Khoa Môi Trường Trường Đhkhtn-đhqghn

Từ kết quả trên có thể thấy nồng độ thuốc thử tối thiểu cần cho phản ứng là 1,0 ml với nồng độ amoni trong mẫu thí nghiệm tương ứng là 0,5 mg/L. Trong trường hợp nồng độ tối đa mà phép đo cho kết quả tin cậy là 1,0 mg/L thì nồng độ thuốc thử tương ứng là 2,0 ml dung dịch 3%. Lượng dư thuốc thử hầu như không ảnh hưởng đến độ hấp thụ quang của dung dịch mẫu; tuy nhiên để tiết kiệm, trong thực tế không nên dùng quá dư thuốc thử trong khi phân tích.

Trong các đối tượng nguồn nước nghiên cứu, các ion thường có mặt chủ yếu được liệt kê trên bảng 11. Cách tiến hành khảo sát được thực hiện theo quy trình tổng quát và trong các điều kiện tối ưu đã được xác định từ mục 3.2.1. đến 3.2.5.

Để đưa phép đo chuẩn phenat thành phương pháp phân tích nhanh phù hợp với phân tích nhiều mẫu trong một thời gian ngắn quy trình tổng quát đưa ra ban đầu được hiệu chỉnh lại như sau: Dung dịch đệm được trộn với dung dịch oxi hóa theo tỷ lệ 2 phần thể tích dung dịch đệm với 1 phần thể tích dung dịch oxi hóa và quy trình được thực hiện như sau:

Lấy 5 ml mẫu phân tích (có nồng độ amoni không vượt quá 1,00 mg/L) cho vào ống nghiệm dung tích 25 ml. Thêm 0,5 ml dung dịch nitroprusit 0,2 %, 1ml dung dịch đệm có pH = 10 và 1 ml dung dịch NaOCl (0,1 % Clo hoạt động), lắc đều sau mỗi lần cho thuốc thử rồi để yên trong vòng 1 phút. Thêm 1 giọt dung dịch thuốc thử thymol nồng độ 1,5 % NaOH trong kiềm, lắc đều, để yên 3 phút rồi đem đo độ hấp thụ quang ở 693 nm.

Đường chuẩn được xây dựng như sau: Chuẩn bị 11 ống nghiệm sạch, khô dung tích 10 ml. Lần lượt cho vào các ống nghiệm 5 ml dung dịch amoni có nồng độ tương ứng từ 0,0 mg/L, 0,1 mg/L...đến 1,0 mg/L. Thêm 1 giọt dung dịch nitroprusit, 3 giọt dung dịch hỗn hợp đệm-oxi hóa, lắc đều, để yên 1 phút. Thêm tiếp 1 giọt thuốc thử thymol trong kiềm, để yên 3 phút sau đó đem đo độ hấp thụ quang ở bước sóng có độ hấp thụ quang cực đại 690 nm so với mẫu trắng. Làm như vậy tối thiểu 3 lần. Số liệu của đường chuẩn được lấy từ giá trị trung bình của các lần đo.

Tất cả các mẫu phân tích sau này sẽ được tiến hành như quy trình trên làm với mẫu chuẩn. Kết quả được tính toán theo phương trình đường chuẩn

trong đó y là độ hấp thụ quang (ABS) và x là nồng độ amoni trong mẫu.

Theo các tài liệu đã công bố, tại các khu vực nam và tây – nam thành phố, nơi trên các tầng nước ngầm tại nhiều nơi có tồn tại một tầng than bùn. Đây là một trong những yếu tố rất quan trọng gây nên sự nhiễm amoni trong các tầng nước ngầm. Với công nghệ xử lý nước ngầm hiện nay ở Hà nội, chỉ một phần nhỏ amoni được xử lý, còn phần lớn vẫn nằm lại trong nước sau xử lý dùng để cấp cho nhu cầu sinh hoạt và ăn uống của người dân. Vì lý do này mà đề tài luận văn của chúng tôi sẽ khảo sát nồng độ amoni trong các nguồn nước cấp và một số nguồn nước khác để so sánh và có những nhận xét sát thực hơn. Do thời gian làm luận văn có hạn nên khu vực lấy mẫu chúng tối xác định là dải đất phía tây nam Hà nội bao gồm ba quận từ Cầu giấy sang Thanh xuân và tới Hoàng mai. Mỗi quận sẽ lấy 15 mẫu trên 15 đường phố rải rác trên khắp địa bàn các quận.

Tại quận Cầu giấy, các điểm lấy mẫu được tiến hành trên các phố: Xuân Thủy, Cầu Giấy, Nguyễn Phong Sắc, Phạm Hùng, Phạm Văn Đồng, Trần Quốc Hoàn, Tô Hiệu, Trung Kính, Yên Hòa, Hoàng Quốc Việt, Nghĩa Tân, Trần Đăng Ninh.

Tại quận Thanh Xuân, các mẫu được lấy tại các điểm khác nhau trên các phố: Làng Triều Khúc, Nguyễn Trãi, Hạ Đình, Khương Đình, Khương Trung, Nguyễn Tuân, Giáp Nhất, Vũ Trọng Phụng, Hoàng Văn Thái, Nguyễn Ngọc Nại, Cự Lộc, Ngõ Chính Kinh, Phan Đình Giót, Quan Nhân.

Tại quận Hoàng Mai mẫu được lấy tại các địa điểm khác nhau trên các phố: Ngõ Hoàng Mai 6, Ngõ Hoàng Mai 24, Nguyễn Đức Cảnh, Định Công 1, Định Công 2, Kim Đồng, Mai Động, Kim Giang, Nguyên An Ninh, Giáp Nhị, Giáp Bát, Tương Mai, Tân Mai.

Kế hoạch lấy mẫu được xác định mỗi ngày lấy 15 mẫu chia đều trên ba quận (mỗi quận 5 mẫu) và amoni được phân tích ngay trong ngày bằng phương pháp phân tích nhanh.

Bình đựng mẫu được sử dụng là các chai PE hoặc PP dung tích 0,5 lít, có nắp đậy kín khí. Trước khi dùng làm bình đựng mẫu, các chai được rửa sạch và tráng lại bằng nước không có amoni ba lần rồi được đậy kín nắp và vận chuyển đến địa điểm lấy mẫu.

Cách lấy mẫu được thực hiện như sau: khi đến địa điểm lấy mẫu, mở nắp chai, tráng chai ba lần bằng chính nước sẽ lấy làm mẫu phân tích; sau đó điền đầy nước mẫu và ngay lập tức đậy kín nắp lại.

Mẫu được phân tích ngay tại hiện trường hoặc bảo quản trong thời gian di chuyển không quá 4 giờ trong thùng hai lớp có nước đá để bảo đảm luôn ở khoảng 4⁰C để phân tích trong phòng thí nghiệm.

Các mẫu mang về phòng thí nghiệm được phân tích ngay, đại đa số không cần xử lý. Một số ít mẫu nếu bị đục sẽ được lọc qua giấy lọc băng xanh để loại hoàn toàn chất rắn lơ lửng. Trong trường hợp các mẫu có nồng độ amoni vượt quá thang chuẩn của các phép đo sẽ được pha loãng bằng nước cất không có amoni. Các mẫu có nồng độ amoni dưới 1,00 mg/L sẽ được phân tích bằng phương pháp phân tích nhanh với thuốc thử Phenat. Các mẫu có nồng độ amoni từ 1,00 mg/L đến 10,00 mg/L sẽ được phân tích bằng phương phương pháp phân tích nhanh với thuốc thử Nessler.

Mỗi mẫu được phân tích song song 3 lần theo quy trình phân tích nhanh đã trình bày ở trên. Độ hấp thụ quang đo trên máy Spectrophotometer JASCO V-530 sử dụng các đường chuẩn đã được lập từ trước hoặc so trên thang màu chuẩn để xác định nồng độ.

3.3.4. Kết quả phân tích amoni trong mẫu nước tại các quận

Kết quả phân tích mẫu tại quận Cầu giấy, Thanh xuân và Hoàng mai được thể hiện trên các bảng từ bảng 12 đến bảng 14.

Từ các kết quả trên các bảng 12 đến 14 để dễ nhận thấy hơn mức độ ô nhiễm amoni của các quận ta có thể thể hiện chúng trên các biểu đồ.

Từ các biểu đồ trên hình 14, 15 và 16 ta có thể thấy tại quận Cầu Giấy chỉ có 3 trên 15 mẫu có nồng độ amoni cao hơn 1,5 mg/L (nồng độ cho phép đối với nước ăn uống). Trong khi đó ở quận Thanh Xuân và quận Hoàng Mai có tới 8 trên 15 mẫu có nồng độ amoni cao hơn 1,5 mg/L. Với hiện trạng như thế có thể thấy mức độ ô nhiễm amoni có dấu hiệu đáng lo ngại, nhất là tại quận Thanh Xuân và Hoàng Mai có những mẫu nồng độ amoni cao tới trên 13 mg/L và 7 mg/L. Để so sánh mức độ ô nhiễm giữa các quận, chúng ta có thể sử dụng phương pháp so sánh theo tỷ lệ các mẫu bị nhiễm trên mức cho phép. Theo cách này thì mức độ ô nhiễm của quận Thanh Xuân và Hoàng Mai là ngang nhau và quận Cầu Giấy là ít ô nhiễm hơn. Với cách này chưa nói lên được mức độ trầm trọng về chất lượng nước đối với ion amoni hay mức độ nguy hiểm của sự ô nhiễm.

Một cách so sánh khác là ta có thể so sánh nồng độ trung bình của tất cả các mẫu tại từng quận với nhau. Nếu theo cách này thì ta thấy nồng độ amoni trung bình trong các mẫu của quận Cầu Giấy là 0,999 mg/L, quận Thanh Xuân là 3,225 mg/L và quận Hoàng Mai là 2,652 mg/L; có nghĩa là quận Thanh Xuân ô nhiễm hơn quận Hoàng Mai và quận Cầu Giấy là ít ô nhiễm nhất. Cách so sánh này cũng có sự bất cập của nó nếu trong số tập hợp 15 mẫu chỉ có 1 hoặc 2 mẫu có nồng độ rất cao so với tập hợp khác có tới 14 thậm chí đến 15 mẫu có nồng độ cao hơn giới hạn cho phép nhưng giá trị trung bình vẫn thấp hơn tập hợp ban đầu.

Trong những năm gần đây một cách so sánh có tính thuyết phục hơn và được nhiều nước trên thế giới áp dụng trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường giữa các vùng khác nhau. Đó là phương pháp sử dụng trị số nồng độ tương đối trung bình tổng cộng. Trị số nồng độ tương đối trung bình được tính toán theo biểu thức:



Trong đó Ci/Co = q là trị số nồng độ tương đối của chất ô nhiễm với Ci là nồng độ đo được tại điểm i và Co là nồng độ giới hạn cho phép của chất ô nhiễm trong môi trường. Nếu q > 1 là mẫu bị ô nhiễm; q = 1 là ở ngưỡng báo động có nguy cơ cao bị ô nhiễm và q < 1 là chưa bị ô nhiễm. Nếu xét trên cả một vùng đối với một chất ô nhiễm cho một tập hợp mẫu lấy ngẫu nhiên, ta có thể sử dụng trị số nồng độ tương đối trung bình  để đánh giá mức độ ô nhiễm và so sánh giữa các vùng với nhau. Nếu  của vùng 1 lớn hơn của vùng 2 có nghĩa là vùng 1 bị ô nhiễm hơn vùng 2 và ngược lại.

Qua quá trình nghiên cứu lựa chọn phương pháp phân tích nhanh amoni bằng phương pháp trắc quang chúng tôi có những kết quả như sau:

- Đã tìm ra được phương pháp phân tích nhanh ion amoni trong nước sinh hoạt theo phương pháp Nessler và phương pháp Phenate với các ưu điểm như thời gian xuất hiện màu nhanh (4 phút đối với phương pháp Phenate và 10 phút đối với phương pháp Nessler), thể tích mẫu phân tích là tối thiểu (10 ml đối với phương pháp Nessler và 5 ml đối với phương pháp Phenate), độ bền màu cao và cho kết quả khá chính xác.

- Sử dụng cả hai phương pháp nhân tích nhanh có thể phân tích khá chính xác nồng độ amoni trong nước sinh hoạt có nồng độ từ 0,1 mg/L đến 10,0 mg/L

- Đã sử dụng các phương pháp phân tích nhanh phân tích nồng độ amoni có mặt trong nước sinh hoạt ở ba quận phía tây và nam Hà Nội là quận Cầu Giấy, quận Thanh Xuân và quận Hoàng Mai.

- Đã tiến hành đánh giá mức độ ô nhiễm amoni trong nước sinh hoạt ở ba quận của Hà Nội nói trên và sử dụng các phương pháp khác nhau để xác định mức độ ô nhiễm amoni và so sánh mức độ ô nhiễm giữa các quận khảo sát.

- Kết quả khảo sát cho thấy quận Thanh Xuân có mức độ ô nhiễm cao nhất với nồng độ trung bình trong các mẫu phân tích là 3,225 mg/L và trị số nồng độ tương đối trung bình là 2,150 sau đó đến quận Hoàng Mai với các giá trị tương ứng là 2,652 mg/L và 1,788. Quận Cầu Giấy có thể nói là chưa bị ô nhiễm bởi amoni vì nồng độ trung bình của amoni trong các mẫu là 0,999 mg/L (nhỏ hơn 1,5 mg/L) và trị số nồng độ tương đối trung bình là 0,666 (nhỏ hơn 1).

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu Tiếng Việt

1. Lê Văn Cát (2002), Nghiên cứu phát triển công nghệ xử lý nước thải giàu hợp chất nitơ,photpho thích hợp với điều kiện Việt Nam, Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học thuộc chương trình nhà nước bảo vệ môi trường, Hà Nội, trang 25-40.

2. Nguyễn Ngọc Dung , Xử lý nước cấp, Nhà xuất bản xây dựng(2005), trang 56-70.

3. Quang Khải, Cảnh báo “cái chết” của một nhà máy nước, Việt báo ngày 25/9/2007.

4. Đồng Kim Loan, Trần Hồng Côn, Phạm Ngọc Hồ (2007), Quan trắc và phân tích môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội.

5. Hoàng Nhâm. Hóa học vô cơ, tập 2. Nhà Xuất bản Giáo dục, 2002.

6. Lê Thị Thanh Tâm (2003), Nghiên cứu sự biến đổi các hợp chất nitơ trong đới thông khí khu vực Hà Nội, Luận án tiến sĩ địa chất, Trường Đại học Mỏ Hà Nội.

7. Trần Kông Tấu, Ngô Văn Phụ, Hoàng Văn Huây và nnk (1986), Thổ nhưỡng học (tập 1 và 2), NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà Nội.

8. Quốc Thanh, Ô nhiễm sông Đồng nai: nước đang mất dần tính an toàn, Việt báo ngày 23.7.2006.

9. Nguyễn Thị Hồng Thịnh (2008), Nghiên cứu nguồn phát sinh ô nhiễm amoni trong nước ngầm vùng Thanh Trì- Hà Nội bằng kỹ thuật đồng vị, Luận án Thạc sĩ Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên.

10. QCVN 01: 2009/BYT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống, Hà nội, 2009.

11. QCVN 02: 2009/BYT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt, Hà nội, 2009.

12. Hiện trạng môi trường thành phố Hà Nội-sở khoa học công nghệ và môi trường thành phố Hà nội-9/2002.

13. Báo cáo dự án pilot Pháp Vân “Xử lý amoni trong nước ngầm quy mô pilot tại nhà máy nước Pháp Vân”, (Cơ quan chủ quản:Sở giao thông công chính Hà Nội, công ty kinh doanh nước sạch Hà nội, Cơ quan thực thi: Trung tâm nghiên cứu công nghệ môi trường và phát triển bền vững, trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà nội), Hà nội, 10/2005, trang 10-38.

14. Abbas Afkhami and Rasoul Norooz-Asl. Micelle-Mediated Extraction and Spectrophotometric Determination of Ammonia in Water Samples utilizing Indophenol Dye Formation. J. Braz. Chem. Soc., Vol. 19, No. 8 (2008), p. 1546-1552.

15. APHA, AWWA, WEF, Standard Methods for the examination of water and wastewater (18^th ed. 1992, 19^th ed. 1995 and 20^th ed. 2000), APHA Washington DC 20005.

16. Basil D.  Washo, Albert  Paladini and David  Rich, Rapid Field Test for Nitrate and Ammonia in Reclaimed Water, Courtesy of Everglades Research & Education Center Originally published Oct. 2006.

17. C.J. Patton et al. (1997), Spectrophotometric and Kinetics Investigation of the Berthelot Reaction for the Determination of Ammonia", The Analyst, vol. 122, pp. 464-469, Mar. 1997.

18. Chao-Hsiang Wu, Louis Scampavia, Jaromir Ruzicka and Bruce Zamost (2001), Micro sequential injection: fermentation monitoring of ammonia, glycerol, glucose, and free iron using the novel Lab-on-valve system, The Analyst, vol. 126, 291-297, 2001.

19. Keiichi Fukushi, Hideyuki Ito, kenichi Kimura, Kuriko Yokota, Keiitsu Saito, Kenji Chayama, Sahori Takeda, Shin-ichi Wakida (2006). Determination of ammonium in river and sewage samples by capillary zone electrophoresis with direct UV detection. Journal of Chromatography A, Volume 1106, Issues 1-2 (2006), p. 61-66.

20. Keith C. Brown and John F. Corbett (1997), The role of meta difunctional benzene dirivatives in oxidative hair dyeing. II. Reactions with p-aminophenols. J. Soc. Cosmet. Chem., 30, 191-211, 1997.

21. King Tong Lau, Steve Edwards and Dermot Diamond, Solid-state ammonia sensor based on Berthelot’s reaction, Sensors and Actuators B: Chemical, Volume 98, Issue 1, 1 March 2004, Pages 12-17.

22. P.L. Searle (1984), The Berthelot or Indophenol Reaction and Its Use in the Analytical Chemistry of Nitrogen, The Analyst, vol. 109, pp. 549-568, May 1984.

23. L. N. Demutskaya and I. E. Kalinichenko, Interaction of aliphatic polyamines with Nessler reagent, Journal of Analytical Chemistry, 2006, Vol. 61, No 11, pp. 1063-1066.

24. L. N. Demutskaya and I. E. Kalinichenko, Photometric determination of ammonium nitrogen with the nessler reagent in drinking water after its chlorination, Journal of Water Chemistry and Technology, 2010, Vol. 32, No. 2, pp. 90-94.

25. Martina Trinkel, Wolfgang Trettnak, Franz Reininger, Roman Benes, Paul O'Leary and Otto S. Wolfbeis, Study of the performance of an optochemical sensor for ammonia, Analytica Chimica Acta, Volume 320, Issues 2-3, 29 February 1996, Pages 235-243.

26. Minoru OKUMURA, Kaoru FUJINAGA, Yasushi SEIKE, Sachiko HONDA, A simple and rapid visual method for the determination of ammonia nitrogen in environmental water using Thymol, Fresenius J. Anal. Chem (1999) 365: 467-469.

27. Minoru OKUMURA, Sachiko HONDA, Kaoru FUJINAGA and Yasushi SEIKE, A Simple and Rapid in situ Preconcentration Method for Trace Ammonia Nitrogen in Environmental Water Samples Using a Solid-Phase Extraction Followed by Spectrophotometric Determination, Analytical Sciences, Vol. 21, No. 9 (2005), p.1137-1140.

28. Joon-Shik Park, Kwang-Bum Park, Kyu-Shik Shin, Hyo-Derk Park, Sang-Joon Park, Young-Hwa Song, Min-Chan Kim, Jeong-Rim Kim, Design and fabrication of integrated micro ammonia analysis system (IMAAS) with micro reactor and in-plane type optical detector using Berthelot reaction and micro fluidic devices, The 13th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, 2005. Digest of Technical Papers. TRANSDUCER Sapos; 05.Volume 2, Issue , 5-9 June 2005 Page(s): 1828 – 1831.

30. Solórzano L., (1969), Determination of Ammonia in Natural Waters by the Phenolhypochlorite Method, Limnol. Oceanogr. 14, 799-801.

31. United States Patent 7033839. Quick acting toxic ammonia test for aqueous samples. Primary Examiner: Warden, Jill ; Assistant Examiner: Cross, Latoya; Attorney, Agent or Firm: Barnes & Thornburg.

32. Volkita, Belkin, Abelivovich and soares (1996), “Biological denitrication of Drinking water using newspaper”, water reseach, Vol 30. pp 930- 945.

33. W. Sellien, R. Czolk, J. Reichert and H.J. Ache, Development of an optical-chemical sensor for the detection of ammonium ions, Analytica Chimica Acta, Volume 269, Issue 1, 2 November 1992, Pages 83-88.

34 . WHO, Envỉonmental Health Criteria 54. Ammonia, Geneva, 1986.

References and further reading may be available for this article. To view references and further reading you must purchase this article.
References and further reading may be available for this article. To view references and further reading you must purchase this article.

References and further reading may be available for this article. To view references and further reading you must purchase this article.

Luận văn Thạc sỹ khoa học Nguyễn Văn Khoa