Xác định ô nhiễm kim loại nặng trong nước và nước thải bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

4M HCl4M

Kiểm tra và khẳng định các điều kiện vận hành của máy thoả mãn các điều kiện phân tích và lặp lại trong thời gian dài ( đo cường độ phát xạ của một nguyên tố nào đó tại bước sóng xác định và cùng nồng độ, thu được các thông số máy như nhau. Quang phổ hấp thụ nguyên tử là một phương pháp rất quan trọng trong lĩnh vực xác định hàm lượng kim loại nặng ở dạng đa lượng và vi lượng, rất thích hợp cho việc xác định hàm lượng kim loại nặng trong nước và nước thải. Sự khác nhau căn bản giữa hai phép đo là phương pháp phát xạ nguyên tử, người ta đo cường độ phát xạ của nguyên tử hoặc Ion trong mẫu còn trong phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử người ta đo độ hấp thụ bức xạ từ nguồn phát bởi hơi nguyên tử trong mẫu ( được chuyển thành hơi nguyên tử tự do ).

Nguyên lý của phương pháp hấp thụ nguyên tử đó là nguồn sáng đơn sắc được phát ra từ đèn Catot rỗng(HCl) hoặc đèn phóng điện phi cực(EDL) hay đèn phổ liên tục có biến điện qua vùng nguyên tử hoá đến bộ cảm biến(Detector) để đo cường độ bức xạ hay độ hấp thụ. Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) gồm có: nguồn bức xạ của nguyên tố cần đo ( đèn Catot rỗng hoặc đèn phát quang không điện cực) bộ phun mẫu và nguyên tử hoá, bộ đơn sắc, bộ cảm biến và bộ khuyếch đại, bộ ghi hiện số. Phương pháp phân tích Von-Ampe là nhóm các phương pháp dựa vào việc nghiên cứu đường cong Von-Ampe hay gọi là đường cong phân cực là đường cong biểu diễn cường độ dòng điện với điện thế khi tiến hành điện phân dung dịch phân tích.

Trong thành phần dòng điện chạy qua bình điện phân ngoài dòng điện sinh ra do sự khuyếch tán Ion kim loại đến sát bề mặt điện cực và gây ra phản ứng người ta gọi đó là dòng khuyếch tán ,còn có thành phần dòng điện sinh ra do sự dịch chuyển các Ion đến các điện cực do tác dụng điện trường dù các Ion này không tham gia phản ứng điện cực. Dòng dịch chuyển cản trở việc đo thành phần dòng khuyếch tán (đặc trưng cho Ion nghiên cứu) nên người ta phải loại bỏ dòng dịch chuyển, người ta có thể đưa vào dung dịch phân tích một chất điện ly trơ( không tham gia phản ứng điện cực) có nồng độ lớn hơn nồng độ Ion nghiên cứu nhiều lần. Điện thế bắt đầu xảy ra quá trình điện phân trước hết phụ thuộc bản chất Ion bị khử cũng như thành phần dung dịch nghiên cứu như: nồng độ các Ion có mặt trong dung dịch, nồng độ Ion H+, sự có mặt của các chất tạo phức.

Khi tăng điện thế đặt vào Catot ( điện thế đặt vào bình điện phân) thì nồng độ CM sẽ giảm dần, dù rằng trong quá trình điện phân luôn có các Ion kim loại mới ở sâu bên trong của khối dung dịch thực tế không đổi và bằng vận tốc khuyếch tán và nồng độ CM ở lớp dung dịch sát bề mặt điện cực bằng vận tốc khuyếch tán và nồng độ CM ở lớp dung dịch sát bề mặt điện cực bằng không, CM=0. Trong quá trình điện phân xảy ra trong bình phân tích cực phổ, ngoài thành phần Id (dòng khuyếch tán) liên quan đến quá trình khử Ion kim loại còn có các thành phần khác liên quan đến quá trình điện cực gọi là dòng không Faraday. Nhìn vào đồ thị ta thấy tại các địa điểm S8, S9 nồng độ As đã vượt quá tiêu chuẩn cho phép rất nhiều từ 1,5 – 1,7 lần mà S8 và S9 đều là các địa điểm trên sông Sét do vậy ta khẳng định sông Sét đã bị ô nhiễm vừa kim loại nặng As.Còn các địa điểm khác của các mẫu phân tích thì nồng độ As đều bằng hoặc nhỏ hơn TCVN.

Vị trí S3 (cầu Đại Kim) nằm ở đầu nguồn nhưng nồng độ As lại cao hơn hẳn vị trí S1 và S2 nằm ở cuối nguồn chứng tỏ nguồn thải As tập trung hầu hết ở đầu nguồn sông Tô Lịch còn ở cuối nguồn hầu như không có. Đồng thời ta lại thấy nồng độ As giảm dọc theo chiều dài sông từ Đại học Bách Khoa Hà Nội đến khu công nghiệp Đuôi Cá chứng tỏ nguồn thải As chủ yếu tập trung xung quanh vị trí Đại học Bách Khoa Hà Nội. Trên sông Lừ nồng độ Zn tăng dần theo chiều dài sông từ Đại học Y(= 0,8 lần tiêu chuẩn cho phép ) đến phố Định Công (gấp 1,5 lần tiêu chuẩn cho phép ) chứng tỏ các nguồn thải phân bố dọc theo chiều dài sông và càng về cuối sông nồng độ Zn trong nước thải đổ vào sông càng tăng.

Nằm ven sông Lừ hầu như không có nhà máy lớn nào, như vậy nồng độ Zn ở đây chủ yếu do sinh hoạt của dân cư và các cơ sở sản xuất nhỏ thải vào dòng sông và nguồn thải Zn này là rất lớn so với các nguồn thải khác nằm trên địa bàn Hà Nội. Nồng độ Cr tăng dần từ cầu Đại Kim (S3) đến Cầu Giấy (S1) đến ngã tư Sở (S2) chứng tỏ nguồn thải Cr phân bố dọc theo chiều dài sông và càng về cuối nguồn nồng độ Cr trong nước thải vào sông càng tăng.