Nghiên cứu phương pháp xác định nhanh ion amoni và ứng dụng để đánh giá hiện trạng ô nhiễm amoni trong một số nguồn nước sinh hoạt ở hà nội

Khoa Môi Trường Luận văn Thạc sỹ khoa học Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN MỞ ĐẦU Nước nhân tố quan trọng định sống trái đất, hợp phần chiếm tới 70% trọng lượng thể người tới 90% số thực vật Nước tham gia vào phản ứng quang hoá sinh hoá phản ứng quang hợp xanh, phản ứng thuỷ phân, trao đổi chất tổng hợp tế bào để tạo lên sống cho người động thực vật Khơng thế, nước cịn giữ vai trị quan trọng, thiết yếu đời sống, công nghiệp sản xuất nông nghiệp Hiện nay, vấn đề ô nhiễm mơi trường, có mơi trường nước mối quan tâm lo ngại tất quốc gia giới nói chung Việt Nam nói riêng Mơi trường nước bị nhiễm nước thải nhà máy công nghiệp, nước thải sinh hoạt, nước rị rỉ từ bãi chơn lấp chất thải rắn, nước sau sản xuất nông nghiệp nước mưa lũ Một biểu ô nhiễm nước cấp hàm lượng chất dinh dưỡng (Nitơ, Photpho) nước tăng cao Nồng độ cao nguyên tố nước tạo điều kiện đặc biệt thuận lợi cho thực vật xanh sinh trưởng, làm cho nước có màu, mùi, làm giảm lượng oxi hồ tan, cản trở dịng chảy hệ thống cấp nước Theo nhiều nghiên cứu, nguồn nước sinh hoạt số nơi Hà Nội bị ô nhiễm amoni (NH4 +) nghiêm trọng Hàm lượng amoni theo quy chuẩn Việt nam (QCVN 01:2009/BYT QCVN 02:2009/BYT) cho nước cấp sinh hoạt ăn uống không vượt 3,0 mg/L [10, 11], nhiều nơi Hà Nội bị nhiễm nặng, cao 5-10 lần mức cho phép Điển hình khu vực phía nam tây nam thành phố Hạ Đình, Pháp Vân, Tương mai, Định Cơng, Hồng Mai, Đồn Thủy, Nhổn, với diện tích nguồn nước bị nhiễm lên tới gần 10 km2 số điểm nhỏ lẻ khu vực Gia Lâm Luận văn Thạc sỹ khoa học Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Khi nước sinh hoạt có nhiễm amoni tiếp xúc với khơng khí, nhiều lồi vi khuẩn chuyển hóa amoni thành nitrit nitrat Nitrit thể cạnh tranh với hồng cầu để lấy oxy gây bệnh đường hô hấp (đặc biệt phụ nữ mang thai trẻ em); mặt khác cịn kết hợp với chất hữu để tạo chất có khả gây ung thư Chính tính cấp bách vấn đề mà nhiều cơng trình nghiên cứu tiến hành để tìm phương pháp tối ưu khắc phục đến mức tốt Để giúp cho q trình xử lý ô nhiễm amoni nước sinh hoạt việc đánh giá xác định nhanh amoni góp phần khơng nhỏ Do đề tài luận văn xác định là: “Nghiên cứu phương pháp xác định nhanh ion amoni ứng dụng để đánh giá trạng ô nhiễm amoni số nguồn nước sinh hoạt Hà Nội” Luận văn Thạc sỹ khoa học Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Chương TỔNG QUAN 1.1 Amoni tự nhiên 1.1.1 Vịng tuần hồn Nitơ Trong tự nhiên, nitơ có mặt hầu hết đối tượng mơi trường đất, nước, khơng khí hệ động thực vật thơng qua chu trình chuyển hóa nitơ tự nhiên gọi chu trình nitơ (hay vịng tuần hồn nitơ), minh họa hình Khơng khí N2 Q trình cố định nitơ trongkhí Sự khử nitơ N2 O Quá trình cố định nitơ cơng nghiệp Q trình cố định nitơ sinh học Nitơ hữu NO, NO2 Đất NO3- NO2- NH3 Hình Chu trình Nitơ đơn giản (Nguồn: Roger N Reeve, Trường Đại học Sunderland, Anh quốc [29]) Luận văn Thạc sỹ khoa học Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Trong thể động - thực vật, nitơ nguyên tố thành phần nhiều hợp chất tham gia q trình chuyển hóa sinh hố Ở thành phần đó, nitơ thường nằm hợp chất phức tạp protein, axit nucleic, chất màu, Thực vật tổng hợp protein lấy nitơ dạng amoni nitrat Con người động vật bậc cao lấy nguồn cung cấp protein từ thực vật động vật bậc thấp Trong nước, chu trình nitơ thể rõ nhờ q trình chuyển hóa qua lại ba dạng: nitơ hữu cơ, nitơ dạng khử - amoni (NH 3/NH4+) nitơ dạng oxi hoá (NO2-, NO3-) hoạt động mạnh mẽ vi sinh vật Trong vịng tuần hồn này, nitơ hữu (N-hữu cơ; chẳng hạn protein) đưa vào thủy từ nguồn thải, sinh khối hữu có sẵn nước từ trình trao đổi chất sinh vật nước Tiếp theo, chuyển hóa thành amoni nhờ vi khuẩn dị dưỡng (một vài lượng amoni tái trở lại vi sinh vật cho chúng phát triển, phần cịn lại vào mơi trường) Sau đó, điều kiện hiếu khí, sản phẩm nitrit nitrat tạo thành nhờ vi khuẩn tự dưỡng nitrosomonas nitrobacter Các nitrat sinh thực vật loài sinh vật khác nước sử dụng nguồn dinh dưỡng Trong điều kiện hiếu khí, nitrat sinh vật sống đồng hóa, khơng bị chuyển thành khí nitơ Dưới điều kiện yếm khí amoni khơng bị oxy hóa, giảm lượng nhỏ đồng hóa để sinh trưởng sinh vật Nhưng điều kiện yếm khí này, nitrat lại chuyển hóa thành khí nitơ nhờ vi khuẩn dị dưỡng denitrat hóa Để thực trình địi hỏi phải có mặt chất hữu để hạ bớt lượng Quá trình chuyển NO 3- thành NO2thành NO N2O N2 gọi q trình phản nitrat hố [29] Về mặt sinh hóa, chu trình nitơ nước minh họa rõ theo hình Luận văn Thạc sỹ khoa học Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN F Sinh khối chứa hợp chất nitơ hữu Vi khuẩn dị dưỡng cố định đạm NO3 Nitơ hữu khử nitơ kỵ khí Vi khuẩn dị dưỡng N2 Nitrobacter Vi khuẩn hiếu khí tự dưỡng Nitrosomonas NH3/NH4 NO2 Vi khuẩn hiếu khí tự dưỡng Hình Chu trình sinh hóa nitơ [32] Trong chu trình này, hai nhóm vi khuẩn nitrat hóa cần oxy để oxy hóa amoni nitrit đến sản phẩm không độc - nitrat; mức oxy không đủ cung cấp, q trình nitrat hóa bị suy giảm nồng độ amoni nitrit tăng lên thủy vực gây độc cho sinh vật thủy sinh, đặc biệt cá 1.1.2 Tính chất vật lý hóa học amoni [5] Trong mơi trường nước, amoni tồn dạng phân tử (NH 3) ion (NH4+) tùy thuộc vào pH nước Luận văn Thạc sỹ khoa học Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Ở dạng phân tử, amoni thường gọi - amoniac chất khí khơng màu, mùi khai xốc, nhẹ khơng khí Amoniac tan tốt nước độ tan phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ dung dịch Ở oC độ tan amoniac lên đến 50% nước, 20 oC giảm xuống khoảng 35% 100oC độ tan amoniac 0% Dung dịch amoniac lỏng bán thị trường thường có nồng độ amoniac từ 25 - 27% Khi tan nước, amoniac kết hợp với ion H + nước tạo thành dung dịch kiềm yếu theo cân bằng: NH3 + H2O ⇔ NH4+ + OH- Dựa vào phản ứng chuyển hố ion amoni (NH 4+) nước thành NH3 cách đưa vào môi trường nước lượng kiềm định để cân chuyển dịch bên trái Ngược lại, thêm axit vào nước để amoni có mặt nước tồn dạng NH4+ Amoniac kết hợp với nhiều muối kim loại tạo thành amoniacat cực bền Co(NH 3)63+, Hg(NH3)42+, Cu(NH3)42+, Cd(NH3)42+ … với số bền tương ứng Kb = 1,99.1035, 1,99 1019, 1,07 1012, 3,36 106 [2] Trong môi trường nước tự nhiên, pH thấp amoni tồn chủ yếu dạng ion amoni (NH4+); pH tăng (môi trường nước bị kiềm hóa), ion NH 4+ có xu hướng chuyển hố ngược lại thành NH Nhìn chung, nồng độ amoni mức vết, ion amoni chất không mùi, không màu Ion amoni có bán kính 1,43 A o gần tương đương với ion kim loại Rb+ = 1,48 K+ = 1,44, nên muối ion amoni giống với muối kim loại kiềm Hầu hết muối amoni dễ tan nước phân ly mạnh nước, khác với muối kim loại kiềm muối amoni bị thủy phân dung dịch cho môi trường axit : NH4+ + H2O ↔ NH3 + H3O+ với K = 5,5.10-10 Luận văn Thạc sỹ khoa học Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Ion amoni có khả tạo phức tan với ion Mg 2+ PO43- môi trường NH3 theo phương trình: NH4+ + Mg2+ + PO43- = NH4MgPO4 ↓ trắng Thêm nữa, ion amoni tạo hợp chất dị đa kết tủa màu vàng amoniphotphomolipdat - môi trường axit theo phương trình: 3NH4+ + PO43- + 12MoO42- + 24H+ = (NH4)3[PMo12O40 ] ↓ vàng + 12H2O Kết tủa phức không tan axit nitric tan kiềm dung dịch amoniac Những phản ứng dùng để nhận ion PO 43trong nước [1] Amoni bị oxi hố tác dụng tác nhân oxi hoá tạo thành N2, NO2-, NO3- Với có mặt oxy, amoni chuyển thành nitrat theo phương trình: NH4+ + 2O2 → NO3- + H2O + 2H+ Trong điều kiện phản ứng phù hợp có mặt chất xúc tác, oxy khơng khí oxi hố amoniac thành nitơ oxit; ngược lại, có mặt nitơ oxit với amoniac điều kiện thích hợp (có khơng có mặt chất xúc tác) chúng phản ứng với tạo thành nitơ nước 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O 4NH3 + 6NO = 5N2 + 6H2O 2NH3 + NO + NO2 = 4N2 + 3H2O Amoniac phản ứng mạnh với axit tạo thành muối tương ứng, phản ứng với oxit axit ẩm giống với axit NH3 + HNO3 = NH4NO3 2NH3 + H2O + SO3 = (NH4)2SO4 Q trình chuyển hố nitơ nước thường thuỷ phân, oxi hoá phân huỷ nitơ hữu bao gồm: hợp chất dị vòng axit nucleic, protein, peptit, ure… Luận văn Thạc sỹ khoa học Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Dưới tác dụng enzim ureaza, ure hợp chất tương tự ure bị thuỷ phân tạo thành amoniac muối amonibicacbonat Phản ứng chịu ảnh hưởng nhiều pH mơ tả phương trình sau: CO(NH2)2 + NH4+ 2H2O → + HCO3- + NH3 Sự chuyển hoá nitơ hữu thành N - NH4+ thực nhờ loại vi khuẩn thuộc giống Clostridium, E.coli, Bacillus, Proteus,…; loại nấm mốc thuộc giống Aspergillus, Penicillium, Mucor,… 1.1.3 Hiện trạng ô nhiễm amoni nguồn nước Việt nam Nhiều kết nghiên cứu cho thấy khống hóa vật chất giàu nitơ lớp than bùn, ngấm chất chứa nitơ từ hoạt động sống bề mặt đất sau điều kiện yếm khí lòng đất bị khử amoni [1,6,7], kèm theo việc xả thải bừa bãi chất thải chưa xử lý tốt dẫn đến ô nhiễm amoni nhiều nguồn nước ngầm nước mặt Việt nam Đáng lưu tâm ô nhiễm ngày có xu gia tăng Chẳng hạn Hà nội, số liệu báo cáo định kỳ Công ty kinh doanh nước Hà nội Liên đoàn Địa chất thủy văn-Địa chất cơng trình miền Bắc [12] cho thấy: nước ngầm Hà Nội có hàm lượng amoni cao vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần, phía Nam thành phố Hiện nay, tầng nước ngầm (cách mặt đất 25-40m) nước từ giếng đào người dân có hàm lượng amoni cao xã Pháp Vân (31,6mg/l), phường Tương Mai (13,5mg/l) Tầng nước ngầm (cách mặt đất 45-60m), nguồn cung cấp nước cho nhà máy bị ô nhiễm N-amoni: Pháp Vân-20mg/l, Tương Mai 5-10mg/l, Hạ Đình 6-12mg/l Nước ngầm số khu vực Hà Nội có hàm lượng amoni lớn 10 lần cho phép với diện tích bị nhiễm lên tới gần 10 km2 [13] Thêm nữa, diện tích nhiễm bẩn hợp chất nitơ ngày lan rộng tầng nước ngầm mạch nông mạch sâu bảng [12] Luận văn Thạc sỹ khoa học Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Bảng Hàm lượng hợp chất nitơ nước ngầm Hà Nội Thông số 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 Tấng NH4+(mg/l) 2,2 2,5 2,4 11,2 10,9 nước NO3-(mg/l) 0,67 0,84 1,1 0,9 2,2 4,1 sâu NO2-(mg/l) 0,017 0,011 0,023 0,01 0,065 0,05 14,1 17 4,1 2,5 Tầng NH4+(mg/l) 2,4 2,5 1,7 4,8 nước NO3-(mg/l) 0,63 0,9 0,83 0,85 nông NO2-(mg/l) 0,015 0,013 0,019 0,02 0,18 0,002 14,2 15,2 15,0 33,0 3,3 4,1 3,2 3,3 0,08 0,08 0,29 0,04 Nguồn: Sở Khoa học, Cơng nghệ Mơi trường Hà nội, 2002 Ơ nhiễm amoni nguồn nước mặt (ao, hồ, sông ) bách cần giải Kết công bố Viện Nước Công nghệ Môi trường cho thấy: “Amoni nguồn nước sông Sài Gịn khơng có dấu hiệu giảm biến động theo khu vực Có thời điểm nồng độ amoni vượt tiêu chuẩn 20 lần (tiêu chuẩn cho phép 0,05mg/lít)” Theo nhóm nghiên cứu, amoni tăng nước từ sông rạch từ nguồn thải công nghiệp, chăn nuôi đưa vào Cụ thể nguồn thải từ trại heo Tân Trung (Củ Chi) với tải lượng ô nhiễm 1,25kg amoni/ngày đêm Từ rạch Bà Bếp thải gần 16kg amoni/ngày đêm Lâm Minh Triết (2006) có nhận xét: “Lượng amoni nước thải từ khu dân cư từ nhà máy hoá chất, chế biến thực phẩm, sữa lên tới 10-100 mg/l” [8] Tình trạng ô nhiễm amoni cao, làm xú uế mơi trường khơng khí gây cảnh quan cho dân cư sống xung quanh sơng Sài gịn, mà cịn gây khó khăn, tăng cao kinh phí cho việc xử lý nước mặt làm nguồn nước cấp cho sinh hoạt; chí dẫn đến việc đóng cửa nhà máy nước Tân hiệp, nơi cung cấp nước cho cho hàng triệu người dân quận huyện: 6, 7, 8, Tân Bình, Tân Phú, Bình Tân, Gị Vấp, Nhà Bè, Bình Chánh (theo lời ơng Bùi Thanh Giang, giám đốc Nhà máy nước Tân Hiệp) [3] Luận văn Thạc sỹ khoa học Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN ảnh hưởng đến kết phép đo Kết liệt kê bảng 11 Từ kết cho thấy nồng độ hầu hết ion thường có nguồn nước nghiên cứu khơng gây ảnh hưởng cho phép đo Tất cation gây cản trở, thực tế che dung dịch citrat môi trường kiềm 3.2.7 Quy trình xác định nhanh nồng độ ion amoni mẫu nước sinh hoạt Để đưa phép đo chuẩn phenat thành phương pháp phân tích nhanh phù hợp với phân tích nhiều mẫu thời gian ngắn quy trình tổng quát đưa ban đầu hiệu chỉnh lại sau: Dung dịch đệm trộn với dung dịch oxi hóa theo tỷ lệ phần thể tích dung dịch đệm với phần thể tích dung dịch oxi hóa quy trình thực sau: - Quy trình phân tích nhanh amoni Lấy ml mẫu phân tích (có nồng độ amoni khơng vượt q 1,00 mg/L) cho vào ống nghiệm dung tích 25 ml Thêm 0,5 ml dung dịch nitroprusit 0,2 %, 1ml dung dịch đệm có pH = 10 ml dung dịch NaOCl (0,1 % Clo hoạt động), lắc sau lần cho thuốc thử để yên vòng phút Thêm giọt dung dịch thuốc thử thymol nồng độ 1,5 % NaOH kiềm, lắc đều, để yên phút đem đo độ hấp thụ quang 693 nm 3.2.8 Lập đường chuẩn thang màu chuẩn cho phương pháp phân tích nhanh amoni Đường chuẩn xây dựng sau: Chuẩn bị 11 ống nghiệm sạch, khơ dung tích 10 ml Lần lượt cho vào ống nghiệm ml dung dịch amoni có nồng độ tương ứng từ 0,0 mg/L, 0,1 mg/L đến 1,0 mg/L Thêm giọt dung dịch nitroprusit, giọt dung dịch hỗn hợp đệm-oxi hóa, lắc đều, để yên phút Thêm tiếp giọt thuốc thử thymol kiềm, để yên phút sau đem đo độ hấp thụ quang bước sóng có độ hấp thụ quang cực đại 690 nm so Luận văn Thạc sỹ khoa học 51 Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN với mẫu trắng Làm tối thiểu lần Số liệu đường chuẩn lấy từ giá trị trung bình lần đo Hình 13 Đường chuẩn phân tích nhanh amoni Tất mẫu phân tích sau tiến hành quy trình làm với mẫu chuẩn Kết tính tốn theo phương trình đường chuẩn y = 1,289x – 0,013 y độ hấp thụ quang (ABS) x nồng độ amoni mẫu 3.3 Sử dụng phương pháp phân tích nhanh khảo sát khả nhiễm amoni số khu vực thành phố Hà nội 3.3.1 Lập kế hoạch khảo sát Theo tài liệu công bố, khu vực nam tây – nam thành phố, nơi tầng nước ngầm nhiều nơi có tồn tầng than bùn Đây yếu tố quan trọng gây nên nhiễm amoni tầng nước ngầm Với công nghệ xử lý nước ngầm Hà nội, phần nhỏ amoni xử lý, phần lớn nằm lại nước sau xử lý dùng để cấp cho nhu cầu sinh hoạt ăn uống người dân Vì lý mà đề tài luận văn khảo sát nồng độ amoni nguồn nước cấp số nguồn nước khác để so sánh có nhận xét sát Luận văn Thạc sỹ khoa học 52 Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN thực Do thời gian làm luận văn có hạn nên khu vực lấy mẫu chúng tối xác định dải đất phía tây nam Hà nội bao gồm ba quận từ Cầu giấy sang Thanh xuân tới Hoàng mai Mỗi quận lấy 15 mẫu 15 đường phố rải rác khắp địa bàn quận Tại quận Cầu giấy, điểm lấy mẫu tiến hành phố: Xuân Thủy, Cầu Giấy, Nguyễn Phong Sắc, Phạm Hùng, Phạm Văn Đồng, Trần Quốc Hồn, Tơ Hiệu, Trung Kính, n Hịa, Hồng Quốc Việt, Nghĩa Tân, Trần Đăng Ninh Tại quận Thanh Xuân, mẫu lấy điểm khác phố: Làng Triều Khúc, Nguyễn Trãi, Hạ Đình, Khương Đình, Khương Trung, Nguyễn Tuân, Giáp Nhất, Vũ Trọng Phụng, Hoàng Văn Thái, Nguyễn Ngọc Nại, Cự Lộc, Ngõ Chính Kinh, Phan Đình Giót, Quan Nhân Tại quận Hoàng Mai mẫu lấy địa điểm khác phố: Ngõ Hoàng Mai 6, Ngõ Hồng Mai 24, Nguyễn Đức Cảnh, Định Cơng 1, Định Công 2, Kim Đồng, Mai Động, Kim Giang, Nguyên An Ninh, Giáp Nhị, Giáp Bát, Tương Mai, Tân Mai Kế hoạch lấy mẫu xác định ngày lấy 15 mẫu chia ba quận (mỗi quận mẫu) amoni phân tích ngày phương pháp phân tích nhanh 3.3.2 Cách lấy mẫu, bảo quản, xử lý mẫu Bình đựng mẫu sử dụng chai PE PP dung tích 0,5 lít, có nắp đậy kín khí Trước dùng làm bình đựng mẫu, chai rửa tráng lại nước khơng có amoni ba lần đậy kín nắp vận chuyển đến địa điểm lấy mẫu Luận văn Thạc sỹ khoa học 53 Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Cách lấy mẫu thực sau: đến địa điểm lấy mẫu, mở nắp chai, tráng chai ba lần nước lấy làm mẫu phân tích; sau điền đầy nước mẫu đậy kín nắp lại Mẫu phân tích trường bảo quản thời gian di chuyển không thùng hai lớp có nước đá để bảo đảm ln khoảng 40C để phân tích phịng thí nghiệm 3.3.3 Phân tích mẫu Các mẫu mang phịng thí nghiệm phân tích ngay, đại đa số khơng cần xử lý Một số mẫu bị đục lọc qua giấy lọc băng xanh để loại hoàn toàn chất rắn lơ lửng Trong trường hợp mẫu có nồng độ amoni vượt thang chuẩn phép đo pha lỗng nước cất khơng có amoni Các mẫu có nồng độ amoni 1,00 mg/L phân tích phương pháp phân tích nhanh với thuốc thử Phenat Các mẫu có nồng độ amoni từ 1,00 mg/L đến 10,00 mg/L phân tích phương phương pháp phân tích nhanh với thuốc thử Nessler Mỗi mẫu phân tích song song lần theo quy trình phân tích nhanh trình bày Độ hấp thụ quang đo máy Spectrophotometer JASCO V530 sử dụng đường chuẩn lập từ trước so thang màu chuẩn để xác định nồng độ 3.3.4 Kết phân tích amoni mẫu nước quận Kết phân tích mẫu quận Cầu giấy, Thanh xuân Hoàng mai thể bảng từ bảng 12 đến bảng 14 Bảng 12 Kết phân tích amoni nước quận Cầu Giấy TT Ngày Luận văn Thạc sỹ khoa học Địa điểm lấy mẫu 54 Kết (mg/L) Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN 20/7/2010 Xuân Thủy 0,21 20/7/2010 Cầu Giấy 1,42 22/7/2010 Nguyễn Phong Sắc 0,16 22/7/2010 Phạm Hùng 2,12 23/7/2010 Phạm Văn Đồng 0,10 23/7/2010 Trần Quốc Hoàn 0,21 23/7/2010 Tô Hiệu 0,20 23/7/2010 Trung Kính 2,36 25/7/2010 Tơ Hiệu 0,18 10 25/7/2010 Trần Quốc Hồn 0,20 11 25/7/2010 Trung Kính 1,21 12 25/7/2010 n Hịa 4,68 13 26/7/2010 Hồng Quốc Việt 1,12 14 26/7/2010 Nghĩa Tân 0,56 15 27/7/2010 Trần Đăng Ninh 0,25 Trung bình 0,999 Bảng 13 Kết phân tích amoni nước quận Thanh Xuân TT Ngày Địa điểm lấy mẫu Kết (mg/L) 2/6/2010 Làng Triều Khúc 5,25 2/6/2010 Nguyễn Trãi 4,86 3/6/2010 Hạ Đình 2,12 3/6/2010 Khương đình 2,16 3/6/2010 Khương Trung 1,21 3/6/2010 Nguyễn Tuân 2,13 6/6/2010 Giáp 0,24 6/6/2010 Vũ Trọng Phụng 1,20 6/6/2010 Vũ Trọng Phụng 1,89 Luận văn Thạc sỹ khoa học 55 Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN 10 6/6/2010 Hoàng Văn Thái 13,66 11 6/6/2010 Nguyễn Ngọc Nại 11,12 12 7/6/2010 Cự Lộc 0,62 13 7/6/2010 Ngõ Chính Kinh 0,37 14 7/6/2010 Phan Đình Giót 0,83 15 7/6/2010 Quan Nhân 0,68 Trung bình 3,225 Bảng 14 Kết phân tích amoni nước quận Hoàng Mai TT Ngày Địa điểm lấy mẫu Kết (mg/L) 7/6/2010 Ngõ Hoàng Mai 1,22 8/6/2010 Ngõ Hoàng Mai 24 2,26 8/6/2010 Nguyễn Đức Cảnh 4,65 8/6/2010 Định Công 1,31 8/6/2010 Định Công 0,16 8/6/2010 Kim Đồng 2,54 12/6/2010 Tân Mai 7,26 12/6/2010 Mai Động 1,12 12/6/2010 Kim Giang 3,11 10 14/6/2010 Nguyên An Ninh 4,21 11 14/6/2010 Giáp Nhị 1,54 12 14/6/2010 Nguyễn Hữu Thọ 2,26 13 14/6/2010 Giáp Bát 1,10 14 18/6/2010 Tương Mai, 6,88 15 18/6/2010 Tân Mai 0,16 Trung bình 2,652 3.4 Đánh giá mức độ ô nhiễm amoni ba quận Cầu Giấy, Thanh Xuân Hoàng Mai Luận văn Thạc sỹ khoa học 56 Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Từ kết bảng 12 đến 14 để dễ nhận thấy mức độ ô nhiễm amoni quận ta thể chúng biểu đồ Hình 14 Nồng độ amoni mẫu quận Cầu giấy Hình 15 Nồng độ amoni mẫu quận Thanh xuân Luận văn Thạc sỹ khoa học 57 Nguyễn Văn Khoa Khoa Mơi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Hình 16 Nồng độ amoni mẫu quận Hoàng mai Từ biểu đồ hình 14, 15 16 ta thấy quận Cầu Giấy có 15 mẫu có nồng độ amoni cao 1,5 mg/L (nồng độ cho phép nước ăn uống) Trong quận Thanh Xn quận Hồng Mai có tới 15 mẫu có nồng độ amoni cao 1,5 mg/L Với trạng thấy mức độ nhiễm amoni có dấu hiệu đáng lo ngại, quận Thanh Xuân Hoàng Mai có mẫu nồng độ amoni cao tới 13 mg/L mg/L Để so sánh mức độ ô nhiễm quận, sử dụng phương pháp so sánh theo tỷ lệ mẫu bị nhiễm mức cho phép Theo cách mức độ nhiễm quận Thanh Xn Hồng Mai ngang quận Cầu Giấy nhiễm Với cách chưa nói lên mức độ trầm trọng chất lượng nước ion amoni hay mức độ nguy hiểm ô nhiễm Một cách so sánh khác ta so sánh nồng độ trung bình tất mẫu quận với Nếu theo cách ta thấy nồng độ amoni trung bình mẫu quận Cầu Giấy 0,999 mg/L, quận Thanh Xuân 3,225 mg/L quận Hoàng Mai 2,652 mg/L; có nghĩa quận Thanh Xn nhiễm quận Hồng Mai quận Cầu Giấy nhiễm Cách so sánh có bất cập số tập hợp Luận văn Thạc sỹ khoa học 58 Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN 15 mẫu có mẫu có nồng độ cao so với tập hợp khác có tới 14 chí đến 15 mẫu có nồng độ cao giới hạn cho phép giá trị trung bình thấp tập hợp ban đầu Trong năm gần cách so sánh có tính thuyết phục nhiều nước giới áp dụng việc đánh giá mức độ ô nhiễm mơi trường vùng khác Đó phương pháp sử dụng trị số nồng độ tương đối trung bình tổng cộng Trị số nồng độ tương đối trung bình tính tốn theo biểu thức: = Trong Ci/Co = q trị số nồng độ tương đối chất ô nhiễm với Ci nồng độ đo điểm i Co nồng độ giới hạn cho phép chất ô nhiễm môi trường Nếu q > mẫu bị ô nhiễm; q = ngưỡng báo động có nguy cao bị ô nhiễm q < chưa bị ô nhiễm Nếu xét vùng chất ô nhiễm cho tập hợp mẫu lấy ngẫu nhiên, ta sử dụng trị số nồng độ tương đối trung bình nhiễm so sánh vùng với Nếu để đánh giá mức độ ô vùng lớn vùng có nghĩa vùng bị nhiễm vùng ngược lại Luận văn Thạc sỹ khoa học 59 Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu lựa chọn phương pháp phân tích nhanh amoni phương pháp trắc quang chúng tơi có kết sau: - Đã tìm phương pháp phân tích nhanh ion amoni nước sinh hoạt theo phương pháp Nessler phương pháp Phenate với ưu điểm thời gian xuất màu nhanh (4 phút phương pháp Phenate 10 phút phương pháp Nessler), thể tích mẫu phân tích tối thiểu (10 ml phương pháp Nessler ml phương pháp Phenate), độ bền màu cao cho kết xác - Sử dụng hai phương pháp nhân tích nhanh phân tích xác nồng độ amoni nước sinh hoạt có nồng độ từ 0,1 mg/L đến 10,0 mg/L - Đã sử dụng phương pháp phân tích nhanh phân tích nồng độ amoni có mặt nước sinh hoạt ba quận phía tây nam Hà Nội quận Cầu Giấy, quận Thanh Xuân quận Hoàng Mai - Đã tiến hành đánh giá mức độ ô nhiễm amoni nước sinh hoạt ba quận Hà Nội nói sử dụng phương pháp khác để xác định mức độ ô nhiễm amoni so sánh mức độ ô nhiễm quận khảo sát - Kết khảo sát cho thấy quận Thanh Xn có mức độ nhiễm cao với nồng độ trung bình mẫu phân tích 3,225 mg/L trị số nồng độ tương đối trung bình 2,150 sau đến quận Hoàng Mai với giá trị tương ứng 2,652 mg/L 1,788 Quận Cầu Giấy nói chưa bị nhiễm amoni nồng độ trung bình amoni mẫu 0,999 mg/L (nhỏ 1,5 mg/L) trị số nồng độ tương đối trung bình 0,666 (nhỏ 1) Luận văn Thạc sỹ khoa học 60 Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Lê Văn Cát (2002), Nghiên cứu phát triển công nghệ xử lý nước thải giàu hợp chất nitơ,photpho thích hợp với điều kiện Việt Nam, Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học thuộc chương trình nhà nước bảo vệ môi trường, Hà Nội, trang 25-40 Nguyễn Ngọc Dung , Xử lý nước cấp, Nhà xuất xây dựng(2005), trang 56-70 Quang Khải, Cảnh báo “cái chết” nhà máy nước, Việt báo ngày 25/9/2007 Đồng Kim Loan, Trần Hồng Côn, Phạm Ngọc Hồ (2007), Quan trắc phân tích mơi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội Hồng Nhâm Hóa học vơ cơ, tập Nhà Xuất Giáo dục, 2002 Lê Thị Thanh Tâm (2003), Nghiên cứu biến đổi hợp chất nitơ đới thơng khí khu vực Hà Nội, Luận án tiến sĩ địa chất, Trường Đại học Mỏ Hà Nội Trần Kơng Tấu, Ngơ Văn Phụ, Hồng Văn Huây nnk (1986), Thổ nhưỡng học (tập 2), NXB Đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội Quốc Thanh, Ơ nhiễm sơng Đồng nai: nước dần tính an tồn, Việt báo ngày 23.7.2006 Nguyễn Thị Hồng Thịnh (2008), Nghiên cứu nguồn phát sinh nhiễm amoni nước ngầm vùng Thanh Trì- Hà Nội kỹ thuật đồng vị, Luận án Thạc sĩ Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên 10 QCVN 01: 2009/BYT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống, Hà nội, 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học 61 Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN 11 QCVN 02: 2009/BYT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước sinh hoạt, Hà nội, 2009 12 Hiện trạng môi trường thành phố Hà Nội-sở khoa học công nghệ môi trường thành phố Hà nội-9/2002 13 Báo cáo dự án pilot Pháp Vân “Xử lý amoni nước ngầm quy mô pilot nhà máy nước Pháp Vân”, (Cơ quan chủ quản:Sở giao thơng cơng Hà Nội, cơng ty kinh doanh nước Hà nội, Cơ quan thực thi: Trung tâm nghiên cứu công nghệ môi trường phát triển bền vững, trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà nội), Hà nội, 10/2005, trang 10-38 Tài liệu Tiếng Anh 14 Abbas Afkhami and Rasoul Norooz-Asl Micelle-Mediated Extraction and Spectrophotometric Determination of Ammonia in Water Samples utilizing Indophenol Dye Formation J Braz Chem Soc., Vol 19, No (2008), p 1546-1552 15 APHA, AWWA, WEF, Standard Methods for the examination of water and wastewater (18th ed 1992, 19th ed 1995 and 20th ed 2000), APHA Washington DC 20005 16 Basil D Washo, Albert Paladini and David Rich, Rapid Field Test for Nitrate and Ammonia in Reclaimed Water, Courtesy of Everglades Research & Education Center Originally published Oct 2006 17 C.J Patton et al (1997), Spectrophotometric and Kinetics Investigation of the Berthelot Reaction for the Determination of Ammonia", The Analyst, vol 122, pp 464-469, Mar 1997 18 Chao-Hsiang Wu, Louis Scampavia, Jaromir Ruzicka and Bruce Zamost (2001), Micro sequential injection: fermentation monitoring of ammonia, glycerol, glucose, and free iron using the novel Lab-on-valve system, The Analyst, vol 126, 291-297, 2001 Luận văn Thạc sỹ khoa học 62 Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN 19 Keiichi Fukushi, Hideyuki Ito, kenichi Kimura, Kuriko Yokota, Keiitsu Saito, Kenji Chayama, Sahori Takeda, Shin-ichi Wakida (2006) Determination of ammonium in river and sewage samples by capillary zone electrophoresis with direct UV detection Journal of Chromatography A, Volume 1106, Issues 1-2 (2006), p 61-66 20 Keith C Brown and John F Corbett (1997), The role of meta difunctional benzene dirivatives in oxidative hair dyeing II Reactions with paminophenols J Soc Cosmet Chem., 30, 191-211, 1997 21 King Tong Lau, Steve Edwards and Dermot Diamond, Solid-state ammonia sensor based on Berthelot’s reaction, Sensors and Actuators B: Chemical, Volume 98, Issue 1, March 2004, Pages 12-17 22 P.L Searle (1984), The Berthelot or Indophenol Reaction and Its Use in the Analytical Chemistry of Nitrogen, The Analyst, vol 109, pp 549-568, May 1984 23 L N Demutskaya and I E Kalinichenko, Interaction of aliphatic polyamines with Nessler reagent, Journal of Analytical Chemistry, 2006, Vol 61, No 11, pp 1063-1066 24 L N Demutskaya and I E Kalinichenko, Photometric determination of ammonium nitrogen with the nessler reagent in drinking water after its chlorination, Journal of Water Chemistry and Technology, 2010, Vol 32, No 2, pp 90-94 25 Martina Trinkel, Wolfgang Trettnak, Franz Reininger, Roman Benes, Paul O'Leary and Otto S Wolfbeis, Study of the performance of an optochemical sensor for ammonia, Analytica Chimica Acta, Volume 320, Issues 2-3, 29 February 1996, Pages 235-243 26 Minoru OKUMURA, Kaoru FUJINAGA, Yasushi SEIKE, Sachiko HONDA, A simple and rapid visual method for the determination of ammonia Luận văn Thạc sỹ khoa học 63 Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN nitrogen in environmental water using Thymol, Fresenius J Anal Chem (1999) 365: 467-469 27 Minoru OKUMURA, Sachiko HONDA, Kaoru FUJINAGA and Yasushi SEIKE, A Simple and Rapid in situ Preconcentration Method for Trace Ammonia Nitrogen in Environmental Water Samples Using a Solid-Phase Extraction Followed by Spectrophotometric Determination, Analytical Sciences, Vol 21, No (2005), p.1137-1140 28 Joon-Shik Park, Kwang-Bum Park, Kyu-Shik Shin, Hyo-Derk Park, SangJoon Park, Young-Hwa Song, Min-Chan Kim, Jeong-Rim Kim, Design and fabrication of integrated micro ammonia analysis system (IMAAS) with micro reactor and in-plane type optical detector using Berthelot reaction and micro fluidic devices, The 13th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, 2005 Digest of Technical Papers TRANSDUCER Sapos; 05.Volume 2, Issue , 5-9 June 2005 Page(s): 1828 – 1831 29 Roger N Reeve Introduction to environmental analysis John Willey & Sons, LTD 2002 30 Solórzano L., (1969), Determination of Ammonia in Natural Waters by the Phenolhypochlorite Method, Limnol Oceanogr 14, 799-801 31 United States Patent 7033839 Quick acting toxic ammonia test for aqueous samples Primary Examiner: Warden, Jill ; Assistant Examiner: Cross, Latoya; Attorney, Agent or Firm: Barnes & Thornburg 32 Volkita, Belkin, Abelivovich and soares (1996), “Biological denitrication of Drinking water using newspaper”, water reseach, Vol 30 pp 930- 945 33 W Sellien, R Czolk, J Reichert and H.J Ache, Development of an optical-chemical sensor for the detection of ammonium ions, Analytica Chimica Acta, Volume 269, Issue 1, November 1992, Pages 83-88 Luận văn Thạc sỹ khoa học 64 Nguyễn Văn Khoa Khoa Môi Trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN 34 WHO, Envỉonmental Health Criteria 54 Ammonia, Geneva, 1986 Luận văn Thạc sỹ khoa học 65 Nguyễn Văn Khoa