2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.2. Phƣơng pháp điều tra, khảo sát thực địa
Tiến hành điều tra khảo sát, đo đạc, phỏng vấn thực tiễn nhằm xác định rõ hiện trạng và các nguồn tác động tới môi trƣờng nƣớc, nhu cầu sử dụng nƣớc cho các mục đích, cụ thể nhƣ sau:
- Khảo sát xác định các nguồn tác động đến chất lƣợng nƣớc của lƣu vực Sông Sompoy đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Thái Nguyên.
- Hiện trang công tác quản lý và bảo vệ môi trƣờng nƣớc trên địa bàn tỉnh.
2.2.3. Phƣơng pháp đo đạc, lấy mẫu ngoài thực địa và phân tích trong phịng thí nghiệm:
Theo TCVN và các Tiêu chuẩn của Hệ thống Quan trắc mơi trƣờng Tồn cầu (GEMS) hoặc Tiêu chuẩn Hoa Kỳ (Standard Methods for the Examination of Water and WasteWater) nếu TCVN khơng có.
Hình 2.2: Điều tra khảo sát thực địa khu vực quan trắc sông Sompoy, huyện Kaisone tỉnh Savannakhet
2.2.3.1. Phương pháp xác định tổng hàm lượng chất thải rắn lơ lựng (TSS) a. Phạm vi áp dụng
Hƣớng dẫn này quy định kiểm tra hàm lƣợng TSS trong mẫu nƣớc thải, nƣớc mặt, nƣớc ngầm và nƣớc biển có nồng độ lớn hơn 2mg/l.
b. Tiêu chuẩn trích dẫn
Tiêu chuẩn 6625:2000
c. Nguyên tắc của phương pháp
Mẫu đƣợc sau khi đƣợc làm đồng nhất sẽ đƣợc tiến hành lọc bằng giấy lọc sợi thủy tinh. Lƣợng cặn đƣợc giữ lại trên giấy lọc đƣợc sấy khô đến khối lƣợng không đổi ở 103 – 1050C. Khối lƣợng tăng lên trên sau khi lọc chính là lƣợng tổng chất rắn lơ lửng.
d. Yếu tố ảnh hưởng
Lƣu giữ và bảo quản mẫu luôn đồng nhất trong suốt quá trình vận chuyển. Nhiệt độ sấy cũng ảnh hƣởng quan trọng đến kết quả phân tích, vì mất mát mẫu do sự bay hơi của một số chất hữu cơ, nƣớc kết tinh, sự phân hủy hóa học do nhiệt, cũng nhƣ q trình oxi hóa, sự phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ sấy. Hạn chế tối đa việc mở tủ sấy trong quá trình sấy để giảm thiểu sự hút ẩm trở lại đối với mẫu.
Mẫu sau khi sấy ở 103 – 1050C có thể chứa nƣớc kết tinh cũng nhƣ một lƣợng nƣớc cơ học. Sự mất mát mẫu do q trình bay hơi hữu cơ có thể xảy ra, tuy nhiên ảnh hƣởng do quá trình này thƣờng là rất nhỏ.
Kết quả phân tích có thể giảm do sự chuyển đổi hóa học từ bicarbonate thành carbonate và khí CO2, một số muối gốc clorua và nitrate có thể bị mất trong quá trình sấy.
Lƣợng dầu mỡ cao trong mẫu cũng gây khó khăn trong việc chọn thời gian sấy hợp lý để khối lƣợng mẫu đạt đến giá trị không đổi.
Giới hạn khối lƣợng mẫu sau khi sấy khơng lớn hơn 200 mg, điều này có thể giải thích là do kéo dài thời gian lọc có thể gây tắc nghẽn giấy lọc hoặc có thể chất keo bị giữ lại làm tăng kết quả.
- Lò sấy hoạt động ở 1050C. - Mấy khuấy từ.
- Ống đong. - Beaker.
- Giấy lọc thủy tinh (khơng có chất kết dính hữu cơ) - Chén nung.
- Phễu lọc màng (membrane filter funnel.) - Máy hút chân không.
f. Lấy mẫu và bảo quản mẫu.
Mẫu phân tích đƣợc chứa trong chai thủy tinh hoặc chai nhựa, với điều kiện chất huyền phù (chất lơ lửng) khơng bám dính vào bình chứa. Bắt đầu phân tích càng sớm càng tốt. Nếu mẫu chƣa tiến hành phân tích ngay cần tiến hành bảo quản lạnh ở 40C cho đến khi phân tích để giảm thiểu sự phân hủy vi sinh của các chất rắn. Tốt nhất không nên lƣu mẫu quá 24h, trong một số trƣờng hợp không đƣợc lƣu mẫu quá 7 ngày. Để mẫu ở nhiệt độ phịng trƣớc khi tiến hành phân tích.
g. Cách tiến hành phân tích Xử lý mẫu
Các hạt không đồng nhất nhƣ lá, gậy, cá, rác... nên loại trừ khỏi các mẫu. Quá nhiều chất cặn lắng trên tấm lọc sẽ ngăn nƣớc và kéo dài q trình cơ cạn. Các chất bảo quản có trong mẫu khơng thể tồn tại một thời gian dài vì vậy các phân tích nên thực hiện càng sớm càng tốt. Sự vận chuyển và bảo quản trong thời gian ngắn thƣờng không ảnh hƣởng đến kết quả kiểm tra.
Phân tích:
Chuẩn bị giấy lọc thủy tinh: (nếu giấy lọc thủy tinh đƣợc sấy thì bỏ qua bƣớc này). Đƣa mặt nhám vào mặt trong phễu lọc, mở máy hút chân không và rửa ba lần liên tiếp với khoảng 20mL nƣớc cất. Tiếp tục hút để loại bỏ nƣớc hoàn toàn. Chuyển giấy lọc sang một đĩa nhôm trơ, cho vào tủ sấy ở khoảng nhiệt độ 103 – 1050C trong 1h, sau đó để nguội trong bình hút ẩm trong 15 phút, cân và ghi khối lƣợng. Lặp lại chu kỳ sấy, để nguội và cân cho đến khi khối lƣợng không đổi hoặc khối lƣợng thay đổi là nhỏ hơn 4% hay sự khác biệt khối lƣợng là 0,5 mg. Bảo quản giấy lọc trong bình hút ẩm.
Chọn thể tích mẫu phù hợp để khối lƣợng mẫu thu đƣợc sau sấy khoảng 2,5 – 200 mg cặn. Nếu khối lƣợng lọc nhỏ hơn 2,5 mg thì có thể tăng khối lƣợng mẫu lên đến 1L. Nếu thời gian lọc lâu hơn 10 phút thì có thể giảm khối lƣợng mẫu cho phù hợp.
Phân tích mẫu: Cho giấy lọc vào phễu lọc. Mở máy hút chân không, làm ƣớt giấy lọc bằng một lƣợng nhỏ nƣớc cất. Khuấy mẫu bằng máy khuấy từ để mẫu đạt độ đồng nhất, trong khi khuấy lấy một lƣợng mẫu phù hợp cho vào phễu lọc, vị trí pipet hút mẫu ở điểm gần trung điểm bình chứa nhƣng khơng nằm trong vùng xốy. Rửa lọc 3 lần với 10 mL nƣớc cất, tiếp tục hút chân không để khô mẫu trong khoảng 3 phút. Đối với mẫu có hàm lƣợng chất rắn hịa tan cao cần rửa lọc nhiều lần hơn. Cẩn thận lấy giấy lọc cho vào chén sứ. Sấy khô trong tủ sấy ở nhiệt độ 103 – 1050C trong khoảng 1h, lấy mẫu cho vào bình hút ẩm để cân bằng nhiệt độ đến nhiệt độ phòng và cân. Lặp lại chu kỳ sấy, hút ẩm và cân cho đến khi khối lƣợng thay đổi ít hơn 4% hoặc sự sai khác của các mẫu là 0,5 mg.
h. Tính tốn kết quả. L mg X V B A TSS( ) 1000, / Trong đó:
A: Khối lƣợng ban đầu của giấy lọc, mg
B: Khối lƣợng giấy lọc và mẫu sau khi sấy, mg V: Thể tích mẫu, mL 1000: Hệ số chuyển đổi thành 1L 2.2.3.2. Phương pháp xác định PO43- bằng phương pháp trắc phổ dùng Amoni Molipdat a. Phạm vi áp dụng
Phƣơng pháp này có thể áp dụng với tất cả các loại nƣớc kể cả nƣớc biển và nƣớc thải, các mẫu có hàm lƣợng phốtphát trong khoảng từ 0,006mg/l đến 0,8mg/l, có thể xác định đƣợc hàm lƣợng cao hơn bằng cách lấy thể tích mẫu ít hơn hay bằng cách pha lỗng mẫu.
b. Nguyên tắc
Phản ứng giữa ion octophotphat và dung dịch axit chứa Molipdat và Antimon sẽ tạo ra phức chất antimon photphomolipdat. Khử phức chất bằng axit ascobic tạo thành phức chất màu xanh đậm. Đo độ hấp thụ có thể xác định đƣợc nồng độ octophotphat.
c. Yếu tố cản trở
Cặn silic, asenat, H2S, F-, Fe, Cr, Cu
d. Tiêu chuẩn trích dẫn
TCVN 6202 : 2008
e. Lấy mẫu và bảo quản mẫu:
Mẫu lấy phải đại diện cho khu vực nghiên cứu, mẫu đƣợc chứa trong chai polyetylen, polyvinyl clorua hoặc tốt nhất là lọ thủy tinh,và mẫu phải đƣợc hãm ngay bằng axit HNO3 tới pH < 2.
f. Dụng cụ, thiết bị và hoá chất
Dung dịch H2SO4 9M
Cho 500ml nƣớc cất vào cốc 1lit rồi thêm cẩn thận từ từ và khuấy đều 500ml H2SO4 đặc trộn kỹ dung dịch, chuyển dung dịch sang chai thủy tinh và bảo bảo quản ở nhiệt độ phòng
Dung dịch H2SO4 4,5M
Cho 500ml nƣớc cất vào cốc 1 lit rồi thêm cẩn thận từ từ và khuấy đều 500ml H2SO4 9mol/l trộn kỹ dung dịch, chuyển dung dịch sang chai thủy tinh và bảo bảo quản ở nhiệt độ phòng
Axit Ascobic 10%
Cân chính xác 10g C6H8O6 trong 100ml nƣớc cất và bảo quản chai trong chai thủy tinh màu nâu ở nhiệt độ 4oC, dung dịch bền trong 2 tuần và có thể sử dụng đƣợc khi dung dịch trong suốt và khơng có màu
Thuốc thử màu Molipdat trong Axit
Hòa tan 13g amoni heptamolipdat tetrahydrat [(NH4)6Mo7O24.4H2O] trong 100ml nƣớc cất. Hòa tan 0,35g antimon kali tatrat hemyhydrat K(SbO)C4H4O6.1/2H2O trong 100ml nƣớc.
Cho dung dịch molipdat vào 300ml dung dịch axit sulfuric 9mol/l, khuấy liên tục. Thêm dung dịch tartrat và trộn đều.
Octophotphat dung dịch chuẩn Photpho 50mg/l
Cân chính xác 0,2197g KH2PO4 (kali hidrogenphotphat) đã sấy khô đến khối lƣợng khơng đổi, hịa tan trong bình định mức 1000ml thêm vài giọt H2SO4 4,5mol/l và thêm nƣớc cất không chứa photpho tới vạch.
Octophotphat dung dịch chuẩn Photpho 2mg/l
Dùng pipet hút chính xác 4ml dung dịch chuẩn 50mg/l vừa pha ở trên vào bình định mức 100ml rồi dùng nƣớc cất định mức tới vạch
Máy đo quang UV Vis 630.
Bình định mức, cốc thủy tinh, pipet các loại.
g. Cách tiến hành
Xây dựng đƣờng chuẩn
Hút lần lƣợt 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 và 5,0 (ml) dung dịch chuẩn photpho nồng độ 2mg/l vào các bình định mức 25 (ml)
Thêm vào mỗi bình 10(ml) nƣớc cất; 0,5(ml) dung dịch axit ascobic; 1(ml) dung dịch Molipdat, lắc đều và định mức đến vạch.
Sau 15 phút phát triển màu, đo độ hấp thụ ở bƣớc sóng λ=880nm, dựng đƣờng hiệu chuẩn
Dung dịch có màu ổn định trong vịng 24 giờ.
Vẽ đồ thị, xác định hệ số tuyến tính và phƣơng trình tuyến tính.
Xác định Phốtphat (PO43-
)
Mẫu đƣợc lọc ngay trong 4h đầu khi lấy mẫu, nếu mẫu đã đƣợc giữ lạnh phải chờ mẫu về đến nhiệt độ phòng. Rửa sạch màng lọc kích thƣớc lỗ 0,45μm bằng nƣớc ấm 30 đến 40oC để loại bỏ phốtphat có trong giấy lọc, tiến hành lọc bỏ khoảng 10ml mẫu ban đầu rồi lấy phần cịn lại vào bình thủy tinh sạch để xác định hàm lƣợng phốt phát trong mẫu.
Nếu dung dịch sau khi lọc mà pH không nằm trong khoảng từ 3 đến 10 thì phải dùng NaOH 2mol/l hoặc H2SO4 2mol/l để điều chỉnh.
Thêm vào bình 0,5(ml) dung dịch axit ascobic; 1(ml) dung dịch Molipdat, lắc đều và định mức đến vạch.
Sau 15 phút phát triển màu, đo độ hấp thụ ở bƣớc sóng λ=880nm Dựa vào phƣơng trình đƣờng chuẩn tính nồng độ photphat trong mẫu.
h. Cách tính kết quả
Hàm lƣợng tổng Phốtphát có trong mẫu đƣợc tính theo đơn vị mg/l theo cơng thức sau:
mg/l PO43- - P = C* K
Trong đó: C là độ hấp thụ đo đƣợc trên máy tƣơng ứng với nồng độ mg/l của mẫu thử; K là hệ số pha loãng mẫu
i. Kiểm sốt chất lượng
Đƣờng chuẩn có hệ số R2 > 0,99
Tiến hành làm mẫu QC cho mỗi đợt mẫu phân tích.
- Thêm chuẩn PO43- vào mẫu thử . Hiệu suất thu hồi phải đạt 90% - 110%. Nếu ngồi khoảng này thì thực hiện lại phép thử.
- Phân tích mẫu lặp, sự sai khác tƣơng đối (%) của 2 lần làm lặp phải <20%. - Số lƣợng mẫu QC bằng 10- 15% tổng số mẫu cần phân tích của một chƣơng
trình quan trắc
2.2.3.3. Phương pháp xác định Amoni – phương pháp trắc phổ hấp thụ phân tự a. Phạm vi áp ụng:
Phƣơng pháp áp dụng để xác định Amoni trong nƣớc mặt, nƣớc ngầm và nƣớc thải. Giới hạn phát hiện từ 0,02mg/l.
b. Tiêu chuẩn trích ẫn: SMEWW 4500 NH3.B&F: 2012 c. guy n tắc:
Xác định Amoni dựa trên việc đo độ hấp thu của phức màu xanh indolphenol ở bƣớc sóng 640nm, đƣợc tạo thành bởi phản ứng của amoni, hypoclorit và phenol, có thêm xúc tác của natrinitropruside.
d. Thuốc thử, thiết ị ụng cụ:
Dung dịch Phenol
Dung dịch bảo quản trong chai thủy tinh và bền 1 tuần.
Dung dịch Oxi hóa
Cân 20g Natricitrat và 1g NaOH, hịa tan và định mức trong bình 100ml nƣớc cất. Trộn dung dịch trên với 25ml dung dịch NaClO 5%
Dung dịch đƣợc chuẩn bị cho mỗi ngày làm việc
Dung dịch Natrinitroprusiat 0,5%
Cân 0,5g Natrinitropruside, pha và định mức trong 100ml
Dung dịch bảo quản trong chai thủy tinh tối màu và bền trong 1 tháng.
Dung dịch chuẩn gốc Amoni (CN =1000mg/l)
Cân 1,9093 (g) NH4Cl, đã đƣợc sấy khơ ở 1050C trong 2 giờ. Hịa tan và định mức bằng nƣớc cất trong bình 500ml
Dung dịch bền trong 1 tháng
Dung dịch chuẩn (CN =100mg/l)
Hút 10ml từ dung chuẩn gốc (CN =1000mg/l), pha loãng và định mức trong bình 100ml
Dung dịch chuẩn làm việc (CN =2mg/l)
Hút 5ml từ dung dịch chuẩn (CN =100mg/l mức trong bình 250ml. Dung dịch pha lại trong ngày làm việc.
Máy đo quang UV-VIS, bình định mức, cốc thủy tinh và pipet các loại
e. X y ựng đường chuẩn:
Hút lần lƣợt 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 và 5,0 (ml) dung dịch chuẩn amoni nồng độ 2 mg/l vào các bình định mức 25 (ml)
Thêm vào mỗi bình 10(ml) nƣớc cất; 0,5(ml) dung dịch Phenol; 0,5 (ml) dung dịch natrinitroprusiat; 1,25 (ml) dung oxi hóa, lắc đều và định mức đến vạch.
Để phát triển màu ít nhất 1giờ trong ánh sáng dịu ở nhiệt độ phòng (22- 270C), đo độ hấp thụ ở bƣớc sóng λ=640nm.
Vẽ đồ thị, xác định hệ số tuyến tính và phƣơng trình tuyến tính.
f. Xác định:
Thể tích phần mẫu thử lớn nhất là 20ml, để xác định nồng độ nito dạng amoni tới 1 mg/l.
Các mẫu thí nghiệm có chứa các hạt lơ lửng phải để lắng hoặc lọc qua bông thủy tinh đã đƣợc tráng nƣớc trƣớc khi lấy mẫu thử.
Dùng pipet lấy phần mẫu thử vào bình định mức 25ml và nếu cần, pha loãng bằng nƣớc tới 20 1ml.
Thêm vào bình 0,5(ml) dung dịch Phenol; 0,5 (ml) dung dịch natrinitroprusiat; 1,25 (ml) dung dịch oxi hóa, lắc đều và định mức đến vạch.
Để phát triển màu ít nhất 1 giờ trong ánh sáng dịu ở nhiệt độ phòng (22-270C), đo độ hấp thụ ở bƣớc sóng λ=640nm.
g. Tính kết quả
Từ Abs của mẫu mơi trƣờng đo đƣợc, tính Cđo: C đo=(Abs-b)/a (mgN/l)
C_mẫu=C đf(mgN/l) Trong đó: f là hệ số pha lỗng
h. iểm sốt chất lượng
Đƣờng chuẩn có hệ số R2 > 0,99
Tiến hành làm mẫu QC cho mỗi đợt mẫu phân tích.
- Thêm chuẩn NH4 vào mẫu thử . Hiệu suất thu hồi phải đạt 90% - 110%. Nếu ngồi khoảng này thì thực hiện lại phép thử.
- Phân tích mẫu lặp, sự sai khác tƣơng đối (%) của 2 lần làm lặp phải <20%. - Số lƣợng mẫu QC không vƣợt quá 15% tổng số mẫu cần phân tích của một
chƣơng trình quan trắc
Đƣờng chuẩn có hệ số R2 > 0,99
Thực hiện mẫu QC bằng cách thêm chuẩn amoni vào mẫu thử. Hiệu suất thu hồi phải đạt 95% - 105%. Nếu ngồi khoảng này thì thực hiện lại phép thử.
Phân tích mẫu lặp, sự sai khác tƣơng đối (%) của 2 lần làm lặp phải <20%
i. Bảo quản mẫu:
Mẫu cần đƣợc lọc và phải bảo quản ở 4-5 0C, mẫu đƣợc phân tích sớm là tốt nhất.
2.2.3.4. Phương pháp xác đinh hàm lượng Đồng (Cu) theo phương nguy n tử hóa ngọn lửa
Khoảng xác định: Phƣơng pháp này thích hợp để xác định hàm lƣợng Đồng (Cu) trong nƣớc với khoảng nồng độ từ 0,05 mg/l đến 100 mg/l. Có thể dùng cho những nồng độ Cu cao hơn bằng cách pha loãng mẫu hoặc dùng thể tích mẫu thử nhỏ hơn. Có thể xác định Cu trong các mẫu bùn và trầm tích sau khi phá mẫu bằng một phƣơng pháp thích hợp.
Các chất sau đây gây nhiễu tới phƣơng pháp xác định:
Các ion sắt, đồng, niken, coban và chì khơng gây cản trở nếu chúng có mặt riêng rẽ với những nồng độ khơng q 100 mg/l.
Natri, kali, canxi, magiê, sulfat, clorua ở nồng độ dƣới 1000 mg/l không gây cản trở.
Nếu các ion nêu trên cùng tồn tại đồng thời trong dung dịch thì chúng có thể làm tăng hoặc giảm tín hiệu đo thậm chí khi chúng ở những nồng độ rất thấp. Một vài ion khác gây cản trở ngay ở những nồng độ rất thấp. Bởi vậy nên dùng phƣơng pháp thêm chuẩn để xây dựng đƣờng chuẩn và để phân tích những mẫu có thành phần chƣa biết. Ảnh hƣởng cản trở gây ra do hấp thụ nền có thể đƣợc loại bỏ bằng