2.5.1 pH
pH là đại lượng biểu thị nồng độ hoạt tính ion H+
trong nước (pH=-log[H+]). Chỉ tiêu này được sử dụng để đánh giá tính axid hay tính kiềm của dung dịch nước, bùn. pH phụ thuộc vào quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh, quá trình phân hủy của hợp chất hữu cơ, tính chất của đất và các tác động của con người (Trương Quốc
Phú, 2006). Các dung dịch nước có giá trị pH nhỏ hơn 7 được coi là có tính axít, trong
khi các giá trị pH lớn hơn 7 được coi là có tính kiềm. pH trung hòa không chính xác bằng 7; nó chỉ ngầm ý là nồng độ các ion H+ là chính xác bằng 1×10−7 mol/L. Phần lớn các chất có pH nằm trong khoảng từ 0 đến 14, mặc dù các chất cực axít hay cực kiềm có thể có pH < 0 hay pH > 14.
2.5.2 Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD)
Nhu cầu oxy sinh hóa 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). Chỉ tiêu này thường được biểu diễn bằng BOD5 có nghĩa là lượng oxy hòa tan đã bị vi sinh vật sử dụng để oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong vòng 5 ngày ở nhiệt độ 200C. Chỉ tiêu này phản ánh lượng carbon hữu cơ có thể phân hủy bằng con đường sinh học. Nước sạch thường có giá trị nhỏ hơn 1 mg/l. Các con sông được coi là ô nhiễm khi trong nước sông có hàm lượng BOD5 lớn hơn 5 mg/l (Lê Hoàng Việt, 2000).
Thời gian cần thiết để các vi sinh vật oxy hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ có thể kéo dài đến vài chục ngày tùy thuộc vào tính chất của nước thải, nhiệt độ và khả năng phân hủy chất hữu cơ của hệ vi sinh vật trong nước thải. Đối với nước thải sinh hoạt và nước thải của một số ngành công nghiệp có thành phần gần giống với nước thải sinh hoạt thì lượng oxy tiêu hao để oxy hóa các chất hữu cơ trong vài ngày đầu chiếm 21%, qua 5 ngày đêm chiếm 87% và qua 20 ngày đêm chiếm 99%. Để kiểm tra khả năng làm việc của các công trình xử lý nước thải người ta thường dùng chỉ tiêu
BOD5(Lê Hoàng Việt, 2003).
2.5.3 Nhu cầu oxy hóa học (COD)
Nhu cầu oxy hóa học là đại lượng dùng để đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Đó là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước, nước càng nhiễm bẩn thì hàm lượng chất hữu cơ càng cao. Nước bị nhiễm bẩn bởi các chất hữu cơ do chất thải sinh hoạt và công nghiệp,sản xuất nông nghiệp, tạo điều kiện dễ dàng cho các loại vi sinh vật phát triển. Thông số COD có ý nghĩa quan trọng để khảo sát, đánh giá hiện trạng ô nhiễm và xác định hiệu quả của các công trình xử lý nước
Phan Ngọc Mai Trinh (MSSV: 3113857) 15
2.5.4 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)
Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) là chất rắn trong nước có thể bị loại bỏ bởi bộ lọc. TSS có thể bao gồm các chất rắn vô cơ (các muối hòa tan chất rắn không tan như huyền phù, đất, cát...), chất rắn hữu cơ (các vi sinh vật, vi khuẩn, động vật nguyên sinh, tảo...) và các chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, chất thải công nghiệp (Nguyễn Thị Thu Thủy, 1999).
Tổng chất rắn lơ lửng là thông số quan trọng để đánh giá chất lượng nguồn nước. Quy chuẩn môi trường quy định TSS tối đa cho phép đối với nguồn nước cấp sinh hoạt là 20 – 30 mg/l, đối vối nguồn nước thủy lợi là 50 – 100 mg/l, đối với nước biển, bãi tắm và nuôi trồng thủy sản là 50 mg/l (cục kiểm soát ô nhiễm 2010).
2.5.5 Nitrate (N - NO3-)
Nitơ có thể tồn tại ở các dạng chủ yếu như sau: nitơ hữu cơ (N-HC), nitơ amoniac (N-NH3), nitơnitrit (N-NO2), nitơnitrat (N-NO3) và nitơ tự do (N2).
Nitrate là giai đoạn oxy hóa cao nhất trong chu trình Nito và là giai đoạn sau cùng trong tiến trình oxy hóa sinh học. Trong lớp nước mặt, Nitrate thường gặp ở đạng vết nhưng đôi khi đối với nước ngầm mạch nông lại có hàm lượng rất cao. Nếu nước uống có quá nhiều Nitrate có thể gây bệnh huyết sắc tố trên trẻ em. Do đó, trong nguồn nước cấp cho sinh hoạt, Nitrate được quy định < 5 mg/l (Huỳnh Long Toản, 2014).
2.5.6 Phosphate (P - PO43-)
Phospho là nguyên tố rất quan trọng đối với sinh vật. Chúng có mặt trong thành phần ATP, AMP, ADP, photpholipit, acid nucleic. Chính vì thế nguyên tố phospho rất cần thiết cho sinh vật nhất là thực vật trong nước (Nguyễn Đức Lượng & Nguyễn Thị
Thùy Dương, 2003). Phosphate là sản phẩm từ quá trình phân hủy chất hữu cơ, thường
gặp ở dạng vết đến vài mg/l trong các nguồn nước thiên nhiên. Khi hàm lượng phosphate cao sẽ là yếu tố kích thích sự phát triển của rong rêu trên nhiều lưu vực. Nguồn nhiễm bẩn có thể do nước sinh hoạt hoặc từ nước thải công nghiệp sản xuất bột giặt, chất tẩy rửa hay phân bón hóa học. Hai dạng phổ biến trong thiên nhiên là ortho phosphate và poly phosphate, đôi khi cũng phát hiện ở dạng chất hữu cơ. Đôi khi phosphate còn được tìm thấy ở trạng thái huyền phù hay trong lớp bùn của mẫu nghiệm. Ngoài những trường hợp đặc biệt, thông thường phosphate chỉ được xác định ở dạng hòa tan (Huỳnh Long Toản, 2014).
Phan Ngọc Mai Trinh (MSSV: 3113857) 16
CHƯƠNG 3
PHƯƠNG PHÁP NGHÊN CỨU 3.1 ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
Địa điểm thực hiện đề tài: trung tâm Nông nghiệp Mùa Xuân, huyện Phụng Hiệp, tỉnh Hậu Giang.
3.2 THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
Thời gian thực hiện: 08/2014 – 12/2014.
3.3 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
− Máy ảnh.
− Các dụng cụ văn phòng phẩm. − Xe máy.
− Máy định vị GPS
− Máy đo pH, máy đo DO, máy đo nitrate, máy đo phosphate, chai thu mẫu, dụng cụ phòng thí nghiệm.
3.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu 3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu
Kế thừa các số liệu và nghiên cứu trước đây: thu thập các số liệu về hiện trạng môi trường tại TTNNMX trước đây.
Thu thập số liệu sơ cấp: phỏng vấn sơ bộ cán bộ quản lý để ghi nhận và phân tích các vấn đề liên quan đến quản lý và sử dụng nguồn nước mặt tại khu vực nghiên cứu (không sử dụng phiếu phỏng vấn).
3.4.2 Phương pháp khảo sát, đo đếm ngoài thực tế
- Vị trí lấy mẫu: tại kênh dẫn nước ngoài vùng lõi; kênh chính và kênh phụ tại vùng lõi TTNNMX, định vị bằng GPS.
- Xác định pH, DO: bằng máy đo pH và máy đo DO
- COD, BOD, TSS: thu và mang về phòng thí nghiệm phân tích.
Phan Ngọc Mai Trinh (MSSV: 3113857) 17
Đo các chỉ tiêu chất lượng nước
Độ pH: Dùng máy do pH hiệu HANA để đo pH.
Hình 3.1 Máy đo pH
Màu nước: Đánh giá trực quan.
Các yếu tố thủy hóa: DO, NO3
-
, PO4
3-
, COD, BOD, TSS
- Do được đo trực tiếp tại nơi thu mẫu bằng máy đo DO hiệu HANA
Hình 3.2 Máy đo DO
- Các chỉ tiêu đạm (NH4+), lân (PO43-), BOD, COD bằng can nhựa, Khi thu dùng tay cầm can nhựa nhúng vào dòng nước ở giữa dòng, cách bề mặt nước độ 30 - 40 cm, miệng can hướng về phía dòng nước tới. Đậy kín miệng can.
Phan Ngọc Mai Trinh (MSSV: 3113857) 18 - Thu TSS bằng chai nhựa 1 lít, đã rửa sạch. Lấy mẫu trực tiếp vào chai, không
được xáo trộn tầng đáy hay thực vật mọc phía dưới.
- Sau khi thu mẫu, ghi vào can, lọ đầy đủ các chi tiết về địa điểm, ngày giờ thu mẫu (các chi tiết khác được ghi trong nhật ký lấy mẫu kèm theo).
- Tất cả các mẫu được trữ lạnh ở 40C tại phòng thí nghiệm Xử lý nước thải, khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên.
Phân tích, so sánh: tổng hợp các số liệu thu được đưa vào thống kê để phân
tích, so sánh.
Thời gian thu mẫu: chia làm 2 đợt vào mùa mưa, đợt 1 vào thời điểm triều
xuống ít mưa và đợt 2 vào thời điểm triều lên sau nhiều ngày mưa lớn.
Vị trí thu mẫu: trên các tuyến kênh hoặc các lung bàu gần kênh, thu 4 điểm tại
vùng lõi gồm 1 điểm trên kênh chính (kênh rộng từ 5 – 10 m), 2 điểm trên kênh phụ (kênh rộng từ 3 – 5 m) và 1 điểm trên kênh dẫn nước vào vùng lõi.
3.4.3 Phương pháp phân tích mẫu
3.4.3.1 COD
COD được phân tích theo phương pháp đun hoàn lưu kín.
Sử dụng ống nghiệm kích thước 16 x 100 mm với 2,5 ml mẫu; 1,5 ml K2Cr2O7; 3,5 ml H2SO4 regent. Đặt các ống nghiệm vào giá đựng ống nghiệm, cho thể tích mẫu như trên vào ống nghiệm đồng thời cũng làm 1 mẫu trắng với nước cất, sau đó thêm dung dịch K2Cr2O7 0,0167 M vào. Cẩn thận thêm acid H2SO4 regent vào bằng cách cho acid chảy dọc từ từ vào thành bên trong của ống nghiệm (thao tác được thực hiện bên trong tủ hút). Đậy nút và vặn chặt nút ống nghiệm ngay, lắc nhẹ trộn đều mẫu.
Đặt các ống nghiệm vào giá đựng và nên rửa dưới vòi nước một lần để các hóa chất không còn dính bên ngoài gây hư hao thiết bị. Đặt các ống nghiệm vào tủ sấy ở 150oC trong 2 giờ. Để nguội đến nhiệt độ phòng, thêm 2 giọt ferroin và định phân bằng FAS 0,1 M. Dứt điểm khi mẫu chuyển từ xanh lục sang nâu đỏ.
Công thức tính
COD (mgl)
A: Thể tích FAS dùng cho mẫu trắng B: Thể tích FAS dùng cho mẫu thật M: Nguyên chuẩn độ của FAS
Phan Ngọc Mai Trinh (MSSV: 3113857) 19
3.4.3.2 BOD5
Thêm mỗi 1 ml các dung dịch đệm Phosphate: MgSO4, CaCl2, FeCl3 cho mỗi lít nước cất bão hòa oxy và giữ ở nhiệt độ 200
C.
Xác định DO0: đầu tiên, rót thật nhẹ mẫu nước vào chai BOD, tránh không tạo bọt khí, đậy nút gạt bỏ phần trên, V = 300 ml, trút ngược chai kiểm tra xem có bọt khí không, nếu có phải làm lại. Mở nút, lần lượt thêm vào bên dưới mặt thoáng mẫu 2 ml MnSO4, 2 ml Iodur – Azur – Kiềm. Đậy nút chai đảo ngược chai ít nhất 20 giây. Để yên đến khi kết tủa lắng hoàn toàn, lắc đều chai thêm một lần nữa. Đợi kết tủa lắng yên, cẩn thận mở nút thêm 2 ml H2SO4 đậm đặc. Đậy nút, rửa chai dưới vòi nước, đảo chai cho hòa tan hoàn toàn kết tủa. Rót bỏ 97 ml dung dịch trong chai. Định phân mẫu còn lại bằng dung dịch Na2S2O3 0,025 M, chỉ thị hồ tinh bột. Hồ tinh bột chỉ được thêm khi màu vàng dung dịch còn thật nhạt. Giá trị DO0 (mg/l) là số ml Na2S2O3 0,025 M đã dùng.
Xác định DO5: làm tương tự như DO0 nhưng được định phân sau 5 ngày ủ ở 200C
BOD5 được tính theo công thức:
BOD5 (mg/l) = (DO0 – DO5) x số lần pha loãng
3.4.3.3 TSS
Xác định TS (mg/l) bằng nguyên tắc trộn đều mẫu cho bốc hơi trong cốc đã được cân khối lượng (sau khi sấy ở nhiệt độ 103-105o
C đến khối lượng không đổi). sự gia tăng trọng lượng so với cốc rỗng là tổng chất rắn.
Chọn thể tích mẫu là 50 ml. Lắc mẫu cẩn thận cho vào trong cốc (đã sấy và cân), cho mẫu bay hơi và làm khô ít nhất 1 giờ trong tủ sấy ở 103 – 1050C, làm nguội cốc trong bình hút ẩm và đem cân cho đến khi đạt được khối lượng không đổi hay sự thay đổi khối lượng nhỏ hơn 4% so với khối lượng trước đó.
A: Khối lượng cặn + đĩa, mg B: Khối lượng đĩa, mg
TSS (mg/l) được tính bằng công thức
TS: Tổng chất rắn (mg/l)
Phan Ngọc Mai Trinh (MSSV: 3113857) 20
3.4.3.4 NO3-
Thu mẫu đem về phòng thí nghiệm đo bằng máy đo hiệu HANNA
Hình 3.3 Đo Nitrate trong phòng thí nghiệm
3.4.3.5 PO43-
Thu mẫu đem về phòng thí nghiệm đo bằng máy đo hiệu HANNA
Hình 3.4 Máy đo Phosphate
3.4.4 Phương pháp xử lý số liệu
− Sử dụng Microsoft Excel để nhập, xử lí số liệu và vẽ đồ thị. − Kết hợp Microsoft Word để viết báo cáo.
Phan Ngọc Mai Trinh (MSSV: 3113857) 21
CHƯƠNG 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 HIỆN TRẠNG VÙNG NGHIÊN CỨU
4.1.1 Mô tả các thủy vực nơi thu mẫu
4.1.1.1 Mẫu 1 (kênh chính)
- Kênh chính có chiều rộng từ 5 – 10 m, vị trí nằm ở rìa vùng lõi xa kênh dẫn nước vào vùng lõi nên nước ở khu vực kênh này ít bị xáo trộn, trong kênh có rất nhiều thủy sinh thực vật (rong rêu, tảo...) sinh sống, nước trong kênh có màu nâu đỏ. Hai bên bờ kênh là khu vực trồng tràm lâu năm, cây cao, tán rộng và là nơi chim tập trung làm tổ.
Hình 4.1 Kênh chính (vị trí thu Mẫu 1)
4.1.1.2 Mẫu 2 (kênh phụ)
- Kênh phụ là kênh có chiều rộng từ 3 – 5 m, vị trí nằm ở giữa vùng lõi, xa kênh dẫn nước nên nước ở khu vực này ít bị xáo trộn. Nước trong kênh có màu nâu đỏ, hai bên bờ là khu vực trồng tràm non, có nhiều cỏ.
Phan Ngọc Mai Trinh (MSSV: 3113857) 22
4.1.1.3 Mẫu 3 (kênh phụ)
- Chiều rộng kênh từ 3 – 5 m, gần kênh dẫn nước ra vào vùng lõi, nước được điều tiết hàng ngày, có nhiều thủy sinh vật. Nước trong kênh có màu nâu đỏ, quanh bờ là khu vực trồng tràm non, có nhiều cỏ.
Hình 4.3 Kênh phụ (vị trí thu Mẫu 3)
4.1.1.4 Mẫu 4 (kênh dẫn nước ngoài vùng lõi)
- Là kênh dẫn nước từ sông vào vùng lõi, nước lên xuống theo thủy triều của khu vực và nước được xáo trộn liên tục. Nước màu đục, hai bên bờ có nhiều cỏ, lục bình.
Phan Ngọc Mai Trinh (MSSV: 3113857) 23
Hình 4.5 Bản đồ vị trí thu mẫu nước TTNNMX
Phan Ngọc Mai Trinh (MSSV: 3113857) 24
4.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHỈ TIÊU LÝ HÓA 4.2.1 Giá trị pH 4.2.1 Giá trị pH
Bảng 4.1 Giá trị pH tại các vị trí thu mẫu qua 2 đợt
Vị trí pH Đợt 1 Đợt 2 QCVN 08 : 2008 Kênh chính (Mẫu 1) 6,2 6,9 6 – 8,5 Kênh phụ (Mẫu 2) 6,4 6,9 Kênh phụ (Mẫu 3) 6,7 7,0 Kênh dẫn (Mẫu 4) 6,7 7,1
Kết quả phân tích cho thấy pH giữa các điểm thu mẫu dao động trong khoảng 6,2 – 7,1 với trung bình giữa các đợt thu mẫu dao động từ 6,55 – 6,9 và trung bình giữa các vị trí thu mẫu dao động từ 6,5 – 6,975 (Bảng 4.1). Nhìn chung, kết quả pH nằm trong giới hạn cho phép của Quy chuẩn nước mặt loại A (QCVN 08 : 2008)
Giá trị pH tại khu vực nghiên cứu không có sự khác biệt lớn giữa các điểm thu mẫu và giữa các đợt thu mẫu. Tuy nhiên, vào đợt 2 pH cao hơn đợt 1 tại các điểm thu mẫu (Bảng 4.1). Nguyên nhân là do sau khi thủy triều vào vùng lõi mang theo pH gần như là pH của nước sông (gần bằng 7) trung hòa nước trong vùng lõi làm pH thu vào đợt 2 cao hơn so với đợt 1.
4.2.2 Hàm lượng Oxy hòa tan trong nước (DO)
Bảng 4.2 Giá trị DO (mg/l) tại các vị trí thu mẫu qua 2 đợt
Vị trí DO (mg/l) Đợt 1 Đợt 2 QCVN 08 : 2008 Kênh chính (Mẫu 1) 3,7 5,4 A1 ≥ 6 A2 ≥ 5 Kênh phụ (Mẫu 2) 4,0 6,4 Kênh phụ (Mẫu 3) 5,5 1,5 Kênh dẫn (Mẫu 4) 3,2 3,5
Hàm lượng DO tại các vị trí thu mẫu dao động trong khoảng 1,5 – 6,4 mg/l, với trung bình giữa các đợt thu mẫu dao động từ 3,5 – 5,2 mg/l, trung bình giữa các vị trí thu mẫu dao động từ 4,1 – 4,2 mg/l (Bảng 4.2). Nhìn chung, giá trị DO vẫn nằm trong giới hạn cho phép của Quy chuẩn chất lượng nước mặt, tuy nhiên phần lớn mẫu nước tại các điểm thu mẫu có hàm lượng DO thấp hơn quy chuẩn chất lượng nước mặt giá
Phan Ngọc Mai Trinh (MSSV: 3113857) 25 trị A2 (QCVN 08 : 2008/BTNMT) làm ảnh hưởng đến các động vật thủy sinh (cá, tôm, ốc...) là nguồn thức ăn chính của chim cò.
Giá trị DO tại vùng nghiên cứu vào đợt 1 không có sự khác biệt lớn giữa các điểm thu mẫu, dao động từ 3,2 – 5,5 mg/l, các mẫu được thu từ 10 giờ 20 phút đến 13 giờ ngày 27 – 09 – 2014 trong thời tiết nắng tốt. Mẫu 1, 2 và 3 có nhiều rong rêu và tảo nên hàm lượng DO cao (thủy sinh vật quang hợp khi có ánh nắng mặt trời tạo ra nhiều Oxy trong nước), riêng Mẫu 4 được thu khi trời chuyển mưa, tắt nắng nên DO