Phƣơng pháp nghiên cứu

CHƢƠNG 2 ĐỊA ĐIỂM, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu

2.4.1. Phƣơng pháp hồi cứu.

Thu thập, phân tích và xử lý các thơng tin có liên quan, như thông tin về các kim loại nặng trong nước, trầm tích, sinh vật của các cơng trình đã cơng bố trong nước và nước ngồi, các thơng tin kinh tế, xã hội, sản xuất của khu vực quanh 2 hồ nghiên cứu.

2.4.2. Phƣơng pháp thu mẫu ngoài thực địa

- Mẫu nước được lấy ở 3 tầng: Tầng mặt, tầng giữa, tầng đáy, trộn theo tỉ lệ bằng nhau, cố định bằng axit HNO3 đậm đặc, đựng trong chai nhựa PE.

- Mẫu bùn được lấy ở tầng đáy, lấy ở các điểm nghiên cứu sau đó trộn đều, đựng trong túi nilon chuyên dụng.

- Mẫu sinh vật: Được thu bằng các dụng cụ thu mẫu.

- Các chai lấy mẫu nước hồ được rửa sạch, rửa lại bằng nước của điểm thu mẫu và được dán nhãn ghi đầy đủ các chi tiết về địa điểm, ngày giờ thu mẫu.

2.4.3. Bảo quản mẫu

- Mẫu nước: Mẫu nước sau khi thu từ hồ vể và bảo quản ở điều kiện như trong bảng sau:

Bảng 2.3. Phƣơng pháp bảo quản mẫu nƣớc

STT Thơng số

phân tích

Chai

đựng Thể tích Điều kiện bảo quản Thời gian bảo quản 1 Các thơng số

thủy lí hóa .

PE 1 lít 40 C 4h

2 Kim loại PE 1lít 1,5 ml HNO

đđ

24h

- Mẫu bùn: bảo quản ở nhiệt độ 4oC. - Mẫu sinh vật: Bảo quản ở nhiệt độ Oo C

2.4.4. Phƣơng pháp phân tích trong phịng thí nghiệm. [6],[10] 2.4.4.1 Phân tích chỉ tiêu thủy lí hóa. 2.4.4.1 Phân tích chỉ tiêu thủy lí hóa.

a. Xác định hàm lƣợng BOD5 (nhu cầu oxi hóa sinh học)

* Cách làm:

Mẫu nước được pha với tỉ lệ thích hợp, cho MnSO4, Azide, để lắng kết tủa, cho tiếp H2SO4 cho tan kết tủa, sau đó cho thêm hồ tinh bột rồi đem chuẩn độ bằng Na2SO3 0,025N.

* Cơng thức tính:

BOD5 = (DO1 – DO5)*hệ số pha lỗng Trong đó:

+ DO1 là DO của mẫu pha loãng đo ngay sau khi thu mẫu (mg/l) + DO5: DO của mẫu pha loãng sau 5 ngày (mg/l)

b. Xác định hàm lƣợng COD (nhu cầu oxi hóa hóa học) bằng phƣơng pháp Kali Pemanganat (KMnO4)

Cho vào bình tam giác dung tích 250ml (đã rửa sạch và sấy khô) 50ml mẫu nước cần thử (nếu mẫu nước thử có nồng độ chất hữu cơ lớn hơn 100 mg/l thì phải pha lỗng); thêm vào 5ml H2SO4 1 : 2, thêm đúng 10ml dung dịch KMnO4 0,01N (mẫu nước có màu hồng). Sau đó đun sơi 10 phút trên bếp điện, nhấc xuống chờ cho nhiệt độ hạ xuống 80-90C rồi thêm vào 10ml dung dịch (COOH)2 0,01N lắc đều cho mẫu nước mất màu (không màu) rồi dùng dung dịch KMnO4 0,01N để chuẩn độ cho đến khi mẫu nước chuyển từ khơng màu sang màu hồng nhạt thì kết thúc chuẩn độ. Ghi kết quả lượng KMnO4 đã tiêu tốn: V1.

Thay mẫu nước thử bằng 50ml nước cất để thí nghiệm một mẫu trắng.

Các bước tiến hành thí nghiệm được thực hiện tương tự như trên: lượng KMnO4 0,01N tiêu tốn là V2.

Chú ý: Tiến hành chuẩn độ ở nhiệt độ 80 – 90oC. * Cơng thức tính:

COD = (V1 – V2 ) x 8 Trong đó:

+ V1: Lượng dung dịch KMnO4 0,01N tiêu tốn để chuẩn mẫu nước thử (ml) + V2: Lượng dung dịch KMnO4 0,01N tiêu tốn để chuẩn mẫu nước cất (ml) + 8 : Đương lượng gam của oxi (g)

c. Xác định các chỉ số thủy lý hóa và nồng độ NH4+

- Các chỉ số thủy lý hóa pH, nhiệt độ, DO được đo bằng máy TOA. - Nồng độ NH4+ trong nước được xác định bằng bộ Test SERA của Đức.

2.4.3.2 . Phân tích hàm lƣợng kim loại nặng

a. Phƣơng pháp xác định kim loại nặng trong mẫu nƣớc * Phân tích Cd

- Lập thang chuẩn Cd: 0,03 - 0,06 - 0.12 ppm

Giới hạn đo ở bước sóng 1: 0,028 - 2 ppm

Hút 2,5 ml dung dịch tiêu chuẩn 1000 mg/l bằng micro pipet định mức 50 ml được nồng độ 50 mg/l. Hút 2.5 ml dung dịch 50 mg/l định mức 25 được nồng độ 5

mg/l. Hút lần lượt 0.3 - 0.6 - 1.2 ml dung dịch nồng độ 5 mg/l định mức 50 ml được các dung dịch chuẩn có nồng độ 0,03-0,06-0.12 ppm

* Phân tích Cu

- Lập thang chuẩn Cu: 0.1-0.3-0.6 ppm

Giới hạn đo của máy ở bước sóng 1: 0,077-5ppm

Hút 2,5 ml dung dịch tiêu chuẩn 1000 mg/l bằng micro pipet định mức 50 ml bằng HCl 2% được nồng độ 50 mg/l. Hút lần lượt 0.1 - 0.3 - 0.6 ml dung dịch nồng độ 50 mg/l định mức 50 ml được các dung dịch chuẩn có nồng độ 0.1 - 0.3 - 0.6 ppm

* Phân tích Pb

- Lập thang chuẩn Pb: 0.5-1 ppm

Giới hạn đo ở bước sóng 1: 0.45-20 ppm

Hút 2,5 ml dung dịch tiêu chuẩn 1000 mg/l bằng micro pipet định mức 50 ml được nồng độ 50 mg/l. Hút lần lượt 0.5-1 ml dung dịch nồng độ 50 mg/l định mức 50 ml được các dung dịch chuẩn có nồng độ 0.5-1 ppm

* Phân tích As:

Trong nước, asen vơ cơ hồ tan có thể tồn tại ở dạng As(III) hay As(V). Trước tiên, As(V) được khử về As(III) nhờ dung dịch NaI hoặc KI và axít ascobic. Tiếp theo, As(III) được hydrua hóa nhờ hydro mới sinh thành khí asin (AsH3). Hydro mới sinh được tạo bởi NaBH4 phản ứng với axít HCl. Các phản ứng xảy ra như sau:

H3AsO4 + 2 NaI + 2 HCl = H3AsO3 + I2 + 2 NaCl + H2O

H3AsO3 + 3NaBH4 + 3HCl + 6H2O = AsH3 (khí asin) + 3H3BO3 + 3NaCl + 9H2 Khí AsH3 được phân tích bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử theo nguyên lý sau: dịng khí argon mang khí asin tới bộ phận nguyên tử hoá mẫu để tạo ra các đám hơi nguyên tử tự do. Asen nguyên tử sẽ hấp thụ bước sóng đặc trưng (193,7 nm) từ đèn catốt rỗng asen và tạo ra phổ hấp phụ. Cường độ hấp thụ được đo nhờ hệ thống quang phổ và đetectơ. Phương pháp này xác định được hàm lượng asen tổng

As(T). Hàm lượng As(III) trong mẫu nước được tách nhờ cột tách aluminosilicat. Kết quả sau khi phân tích xác định hàm lượng As(T) và As(III), hàm lượng As(V) được tính tốn theo cơng thức: As(V) = As(T) - As(III).

* Phân tích Hg:

Vơ cơ hố mẫu đưa Hg trong nước về dạng Hg (II) và xác định hàm lượng theo kỹ thuật hydrua hố lạnh.

- Quy trình phân tích

100 ml nước+ 8 ml axit Sunfuric 1:1 + 4 ml axit Nitric 1:1 + 4 ml KMnO4 5% trộn đều và để 15'. Khi màu của thuốc tím biến mất thì thêm vài giọt để màu đỏ của dung dịch bền trong 15'. Thêm 4 ml K2S2O8 5% sau đó cách thuỷ 95o

C trong 2h, để nguội, thêm 4 ml hydroxylamin 8% để khử KMnO4 dư. Định mức và hút 10ml dung dịch mẫu để đo. thời gian chờ 5 giây, thời gian đo 30s, thời gian sục khí NaBH4 7s

Chú ý: Với mẫu khơng có chất hữu cơ thì chỉ thêm H2SO4 1:1 và đo

- Lập thang chuẩn 0 – 1 ppb

+ Dung dịch Hg 10 ppm: Lấy chính xác 1 ml dung dịch gốc Hg 1000 ppm vào bình định mức 100 ml và định mức bằng dung dịch HNO3 1.5% (V/V)

+ Dung dịch Hg 100 ppb: Lấy chính xác 1 ml dung dịch Hg 10 ppm vào bình định mức 100 ml và định mức bằng dung dịch HNO3 1.5% (V/V)

Dãy chuẩn của Hg: 0-1 ppb. Hút 0.1 ml dung dịch 100ppb định mức 10 được nồng độ 1 ppb

- Cơng thức tính:

Nồng độ Hg(ppb)= Nồng độ đo được (ppb)*Vđm/Vmẫu hút

+ Với các kim loại Cu, Cd, Pb, As, Cr: Lấy 500 ml mẫu đã hãm axit Nitric (3 ml axit/1 l mẫu) cô cạn. Đối với mẫu nhiều chất hữu cơ cần tăng lượng axit nitric phá mẫu. Hoà tan mẫu bằng 10 ml axit HCl 2% lọc và đo ngọn lửa trên máy hấp phụ nguyên tử.

b. Phƣơng pháp xác định kim loại nặng trong đất * Xử lý mẫu bùn đất (với Cd, Cu, Pb, As và Hg):

Cân 1 g đất đã nghiền ở trạng thái bột mịn và 6g hỗn hợp cacbonat (Na2CO3 : K2CO3) vào chén Ni. Sau đó nung ở 7500C trong 1 tiếng. Rửa sạch chén bên ngoài, thả vào cốc 250 ml nước có sẵn 100 ml nước cất nóng. Đun sơi khuấy để hồ tan mẫu, lấy cốc ra tráng sạch. Cho HCl 1:1 đến khi hết bọt khí CO2.

Đun cách cát cho bay hơi dung dịch (chú ý khi cạn để nhiệt độ thấp không bị bắn) khuấy để bay hơi hết axit đến khi mẫu khơ kiệt. Hồ tan mẫu bằng 15 ml HCl 1:1 nóng, đun nhẹ. Thêm 5 ml gelatin 2% (pha trong nước nóng) để nguội, lọc bỏ cặn Si định mức nước cất 100 ml. Dung dịch để đo các kim loại nặng Cd, Cu, Pb, As và Hg. Chú ý thang chuẩn đo được pha trong HCl 2%.

* Phân tích Cd

Lập thang chuẩn Cd: 0,03-0,06-0.12 ppm Giới hạn đo ở bước sóng 1: 0,028-2 ppm

Hút 2,5 ml dung dịch tiêu chuẩn 1000 mg/l bằng micro pipet định mức 50 ml bằng HCl 2% được nồng độ 50 mg/l. Hút 2,5 ml định mức 25 ml được nồng độ 5ppm. Hút lần lượt 0.3 - 0.6 - 1.2 ml dung dịch nồng độ 5 mg/l định mức 50 ml được các dung dịch chuẩn có nồng độ 0,03 - 0,06 - 0.12 ppm.

* Phân tích Cu

Lập thang chuẩn Cu: 0.5- 1.5-3 ppm

Giới hạn đo của máy ở bước sóng 1: 0,077-5ppm

Hút 2,5 ml dung dịch tiêu chuẩn 1000 mg/l bằng micro pipet định mức 50 ml bằng HCl 2% được nồng độ 50 mg/l. Hút lần lượt 0.5 - 1.5 - 3 ml dung dịch nồng độ 50 mg/l định mức 50 ml được các dung dịch chuẩn có nồng độ 0.5 - 1.5 - 3 ppm

* Phân tích Pb

Lập thang chuẩn Pb: 0.5-1.5-3 ppm Giới hạn đo ở bước sóng 1: 0.45-20 ppm

* Phân tích Asen:

Xác định đường chuẩn

Lấy 0.00; 1.0; 2.0; 10; 15; 20 dung dịch làm việc Asen (III) pha loãng đến 100ml bằng dung dịch HNO3 (2-5ml HNO3 đặc trong 1l nước cất) ta thu dãy chuẩn với nồng độ từ 0, 1, 2, 5, 10, 15, 20mg Asen (III)/l pha dung dịch chuẩn hằng ngày.

* Phân tích Hg

Dựa trên tính chất của Hg có khả năng thăng hoa tại một nhiệt độ trong những điều kiện nhất định, Hg được tách khỏi chất nền của mẫu đất nhờ kỹ thuật thăng hoa lấy chất phân tích

- Trình tự xử lý

Cân 0.5 g đất đã nghiền mịn trong cối mã não đến trạng thái bụi vào bình 2 bầu.

Thêm 0.5 gam bột Fe và 1 gam CaO vào bầu đáy, lắc nhẹ cho trộn đều. Làm lạnh phần ống thạch anh đến 100C bằng vải tẩm nước đá và đốt nóng bầu chứa mẫu trên đèn khí và quay đều bình thăng hoa để cho Hg thăng hoa, đến khi hỗn hợp có mầu đỏ nâu sẫm, đốt thêm 4 phút nữa. Khi Hg thăng hoa chúng sẽ bám vào thành ống thạch anh được làm lạnh. Bẻ dập bỏ bầu chứa mẫu ở dưới, lấy phần ống thạch anh có Hg bám vào đem hòa tan bằng dung dịch HNO3 (1/1) nóng (800C) định mức 25 ml dung dịch A, lấy dung dịch này để xác định Hg bằng phương pháp AAS theo kỹ thuật hóa hơi lạnh và xác định nồng độ Hg theo phương pháp đường chuẩn.

- Lập thang chuẩn 0 - 1ppb

+ Dung dịch Hg 10 ppm: Lấy chính xác 1 ml dung dịch gốc Hg 1000 ppm vào bình định mức 100 ml và định mức bằng dung dịch HNO3 1.5% (V/V)

+ Dung dịch Hg 100 ppb: Lấy chính xác 1 ml dung dịch Hg 10 ppm vào bình định mức 100 ml và định mức bằng dung dịch HNO3 1.5% (V/V)

+ Dãy chuẩn của Hg: 0-1 ppb. Hút 0.1 ml dung dịch 100ppb định mức 10 được nồng độ 1 ppb.

c. Phƣơng pháp xác định kim loại nặng trong thịt cá, ốc * Xử lý mẫu:

+ Mẫu cá, ốc được sấy khơ 60o

trong 24 giờ sau đó tán nhỏ.

+ Cho mẫu vào chén bạch kim, đưa vào lò nung, nâng nhiệt độ từ từ lên 500oC trong 1 giờ, tiếp tục nung trong 5 giờ.

+ Lấy chén ra, hòa tan cặn tro bằng HCl 20%, đun nóng để hịa tan tồn bộ cặn. Lọc dung dịch và định mức 25ml. Đây là dung dịch để xác định hàm lượng kim loại nặng bằng máy hấp thụ nguyên tử.

* Tiến trình đo:

Thực hiện giống như phương pháp xác định hàm lượng kim loại nặng trong nước.

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1. Các nguồn thải vào hai hồ nghiên cứu

Hồ Trúc Bạch:

Là nơi xả nước trực tiếp của các phố: Phó Đức Chính, Châu Long, Ngũ Xã, Phạm Hồng Thái, Đặng Dung, Nguyễn Trường Tộ, Nguyễn Biểu, Trấn Vũ… Hồ là một trong số cơng trình nằm trong dự án thốt nước Hà Nội giai đoạn 1, có trạm xử lý nước thải trước khi đổ ra hồ, nhưng nước hồ vẫn bẩn và ô nhiễm nặng nề. Quanh hồ Trúc Bạch là nơi tập trung nhiều nhà hàng, khách sạn, nơi vui chơi giải trí …cùng các hoạt động thương mại, du lịch. Trong những năm gần đây, do tốc độ đơ thị hóa và xây dựng phát triển nhanh, hệ sinh thái hồ Trúc Bạch đang bị suy thối và ơ nhiễm. Theo trung tâm Quan trắc và phân tích tài ngun mơi trường Hà Nội ngun nhân chính của tình trạng nước hồ bị ơ nhiễm nặng là do hồ Trúc Bạch phải nhận một lượng nước thải chưa qua xử lý quá lớn: nguồn nước chảy qua mương Ngũ Xã vào hồ bị ô nhiễm bởi cơ sở sản xuất đồng, nhôm, chất thải sau xử lý của nhà máy nước, nhà hàng, cống nước của các hộ dân sống quanh khu vực hồ thải vào. Nhiều khi, nước chảy vào hồ có màu trắng vàng, mặt nước liên tục sủi bọt đen, bốc mùi hơi thối.

Hiện hồ Trúc Bạch có hai mương xả nước thải ra hồ là Ngũ Xã một và Ngũ Xã hai và một hệ thống cống ngầm. Ngoài cống lớn đổ vào hồ có khoảng 10 cống. Cống lớn D1500 Ngũ Xã tiêu thoát nước cho khu vực phố Phó Đức Chính, Châu Long, Ngũ Xã và một phần phố Phạm Hồng Thái; Tuyến cống hộp 2 x (1,6m x 1,6m) thoát nước thải cho khu vực phố Đặng Dung, Nguyễn Trường Tộ; Tuyến cống bao D600 chiều dài 478 (m) thu gom nước thải khu vực phố Trấn Vũ, Nguyễn Biểu, Đặng Dung. Tổng lượng nước thải đổ vào hồ trung bình khoảng 10.000 m3/ngày đêm (Nhà máy xử lý nước Trúc Bạch, 2010).

Dọc hai bên bờ mương Ngũ Xã một và Ngũ Xã hai có rất nhiều cơ sở kinh doanh, sản xuất nhỏ lẻ, đa số các cơ sở này sản xuất các mặt hàng như bia hơi, chế

biến nhôm, đồng... Do các cơ sở này chưa có hệ thống xử lý nước thải nên hồ Trúc Bạch đang phải hứng chịu hàng nghìn m3

nước thải thơ mỗi ngày.

Hình 3.1. Rác thải hồ Trúc bạch tại cống thải Ngũ Xã

Bên cạnh đó là các nhà hàng ven hồ như nhà hàng bánh tôm Hồ Tây , nhà khách Quân đội... và nhiều hàng quán dịch vụ bán phở cuốn cũng xả nước thải vào hệ thống cống chung rồi thải ra hồ

Cùng nước thải sinh hoạt của hàng nghìn người dân sống trên địa bàn phường Trúc Bạch, nước rửa bể của Nhà máy nước Yên Phụ cũng là một nguyên nhân gây ô nhiễm hồ. Trung bình mỗi ngày Nhà máy xả ra khoảng 500m3

Mặc dù có trạm xử lý nước thải nhưng trạm xử lý nước thải Trúc Bạch có cơng suất nhỏ, 2.300 m3/ngày đêm, do đó, chỉ xử lý được 1/3 tới 1/5 lượng nước thải đổ ra hồ từ hệ thống cống thoát nước trên phố Nguyễn Biểu, Trấn Vũ, Nguyễn Trường Tộ và chợ Châu Long, lượng nước thải sinh hoạt còn lại ở khu dân cư sống xung quanh hồ Trúc Bạch đều xả thẳng ra hồ. Đây là lý do vẫn còn hơn 10 ống cống xả nước thải chưa qua xử lý, các ống này dàn trải quanh hồ, không qua xử lý của nhà máy, xả nước trực tiếp vào hồ.

Hồ Thanh Nhàn:

Hồ tiếp nhận trực tiếp nước thải sinh hoạt của khu dân cư các phố xung quanh, nhà hàng dịch vụ, nhà máy và cơ sở sản xuất như các lò mổ và ngay cả bệnh viện. Quan sát bên hồ thấy có 16 cửa cống thải nước ra hồ. Hồ được kè toàn bộ đến

Vị trí hồ Thanh Nhàn