NH4+: Phƣơng pháp trắc quang nhờ sự lên màu trực tiếp của amoni trong môi trƣờng kiềm khi phản ứng với thuốc thử Nessler (K2HgI4) theo quy trình đã nêu tại HD TN 02 của PTN phân tích Viện Khoa học & Công nghệ Môi trƣờng – Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Phƣơng pháp phân tích: sử dụng phƣơng pháp trắc quang.
Nguyên tắc: Đo quang nhờ sự lên màu trực tiếp của amoni trong môi trƣờng kiềm khi phản ứng với thuốc thử Nessler (K2HgI4) tạo phức màu vàng.
35
Giới hạn phát hiện của phương pháp phân tích NH4+
(1)Khảo sát mẫu trắng:
Làm lặp lại 10 mẫu trắng với nƣớc cất không chứa N, kết quả nhƣ sau:
Số lần thực hiện 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kết quả(mg/L) 0,0000 0,0004 0,0000 0,0002 0,0000 0,0000 0,0000 0,0002 0,0000 Trung bình 0,0002 mg/L Độ lệch chuẩn SD 0,0004 mg/L LOD lí thuyết 0,0012 mg/L (2)Khảo sát đƣờng chuẩn
Lập đường chuẩn với dung dịch chuẩn có nồng độ 10mg/L
Điểm chuẩn 1 2 3 4 5 6 7 8 C (mg/L) 0,04 0,1 0,2 0,4 1 2 4 8 ABS 0,0194 0,0319 0,0974 0,1182 0,2831 0,6154 1,5886 3,1768 Đồ thị đường chuẩn: Nhận xét: Đƣờng chuẩn có R2> 0,99 (3) Giới hạn phát hiện
36
Số lần đo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Sr
Kết quả 0,14 0,13 0,14 0,14 0,13 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,004
Giá trị trung bình: Xtb = 0,138 mg/L
Giới hạn phát hiện: LOD = 3*SD = 0,012 mg/L Giới hạn định lƣợng: LOQ = 10*SD = 0,04 mg/L
Vậy giới hạn phát hiện của phƣơng pháp phân tích NH4+ là 0,012 mg/L
COD: TCVN 6186 : 1996 Chất lƣợng nƣớc- Xác định nhu cầu oxy hóa hóa học.
Nguyên tắc: Đun nóng mẫu trong nồi cách thủy với 1 lƣợng kali pemanganat và axit sulfuric đã biết trong khoảng 10 phút. Khử phần pemanganat bằng chất có khả năng oxi hóa trong mẫu và xác định hàm lƣợng pemanganat đã dùng bằng việc thêm dung dịch oxalat dƣ, sau đó chuẩn độ với pemanganat.
Giới hạn phát hiện của phương pháp phân tích COD
(1) Khảo sát mẫu trắng:
Làm lặp lại 10 mẫu trắng với nƣớc cất, kết quả nhƣ sau: (2) Giới hạn phát hiện
Tiến hành phân tích 10 lần mẫu nƣớc cấp nguồn sông Đà thu đƣợc kết quả nhƣ sau:
Số lần thực hiện 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Kết quả(mg/L) 1,34 1,38 1,38 1,41 1,57 1,38 1,57 1,38 1,41 1,57
Trung bình 1,44 mg/L
Độ lệch chuẩn SD 0,09mg/L
Giới hạn phát hiện LOD= 3* SD = 3* 0,09= 0,27mg/L
Giới hạn định lƣợng LOQ= 10* SD= 10 * 0,09= 0,9 mg/L
Vậy giới hạn phát hiện của phƣơng pháp phân tích COD là 0,27mg/L
Số lần thực hiện 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Kết quả (mg/L) 0,45 0,45 0,45 0,48 0,48 0,45 0,48 0,48 0,48 0,45
Trung bình 0,47 mg/L
Độ lệch chuẩn SD 0,02 mg/L
37
TP: TCVN 6202 : 2008Xác định tổng photpho- Phƣơng pháp trắc phổ dùng amoni molipdat.
Phƣơng pháp phân tích: sử dụng phƣơng pháp trắc quang.
Nguyên tắc: chuyển toàn bộ các dạng photpho trong mẫu về dạng octophotphat.
Phản ứng giữa ion octophotphat và dung dịch axit molipdat và ion antimon sẽ tạo ra phức chất antimon photphomolipdat. Khử phức chất bằng axit ascobic tạo thành phức chất molipden màu xanh đậm. Đo độ hấp thụ có thể xác định đƣợc nồng độ octophotphat.
Giới hạn phát hiện của phương pháp phân tích tổng photpho
(1)Khảo sát mẫu trắng:
Làm lặp lại 10 mẫu trắng với nƣớc cất , kết quả nhƣ sau:
Số lần thực hiện 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kết quả(mg/L) 0,0000 0,0004 0,0000 0,0002 0,0000 0,0000 0,0000 0,0002 0,0000 Trung bình 0,0002 mg/L Độ lệch chuẩn SD 0,0004 mg/L LOD lí thuyết 0,0005 mg/L (1)Khảo sát đƣờng chuẩn:
Lập đường chuẩn với dung dịch chuẩn có nồng độ 10mg/L
Điểm chuẩn 1 2 3 4 5 6 7 8 Nồng độ(mg/L) 0,00 0,02 0,1 0,2 0,4 0,6 1 4 ABS 0,0009 0,0142 0,0329 0,0564 0,1018 0,1445 0,2411 0,8393 Đồ thị đường chuẩn
38
Nhận xét: Đƣờng chuẩn có R2>0,99. (1)Giới hạn phát hiện
Tiến hành phân tích 10 lần mẫu nƣớc cấp sông Đà (mẫu N2) thu kết quả nhƣ sau:
Số lần
đo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Sr
Kết quả 0,36 0,34 0,34 0,35 0,36 0,36 0,34 0,36 0,34 0,34 0,009 Giá trị trung bình: Xtb = 0,349 mg/L
Giới hạn phát hiện: LOD = 3*SD = 0,027 mg/L Giới hạn định lƣợng: LOQ = 10*SD = 0,09 mg/L
Vậy giới hạn phát hiện của phƣơng pháp phân tích TP là 0,027 mg/L
Tổng coliform và E.coli: TCVN 6187-2: 1996 Chất lƣợng nƣớc – xác định – phát hiện và đếm vi khuẩn Coliform, vi khuẩn coliform chịu nhiệt và eschrichia coli giả định. Phần 2. Phƣơng pháp nhiều ống (số có xác xuất cao nhất).
Nồng độ Clo tự do, Cloramin, tổng clo, HPC đƣợc xây dựng trên quy trình trong Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (SMEWW).
(1) Phân tích nồng độ clo tự do, cloramin, tổng clo
Áp dụng theo Standard Method 4500-Cl F.DPD Ferrous Titrimetric Method và 4500-Cl G.DPD Colormetric Method.
39
* 4500 -Cl F.DPD Ferrous Titrimetric:
Nguyên tắc: N, N-diethyl-p-phenylenediamine (DPD) đƣợc dùng làm chỉ thị cho quá trình chuẩn độ của clo dƣ bằng dung dịch FAS. Clo tự do phản ứng ngay lập tức với chỉ thị DPDs tạo thành màu đỏ.
Với 100ml mẫu, thêm 5ml dung dịch đệm phốtphát (Na2HPO4, KH2PO4) và 5ml chỉ thị DPD, chuẩn độ bằng dung dịch FAS.
Xác định clo tự do: Chuẩn nhanh chóng cho tới khi dung dịch mất màu.
Dung dịch FAS để chuẩn độ đƣợc điều chế với nồng độ 1/355M. Với nồng độ này áp dụng cho 100ml mẫu, 1ml dung dịch chuẩn FAS tƣơng đƣơng 1mgCl2/l.
Phƣơng trình phản ứng:
2Fe2+ + Cl20 2Fe3+ + 2Cl-
* 4500-Cl G. DPD Colorimetric Method:
Sử dụng máy đo quang phổ UV-VIS, đo tại bƣớc sóng 514nm và đƣờng truyền quang 1cm. Chuẩn bị dung dịch clo chuẩn trong khoảng 0,05 – 4 mg/L, dựng đƣờng chuẩn.
Đo mẫu: Với 10ml mẫu, cho 0,5ml dung dịch đệm phốtphát và 0,5ml DPD vào bình, thêm 10ml mẫu vào đo ABS, từ đƣờng chuẩn ta tính đƣợc (A). Thêm 1g KI vào hỗn hợp trên, chờ 2 phút rồi đo ABS, từ đƣờng chuẩn ta tính đƣợc (B).
(A): giá trị clo tự do (B): giá trị tổng clo (B)-(A):giá trị cloramin
(2) Phân tích mật độ VSV HPC trong mẫu
Mẫu đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp cấy đổ trên thạch R2A theoStandard Method 9215 – Heterotrophic plate count.
40
Hóa chất - Môi trƣờng thạch để nuôi cấy VSV dị dƣỡng R2A:
Dụng cụ:
Yeast Extract 0,5g/L + Đĩa peptri, que cấy trang Casamino Acids 0,5g/L + Đèn cồn, bật lửa
Glucose 0,5g/L + Ống nghiệm, giá để ống nghiệm Soluble Starch 0,5g/L + Pipet
K2HPO4 0,3g/L MgSO4 . 7H2O 0,05g/L Agar 15g/L Sodium Pyruvate 0,3g/L
- Pha loãng mẫu: Dùng pipet hút 1ml mẫu cho vào ống nghiệm chứa 9ml nƣớc cất. Khi đó ta sẽ có nồng độ pha loãng là 10-1. Tiếp tục từ ống nghiệm 10-1, hút 1ml cho vào ống nghiệm chứa 9ml nƣớc cất Nồng độ pha loãng là 10-2. Tiếp tục nhƣ vậy đến nồng độ 10-5, 10-6, 10-7, 10-8.
- Cấy mẫu: hút 0,1ml dịch mẫu đã đƣợc pha loãng, cho vào đĩa peptri đã đƣợc đổ thạch. Dùng que trang trải đều khắp mặt thạch. Với mỗi nồng độ cấy 2 đĩa. Đem đĩa thạch đã cấy cho vào tủ ấm, nuôi ở 250C trong 5 ngày đếm khuẩn lạc
41
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Dƣ lƣợng chất khử trùng trong nƣớc cấp
Kết quả khảo sát nồng độ chất khử trùng clo trong đợt lấy mẫu tháng 8 năm 2014 đƣợc thể hiện trên hình 3.1. Giá trị nồng độ clo trên hình 3.1 là giá trị đƣợc phân tích tại phòng thí nghiệm. Kết quả đo nồng độ clo nhanh tại hiện trƣờng bằng que so màu cho khoảng giá trị phù hợp với giá trị clo tự do của các mẫu tƣơng ứng tại phòng thí nghiệm. Các cột trên hình thể hiện nồng độ clo tự do của từng mẫu. Các mẫu đƣợc sắp xếp theo thứ tự tăng dần của khoảng cách từ điểm lấy mẫu tới điểm phân phối của hệ thống, hay điểm cuối của đƣờng ống từ nhà máy nƣớc sông Đà (họng nƣớc vành đai 3). Khoảng cách này đƣợc xác định bằng cách đo trên bản đồ vệ tinh. Các ô có ngôi sao đánh dấu những mẫu đã qua bể chứa.
Hình 3.1. Nồng độ clo tự do trong các mẫu tháng 8 năm 2014
Nồng độ clo tự do trong hệ thống phân phối biến đổi trong khoảng lớn. Nồng độ này dao động trong khoảng 0,1 mg/l tới hơn 2 mg/L. Trong 20 mẫu thu đƣợc, chỉ có 03 mẫu có giá trị clo tự do nằm trong khoảng cho phép của QCVN (từ 0,3 – 0,5 mg/l). Có 09 mẫu có nồng độ clo dƣ cao hơn quy chuẩn cho phép. Thậm chí có điểm dƣ lƣợng clo lên tới 2,3mgCl2/L, cao gấp 4,5 lần QCVN 01:2009/BYT. Hình 3.1 thể hiện những điểm có dƣ lƣợng clo vƣợt quá quy chuẩn đều là mẫu nƣớc trực
42
tiếp từ hệ thống phân phối không qua bể chứa gia đình. Với những mẫu qua bể chứa, giá trị clo tự do đều nằm trong quy chuẩn hoặc thấp hơn 0,3mg/L. Do đó, trong đợt lấy mẫu sau, mỗi vị trí đều đƣợc lấy 2 mẫu để so sánh: một là nƣớc trực tiếp từ hệ thống cấp nƣớc, hai là nƣớc đã qua bể chứa của gia đình để sử dụng.
Kết quả lấy mẫu tháng 10 năm 2014 đƣợc thể hiện trong hình 3.2 và bảng 3.1. Bảng 3.1 cho biết nồng độ clo tự do nhỏ nhất, lớn nhất và nồng độ tổng clo nhỏ nhất, nồng độ tổng clo lớn nhất của các mẫu.
Bảng 3.1. Nồng độ clo tự do, cloramin, tổng clo các mẫu tháng 10 năm 2014
Mẫu trực tiếp Mẫu bể chứa
Clo tự do (mg/L) Min 0,11 0,02 Max 0,42 0,24 Trung bình 0,23 0,09 SD 0,09 0,07 Cloramin ( mg/L) Min 0,22 0,08 Max 1,21 1,64 Trung bình 0,62 0,15 SD 0,35 0,13 Tổng Clo (mg/L) Min 0,34 0,10 Max 1,53 0,97 Trung bình 0,85 0,21 SD 0,39 0,19
Hình 3.2 biểu diễn nồng độ clo tự do, cloramin của các mẫu trực tiếp và mẫu qua bể chứa, đƣợc sắp xếp theo thứ tự tăng dần về khoảng cách tới điểm phân phối của hệ thống.
43
Hình 3.2. Nồng độ clo tự do, cloramin các mẫu tháng 10 năm 2014
Với mẫu trực tiếp: chỉ 5 mẫu trực tiếp có dƣ lƣợng clo nằm trong khoảng nồng độ cho phép của quy chuẩn, các mẫu còn lại có dƣ lƣợng clo thấp dƣới quy chuẩn. Mẫu có nồng độ clo tự do lớn nhất bằng 0,42 mg/L, mẫu thấp nhất có nồng độ bằng 0,11 mg/L. Nồng độ clo tự do trung bình của mẫu trực tiếp là 0,23 ± 0,09 mg/L. Với những mẫu qua bể chứa: tất cả các mẫu đều có dƣ lƣợng clo thấp dƣới quy chuẩn. Mẫu bể chứa có nồng độ clo tự do cao nhất bằng 0,24 mg/L. Nồng độ clo tự do trung bình của mẫu qua bể chứa bằng 0,09 ± 0,07mg/L. Nồng độ cloramin của mẫu dao động từ 0,08 đến 1,21 mg/L. Nồng độ cloramin mẫu trực tiếp thấp nhất bằng 0,22 mg/L, mẫu có nồng độ cloramin lớn nhất bằng 1,21 mg/L, giá trị trung bình là 0,62 ± 0,35 mg/L.Nồng độ cloramin mẫu qua bể chứa có giá trị thấp nhất là 0,08 mg/L, giá trị cao nhất là 0,64 mg/L, giá trị trung bình các mẫu qua bể chứa là 0,15 ± 0,13 mg/L.Nồng độ tổng clo của các mẫu trực tiếp dao động từ 0,34 đến 1,53 mg/L, giá trị nồng độ tổng clo trung bình là 0,85 ± 0,39 mg/L. Với các mẫu qua bể chứa, giá trị nồng độ tổng clo dao động từ 0,1 ± 0,97 mg/L, giá trị nồng độ tổng clotrung bình là 0,21 ± 0,19mg/L.
Kết quả lấy mẫu tháng 1 năm 2015 đƣợc biểu diễn tại hình 3.3 và bảng 3.2. Bảng 3.2 cho thấy nồng độ clo tự do, nồng độ cloramin và nồng độ tổng clo của các mẫu trong tháng 01 năm 2015.
44
Bảng 3.2. Nồng độ clo tự do, cloramin, tổng clo các mẫu tháng 1 năm 2015
Mẫu trực tiếp Mẫu bể chứa
Clo tự do (mg/L) Min 0,03 0,01 Max 0,44 0,27 Trung bình 0,14 0,05 SD 0,12 0,06 Cloramin ( mg/L) Min 0,03 0,02 Max 0,88 0,19 Trung bình 0,22 0,05 SD 0,25 0,04 Tổng Clo (mg/L) Min 0,06 0,03 Max 0,93 0,46 Trung bình 0,35 0,10 SD 0,3 0,09
Hình 3.3 biểu diễn nồng độ clo tự do, cloramin của các mẫu trực tiếp và mẫu qua bể chứa, đƣợc sắp xếp theo thứ tự tăng dần về khoảng cách tới điểm phân phối của hệ thống.
45
Với mẫu trực tiếp: Chỉ có 2 mẫu trực tiếp có dƣ lƣợng clo nằm trong khoảng nồng độ cho phép của quy chuẩn, các mẫu còn lại có dƣ lƣợng clo thấp dƣới quy chuẩn. Mẫu có nồng độ clo tự do lớn nhất bằng 0,44 mg/L, mẫu có nồng độ clo thấp nhất bằng 0,03 mg/L. Nồng độ clo tự do trung bình của mẫu trực tiếp là 0,14 ± 0,12 mg/L.Với những mẫu qua bể chứa: Tất cả các mẫu đều có dƣ lƣợng clo thấp dƣới quy chuẩn. Mẫu bể chứa có nồng độ clo tự do cao nhất bằng 0,27 mg/L. Nồng độ cloramin của mẫu dao động từ 0,02 đến 0,88 mg/L. Nồng độ cloramin mẫu trực tiếp thấp nhất bằng 0,03 mg/L, mẫu có nồng độ cloramin lớn nhất bằng 0,88 mg/L. Nồng độ cloramin mẫu qua bể chứa có giá trị thấp nhất là 0,02 mg/L, giá trị cao nhất là 0,19 mg/L, giá trị trung bình các mẫu qua bể chứa là 0,05 ± 0,04 mg/L.Nồng độ tổng clo của các mẫu trực tiếp dao động từ 0,06 đến 0,93 mg/L, giá trị nồng độ tổng clo trung bình là 0,35 ± 0,03mg/L. Với các mẫu qua bể chứa, giá trị nồng độ tổng clo dao động từ 0,03 đến0,46 mg/L, giá trị nồng độ tổng clo trung bình là 0,1 ± 0,09 mg/L.
So sánh kết quả phân tích mẫu nƣớc tháng 8 năm 2014 với tháng 10 năm 2014 và tháng 01 năm 2015 nhận thấy: nồng độ clo tự do trong mẫu lấy trực tiếp vào tháng 10 năm 2014 và tháng 1 năm 2015 thấp hơn mẫu lấy vào tháng 8 năm 2015. Trong cả hai đợt lấy mẫu, chỉ có 2 hoặc 3 mẫu đạt quy chuẩn. Tất cả các mẫu khác đều thấp hơn 0,3 mg/L. Nồng độ cloramin khá cao vào tháng 10 năm 2014, lớn gấp đôi nồng độ clo tự do cùng tháng. Nồng độ cloramin thấp hơn vào tháng 1 năm 2015, với nồng độ clo tự do thấp. Hầu hết tất cả các mẫu trong bể chứa có dƣ lƣợng clo thấp. Sự thay đổi mức clo tự do và tổng clo trong các giai đoạn lấy mẫu khác nhau có thể do 1 trong các nguyên nhân. Thứ nhất, do các đợt lấy mẫu đƣợc lựa chọn vào các mùa khác nhau (tháng tƣ đến tháng chín là mùa mƣa hàng năm, tháng mƣời đến tháng ba năm sau là mùa khô) nên chất lƣợng nƣớc thô có nhiều khác biệt (bảng 1.2). Thứ hai, trong tháng 8, nƣớc sông Đà có tổng chất rắn hòa tan, hàm lƣợng vi sinh vật (coliform tổng số, E.coli) lớn hơn so với nƣớc đợt tháng 10 cùng năm và đợt tháng 2 năm sau. Đặc biệt là độ đục trong nƣớc của tháng 8 rất
46
cao, gấp 17 lần độ đục trong nƣớc tháng 10 và 26,5 lần tháng 2. Có thể vì các lý do trên nên lƣợng clo sử dụng trong xử lý của tháng 8 lớn hơn. Dƣ lƣợng clo tự do trong nƣớc tháng 8 đo đƣợc cao hơn QCVN, có những điểm lấy mẫu có nồng độ clo tự do lớn hơn 2,0mg/L.
So sánh với số liệu nƣớc cấp từ nguồn sông Sài Gòn tại nhà máy Tân Hiệp [41], dƣ lƣợng clo tự do và tổng clo ở đầu ra nhà máy tại đây lần lƣợt là 0,91 và 1,30 mg/L, cao hơn so với các kết quả thu đƣợc trong đề tài.
So sánh với số liệu nồng độ clo tự do trong nƣớc ngầm tại Hà Nội [24], kết quả nghiên cứu cho thấy sự khác biệt lớn về đặc điểm của dƣ lƣợng clo trong hai loại nƣớc cấp. Với các mẫu nƣớc ngầm, nồng độ clo dƣ giảm dần theo chiều dài đƣờng ống, từ điểm lấy mẫu tới điểm phân phối của hệ thống (hoặc tới trạm bơm