Giáo trình quan trắc môi trường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH KHOA NƠNG –LÂM-NGƯ GIÁO TRÌNH (Lưu hành nội bộ) “QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG” (Dành cho Đại học Quản lý TN &MT) Tác giả: Th.S Võ Thị Nho Năm 2016 MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG 1.1 Khái niệm quan trắc môi trường 1.2 Đối tượng- phạm vi quan trắc môi trường 1.3 Các mục tiêu quan trắc môi trường 1.4 Trạm quan trắc môi trường 1.4.1 Khái niệm 1.4.2 Phân loại trạm quan trắc môi trường 1.5 Quy trình quan trắc mơi trường 1.5.1 Xác định mục tiêu quan trắc 1.5.2 Thiết kế chương trình quan trắc 1.5.3 Thực quan trắc 1.6 Lấy mẫu quan trắc môi trường 10 1.6.1 Các loại mẫu quan trắc môi trường 10 1.6.2 Phương pháp lấy mẫu 11 1.7 Số liệu quan trắc 13 1.7.1 Nguồn số liệu 13 1.7.2 Yêu cầu chất lượng số liệu quan trắc 13 1.7.3 Xử lý số liệu quan trắc 14 1.7.4 Kiểm soát chất lượng số liệu quan trắc 18 CHƯƠNG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG Ở VIỆT NAM 19 2.1 Lịch sử phát triển hoạt động quan trắc môi trường Việt Nam 19 2.2 Hiện trạng hoạt động quan trắc môi trường Việt Nam 20 2.2.1 Vài nét hệ thống quan trắc môi trường Việt Nam 20 2.2.2 Những kết đạt 24 2.3 Chính sách quy hoạch phát triển hệ thống quan trắc môi trường Việt Nam 26 2.3.1 Những tồn tại, thách thức quan trắc môi trường Việt Nam 26 2.3.2 Định hướng thời gian tới 28 2.4 Một số ví dụ quan trắc môi trường Việt Nam 29 2.4.1 Những thiết lập mạng lưới quan trắc tỉnh Quảng Bình 29 2.4.2 Các mạng lưới quan trắc: 30 2.4.3 Những tồn tại hạn chế 32 CHƯƠNG QUAN TRẮC MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ 33 3.1 Các thông số quan trắc 33 3.1.1 Quan trắc môi trường không khí xung quanh 33 3.1.2 Quan trắc khí thải 33 3.1.3 Quan trắc khơng khí khu vực sản x́t 33 3.2 Thiết kế chương trình quan trắc mơi trường khơng khí 33 3.2.1 Xác định địa điểm, vị trí quan trắc 34 3.2.2 Xác định độ cao quan trắc 34 3.2.3 Xác định tần suất thời gian quan trắc 34 3.3 Lấy mẫu khơng khí 35 3.3.1 Lấy mẫu đo chất khí 35 3.3.2 Lấy mẫu đo bụi lơ lửng 38 3.4 Đo đạc phân tích chất lượng khơng khí 39 3.4.1 Phân tích SO2 39 3.4.2 Phân tích NO2 41 3.4.3 Phân tích CO 42 3.5 Đánh giá chất lượng khơng khí 44 3.5.1 Các tiêu chuẩn, quy chuẩn 44 3.5.2 Chỉ số chất lượng khơng khí (viết tắt AQI) 45 3.6 Quan trắc tiếng ồn 48 3.6.1 Mục tiêu quan trắc 48 3.6.2 Thiết kế thực chương trình quan trắc 48 CHƯƠNG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC 52 4.1 Các thông số quan trắc 52 4.2 Thiết kế chương trình quan trắc môi trường nước 53 4.2.1 Lựa chọn vị trí quan trắc 53 4.2.2 Tần suất, thời gian lấy mẫu 53 4.3 Các kỹ thuật lấy mẫu bảo quản mẫu nước 54 4.3.1 Các dạng mẫu nước 54 4.3.2 Kỹ thuật lấy mẫu 56 4.3.3 Thiết bị lấy mẫu 58 4.3.4 Chứa mẫu bảo quản mẫu 59 4.4 Đo đạc phân tích chất lượng nước 60 4.4.1 Phương pháp vật lý 61 4.4.2 Phương pháp hóa học 61 4.5 Kiểm soát chất lượng quan trắc môi trường nước 63 CHƯƠNG 5: QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG ĐẤT 66 5.1 Thông số quan trắc 66 5.2 Thiết kế chương trình quan trắc môi trường đất 68 5.2.1 Lựa chọn địa điểm, vị trí quan trắc 68 5.2.2 Tần suất thời gian quan trắc 69 5.3 Điều tra lấy mẫu tại trường 69 5.3.1 Công tác chuẩn bị 69 5.3.2 Phương pháp lấy mẫu 70 5.3.3 Các lưu ý trình lấy mẫu 71 5.4 Phân tích phòng thí nghiệm 74 5.4.1 Xác định chất hữu đất 75 5.4.2 Độ chua cách xác định độ chua đất 79 5.4.3 Xác định pH 80 5.4.4 Xác định số kim loại nặng đất 80 LỜI NĨI ĐẦU Hiện nay, q trình công nghiệp hóa Việt Nam diễn mạnh mẽ, với hình thành, phát triển ngành nghề sản xuất, gia tăng nhu cầu tiêu dùng hàng hóa, nguyên vật liệu, lượng, động lực thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội đất nước Tuy nhiên, kèm với đó tiềm ẩn nguy gây ô nhiễm môi trường Để quản lý, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường có hiệu quả, điều cần thiết phải có thông tin chất lượng môi trường Công tác quan trắc môi trường công cụ thiếu quản lý, bảo vệ môi trường Số liệu, kết quan trắc môi trường đánh giá "đầu vào" quan trọng phục vụ cho cơng tác kiểm sốt nhiễm, quản lý bảo vệ môi trường, dự báo ô nhiễm mơi trường đề x́t biện pháp, sách, chiến lược phòng ngừa, cải thiện giảm thiểu tình trạng nhiễm suy thối mơi trường Rõ ràng cơng tác quan trắc mơi trường đóng vai trò quan trọng phát triển kinh tế - xã hội lâu dài Quan trắc môi trường môn học chuyên ngành chương trình đào tạo đại học ngành Quản lý tài ngun mơi trường Giáo trình quan trắc môi trường đưa kiến thức tổng thể toàn diện vấn đề liên quan đến hoạt động quan trắc môi trường Cụ thể Giáo trình Quan trắc mơi trường bao gồm phần Phần 1: Tổng quan quan trắc mơi trường: trình bày khái niệm quan trắc mơi trường, đối tượng, mục tiêu quy trình quan trắc mơi trường Phần 2: Quan trắc môi trường Việt Nam: trình bày trạng cơng tác quan trắc mơi trường Việt Nam: vấn đề tồn tại giải pháp để khắc phục Phần 3: Quan trắc môi trường khơng khí: trình bày phương pháp để lựa chọn thơng số quan trắc, xây dựng chương trình quan trắc sở để đánh giá chất lượng môi trường khơng khí Phần 4: Quan trắc mơi trường nước: trình bày thơng số quan trắc, xây dựng chương trình quan trắc, đánh giá đảm bảo chất lượng chương trình quan trắc môi trường Phần 5: Quan trắc môi trường đất: trình bày phương pháp để lựa chọn thơng số quan trắc, lấy mẫu phân tích phòng thí nghiệm Giáo trình: Quan trắc Mơi trường CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG 1.1 Khái niệm quan trắc môi trường Quan trắc môi trường q trình theo dõi có hệ thống mơi trường, yếu tố tác động lên môi trường nhằm cung cấp thông tin phục vụ đánh giá trạng, diễn biến chất lượng môi trường tác động xấu môi trường (Luật bảo vệ môi trường 2014) Quan trắc mơi trường q trình theo dõi đo, thử thường xuyên với mục tiêu xác định nhiều chỉ tiêu tính chất vật lý, hóa học, sinh học thành phần mơi trường theo chương trình lập sẵn thời gian, không gian phương pháp, để cung cấp thông tin cần thiết chất lượng môi trường 1.2 Đối tượng- phạm vi quan trắc môi trường Đối tượng quan trắc môi trường không khí xung quanh, khơng khí khu vực sản x́t, khí thải, nước mặt lục địa, nước ngầm, nước biển, nước thải, môi trường đất, chất thải rắn, chất thải nguy hại Phạm vi quan trắc: vùng địa lý , sở sản xuất →khu vực→vùng lãnh thổ→ toàn cầu 1.3 Các mục tiêu quan trắc môi trường Khi lập kế hoạch dự án (chương trình ) quan trắc, hai nhóm mục tiêu: mục tiêu quan trắc mục tiêu quản lý thường lẫn lộn với Mục tiêu quản lý thường trình bày mục đích dự án quan trắc để đánh giá, mục tiêu quan trắc nghiêng thu thập kiến thức hệ thống Hình thành mục tiêu: mục tiêu trình bày nội dung trả lời câu hỏi: “để làm gì” Mục tiêu nói rõ cần làm để thực Mục tiêu thường cụm từ: Để xác định Để đánh giá Để thẩm định Ví dụ: Để xác định hiệu việc thực hoạt động bảo vệ chất lượng nước sông Nhật Lệ Để xác định trạng môi trường nhằm xây dựng báo cáo định kỳ Để đánh giá ảnh hưởng chất lượng môi trường đến sức khỏe người Để đánh giá hiệu việc thực đề án bảo vệ môi trường lưu vực sông Hàn- Đà Nẵng Để thẩm định chất lượng môi trường nhà máy bia theo quy chuẩn môi trường Trang Giáo trình: Quan trắc Mơi trường Mục tiêu quan trắc môi trường nhằm đánh giá chất lượng thành phần môi trường, xem xét mức độ ô nhiễm, khả sử dụng thành phần môi trường thu thập số liệu phục vụ quản lý môi trường Cụ thể: + Xác định thành phần, nguồn gốc, nồng độ/hàm lượng/cường độ tác nhân gây ô nhiễm + Đánh giá khả ảnh hưởng tác nhân môi trường + Dự báo xu hướng diễn biến nồng độ ảnh hưởng tác nhân Mục tiêu quản lý: thường bắt đầu bằng cụm từ: để tăng, để giảm, để loại trừ ví dụ: + Để giảm thải lượng khí gây hiệu ứng nhà kính sở sản xuất + Để loại trừ tác nhân gây nguy hại đến tầng ozon Quan trắc môi trường chỉ thu thập thơng tin mà cung cấp thơng tin cần thiết cho nhà khoa học, hoạch định sách kế hoạch nhằm xây dựng sách, chiến lược quản lý bảo vệ mơi trường Ví dụ: Mục tiêu quan trắc mơi trường khơng khí xung quanh + Đánh giá trạng chất lượng khơng khí xung quanh tại khu vực; xác định chất lượng khơng khí liên quan đến sức khỏe cộng đồng, xã hội ảnh hưởng môi trường + Đánh giá mức độ phù hợp với tiêu chuẩn cho phép + Đánh giá diễn biến chất lượng mơi trường khơng khí xung quanh theo thời gian, không gian; cung cấp thông tin để giúp cho việc lập kế hoạch tổng thể kiểm sốt nhiễm mơi trường hay vấn đề quy hoạch phát triển vùng công nghiệp + Cảnh báo sớm tượng ô nhiễm môi trường khơng khí xung quanh; xác định ảnh hưởng nguồn thải riêng biệt hay nhóm nguồn tới chất lượng mơi trường khơng khí địa phương + Nghiên cứu phân bố nguồn thải hay chế phản ứng chất nhiễm khơng khí phát tán Mục tiêu quan trắc khí thải + Xác định nồng độ chất ô nhiễm phát thải + Cung cấp số liệu để vận hành trạm xử lý khí thải + Xác định tuân thủ tiêu chuẩn, quy chuẩn + Cung cấp số liệu để đánh thuế khí thải Mục tiêu quan trắc nước mặt + Đánh giá trạng chất lượng nước mặt khu vực/địa phương Trang Giáo trình: Quan trắc Mơi trường + Để xác định phù hợp nguồn nước vào mục đích sử dụng khác + Để đánh giá tác động việc sử dụng đất tới chất lượng nguồn nước + Để nghiên cứu tác động việc xả thải cố chảy tràn vào nguồn nước + Đánh giá diễn biến chất lượng nước theo thời gian/không gian + Cảnh báo sớm tượng ô nhiễm nguồn nước Mục tiêu quan trắc nước thải + Để xác định nồng độ chất nhiễm dòng nước thải + Xác định tuân thủ tiêu chuẩn, quy chuẩn + Cung cấp số liệu để đánh thuế nước thải + Cung cấp số liệu để vận hành trạm xử lý nước thải 1.4 Trạm quan trắc môi trường 1.4.1 Khái niệm Trạm quan trắc tài nguyên môi trường nơi xây dựng tại vị trí cố định lựa chọn theo yêu cầu kỹ thuật chuyên ngành chặt chẽ thống nhất nhằm quan trắc nhiều yếu tố khí tượng thuỷ văn, tài ngun đất, nước, mơi trường, địa chất khống sản, biển, hải đảo yếu tố tự nhiên khác tại khu vực đặt trạm tại điểm quan trắc phạm vi hàng chục km xung quanh trạm Tại trạm có loại phương tiện, máy móc, thiết bị chuyên dùng; có nhà trạm, diện tích đất chun dùng, hệ thống bảo vệ cơng trình, hành lang an tồn kỹ tḥt cơng trình phụ trợ khác; có đội ngũ quan trắc viên thường trú định kỳ có mặt tại trạm để thực việc quan trắc 1.4.2 Phân loại trạm quan trắc môi trường a Theo tính chất hoạt động quan trắc: + Trạm quan trắc môi trường liên tục hay gián đoạn + Trạm quan trắc môi trường cố định hay lưu động + Trạm quan trắc trung tâm hay nhánh b Theo chức hoạt động hay quan trắc: ➢ Trạm quan trắc môi trường nền( sở) Trạm quan trắc môi trường : đo đạc, tổng hợp, phân tích thông số môi trường suốt thời kỳ tiền dự án nhằm xác định chất biến đổi môi trường Đặc điểm: tại khu vực không bị ảnh hưởng trực tiếp nguồn ô nhiễm để xác định điều kiện mơi trường Mục đích Trang Giáo trình: Quan trắc Mơi trường + Xác định giá trị yếu tố môi trường tự nhiên + Kiểm sốt tác nhân nhiễm nhân tạo + Kiểm sốt nguồn nhiễm từ bên ngồi trước ảnh hưởng tới khu vực nhất định (biên giới quốc gia, khu vực) ➢ Trạm quan trắc tác động Trạm quan trắc tác động: bao gồm phép đo, xử lý phân tích đánh giá thông số môi trường xây dựng vận hành dự án nhằm theo dõi biến động môi trường dự án gây Đặc điểm: đặt tại khu vực bị tác động người hay khu vực có nhu cầu riêng biệt Mục đích + Đánh giá tác động người chất lượng môi trường + Theo dõi chất lượng môi trường đối tượng sản xuất, kinh doanh (khu công nghiệp, bãi chôn lấp chất thải ) + Theo dõi chất lượng nguồn cung cấp tài nguyên (nước cấp sinh hoạt, nước cấp sản xuất ) ➢ Trạm quan trắc xu hướng Đặc điểm: đại diện tính chất vùng rộng lớn, xác định xu hướng biến động yếu tố môi trường nhiều ảnh hưởng người tự nhiên Mục đích + Đánh giá xu hướng biến đổi mơi trường quy mơ tồn cầu, tồn khu vực + Đánh giá tải lượng tác nhân ô nhiễm đưa vào đối tượng môi trường nhất định c Theo đối tượng quan trắc + Trạm quan trắc mơi trường khơng khí: dùng để quan trắc thơng số chất lượng mơi trường khơng khí, có thể trạm cố định di động + Trạm quan trắc môi trường nước: dùng để quan trắc môi trường nước mặt, nước ngầm, nước biển, nước thải + Trạm quan trắc môi trường đất: dùng để quan trắc chất lượng môi trường đất + Trạm quan trắc chuyên đề: dùng để quan trắc yếu tố môi trường: quan trắc axit, quan trắc phóng xạ 1.5 Quy trình quan trắc mơi trường Quy trình quan trắc mơi trường Bộ tài nguyên môi trường quy định tại thông tư Cụ thể Thông tư số 28/2011/BTNMT Quy định quy trình kỹ tḥt quan trắc mơi trường khơng khí xung quanh tiếng ồn Trang Giáo trình: Quan trắc Môi trường Thông tư số 29/2011/BTNMT Quy định quy trình kỹ tḥt quan trắc mơi trường nước mặt lục địa Thơng tư số 30/2011/BTNMT Quy định quy trình kỹ thuật quan trắc môi trường nước đất Thông tư số 31/2011/BTNMT Quy định quy trình kỹ thuật quan trắc môi trường nước biển Thông tư số 32/2011/BTNMT Quy định quy trình kỹ tḥt quan trắc mơi trường chất lượng nước mưa Thơng tư số 33/2011/BTNMT Quy định quy trình kỹ tḥt quan trắc mơi trường đất Quy trình quan trắc môi trường gồm bước 1.5.1 Xác định mục tiêu quan trắc Quan trắc môi trường: thu thập thơng tin đặc tính lý, hóa, sinh mơi trường (đất, nước, khơng khí ) Theo dõi mơ tả tình trạng, diễn biến chất lượng mơi trường (khơng khí, nước mặt, nước ngầm, biển, đất, suy giảm đa dạng sinh học hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, y tế, du lịch, gia tăng dân số gây ra) theo thời gian không gian Đánh giá mối đe dọa môi trường Cung cấp sở cho việc phân tích tác động mơi trường cấp quốc gia quốc tế nguồn ô nhiễm khác Nắm tình hình biến động mơi trường tồn cầu theo xu hướng xấu nóng lên toàn cầu, suy giảm tầng ozon Cung cấp sở để đưa biện pháp cần thiết để phòng ngừa, xử lý ô nhiễm phục hồi môi trường Theo dõi diễn biến sau thực biện pháp đề Ví dụ: Các mục tiêu quan trắc mơi trường khơng khí xung quanh là: Xác định mức độ nhiễm khơng khí ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng theo tiêu chuẩn cho phép hành; Xác định ảnh hưởng nguồn thải riêng biệt hay nhóm nguồn thải tới chất lượng mơi trường khơng khí địa phương; Cung cấp thông tin giúp cho việc lập kế hoạch kiểm sốt nhiễm quy hoạch phát triển cơng nghiệp; Đánh giá diễn biến chất lượng môi trường không khí theo thời gian khơng gian; Cảnh báo nhiễm mơi trường khơng khí; Đáp ứng yêu cầu công tác quản lý môi trường Trung ương địa phương Trang Giáo trình: Quan trắc Môi trường trường hợp có thể xảy tượng lỗ thử bị lấp lại vậy cần bảo dưỡng định kỳ kết hợp với xác định điều tra trường để xử lý tượng f Lấp phẫu diện Mỗi trình lấy mẫu đất tạo lỗ hổng, qua đó mẫu lấy tiếp cận với điểm lấy mẫu Cần phải quan tâm tới rãnh tạo ta khoảng trống này, đặc biệt nơi đất bị nhiễm bẩn Những hố lớn phẫu diện tạo thành mối nguy hại cho sinh vật máy móc, làm cho chúng có thể bị rơi xuống gây mất ổn định cho vùng xung quanh Nếu không dùng để đặt thiết bị theo dõi phẫu diện cần san lấp lại Khi lấp lỗ thử bằng vật liệu đào lên, cần lấp vật liệu theo trạng ban đầu, đảm bảo vật liệu ô nhiễm chơn kín Nếu lấp đất vật liệu nhiễm bẩn rơi vãi lẫn vào vùng đất sạch nên sử dụng đất sạch để lấp phẫu diện Cần áp dụng biện pháp cần thiết để tránh ô nhiễm phát sinh bề mặt công trường hoàn thành điều tra nghiên cứu Có thể dùng vật liệu sạch để tạo thành lớp che phủ bề mặt phẫu diện hoàn thành trình lấp đất Cũng có thể dùng đất sạch từ nơi khác để lấp phẫu diện sau hoàn thành điều tra nghiên cứu đồng thời đưa đất bị nhiễm bẩn để nơi thích hợp Phải tuân thủ quy định địa phương quốc gia Khi lấp lỗ khoan nghi ngờ bị nhiễm bẫn, nên ủi lấp lỗ khoan để tránh phát tán chất nhiễm bẩn đem vật liệu khoan lên đổ nơi thích hợp Những vật liệu đào dư thừa cần phải thu gom lại thải nơi an tồn 5.4 Phân tích phòng thí nghiệm Căn thuộc vào lực phòng thí nghiệm, việc phân tích thông số phải tuân theo phương pháp quy định bảng đây: Bảng 5.1 Phương pháp phân tích thơng số phòng thí nghiệm Thông số Thành phần giới Số hiệu tiêu chuẩn, phương pháp • Phương pháp ống hút Robinson Tỷ trọng • Phương pháp picnomet Dung trọng • Phương pháp ống trụ kim loại pHH2O pHKCl EC STT • TCVN 5979:2007 (ISO 10390:2005); • TCVN 4402:1987 • TCVN 5979:2007 (ISO 10390:2005); • TCVN 4401:1987 • TCVN 6650:2000 (ISO 11265:1994) Trang 74 Giáo trình: Quan trắc Môi trường Thông số Tổng số muối tan (TSMT) Số hiệu tiêu chuẩn, phương pháp • ISO 11265:1994 Cl- • Điện cực chuẩn độ SO4 2- • TCVN 6656:2000 (ISO 11048:1995); 10 N-NH4+ • TCVN 6643:2000 11 12 13 14 15 16 N-NO3N tổng số K tổng số Nitơ dễ tiêu P dễ tiêu K dễ tiêu 17 Cacbon hữu 18 Tổng số Bazơ trao đổi • • • • • • • • • 19 Dung tích hấp thu (CEC) 20 Độ chua trao đổi (H+ trao đổi) • TCVN 4403:2011 21 Cd, Co, Cu, Zn, Pb, Ni, Mn • TCVN 6496:2009 22 As • BS ISO 20280:2007 23 Kim loại • TCVN 8246:2009 (EPA Method 7000B) STT TCVN 6643:2000 TCVN 6645:2000 (ISO 13878:1998) TCVN 8660:2011 TCVN 5255:2009 TCVN 8661:2011 TCVN 8662:2011 TCVN 6642:2000; TCVN 6644:2000 TCVN 4621:2009 • BS ISO 23470:2007; • ISO 11260:1994 • TCVN 6132:1996; 24 Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật • TCVN 6134:2009; • TCVN 6135:2009; • TCVN 8061:2009 (ISO 10382:2002) 25 Vi khuẩn • Phương pháp MPN (tổng số tối đa có thể) 26 Nấm mốc • Phương pháp MPN (tổng số tối đa có thể) 27 Xạ khuẩn • Phương pháp MPN (tổng số tối đa có thể) 5.4.1 Xác định chất hữu đất Sự tích luỹ chất hữu dạng mùn đất hoạt động vi sinh vật, thực vật bón phân hữu Hàm lượng, thành phần mùn qút định hình thái tính chất lí, hóa học, độ phì đất Trong tầng mùn chứa gần 90% nitơ dạng dự trữ phần lớn nguyên tố dinh dưỡng P, S, nguyên tố vi lượng, kho dự trữ chất dinh dưỡng cho trồng Trang 75 Giáo trình: Quan trắc Mơi trường Hiện có nhiều phương pháp xác định chất hữu đất: phương pháp đốt khô, phương pháp đốt ướt (Chiurin, Walkley - Black), phương pháp đốt mùn tủ sấy 150oC, thời gian 20 phút (Nikitin) phương pháp oxi hóa mùn 24 nhiệt độ 20oC (P.Antanova) Dưới số phương pháp phổ biến Việt Nam a Xác định chất hữu theo phương pháp Chiurin: Nguyên lí: Chất hữu đất, tác dụng nhiệt độ, bị dung dịch K2Cr2O7 + H2SO4 (1:1) oxi hóa: 3C + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3CO2 + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8H2O Lượng K2Cr2O7 dư dùng dung dịch muối có tính khử FeSO hay muối Morh (FeSO4.(NH4)2SO4.6.H2O) để chuẩn: K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O Chất chỉ thị cho trình chuẩn độ thường dùng axit phenylanthranilic (C13H11O2N), màu chuyển từ đỏ mận sang xanh cây, điphenylamin (C12H11N), màu chuyển từ lam tím sang xanh Trong trình chuẩn độ, Fe3+ tạo thành có thể ảnh hưởng tới trình chuyển màu chỉ thị, vậy trước chuẩn độ có thể cho thêm lượng nhỏ H3PO4 muối chứa ion F- để tạo phức không màu với Fe 3+ Trình tự phân tích: Đất để phân tích mùn đạm phải chuẩn bị cẩn thận: lấy - 10 g đất rây qua rây mm, nhặt hết xác thực vật giã nhỏ, rây qua rây 0,25 mm, trộn Dùng cân phân tích cân 0,2 g (đất nghèo mùn - 1% cân 0,4 g, đất giàu mùn cân 0,1 g) cho vào bình tam giác 100 ml Dùng burét cho từ từ xác 10 ml K2Cr2O7 0,4N vào bình Lắc nhẹ bình, tránh để đất bám lên thành bình Đậy bình bằng chiếc phễu nhỏ Đun bếp cách cát cho dung dịch sôi nhiệt độ 1800C phút Lấy để nguội, dùng nước thêm 10 - 20 ml vào xung quanh thành bình để rửa đicromat bám vào Cho vào giọt chỉ thị axit phenylanthranilic 0,2 % chuẩn độ bằng dung dịch muối Morh 0,2N đến dung dịch chuyển từ màu tím mận sang màu xanh Đồng thời làm thí nghiệm trắng: cân 0,2 g đất nung hết chất hữu cho vào bình tam giác, cho vào 10 ml K2Cr2O7 0,4N tiến hành bước phân tích mẫu: Tính kết quả: Chất hữu = (V0− V).N.0,003.1,724.100 𝑎 xK + V0 : Số ml muối Morh dùng chuẩn độ thí nghiệm trắng Trang 76 Giáo trình: Quan trắc Mơi trường + V: Số ml muối Morh dùng chuẩn độ mẫu thí nghiệm + N : Nồng độ đương lượng dung dịch muối Morh + a : Lượng mẫu đất lấy phân tích (g) + K : Hệ số chuyển đổi từ mẫu khơ khơng khí sang mẫu khơ tuyệt đối Hóa chất: + K2Cr2O7 0,4N H2SO4 (1:1): cân 40 g K2Cr2O7 tinh khiết, nghiền bằng chày cối sứ, hòa tan 500 ml nước Nếu cần, đun nóng nhẹ để tan hoàn toàn Để nguội, lọc định mức đến lít Đổ dung dịch vào bình định mức lít rót từ từ H2SO4 đặc (d = 1,84) vào, vừa rót vừa lắc nhẹ, nếu nóng phải để nguội rót tiếp, cho đến thể tích lít Nồng độ dung dịch kiểm tra bằng dung dịch FeSO4 (hoặc muối Morh) 0,2N Có trường hợp sau pha xong, để vài hôm thấy có tinh thể màu đỏ hình kim xuất hiện, trường hợp chỉ cần thêm nước, lắc tinh thể mất + Dung dịch muối Morh 0,2N: cân 80 g (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O hòa tan nước, thêm 20 ml H2SO4 đặc, định mức đến lít Nồng độ dung dịch xác định bằng cách chuẩn độ với dung dịch KMnO4 0,1 N: lấy 10 ml muối Morh cho vào bình tam giác 250 ml, thêm ml H2SO4 đặc, 50 ml nước cất chuẩn độ bằng dung dịch KMnO4 0,1N đến xuất màu hồng bền phút + Chỉ thị axit phenylanthranilic: 0,2 g hòa tan 100 ml Na2CO3 0,2% Sự chuyển màu đen dần sau khơng ảnh hưởng đến việc sử dụng chỉ thị Chú thích: Trong phương pháp phải ý khống chế nhiệt độ đun oxi hóa mẫu Nhiệt độ cao 1800C dẫn tới việc phân hủy cromic Nikitin B.A (1972) đưa phương pháp oxi hóa chất hữu bằng cách đun tủ sấy tại nhiệt độ 1500C 20 phút Đất chứa nhiều clorua ảnh hưởng đến kết phân tích có phần Cr2O7 2- tiêu tốn cho oxi hóa Cl-: Cr2O7 2- + 6Cl- + 14H+ → 2Cr3+ + 3Cl2 + 7H2O Vì vậy phân tích đất mặn cần rửa sạch hết Cl- trước phân tích chất hữu b Xác định chất hữu theo phương pháp W alkley - Black: Nguyên lí: Phương pháp dựa nguyên tắc oxi hóa chất hữu đất bằng dung dịch K2Cr2O7 Sau đó chuẩn lại lượng K2Cr2O7 dư, từ đó tính hàm lượng chất hữu Điểm khác phương pháp so với phương pháp Chiurin chỗ: nhiệt dùng cho trình oxi hóa tạo q trình hòa tan H 2SO4 đặc dung dịch kali đicromat Trang 77 Giáo trình: Quan trắc Mơi trường Trình tự phân tích: Cân g đất khơ khơng khí cho vào bình tam giác 500 ml Thêm 10 ml dung dịch K2Cr2O7 1N Thêm 20 ml H2SO4 đặc vào (thêm nhanh theo khả có thể thêm) Lắc nhẹ giữ 30 phút Thêm 200 ml nước cất 10 ml H3PO4 85% Thêm ml chỉ thị điphenylamin Chuẩn độ bằng dung dịch FeSO4 0,5N đến dung dịch có màu xanh Hóa chất: + Hòa tan 49,039 g K2Cr2O7 nước cất thêm thể tích đến lít + FeSO4 0,5N: hòa tan 139 g FeSO4.7H2O 800 ml nước, thêm 20 ml H2SO4 đặc định mức đến thể tích lít + Điphenylamin: hòa tan 0,5 g chỉ thị 20 ml nước thêm tiếp 100 ml H2SO4 đặc Tính kết quả: C (%) = Nx (V0− V1) 𝑎 x 0.39xK + N : Nồng độ đương lượng muối FeSO4 + Vo, V1 : Là thể tích muối FeSO4 dùng để chuẩn độ thí nghiệm trắng chuẩn độ mẫu a : Lượng mẫu lấy để phân tích (g) + K : Hệ số chuyển đổi từ mẫu khơ khơng khí sang mẫu khơ tuyệt đối + 0,39 : x10-3 x 100% x 1,3 Chú thích: Trước ch̉n độ lượng K2Cr2O7 dư (ở phương pháp) cần phải để nguội dung dịch oxi hóa, nếu không phần Fe2+ dùng để ch̉n lượng K2Cr2O7 dư có thể bị oxi khơng khí oxi hóa Với 10 ml K2Cr2O7 1N chỉ có thể oxi hóa tối đa 25 mg C vậy áp dụng phương pháp Walkley - Black cần hết sức ý lượng mẫu lấy phân tích Đối với đất hàm lượng mùn < 2,6% có thể lẫy g mẫu đem phân tích, nếu hàm lượng mùn cao nên lấy 0,2 g đất hàm lượng mùn > 13,5% lượng mẫu lấy 0,1 g Nếu dùng chỉ thị ferroin (0,695g FeSO4.7H2O) 1,485g 0-phenaltrolin amonohidrat (C12H8N2.H2O) 100 ml nước dùng giọt chỉ thị - kết thúc chuẩn độ, màu dung dịch chuyển từ xanh sang đỏ Có thể dùng phương pháp so màu để xác định chất hữu bằng cách đo màu Cr3+ tại bước sóng 625 nm Dùng saccarozơ (C12H12O11) làm dung dịch chuẩn để khử Cr6+ K2Cr2O11 làm dung dịch chuẩn để khử Cr6+ K2Cr2O7 thành Cr3+ Trang 78 Giáo trình: Quan trắc Mơi trường 5.4.2 Độ chua cách xác định độ chua đất Độ chua yếu tố độ phì quan trọng đất, nó ảnh hưởng đến q trình lí hóa sinh học đất có tác động đến trồng Đa số trồng thích ứng đất trung tính (pH từ đến 7); số có thể chịu đất chua chè (pH từ 4,5 đến 5,5), khoai tây (pH từ 4,8 đến 5,4) Đất chua có mặt ion H+ Al3+ dung dịch đất phức hệ hấp thụ đất có khả trao đổi gây nên Khả tạo thành H+ Al3+ lớn đất chua ngược lại độ chua đất phụ thuộc vào phương pháp xác định, đó chất chiết rút có ý nghĩa lớn trao đổi ion H+ Al3+ Trên loại đất, sử dụng chất chiết rút NaOH 0,01N (pH = 12) có độ chua lớn (19 mgđl/ 100g đất) với NaCH3COO 1N (pH = 8,2) độ chua thấp (6,0 mgđl/ 100g đất); thấp nhất tác động với đất bằng NaCl 1N (pH = 6,0), độ chua xác định 0,2 mgđl/ 100g đất Nguyên nhân anion OH- có khả liên kết mạnh với H+ (hằng số phân li H2O 10- 14) liên kết CH3COO- với H+ nhỏ (hằng số phân li CH3COOH 1,8.10-5, Clhầu không liên kết với H+ Độ chua đất thông thường chia làm loại: Độ chua (độ chua hoạt tính): độ chua gây nên ion H+ tự dung dịch đất xác định tác động đất với nước cất biểu thị bằng pHH2O - Độ chua tiềm tàng: xác định chiết rút đất bằng dung dịch muối Dựa vào chất chiết rút, độ chua tiềm tàng lại chia thành độ chua trao đổi độ chua thủy phân: Độ chua trao đổi: sử dụng chất chiết rút đất dung dịch muối trung tính KCl, NaCl, BaCl2 Các cation muối đẩy H+ phần Al3+ khỏi phức hệ hấp phụ, Al3+ bị thủy phân tạo thành độ chua đất Độ chua trao đổi chỉ số để xác định nhu cầu bón vôi cho đất Độ chua thủy phân: Độ chua đất xác định sử dụng chất chiết rút muối thủy phân (gồm gốc axit yếu bazơ mạnh, CH3COONa) Thông thường độ chua thủy phân có trị số lớn độ chua trao đổi Vì lúc gần toàn H+ Al3+ trao đổi trao đổi dung dịch đất Độ chua thủy phân thường sử dụng để tính lượng vôi bón cải tạo đất chua Theo nghiên cứu Viện Khoa học Kĩ tḥt Nơng nghiệp đất lúa Việt Nam chỉ nên trung hòa 1/2 độ chua thủy phân tốt nhất Trang 79 Giáo trình: Quan trắc Môi trường 5.4.3 Xác định pH Hiện phương pháp đo pH trực tiếp máy (pH meter) dùng phổ biến Chúng vừa nhanh, xác phạm vi pH xác định rộng (pH : - 9) Nguyên lí: Ion H+ chiết rút bằng chất chiết rút thích hợp (nước cất muối trung tính), dùng điện cực chỉ thị (điện cực chọn lọc hyđro) điện cực so sánh để xác định hiệu thế dung dịch Từ đó tính pH dung dịch Trong loại pH meter, điện cực chỉ thị thường dùng điện cực thủy tinh, điện cực so sánh điện cực calomen Trình tự phân tích: Lắc 10 gam đất (đã qua rây mm) 15 phút máy lắc (hoặc lắc tay 30 phút) với 25 ml KCl 1N (với pHKCl) nước cất (pHH2O) Sau đó để yên (không giờ), lắc - lần đo pH dung dịch huyền phù Hiệu chỉnh máy đo pH: Máy trước đo phải hiệu chỉnh bằng cách đo dung dịch đệm pH tiêu chuẩn Chỉnh cho kim chỉ trị số pH dung dịch đệm Đo mẫu: Giữ cho điện cực cách mặt mẫu đất cm ngập nước khoảng cm Khi máy ổn định, đọc giá trị pH máy Ghi chú: Điện cực thủy tinh ngâm nước cất không dùng Tỉ lệ đất dịch chiết có khác phụ thuộc phương pháp Vì vậy kết phân tích cần ghi rõ tỉ lệ đất: dịch chiết rút chất chiết rút Ví dụ: “pH KCl 1N - 1:5 W/V” Nghĩa pH chiết rút bằng KCl 1N với tỉ lệ đất dung dịch chiết rút 1:5 (khối lượng/ thể tích) Nếu khơng ghi thường hiểu pH H2O theo tỉ lệ đất nước 2:5 Pha dung dịch đệm tiêu chuẩn: + Dung dịch KHC8H4O4 0,05 M: 10,21 g KHC8H4O4 pha thành 1000 ml + Hỗn hợp KH2PO4 + NaHPO4 0,025M: 3,10 g KH2PO4 pha thành 1000 ml; 3,55 g Na2HPO4 pha thành 1000 ml Trộn lẫn dung dịch thành lít hỗn hợp Thời hạn sử dụng không tháng + Dung dịch Na2B4O7 0,01M: 3,81 g Na2B4O8.10H2O pha thành 100 ml + Dung dịch KHC4H4O6 bão hòa: g KHC4H4O6 lít nước cất Các dung dịch pha xong đựng bình polyetilen, thời hạn dùng khơng q tháng 5.4.4 Xác định số kim loại nặng đất Trong dinh dưỡng thực vật vi sinh vật, nguyên tố nitơ, photpho kali, kim loại nặng bo, mangan, đồng, kẽm, coban, molipđen có ý nghĩa lớn Một lượng nhỏ nguyên tố cần thiết cho nhiều trình sinh học xảy Trang 80 Giáo trình: Quan trắc Mơi trường thể thực vật động vật Nguồn cung cấp chủ yếu kim loại nặng đất đá tạo thành đất Trong trình tạo thành đất hoạt động sống thực vật động vật xảy trình phân bố lại kim loại nặng theo phẫu diện đất Hàm lượng kim loại nặng loại đất không vượt 10-4%, trừ mangan hàm lượng nó số trường hợp, ví dụ thành tạo mangan - sắt đơi tính đến phần trăm Tuy nhiên mangan vẫn xếp vào kim loại nặng tính đến hàm lượng thấp nó thể sống vai trò sinh hóa to lớn nó đời sống động, thực vật Khi nghiên cứu hàm kim loại nặng đất người ta thường xác định hàm lượng tổng số hàm lượng có thể sử dụng dinh dưỡng thực vật thường gọi dạng di động kim loại nặng Chọn phương pháp xác định, chuẩn bị đất thuốc thử: Khi tiến hành nghiên cứu hàm lượng dạng khác kim loại nặng cần lựa chọn phương pháp xác định chúng, phương pháp phải đảm bảo độ xác, độ nhạy độ chọn lọc Chỉ có thể xác định lượng nhỏ chất bằng phương pháp có độ nhạy cao Tuy nhiên phương pháp có độ nhạy cao thường có độ xác thấp, ví dụ phương pháp khối lượng có sai số tương đối tính theo phần trăm < 0,01%, phương pháp trắc quang - 3%, phương pháp cực phổ dòng khuếch tán - 10% - Mẫu đất nghiền cối mã não rây qua rây làm bằng sợi capron khung rây làm từ vật liệu hữu Nước dùng cho phân tích nước cất cất lại hay cho qua nhựa trao đổi ion, thường sử dụng nước cất hai lần Các axit amoniac tinh chế bằng cách cất hay sử dụng thuốc thử loại đặc biệt tinh khiết Các thuốc thử khác tinh chế theo mô tả phương pháp xác định nguyên tố Các thuốc thử thường bị bẩn nguyên tố kẽm thế xác định nguyên tố cần phải tiến hành thí nghiệm kiểm tra có mặt nó thuốc thử sử dụng Thành phần thủy tinh để chế tạo dụng cụ thí nghiệm cần phải lưu tâm, đặc biệt xác định bo Những hóa chất dùng để pha dung dịch chuẩn nên kết tinh lại Thường hay pha hai loại dung dịch chuẩn: dung dịch chuẩn gốc dung dịch chuẩn sử dụng Dung dịch chuẩn gốc thường pha với hàm lượng 0,1 mg nguyên tố ml; cân lượng cân với hàm lượng nguyên tố vậy cho phép có thể tránh sai số Dung dịch chuẩn sử dụng chuẩn bị bằng cách pha lỗng dung dịch Trang 81 Giáo trình: Quan trắc Mơi trường ch̉n gốc Khi pha lỗng 10 lần ta dung dịch chứa 0,01 mg hay 10 |J.g/ml Khi pha loãng 100 lần nhận dung dịch có hàm lượng 0,001 mg hay |ag/ml Vì dung dịch q lỗng khơng bền nên người ta chỉ chuẩn bị dung dịch ngày tiến hành phân tích chỉ giữ ngày đó - Tính kết xác định kim loại nặng: Kết xác định kim loại nặng đất biểu thị bằng mg kg đất (mg/kg) biểu thị bằng ppm (parts per milion) nghĩa phần triệu tương ứng với 10-4% - a Phương pháp phân hủy mẫu truyền thống + Chuẩn bị mẫu: Làm khô mẫu đất: Những mẫu đất tươi cần phải đưa trạng thái khơ khơng khí Làm khơ mẫu nên tiến hành chỗ sạch, thoáng, trường hợp đặc biệt có thể dùng tủ sấy, khống chế nhiệt độ từ 30 - 400C Dàn mẫu đất (trọng lượng 800 - 1000g) thành lớp mỏng giấy thuộc giấy bóng mờ, nhặt hết rễ cây, đá, sỏi có lẫn mẫu Đập nhỏ mẫu đất để mẫu có kích thước - 10 mm Có thể dùng máy hay cối sứ không có kim loại nặng để đập nhỏ mẫu trước lấy mẫu trung bình Việc chọn, nghiền rây mẫu đất tiến hành phòng riêng có thiết bị thông gió hút bụi tốt Lấy mẫu trung bình: Từ mẫu ban đầu lấy khoảng 200 g, dùng thiết bị để trộn mẫu Nếu không có thiết bị có thể dùng phép chia tư để lấy mẫu Mẫu đất trộn rải giấy sạch thành lớp mỏng có dạng hình vng Chia hình vng theo hai đường chéo thành phần bằng Lấy hai phần đối diện (phần và 4) gộp lại với nhau, hai phần lại có thể bỏ dùng vào việc khác Sau chọn xong, mẫu nghiền nhỏ tròng cối mã não, rây qua rây có đường kính mm Nên dùng loại rây làm bằng sợi capron khung làm bằng vật liệu hữu Mẫu đất sau rây dùng để xác định kim loại nặng b Phân hủy đất xác định hàm lượng tổng số kim loại nặng: Trong đất, kim loại nặng chủ yếu tham gia thành phần khoáng nguyên sinh, thứ sinh hợp chất vô cơ, hữu khác Để xác định hàm lượng tổng số kim loại nặng đất cần phải thiêu hủy chất hữu phân hủy phần khoáng đất để nhận muối dễ hòa tan Muốn phân hủy đất người ta thường sử dụng phương pháp: phương pháp nung chảy đất với hỗn hợp cacbonat kim loại kiềm phương pháp phân hủy bằng axit vơ đặc Trang 82 Giáo trình: Quan trắc Mơi trường Q trình nung chảy với hỗn hợp cacbonat kim loại kiềm tiến hành chén platin có nắp nhiệt độ 10000C Sau nung chảy, người ta nhận muối kiềm axit silicic hợp chất dễ hòa tan khác Chuyển hỗn hợp chảy sang dạng dung dịch, dùng axit clohyđric để tách axit silicic, tiến hành xác định kim loại nặng dung dịch Khi xử lí hỗn hợp bằng axit clohyđric (HCl d = 1,19) tạo nên lượng tương đối lớn kết tủa hạt nhỏ SiO2, kết tủa có thể giữ lượng đáng kể kim loại nặng vậy kết phân tích giảm xuống Axit clohyđric dùng để xử lí hỗn hợp có thể chứa kim loại nặng dạng tạp chất có thể hòa tan lượng platin chén đựng mẫu, nguyên tố cản trở việc xác định kim loại nặng (ví dụ molipđen, vanađi ) Phương pháp phân hủy mẫu bằng hỗn hợp axit HF H2SO4 phương pháp sử dụng nhiều nhất xác hàm lượng tổng số kim loại nặng Phương pháp đảm bảo phân hủy hoàn toàn mẫu đất tách axit silicic dạng SiF4 Tuy nhiên trường hợp có vài phần khoáng (hay phần đó) topaz, anđaluzit zirkon, sillimanit khơng bị phá hủy vậy đất chứa nhiều loại khống khơng nên phá hủy mẫu bằng HF Việc lựa chọn phương pháp phân hủy mẫu đất tuỳ thuộc vào kim loại nặng cần xác định mẫu Vì HF (loại tinh khiết để phân tích) có chứa hỗn hợp kim loại nặng, xác định kim loại nặng kẽm, coban cần phải cất HF dụng cụ cất đặc biệt chế tạo từ palađi hay platin Axit clohyđric loại đặc biệt tinh khiết không cần phải tinh chế Khi sử dụng HF phải hết sức cẩn thận, cần đeo găng tay cao su chỉ làm nơi có thiết bị thông gió tốt Khi xác định kẽm, đồng, coban đất phải dùng axit ílohyđric cất lại lần để phân hủy mẫu đất sau đó để hòa tan kết tủa, axit clohyđric phải dùng loại cất lần Đối với nhóm kim loại nặng khác (molipđen, vanaddi, mangan ) không nhất thiết phải vậy Khi xác định nguyên tố chỉ cần axit ílohyđric loại tinh khiết hóa học (không cần cất lại) axit clo hyđric cất lại lần Nhưng theo trình phân tích nhóm ngun tố đòi hỏi phải chưng phần lại đến lần với nước sau phân hủy mẫu (để tách flo triệt để hơn), nung phần lại - phút đèn khí hay lò nung tiếp theo cần xử lí nước lọc cạn bằng axit pecloric (HClO4) để tách crôm Khi phân hủy mẫu bằng hỗn hợp HF H2SO4 cần ý đến lượng mẫu lấy để phân hủy; không nên lấy lượng mẫu lớn g lượng mẫu - g khó có thể phân hủy hồn tồn phần khống đất khó tách SiO2 Trang 83 Giáo trình: Quan trắc Mơi trường Dưới vài cách phân hủy mẫu bằng hỗn hợp HF H2SO4 nhóm kim loại nặng nêu phần + Khi xác định đồng, kẽm, coban đất, tiến hành phân hủy theo phương pháp sau: Cân mẫu đất xác định hàm lượng tổng số kim loại nặng cân phân tích Đối với đất sét đất sét pha lấy 1,5 g mẫu, với đất cát cát pha lấy - g mẫu Sau cân mẫu xong, cho mẫu vào chén platin nung nóng lò nung nhiệt độ 500 - 5500C để phân hủy chất hữu Tránh nung nhiệt độ cao có khả làm mất kim loại nặng Sau nung mẫu xong để nguội, cho vào chén - ml nước cất lần, ml H2SO4 (d = 1,84) 20 ml axit ílohyđric, đặt chén lên bếp điện kín đun đến x́t khí SO2 màu trắng Khơng nên đun q mạnh (không vượt 200 - 2500C) để tránh làm bắn chất chén Sau xuất khí SO2, lấy chén khỏi bếp điện, để nguội thêm vào khoảng 10 - 15 ml HF lại tiếp tục đun bếp cho đến khơ hồn tồn Chuyển chén sang bếp điện có khả đun nóng hơn, tiếp tục đun đến hết khí SO3 bay Nhấc chén khỏi bếp điện, để nguội cho vào chén 10 ml HCl 22% (loại đặc biệt tinh khiết) 10 ml nước cất lần để hòa tan phần khơ lại Tiếp tục đặt lên bếp đun nóng nhẹ khoảng 30 - 40 phút Khi phần lại tan hết, đem lọc dung dịch qua giấy lọc băng trắng (đường kính cm) rửa trước bằng HCl 10% để loại hết vết kim loại nặng Sau lọc xong, rửa giấy lọc bằng nước cất lần nóng axit hóa bằng HCl đến hết vết sắt Gộp hai phần nước lọc nước rửa lại với (khoảng 100 ml) chưng cất dung dịch đến thể tích khoảng 50 ml Dung dịch dùng để xác định kim loại nặng (kẽm, coban, đồng) theo phương pháp khác + Khi xác định molipđen, vanaddi, mangan từ mẫu đất, dùng phương pháp phá mẫu sau: Cân 2,5 - g đất nghiền nhỏ đến dạng bột cho vào chén platin, đặt chén vào lò nung đốt nóng đến nhiệt độ 500 - 5500C giữ nhiệt độ nhất để phân hủy chất hữu Để nguội, cho vào chén ml nước cất lần, ml H2SO4 đặc, 20 ml HF 30 - 40% Đặt chén lên bếp điện đậy nắp kín, đun đến xt khí SO3 thêm vào 0,5 ml H2SO4 10 ml HF, lại chưng mẫu đến khơ Để tách flo phần axit lại chén, ta chưng phần khô chén lần, lần với ml nước Đốt nhẹ phần khơ lại đèn khí hay lò nung để tách hồn tồn axit Làm lạnh chén, xử lí phần lại chén bằng 20 ml HCl 22%, đậy chén lại đun bếp điện đến tan hồn tồn phần lại Thêm vào 10 ml nước cất lần, lọc dung dịch qua giấy lọc hứng vào bình 250 ml, rửa dung dịch bằng nước nóng Trang 84 Giáo trình: Quan trắc Mơi trường axit hóa bằng HCl (98:2) đến hết phản ứng sắt nước lọc với KSCN Chưng dung dịch lọc đến khơ, cho vào bình ml HCl 22%, ml HClO4 lại chưng dung dịch đến khô để tách crôm Thêm vào phần khô ml nước cất lần, lại chưng đến khô để tách hết vết HClO4 Thêm vào phần khơ bình ml HCl để chuyển muối sang dạng clorua, chưng khô dung dịch Thêm 20 ml HCl 22% 15 ml đun nóng nhẹ để hòa tan phần khơ Chuyển dung dịch vào bình định mức 50 ml Thêm nước cất đến vạch mức Phần dung dịch dùng để xác định molipđen, vanađi, mangan c Chuẩn bị mẫu thực vật để xác định hàm lượng kim loại nặng Mẫu thực vật xác định hàm lượng kim loại nặng cần phải phơi, sấy khô giữ tủ ấm nhiệt độ 30 - 400C Đối với có củ, thực vật thân mỡ (cây ngô, ) cắt sơ thành phần nhỏ mẫu chóng khô tiện cho việc nghiền nhỏ mẫu Sau sấy khô, mẫu nghiền nhỏ bằng loại máy xay, máy nghiền sử dụng thuyền tán để tán nhỏ Các dụng cụ phải đảm bảo không làm nhiễm bẩn kim loại nặng vào mẫu Mẫu thực vật sau nghiền nhỏ có thể dùng hai phương pháp tro hóa khô tro hóa ướt để phân hủy mẫu Phương pháp tro hóa khơ: Đối với phương pháp tro hóa khô, mức độ nghiền "làm chặt" chén giữ vai trò quan trọng Mẫu nghiền nhỏ, nằm hoàn toàn đáy chén ngăn cản xâm nhập oxi làm chậm trình tro hóa mẫu Vì thế mẫu chén phải xốp để tăng khả xâm nhập oxi làm cho trình phân hủy mẫu diễn nhanh Lượng mẫu lấy để tro hóa tuỳ thuộc vào hàm lượng kim loại nặng cần xác định mẫu Để xác định riêng nguyên tố người ta thường lấy lượng mẫu sau: Đồng: 0,2 - 0,5 g Kẽm: 0,05 - 0,2 g Mangan: - g Coban: - 10 g Molipđen: - g Bo: 0,25 - g Thực tế người ta thường xác định đồng, kẽm, mangan, molipđen mẫu, đó lượng mẫu lấy thường g Để xác định bo coban người ta lấy loại mẫu riêng: coban: -10 g; bo: 0,25 - g Tro hóa: Người ta thường tiến hành tro hóa khơ lò nung nhiệt độ 450 5000C, thời gian tro hóa - Trong trình tro hóa chất hữu cơ, hợp chất kim loại nặng có nhiệt độ nóng chảy khác tạo thành Đe ttránh mất kim loại nặng, nhiệt độ lò nung cần phải khống chế 50 Trang 85 Giáo trình: Quan trắc Mơi trường Để tro hóa, tốt nhất nên dùng chén làm bằng thạch anh, nếu không có loại có thể dùng chén sứ chén thủy tinh chịu nhiệt Khi dùng chén sứ nếu nung nhiệt độ 5000C có thể dẫn đến việc nung chảy sản phẩm tro hóa với men thành chén Thành phần mẫu tro hóa có ảnh hưởng lớn đến trình tro hóa Đối với mẫu thực vật thành phần mẫu có ảnh hưởng đến trình tro hóa mà nơi thực vật sinh trưởng phát triển có ảnh hưởng đến trình tro hóa mẫu Người ta tiến hành thí nghiệm thấy rằng thuộc họ hòa thảo trồng phía nam tro hóa nhanh trồng phía bắc Điều đó cho thấy không đồng kiềm SiO2 tế bào thực vật vùng khác Một lượng lớn SiO2 ngăn cản q trình tro hóa hồn tồn mẫu thực vật Phần lại khơng hòa tan axit silicic, tạo thành kết trình tro hóa mẫu thực vật có thể chứa lượng đáng kể hỗn hợp kim loại nặng Để tro hóa ta cân mẫu (mẫu trạng thái khô khơng khí) cho vào chén đặt vào lò nung Mẫu thực vật chén xốp tốt, điều đó làm tăng tốc độ trình tro hóa Trong trình nung mẫu, nên khống chế để nhiệt độ tăng từ từ Nhiệt độ tăng nhanh có thể làm mẫu bắn ngồi q trình đốt nóng mẫu Sau đó, trình tro hóa nên cẩn thận mở cửa lò nung để tăng thêm tham gia oxi vào mẫu tro hóa nhằm nâng cao tốc độ tro hóa phần tro nhận không có hỗn hợp cacbon Thời gian tro hóa phụ thuộc vào thành phần mẫu tro hóa, mức độ nghiền mẫu lượng mẫu đem tro hóa Để tăng tốc độ oxi hóa phần mẫu hữu lại, ta thêm vào chén - ml HNO3 đặc, trưng khô bếp điện nung nóng lò nung nhiệt độ 45 - 000C Lặp lại q trình xử lí mẫu bằng axit chưng nung lò đến oxi hóa hoàn toàn chất hữu , sau đó hòa tan phần khơ bằng axit HCl 10%, lọc dung dịch qua giấy lọc băng trắng vào bình định mức 100 ml Nếu chén giấy lọc có lượng lớn phần khơng hòa tan (bao gồm SiO2 hỗn hợp chất khó tan khác) tốt nhất nên phá hủy phần không tan để tránh mất kim loại nặng cần xác định Để chuyển hợp chất khó tan sang trạng thái hòa tan, ta chuyển toàn phần lên giấy lọc sấy khô giấy lọc Cho giấy lọc vào chén platin thiêu hủy lò nung nhiệt độ 45 - 5000C Quá trình thiêu hủy tiến hành đến nhận phần tro không có hợp chất cacbon Thêm vài giọt nước để làm ướt phần mẫu tro hóa rròi thêm vào 0,2 ml H 2SO4, ml HF để phá hủy tách SiO2 Chưng mẫu đến khô bếp điện Nếu lượng tro lại lớn cần phải xử lí bằng HF lần Trong trường hợp này, xử lí mẫu bằng HF lần đầu ta khơng cần chưng mẫu đến khô mà chỉ chưng đến xuất khí SO2 Trang 86 Giáo trình: Quan trắc Mơi trường Hòa tan mẫu bằng HCl 10% lọc qua giấy lọc (đã rửa sạch trước bằng HCl loãng) sau đó gộp phần dung dịch lại với Phần dịch lọc cuối dùng để xác định kim loại nặng thực vật theo phương pháp khác Tro hóa ướt: Khi tro hóa ướt, chất hữu oxi hóa tác dụng chất oxi hóa mạnh như: H2SO4, HNO3, HClO4 Phương pháp đơn giản mặt thực ưu việt phương pháp khô mặt tốc độ, đặc biệt trường hợp mẫu thực vật có chứa lượng lớn phần tro không tan Nếu tuân theo nghiêm ngặt điều kiện tro hóa ta có thể loại trừ khả mất kim loại nặng - Tro hóa bằng hỗn hợp H2SO4 HNO3 : lấy g mẫu cho vào bình Kenđan dung tích 300 ml, cho vào ml H2SO4 đặc (d = 1,84) ml nhiều HNO3 (d = 1,4) Đun nhẹ bình để tránh sủi bọt mạnh (ngồi đun nóng nhẹ ta có thể trì lâu tác dụng HNO3 nó dễ bị phân hủy bay hơi) Sau đuổi hết HNO3, làm lạnh bình, nếu chưa oxi hóa hoàn toàn chất hữu mẫu, ta lại thêm HNO3 vào đun nóng mẫu nhiệt độ cao khoảng 10 phút làm lạnh Khi oxi hóa hoàn toàn chất hữu mẫu, dung dịch trở nên suốt Tro hóa mẫu bằng hỗn hợp axit H2SO4 HNO3 HClO4: lấy g mẫu thực vật trạng thái khơ khơng khí cho vào bình Kenđan dung tích 300 ml Thêm vào ml H2SO4 đặc (d = 1,84) ml HNO3 (d = 1,4) gam mẫu thêm vào ml HClO4 (d = 1,54) Để trình tro hóa mẫu tính hành cách an tồn, thể tích H2SO4 bình khơng nhỏ ml, đặc biệt giai đoạn HNO3 bốc hơi, thể tích H2SO4 nhỏ ml, có thể nổ bình phân hủy amoni peclorat, tạo thành trình oxi hóa chất hữu Sau cho hết axit vào bình, đun nóng bếp điện đèn khí đến 1000C, đến xuất NO2 màu nâu lấy bình để nguội Điều cần thiết nó làm chậm trình phân hủy HNO3 Sau đó bình đốt nóng đến xuất khí SO2 màu trắng Phản ứng cần tiến hành từ từ Sau xuất SO2, đun nóng bình từ - 10 phút, tăng nhiệt độ lên tiếp tục đun nóng -2 phút giai đoạn chất hữu mẫu bị phân hủy hồn tồn, dung dịch trở nên khơng màu Nếu mẫu bị tro hóa có cacbon thêm vào - ml HNO3 đốt nóng bình đến xuất khí SO3 Việc xử lí tiến hành cho đến dung dịch trở nên khơng màu Sau nguội, đun pha lỗng dung dịch bình đến 50 ml, lọc vào bình định mức dung tích 100 ml Dung dịch dùng để xác định kim loại nặng Phương pháp định lượng tương tự xác định chúng dạng di động Trang 87 Giáo trình: Quan trắc Mơi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Cục Bảo vệ Môi trường, Bộ Tài nguyên Môi trường, Hướng dẫn đảm bảo chất lượng kiểm soát chất lượng quan trắc phân tích mơi trường nước lục địa [2] Trịnh Quang Huy, Bài giảng đánh giá chất lượng đất, nước, khơng khí [3] Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Quýnh, Nguyễn Quốc Việt, Chỉ thị sinh học môi trường, 2007, NXB Giáo dục [4] Nguyễn Đình Mạnh, Các yếu tố môi trường sử dụng đất bền vững, 2007, NXB Nơng nghiệp [5] Nguyễn Đình Mạnh, Hóa chất dùng nông nghiệp ô nhiễm môi trường, 2000, NXB Nông nghiệp [6] Đặng Ngọc Thanh, Hồ Thanh Hải, Dương Đức Tiến, Mai Đình Yên, Thủy sinh học thủy vực nước nội địa Việt Nam, 2002, NXB Khoa học Kỹ thuật Tài liệu tiếng Anh [7] APHA, AWWA, AEF, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 1999 [8] Chunlong (Carl) Zhang, Fundamentals of Environmental Sampling and Analysis, 2007, A John Wiley and Sons, Ltd., Publication [9] Deborah Chapman, Water Quality Assessment - A guide to the use of biota, sediments and water in environmental monitoring, 2003, Taylor & Francis Group LLC [10] Emma P Popek, Sampling and analysys of environmental chemical pollutants, Academic Press [11] Frank R Burden, Dietfried Donnert, Thad Godish, Ian McKelvie, Environmental monitoring handbook, 2004, The McGraw-Hill Companies [12] G Bruce Wiersma, Environmental monitoring, 2000, CRC Press Trang 88 ... Trạm quan trắc chuyên đề: dùng để quan trắc yếu tố môi trường: quan trắc axit, quan trắc phóng xạ 1.5 Quy trình quan trắc mơi trường Quy trình quan trắc môi trường Bộ tài nguyên môi trường quy... quan quan trắc mơi trường: trình bày khái niệm quan trắc môi trường, đối tượng, mục tiêu quy trình quan trắc mơi trường Phần 2: Quan trắc mơi trường Việt Nam: trình bày trạng công tác quan trắc. .. TỔNG QUAN VỀ QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG 1.1 Khái niệm quan trắc môi trường 1.2 Đối tượng- phạm vi quan trắc môi trường 1.3 Các mục tiêu quan trắc môi trường 1.4 Trạm quan