Số thứ tự VNH4+ chuẩn 19,98 ppm (mL) Dung dịch Rochelle (mL) Dung dịch Nessler (mL)
f(x) = 0.136973126025985 x + 0.000603073747477534 0.6 R² = 0.999857686163254 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0
Hình 3.1. Đồ thị đường chuẩn amoniBảng 3.8. Kết quả đo mật độ quang amoni Bảng 3.8. Kết quả đo mật độ quang amoni
Số thứ tự
Nồng độ CNH4+ (ppm)
Mật độ quang
3.3.6.2. Đo mẫu
- Lấy chính xác bằng pipet 50 mL mẫu vào bình 100 mL. Thêm 0,1 mL muối Rochelle, trộn kỹ. Thêm 1 mL thuốc thử Nessler. Trộn kỹ và để yên 30 phút. - Mẫu chuẩn được tiến hành song song với mẫu thử.
- Nồng độ của mẫu chuẩn được chọn trong khoảng giới hạn đường chuẩn đo mẫu thử thường là 2 ppm.
Kết quả mẫu chuẩn
H %=
- H ≥ 95% thì giá trị kết quả mẫu thử nghiệm được chấp nhận. - H < 95% phải thực hiện lại mẫu thử nghiệm trên.
3.3.7. Công thức tính kết quả
Nồng độ N trong mẫu, đơn vị ppm, được tính theo cơng thức:
CN=(
C
Trong đó:
- CNH4+ là nồng độ NH4 đo lần 1 và 2 (ppm), đo từ đường chuẩn; - F là số pha loãng.
3.3.8. Kết quả thực nghiệm
Bảng 3.9. Kết quả xác định hàm lượng amoni trong mẫu nước sinh hoạt
Ngày nhận mẫu
10/07/2015
29/07/1015
3030-2 0,086 50 1 0,60 0,47 Đạt
Nhận xét: Theo QCVN 01 – 39 : 2011/ BNNPTNT và QCVN 02 : 2009/ BYT
quy định hàm lượng amoniac tối đa có mặt trong nước là 3 mg/L. Có một số mẫu đã vượt quá hàm lượng cho phép.
3.4. Xác định hàm lượng nitrit [14] [15]
3.4.1. Ý nghĩa môi trường
Các hợp chất nitrit trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc phát sinh từ các hoạt động của con người:
Hợp chất hữu cơ ⇌ NH3 ⇌ NH4+ ⇌ NO2- ⇌ NO3- ⇌ N2
Nitrit là hợp chất của nitơ và oxy, thường tồn tại trong đất và trong nước. Đây là nguồn cung cấp nitơ cho cây trồng. Sự có mặt của nitrit trong nước cho thấy nguồn nước đã bị nhiễm bẩn từ sử dụng phân bón trong nơng nghiệp, hệ thống xử lý nước thải, chất thải động vật, chất thải công nghiệp hoặc từ ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Tùy theo mức độ có mặt của các hợp chất nitơ mà ta có thể biết được mức độ ơ nhiễm nguồn nước. Khi nước mới bị nhiễm bẩn bởi phân bón hoặc nước thải, trong nguồn nước có NH3, NO2- và NO3-. Sau một thời gian NH3 và NO2- bị oxy hóa thành NO3-.
Nguồn gây ơ nhiễm nitrit
Nguồn gốc tự nhiên
Do cấu tạo địa chất và lịch sử hình thành địa tầng: Các hiện tượng xói mịn, xâm thực, hiện tượng sét trong tự nhiên…xảy ra giải phóng các hợp chất của nitơ dẫn tới các q trình nitrat hóa. Tuy nhiên, trong mơi trường tự nhiên, các hợp chất này có khả năng được đồng hóa và đưa về trạng thái cân bằng.
Nguồn gốc nhân tạo
- Sử dụng quá mức lượng phân bón hữu cơ, thuốc trừ sâu, hóa chất, thực vật đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới nguồn nước hoặc do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ càng làm đẩy nhanh quá trình nhiễm nitrit trong nước.
- Quá trình khoan khai thác nước diễn ra phổ biến cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước ngầm do lượng nước bị khai thác lớn mà lượng nước mới chưa kịp bổ sung dẫn tới quá trình xâm thực được đẩy mạnh, nước ngầm được bổ sung bằng việc thấm từ nguồn nước mặt xuống. Do các hoạt động của nguồn trên đã dẫn đến sự gia tăng nồng độ các chất nitơ trong nước bề mặt. Các chất này theo nước mặt thấm xuyên từ trên xuống hoặc thấm qua sườn các con sông, xâm nhập vào nước ngầm dẫn tới tình trạng tăng nồng độ hợp chất nitơ.
Ảnh hưởng của nitrit
Nitrit là những chất có tính độc hại tới sinh vật và con người vì sản phẩm nó chuyển hóa thành có thể gây độc cho cá, tôm… gây ung thư cho con người.
- Con người
Nitrit làm oxy hóa hemoglobin (huyết sắc tố) chứa trong hồng cầu, biến hemoglobin (Hb) thành methemoglobin (MetHb) khơng có khả năng vận chuyển O2 và thán khí giống như hemoglobin. Trẻ sơ sinh rất mẫn cảm với bệnh này do trẻ sơ sinh khơng có đủ enzyme trong máu để chuyển hóa methemoglobin trở lại thành hemoglobin. Trẻ em mắc chứng bệnh này thường xanh xao và dễ bị đe dọa đến mạng sống, đặc biệt là trẻ dưới 6 tháng tuổi. Khi bị ngộ độc nitrit thì cơ thể sẽ khơng thể làm trịn chức năng hơ hấp, có các biểu hiện như khó thở, ngột ngạt.
Mặc dù đã có những nghiên cứu nhằm đánh giá khả năng gây ung thư do ăn uống nước bị ô nhiễm nitrit (ở nồng độ cao) trong thời gian dài, nhưng cho đến nay các kết quả nghiên cứu chưa đủ để khẳng định mối tương quan giữa ăn uống nước bị nhiễm nitrit trong thời gian dài và ung thư. Nitrit vẫn được khuyến cáo là có khả năng gây ung thư ở người do nitrit sẽ kết hợp với các axit amin trong thực phẩm làm thành một họ
chất nitrosamin -1 hợp chất tiền ung thư. Hàm lượng nitrosamin cao khiến cơ thể khơng kịp đào thải, tích lũy lâu ngày trong gan có thể gây ra hiện tượng nhiễm độc, ung thư gan hoặc ung thư dạ dày. Trường hợp nhiễm độc trầm trọng nếu không được cứu chữa kịp thời dẫn đến nguy cơ tử vong cao.
- Sinh vật
Nuôi trồng thủy sản: Tôm, cá nước ngọt và các sinh vật thủy sinh khác. Nitrit khơng chỉ làm cá thiếu oxy vì tạo ra MetHb mà cịn tác động đến nhiều cơ quan khác bởi nhiều cơ chế khác nhau. Ví dụ ở cá hồi thì nitrit gây giãn mạch, bằng chứng là tăng sự rối loạn nhịp tim gây ra cao áp huyết; hoặc nitrit chuyển sang dạng nitơ monooxit (NO) làm cản trở q trình điều hịa, làm rối loạn q trình tiết hormon của tuyến nội tiết như quá trình tổng hợp hormone sinh dục bị ức chế khi đó những hormon này bị chuyển thành dạng ammoni hoặc urea để thải ra ngồi. Nitrit khơng dừng lại ở mang và máu mà cịn tích lũy trong gan, não và cơ. Lúc đầu khi lượng nirit vào cơ thể sẽ được máu (HbO2) chuyển hóa thành nitrat ít độc hơn và q trình chuyển hóa này cũng xảy ra ở gan nhằm giải độc nitrit cho cơ thể nhưng nếu nồng độ nitrit q cao thì cá có thể chết do nồng độ MetHb trong cơ thể tăng cao.
Tiêu chuẩn cho phép đối với nitrit
Hàm lượng nitrit cho phép trong nước sinh hoạt không được vượt quá 3 ppm.
3.4.2. Phương pháp xác định
Sử dụng phương pháp trắc phổ hấp thụ phân tử để xác định NO2- có trong nước sinh hoạt theo TCVN 6178:1996 ( ISO 6777 : 1984) “Chất lượng nước - Xác định
nitrit bằng phương pháp trắc phổ hấp thụ phân tử”. Phương pháp được áp dụng để đo
NO2– có nồng độ từ 10 đến 1000 µg/L, thể tích mẫu thử tối đa 40 mL.
3.4.3. Yếu tố cản trở
- Chlorin và nitơ triclorua (NCl3) tồn tại trong mẫu sẽ gây trở ngại đối với phương pháp này;
- Các ion: Sb3+, Au3+, Bi3+, Fe3+, Pb2+, Hg2+, Ag+... tạo tủa sẽ làm ảnh hưởng đến kết quả;
- Mẫu có độ kiềm cao dễ gây sai số khi phân tích;
- Chất lơ lửng trong nước cũng gây ảnh hưởng đến kết quả.
3.4.4. Nguyên tắc
Phản ứng của nitrit trong mẫu thử với thuốc thử 4 - aminobenzen sulfonamid với sự có mặt của axit octophotphoric ở pH = 1,9 để tạo muối diazo. Muối này sẽ tạo thuốc nhuộm màu hồng với N-(1- naphtyl)-1,2 diamonietan dihidroclorua (được thêm vào bằng thuốc thử 4-aminobenzen sulfonamid). Độ hấp thu ở 540 nm.
Phương trình :
3.4.5. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ
3.4.5.1. Hóa chất
- Axit octophosphoric, dung dịch 15 M.
- Hỗn hợp thuốc thử màu: Hòa tan 10g ± 0,125g 4-aminobenzen sunfonamid (NH2C6H4SO2NH2) trong hỗn hợp của 25 ml ± 0,25 ml axit octophotphoric 15mol
M và 100 ml ± 10 ml nước trong cốc thủy tinh có mỏ. Hịa tan 0,5 g ± 0,005 g N- (1naphtyl)-1,2-diamonietan dihidroclorua trong dung dịch tạo thành. Chuyển vào bình định mức dung tích 250 mL và pha lỗng với nước cất tới vạch, lắc đều. Dung dịch bền trong một tháng nếu bảo quản ở nhệt độ 2-5 oC.
- Dung dịch chuẩn gốc Fe(NO2)3: 999 mgNO2/L.
- Nitrit, dung dịch chuẩn trung gian 49,95 ppm: Dùng pipet hút 50 mL dung dịch NO2- chuẩn gốc 999 ppm vào bình định mức 1000 mL và định mức đến vạch. - Nitrit, dung dịch chuẩn làm việc 0,4995 ppm: Dùng pipet hút 5 mL dung dịch
chuẩn trung gian 49,95 ppm vào bình định mức 500 mL và định mức đến vạch.
3.4.5.2. Thiết bị và dụng cụ
- Máy quang phổ hấp thu UV- Vis; - Cuvet với chiều dài quang học 10 mm;
- Pipet: 5 mL, 10 mL, 15 mL, 20 mL, 25 mL, 50 mL; - Erlen: 50 ml;
- Micro pippette.
3.4.6. Quy trình xác định
3.4.6.1. Xây dựng đường chuẩn
Hút chính xác các lượng dung dịch chuẩn làm việc, thuốc thử vào bình định mức 50mL như trong bảng sau:
Bảng 3.10. Xây dựng đường chuẩn nitrit.
Số thứ tự
V chuẩn NO ppm (mL)
Thêm nước vào đến khoảng 40,0 mL
Vthuốc thử ( mL) 1,0
Lắc đều, định mức tới vạch 50 mL, để yên 20 phút, đo quang ở λ = 540 nm
Số thứ tự CNO2-(ppm) Mật độ quang 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 3.4.6.2. Đo mẫu
- Lấy 40 mL dung dịch mẫu vào bình định mức 50 mL (lượng thể tích mẫu lấy tùy thuộc vào nồng độ NO2- có trong mẫu, nên lấy từ 10 – 40 mL). Thêm 1 mL hỗn hợp thuốc thử màu sau đó định mức tới vạch. Lắc đều và để yên 20 phút rồi đem đo màu phức chất tại bước sóng 540 nm.
- Mẫu chuẩn được tiến hành song song với mẫu thử.
- Nồng độ của mẫu chuẩn được chọn trong khoảng giới hạn đường chuẩn đo mẫu thử thường là 0,15 ppm.
Kết quả mẫu chuẩn
H %= Hàm lượngthực tế ×100 Hàmlượng lý thuyết
- ≥ 95% thì giá trị kết quả mẫu thử nghiệm được chấp nhận. - < 95% phải thực hiện lại mẫu thử nghiệm trên.
3.4.7. Cơng thức tính kết quả
Hàm lượng N trong mẫu (đơn vị ppm), được tính theo cơng thức sau:
CmgN/ L=
Trong đó:
- CNO2- là nồng độ NO2-
xác định dựa trên đường chuẩn; - F là hệ số pha loãng.
3.4.8. Kết quả thực nghiệm
Bảng 3.12. Kết quả xác định hàm lượng nitrit trong mẫu nước sinh hoạt
Ngày nhận mẫu
10/07/2015
24/07/2015
Nhận xét: Theo QCVN 01 – 39 : 2011/ BNNPTNT và QCVN 01 : 2009/ BYT
quy định hàm lượng nitrit tối đa có mặt trong nước là 3 mg/L. Các mẫu trên đều đạt tiêu chuẩn.
3.5. Xác định hàm lượng nitrat [14] [16] 3.5.1. Ý nghĩa môi trường
Các hợp chất nitrat trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc phát sinh từ các hoạt động của con người:
Hợp chất hữu cơ ⇌ NH3 ⇌ NH4+ ⇌ NO2- ⇌ NO3- ⇌ N2
Nitrat là hợp chất của nitơ và oxy, thường tồn tại trong đất và trong nước. Đây là nguồn cung cấp nitơ cho cây trồng. Thông thường nitrat không gây ảnh hưởng sức khỏe, tuy nhiên nếu nồng độ nitrat trong nước quá lớn hoặc nitrat bị chuyển hóa thành nitrit sẽ gây ảnh hưởng có hại đến sức khỏe.
Sự có mặt của nitrat trong nước cho thấy nguồn nước đã bị nhiễm bẩn từ sử dụng phân bón trong nơng nghiệp, hệ thống xử lý nước thải, chất thải động vật, chất thải công nghiệp hoặc từ ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Ngoài ra, hàm lượng nitrat trong nước cao cho thấy nguồn nước đã bị nhiễm bẩn bởi một số chất ô nhiễm khác như vi khuẩn hoặc thuốc trừ sau, những chất ơ nhiễm này có thể thâm nhập nguồn nước và hệ thống phân phối nước giống như nitrat và nitrit. Tùy theo mức độ có mặt của các hợp chất nitơ mà ta có thể biết được mức độ ơ nhiễm nguồn nước. Khi nước mới bị nhiễm bẩn bởi phân bón hoặc nước thải, trong nguồn nước có NH3, NO2- và NO3-. Sau một thời gian NH3 và NO2- bị oxy hóa thành NO3-.
Nguồn gây ơ nhiễm nitrat
Nguồn gốc tự nhiên
Do cấu tạo địa chất và lịch sử hình thành địa tầng: các hiện tượng xói mịn, xâm thực, hiện tượng sét trong tự nhiên,… xảy ra giải phóng các hợp chất của
nitơ dẫn tới các q trình nitrat hóa. Tuy nhiên, trong môi trường tự nhiên, các hợp chất này có khả năng được đồng hóa và đưa về trạng thái cân bằng.
Nguồn gốc nhân tạo
- Sử dụng quá mức lượng phân bón hữu cơ, thuốc trừ sâu, hóa chất, thực vật đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới nguồn nước hoặc do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ càng làm đẩy nhanh quá trình nhiễm nitrat trong nước;
- Quá trình khoan khai thác nước diễn ra phổ biến cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước ngầm do lượng nước bị khai thác lớn mà lượng nước mới chưa kịp bổ sung dẫn tới quá trình xâm thực được đẩy mạnh, nước ngầm được bổ sung bằng việc thấm từ nguồn nước mặt xuống. Do các hoạt động của nguồn trên đã dẫn đến sự gia tăng nồng độ các chất nitơ trong nước bề mặt. Các chất này theo nước mặt thấm xuyên từ trên xuống hoặc thấm qua sườn các con sơng, xâm nhập vào nước ngầm dẫn tới tình trạng tăng nồng độ hợp chất nitơ.
Ảnh hưởng của nitrat
Thực ra NO3- không độc nhưng khi vào cơ thể nitrat được chuyển hóa thành nitrit nhờ vi khuẩn đường ruột. Ion này còn nguy hiểm hơn nitrat đối với sức khỏe con người. Do vậy, khi ăn uống nước có chứa nitrit thì cơ thể sẽ hấp thu nitrit. Nitrit có tác dụng oxy hóa hemoglobin (huyết sắc tố) chứa trong hồng cầu, biến hemoglobin (Hb) thành methemoglobin (MetHb) khơng có khả năng vận chuyển O2 và thán khí giống như hemoglobin.
Hàm lượng cho phép đối với nitrat
Hàm lượng nitrat cho phép trong nước không được vượt quá 50 ppm.
3.5.2. Phương pháp xác định
Sử dụng phương pháp quang phổ theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6180:1996 để xác định hàm lượng nitrat có trong mẫu nước.
3.5.3. Yếu tố cản trở
Khoảng nồng độ của các chất thường gặp trong các mẫu nước đã được kiểm tra về khả năng gây nhiễu đối với phương pháp này. Các chất gây nhiễu tiềm tàng là clorua, octophotphat, magie và mangan (II).
Magie axetat (Mg) Magie axetat (Mg)
3.5.4. Nguyên tắc
Đo phổ của hợp chất màu vàng được hình thành bởi phản ứng của axit sunfosalixylic (được hình thành do việc thêm natri salixylat và axit sunfuric vào mẫu) với nitrat và tiếp theo xử lý với kiềm.
Dinatri dihidro etylen dinitrilotetraaxetat (EDTANa) được thêm vào với kiềm để tránh kết tủa các muối canxi và magie. Natri nitrua được thêm vào để khắc phục sự nhiễu của nitrit.
3.5.5. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ
3.5.5.1. Hóa chất
- Trong suốt q trình phân tích chỉ sử dụng các thuốc thử thuộc loại tinh khiết phân tích, và nước cất.
- Axit sunfuric, CH2SO4 18 M. - Axit axetic băng, CCH3COOH 17 M.
- Dung dịch kiềm, NaOH = 200 g/L, [CH2-N(CH2COOH)CH2-COONa)]2.2H2O = 50 g/L: Hòa tan cẩn thận 200 g ± 2 g natri hidroxit dạng hạt trong 800 mL nước. Thêm 50 g ± 0,5 g dinatri dihidro etylendinitrilotetraaxetat ngậm 2 phân tử nước (EDTANa).{[CH2-N(CH2COOH)CH2-COONa)]2.2H2O} và hòa tan. Để nguội đến nhiệt độ phịng và thêm nước tới 1 lít trong bình đong. Bảo quản trong chai polyetylen. Thuốc thử này có thể bền trong thời gian dài.
- Dung dịch natri nitrua, NaN3 = 0,5 g/L: Hòa tan cẩn thận 0,05 g ± 0,005 g natri nitrua trong khoảng 90 mL nước và pha lỗng tới 100 mL bằng nước trong bình đong. Bảo quản trong chai thủy tinh. Thuốc thử này có thể bền trong thời gian dài