CHƢƠNG 1 : TỔNG Q UN
1.6. Giới thiệu Bàu Thạc Gián – Vĩnh Trung
1.6.1. Vị trí địa lý
Hồ Thạc Gián – Vĩnh Trung nằm giữa hai phường Thạc Gián và Vĩnh Trung, quận Thanh Khê, thành phố Đà nẵng. Nguyên gốc hồ Thạc Gián – Vĩnh Trung là một cái đầm có diện tích khoảng 11 ha, do q trình đơ thị hóa nên diện tích hồ bị thu hẹp cịn lại khoảng 3 ha.
Hình 1.3. Bản đồ hồ Thạc Gián – Vĩnh Trung 1.6.2. Chức năng của hồ 1.6.2. Chức năng của hồ
Chức năng chính của hồ là hồ điều tiết nước mưa cho lưu vực khoảng 50 ha với mật độ dân cư khoảng 400-500 người/ha bao gồm các khu vực dân cư Bàu Thạc Gián – Vĩnh Trung, tuyến đường Nguyễn Văn Linh và một phần khu vực Tân
Thành, phường Nam Dương. Nước thoát ra hệ thống cống liên phường đổ ra biển qua cửa xã Tân An và ra hồ công viên về sông Phú Lộc. Tổng lượng nước tiêu thốt khi có mưa lớn nhất của hồ là 12.587,80 m3
.
Ngoài chức năng điều tiết nước mưa, hồ cịn góp phần vào việc tạo cảnh quan và điều hịa vi khí hậu cho khu vực dân cư xung quanh. Hồ còn tiếp nhận một phần nước thải của các hộ dân cư quanh hồ. Độ sâu mực nước trung bình vào mùa mưa là 1,8 m, mùa khơ là 1,4m. Xung quanh hồ có hệ thống cống bao quanh và các cơng trình cơng viên.
Dung tích: 40000-52000 m3, vào mùa mưa có thể chứa được hơn 65000 m3
nước.
Chiều dài và chiều rộng lớn nhất:
- Hồ Thạc Gián : chiều dài gần 200 m, chiều rộng khoảng 80 m. - Hồ Vĩnh Trung: chiều dài gần 158 m, chiều rộng khoảng 125 m.
1.6.3. Tình hình ơ nhiễm trƣớc đây và biện pháp kiểm sốt ơ nhiễm
Trước đây, hồ Thạc Gián – Vĩnh Trung là một trong những điểm nóng về mơi trường của thành phố. Sau đó, cơng ty phối hợp với Sở Tài nguyên – Môi trường Đà Nẵng tiến hành các hạng mục nạo vét bùn rác với gần 3.000 tấn bùn, chất thải rắn trong hồ đã được xử lý, lắp đặt hệ thống lưới chắn rác, xây dựng và sửa chữa các cửa xả, đập... để thốt nước. Vì vậy, khả năng thốt nước vào mùa mưa đã được cải thiện, hiện tượng úng ngập giảm hẳn. Đồng thời, sử dụng khoảng 15.000 lít chế phẩm sinh học để xử lý mùi hơi trong lịng hồ, giúp giảm hơn 90% các mùi ơ nhiễm tại đây.
Điều đáng chú ý là không thả bèo tràn lan như trước, Công ty Môi trường đô thị Đà Nẵng đã thiết kế các ơ chứa bèo giữa hồ, bố trí thành các hình hoa văn để vừa có tính thẩm mỹ, vừa xử lý được mùi hôi do tác dụng của bèo, tạo sự thơng thống cho mặt hồ. Việc thay loại bèo thường bằng loại bèo lục bình (Eichhorina crassipes) là loại thuỷ sinh có khả năng hấp thụ mạnh các chất dinh dưỡng, phân giải và đồng hố các chất bẩn trong mơi trường nước nhờ vi sinh vật bám trên thân và rễ của chúng đã có hiệu quả rất tốt.
Hình 1.4. Quang cảnh hồ Thạc Gián – Vĩnh Trung 1.7. Các phƣơng pháp lấy mẫu, bảo quản và vận chuyển mẫu 1.7. Các phƣơng pháp lấy mẫu, bảo quản và vận chuyển mẫu
Lấy mẫu và bảo quản mẫu là bước quan trọng trước khi phân tích tại phịng thí nghiệm. Những sai sót trong q trình này sẽ ảnh hưởng lớn đến kết quả phân tích. Do đó việc lấy mẫu và bảo quản mẫu cần phải được hết sức chú trọng. Việc lấy mẫu và bảo quản mẫu được hướng dẫn một cách chi tiết trong TCVN.
1.7.1. Các dạng mẫu 1.7.1.1. Mẫu đơn 1.7.1.1. Mẫu đơn
Là loại mẫu được lấy tại một điểm, ở thời điểm cụ thể, chỉ đại diện cho thành phần của nguồn tại thời điểm và địa điểm đó.
1.7.1.2. Mẫu tổ hợp
Mẫu tổ hợp cung cấp thơng tin chính xác hơn mẫu đơn vì đặc tính của dịng thải thường dao động và rất khó dự đốn. Có 3 loại mẫu tổ hợp:
Mẫu tổ hợp theo khơng gian: Bao gồm các mẫu đơn có thể tích bằng nhau và được lấy đồng thời tại các địa điểm khác nhau.
Mẫu tổ hợp theo thời gian: Bao gồm các mẫu đơn có thể tích bằng nhau và được lấy tại các khoảng thời gian bằng nhau trong một chu kỳ.
Mẫu tổ hợp theo lưu lượng: bao gồm các mẫu đơn ở các khoảng thời gian bằng nhau nhưng theo tỷ lệ lưu lượng dòng chảy.
Sự phân bố các chất ô nhiễm trong nước là không giống nhau do đó lấy mẫu phải lấy ở nhiều vị trí khác nhau và có thể trộn chung lại hay phân tích riêng lẻ tùy theo yêu cầu của công tác quản lý môi trường.
1.7.3. Thời gian, vị trí, tần số lấy mẫu và chọn phƣơng pháp lấy mẫu
Tần số lấy mẫu phụ thuộc vào thơng tin u cầu. Nói chung, khoảng cách một tháng giữa các lần lấy mẫu đơn là chấp nhận được cho đặc trưng chất lượng trong một thời gian dài. Để kiểm tra chất lượng nên dùng khoảng cách tối thiểu một tuần lễ. Nếu thấy chất lượng nước thay đổi nhanh cần lấy mẫu hàng ngày hoặc thậm chí lấy mẫu liên tục. Ngồi ra chất lượng nước thay đổi mạnh theo thời gian trong ngày, do đó các mẫu cần ln ln lấy tại cùng một thời điểm của ngày để giảm ảnh hưởng này trong trường hợp cần nghiên cứu.
Chọn phương pháp lấy mẫu phụ thuộc vào đối tượng chương trình lấy mẫu. Cần lấy mẫu cho những lý do đặc biệt hoặc cho kiểm tra chất lượng hầu hết là mẫu đơn. Để giám sát chất lượng nước dùng một loạt mẫu đơn. Phân tích một loạt mẫu đơn thường đắt nên chúng hay được gộp lại để giảm giá thành. Tuy nhiên, mẫu tổ hợp chỉ cho biết giá trị trung bình mà khơng cho ta biết chi tiết những cực trị về điều kiện và sự thay đổi chất lượng. Nên kết hợp lấy mẫu tổ hợp ở những khoảng thời gian ngắn và loạt mẫu đơn ở những thời gian dài hơn.
1.7.4. Thiết bị lấy mẫu
Các bình chứa mẫu phải được chọn sao cho khơng có sự tương tác giữa mẫu và thiết bị làm bình. Ánh sáng có thể ảnh hưởng đến các sinh vật có trong mẫu và có thể dẫn đến những phản ứng hóa học khơng mong muốn.
Đối với mẫu nước bề mặt chỉ cần nhúng một bình miệng rộng xuống độ sâu 0,5 m dưới mặt nước. Nếu cần lấy mẫu theo độ sâu thì có thể sử dụng thiết bị lấy mẫu theo độ sâu. Các loại thiết bị lấy mẫu nước được đưa ra trong TCVN 5992- 1995.
1.7.5. Các phƣơng pháp bảo quản mẫu
Tùy loại mẫu và chất phân tích ta sẽ có phương pháp bảo quản mẫu khác nhau như sau:
Trong tủ lạnh có khống chế nhiệt độ theo yêu cầu.
Trong kho kín, khơ ráo, khơng bụi, khơng có độc hại cho mẫu.
Trong tủ ấm có khống chế nhiệt độ theo yêu cầu.
Nhiệt độ thấp dưới 0 hay hệ khống chế nhiệt độ.
Trong mơi trường khí trơ argon, heli hay nitơ.
1.8. Sai số của phƣơng pháp phân tích [7]
Trong phân tích, việc đánh giá các kết quả là một trong các bước khơng thể thiếu được. Trong bước này việc tính sai số là quan trọng nhất vì nó cho ta biết kết quả phân tích thu được đúng và chính xác đến mức độ nào. Sai số có thể do chủ quan người làm thực nghiệm. Để tránh sai số này cần phải nhớ về những nhược điểm của cơ thể con người và cố gắng tiến hành quan sát khách quan hơn. Sai số có thể do dụng cụ phân tích nhưng sai số của phương pháp phân tích là nghiêm trọng nhất của sai số hệ thống vì chúng thường khơng được phát hiện.
1.8.1. Giá trị trung bình cộng
Giả sử tiến hành phép đo nào đó n lần ta thu được n giá trị thực nghiệm X1; X2; X3;…..;Xn. Khi đó giá trị trung bình của phép đo là:
n X X X X X 1 2 3 ..... n
Đây là giá trị gần với giá trị thực của đại lượng cần đo với xác suất cao nhất trong số các giá trị đo được.
1.8.2. Phƣơng sai
Phương sai của phép đo phản ánh độ phân tán của kết quả đo được đánh giá bằng: k X X S n i i 1 2 2 ) (
k: số bậc tự do. Nếu chỉ có một đại lượng cần đo X thì k = n-1. Giá trị
S= 2
S được gọi là độ lệch chuẩn của phép đo.
Độ lệch chuẩn của đại lượng trung bình cộng SXđược tính theo cơng thức sau:
S = ) 1 ( ) ( 1 2 2 n n X X n S n i i 1.8.3. Hệ số biến động
Giả sử tiến hành phân tích lặp lại n lần, ta được các giá trị kết quả x1; x2; xn. Từ các biểu thức tốn học được trình bày ở phía trên ta tính được X và S. Hệ số biến động v của phương pháp phân tích đặc trưng cho độ lặp lại hay độ phân tán của các kết quả thí nghiệm và được xác định bằng hệ thức:
v = 100%
X
S
Như vậy, chúng ta có thể tính hệ số biến động theo độ lệch chuẩn và ngược lại.
1.8.4. Biên giới tin cậy
Biên giới tin cậy là giá trị tuyệt đối của hiệu giữa giá trị trung bình cộng và giá trị thựcX của đại lượng phải đo: X . Trong thực tế, số lần thí nghiệm n thường nhỏ nên để tìm ta thường dùng chuẩn Student được tính theo cơng thức:
t = n S X S X X n tS X
Giá trị thực nằm trong khoảng
n tS X n tS
X với xác suất tin cậy nào đó.
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chất, dụng cụ và máy móc 2.1. Hóa chất, dụng cụ và máy móc
2.1.1. Hóa chất
Amonimolipdat: (NH4)6Mo7O24.4H2O. Kaliđihiđrogenphotphat: KH2PO4. SnCl2 tinh khiết loại phân tích. FeCl3.6H2O.
NaF tinh khiết phân tích. Nước cất. 2.1.2. Dụng cụ Bình định mức 1000ml, 500ml, 250ml, 100ml, 50ml. Cốc 100ml, 250ml, 500ml. Pipet 1ml, 2ml, 5ml, 10ml, 20ml, 25ml. Ống đong: 25ml, 50ml.
Phễu, đũa thủy tinh. Giấy lọc.
2.1.3. Máy móc
Máy đo quang V-530. Máy lấy mẫu U22.
2.2. Pha hóa chất
2.2.1. Dung dịch amonimolipdat
Hịa tan 10g (NH4)6Mo7O24.4H2O trong 400ml nước cất, thêm 7ml H2SO4 đậm đặc. Bảo quản trong chai thủy tinh màu sẫm, sau 48h
mới được sử dụng.
2.2.2. Dung dịch gốc photphat 0,1g/l
Cân chính xác 0,1432g KH2PO4.
Hịa tan vào cốc rồi chuyển vào bình định mức 1000ml. Định mức đến vạch thu được dung dịch gốc với nồng độ PO43-
là 0,1g/l. Dùng pipet lấy chính xác 50ml dung dịch chuẩn gốc PO43-
vào bình định mức 500ml sau khi đã tráng pipet 2 lần bằng dung dịch chuẩn gốc. Định mức đến vạch ta được dung dịch PO43-
có nồng độ là 0,01g/l.
2.2.3. Dung dịch SnCl2
Cân chính xác 1,95g SnCl2.2H2O hịa tan trong 18,4ml HCl đậm đặc rồi cho vào 50ml nước cất, trộn đều, bảo quản trong chai thủy tinh có nút nhám.
Mỗi lần làm hút 2,5ml dung dịch trên pha loãng bằng nước cất đến 10ml.
2.2.4. Dung dịch FeCl3 nồng độ 0,1g/l
Cân chính xác 0,1665g muối FeCl3.6H2O, hòa tan vào cốc sau đó cho vào bình định mức 1000ml. Thêm nước cất đến vạch được dung dịch FeCl3 nồng độ 0,1g/l.
2.2.5. Dung dịch NaF 0,1g/l
Cân chính xác 0,221g NaF, hịa tan vào cốc sau đó cho vào bình định mức 1000ml. Thêm nước cất đến vạch được dung dịch NaF nồng độ 0,1g/l (tính theo F-
).
2.3. Quy trình xây dựng đƣờng chuẩn xác định PO43-
Các dung dịch chuẩn làm việc PO43-
ở các nồng độ chính xác khác nhau được chuẩn bị từ dung dịch PO43-
0,1g/l và thêm các thuốc thử theo bảng 2.1.
Bảng 2.1. Bảng giá trị xây dựng đường chuẩn
trắng 1 2 3 4 5 6 Dung dịch PO43- 0,01mg/ml 1 3 5 7 9 12 0 Dung dịch amonimolipdat (ml) 0,5 Dung dịch SnCl2 (ml) 0,1 Nước cất Định mức thành 50ml Nồng độ PO43- (mg/l) 0,2 0,6 1 1,4 1,8 2,4 0 Để yên trong 20 phút.
Lắc đều, sau đó đem đo mật độ quang ở bước sóng max.
2.4. Quy trình phân tích PO43- bằng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS
- Lấy chính xác 10ml mẫu nước vào bình định mức 50ml. - Thêm một lượng amonimolipdat.
- Thêm một lượng SnCl2. - Để yên một thời gian.
- Lắc đều, đo mật độ quang tại bước sóng max. - Dựa vào đường chuẩn để suy ra nồng độ mẫu.
Thực nghiệm cho thấy, với quy trình này kết quả đo bị ảnh hưởng nhiều bởi lượng thuốc thử amonimolipdat, lượng tác nhân khử SnCl2, thời gian ổn định phức màu và ảnh hưởng của ion Fe3+
. Từ đó, chúng tơi tiến hành khảo sát lượng thuốc thử amonimolipdat, thuốc thử SnCl2, thời gian ổn định phức màu và ảnh hưởng của ion Fe3+ trên mẫu giả với nồng độ PO43- là 0,5mg/l.
2.5. Các quy trình khảo sát điều kiện tối ƣu
2.5.1. Quy trình khảo sát thời gian ổn định phức màu
- Chuẩn bị 9 dung dịch chuẩn PO43-
ở cùng nồng độ 0,5mg/l. - Thêm 0,5ml thuốc thử amonimolipdat.
- Để phản ứng tạo phức màu giữa thuốc thử và ion phân tích xảy ra trong những thời gian khác nhau cho từng mẫu từ 5 đến 45 phút.
- Tiến hành đo mật độ quang tại bước sóng max= 690nm. - Từ đó chọn thời gian thích hợp để dung dịch ổn định màu.
2.5.2. Quy trình khảo sát lƣợng thuốc thử amonimolipdat
- Chuẩn bị 7 dung dịch chuẩn PO43-
ở cùng nồng độ 0,5mg/l.
- Thêm một lượng chính xác (biến thiên) dung dịch amonimolipdat. - Thêm 0,1ml dung dịch thiếc (II) clorua.
- Để 20 phút cho phản ứng tạo phức màu xảy ra hồn tồn giữa thuốc thử và ion phân tích.
- Tiến hành đo mật độ quang tại bước sóng max= 690nm. - Từ đó xác định lượng amonimolipdat phù hợp cho phép đo.
2.5.3. Quy trình khảo sát lƣợng thuốc thử thiếc (II) clorua
- Chuẩn bị 7 dung dịch chuẩn PO43- ở cùng nồng độ 0,5mg/l. - Thêm 0,5ml dung dịch amonimolipdat.
- Thêm một lượng chính xác (biến thiên) dung dịch thiếc (II) clorua.
- Để 20 phút cho phản ứng tạo phức màu xảy ra hồn tồn giữa thuốc thử và ion phân tích.
- Tiến hành đo mật độ quang tại bước sóng max= 690nm. - Từ đó xác định lượng thiếc (II) clorua phù hợp cho phép đo.
2.5.4. Quy trình khảo sát ảnh hƣởng của Fe3+
đến quá trình xác định PO43-
- Chuẩn bị 7 dung dịch chuẩn PO43-
ở cùng nồng độ 1mg/l. - Bổ sung thêm một lượng Fe3+ chính xác (biến thiên). - Thêm 0,5ml dung dịch amonimolipdat.
- Thêm 0,1ml dung dịch thiếc (II) clorua.
- Để 20 phút cho phản ứng tạo phức màu xảy ra hồn tồn giữa thuốc thử và ion phân tích.
- Tiến hành đo mật độ quang tại bước sóng max= 690nm. - Từ đó khảo sát được ảnh hưởng của Fe3+
2.6. Các quy trình đánh giá sai số thống kê 2.6.1. Quy trình khảo sát độ lặp lại 2.6.1. Quy trình khảo sát độ lặp lại
Mỗi phương pháp phân tích có một giá trị độ lặp lại riêng, để biết độ lặp lại của phương pháp xác định PO43-
ta làm như sau:
- Chuẩn bị 8 dung dịch mẫu phân tích PO43- có nồng độ chính xác là 0.5mg/l. - Lần lượt thêm vào mỗi mẫu 0,5ml dung dịch amonimolipdat, 0,1ml dung dịch thiếc (II) clorua đã khảo sát theo quy trình 2.5.2 và 2.5.3.
- Sau đó để 20 phút cho phản ứng tạo phức màu xảy ra hoàn toàn giữa thuốc thử và ion phân tích.
- Tiến hành đo mật độ quang tại bước sóng max= 690nm. - Từ đó xác định được độ lặp lại của phương pháp.
2.6.2. Quy trình khảo sát độ chính xác