khảo sát hàm lượng do, bod trong nước sông ở một số điểm thuộc hệ thống kênh tàu hũ – bến nghé và kênh nhiêu lộc – thị nghè

Các ho ạt động công nghiệp Thành phần nước thải sản xuất của các nhà máy xí nghiệp rất đa dạng và phức tạp, phụ thuộc loại hình sản xuất, dây chuyền công nghệ, thành phần nguyên vật liệ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Ở MỘT SỐ ĐIỂM THUỘC HỆ THỐNG KÊNH TÀU HŨ – BẾN NGHÉ VÀ KÊNH NHIÊU LỘC – THỊ NGHÈ

MỤC LỤC

1.1 TÀI NGUYÊN NƯỚC CỦA TRÁI ĐẤT [1]

2 1.2 TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở VIỆT NAM [4]

2.1 NGUỒN GỐC GÂY Ô NHIỄM NƯỚC [5]

3.5 ĐỘNG THÁI CỦA CÁC CHẤT KHÍ HÒA TAN VÀ CỦA ION H+

[3]

16

3.5.1 Động thái của các khí hòa tan 16

CHƯƠNG 4 MỘT SỐ CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT

4.2.7 Nhu cầu oxy sinh hóa trong 5 ngày 26

4.2.8 Nhu cầu oxy hóa học 27

5.2.1 Ý nghĩa môi trường của oxy hoà tan [5] 325.2.2 Xác định oxy hòa tan trong nước theo phương pháp chuẩn độ [12] 33

Phương pháp azide (Winkler) 335.2.3 Xác định oxy hòa tan trong nước bằng phương pháp điện cực oxy hoà

5.3 XÁC ĐỊNH NHU CẦU OXY SINH HÓA (BOD) TRONG NƯỚC [12]

6.3 K ẾT QUẢ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ ION

B ảng 10 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các ion Fe3+

6.5.1 Chuẩn bị nước pha loãng 53

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển theo hướng công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước

là hàng nghìn các công ty xí nghiệp, công trình giao thông mọc lên, kéo theo

những tác động bất lợi đến môi trường, trong đó có nguồn tài nguyên nước Nước là tài nguyên vật liệu quan trọng nhất của loài người và sinh vật trên trái đất Ngoài chức năng tham gia vào chu trình sống, nước còn là chất mang năng lượng (hải triều, thuỷ năng), chất mang vật liệu và tác nhân điều hoà khí

hậu, thực hiện các chu trình tuần hoàn vật chất trong tự nhiên Có thể nói sự sống

của con người và mọi sinh vật trên trái đất phụ thuộc vào nước Tuy nhiên hiện nay nguồn tài nguyên quý hiếm này đang đối mặt với nguy cơ ô nhiễm trầm

trọng

Sự suy thoái chất lượng nước ảnh hưởng rất lớn đến mọi mặt đời sống xã

hội Vì vậy việc bảo vệ môi trường đã trở thành vấn đề cấp bách của toàn cầu Để

hiểu rõ hơn chất lượng nước thuộc hệ thống sông Sài Gòn, tôi chọn đề tài “Khảo sát hàm lượng DO, BOD trong nước sông ở một số điểm thuộc hệ thống kênh Tàu Hủ – Bến Nghé và kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè” Hy vọng đề tài này sẽ đem đến người quan tâm cái nhìn chủ quan hơn về tình trạng ô nhiễm nước của kênh Tàu Hủ – Bến Nghé, kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè, cùng góp một phần công sức

để bảo vệ nguồn tài nguyên quý giá này

Phân tích hàm lượng DO trong nước sông và hàm lượng BOD trong nước sông ở một số điểm thuộc hệ thống kênh Tàu Hủ – Bến Nghé và kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè

Nghiên cứu tổng quan về nước

Nghiên cứu các cơ sở lí luận của phương pháp nghiên cứu, phân tích DO và BOD trong nước

Nghiên cứu loại nước cần khảo sát

Nhận xét, phân tích, đánh giá kết quả hàm lượng DO và BOD sau khi đã làm

thực nghiệm

Nước sông thuộc kênh Tàu Hủ – Bến Nghé và kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Sử dụng phương pháp azide để phân tích lượng DO, BOD trong nước sông

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC

Khối lượng toàn bộ nguồn nước trên trái đất ước tính được 1.454.000.000 km3

Diện tích nước mặt bao phủ đến ¾ bề mặt trái đất Hơn 97% lượng nước toàn

cầu là nước mặn Còn khoảng 3% là nước ngọt lại tập trung ở 2 cực nên trong lòng đất chỉ còn khoảng 1% ở sông, suối, ao, hồ, nước ngầm, băng tuyết…

Theo F.Sargent, tổng lượng nước trên thế giới được phân bố như sau:

Như vậy chỉ khoảng 215.000 km3

tức là gần 1/7000 tổng lượng nước có vai trò quan trọng là bảo tồn sự sống trên hành tinh

Lượng nước ngọt trên Trái Đất nói chung phân bố không đều theo không gian

và rất biến đổi theo thời gian, tùy thuộc sự phân bố và biến đổi của lượng mưa

B ảng 1 Phân bố nước ngọt trên đầu người của một số quốc gia trên thế

gi ới [4]

Quốc gia Dân số (triệu người)

Lượng nước ngọt do mưa hàng năm tính trên đầu người (103 m3) Năm 1994 Năm 2025 Năm 1994 Năm 2025 Achenina 43,2 46,1 29,06 21,6 Băngladet 117,8 196,1 20,00 12,02 Braxin 150,1 230,3 46,30 30,18

1994 là 12100 m3/người và năm 2025 giảm xuống còn 8700 m3/người do dân số tăng lên So với thế giới thì tài nguyên nước của nước ta tính trên đầu người dân cũng không phải quá lớn mà chỉ trên mức trung bình

Việt Nam là quốc gia có tài nguyên nước phong phú với mức bình quân trên đầu người hiện nay là 12000 m3/năm, nhưng 2/3 lượng nước nói trên lại phát sinh từ lãnh thổ các nước khác ở thượng lưu, như thượng lưu lưu vực sông Hồng, trung và thượng lưu vực sông Mê Kông Vì thế, nguồn nước qua lãnh thổ Việt Nam còn phụ thuộc một phần vào tình hình khai thác và sử dụng nước của các nước nói trên

B ảng 2 Tài nguyên nước các sông chính ở Việt Nam (đơn vị tỷ m 3 )

Sông

Diện tích lưu vực (km2)

Tổng lượng nước (km3/năm) Trong

nước

Ngoài vào Toàn bộ Sông Bằng Giang – Kỳ Cùng 12.800 7,19 1,73 8,92

Sông Hồng – Thái Bình 168.700 93,0 44,00 137 Sông Mã – Sông Chu 28.400 15,76 4,34 20,1 Sông Cả 27.200 19,46 4,74 24,2

1.3.1 Nước mặt

Là nguồn nước từ các sông lớn như sông Đồng Nai, Sài Gòn, Vàm Cỏ Đông với

hệ thống kênh rạch dài khoảng 7880 km, tổng diện tích nước mặt 35500 ha Nước mặt được khai thác phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt, sản xuất

1.3.2 Nước dưới đất

Riêng địa bàn TPHCM, trữ lượng tiềm năng nước dưới đất tại các tầng chứa nước là: 2501059 m3/ ngày, hiện có trên 100.000 giếng khoan khai thác nước ngầm, 56,61% tổng lượng nước khai thác dùng cho mục đích sản xuất, còn lại dùng trong sinh hoạt

Để hiểu biết đầy đủ về tài nguyên và có phương thức sử dụng tài nguyên nước

một cách hợp lý và hiệu quả nhất, con người cần phải có nhận thức đầy đủ về tài nguyên nước cũng như hiểu biết thực trạng của sử dụng nước cùng với các tầm nhìn

về nước hiện nay và trong thập kỷ tới của thế kỷ XXI

1.4.1 Nh ận thức về tài nguyên nước

Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng, thiết yếu đối với thế giới sinh

vật, với sự tồn tại và phát triển con người

Nước là nguồn tài nguyên hữu hạn, vì thế sử dụng phải luôn tiết kiệm, hạn chế các tổn thất và tránh các hành vi sử dụng làm lãng phí nguồn tài nguyên nước

Nước là nguồn tài nguyên có thể tái tạo và cần phải sử dụng nước hợp lý để duy trì khả năng tái tạo của tài nguyên nước

Nước là nguồn tài nguyên có giá trị kinh tế nên trong sử dụng phải coi nước là

một loại hàng hóa và làm sao phát huy tối đa giá trị kinh tế nguồn tài nguyên nước Đây là nhận thức mới được con người khẳng định trong vài thập kỉ gần đây

Trước đây con người sử dụng nước nhưng chưa hiểu giá trị kinh tế của tài nguyên nước, coi nước là tài nguyên có thể sử dụng tự do nhiều khi không phải trả

tiền Trong bối cảnh ngày nay, yêu cầu cho sử dụng nhiều nơi trên thế giới đã vượt quá khả năng của nguồn nước và tình trạng thiếu nước đang đe dọa sự tồn tại và phát triển của con người trong tương lai, thì con người mới thấy rõ giá trị kinh tế

của nguồn tài nguyên nước và khẳng định rằng nước là một tài nguyên có giá trị kinh tế và trong sử dụng phải coi nước là dầu mỏ hay bất kỳ loại tài nguyên khoáng

sản nào khác

Để tiến tới sử dụng bền vững tài nguyên nước trong thế kỷ tới, cần phải:

+ Tính đúng giá trị của nước khi cung cấp cho người dùng theo nguyên tắc

người dùng phải trả đủ các chi phí khai thác và phân phối nước đồng thời có cơ chế

hợp lí để người dùng có thể trả được các chi phí này

+ Áp dụng nguyên tắc người gây ra ô nhiễm nước phải trả các chi phí khắc

phục sự ô nhiễm do họ gây ra

Ở nước ta hiện nay, nhà nước còn bao cấp một phần chi phí quản lí cung cấp nước nên giá nước nói chung còn thấp hơn với giá trị thực của nó Trong tương lai, chúng ta cũng phải dần dần xóa bỏ bao cấp trong giá nước và đưa nước trở thành hàng hóa đúng với giá trị thực của nó Việc tính đúng và đủ giá trị của nước sẽ phát huy tối đa giá trị kinh tế của nước, giúp việc sử dụng nước tiết kiệm và hiệu quả hơn

1.4.2 Nguy cơ thiếu nước trong thế kỷ XXI

Tháng 3/1977 Hội nghị về Môi trường của Liên Hiệp Quốc đã cảnh báo: “Sau nguy cơ về dầu mỏ thì con người phải đương đầu với nguy cơ về nước” Cựu thư ký Liên Hiệp Quốc Boustros Ghali đã từng nói: “ Các cuộc chiến tranh tới đây sẽ không phải là cuộc chiến tranh giành dầu mỏ mà là cuộc chiế tranh giành nguồn nước” Theo Liên Hiệp Quốc, hiện nay có hơn 1 tỷ người trên thế giới không có nước sạch để dùng

Theo ông Klaus Toepfer, chủ tịch Chương trình Môi trường Liên Hiệp Quốc thì trong 10 năm tới, trừ Canada và các nước vùng Bắc Âu, tất cả các nước trên hành tinh này đều bị thiếu nguồn nước sạch

Hiện nay, trên thế giới có hơn 100 quốc gia và khu vực bị thiếu nước với mức

độ khác nhau, trong đó có 43 quốc gia thiếu nước nghiêm trọng Vùng thiếu nước trên Trái Đất chiếm tới 60% diện tích châu lục

Một hậu quả đáng ngại có thể xảy ra là thay vì nhập khẩu nước, các cường quốc

sẽ đi chiếm các khu vực lân cận có nguồn nước mặt và nước ngầm Liên Hiệp Quốc

hiện đã liệt kê được ít nhất 300 vùng mà tranh chấp có thể xảy ra do biên giới chung

là một dòng sông, hoặc do hai bên cũng có mạch nước ngầm chung Ví dụ như vùng Trung cận đông, vùng sông Nin, nước có thể làm quan hệ giữa Ai Cập và Xudan căng thẳng hơn

1.4.3 T ầm nhìn về nước thế kỉ XXI

Do tính chất quan trọng của nước đối với phát triển của nhân loại trong tương lai nên tầm nhìn về nước là một chủ đề thường được thảo luận một cách rộng rãi trên các diễn đàn về nước quốc tế do Hội đồng nước thế giới chủ trì và tổ chức

Diễn đàn nước thế giới lần thứ nhất họp tại Marakech đã đưa ra khẳng định các

nhận thức về nước và con đường đi tới để quản lí và sử dụng bền vững nguồn tài nguyên nước Tháng 3/2000, tại diễn đàn nước thế giới lần thứ hai họp tại Hague,

Hà Lan “T ầm nhìn về nước thế giới trong thế kỷ 21” lại tiếp tục được thảo luận và

một Bản tuyên bố Lahay về “Tầm nhìn về nước, cuộc sống và môi trường” đã được

Hội nghị Bộ trưởng các nước thông qua với tiêu đề tổng quát là “Tiến tới một thế

gi ới an ninh về nước trong thế kỷ 21”

Tuyên bố Lahay đã nêu lên mười thông điệp của tầm nhìn và một khung hành động nhằm đạt được an ninh về nước trong thế kỷ 21 với 6 chỉ tiêu mà thế giới cần đạt được là:

+ Có chính sách và chiến lược toàn diện về quản lý tổng hợp nguồn tài nguyên nước để đến năm 2005 thực hiện tại 75% số quốc gia và đến năm 2015 thực hiện tại

tất cả các quốc gia trên thế giới

+ Giảm một nửa tỉ lệ hiện nay số người có phương tiện vệ sinh vào năm 2015 + Giảm một nửa tỉ lệ hiện nay số người chưa được cấp đủ nước sạch với giá

phải chăng vào năm 2015

+ Tăng 30% khả năng tưới cho lương thực bằng công trình và bằng nước mưa vào năm 2015

+ Giảm nguy hiểm do lũ lụt cho 50% số người sống trong vùng ngập lũ vào năm 2015

+ Tất cả các quốc gia có tiêu chuẩn quốc gia về hệ sinh thái nước ngọt vào năm

2005 và chương trình cải thiện hệ sinh thái nước ngọt được thực hiện vào năm 2015

Đó cũng là các chỉ tiêu mà toàn cầu phải phấn đấu thực hiện để đảm bảo vệ nước trước mắt từ nay đến 2015

CHƯƠNG 2 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC

2.1.1 Ô nhi ễm nước do tác động của con người

2.1.1.1 Sinh hoạt của con người

Trong các đô thị, nước thải sinh hoạt được tạo thành từ các khu dân cư, các công trình công cộng Đặc điểm nước thải sinh hoạt đô thị là hàm lượng các chất

hữu cơ không bền vững tính theo BOD5 cao, là môi trường cho các loài vi khuẩn gây bệnh Trong nước thải chứa nhiều nguyên tố dinh dưỡng, có khả năng gây hiện tượng phì dưỡng trong nguồn nước

2.1.1.2 Các ho ạt động công nghiệp

Thành phần nước thải sản xuất của các nhà máy xí nghiệp rất đa dạng và phức

tạp, phụ thuộc loại hình sản xuất, dây chuyền công nghệ, thành phần nguyên vật

liệu, chất lượng sản phẩm… Trong nước thải sản xuất, ngoài các loại cặn lơ lửng, còn có nhiều loại tạp chất hoá học khác nhau: các chất hữu cơ (axit, este, phenol,

dầu mỡ, chất hoạt tính bề mặt…), các chất độc (xianua, arsen, thuỷ ngân, muối đồng…), các chất gây mùi, các loại muối khoáng và một số chất đồng vị phóng xạ

Dầu và các sản phẩm dầu có tác động nguy hiểm nhất đối với nguồn nước, chúng tạo thành màng mỏng trên mặt nước cản trở quá trình hoà tan oxy trong nguồn nước Ngoài ra các sản phẩm dầu còn tạo thành các nhũ tương bền vững, tan

một phần trong nước Trong nước thải các nhà máy giấy ngoài các hợp chất hoá học như kiềm, este, cồn, axit sunfuric… còn có nhiều loại cặn và xơ sợi với hàm lượng

rất lớn Ví dụ hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải công ty Giấy Bãi Bằng (Phú

Thọ) là 130 ÷ 400mg/l, trong đó lượng xơ sợi gần 100mg/l Các tạp chất rắn này

lắng đọng tại vùng cống xả nước thải vào sông hồ, gây nên hiện tượng lên men yếm khí và gây ra tình trạng thiếu hụt oxy nghiêm trọng trong nguồn nước

Các loại muối kim loại nặng hoà tan trong nước, theo con đường của chuỗi thức

ăn xâm nhập vào cơ thể sống trong nguồn nước, chúng cản trở quá trình sinh hoá

của cơ thể sinh vật

Các loại thuốc trừ sâu DDT, Andrin, Endosunphan, các loại thuốc diệt cỏ axit phenoxiaxetic, các loại thuốc diệt nấm hexaclorobenzen, pentaclorophennol… Là các chất bền vững, tốc độ phân huỷ trong nước rất chậm Chúng có thể tích tụ trong bùn, tích tụ trong cơ thể thuỷ sinh vật, tan trong mỡ động vật nước… Số lượng DDT thường bài tiết ra ít hơn so với mức thu vào Vì thế tuy nồng độ DDT trong nước thấp nhưng theo chuỗi thức ăn, sẽ tăng hàng ngàn lần trong các sinh vật bậc cao

2.1.1.4 H ồ chứa nước và các hoạt động thuỷ điện

Xây dựng các đập thuỷ điện có ý nghĩa lớn về mặt năng lượng và góp phần điều hoà dòng chảy, cung cấp nước Nhưng mặt khác nó làm thay đổi chế độ dòng chảy

ở hạ du, khả năng tự làm sạch ở sông bị giảm, nguy cơ nhiễm mặn tăng lên

Ngoài ra còn rất nhiều nhu cầu khác về nước: giao thông vận tải, giải trí… Ước tính ¼ số hoạt động giải trí ngoài gia đình đều hướng về nước (bơi lội, đua thuyền, câu cá, trượt băng…) các hoạt động này gây nên sự nhiễm bẩn nhất định đối với sông hồ

2.1.2 Ô nhi ễm môi trường nước do yếu tố tự nhiên

Sự ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên là do mưa, tuyết tan Nước mưa rơi xuống

mặt đất, mái nhà, đường phố, khu công nghiệp, qua các khu chăn nuôi gia súc có

thể chứa lượng lớn chất thải động vật… Mưa kéo theo các chất bẩn xuống sông, hồ,

hoặc các sản phẩm của các hoạt động phát triển của sinh vật, vi sinh vật và xác chết

của chúng gây ô nhiễm môi trường nước

2.2.1 Màu s ắc

Màu sắc của nước là biểu hiện của sự ô nhiễm Nước tự nhiên sạch không màu,

nếu nhìn sâu vào bề dày nước cho ta có cảm giác màu xanh nhẹ đó là do sự hấp thụ

chọn lọc các bước sóng nhất định ánh sáng mặt trời Ngoài ra màu xanh còn gây nên bởi sự hiện diện của tảo ở trạng thái lơ lửng Màu xanh đậm, hoặc có váng trắng,

đó là biểu hiện trạng thái thừa dinh dưỡng hoặc phát triển quá mức của thực vật nổi

và sản phẩm phân huỷ thực vật chết Nước có màu vàng bẩn do sự xuất hiện của axit humic Nhiều loại nước thải của các nhà máy, công xưởng, lò mổ có nhiều màu

sắc khác nhau Nhiều loại màu sắc gây nên do hóa chất rất độc đối với sinh vật nước

2.2.2 Mùi và v ị

Nước thải công nghiệp chứa nhiều hợp chất hóa học làm cho nước có vị không

tốt và có màu đặc trưng, như các muối của sắt, mangan, clo tự do, hidrosunfua, các phenol và hidrocacbon không no Các quá trình phân giải các chất hữu cơ, rong, tảo đều tạo nên những sản phẩm làm cho nước có vị khác thường

Mùi của nước là một đặc trưng quan trọng về mức độ ô nhiễm nước bởi các

chất gây mùi như: amoniac, phenol, clo tự do, các sunfua, các xianua… Mùi của nước cũng gắn liền với nhiều hợp chất hữu cơ như dầu mỡ, rong tảo và các chất hữu

cơ đang phân rã Một số vi sinh vật làm cho nước có mùi như động vật đơn bào Dinobryon và tảo Volvox gây mùi tanh cá Các sản phẩm phân huỷ protein trong nước gây mùi hôi thối

2.2.3 Độ đục

Một đặc trưng vật lí chủ yếu của nước thải sinh hoạt và các loại nước thải công nghiệp là độ đục lớn Độ đục do các chất lơ lửng gây ra, những chất này có kích thước rất khác nhau, từ cỡ các hạt keo đến những thể phân tán thô Nước bị đục là

do lẫn bụi và các hóa chất công nghiệp, sự hoà tan và sau đó kết tủa các hóa chất ở

dạng hạt rắn Những hạt vật chất gây đục thường hấp phụ các kim loại độc và các vi sinh vật gây bệnh lên bề mặt của chúng Mặt khác, độ đục lớn thì khả năng xuyên sâu của ánh sáng bị hạn chế nên quá trình quang hợp trong nước bị giảm nước trở nên yếm khí

2.2.4 Nhi ệt độ

Nguồn gốc gây ô nhiễm nhiệt là do nước thải từ các bộ phận làm nguội của các nhà máy nhiệt điện, do việc đốt các nhiên liệu bên bờ sông hồ Nước thải này có nhiệt độ cao hơn từ 10 – 15 o

C so với nước đưa vào làm nguội ban đầu Nhiệt độ nước tăng dẫn đến giảm hàm lượng oxy Nhiệt độ tăng xúc tiến sự phát triển của các sinh vật phù du Trong nước nóng ở ao hồ thường xảy ra hiện tượng “nở hoa” làm thay đổi màu sắc, mùi vị của nước

cấu tạo địa chất, khí tượng, thuỷ văn, tốc độ dòng chảy…

Ngoài ra, thành phần hóa học của nước sông còn được quyết định một phần bởi thái độ của con người trong quá trình sử dụng nước sông

Ở từng khu vực nhất định thì thành phần hóa học nước sông tương đối đồng đều do nước chảy liên tục khả năng trộn lẫn các chất rất cao Còn sự biến đổi thành

phần hóa học của cả con sông thì rất phức tạp vì sông chảy qua rất nhiều khu vực

mà ở đó cả thổ nhưỡng, khí tượng thủy văn, khí hậu… đều rất khác nhau

Gồm các hợp chất hữu cơ, vô cơ có thể tồn tại trong nước dưới dạng: ion hay hòa tan

Các ion trong môi trường nước: các axit, bazơ và muối hòa tan trong nước tạo nên các ion mà thành phần của nó thể hiện trong các bảng sau:

B ảng 3 Các ion đa lượng có mặt trong nước [1]

Thành phần Nước biển Sông và hồ

B ảng 4 Các ion vi lượng trong môi trường nước [1]

Thành phần Nước biển Sông và hồ

3.3.1 Tính không đồng đều của thành phần hóa học theo chiều dài của sông

Độ dài các con sông rất khác nhau nhưng nhìn chung nước sông khác hẳn với các nguồn nước khác vì sông có độ dài lớn Do đó, thành phần hóa học nước sông

rất không đồng đều Sự không đồng đều do các yếu tố:

+ Sông chảy qua các khu vực có cấu tạo địa chất, tình hình địa lí, thủy văn khác nhau

+ Nguồn cung cấp nước cho sông dọc theo chiều dài của sông cũng khác nhau + Hoạt động của sinh vật hai bên bờ sông dọc theo chiều dài của sông cũng khác nhau…

3.3.2 Tính không đồng đều của theo chiều rộng của sông

Tùy thuộc độ rộng của sông mà thành phần hóa học nước sông thay đổi nhiều hay ít Thông thường các con sông có độ rộng lớn, tốc độ dòng chảy nhỏ thì sự khác

biệt về thành phần hóa học nước sông theo chiều rộng là khá rõ rệt và ngược lại

Sự khác biệt về thành phần hóa học nước sông theo chiều rộng của sông do một

số nguyên nhân sau:

+ Cấu tạo địa chất, thổ nhưỡng của hai bờ sông khác nhau

+ Thành phần hóa học của các nguồn nước cung cấp cho sông ở hai bờ sông khác nhau

+ Hoạt động dân cư, khu công nghiệp … của hai bờ sông khác nhau

Khi đoạn sông có nước thải đổ vào thì nói chung chất lượng nước sông sẽ bị

giảm sút Nếu lượng ô nhiễm quá lớn thì sự pha loãng của nước sông cũng không

đủ tránh cho nước sông khỏi tình trạng ô nhiễm

Khi có nguồn nước thải đổ vào thì các chất ô nhiêm hữu cơ sau khi pha loãng

với nước sông, trong quá trình chảy xuống hạ du, chúng sẽ dần dần bị phá hủy sinh

học của các vi khuẩn vi sinh vật có trong nước Qúa trình phân hủy hóa khí sẽ tiêu

tốn nhiều oxy nên hàm lượng oxy hòa tan trong đoạn sông sẽ bị biến đổi dọc theo chiều dòng chảy và dựa vào đường cong sút giảm oxy trong doạn sông ta có thể đánh giá mức độ ô nhiễm cũng như tìm ra khu vực nào bị ô nhiễm nhiều nhất

Nói chung, trong đoạn sông nêu trên có thể chia thành bốn vùng như hình 1

Hình 1 S ự biến đổi nồng độ oxy hòa tan trong đoạn sông bị ô nhiễm hữu cơ

Vùng phân rã: là vùng ngay sau cửa xã nước thải vào sông Trong vùng này

nồng độ oxy giảm mạnh do các vi khuẩn đã sử dụng để phân hủy các chất ô nhiễm

hữu cơ có trong nước thải

Vùng phân hủy mạnh: nồng độ oxy giảm đến mức thấp nhất Trong vùng này thường diễn ra các quá trình phân hủy kỵ khí ở bùn dưới đáy sông, phát sinh các khí độc có mùi hôi thối

Vùng tái sinh: trong vùng này các chất ô nhiễm đã giảm nên tốc độ sử dụng oxy cho phân hủy cũng giảm thấp nhỏ hơn tốc độ bổ sung oxy do khuyếch tán từ không khí vào nước, nên nồng độ oxy hòa tan trong nước tăng dần

Vùng nước sạch: các chất ô nhiễm hữu cơ gần như đã bị phân hủy hết, nồng độ oxy hòa tan được phục hồi trở lại như lúc ban đầu

Nói chung, giá trị DOmin trong đoạn sông và vị trí của nó phụ thuộc vào các điều kiện:

+ Lượng nạp các chất ô nhiễm vào đoạn sông

+ Đặc điểm dòng chảy

+ Điều kiện khí hậu, thời tiết

+ Hệ sinh thái dòng chảy

+ Bản chất chất ô nhiễm

3.5.1 Động thái của các khí hòa tan

Hàm lượng của khí hoà tan trong nước phụ thuộc vào các yếu tố:

• Bản chất của chất khí

• Nhiệt độ của nước

• Cường độ của các quá trình quang hợp trong nước

• Thành phần của các nguồn nước bổ sung cho sông

• Áp suất riêng phần của các chất khí trên bề mặt nước

Thông thường hàm lượng oxy trong nước sông không vượt quá 15 mg/l và hàm lượng CO2 không quá 30mg/l

+ Khí oxy:

Hàm lượng oxy trong nước sông phụ thuộc vào nhiều yếu tố

Nhìn chung về mùa hạ, hàm lượng oxy trong nước sông vào khoảng 6 – 8 mg/l

vì nhiệt độ cao Về mùa đông, hàm lượng oxy vào khoảng 8 – 12 mg/l vì nhiệt độ

của nước thấp Hàm lượng này còn phụ thuộc vào sinh vật sống trong nước và khí

hậu của khu vực sông chảy qua

+ Khí CO 2 :

Động thái của khí CO2 trong nước sông tương tự như động thái của oxy

Về mùa đông, hàm lượng CO2 cao vì vi sinh vật trong nước ít hoạt động nên lượng CO2 được tiêu thụ ít, đồng thời nguồn nước cung cấp cho nước sông về mùa đông là nước ngầm thường có nhiều khí CO2

Về mùa hạ, nhiệt độ cao, hoạt động của các sinh vật nhiều nên hàm lượng CO2

giảm nhiều, chỉ vào khoảng 1 – 3 mg/l, thậm chí có lúc không còn CO2 trong nước, nên sinh vật phải lấy CO2 trong không khí

3.5 2 Động thái của ion H +

Hàm lượng ion H+trong nước sông phụ thuộc nhiều vào mùa vụ

Giá trị pH của hầu hết các con sông trong mùa đông từ 6,8 – 7,8 còn trong mùa

hạ cao hơn từ 7,8 – 8,8

Các con sông được bổ sung bằng nguồn nước của các đầm lầy thì thường có pH

thấp (pH<6) Các con sông ở khu vực nhiệt đới vào mùa hạ độ pH có thể tăng lên đến 9

dạng keo, chất rắn hòa tan (các ion và phân tử hoà tan)

Chất rắn có thể lọc: Loại này có đường kính > 10-6 m ví dụ như: tảo, hạt bùn,

sạn…

Dựa vào khả năng bị phân huỷ do vi sinh vật trong nước, ta có thể phân làm hai nhóm:

+ Các chất dễ bị phân huỷ sinh học như các chất đường, chất béo, protein, dầu

mỡ động thực vật Trong môi trường nước các chất này dễ bị vi sinh phân hủy tạo ra khí cacbonic và nước

+ Các chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học như hợp chất clo hữu cơ, DDT, lindan, các hợp chất đa vòng ngưng tụ như pyren, naphtalen, anthraxen, dioxin… Đây là những chất có độc tính cao, bền trong môi trường nước có khả năng gây tác

hại lâu dài cho đời sống sinh vật và sức khoẻ con người

CHƯƠNG 4 MỘT SỐ CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH

Để đánh giá chất lượng nước cũng như mức độ ô nhiễm nước, có thể dựa vào

một số chỉ tiêu cơ bản và quy định một số chỉ tiêu đó tuân theo luật môi trường của

mỗi quốc gia hay tiêu chuẩn quốc tế quy định cho các mục đích khác nhau Trong

đó giá trị giới hạn được quy định rõ theo bảng sau:

B ảng 5 Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt – QCVN

9 Nitrit (NO2-) (tính theo N) mg/l 0,01 0,02 0,04 0,05

10 Nitrat (NO3-) (tính theo N) mg/l 2 5 10 15

11 Photphat (PO43-) (tính theo P) mg/l 0,1 0,2 0,3 0,5

DDT µg/l 0,001 0,002 0,004 0,005 Endosunfan (thiodan) µg/l 0,005 0,01 0,01 0,02

Chlordane µg/l 0,01 0,02 0,02 0,03Heptachlor µg/l 0,01 0,02 0,02 0,05

0,1 0,1

0,2 0,32

0,4 0,32

0,5 0,4

100

80 90

200

100 1200

450

160 1800

500

200 2000

29 Tổng hoạt động phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1 0,1 0,1

30 Tổng hoạt động phóng xạ β Bq/l 1 1 1 1

A1 – Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt

A2 – Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử

lí phù hợp

B1 – Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi

B2 – Giao thông đường thủy và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng

mịn, giới hạn tối đa 30 – 50mg/l Hàm lượng cặn của nước sông thường dao động

lớn có khi lên đến 3000mg/l

4.1.3 Độ màu

Độ màu do các chất humic, các hợp chất keo của sắt, nước thải của một số ngành công nghiệp hay do sự phát triển mạnh của rong tảo trong các nguồn nước thiên nhiên tạo nên

Các hợp chất humic thường tạo nên màu nâu hoặc vàng cho nước, chúng có thể

là các axit funvic C10H12O5, các axit hymatomelanic C10H12O7, các axit humic

C10H18O10 hoặc các hợp chất humic C10H18O5… Có thể giảm nồng độ của các hợp

chất humic bằng các chất oxy hóa mạnh như Cl2, O3, KMnO4

Nếu màu của nước do sắt (thường là màu nâu), mangan (màu đen) hoặc các

chất lơ lửng như tảo gây màu xanh lam, xanh lục thì có thể khử bằng làm thoáng và

lọc

Độ màu được xác định bằng phương pháp so màu với dung dịch chuẩn, thường dùng dung dịch K2PtCl6 + CaCl2; 1 mg/l K2PtCl6 bằng 1 đơn vị chuẩn màu Có thể dùng phương pháp trắc quang với dụng cụ có đường kính cường độ màu khác nhau,

so sánh với màu dung dịch chuẩn hoặc sử dụng các ống so màu

4.1.4 Mùi và v ị của nước

Các chất khí và các chất hoà tan trong nước làm cho nước có mùi, vị Nước thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối hoặc mùi đặc trưng cho các hóa

chất hòa tan như mùi clo, mùi amoniac, mùi hidrosunfua…

Các chất gây mùi có trong nước có thể chia thành 3 nhóm:

• Các chất gây mùi có nguồn gốc vô cơ như: NaCl, MgSO4 gây mùi mặn,

muối đồng gây mùi tanh, Cl2, ClO- gây mùi clo, H2S gây mùi trứng thối…

• Các chất gây mùi có nguồn gốc hữu cơ như: Mùi cá ươn của amin

CH3NH2, (CH3)3N…, mùi thịt thối của điamin NH2-(CH2)4- NH2…

• Các chất gây mùi từ quá trình sinh hóa, các hoạt động của vi khuẩn…

Việc xác định mùi theo quy trình, tiêu chuẩn tương đối phức tạp Để đánh giá

sơ bộ về mùi ta có thể dùng phương pháp do viện Sức khoẻ Trung Quốc đề xuất

Chỉ tiêu mẫu thử để trong bình đặc biệt sau khi đậy kín đun 50–60oC đạt điểm không của thang mùi

4.1.5 Ch ất rắn lơ lửng

Việc xác định chất rắn lơ lửng đặc biệt quan trọng khi nghiên cứu ô nhiễm nước

Để xác định lượng chất rắn lơ lửng trong nước người ta lọc mẫu nước qua chén Gut

rồi xác định khối lượng chất rắn có trong nước lọc Lượng chất rắn lơ lửng bằng

hiệu giữa tổng lượng chất rắn có trong mẫu nước không lọc và mẫu lọc

4.1.6 Độ đục

Người ta đo độ đục của nước bằng “đục kế Jackson” Đục kế này dựa vào việc xác định cường độ ánh sáng bị tán xạ bởi các hạt gây độ đục Độ đục cho phép đối

với nước ăn uống là 5 đơn vị

4.2.1 Độ cứng của nước

Độ cứng của nước do hàm lượng canxi và magie hòa tan trong nước tạo nên

Độ cứng của nước thường không được coi là ô nhiễm vì không gây hại đến sức khoẻ con người Nhưng độ cứng lại gây ảnh hưởng lớn đến công nghệ và hậu quả kinh tế Độ cứng của nước có hai dạng chính:

• Độ cứng tạm thời do cacbonat và hidrocacbonat của canxi và magie bị kết

tủa khi đun sôi nước Hiện tượng này rất rõ ở thành ấm đun nước

• Độ cứng vĩnh cửu do xuất hiện các muối sunfat và clorua của Ca và Mg Bên

cạnh hai cation này thì stronti, sắt và mangan cũng tham gia tạo độ cứng

Xác định độ cứng của nước bằng phương pháp tính toán: Phương pháp này dựa trên

việc phân tích riêng lẻ Ca, Mg và sau đó dựa vào công thức để tính độ cứng và biểu

thị ra mg/l CaCO3

4.2.2 Hàm l ượng oxy hoà tan (DO)

Oxy hoà tan trong nước sẽ tham gia vào quá trình trao đổi chất, duy trì năng lượng cho quá trình phát triển, sinh sản và tái sản xuất cho các sinh vật sống trong nước

Oxy hoà tan trong nước phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ, thành phần, tính chất nguồn nước Áp suất tăng, độ hoà tan của oxy vào nước tăng, khi nhiệt độ tăng thì

độ hoà tan của oxy vào nước giảm Hàm lượng oxy hoà tan trong nước tuân theo định luật Henry Thông thường nồng độ oxy hòa tan ở thời điểm tới hạn là 8mg/l

Chỉ số DO rất quan trọng để duy trì điều kiện hiếu khí và là cơ sở để xác định nhu cầu oxy sinh học

Khi chỉ số DO thấp, trong nước có nhiều chất hữu cơ, nhu cầu oxy hoá tăng nên

sự tiêu thụ oxy trong nước nhiều

Khi chỉ số DO cao, trong nước có nhiều rong tảo tham gia quá trình quang hợp,

giải phóng oxy Nhiều oxy trong nước không làm chất lượng nước xấu đi nhưng làm ăn mòn kim loại và phá hủy bêtông

4.2.3 Độ pH

Độ pH là một trong những chỉ tiêu cần kiểm tra đối với chất lượng nước cấp và

nước thải Giá trị pH cho phép ta quyết định xử lý nước theo phương pháp thích hợp

hoặc điều chỉnh lượng hóa chất trong quá trình xử lý nước như đông tụ hóa học,

khử trùng hoặc trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Sự thay đổi giá trị

pH trong nước có thể dẫn tới những thay đổi về thành phần các chất trong nước do quá trình hòa tan hoặc kết tủa, hoặc thúc đầy hay ngăn chặn những phản ứng hóa

học, sinh học xảy ra trong nước

Về mặt môi sinh, trong thiên nhiên pH ảnh hưởng đến hoạt động sinh học trong nước, liên quan đến một số đặc tính như tính ăn mòn, tính hoà tan… Chi phối các quá trình xử lý nước như lắng phèn, khử sắt, diệt khuẩn… Vì thế, việc xác định pH

để hoàn chỉnh chất lượng nước cho phù hợp với yêu cầu kĩ thuật trong từng khâu

quản lý rất quan trọng Độ pH phản ánh tính chất của nước là trung tính, axit hay

kiềm

4.2.4 Độ axit

Độ axit biểu thị khả năng phóng thích proton H+ của nước Độ axit của mẫu nước phần lớn do sự hiện diện của các loại axit yếu như axit cacbonic, axit tanic, axit humic bắt đầu từ phản ứng phân huỷ các hợp chất hữu cơ gây ra, phần khác do

sự thuỷ phân các muối của axit mạnh như sunfat nhôm, sắt tạo thành Đặc biệt, khi

bị các axit vô cơ thâm nhập, nước sẽ có pH rất thấp

Nước thiên nhiên sử dụng cho nước cấp luôn duy trì một thế cân bằng giữa các ion bicacbonat, cacbonat và khí cacbonic hoà tan, do đó nước thiên nhiên đồng thời mang hai tính chất đối nhau: tính axit và tính kiềm Khi bị ô nhiễm bởi các axit vô

cơ hoặc các muối axid từ khu vực hầm mỏ, đất phèn hoặc do nước thải công nghiệp,

pH thấp hơn 7 khá nhiều

Trong thực nghiệm có 2 khoảng pH chuẩn được sử dụng để biểu thị sự khác

biệt trên Khoảng pH thứ nhất ứng với điểm đổi màu của metyl da cam (từ 4,2 đến

4,5) đánh dấu sự chuyển biến ảnh hưởng của các axit vô cơ mạnh sang vùng ảnh hưởng của axit cacbonic Khoảng pH thứ 2 ứng với khoảng chuyển màu của phenolphtalein (từ 8,2 đến 8,4) chuyển sang vùng ảnh của nhóm cacbonat trong dung dịch

CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3 → H+ + CO2-

pH ═ 5 pH ═ 8,3

Độ axit trong nước ảnh hưởng tới chất lượng nước và làm ăn mòn các thiết bị

chứa cũng như đường ống dẫn nước

4.2.5 Độ kiềm

Đặc trưng bởi các muối của axit hữu cơ như humat, bicacbonat, cacbonat, hydrat…Trong thực tế, các muối axit yếu như: borat, silicat cũng gây ảnh hưởng lớn đến độ kiềm Một vài axit hữu cơ bền với sự oxy hóa sinh học như axit humic, dạng

muối có khả năng làm tăng độ kiềm Trong điều kiện thiên nhiên thích hợp, tảo dễ dàng xuất hiện và tồn tại đối với một vài nguồn nước mặt, quá trình phát triển và tăng trưởng của tảo phóng một lượng đáng kể cacbonat và bicacbonat làm cho pH tăng dần có thể tăng đến 9– 10 Những nguồn nước được xử lý với hóa chất có chứa nhóm cacbonat cũng làm tăng giá trị pH

Độ kiềm cao trong nước có thể gây ảnh hưởng đến sự sống của các sinh vật trong nước, là nguyên nhân gây nên độ cứng trong nước Trong kiểm soát ô nhiễm nước thì độ kiềm là chỉ tiêu cần biết để tính toán cho quá trình trung hoà hoặc làm

mềm nước, hoặc làm mềm nước, hoặc làm đệm trung hoà axit sinh ra trong quá trình đông tụ

4.2.6 Độ oxy hóa

Độ oxy hóa còn gọi là nhu cầu oxy cho quá trình sinh hóa (BOD) là lượng oxy

cần thiết để vi sinh vật tiêu thụ trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước (đặc biệt là nước thải) Trong nước, các vi sinh vật hiện có sẽ sử dụng các chất

hữu cơ có trong nước như là nhu cầu cho tăng trưởng và sinh sản Vì điều đó chúng

sử dụng oxy trong nước Sự giảm oxy này hoặc hết oxy làm chết các cây thủy sinh

và các loại cá Như vậy nước thải có thể hủy hoại toàn bộ môi trường tự nhiên Nếu nước không tĩnh (do dòng chảy trong sông hoặc sóng trong các hồ), oxy trong

không khí được hòa tan vào trong nước và được cung cấp cho các vi sinh vật để loại

bỏ các chất hữu cơ trong nước thải Sự loại bỏ đó được gọi là “khả năng tự làm sạch”

của nguồn nước

Người ta có thể đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nước thải và nguồn nước bằng cách đo “nhu cầu oxy” Phương pháp đại diện nhất của hiện tượng tự nhiên tự làm

sạch là nhu cầu oxy sinh hóa

4.2.7 Nhu c ầu oxy sinh hóa trong 5 ngày

Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) là lượng oxy tiêu thụ bởi vi sinh vật để oxy hóa các chất hữu cơ ở nhiệt độ 20oC trong bóng tối Thời gian cần thiết để các vi sinh

vật oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ cần 21–28 ngày

Vì lí do thời gian này rất lâu, người ta đã quy định sau 5 ngày để định nghĩa nhu

cầu oxy sinh hoá trong 5 ngày kí hiệu là BOD5 Nếu biết BOD5 thì cũng có thể tính được giá trị của BOD20 bằng cách dùng hệ số chuyển đổi 0,684:

BOD20═ BOD5/0,684

Nước nguyên chất không chứa nhiều oxy hòa tan Để đo BOD5 cần phải đưa vào một ít chất thải vào trong một lượng lớn nước sạch bão hoà oxy sao cho sau 5 ngày vẫn còn khoảng 30%- 60% oxy hoà tan ban đầu Mặt khác có thể loại trừ được ảnh hưởng của lượng oxy tiêu thụ cho quá trình nitrat hoá ở giai đoạn 2 Sau khi đo lượng oxy hoà tan trong nước sạch sau 5 ngày và oxy còn lại trong mẫu có pha nước thải, người ta tính lượng oxy tiêu thụ bằng cách nhân kết quả với tỉ số pha loãng

Chỉ số BOD càng cao chứng tỏ lượng chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh

học ô nhiễm trong nước càng lớn

Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước có thể xảy ra qua 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1:

Chủ yếu oxy hóa các hợp chất cacbuahydro, quá trình này kéo dài chừng 20 ngày ở nhiệt độ 20oC

CmHm + (n+m/2) O2 → m/2 H2O + nCO2

-4.2.8 Nhu c ầu oxy hóa học

Chỉ số BOD là quan trọng, tuy nhiên trên thực tế, BOD không đặc trưng cho số lượng đầy đủ chất hữu cơ có trong nước thải Để xác định tổng lượng oxy cần thiết người ta sử dụng phương pháp manganat hay bicromat là những tác nhân oxy hóa

mạnh Lượng oxy sử dụng cho quá trình này gọi là nhu cầu oxy hóa học (COD)

Chỉ số COD biểu thị cả lượng chất hữu cơ không thể bị oxi hóa sinh học, do đó

nó có giá trị oxy hóa cao hơn giá trị của BOD Đối với nhiều loại chất thải chỉ số BOD và COD có mối tương quan nhất định với nhau Tỉ số COD/BOD luôn thay đổi tuỳ thuộc vào tính chất của nước thải Tỉ số COD/BOD càng nhỏ thì xử lý sinh

học càng dễ

4.2.9 Ch ỉ số Fe

Sắt là nguyên tố phân bố rộng rãi trong đất thường ở trạng thái có độ tan thấp

Do các phản ứng hóa học, sinh học, chúng chuyển hoá thành dạng ion hoà tan, chủ

yếu là Fe(II) thấm vào nước ngầm Khi Fe2+ tiếp xúc với oxy hay tác nhân oxy hóa, ion Fe2+ bị oxy hóa thành Fe3+ và kết tủa thành các bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu