Nguồn gốc nguyên thủy của clorua là từ khí HCl và một phần nhỏ từ sự phong hóa, hịa tan các khống có chứa clo trong thạch quyển. Trong nước đại dương ion Cl-
có nguồn gốc từ hoạt động phun trào ở đáy đại dương và một phần từ nước sông lục địa. Hàm lượng Cl- trong nước biển khá cao. Trong nước sơng, ao, hồ,.. có thể khơng
có hoặc có rất ít ion Cl-. Hàm lượng Cl- trong nước tự nhiên có thể biến đổi từ 0 đến 170 g/L.
Clorua thâm nhập vào nước bề mặt và nước ngầm từ cả nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo, như dòng thải từ các hoạt động trồng trọt có sử dụng phân bón vơ cơ, nước rò rỉ từ các bãi rác, thức ăn cho động vật, nước thải công nghiệp, nước biển thâm nhập... Bên cạnh đó, clorua trong nước có thể tăng mạnh qua các quá trình sử dụng clo để xử lý nước.
Ảnh hưởng của clorua
Ở người, 88% clorua tập trung ở vùng ngoại bào và đóng vai trị quan trọng trong q trình thấm lọc dịch trong cơ thể, duy trì áp lực thẩm thấu, cân bằng nước và cân bằng axit cho cơ thể.
Đến nay, chưa thấy có ảnh hưởng đáng kể nào đến sức khỏe con người do clorua gây ra. Một người khỏe mạnh có thể hấp thụ lượng lớn clorua nếu người đó uống đủ nước. Tuy nhiên, muối NaCl có khả năng làm tăng huyết áp nên đây là mối lo ngại đối với những người mắc bệnh tim hoặc bệnh thận.
Clorua làm tăng độ dẫn điện trong nước và do đó tăng khả năng ăn mịn của nước đối với các thiết bị kim loại. Trong đường ống dẫn nước bằng kim loại, clorua phản ứng với ion kim loại tạo thành các muối hòa tan và tăng hàm lượng ion kim loại trong nước ăn uống. Đối với ống nước bằng vật liệu có chứa chì, thường được bọc lớp oxit bảo vệ, nhưng clorua làm tăng khả năng ăn mòn đường ống. Clorua trong nước cũng có thể làm tăng tỷ lệ gây thủng các ống làm bằng kim loại.
Tiêu chuẩn cho phép đối với clorua
- Hàm lượng clorua tối đa cho phép trong nước ăn uống là 250 ppm. - Hàm lượng clorua tối đa cho phép trong nước sinh hoạt là 300 ppm.
3.2.2. Phương pháp xác định
Xác định hàm lương Cl- trong mẫu nước sinh hoạt bằng chuẩn độ kết tủa theo TCVN 6194 - 1996 (ISO 9297 - 1989) hoặc SMEWW 4500 - Cl-. Phương pháp này có
thể áp dụng trực tiếp xác định clorua hòa tan với nồng độ từ 5 ppm đến 150 ppm. Khoảng xác định có thể mở rộng đến 400 ppm bằng cách sử dụng buret có dung tích lớn hơn hoặc bằng cách pha lỗng mẫu. Do đó nhiều chất gây nhiễu nên phương pháp không thể áp dụng đối với nước ơ nhiễm có hàm lượng clorua thấp.
3.2.3. Yếu tố cản trở
Nồng độ các thành phần của nước ngầm, nước bề mặt và nước sinh hoạt không ảnh hưởng đến việc xác định. Các chất sau đây gây nhiễu tới phương pháp xác định:
- Các chất tạo nên các hợp chất bạc không tan như bromua, iodua, sunfit, xyanua, hecxaxyano sắt (II) và hexaxyano (III). Khi cần, ion bromua và iodua phải được xác định riêng rẽ;
- Các hợp chất tạo thành phức chất với ion bạc như ion amoni và ion thiosunfat; - Các hợp chất khử ion cromat, bao gồm ion sắt (II) và ion sunfit;
- Các chất gây nhiễu trên làm cho kết quả hàm lượng clorua cao;
- Các dung dịch đục hoặc có màu đậm có thể làm thay đổi điểm kết thúc ví dụ như sắt oxit ngậm nước. Bảng 3.4. Nồng độ các chất cản trở Chất Br- I- S2- CN-
Fe(CN)4-
Fe(CN)63-
3.2.4. Nguyên tắc
Trong môi trường pH = 5 - 9,5, ion Cl- được chuẩn độ bằng ion Ag+ với chỉ thị là K2CrO4. Điểm tương đương được nhận biết khi xuất hiện kết tủa nâu đỏ Ag2CrO4.
Phương trình :
Ag+ + Cl- ⇌ AgCl (kết tủa trắng)
CrO42- + 2Ag+ ⇌ Ag2CrO4 (kết tủa màu nâu đỏ)
3.2.5. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ
3.2.5.1. Hóa chất
- Dung dịch chuẩn AgNO3 0,02 M: Pha từ ống chuẩn AgNO3 0,1 N; - Chỉ thị K2CrO4 100 g/L: Hịa tan 10 g K2CrO4 pha lỗng đến 100 mL; - Dung dịch so sánh chuẩn gốc NaCl 0,02 M;
- Axit nitric CHNO3 = 0,1 M (bảo quản trong chai thủy tinh); - Natri hidroxit dung dịch CNaOH ≈ 0,1 M.
3.2.5.2. Thiết bị và dụng cụ - Pipet; - Buret 25 mL; - Erlen; - Bình định mức và một số dụng cụ thủy tinh khác. 3.2.6. Quy trình xác định
- Dùng pipet lấy 100 mL mẫu hoặc thể tích mẫu nhỏ hơn đã được pha lỗng đến 100 mL vào bát sứ trắng hoặc một bình hình nón hoặc cốc có mỏ trên một nền trắng.
- Cần phải điều chỉnh pH của mẫu trong khoảng 5 – 9,5. Nếu pH khơng nằm trong khoảng 5 – 9,5 thì dùng HNO3 hoặc NaOH để điều chỉnh pH của dung dịch. - Thêm 1 mL dung dịch thuốc thử kali cromat. Chuẩn độ bằng cách thêm từng giọt
dung dịch bạc nitrat cho đến khi dung dịch chớm chuyển thành màu nâu hơi đỏ. - Sau đó thêm một giọt dung dịch natri clorua thì màu phi biến mất.
- Dùng mẫu đã chuẩn độ và được xử lí bằng dung dịch natri clorua để so sánh với các chuẩn độ tiếp theo. Khi thể tích chuẩn độ vượt quá 25 mL, lặp lại phép xác định với việc sử dụng buret lớn hoặc phần thể tích mẫu thử nhỏ.
- Tiến hành mẫu trắng song song với mẫu thật dùng 100 mL nước thay mẫu thử.
3.2.7. Cơng thức tính kết quả
Nồng độ clorua , PCl, tính bằng miligam đo trên lít, tính theo cơng thức:
P
Cl
Trong đó:
- PCl là nồng độ clorua, mg/L; - Va là thể tích mẫu, mL;
- Vs là thể tích của dung dịch bạc nitrat dùng để chuẩn độ mẫu, mL; - Vb là thể tích của dung dịch bạc nitrat dùng để chuẩn độ mẫu trắng, mL; - C là nồng độ thực của dung dịch bạc nitrat, N;
- F là hệ số chuyển đổi f = 35453 mg/mol.
3.2.8. Kết quả thực nghiệm
Bảng 3.5. Kết quả xác định lại nồng độ AgNO3
Thể tích dung dịch chuẩn gốc NaCl 0,02 N
Thể tích dung dịch chuẩn AgNO3 Nồng độ dung dịch chuẩn AgNO3
Bảng 3.6. Kết quả xác định hàm lượng clorua trong mẫu nước sinh hoạtNgày nhận Ngày nhận mẫu 10/07/2015 29/07/2015 06/08/2015
Nhận xét: Theo QCVN 01–39:2011/ BNNPTNT và QCVN 02:2009/BYT quy
định hàm lượng clorua tối đa có mặt trong nước là 300 mg/L. Như vậy các mẫu trên không vượt quá giới hạn cho phép.
3.3. Xác định hàm lượng amoniac [3] [12] [13]
3.3.1. Ý nghĩa môi trường
Amoniac tồn tại trong nước dưới dạng ion giữa NH4+ hay NH3 hòa tan phụ thuộc vào pH của nước. Tùy thuộc vào pH của nước mà ln có cân bằng giữa NH4+ /NH3
trong nước.
Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng nhiễm bẩn amoni nhưng ngun nhân chính là do việc sử dụng quá mức lượng phân bón hữu cơ, thuốc trừ sâu, hóa chất… gây ảnh hưởng đến nguồn nước. Đặc biệt là quá trình phân hủy các chất hữu cơ chủ yếu là protein đó là q trình amoni hóa protein trong chu trình nitơ tự nhiên hoăc nước bị thấm nhiễm nước thải sinh hoạt hoặc công nghiệp.
Ảnh hưởng amoni
Tài liệu “Hướng dẫn về chất lượng nước của Tổ chức Y Tế Thế Giới” cũng như tiêu chuẩn 1329/2002 (Bộ Y tế) không cho amoni là chất nguy hại cho sức khỏe con người mà xếp vào nhóm ảnh hưởng cảm quan (mùi, vị) đến chất lượng của nước.
Nhưng trong quá trình khai thác, lưu trữ và xử lý…Amoni chuyển hóa thành nitrit và nitrat là những chất có tính độc hại đối với con người, vì nó có thể chuyển hóa thành nitrosamin có khả năng gây ung thư cho con người. Bên cạnh đó hàm lượng NH4+
trong nước uống cao có thể gây ra một số hậu quả như sau:
- Nó có thể kết hợp với clo tạo ra cloramin là một chất làm cho hiệu quả khử trùng giảm đi rất nhiều so với clo gốc;
- Nó là nguồn nitơ thứ cấp sinh ra nitrit trong nước, một chất tiềm năng gây ung thư;
- NH4+ là nguồn dinh dưỡng để rêu tảo phát triển, vi sinh vật phát triển trong đường ống gây ăn mòn, rò rỉ và mất mỹ quan.
Quy định về nồng độ amoni trong nước sinh hoạt [3]
Mặc dù khơng có hướng dẫn về ảnh hưởng đến sức khỏe của nitơ amoni (N- NH4+) nhưng các dẫn chất của amoni như nitrit, nitrat đều có hướng dẫn ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Trong QCVN 02:2009/BYT ngày 17 tháng 6 năm 2009, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước sinh hoạt cũng quy định nồng độ amoni cũng không vượt quá 3 ppm.
3.3.2. Phương pháp xác định
Sử dụng phương pháp Nessler theo hướng dẫn phương pháp HD 05/PPT N 5 của Trạm Chẩn đoán xét nghiệm và Điều trị - Chi Cục Thú Y TP.HCM (được trích từ tiêu chuẩn 4500-NH3 Nesslerization Method – Standard mothod).
3.3.3. Yếu tố cản trở
Các ion kiềm như Ca, Mg, Fe hay sunfit tạo nên dung dịch đục khi cho thuốc thử Nessler có mơi trường kiềm cao vào. Để loại bỏ ảnh hưởng, ta cho dung dịch ổn định là Rocherlle ngăn chặn sự tạo tủa của ion Ca, Mg còn thừa hiện diện trong thuốc thử kiềm.
3.3.4. Nguyên tắc
Amoniac trong môi trường kiềm phản ứng với thuốc thử Nessler tạo thành sản phẩm có màu từ vàng đến nâu sẫm, cường độ màu phụ thuộc vào hàm lượng amoniac có trong mẫu. Với hàm lượng amoniac thấp dung dịch thu được có màu vàng được đo ở bước sóng 420 nm, với hàm lượng amoniac cao dungdịch thu được có màu vàng nâu và được đo màu ở bước sóng 450 - 490 nm.
Phương trình:
2(2KI.HgI2) + NH3 + 3KOH ⇌ (NH2)Hg-O-HgI + 7KI + 2H2O
3.3.5. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ
3.3.5.1. Hóa chất
- Dung dịch muối Rochelle: Hòa tan 50 Kali Natri tartat tetrahydrat (KNaCH4O6.4H2O) trong 100 mL nước. Loại NH3 hiện diện trong muối bằng cách đun sôi dung dịch cạn đến 30 mL. Sau đó làm lạnh và thêm nước đến 100mL.
- Thuốc thử Nessler: Hòa tan 50 g HgI2 và 35 g KI vào lượng nước ít và cho từ từ, khuấy đều vào dung dịch NaOH đã được làm mát (80 g NaOH trong 250 mL nước). Thêm nước đủ 500 mL. (Trữ bình thủy tinh Bosilicat có nắp đậy bằng cao su và tránh ánh sáng mặt trời trực tiếp. Thuốc thử này ổn định 1 năm ở điều kiện
thường PTN). Kiểm ra thuốc thử được pha để đảm bảo thuốc thử có màu đặc trưng với hàm lượng NH3-N 0,1 mg trong vòng 10 phút sau khi cho thuốc thử vào và không tạo tủa trong 2 giờ .
- Dung dịch amonium gốc: 999 mg NH4+/L.
- Dung dịch NH4+ 99,9 ppm: Hút 50 mL dung dịch NH4+ chuẩn gốc 999 ppm vào bình định mức 500 mL, định mức đến vạch.
- Dung dịch NH4+ 19,98 ppm: Hút 100mL dung dịch NH4+ chuẩn 99,9 ppm vào bình định mức 500 mL, định mức đến vạch.
3.3.5.2. Thiết bị và dụng cụ
- Máy quang phổ UV- Vis; - Pipet 5, 10, 15, 20, 25, 50 mL; - Erlen 100 mL;
- Bình định mức 100 mL, 500 mL.
3.3.6. Quy trình xác định
3.3.6.1. Xây dựng đường chuẩn
Hút chính xác các lượng dung dịch chuẩn làm việc và thuốc thử như trong bảng sau:
Bảng 3.7. Xây dựng dãy chuẩn chuẩn amoni Số thứ tự 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. Cơng 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 cơng 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 quá 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 sơng, 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, tơm… 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