a) Vị trí trạm
2.6. Phương pháp phân tích các yếu tố môi trường nước sông tại phòng thí nghiệm
nghiệm
2.6.1. Phương pháp đo pH dựa theo TCVN 6492:2011
Nguyên tắc của phương pháp dựa trên việc đo hiệu điện thế của pin điện hóa. pH của mẫu cũng phụ thuộc vào nhiệt độ của trạng thái cân bằng điện giải, do vậy nhiệt độ của mẫu luôn luôn được ghi cùng với phép đo giá trị pH.
2.6.2. Phương pháp đo DO theo TCVN 7324:2004 Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp iod để xác định oxy hòa tan trong nước gọi là "phương pháp Winkler" cải tiến để khắc phục một số cản trở.
Phương pháp iod là phương pháp chuẩn để xác định oxy hòa tan trong nước. Phương pháp này được dùng cho mọi loại nước có nồng độ oxy hòa tan từ 0,2 mg/1 đến gấp đôi nồng độ oxy bão hòa (khoảng 20 mg/1) khi không có các chất cản trở. Các chất hữu cơ dễ bị oxy hóa như tanin, axit humic, lignin cản trở việc xác định. Các hợp chất lưu huỳnh dễ bị oxy hóa như sunphua, thioure cũng gây cản trở, như các hệ hô hấp tích cực thường cần oxy. Khi có các chất như vậy thì nên dùng phương pháp đầu đo điện hóa được quy định trong TCVN 7325: 2004 (ISO 5814.).
Nồng độ nitrit đến 15 mg/l không gây cản trở phép xác định vì chúng bị phân hủy khi thêm natri azid.
Nếu có các chất oxy hóa hoặc chất khử thì cần áp dụng phương pháp đã cải tiến mô tả ở Điều 9.
Nếu có huyền phù có khả năng cố định hoặc tiêu hao iod thì có thể dùng phương pháp cải tiến nêu trong Phụ lục A, nhưng tốt nhất vẫn là dùng phương pháp đầu đo điện hóa.
Nguyên tắc
Phản ứng của oxy hòa tan trong mẫu với mangan (II) hydroxit mới sinh (do thêm natri hoặc kali hydroxit vào mangan (II) sunphat). Quá trình axit hóa và iodua các hợp chất mangan có hóa trị cao hơn mới hình thành sẽ tạo ra một lượng iod tương đương. Xác định lượng iod được giải phóng bằng cách chuẩn độ với natri thiosunphat.
2.6.3. Phương pháp đo COD theo TCVN 6491: 1999
Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này áp dụng được cho các loại nước có giá trị COD từ 30 mg/l đến 700 mg/l Hàm lượng clorua không được vượt quá 1000 mg/l. Mẫu nước phù hợp với các điều kiện này được sử dụng trực tiếp cho phân tích.
Nếu giá trị COD vượt quá 700 mg/l, mẫu nước cần được pha loãng. Giá trị COD nằm khoảng 300 mg/l đến 600 mg/l đạt được độ chính xác cao nhất.
Trong điều kiện phản ứng đã cho, các hợp chất hữu cơ bị oxy hoá triệt để. Ngoại trừ các chất có các nguyên tố có cấu trúc nhất định (ví dụ nhân pyridine, các hợp chất nitơ bậc 4). Một ít chất kỵ nước có thể bay hơi và thoát khỏi sự oxy hoá. Các chất vô cơ bị oxy hoá trong điều kiện phản ứng là,ví dụ:
- các ion brôm, ion iốt;
- một số hợp chất lưu huỳnh nhất định; - các ion nitrit;
Nguyên tắc
Đun hồi lưu mẫu thử với lượng kali dicromat đã biết trước khi có mặt thuỷ ngân (II) sunfat và xúc tác bạc trong axit sunfuric đặc trong khoảng thời gian nhất định, trong quá trình đó một phần dicromat bị khử do sự có mặt các chất có khả năng bị oxy hoá. Chuẩn độ lượng dicromat còn lại với sát (II) amoni sunfat. Tính toán giá trị COD
từ lượng dicromat bị khử, 1 mol dicromat (Cr2O7-2) tương đương với 1,5 mol oxy (O2).
Nếu phần mẫu thử có chứa clorua lớn hơn 1000 mg/l cần phải áp dụng quy trình khác.
2.6.4. Phương pháp đo PO43- dựa theo TCVN 6202:2008
Phạm vi áp dụng
Phương pháp này có thể áp dụng với tất cả các loại nước kể cả nước biển và nước thải. Nồng độ phospho trong khoảng từ 0,005 mg/l đến 0,8 mg/l có thể xác định theo phương pháp này không cần pha loãng.
Nguyên tắc
Phản ứng giữa ion octophosphat và một dung dịch axit chứa molipdat và ion antimon tạo ra phức chất antimon phosphomolipdat.
Khử phức chất bằng axit ascorbic tạo thành phức chất molipden màu xanh đậm. Đo độ hấp thụ của phức chất để xác định nồng độ octophosphat.
Xác định polyphosphat và một số hợp chất phospho hữu cơ bằng cách thủy phân chúng với axit sulfuric để chuyển sang dạng octophosphat phản ứng với moliopdat.
Một số hợp chất phospho hữu cơ được chuyển thành octophosphat bằng vô cơ hóa với pesulfat. Nếu cần xử lý cẩn thận thì vô cơ hóa với axit nitric – axit sulfuric.
2.6.5. Phương pháp xác định F-, CL-, NO2-, NO3- theo TCVN 6494-1:2011 Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này qui định phương pháp xác ddihj florua, clorua, nitrat, nitrit, bromua, orthophophat và sunfat hòa tan trong nước ví dụ: nước uống, nước ngầm, nước bề mặt, nước thải, nước rỉ rác và nước biển bằng sắc kí lỏng ion.
Giới hạn dưới của khoảng áp dụng là > 0,05 mg/l đối với bromua và nitrit, và > 0,1 mg/l đối với clorua, florua, nitrat, orthophosphat và sunfat. Giới hạn dưới của khoảng áp dụng phụ thuộc vào thành phần nền mẫu và các chất cản trở.
Khoảng làm việc có thể mở rộng xuống nồng độ thấp hơn (ví dụ > 0,01 mg/l) nếu áp dụng phương pháp xử lý sơ bộ mẫu phù hợp (ví dụ điều kiện phân tích vết, kỹ thuật làm giàu sơ bộ).
Nguyên tắc
Mẫu được xử lý sơ bộ để loại bỏ chất rắn sunphit và các ion kim loại, nếu cần. Các anion cần xác định (brom, clo, flo, nitrat, nitrit, orthophosphat và sunfat), được tách bằng sắc kí lỏng, dùng chất trao đổi anion dung lượng thấp làm pha tĩnh, và dung dịch của các muối axit yếu bậc một hoặc bậc hai làm pha động hoặc dung dịch rửa giải (ví dụ cacbonat, hydrocacbonat, dung dịch rửa giải hydroxyt). Việc tách được tiến hành bằng detector dẫn điện (CD).
Nếu sử dụng detector thì điều quan trọng là dụng dịch rửa giải phải có độ dẫn điện thấp. Đối với lý do này, cần kết hợp detector với thiết bị nén (chất trao đổi cation), sẽ làm giảm độ dẫn điện của dung dịch rửa giải và chuyển các anion đã tách thành axit tương ứng.
2.6.6. Phương pháp xác định NH4+ theo TCVN 6660:2000 Phạm vi áp dụng
Phương pháp này áp dụng cho các mẫu nước cần thử trong khoảng giá trị của amoni từ 0,1 – 10 mg/l
Nguyên tắc
Sắc ký lỏng tách các cation amoni bằng cột tách. Cationit dung lượng thấp được dung làm pha tĩnh, dung dịch nước của các axit đơn chức và hai chức thường được dùng làm pha động.
Các cation này được phát hiện bằng đo độ dẫn. Điều quan trọng là dụng dịch rửa giải cần phải có độ dẫn đủ nhỏ. Vì thế, detector độ dẫn CD thường kèm theo thiết bị nén, nó làm giảm độ dẫn của dụng dịch rửa giải và chuyển các cation được tách thành bazơ tương ứng.
Trong đo độ dẫn không nén hóa học, sự khác nhau của độ dẫn đương lượng của ion được đo trực tiếp sau cột tách. Sự khác nhau này càng lớn càng tốt và nhiệt độ của
bình đo trong detector cần giữ ổn định trong khoảng ±0,1 oC.
Nồng độ các cation được xác định bằng đường chuẩn. Những trường hợp riêng yêu cầu chuẩn hóa bằng phương pháp thêm chuẩn.
2.6.7. Phương pháp xác định tổng Fe theo TCVN 6177:1996 Phạm vi áp dụng
Phương pháp này có thể áp dụng để xác định nồng độ sắt trong khoảng 0,01 đến 5 mg/l. Có thể xác định nồng độ sắt cao hơn 5 mg/l bằng cách pha loãng mẫu thích hợp.
Nguyên tắc
Thêm dung dịch 1.10- phenantrolin vào lượng mẫu và đo độ hấp thu của phức chất màu da cam – đỏ ở bước sóng 510 nm. Nếu xác định lượng sắt tổng hoặc tổng sắt hòa tan, thêm hydroxyl- amoni clorua để khử sắt (II) đến sắt (III). Nếu có sắt không tan, oxyt sắt hoặc phức chất sắt, cần phải xử lý sơ bộ để hòa tan các chất đó.
Phức chất sắt (II) – 1.10- phenantrolin bền trong khoảng pH từ 2.5 đến 9 và màu sắc tỷ lệ với hàm lượng Fe (II). Quan hệ giữa nồng độ sắt và độ hấp thu là tuyến tính với nồng độ sắt nhỏ hơn 5.0 mg/l. Độ hấp thu cao nhất khi đo ở bước sóng 510 nm.
2.6.8. Phương pháp xác định As theo TCVN 6626:2000 Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định asen, gồm cả asen liên kết với các hợp chất hữu cơ trong nước uống, nước ngầm và nước mặt ở nồng độ từ 1µg/l đến 10µg/l. Nếu nồng độ asen lớn hơn thì dùng cách pha loãng mẫu.
Nguyên tắc
Phương pháp dựa trên đo hấp thụ nguyên tử asen được sinh ra do phân thủy nhiệt asen (III) hydrua.
Trong điều kiện của phương pháp này chỉ có As (III) được chuyển định lượng thành hydrua. Để tránh sai số khi xác định, mọi trạng thái oxy hóa khác cần chuyển về As (III) trước khi xác định.
As (III) được khử thành khí asen hydrua AsH3 bằng natri tetrahydroborat trong
môi trường axit clohydric.
Độ hấp thụ được đo ở bước song 193,7 nm.
2.6.9. Phương pháp xác định Hg theo TCVN 7877:2008 Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này qui định hai phương pháp xác định thủy ngân trong nước, ví dụ nước ngầm, nước mặt và nước thải công nghiệp.
Trong phương pháp nêu ở điều 4, thiếc (II) clorua được dùng như là chất khử. Trong phương pháp nêu ở điều 5, natri tetrahydroborat được dùng như là chất khử. Việc lựa chọn phương pháp tùy thuộc vào thiết bị có sẵn và các yếu tố cản trở (xem điều 3). Cả hai phương pháp này đều phù hợp để xác định thủy ngân với khoảng nồng độ từ 0,1 µg/l đến 10 µg/l. Nồng độ cao hơn có thể xác định được nếu mẫu nước được pha loãng.
Nguyên tắc
Thủy ngân hóa trị một hoặc hai bị khử thành dạng nguyên tố bởi thiếc (II) clorua trong môi trường axit. Thủy ngân nguyên tố sau đó được loại khỏi dung dịch
bằng dòng khí trơ hoặc không khí sạch và được chuyển vào cuvet, theo dạng khí nguyên tử. Đo độ hấp thụ ở bước sóng 253,7 nm trong chùm tia phóng xạ của máy đo phổ hấp thụ nguyên tử. Nồng độ được tính toán dựa trên đường chuẩn.
2.6.10. Phương pháp xác định Zn theo TCVN 6193:1996 Phạm vi áp dụng
Xác định kẽm ở nồng độ từ 0,05 đến 50 mg/l
Nguyên tắc
Hút các phần tử mẫu đã lọc và đã axit hóa (hoặc mẫu pha loãng) vào ngọn lửa của phổ kế hấp thụ nguyên tử.
Xác định trực tiếp nồng độ của mỗi nguyên tố, hoặc là từ độ hấp thu đặc trưng của mỗi nguyên tố dùng phổ biến được gắn với hệ thống điều chỉnh nền liên tục, hoặc nếu không có hệ thống như vậy, tiến hành xác định sau khi đã điều chỉnh độ hấp thu không đặc trưng.
2.6.11. Phương pháp xác định Cd, Pb, Cu, Ni theo SMEWW 3113B:2012 Phạm vi áp dụng
Hấp thụ nguyên tử điện nhiệt cho phép xác định hầu hết các nguyên tố kim loại với độ nhạy và mức độ phát hiện gấp 20 – 1000 lần so với các kỹ thuật ngọn lửa thông thường. Nhiều yếu tố có thể xác định ở nồng độ thấp hơn 1 µg/l.
Sự dụng nguồn điện đun nóng với mạch điều khiển điện tử được thiết kế để thực hiện một ống than chì hoặc ly thông qua các chương trình sưởi ấm mà cung cấp đủ năng lượng nhiệt để nguyên tử hóa nguyên tố cần xác định. Bộ điều khiển nhiệt của lò với ba bước gia nhiệt đầy đủ chỉ phù hợp cho nước với hàm lượng chất rắn hòa tan thấp. Đối với nước mặn, nước biển, và chữa các thành phần gây nhiễu phức tạp, sử dụng một bộ điều khiển vòi với bảy bước gia nhiệt riêng được lập trình. Độ phù hợp của hệ thống lò với khoang mẫu đưa vào của máy quang phổ nơi lắp ráp buồng đốt được theo quy ước. Sử dụng argon như một loại khí thanh lọc để giảm thiểu quá trình oxy hóa của ống lò và để ngăn chặn sự hình thành của các oxit kim loại. Sử dụng ống than chì với mục đích để giảm nhiễu và cải thiện độ nhạy.
CHƯƠNG 3. HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG
NƯỚC SÔNG HỆ THỐNG SÔNG HỒNG 3.1 Hiện trạng pH hệ thống sông Hồng
Kết quả đo đạc giá trị pH trung bình năm hệ thống sông Hồng tại các trạm quan trắc lấy mẫu qua từng năm 2010, 2011, 2012 được thể hiện trong bảng 3.1
Bảng 3.1. Giá trị pH trung bình năm tại các trạm trên hệ thống sông Hồng các năm 2010, 2011, 2012 STT Năm Trạm 2010 2011 2012 1 Lào Cai 7.83 7.70 7.53 2 Yên Bái 7.68 7.67 7.64 3 Sơn Tây 7.63 7.96 7.78 4 Hà Nội 7.51 7.64 7.42 5 Ghềnh Gà 8.03 7.94 7.83 6 Vụ Quang 7.99 7.97 7.73 7 Mường Lay 7.73 7.76 7.58 8 Hòa Bình 7.80 7.84 7.66
Biểu đồ 3.1. Hiện trạng giá trị pH trung bình năm hệ thống sông Hồng từ năm 2010 đến năm 2012
pH là một trong những chỉ số thủy hóa quan trọng, liên quan đến các quá trình hòa tan, kết tụ, ăn mòn trong môi trường biển và ảnh hưởng lớn đến đời sống sinh vật thủy sinh. pH có ảnh hưởng lớn đến quá trình thẩm thấu và trao đổi chất trong cơ thể sinh vật.
Nồng độ giới hạn của pH theo quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước sông cột
A1 (QCVN 08:2008/BTNMT) là 6,5 – 8,5.
Dựa vào biểu đồ nhận thấy: giá trị pH trung bình năm của hệ thống sông Hồng tại các trạm qua các năm 2010, 2011, 2012 tương đối ổn định và dao động từ 7,42 đến
8,03, nằm trong giới hạn cột A1. pH trên toàn hệ thống không có nhiều biến động cả về
không gian và thời gian, chứng tỏ sự ổn định pH trên toàn hệ thống, điều này đảm bảo cho sự phát triển của các loài sinh vật và hệ sinh thái đồng thời làm ổn định các chỉ số lý hóa khác của hệ thống nước sông.
Kết luận: độ pH nước sông hệ thống sông Hồng trong những điểm và thời gian
quan trắc nằm trong giới hạn theo quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước sông cột A1
QCMT 08:2008/BTNMT.
3.2. Nồng độ oxy hòa tan
Oxy hòa tan trong nước là một hợp phần rất linh động của môi trường. Sự phân bố và biến động nồng độ oxy trong nước có liên quan đến quá trình hóa học, sinh học và vật lý xảy ra trong thủy vực.
Trong lớp nước bề mặt do có sự tiếp xúc với không khí xảy ra quá trình trao đổi khí với khí quyển. Khi nồng độ oxy trong nước thấp dưới mức bão hòa, sẽ diễn ra quá trình hòa tan oxy từ không khí vào nước. Ngược lại, khi nồng độ oxy trong nước quá bão hòa sẽ diễn ra quá trình thoát oxy từ nước vào không khí, vì thế trong lớp nước tầng mặt nồng độ oxy thường dao động xung quanh mức bão hòa.
Trong lớp nước nằm dưới lớp bề mặt và ở trong vùng quang hợp (nơi có ánh sáng mặt trời chiếu tới) thường diễn ra quá trình quang hợp của thực vật (chủ yếu là thực vật nổi), gặp điều kiện thuận lợi, thực vật phát triển mạnh mẽ, nồng độ oxy có thể đạt mức quá bão hòa.
Trong những vùng nước bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ, xảy ra quá trình phân hủy bởi vi sinh vật, nồng độ oxy trong nước giảm, ảnh hưởng mạnh mẽ đến sinh vật thủy sinh, nếu quá mức có thể làm chúng tử vong.
Nồng độ giới hạn của oxy hòa tan theo quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước
sông cột A1 (QCVN 08:2008/BTNMT) là ≥ 6mg/l.
Nồng độ oxy hòa tan nước sông lấy giá trị trung bình năm một số trạm được thể hiện trong bảng 3.2
Bảng 3.2. Giá trị DO trung bình năm tại các trạm trên hệ thống sông Hồng các năm 2010, 2011, 2012 STT Năm Trạm 2010 (mg/l) 2011 (mg/l) 2012 (mg/l) 1 Yên Bái 6.53 6.45 6.33 2 Sơn Tây 6.36 6.32 6.34 3 Hà Nội 7.01 6.52 6.32 4 Vụ Quang 6.98 6.36 6.41 5 Hòa Bình 6.82 6.40 6.38
Biểu đồ 3.2. Hiện trạng giá trị DO trung bình năm hệ thống sông Hồng từ năm 2010 đến năm 2012
Nồng độ oxy hòa tan trung bình của các trạm được giao đo DO những năm 2011, 2012 rất ổn định theo không gian và thời gian, tất cả các giá trị đo được chỉ dao động trong một vùng hẹp từ 6.32mg/l đến 6.52mg/l.
Nhìn chung nồng độ oxy hòa tan trung bình tại một số trạm môi trường của hệ