Phân tích theo SMEWW 3111.B & 3113.B:2005
Kim loại nặng là một trong những thành phần thường gặp trong nguồn nước
thiên nhiên và nước thải. bắt nguồn từ nhiều nguyên nhân khác nhau, từ quặng mỏ
Tổng quan về phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử
Nguyên tử hóa mẫu phân tích là một công việc quan trọng của phép phổ đo
hấp thụ nguyên tử, bởi vì chỉ có các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi mới cho phổ
hấp thụ nguyên tử. mục đích của quá trình này là tạo ra được đám hơi các nguyên tử
tự do từ mẫu phân tích với hiệu suất cao và ổn định, để phép đo đạt kết quả chính
xác và có độ lặp lại cao. Đáp ứng mục đích đó để nguyên tử hóa mẫu phân tích,
ngay nay người ta thường dùng hai kĩ thuật.
Thứ nhất là kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu trong ngọn lửa đèn khí, thứ hai là kĩ
thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa. chính vì vậy có hai kĩ thuật đo tương ứng:
phép đo phổ hấp thu nguyên tử trong ngọn lửa, và phép đo phổ không ngọn lửa. Kĩ thuật ngọn lửa
- Áp dụng xác định các kim loại Al, Sb, Ba, Be, Cd, Cr, Co, Cu, Pb, Mo, Ni, Ag, Sn có nồng độ cao (khi không sử dụng kĩ thuật lò graphite ).
- Áp dụng xác định Mn, Zn có nồng độ nhỏ nhất là 0.05mg/l.
- Có thể áp dụng phương pháp này để xác định kim loại có nồng độ cao
hơn bằng cách pha loãng mẫu Kĩ thuật lò
- Áp dụng xác định các kim loại Al, Sb, Ba, Be, Cd, Cr, Co, Cu, Pb, Mo, Ni, Ag, Sn có nồng độ trong khoãng 0.5-100g/l.
- Có thể áp dụng phương pháp này để xác định kim loại có nồng độ cao
hơn bằng cách pha loãng mẫu (mẫu pha loãng không quá 20 lần). Phân tích kim loại
2.3.8.1 Nguyên tắc
- Mẫu sau khi được xử lý bằng acid nitrit và hydro peroxit và các kim loại
được xác định trên máy quang phổ hấp thu nguyên tử
- Tùy theo nồng độ kim loại trong mẫu cao hay thấp mà chọn phương pháp đo phổ hấp thu nguyên tử bằng kĩ thuật lò graphite hay ngọn lửa
2.3.8.2 Các yếu tố ảnh hưởng
Nước bị nhiễm mặn ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Loại trừ bằng cách
dùng MIBK và ABDC để chiết các kim loại.
2.3.8.3 Thiết bị và dụng cụ
- Máy quang phổ hấp thu nguyên tử
- Bếp điện - Tủ hút - Bình định mức các loại - Pipet các loại - Cốc thủy tinh - Giấy lọc có kích thước lỗ lọc 0.45m
Lưu ý: dụng cụ cần phải rửa sạch, ngâm bằng HNO3 1:1 trong 15 phút, rồi tráng lại bằng nước cất
2.3.8.4 Chuẩn bị hóa chất
- HNO3 đậm đặc 65%, HClO4 đậm dặc. - H2O2 30%
- Dung dịch HNO3 1%: lấy 15ml HNO3 65% đậm dặc pha loãng và định mức thành 1000ml bằng nước cất.
- Dung dịch chuẩn gốc kim loại 1000mg/l
- Dung dịch chuẩn trung gian kim loại 10mg/l: hút 1ml dung dịch chuẩn gốc kim loại 1000mg/l và định mức 100ml bằng dung dịch HNO3 1%.
- Dung dịch chuẩn lam việc: pha loãng từ dung dịch chuẩn trung gian và
định mức bằng dung dịch HNO3 1%
2.3.8.5 Tiến hành phân tích
Bước 1: Phá mẫu
+ Lấy 100ml mẫu cho vào bình tam giác 250ml + Thêm 2 giọt HNO3 65%
+ Thêm 1ml H2O2, nếu mẫu có màu
+ Thêm 1ml HNO3 65% ngay khi mẫu còn nóng, đun cho đến khi dd coa màu nhạt
+ Để nguội, lọc mẫu qua giấy lọc vào bình định mức 100ml và định mức bằng nước cất
Bước 2: xây dựng đường chuẩn Sắt (Fe)
Phân tích Fe bằng kĩ thuật lò
Pha dung dịch Fe 10mg/l: Hút 2.5ml dung dịch chuẩn Fe (1000mg/l) định mức trong bình định mức 250ml bằng dung dịch HNO3 (1%)
Pha dãy chuẩn
Mẫu trắng dãy chuẩn: lấy 50ml dung dịch HNO3 1% vào bình định mức 50ml
Nồng độ dãy chuẩn 0.1 0.5 1 3 5 7 mg/l
Định mức lên 50ml bằng dung dịch HNO3 (1%) Đồng (Cu)
Phân tích Cu bằng kĩ thuật lò
Pha dung dịch Cu 10mg/l : Hút 2ml dung dịch chuẩn Cu (1000mg/l) định mức trong bình định mức 200ml bằng dung dịch HNO3 (1%)
Pha dãy chuẩn
Mẫu trắng dãy chuẩn: lấy 50ml dung dịch HNO3 1% vào bình định mức 50ml
Nồng độ dãy chuẩn 0.5 1 1.5 2 3 4 mg/l
Định mức lên 50ml bằng dung dịch HNO3 (1%) Đồng (Cu)
Phân tích Cu bằng kĩ thuật ngọn lửa (phân tích khi phương pháp lò không
đạt yêu cầu)
Pha dung dịch Cu 1µg/ml (dung dịch A): Hút 0.5ml dung dịch chuẩn Cu
(1000mg/l) định mức bằng dung dịch HNO3 (1%) lên 500ml.
Pha dung dịch Cu 100ng/ml (dung dịch B): hút 25ml dung dịch A định mức lên 250ml
Pha dãy chuẩn:
Mẫu trắng dãy chuẩn: lấy 100ml dung dịch HNO3 1% vào bình định mức 100ml
Nồng độ dãy chuẩn 10 20 30 40 50 70 ng/ml
Thể tích hút dd B 10 20 30 40 50 70 Ml
Định mức lên 100ml bằng dung dịch HNO3 (1%) Zn (Flame)
Phân tích Zn bằng phương pháp lò
Pha dung dịch Zn 10mg/l: Hút 1ml dung dịch chuẩn Zn (1000mg/l) định mức trong bình định mức 100ml bằng dung dịch HNO3 (1%)
Pha dãy chuẩn:
Mẫu trắng dãy chuẩn: lấy 100ml dung dịch HNO3
Nồng độ dãy chuẩn 0.05 0.1 0.5 1 1.5 2 mg/l
Định mức lên 50ml bằng dung dịch HNO3 (1%) Chì (Pb)
Pha dung dịch Pb 20mg/l (dd A): Hút 4ml dung dịch chuẩn Pb
(1000mg/l) định mức trong bình định mức 200ml bằng dung dịch HNO3 (1%) Phân tích Pb bằng phương pháp lò
Pha dãy chuẩn:
Mẫu trắng dãy chuẩn: lấy 100ml dung dịch HNO3
Nồng độ dãy chuẩn 10 20 30 40 50 mg/l
Định mức lên 100ml bằng dung dịch HNO3 (1%) Cadimi (Cd)
Phân tích Cd bằng phương pháp kĩ thuật lò
Pha dung dịch Cd 10mg/l: Hút 1ml dung dịch chuẩn Cd (1000mg/l) định mức trong bình định mức 100ml bằng dung dịch HNO3 (1%)
Pha dãy chuẩn:
Mẫu trắng dãy chuẩn: lấy 100ml dung dịch HNO3
Định mức lên 50ml bằng dung dịch HNO3 (1%) Mangan (Mn)
Phân tích Mn bằng phương pháp lò
Pha dung dịch Mn 10mg/l: Hút 1ml dung dịch chuẩn Mn (1000mg/l)
định mức trong bình định mức 100ml bằng dung dịch HNO3 (1%) Pha dãy chuẩn
Mẫu trắng dãy chuẩn: lấy 100ml dung dịch HNO3
Nồng độ dãy chuẩn 0.5 1 1.5 2 2.5 3 mg/l
Định mức lên 50ml bằng dung dịch HNO3 (1%)
Bước 3: Tiến hành đo mẫu bằng máy AAS (PG 990 hãng PG - INSTRUMENTS)
2.3.8.6 Tính toán kết quả
C = Cđo *f
Trong đó:
C: là hàm lượng kim loại trong mẫu (mg/l)
Cđo: hàm lượng kim loại đo được trên máy (mg/l) f: hệ số pha loãng.
Hình 2.31 Máy AAS phân tích kim loại 2.3.9 Dầu mỡ [18, 21]
Dùng máy OCMA – 300 của hãng Horiba để đo mẫu
2.3.9.1 Dụng cụ - thiết bị
Kết nối cáp nguồn, bật công tắc, đợi cho máy khởi động sau 20 phút rồi bắt
đầu vận hành
Các dụng cụ cần có:
- 1 hoặc 2 cốc (200ml) để chứa nước thải. - Xy lanh cho dung môi và mẫu kiểm tra. - Xy lanh cho HCl
- Rửa xylanh với dung môi S-316
Đặt cốc đựng nước:
- Chuẩn bị 1 hoặc 2 cốc nước như hình dưới.
2.3.9.2 Chuẩn bị hóa chất
- Dung môi S-316.
- Chất lỏng span cho kiểm chuẩn - Axit HCl.
Chuẩn bị dung dịch zero cho kiểm chuẩn
- Chuẩn bị dung môi S-316 sạch làm dung dịch chuẩn zero cho OCMA-300 Chuẩn bị cho dung dịch span để kiểm chuẩn
- Dùng dầu nặng B (B-heavy oil - trọng lượng riêng 0.895 ở 20oC) như là
chuẩn gốc để pha thành dung dịch span.
- Các dụng cụ cần: Dung môi S-316, Dầu nặng B, Xylanh, Bình tam giác 250ml. - Phương pháp chuẩn bị: Lấy 28µl dầu nặng B bằng xy lanh vào bình tam giác. Thêm dung môi vào bình tam giác đến vạch 250ml. Đóng nút và lắc đều.
Trước khi bắt đầu đo, phải kiểm chuẩn OCMA-300 với dung dịch chuẩn zero
và span được chuẩn bị trước.
Bước 1: Kiểm chuẩn zero
- Lấy 10ml dung môi S-316 và 20ml nước cất để kiểm chuẩn zero - Tiến hành đo 3 lần như vậy
Bước 2: Kiểm chuẩn span
- Lấy 10ml dung dịch Span đã pha trên và 20ml nước cất để kiểm chuẩn span. - Tiến hành đo 3 lần như vậy
Bước 3: Sau khi kiểm chuân xong chuyển máy qua chế độ Auto meas (chế độ đo tự động)
- Lấy 10ml dung môi S-316 và 20ml mẫu để đo lượng dầu mỡ có trong mẫu phân tích
- Tiến hành đo như vậy 3 lần
Hình 2.32 Máy OCMA – 300
đo dầu mỡ
2.4 Phương pháp xử lý số liệu, đánh giá. [13]
(Theo quyết định số 879/QĐ-TCMT ngày 01 tháng 7 năm 2011 của Tổng cục
trưởng Tổng cục Môi trường)
- Đánh giá chất lượng số liệu nhận được + Loại bỏ các số liệu không phù hợp Số liệu quá lớn
Số liệu vượt ngưỡng giá trị các thông số, vượt ngưỡng giới hạn thiết bị và
phương pháp quan trắc…
Số liệu tương quan không hợp lý - Đánh giá mức độ ô nhiễm
+ Đánh giá thông qua các thông số ô nhiễm, chia thành các nhóm: Độ đục
Các chất hữu cơ (DO, COD, BOD5)
Các dưỡng chất (theo tổng –N, tổng –P hoặc theo NO3 - , NO2 - , PO4 3- ) Tổng Coliform
Các chất nguy hại: một số kim loại nặng Fe, As, Cu, Pb, Cd, Cr… + Tùy thuộc vào mục đích đánh giá có thể thể hiện kết quả theo : Thời gian
Mức độ ô nhiễm theo đợt Mức độ ô nhiễm theo năm
So sánh mứcđộ ô nhiễm qua các năm
Không gian : so sánh diễn biến các thông số giữa các vùng khác nhau + Đánh giá diễn biến chất lượng nước qua từng đợt quan trắc: bằng cách vẽ
biểu đồ cột hoặc đường.
Cột X thể hiện vị trí quan trắc
Cột Y thể hiện thang dao động nồng độ các chất
+ Đánh giá diễn biến chất lượng nước theo khu vực: chỉ ra dao động nồng
độ ô nhiễm giữa các khu vực (dọc sông, khu vực chịu ảnh hưởng các hoạt động KTXH…) + Đánh giá chất lượng nước dựa trên tần suất phát hiện ô nhiễm:
F = (a/b)*100
Trong đó
a là giá trị thông số vượt QCVN b là tổng số giá trị của thông số F là tần suất phát hiện ô nhiễm
BOD5, COD, N-NH4, P-PO4, TSS, độ đục, Tổng Coliform, pH 1 1 1 1 ( ) i p i i i i i SI BP C q BP BP q q WQI (công thức 1) Trong đó:
BPi: Nồng độ giới hạn dưới của giá trị thông số quan trắc được quy định trong bảng 1 tương ứng với mức i
BPi+1: Nồng độ giới hạn trên của giá trị thông số quan trắc được quy định trong bảng 1 tương ứng với mức i+1
qi: Giá trị WQI ở mức i đã cho trong bảng tương ứng với giá trịBPi
qi+1: Giá trị WQI ở mức i+1 cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi+1 Cp: Giá trị của thông số quan trắc được đưa vào tính toán.
Bảng 2.1. Bảng quy định các giá trị qi, BPi
Giá trị BPi quy định đối với từng thông số
i qi BOD5 (mg/l) COD (mg/l) N-NH4 (mg/l) P-PO4 (mg/l) Độ đục (NTU) TSS (mg/l) Coliform (MPN/100ml) 1 100 ≤4 ≤10 ≤0.1 ≤0.1 ≤5 ≤20 ≤2500 2 75 6 15 0.2 0.2 20 30 5000 3 50 15 30 0.5 0.3 30 50 7500 4 25 25 50 1 0.5 70 100 10.000 5 1 ≥50 ≥80 ≥5 ≥6 ≥100 >100 >10.000
Ghi chú: Trường hợp giá trị Cp của thông số trùng với giá trị BPi đã cho trong bảng, thì xác định được WQI của thông số chính bằng giá trị qi tương ứng.
* Tính giá trị WQI đối với thông số DO (WQIDO): tính toán thông qua giá trị
DO % bão hòa.
Bước 1: Tính toán giá trị DO % bão hòa: - Tính giá trị DO bão hòa:
3 2 000077774 . 0 0079910 . 0 41022 . 0 652 . 14 T T T DObãohòa
T: nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (đơn vị: 0C). - Tính giá trị DO % bão hòa:
DO%bão hòa= DOhòa tan/DObão hòa*100
DOhòa tan: Giá trị DO quan trắc được (đơn vị: mg/l)
Bước 2: Tính giá trị WQIDO:
i i p i i i i SI C BP q BP BP q q WQI ( ) 1 1 (công thức 2) Trong đó:
Cp: giá trị DO % bão hòa
BPi, BPi+1, qi, qi+1 là các giá trị tương ứng với mức i, i+1 trong Bảng 3.2.
Bảng 2.2. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa
I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
BPi ≤20 20 50 75 88 112 125 150 200 ≥200
qi 1 25 50 75 100 100 75 50 25 1
Nếu giá trị DO% bão hòa≤ 20 thì WQIDO bằng 1.
Nếu 20< giá trị DO% bão hòa< 88 thì WQIDO được tính theo công thức 2 và sử
dụng Bảng 2.
Nếu 88≤ giá trị DO% bão hòa≤ 112 thì WQIDO bằng 100.
Nếu 112< giá trị DO% bão hòa< 200 thì WQIDO được tính theo công thức 1 và sử dụng Bảng 2.
Nếu giá trị DO% bão hòa≥200 thì WQIDO bằng 1. * Tính giá trị WQI đối với thông số pH
I 1 2 3 4 5 6
BPi ≤5.5 5.5 6 8.5 9 ≥9
qi 1 50 100 100 50 1
Nếu giá trị pH≤5.5 thì WQIpH bằng 1.
Nếu 5,5< giá trị pH<6 thì WQIpH được tính theo công thức 2 và sử dụng bảng 3. Nếu 6≤ giá trị pH≤8,5 thì WQIpH bằng 100.
Nếu 8.5< giá trị pH< 9 thì WQIpH được tính theo công thức 1 và sử dụng bảng 3. Nếu giá trị pH≥9 thì WQIpH bằng 1.
+ Tính toán WQI
Sau khi tính toán WQI đối với từng thông số nêu trên, việc tính toán WQI
được áp dụng theo công thức sau:
3 / 1 5 1 2 1 2 1 5 1 100 a b c b a pH WQI WQI WQI WQI WQI Trong đó:
WQIa: Giá trị WQI đã tính toán đối với 05 thông số: DO, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4
WQIb: Giá trị WQI đã tính toán đối với 02 thông số: TSS, độ đục WQIc: Giá trị WQI đã tính toán đối với thông số Tổng Coliform WQIpH: Giá trị WQI đã tính toán đối với thông số pH.
+ Đánh giá chất lượng nước dựa trên các chỉ số chất lượng nước
Sau khi tính toán được WQI, sử dụng bảng xác định giá trị WQI tương ứng với mức đánh giá chất lượng nước để so sánh, đánh giá, cụ thể như sau:
Bảng 2.4: đánh giá chất lượng theo chỉ số WQI
91 – 100 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt Xanh nước biển 76 – 90 Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt
nhưng cần các biện pháp xử lý phù hợp Xanh lá cây 51 – 75 Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục
đích tương đương khác Vàng
26 – 50 Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích
tương đương khác Da cam
0 – 25 Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ THẢO LUẬN
Mạng lưới quan trắc chất lượng nước mặt tỉnh Khánh Hòa từ một số trạm đã thiết lập từ sớm (1996), đến nay đã hoạt động trên 15 năm và ngày càng mở rộng để
phục vụ cho quan trắc đa mục tiêu hơn, đến nay mạng lưới quan trắc nước mặt đã gồm có 16 trạm. Các trạm quan trắc về cơ bản đã được đặt khá đầy đủở những địa
điểm cần thiết; các trạm nước được bố trí để theo dõi chất lượng nước sông (sông Dinh Ninh Hòa và sông Cái Nha Trang), cửa sông (cầu Bình Tân) và những nơi đang chịu sự áp lực của con người… Để đánh giá chất lượng nước mặt, kết quả
quan trắc các chỉ tiêu chất lượng nước mặt (xem phụ lục 2) được so sánh với QCVN 08: 2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (xemphụ
lục 3).
3.1 pH