Chương III: PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
III.4 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẪU
Để kết quả nghiên cứu đạt được tính chính xác và thực tế thì cần phải có kết quả phân tích thật chính xác. Muốn đạt được độ chính xác cao có thể gửi mẫu phân tích tại các trung tâm phân tích như viện pastuer, viện y tế công cộng, … Tuy nhiên với việc gửi phân tích 48 mẫu thu được từ quá trình lấy mẫu thì chi phí cho nghiên cứu lớn. Chính vì vậy, để giám chi phí còn có thể phân tích mẫu tại phòng thí nghiệm khoa môi trường và công nghệ sinh học (phòng thí nghiệm). Tuy nhiên kết quả có thể không đạt được độ chính xác và tin cậy cao. Vì vậy, song song việc phân tích mẫu tại phong thí nghiệm, tiến hành việc gửi cùng một mẫu pân tích tại viện y tế công cộng để làm mẫu đối chứng. Kết quả phân tích tại phòng thí nghiệm và mẫu đối chứng được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 3.1: Kết quả phânt tích tại phòng thí nghiệm khoa và viện y tế công cộng Đ ịa c hỉ ph ân tí ch pH Đ ộ đu ïc Đ ộ m àu C l - T ổn g Fe T D S N O3 - N O2 - SO 4 2- F - E co li C ol ifr om Phòng thí nghiệm 6.8 0 2 4 0.06 23 0.22 0.06 3.48 0.006 0 0 Viện y tế công cộng 7.0 0 0 2 0 32 05 0 2.91 0.006 0 0
Sau khi có kết quả ta tiến hành xử lý bằng phần mền thống kê Statgraphics Plus 5.1 để so sánh sự giống nhau của hai kết quả. Với phần mền trên ta có thể biết được độ tin cậy từ việc phân tích tại phòng thí nghiệm. Kết quả xử lý thấy hai kết quả không có sự khác biệt như vậy kết quả phân tích là đáng tin cậy và có thể sử dụng được. Do kết quả phân tích tại phòng thí nghiệm có được độ tin và chính xác nên để giảm chi phí trong quá trình nghiên cứu ta có thể phân tích tại phòng thí nghiệm theo các phương pháp sau.
III.4.1. Các chỉ tiêu cảm quan
III.4.1.1. Độ đục
Độ đục của nước bắt nguồn từ sự hiện diện của một số chất lơ lửng có kích thước thay đổi từ dạng phân tán thô đến dạng keo, huyền phú. Trong nước, các chất gây dục thường là sét, chất hữu cơ, vô cơ và các vi sinh vật bao gồm các loại phiêu sinh động vật. Độ đục cao ảnh hưởng trực tiếp nước cấp đô thị: làm giảm vẻ mỹ quan,gây khó khăn cho quá trình lọc và khử trùng.
Phương pháp đo : dùng máy trắc quang để do độ đục của nước. Dùng chương trình 750 với λ = 860nm.
III.4.1.2. Độ màu
Nước sạch thường không có màu, tuy nhiên độ màu của nước có thể có khi có mặt của chất mùn, các chất hòa tan, keo,m … Độ màu cũng như đô đục ảnh hưởng trực tiếp đ61n giá trị cảm quan của nước và độ sạch của nước.
Phương pháp do : dùng máy trắc quang để do độ đục của nước. Dùng chương trình 120 với λ = 455nm
III.4.2. Các chỉ tiêu hóa lý
III.4.2.1. Độ pH
pH là đại lượng đặc trưng cho cính acid hay kiềm trong nước. pH liên quan đến tính ăn mòn, hòa tan và ảnh hưởng đến các quá trình xử lý nước như keo tụ, diệt khuẩn, làm mềm, khử sắt.
Xác định pH bằng máy đo: Nhúng điện cực bằng thủy tinh vào dung mẫu, kết quả đo pH được đọc trên màn hình hiển thị.
III.4.2.2. Tổng chất rắn hòa tan (TDS)
Khi sử dụng nguồn nước có TDS cao thì thường bí chứng nhuận tràng cấp tính. Lấy erlen đem di sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 1050C trong vòng 1h.
Đem vào tủ hút trong vòng hay lâu hơn đến khi cân có khôi lượng không đổi. Ta được M0
Lắc đều mẫu trước khi lọc qua giấy lọc và phễu, bỏ 25ml nước lọc đầu tiên. Lấy 10ml mẫu lọc cho vào erlen. Đem di sấy đến khi khô cạn.
Đem vào tủ hút trong vòng hay lâu hơn đến khi cân có khối lượng không đổi. Ta được M1
Rối áp dụng công thức sau:
CRHT(TDS) (mg/l) = (M1-M0)10
6
ml mẫu
III.4.2.3. Clorua (Cl-)
Clo có trong tất cả các loại nước tự nhiên, Nguồn nước ở vùng cao và đồi núi thường chứa hàm lượng clo thấp, trong khi nước sống và nước ngầm lại có hàm lượng clo đáng kể. Nước biển chứa hàm lượng clo rất cao.
Clo tồn tại trong nước theo nhiều cách:
Nước hòa tan clo từ tầng đất mặt hay tầng đất sâu hơn.
Bụi mù từ biển di chuyển vào đất liền dưới dạng những giọt nhỏ bổ sung liên tục clo vào đất liền.
Nước biển xâm nhập vào các con sông gần biển và tầng nước ngầm lân cận. Chất thải của con người trong sinh hoạt và sản xuất.
Clo ảnh hưởng đến độ mặn của nước, ở độ mặn trên 250 mg/l, clo gây ra độ mặn rõ nét. Tuy nhiên đối với nước có độ cứng cao thì khó có thể nhận biết được vị mặn của nước.
- Lấy 50ml mẫu pha loãng thành 100ml.
- Định phân mẫu trong khoảng pH =7 -10 . Đối với mẫu phân tích ở dây dùng NaOH loãng để định phân. Rồi thêm 3 giọt K2CrO4.
- Dùng dung dịch AgNO3 0.01N định phân đến khi nào dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu đỏ gạch. Ta được thể tích V1.
- Làm mẫu trắng với 100ml nước cất ta được V0.
- Rồi áp dụng công tức tính sau: Chloride (mg/l) = (V1-V0)x500
ml mẫu
III.4.2.4. Sulfate (SO42-)
Sulfate là một trong những anion chính hiện diện trong nước thiên nhiên. Trong nước cấp, hàm lượng sulfate cao ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Nước công cộng chứa một hàm lượng đáng kể sulfate dễ tạo thành cặn cứng tong nồi hơi và các thiết bị trao đổi nhiệt. Sulfate là một trong những chỉ tiêu đặc trưng của những vùng nước nhiễm phèn. Sự hiện diện của sulfate
Để xác định hàm lượng sulfate trong nước em tiến hành phương pháp đo độ đục do barium sulfate gây ra. Để do độ đục này, em dùng máy quang phổ kế hấp thụ và so sánh với dung dịch tham chiếu.
Các hóa chất cần thiết cho phân tích hàm lượng sulfate:
− Dung dịch tạo điều kiện (dung dịch đệm): 30g MgCl2.6H2O +5g CH3COONa +1g KNO3 +20ml CH3COOH 99% + H2O 1lít dung dịch tạo điều kiện
− BaCl2 tinh thể
− Dung dịch sulfate chuẩn (1mg/l): 147,9 mg Na2SO4 khan + H2O 1 lít dung dịch chuẩn.
Chuẩn bị đường chuẩn:
Lấy 6 erlen đánh số từ 0 – 5 rồi cho vào các erlen trên theo thứ tự ở bảng sau
STT 0 1 2 3 4 5 V dd sulfate chuẩn, ml 0 1 2 4 8 16 V nước cất, ml 25 24 23 21 17 9 V dd đệm, ml 5 5 5 5 5 5 BaCl2 tinh thể, g 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 C (mg/l) 0 1 2 4 8 16
Lắc đều để hòa tan hoàn toàn Bacl2 thành dung dịch đồng nhất, sau đó đo độ hấp thụ A của dd chuẩn trên máy trác quang ở λ = 420nm. Từ đó, ta thiết lập phương trình đường chuẩn.
Đối với mẫu ta làm tương tư nhưng thay V dd sulfate chuẩn và V nước cất bằng 25 ml mẫu. Sau khi, có được độ hấp thụ A ta thế vào phương trình đường chuẩn trên ta có được hàm lượng sulfate trong mẫu..
III.4.2.5. Nitrate (NO3-)
Nitrat là giai đoạn oxy hóa cao nhất trong chu trình nitơ và là giai đoạn sau cùng trong tiến trình oxy hóa sinh học. Ở lớp nước mặt, nitrat thường dạng vệt nhưng đối với nước ngầm mạch nông, lại có hàm lượng rất cao. Nước uống có nhiều nitrat có thể gây bệnh sắc tố cho trẻ em. Do đó, nước cấp cho sinh hoạt, nitrat được qui định không vượt quá 6 mg/l
Để xác định hàm lượng nitrate có trong nước em đã dùng phương pháp so màu vì ion NO3- tác dụng với axut disunphoheric thành nitrophenol. Khi bị kiềm hóa thì dung dịch chuyển sang màu vàng và có độ màu phụ thuộc vào nồng độ NO3- có trong mẫu.
Các hóa chất cần thiết cho phân tích hàm lượng nitrate:
− Dung dịch disunphoheric: 30g phenol tinh khiết + 200 ml H2SO4 (d=1,84) đun cách thủy trong 6 giờ và để nguội
− Dung dịch NO3- chuẩn: 0,137g NaNO3 + H2O 1 lít dung dịch chuẩn chuẩn (0,1 mg/1ml)
− Dung dịch NaOH 10% Chuẩn bị đường chuẩn:
Cho các dung dịch theo thứ tự vào erlen 125ml
STT 0 1 2 3 4 5
V dd nitrat chuẩn, ml 0 5 10 15 20 25
Đun cách thủy đến cạn
Axit disunphophenic, ml 1 1 1 1 1 1
Vnước cất ml 25 25 25 25 25 25
NaOH 10% Cho từng giọt đến khi có màu vàng
C(mg/l) 0 0.5 1 1.5 2 2.5
Sau đó đo độ hấp thụ A của dd chuẩn trên máy trắc quang ở λ = 410nm.Từ đó, ta thiết lập phương trình đường chuẩn.
Đối với mẫu ta làm tương tư nhưng thay V dd nitrat bằng 25 ml mẫu. Sau khi, có được độ hấp thụ A ta thế vào phương trình đường chuẩn trên ta có được hàm lượng nitrate trong mẫu.
III.4.2.6. Nitrit (NO2-)
Nitrit là giai đoạn trung gian trong chu trình phân hủy đạm. Vì có sự chuyển hóa giữa các dạng khác nhau của nitơ trong chu trình đạm, nên các vệt nitrit được sử dụng để đánh giá ô nhiễm hữu cơ. Nitrit hiện diện phổ biến trong các hệ thống xử lý nước thải, do nhóm khuẩn nitrosomoas chuyển hóa amon thành nitrit trong điều kiện hiếu khí.
Nitrite được xác định bằng phương pháp so màu, màu do phản ứng từ các dung dịch chuẩn và mẫu sau khi tác dụng với sulfanilic và nathylaminine ở môi trường pH = 2-2,5 là màu đỏ tím của azobenzol nathylamine sulfonic.
Các hóa chất cần thiết để phân tích natrite:
Dung dịch EDTA: 0,5g muối natri dẫn suất từ EDTA + nước cất 100ml
Dung dịch Napthylamine: 0,6g naphthylamine clohydrat + 50ml nước cất + 1ml HClđđ + nước cất 100ml (bảo quản lạnh, lọc trước khi sử dụng)
Dung dịch Al(OH)3
Dung dịch nitrite chuẩn nnitrite (0.02mg/l) Chuẩn bị đường chuẩn:
Cho các dung dịch theo thứ tự vào erlen 125ml
STT 0 1 2 3 4 5
V dd NO2- chuẩn, ml 0 2.5 5 7.5 10 12.5
Vnước cất ml 25 22.5 20 17.5 15 12.5
Dd EDTA, ml 0.5 ml/mỗi ống, đợi 10 phút
Dd acid sunfanilic 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Dd Acetate 0.5 ml/mỗi ống, đợi 20 phút
C(mg/l) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
Sau đó đo độ hấp thụ A của dd chuẩn trên máy trắc quang ở λ = 520nm.
Đối với mẫu ta làm tương tự nhưng thay V dd NO2- chuẩn và Vnước cất bằng 25 ml mẫu.
III.4.2.7. Tổng sắt
Sắt hiện diện khắp nơi trên trá`I đất, trong nước, hàm lượng sắt thay đổi: thường bế hơn 1mg/l đối với nước mặt, vài mg/l đối với nước ngầm và trong môt số trường hợp có thể lên đến hàng trăm mg/l
Nước có hàm lượngsắt vượt quá giới hạn cho phép ( >0,3mg/l) thường có mùi tanh, nước có màu đỏ sậm, đục, tạo cảm quan không tốt đối với người dùng.
Để xác định tổng sắt có trong nước em đã dùng phương pháp so màu vì Fe2+ tác dụng với phenanthrolenin tao thành màu đỏ cam. Và độ màu phụ thuộc vào lượng Fe có trong mẫu.
Các hóa chất cần thiết để phân tích Fe: − Axít HCl đậm đặc
− Dung dịch độn acetate NH4C2H3O2: cân 17,5 g CH3COONa +150 ml nước cất + 4,5 ml axít acetic + nước cất 1lít dung dịch.
− Dung dịch phenanthroline: 0,1g 1-10 phenanthrolein monohydrate +100 ml nước cất + 2 giọt HCl đđ
− Dung dịch sắt chuẩn 1ml = 2µg Fe.
Chuẩn bị đường chuẩn:
Cho các dung dịch theo thứ tự vào erlen 125ml
STT 0 1 2 3 4 5
V dd chuẩn, ml 0 5 10 15 20 25
Vnước cất ml 25 20 15 10 5 0
Dd đệm axetate 5 5 5 5 5 5
Dd phenanthroline 2 ml/mỗi ống, lắc đều, đợi 10 phút
C(mg/l) 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0
Sau đó đo độ hấp thụ A của dd chuẩn trên máy trắc quang ở λ = 510nm.
Đối với mẫu ta làm tương tự nhưng thay V dd chuẩnvà Vnước cất bằng 25 ml mẫu.
III.4.3. Các chỉ tiêu về vi sinh
III.4.3.1. Escherichia Coli (E.Coli)
Giai đoạn thử nghiệm giả định:
Với mẫu nước uống đóng chai thì số lượng vi sinh vật it nên không cần thiết phải pha loãng.
Xếp 7 ống nghiệm thành 3 dãy như sau:
− Dãy 1 : 5 ống mỗi ống chứa 20ml môi trường Lactose Broth. − Dãy 2 : 1 ống chứa 10ml môi trường Lactose Broth.
− Dãy 3 : 1 ống chứa 10ml môi trường Lactose Broth. Dùng pipette 10ml khử trùng cấy 10ml mẫu vào dãy 1.
Dùng pipette 1ml khử trùng cấy 1ml mẫu vào dãy 2. Dùng pipette 1ml khử trùng cấy 0.1ml mẫu vào dãy 3.
Lắc nhẹ mỗi ống để trộn đều mẫu nước thử với môi trường nuôi cấy, tránh tạo bọt khí.
Ủ tất cả các ống này ở 350C. Sau 24h lắc đều mỗi ống và quan sát sự sinh khí. Sự sinh khí trong 48h chứng tỏ thử nghiệm giả định dương tính (+)
Giai đoạn thử nghiệm xác định:
Đem tất cả ống giả định dương tính vào thử nghiệm xác định.
Lắc đều, dùng que cấy vòng lấy từ các ống nghiệm giả định dương tính chuyển vào các ống chứa môi trường Pepton water.
Đem ủ ở 440C trong 24-48h. Tiến hành xét nghiệm sinh hóa.
Nhỏ vài giọt thuốc thử Kovac’s có màu vàng nhạt vào ống nghiệm dương tính của thử nghiệm xác định . Nếu thuốc thử đổi màu làm thành một vòng đỏ sậm trên bề mặt. Kết luận dương tính.
Đọc kết quả theo bảng MPN (ở phần phụ lục)
III.4.3.2. Coliform
Phương pháp xác định : phương pháp MPN (với dãy 7 ống) Giai đoạn thử nghiệm giả định:
Với mẫu nước uống đóng chai thì số lượng vi sinh vật it nên không cần thiết phải pha loãng.
Xếp 7 ống nghiệm thành 3 dãy như sau:
− Dãy 1 : 5 ống mỗi ống chứa 20ml môi trường
− Dãy 2 : 1 ống chứa 10ml môi trường
− Dãy 3 : 1 ống chứa 10ml môi trường Dùng pipette 10ml khử trùng cấy 10ml mẫu vào dãy 1. Dùng pipette 1ml khử trùng cấy 1ml mẫu vào dãy 2. Dùng pipette 1ml khử trùng cấy 0.1ml mẫu vào dãy 3.
Lắc nhẹ mỗi ống để trộn đều mẫu nước thử với môi trường nuôi cấy, tránh tạo bọt khí.
Ủ tất cả các ống này ở 350C. Sau 24h lắc đều mỗi ống và quan sát sự sinh khí. Sự sinh khí trong 48h chứng tỏ thử nghiệm giả định dương tính (+)
Giai đoạn thử nghiệm xác định:
Lắc đều, dùng que cấy vòng lấy từ các ống nghiệm giả định dương tính chuyển vào các ống chứa môi trường BGBL.
Đem ủ ở 350C trong 48h.
Quan sát sự sinh khí ở bất kỳ thời điểm nào trong vòng 48h. Sự sinh khí chứng tỏ thí nghiệm xác định dương tính.
