Lƣu vực sụng Nhuệ và sụng Đỏy núi chung, cỏc đoạn sụng của lƣu vực núi riờng đang phải gỏnh chịu cỏc chức năng khụng phự hợp và trỏi ngƣợc nhau. Điển hỡnh là vấn đề sụng Nhuệ - sụng Đỏy là nguồn nƣớc cấp sinh hoạt cho tỉnh Hà Nam song lại là nơi chứa nƣớc thải, rỏc thải, đặc biệt từ cỏc nguồn thải ở ngoài tỉnh nằm ở phớa thƣợng lƣu sụng Nhuệ là Hà Nội và Hà Tõy.
- Tại Hà Nội: Sụng Tụ Lịch đún nhận toàn bộ nƣớc thải của thành phố
- Tại Hà Tõy: Sụng Nhuệ - sụng Đỏy đún nhận nƣớc thải của cỏc làng nghề, bệnh viện 103, cỏc trụ sở Ban, Ngành và nƣớc thải sinh hoạt của dõn
- Tại Hà Nam: Ngay tại tỉnh Hà Nam cũng cú nhiều nguồn thải gúp phần gõy ụ nhiễm, tiờu biểu là: Rỏc thải từ cỏc cỏc khu chợ (chợ Mới, chợ Bầu) bị đổ thẳng xuống sụng. Nƣớc thải sinh hoạt của đa phần cỏc cơ sở sản xuất kinh doanh nằm ven sụng Đỏy chỉ đƣợc xử lý sơ bộ rồi đƣợc thải thẳng ra sụng Đỏy. Hiện tại 3 cơ sở sản xuất tại khu cụng nghiệp Đồng Văn, nƣớc thải từ cỏc bệnh viện, trƣờng học đang xả nƣớc thải trực tiếp ra sụng Nhuệ, khụng qua xử lý.
Sau đõy là hiện trạng phõn vựng chức năng mụi trƣờng nƣớc lƣu vực sụng Nhuệ - sụng Đỏy và khả năng đỏp ứng cho cỏc đối tƣợng dựng nƣớc trong khu vực nghiờn cứu (bảng 1.7, bảng 1.8).
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 1.5. Hiện trạng phõn vựng chức năng mụi trƣờng nƣớc trờn toàn bộ lƣu vực sụng Nhuệ
Đoạn Chất lƣợng nƣớc Hiện trạng sử dụng
Cầu Diễn,Hà Đụng
Nƣớc ụ nhiễm trung bỡnh và nặng
Tƣới tiờu cho nụng nghiệp, nuụi thuỷ sản, chứa nƣớc thải
Đập Thanh Liệt
Nƣớc ụ nhiễm nặng Tƣới tiờu cho nụng nghiệp, nuụi thuỷ sản, chứa nƣớc thải
Khe Tang Nƣớc ụ nhiễm trung bỡnh Tƣới tiờu cho nụng nghiệp, nuụi thuỷ sản, chứa nƣớc thải
Ba đa Nƣớc ụ nhiễm trung bỡnh Tƣới tiờu cho nụng nghiệp, nuụi thuỷ sản, chứa nƣớc thải
Bảng 1.6: Hiện trạng phõn vựng chức năng mụi trƣờng nƣớc trờn lƣu vực sụng Đỏy
Đoạn Chất lƣợng nƣớc Hiện trạng sử dụng Cầu Mai Lĩnh -
Thanh Oai (Hà Tõy)
Nƣớc ụ nhiễm nặng Tƣới tiờu cho nụng nghiệp, nuụi thuỷ sản, cấp nƣớc cho làng nghề, chứa nƣớc thải Tế Tiờu - Mỹ Đức (Hà Tõy) Nƣớc ụ nhiễm trung bỡnh
Tƣới tiờu cho nụng nghiệp, nuụi thuỷ sản, chăn nuụi, cấp nƣớc cho làng nghề, cấp nƣớc cho sinh hoạt, giao thụng thuỷ, chứa nƣớc thải
Cầu Quế - Kim Bảng (Hà Nam)
ễ nhiễm nhẹ Tƣới tiờu cho nụng nghiệp, nuụi thuỷ sản, chăn nuụi, giao thụng thuỷ, chứa nƣớc thải
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Đập Phựng -Đan
Phƣợng - Hà Nội ễ nhiễm nặng
Tƣới tiờu cho nụng nghiệp, chứa nƣớc thải, cấp nƣớc cho làng nghề
Cầu Đọ - Hà Nam ễ nhiễm nặng Tƣới tiờu cho nụng nghiệp, nuụi thuỷ sản, chăn nuụi, giao thụng thuỷ, chứa nƣớc thải
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM 2.1. Đối tƣợng nghiờn cứu
Cỏc mẫu mụi trƣờng bao gồm mẫu nƣớc, trầm tớch thuộc hệ thống lƣu vực sụng Nhuệ và sụng Tụ lịch.
2.2. Phƣơng phỏp nghiờn cứu
2.2.1. Phƣơng phỏp xỏc định crụm tổng số
Hàm lƣợng crụm tổng số trong cỏc mẫu nƣớc và trầm tớch đƣợc phõn tớch bằng phƣơng phỏp quang phổ hấp thụ nguyờn tử sử dụng kỹ thuật nguyờn tử húa bằng ngọn lửa và lũ graphit.
2.2.2. Phƣơng phỏp xỏc định crụm (VI)
Dạng crụm húa trị VI trong mẫu nƣớc đƣợc xỏc định bằng phƣơng phỏp đo quang dựa trờn phản ứng tạo phức của Cr(VI) với diphenylcarbazit trong mụi trƣờng axit.
2.2.3. Phƣơng phỏp xử lý mẫu để phõn tớch T-Cr trong trầm tớch
Mẫu trầm tớch đƣợc vụ cơ húa theo kỹ thuật vụ cơ húa ƣớt sử dụng hỗn hợp axit HCl-HNO3, sau đú hàm lƣợng crụm đƣợc xỏc định bằng phƣơng phỏp quang phổ hấp thụ nguyờn tử sử dụng kỹ thuật nguyờn tử húa ngọn lửa.
2.2.4. Phƣơng phỏp xử lý mẫu để phõn tớch Cr(VI) trong trầm tớch
Mẫu đƣợc chiết với dung dịch Na2CO3, sau đú hàm lƣợng Cr(VI) trong dịch chiết đƣợc xỏc định bằng phƣơng phỏp quang phổ hấp thụ nguyờn tử sử dụng kỹ thuật nguyờn tử húa bằng lũ graphit.
2.3. Nội dung nghiờn cứu
2.3.1. Xõy dựng quy trỡnh phõn tớch dạng crụm trong mẫu nƣớc
Trong nƣớc, crụm tồn tại chủ yếu ở hai dạng crụm húa trị III và crụm húa trị VI. Hàm lƣợng crụm (VI) đƣợc xỏc định bằng phƣơng phỏp đo quang, hàm lƣợng crụm tổng số đƣợc xỏc định bằng phƣơng phỏp quang phổ hấp thụ nguyờn tử với kỹ thuật nguyờn tử húa bằng lũ graphit, Hàm lƣợng crụm (III) đƣợc tớnh toỏn dựa vào hàm lƣợng crụm tổng số và crụm (VI).
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.3.1.1. Xõy dựng quy trỡnh phõn tớch crụm (VI) trong mẫu nƣớc
Để tối ƣu húa cỏc điều kiện phõn tớch Cr(VI) trong mẫu nƣớc, chỳng tụi tiến hành khảo sỏt cỏc điều kiện sau:
- Khảo sỏt sự hỡnh thành phức của Cr(VI) với thuốc thử Diphenylcarbazit - Khảo sỏt ảnh hƣởng của pH đến sự hỡnh thành phức
- Khảo sỏt ảnh hƣởng của cỏc nguyờn tố đi kốm - Khảo sỏt thời gian bền của phức
- Xỏc định khoảng tuyến tớnh và giới hạn phỏt hiện của phƣơng phỏp
2.3.1.2. Xõy dựng quy trỡnh phõn tớch crụm tổng số trong mẫu nƣớc
Hàm lƣợng crụm tổng số trong mẫu nƣớc đƣợc xỏc định bằng phƣơng phỏp quang phổ hấp thụ nguyờn tử sử dụng kỹ thuật nguyờn tử húa bằng lũ graphit. Cỏc điều kiện phõn tớch đƣợc tiến hành khảo sỏt nhƣ sau:
- Khảo sỏt cỏc điều kiện đo phổ hấp thụ nguyờn tử của crụm
- Khảo sỏt cỏc yếu tố ảnh hƣởng và tối ƣu húa cỏc điều kiện đo phổ hấp thụ nguyờn tử của crụm
- Khảo sỏt chƣơng trỡnh nhiệt độ nguyờn tử húa của crụm
- Xỏc định khoảng tuyến tớnh và giới hạn phỏt hiện của phƣơng phỏp
2.3.2. Xõy dựng quy trỡnh phõn tớch dạng crụm trong trầm tớch
Do phƣơng phỏp quang phổ hấp thụ nguyờn tử chỉ xỏc định đƣợc hàm lƣợng tổng crụm mà khụng phõn biệt đƣợc cỏc dạng crụm (III) và crụm (VI). Mặt khỏc phƣơng phỏp đo quang khụng thể ỏp dụng để phõn tớch dạng crụm(VI) trong dịch chiết của trầm tớch do ảnh hƣởng của cỏc nguyờn tố đi kốm. Do vậy để phõn tớch đƣợc cỏc dạng crụm trong trầm tớch chỳng tụi tiến hành kết hợp cỏc kỹ thuật chiết chọn lọc dạng crụm (VI) và quy trỡnh vụ cơ húa mẫu để phõn tớch crụm tổng số và phõn tớch bằng phƣơng phỏp quang phổ hấp thụ nguyờn tử.
2.3.2.1. Xõy dựng quy trỡnh phõn tớch dạng crụm (VI) trong trầm tớch
Dạng crụm (VI) đƣợc chiết chọn lọc bằng Na2CO3 và xỏc định bằng phƣơng phỏp quang phổ hấp thụ nguyờn tử với kỹ thuật nguyờn tử húa bằng lũ graphit. Cỏc điều kiện tối ƣu húa đƣợc khảo sỏt nhƣ sau:
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Ảnh hƣởng của nồng độ Na2CO3 đến hiệu suất chiết Cr(VI)
- Khảo sỏt ảnh hƣởng của nồng độ Na2CO3 đến phộp đo phổ hấp thụ nguyờn tử của crụm
- Tối ƣu húa chƣơng trỡnh nhiệt độ của lũ graphit
2.3.2.1. Xõy dựng quy trỡnh phõn tớch crụm tổng số trong trầm tớch
Mẫu trầm tớch đƣợc vụ cơ húa theo kỹ thuật vụ cơ húa ƣớt sử dụng hỗn hợp axit HCl-HNO3, sau đú hàm lƣợng crụm đƣợc xỏc định bằng phƣơng phỏp quang phổ hấp thụ nguyờn tử sử dụng kỹ thuật nguyờn tử húa ngọn lửa. Để tối ƣu húa cỏc điều kiện phõn tớch, chỳng tụi khảo sỏt cỏc vấn đề sau:
- Cỏc điều kiện đo phổ hấp thụ của crụm theo kỹ thuật nguyờn tử húa bằng ngọn lửa - Xỏc định khoảng tuyến tớnh và giới hạn phỏt hiện của phƣơng phỏp
- Xử lý và đỏnh giỏ kết quả - Đỏnh giỏ phƣơng phỏp
2.3.3. Lấy mẫu và bảo quản mẫu 2.3.3.1. Mẫu trầm tớch
Mẫu trầm tớch đƣợc lấy bằng dụng cụ chuyờn dụng Eckman với độ sõu 20 cm từ bề mặt của trầm tớch. Mẫu sau khi lấy tại hiện trƣờng đƣợc chuyển về phũng thớ nghiệm và sấy khụ ở nhiệt độ phũng. Sau khi sấy khụ, mẫu đƣợc nghiền thụ và sàng qua rõy cú đƣờng kớnh lỗ 2mm để loại bỏ đỏ, sạn, rễ cõy... sau đú mẫu tiếp tục đƣợc nghiền mịn đến cỡ hạt nhỏ hơn 0,16 mm.
- Xử lý mẫu để phõn tớch crụm tổng số
Cõn 1 g mẫu vào bỡnh thủy tinh 100 ml, thờm 25 ml dung dịch cƣờng thủy và đun ở nhiệt độ 70oC trong vũng 6h, sau đú đun tiếp ở nhiệt độ 150oC cho đến khi mẫu cạn đến gần khụ, sau đú thờm 15 ml nƣớc cất và lọc qua giấy lọc Whatman số 1, cuối cựng định mức đến 25 ml.
- Xử lý mẫu để phõn tớch dạng Cr(VI)
Cõn 0,5 g mẫu vào bỡnh thủy tinh 100 ml, thờm 25 ml Na2CO3 đun sụi trờn bếp cú điều khiển nhiệt độ trong vũng 10 phỳt, sau đú để nguội, lọc qua giấy lọc Whatman số 1, cuối cựng định mức đến 25 ml.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.3.3.2. Mẫu nƣớc
Mẫu nƣớc trờn lƣu vực sụng Nhuệ và Đỏy đƣợc lấy bằng thiết bị lấy mẫu tự động, mẫu đƣợc bảo quản lạnh và đựng trong chai thủy tinh để phõn tớch Cr(VI). Để phõn tớch hàm lƣợng Tổng-Cr, mẫu đƣợc axit húa đến pH<2 bằng axit HNO3
2.4. Trang thiết bị và húa chất phục vụ nghiờn cứu 2.4.1. Trang thiết bị
- Hệ thống mỏy quang phổ hấp thụ nguyờn tử AAS-3300 của hóng Perkin Elmer, cú sử dụng kỹ thuật nguyờn tử húa bằng ngọn lửa và lũ garphit (HGA -600)
- Mỏy quang phổ tử ngoại khả kiến GBC- Cintra 40 (Úc) - Bếp điều khiển nhiệt độ (Anh)
- pH meter Metrohm 720 (Thụy sĩ)
2.4.2. Húa chất
Do yờu cầu nghiờm nghặt của phộp đo nờn nƣớc cất , húa chất phải cú độ tinh khiết cao, trong quỏ trỡnh nghiờn cứu chỳng tụi đó dựng cỏc húa chất và dụng cụ sau.
1. Axit HNO3 65% loại tinh khiết phõn tớch của hóng Merck 2. Axit H3PO4 83% loại tinh khiết phõn tớch của hóng Merck 3. Axit HCl 36% loại tinh khiết phõn tớch của hóng Merck 4. Dung dịch chuẩn Cr (III) 1000 ppm (Merck)
5. Dung dịch chuẩn Cr(VI) 1000 ppm (Merck) 6. Thuốc thử Diphenylcarbazite (Merck) 7. Axeton (Merck)
8. Muối Na2CO3 (Merck)
9. Bỡnh định mức 50 ml, 100 ml 10.Cỏc loại pipet 1,2,5,10 ml 11.Cốc thủy tinh 100 ml
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Chuẩn bị húa chất
- Thuốc thử Diphenylcarbazite: :Hũa tan 250 mg 1,5- Diphenylcarbazide trong 50ml axeton, thuốc thử đƣợc đựng trong chai thủy tinh.
- Dung dịch chuẩn làm việc Cr 10 ppm: Hỳt 1ml dung dịch chuẩn gốc 1000 ppm vào bỡnh định mức 100 ml sau đú định mức đến vạch bằng nƣớc cất
- Dung dịch chuẩn gốc Cr (VI) 1000 ppm: Hũa tan 3,735g K2CrO4 đó đƣợc sấy khụ ở 105oC vào bỡnh định mức 1 lớt bằng nƣớc cất.
- Dung dịch làm việc Cr (VI) 10 ppm: Hỳt 1ml dung dịch chuẩn gốc Cr (VI) 1000 ppm vào bỡnh định mức 1000 ml sau đú định mức đến vạch bằng nƣớc cất.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 3.1. Xõy dựng quy trỡnh phõn tớch dạng crụm trong mẫu nƣớc 3.1.1. Xõy dựng quy trỡnh phõn tớch Cr(VI)
3.1.1.1. Khảo sỏt sự hỡnh thành phức Cr(VI) với thuốc thử Diphenylcarbazite
Crụm (VI) phản ứng với Diphenylcarbazide trong mụi trƣờng axớt tạo thành hợp chất cú màu đỏ tớm, phản ứng xảy ra theo phƣơng trỡnh sau:
H H
N – N – C6H5 N – N – C6H5
2O = C + H2Cr2O7 2C – O –Cr(OH)2 + 3H2O N – N – C6H5 N = N – C6H5
H H
Để khảo sỏt sự hỡnh thành phức của Cr(VI) với thuốc thử Diphenylcarbazit chỳng tụi tiến hành nhƣ sau: Hỳt 50 ml dung dịch Cr(VI) nồng độ 0,1 mg/l vào cốc thủy tinh 100 ml, thờm 1 ml HNO3 đặc và 1ml thuốc thử Diphenylcarbazit, sau thời gian 10 phỳt tiến hành đo mật độ quang của phức tạo thành trong dải từ 350 đến 700 nm. Song song tiến hành đo mật độ quang của riờng thuốc thử và dung dịch Cr (VI) nồng độ 0,1 ppm. Kết quả đƣa ra ở hỡnh 3.1:
Hỡnh 3.1. Phổ hấp thụ UV-Vis của phức Cr(VI)-Diphenylcarbazit
Kết quả đƣa ra ở hỡnh 3.1 cho thấy, đối với mẫu thuốc thử và dung dịch chuẩn Cr ( VI) khụng xuất hiện cực đại hấp thụ trong khoảng từ 350 đến 700 nm. Đối với
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
mẫu chứa Cr(VI) và Diphenylcarbazide cú xuất hiện cực đại hấp thụ ở bƣớc súng 542 nm. Do vậy đó cú sự hỡnh thành hợp chất phức giữa Cr(VI) và Diphenylcarbazide. Để khảo sỏt cỏc yếu tố tiếp theo đến độ bền của phức, chỳng tụi sử dụng bƣớc súng 542 nm.
3.1.1.2. Ảnh hƣởng của nồng độ axit đến độ bền của phức
Để khảo sỏt ảnh hƣởng pH đến độ bền của phức chỳng tối tiến hành nhƣ sau: Chuẩn bị một dóy dung dịch chuẩn Cr(VI) cú nồng độ 0,1 ppm, giữ cố định nồng độ và thể tớch thuốc thử, sau đú thay đổi nồng độ của axit HNO3 và đo mật độ quang tại bƣớc súng 542 nm. Kết quả đƣợc đƣa ra ở bảng 3.1:
Bảng 3.1. Ảnh hƣởng của axớt đến độ hấp thụ TT Nồng độ Cr(VI) (ppm) Vthuốc thử (ml) Mật độ quang (D) Nồng độ HNO3 (M) 1 0.10 1 0 0 2 0.10 1 0.064 0.06 3 0.10 1 0.064 0.12 5 0.10 1 0.063 0.24 6 0.10 1 0.061 0.30 7 0.10 1 0.057 0.36 8 0.10 1 0.055 0.54 9 0.10 1 0.048 1.50
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 Nồng độ axit (M) M ật độ qu ang ( D ) Hỡnh 3.2 Ảnh hƣởng nồng độ axớt đến mật độ quang
Kết quả ở bảng 3.1 và hỡnh 3.2 cho thấy, trong mụi trƣờng axit phức của Cr(VI) và Diphenylcarbazit khụng đƣợc hỡnh thành, khi tăng dần nồng độ axit thỡ mật độ quang tăng dần và đạt giỏ trị lớn nhất trong khoảng nồng độ axit từ 0,06 M đến 0,24 M. Khi tiếp tục tăng nồng độ axit đến 0,3 M thỡ mật độ quang lại giảm dần. Do vậy trong những nghiờn cứu tiếp theo chỳng tụi sử dụng nồng độ axit là 0,12 M.
3.1.1.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ thuốc thử 1,5- Diphenylcarbazide
Để khảo sỏt ảnh hƣởng của tỷ lệ thuốc thử với hàm lƣợng Cr(VI) đến sự hỡnh thành phức Cr(VI)-Diphenylcarbazit chỳng tụi tiến hành nhƣ sau: Chuẩn bị một dóy dung dịch chuẩn Cr(VI) vào bỡnh định mức 50 ml cú nồng độ 0,4 mg/l, giữ cố định thể tớch nồng độ của axit HNO3, sau đú thay đổi thể tớch thuốc thử và đo mật độ quang tại bƣớc súng 542nm. Kết quả đƣợc đƣa ra bảng 3.2:
Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ thuốc thử đến độ hấp thụ
TT Nồng độ Cr(VI) (mg/l) VHNO3 (ml) Vthuốc thử (ml) Độ hấp thụ (A)
1 0.4 1 0.2 0.2238
2 0.4 1 0.4 0.2323
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 0.4 1 1.0 0.2337 5 0.4 1 1.5 0.2332 6 0.4 1 2.0 0.2261 7 0.4 1 3.0 0.2232 8 0.4 1 5.0 0.2013 9 0.4 1 8.0 0.2013 10 0.4 1 10.0 0.1989 0.195 0.2 0.205 0.21 0.215 0.22 0.225 0.23 0.235 0.24 0 5 10 15 Thể tớch (ml) M ật độ qua ng Series1
Hỡnh 3.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ thuốc thử tới mật độ quang
Kết quả ở bảng 3.2 và hỡnh 3.3 cho thấy trong mụi trƣờng axit phức của Cr(VI) và Diphenylcarbazit đƣợc hỡnh thành. Khi tăng dần nồng độ thuốc thử thỡ mật độ quang đạt giỏ trị lớn nhất trong khoảng từ 0,2-2 ml và cú giỏ trị xấp xỉ nhau. Do vậy trong nghiờn cứu tiếp theo chỳng tụi sử dụng tỉ lệ thuốc thử là 1ml: 50 ml mẫu.
3.1.1.4. Ảnh hƣởng của thời gian đến quỏ trỡnh bền phức của thuốc thử
Để khảo sỏt ảnh hƣởng của thời gian đến độ bền của phức chỳng tụi tiến hành