; Thời gian lưu: 24 giờ, ngày, tháng Tùy theo loại mẫu chất phân tích mà bảo quản phịng có khơng khí tủ lạnh - Nhóm thơng số vật lý: bảo quản lạnh - Nhóm thơng số hóa học: pH < kiềm hóa (CN-) - Nhóm thơng số sinh học: u cầu nghiêm ngặt, không vi khuẩn nấm mốc dễ bị chết, biến dạng khơng cịn với thực tế (vơ trùng, bóng tối) IV Các phƣơng pháp phân tích định lƣợng Phân tích định lượng: tập hợp pp hóa học, vật lý hóa lý (pp cơng cụ) dùng để xác định xác hàm lượng thành phần mẫu chất cần phân tích Phân tích hóa học: + Phân tích trọng lượng + Phân tích thể tích: chuẩn độ 10 216 Ảnh hưởng, tác động: • Hàm lượng nitrat nước uống • Sự phú dưỡng nước có chứa amơni nitrat nồng độ cao • Axit hóa hồ, suối nước ngầm • Amoniac tự độc ion amơni, làm chết cá • ion nitrat nước uống ảnh hưởng lớn đến sức khỏe độc tính nó, đặc biệt với trẻ em Nồng độ nitrat lớn 10 mg NO3 N l-1 nước uống gây tạo methemoglobin trẻ nhỏ, lấy oxi máu, làm da có màu xanh tái; gọi “bệnh trẻ xanh” • Nitrit độc đáng kể so với amôni nitrat, gây ung thư dày 217 Các thơng số hàm lƣợng nitơ nƣớc: • • • • Hàm lượng ion vô (NH3, NH4+, NO2-, NO3-) Nitơ vô Tổng nitơ Nitơ hữu cơ: urê, amin, aminô axit, protein sản phẩm phân hủy khác • Nitơ kenđan: Các hợp chất nitơ hữu protein, axit amin, peptide, peptone, axit nucleic, ure NH3, NH4+ 218 Xác định NH4+ • ion amơni tách khói chất ảnh hưởng cách chưng cất môi trường kiềm: NH4+ + OH- → NH3(k) + H2O • Khí NH3 hấp thụ vào dung dịch chưng cất, dung dịch axit boric, NH3 chuyển thành amơni: NH3 + H3BO3 → NH4+ + H2BO3• Amơni dung dịch chưng cất xác định phương pháp đo quang (thuốc thử Nesler) chuẩn độ với axit chuẩn: H+ + H2BO3- → H3BO3 219 • Phương pháp Nesler hóa bao gồm phản ứng amôni với thuốc thử Nesler, dung dịch kiềm mạnh kali thủy ngân (II) iốtđua (K2HgI4) để tạo thành keo màu vàng nâu: 2K2HgI4 + NH3 + 3KOH → IHgOHgNH2 + 7KI + 2H2O • Mật độ quang tỷ lệ với lượng NH3 có mặt mẫu đo máy đo quang Phương pháp Nesler hóa dùng để xác định nồng độ amoniac từ 20 g NH3– N l-1 đến mg NH3 – N l-1 220 Xác định N tổng số • Phá mẫu để chuyển chất N hữu ion amôni Định lượng ion amôni phần c.1, sau chuyển hàm lượng N tổng mẫu • Đầu tiên, oxi hóa N hữu thành muối amôni axit sunfuric nhiệt độ cao: Nhữucơ + H2SO4  NH4HSO4 + CO2(k) + SO2(k) +H2O • Xúc tác dùng để tăng tốc độ phản ứng Lượng dư axit sunfuric trung hòa NH3 dễ dàng chưng cất: NH4HSO4 + 2NaOH → NH3 + Na2SO4 + 2H2O 221 222 Thông số hàm lƣợng photpho • Nguồn gốc: • Là sp phân hủy sinh học chất hữu • Biến đổi tự nhiên: phong hóa khống photphat • Sử dụng phân lân SX nơng nghiệp • Nước thải sinh hoạt • Dạng tồn tại: • Chất hữu (lơ lửng hịa tan) • Dạng vơ hịa tan: PO43-; HPO42- ; H2PO4- ; H4P2O7,… 223 Xác định thơng số photpho • Thơng số: • Photphat hoạt động • Tổng photphat hịa tan • Tổng photpho • Photpho hữu • Ý nghĩa: Giám sát hàm lượng P hệ thống nước để tránh ăn mòn tránh cặn rỉ; phân cấp dinh dưỡng; đánh giá hiệu suất sinh học, • PP phân tích: PP trắc quang 224 • Octo phốtphát: Muối hồ tan nước axit H3PO4 Với độ pH thông thường, phốtphát chủ yếu tồn dạng H2PO4- HPO42- • Phốtphát ngưng tụ (pyro-, meta- polyphotphat khác): muối axit poly phốtphoric Đó thành phần loại bột giặt sản phẩm tẩy rửa Na5P3O10 loại phốt phát dung bột giặt • Phốt hữu cơ: Hợp chất phốt hữu tạo thành chủ yếu trinh sinh học Chất thải từ thể thức ăn thừa chứa phốtphát hữa thành chất thải Phốt hữu tạo thành q trình xử lí nước thải sinh học tinh thể nước tự nhiên 225 Phân tích ion PO43- theo TCVN 6494 – 1999 • PO43- p/ứ với amoni molypdat MT axit để tạo thành phức: PO43- + 12(NH4)2MoO4 + 24H+ → (NH4)3PO4.12MoO3 + 21NH4+ + 12H2O • Molypden phức (NH4)3PO4.12MoO3 bị khử axit ascobic để tạo thành molypden xanh da trời Đo quang 880 nm 226 Xác định P tổng • Định lượng riêng hàm lượng mẫu ban đầu • Phá mẫu để chuyển chất P hữu ion PO43- Định lượng ion PO43- • Tổng P hữu = Tổng P – tổng P vơ • Tác nhân oxi hóa mẫu: H2SO4 đặc + (NH4)2S2O8 K2S2O8 Đun nhẹ trong thiết bị đun nóng bên tủ hút để chuyển chất P hữu ion PO43- Làm nguội điều chỉnh pH ÷ NaOH 5M 227 Xác định Cl2 dƣ nƣớc máy (theo TCVN 6225 – 2011) I Nguyên tắc: Cl2 dư nước máy bị khử KI sinh I2 I2 vừa sinh phản ứng với Na2S2O3 Chuẩn độ Na2S2O3 dung dịch KIO3 xuất màu xanh bền phức I2.hồ tinh bột (30s) II Phản ứng Cl2 + 2KI  KCl + I2 I2 + Na2S2O3  2NaI + Na2S4O6 S2O32- (dư) + IO3- + H+  I2 + Na2S4O6 + H2O I2 sinh tạo phức với hồ tinh bột làm dung dịch chuyển màu xanh 228 III Cách tiến hành Chuẩn độ mẫu nƣớc chứa clo dƣ Lấy 200 ml nước máy cho vào bình nón dung tích 500 ml; dùng pipet thêm vào 10 ml Na2S2O3; sau thêm theo thứ tự sau: gam KI; ml H3PO4; ml dung dịch hồ tinh bột (Chú ý: thứ tự thuốc thử phải tuân thủ nghiêm ngặt, không xảy chuyển đổi không ClO- với Na2S2O3) • Chuẩn độ dung dịch KIO3 xuất màu xanh bền 30 giây Ghi lại thể tích KIO3 tiêu tốn 229 230