Chương IỊ Tổng quan hệ chất nghiên cứu và phương pháp nghiên cứụ
IỊ1 Tổng quan về hệ chất nghiên cứụ
nguồn amoniăc NH3 bị proton hoá trong môi trường axit. Amoni thực ra không quá độc đối với cơ thể người nhưng khi nó có mặt trong môi trường nước sinh hoạt vượt quá tiêu chuẩn (3mg/lít) nó được coi là chất gây ô nhiễm [14]. Trong quá trình khai thác, xử lý và lưu trữ nước, nó chuyển hóa thành nitrit NO−2và nitrat NO−3, nitrit là chất độc rất có hại cho cơ thể. Khi người uống phải, nó sẽ phản ứng với một số chất hữu cơ có khả nǎng tác dụng chuyển hóa thành nitrosamin, một chất có tiềm năng gây ung thư. Các nghiên cứu cho thấy, 1mg amoni khi chuyển hóa hết sẽ tạo thành 2,7mg nitrit và 3,65mg nitrat. Trong khi đó, hàm lượng cho phép của nitrit là 0,1mg/lít và nitrat là 10-50mg/lít [15].
Theo khảo sát của các nhà khoa học năm 2002, phần lớn nước ngầm ở vùng đồng bằng Bắc Bộ như tại Hà Nội, Hà Tây, Ninh Bình, Hải Dương... đều bị nhiễm bẩn amoni NH+4 rất nặng [15], vượt tiêu chuẩn nhiều lần, tỉ lệ các nguồn nước ngầm nhiễm amoni ở nồng độ cao hơn tiêu chuẩn là khoảng 70-80%. Ví dụ kết quả phân tích mẫu nước ở thôn Phú Đô (Mễ Trì - Từ Liêm - Hà Nội) cho thấy, nhiễm NH+4: 1.424mg/lít; NO−2: 247mg/lít. [14]. Các nhà máy nước Tương Mai, Hạ Đình, Pháp Vân tuy khử được sắt và mangan nhưng khử NH+4 hiệu suất xử lý chỉ đạt 10 – 30%. Hàm lượng amoni sau xử lý trong nước ở 3 nhà máy này vẫn rất cao: Tương Mai: 6 - 8mg/l, Hạ Đình: 8 - 12mg/l, Pháp Vân: 20 - 25mg/l [14]. Ngoài amoni, không ít nguồn còn chứa khá nhiều hợp chất hữu cơ, độ ôxy hóa có nguồn đạt tới 30-40mg ôxy/lít. Nguyên nhân chính của tình trạng trên là việc sử dụng phân bón hữu cơ, thuốc trừ sâu, hóa chất thực vật, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn nước. Quá trình phân hủy của các hợp chất hữu cơ ngay trong tầng chứa nước cũng làm ô nhiễm nguồn nước ngầm.
Các phản ứng chuyển hoá amoni NH+4 thành các ion hoặc chất khác chủ yếu được thực hiện bởi quá trình oxi hoá của vi sinh vật (Nitrosifying bacteria, Nitrifying bacteria) và các men trong cơ thể vi sinh (enzim ammonia
monooxygenase, enzim hydroxylamin oxidoreductase) [29]. Nếu xét phản ứng trên phương diện hoá học, bỏ qua tác nhân vi sinh vật làm xúc tác, hiện chưa thấy tài liệu nào công bố về vấn đề nàỵ Do đó chúng tôi bước đầu nghiên cứu các phản ứng của ion amoni NH+4 trong môi trường nước.
Hệ ion amoni NH+4 trong nước có thể có rất nhiều cấu tử, trong đó thành phần chủ yếu là ion NH+4 và các tác nhân oxi hoá, mà đại diện là oxi hoà tan trong dung dịch, do đó các phản ứng có thể xảy ra trong hệ là:
+ 4 NH ↔ NH3 + H+ H+ + O2 → HO+2 NH3 + O2 → HNO + H2O HNO + HO+2 → NO+ + H2O2 HNO + H2O2 → HONO + H2O
Với mong muốn tìm hiểu về cơ chế chuyển hoá của ionNH+4, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu các phản ứng trên về mặt cơ chế, các đại lượng nhiệt động và động học.
IỊ2 Phương pháp nghiên cứu