Đề tài Phân tích nước

m đặc và chất xúc tác trong điều kiện nhiệt độ cao (380oC đối với mẫu nước, 420oC đối với mẫu thực phẩm, mẫu đất), các hợp chất N nguồn gốc sinh học như aminoaxit, protein, peptid bị ôxy hoá thành NH3 và NH3 tác dụng với axit sunfuric sinh ra (NH4)2SO4 H2SO4 ® SO2 + 2O + H2O Phương pháp này không có khả năng phân huỷ được các hợp chất chứa nitơ như azid, azo, azin, hydrazon, hydrazin, nitro, nitroso, semicarbazon, oxime, hydroxylamin, nitrit, nitrat. Trước đây, HgO thường được dùng làm chất xúc tác quá trình vô cơ hoá mẫu. Tuy nhiên HgO không còn được dùng do dộc tính cao và thay thế bằng CuSO4, bột Se, TiO2. Ngoài ra, ta còn cho vào K2SO4 để tăng điểm sôi của hỗn hợp. Nếu mẫu chứa nhiều chất hữu cơ thì tiêu thụ nhiều H2SO4 hay mẫu chứa nhiều muối hoà tan, tỷ lệ muối/axit cao, nhiệt độ có thể tăng cao trên 400oC làm phân huỷ mất N. Cần thêm nhiều axit để tỷ lệ muối/axit cân bằng. Ngược lại quá nhiều axit H2SO4 sẽ làm nhiệt độ hạ thấp dưới 380oC khiến quá trình phá mẫu không hoàn toàn. - Bước 2: Thêm vào mẫu NaOH tạo môi trường kiềm, sục hơi nước để cất NH3 và hấp thu vào một lượng dư axit. - Bước 3: Chuẩn độ lượng axit còn lại (chuẩn độ ngược) hay so màu xác định NH3 Trước đây, người ta cho hấp thu NH3 vào axit H2SO4 0,1N. Tuy nhiên hiện nay, các quy trình đều dùng axit H3BO3 2% có ưu điểm là không cần pha nồng độ chính xác. Hoá chất: - Thuốc thử ôxi hóa : Hòa tan 67g K2SO4 và 3,65g CuSO4 vào khoảng 300ml nước cất, sau đó thêm vào từ từ 67ml H2SO4 đậm đặc và định mức 500ml. Ngoài ra, có thể pha riêng hỗn hợp xúc tác ở dạng rắn: Trộn kỹ 200 K2SO4 với 2g selen bột thô. - Dung dịch NaOH 50%: Hoà tan 250g NaOH và 12,5g Na2S2O3.5H2O trong 1000ml nước cất. - Chỉ thị hỗn hợp: Hoà tan 0,020g metyl đỏ và 0,100g bromocresol lục trong 100ml etanol hay nước cất. - Dung dịch hấp thu axit boric: Hoà tan 20g H3BO3 trong 1000ml nước cất. - Dung dịch axit HCl hay H2SO4 0,2N Thực nghiệm: Chọn thể tích hút mẫu cho vào bình Kendan như sau: 50 ml mẫu ứng với CN=20-50 mg/l, 100 ml mẫu ứng với CN=10-20 mg/l , 250 ml mẫu ứng với CN=1-10 mg/l. Sau đó thêm vào 50 ml hỗn hợp axit/xúc tác hay 7ml H2SO4 đậm đặc và 3,5g xúc tác K2SO4/Se. Với mẫu đất, thực phẩm cần thêm 5ml H2O2 35%. Thêm vài hạt đá bọt và đun nóng bình Kendan ở 380oC. Phải tiến hành giai đoạn này trong tủ hút thích hợp. Đun nóng đến khi khói trắng bắt đầu bốc lên, dung dịch trong bình trở nên trong suốt, không màu hoặc vàng nhạt/ xanh lá nhạt thì tiếp tục đun thêm 30 phút. Lưu ý: Thời gian phá mẫu hoàn toàn khoảng 60-120 phút ở 380oC. Sau vô cơ hóa, để bình nguội đến nhiệt độ phòng. Trong khi đó lấy 50ml dung dịch axit boric và 10 giọt chỉ thị vào bình hứng của máy chưng cất lôi cuốn hơi nước. Cần lưu ý để sao cho đầu mút của ống dẫn ra từ sinh hàn phải nhúng ngập vào dung dịch boric. Sau đó dùng ống đong thêm khoảng 40-50ml dung dịch NaOH/Na2S2O3và lắp ngay bình vào máy chưng cất. Đun nóng bình cất sao cho tốc độ chảy vào bình hứng khoảng 20ml/phút. Dừng cất khi đã thu được khoảng 200ml ở bình hứng. Chuẩn độ phần hứng được đến màu hồng bằng axit HCl hay H2SO4 0,02N và ghi thể tích axit tiêu thụ. 24b. Phương pháp phân hủy mẫu bằng persunphat: ∑N (phương pháp K2S2O8)= N hữu cơ + NH4 + NO3 + NO2 ∑N (phương pháp Kjeldahl)= N hữu cơ + NH4 Amoniac tự do, amonium, nitrit và nhiều hợp chất hữu cơ chứa nitơ ở trong mẫu được ôxy hóa thành nitrat bằng cách phân huỷ mẫu với potassium persunfat trong một hệ đệm kiềm ở nhiệt độ, áp suất cao. Sự khử nitrat thành nitrit thực hiện bằng cách cho qua cột chứa cadmi dạng hạt được xử lý với CuSO4. Nitrit sinh ra phản ứng với sulfanilamid và N-(1-naphthyl)-ethylendiamine tạo thành phức màu hồng. Đo quang ở bước sóng 543 nm. Không phải tất cả hợp chất nitơ chuyển định lượng thành nitrat trong quá trình ôxy hóa bằng . Độ chuyển hóa thấp có thể thấy với các hợp chất chứa nitơ với nối đôi hoặc nối ba và với các hợp chất chứa nhóm C = NH. Những hợp chất có nhóm amino tự do cũng chuyển hóa không hoàn toàn nhưng không bao giờ ít hơn 87%. Phương pháp phân huỷ này và cả phương pháp Kjeldahl không thể phân huỷ các hợp chất như azid, azo, azin, nitril, nitro, nitroso, oxim, semicarbazon, hydrazon. Cản trở chính là các chất hữu cơ khác (không chứa N) ở dạng hoà tan hoặc lơ lửng có trong mẫu, chúng cạnh tranh với hợp chất chứa N trong quá trình oxy hóa bằng persunfat. Hàm lượng ion Cl- cao cũng gây cản trở do cạnh tranh trong quá trình ôxi hoá. Cần cho dư chất oxy hóa và tăng thời gian ninh trong các trường hợp sau: COD của mẫu vượt quá 120 mg/l tính theo oxy hoặc TOC vượt quá 40 mg/l tính theo carbon. Mẫu mặn chứa nhiều ion Cl- Mẫu có các chất lơ lửng. Mẫu có các chất hữu cơ phân tử lớn, phức tạp như tanin, lignin, axit humic. Nếu sau khi ninh, các chất hữu cơ lơ lửng không tan được thì kết quả có thể mắc sai số âm. Trong nước thải sinh hoạt khi mà giá trị tổng N có thể lên tới 50 mg/l thì 70-85% N là dạng NH4, sản phẩm của quá trình khoáng hóa phân hủy vật thể hữu cơ. Hoá chất: * Dung dịch ôxy hóa (A): hoà tan 5g K2S2O8 và 2,4g NaOH trong 500ml nước cất. Thuốc thử này trữ trong chai tối màu, tránh ánh sáng, bền một tuần lễ. * Chuẩn N để kiểm tra hiệu suất quá trình ôxy hoá mẫu có thể pha từ một trong các chất: axit glutamic, glycin, urea, axit sulfamic, acetanilide, NH4Cl,…. Yêu cầu độ tìm thấy (recovery) phải đạt trong khoảng 90-110%. - Dung dịch glycin, 100 mg/l tính theo N Hoà tan 0,536 g H2NCH2COOH định mức 1000ml. Giữ trong bình thuỷ tinh. Nếu giữ trong tủ lạnh ở 0oC đến 5oC thì thuốc thử này bền ít nhất 6 tháng. - Dung dịch axit glutamic, 100 mg/l tính theo N Hoà tan 1,051g C3H5NH2(COOH)2 (đã sấy 105oC trong 24 giờ) định mức 1000ml. Có thể thêm 2 ml CHCl3 để bảo quản. * Dung dịch đệm Amoni: cân 10,0 g NH4Cl và 3-4 viên NaOH định mức 1000ml. Dung dịch này phải có pH=8,5. Thực nghiệm: - Giai đoạn phá huỷ mẫu bằng persunphat: hút V1=10ml mẫu vào chai ninh 50 ml, thêm 5ml dung dịch A, đậy nắp và ninh bằng autoclave (nồi hấp áp lực) ở 1200C trong 30 phút. Lấy chai ninh ra và để nguội đến nhiệt độ phòng. Lọc dung dịch qua giấy lọc vào bình định mức V2=25 ml rồi định mức tới vạch. Tiếp theo đem đi xác định nồng độ nitrat . - Giai đoạn xác định nitrat trong bình V2 bằng phương pháp cột khử Cd: Đường chuẩn NO3 bao gồm 5 dung dịch có nồng độ 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 mg/L. Nếu mẫu vượt quá chuẩn cao nhất, ta phải pha loãng để nằm trong dãy chuẩn (hệ số f2). Tuy nhiên, nếu mẫu vượt quá gấp nhiều lần, cách tốt nhất là hút mẫu thể tích V1 giảm đi nhưng không nhỏ hơn 1 ml. - Nồng độ N tổng số trong mẫu tính theo công thức sau: A: Mật độ quang của mẫu Ab: Mật độ quang của mẫu blank a,b: hệ số góc và đoạn chắn của phương trình hồi qui NO3 : y=ax+b f1=V2/V1 là hệ số pha loãng mẫu ban đầu, trong đó V1: thể tích hút mẫu, V2: thể tích bình định mức dùng chiết mẫu sau khi phá hủy bằng persunphat. f2: hệ số pha loãng mẫu hút ra từ bình V2 (nếu có) 25. PHOSPHAT (PO4) Phosphat có nguồn gốc chủ yếu từ việc sử dụng phân bón. Ngoài ra, polyphophat là chất làm mềm nước trong chất tẩy rửa, nước nồi hơi (hiện nay được thay bằng EDDS, đồng phân của EDTA). Phosphat nằm ở 3 dạng: dạng orthophosphat cung cấp P cho thực vật, dạng phosphat ngưng tụ(polyphosphat) có từ 2 nhóm othophosphat trở lên có trong chất tẩy rửa, xử lý nước và dạng phosphat hữu cơ. Orthophosphat là dạng hoạt tính, phản ứng với thuốc thử và có thể xác định trực tiếp. Để xác định 2 dạng sau ta cần phải xử lý mẫu như sau: thủy phân dạng phosphat ngưng tụ (pyro, meta, polyphosphat) trong môi trường axit mạnh, ôxy hóa phosphat hữu cơ với persunfat. Cả 3 dạng này đều có thể tồn tại hòa tan hay chất lơ lửng. Trong đất, lân khoáng tồn tại ở 3 dạng. Trong đó dạng hóa trị 1 (H2PO4-), hóa trị 2 (H2PO4-2) dễ tiêu; dạng hóa trị 3 (PO4-3) là dạng lân cố định mà cây trồng không sử dụng được. Trong đất luôn có sự chuyển hóa giữa các hóa trị tùy thuộc điều kiện môi trường, trong đó pH là yếu tố quan trọng. Nếu đất có mức pH = 7 lượng lân ở dạng hóa trị 1 tương đương hóa trị 2. Nếu đất có pH từ 5-6 lân hóa trị 1 nhiều hơn hóa trị 2. Trong đất chua (pH<5) lân ở dạng hóa trị 3 là chủ yếu. Lân trong đất có thể bị cố định bởi 3 nguyên nhân chính: - Các ion kim loại, do trong đất chua, có chứa nhiều ion sắt, nhôm tạo thành các muối phốtphát sắt, nhôm kết tủa. Lân lúc này đóng vai trò giảm độ độc của sắt, nhôm di động, giúp cây trồng phát triển. - Các khoáng sét trong đất. - Các cation kiềm thổ tạo thành các muối kết tủa. Phương pháp xanh molybden: Orthophosphat phản ứng với amoni molypdat trong môi trường axit tạo phức màu vàng chanh, sau đó bị khử bằng axit ascorbic về phức molypden màu xanh dương, dùng antimontatrat làm xúc tác. (NH4)2MoO4 + H2SO4 ® H2MoO4 + (NH4)2SO4 H3PO4 + 12H2MoO4 ® H3P(Mo3O10)4 + 12H2O H3P(Mo3O10)4 + Vit.C ® MoO3-x(OH)x Hoá chất: * Axit sunfuric 2,5M: 70ml H2SO4 đậm đặc/500ml * Potassium antimonyl tatrat: 0,137g K(SbO)C4H4O.1/2H2O =>500ml * Amoni moblydat (NH4)6Mo7O24.4H2O nồng độ 4% * Axit ascorbic nồng độ 1,76% * Thuốc thử bao gồm các dung dịch trên phối trộn theo tỷ lệ (tổng cộng 100 ml) và đúng thứ tự: 50 ml H2SO4, 5 ml Potassium antimonyl tatrat, 15 ml Amoni moblydat, 30 ml Axit ascorbic. Trước đó, các thuốc thử phải trở về nhiệt độ phòng và khuấy đều sau khi cho từng loại. Hỗn hợp này bền trong 4 tiếng. * Chuẩn PO4-P 100 mg/l: cân 0,2197g KH2PO4 định mức 500ml nước cất. Thực nghiệm : Lên màu đường chuẩn: Pha chuẩn 1 mg/l, từ dung dịch này hút 2, 4, 8, 10 ml vào bình định mức 25. Thêm 4 ml thuốc thử, định mức, lắc đều. Đợi 10 phút nhưng không quá 2 giờ đo ở bước sóng 880 nm, cuvet 5cm. Lên màu mẫu: Hút 20 ml mẫu nước đã qua lọc vào vào bình định mức 25 và cho các thuốc thử tương tự như chuẩn. Bảng. Mật độ quang và đường chuẩn PO4 V (ml) Nồng độ Abs 0 0 0,003 2 0,10 0,246 4 0,20 0,490 8 0,40 0,976 10 0,50 1,219 y = 2,432 x + 0,003 (0,41 mg/l =0.863) 26. TỔNG PHOSPHO USEPA không có phần tiêu chuẩn cho tổng P, nhưng khuyến cáo: với nước sông tổng P không được vượt quá 0,1 mg/l; với nước ao hồ, tổng P không được vượt quá 0,05 mg/l. Phương pháp: Để xác định tổng P cần chuyển cả các dạng polyphotphat và photphat hữu cơ thành ortophotphat (H2PO4-, HPO42- , PO43-) để định lượng bằng các phương pháp trắc quang. Thực nghiệm: * Dung dịch potassium peroxodisulfat : cân 5g K2S2O8 pha trong 100ml nước cất. Hút 10ml mẫu+ 4 ml dung dịch K2S2O8 vào chai ninh, ninh bằng autoclave (nồi hấp tiệt trùng) ở 1250C, 98-137 kPa trong 30 phút. Đợi nguội rồi xác định tiếp orthophosphat. Ngoài ra, có thể oxy hóa tốt hơn bằng axit HNO3-H2SO4 trong bình Kjedahl. 27. PHÚ DƯỠNG HÓA Quá trình quang hợp: CO2 + PO4 + NO3 + H2O ==> CH2O,P,N + O2 Phú dưỡng là hiện tượng thường gặp trong các hồ đô thị, các sông và kênh dẫn nước thải. Biểu hiện phú dưỡng của các hồ đô thị là nồng độ chất dinh dưỡng N, P cao, tỷ lệ P/N cao do sự tích luỹ tương đối P so với N, sự yếm khí và môi trường khử của lớp nước đáy thuỷ vực, sự phát triển mạnh mẽ của tảo và nở hoa tảo, sự kém đa dạng của các sinh vật nước, đặc biệt là cá, nước có màu xanh đen hoặc đen, có mùi khai thối do thoát khí H2S v.v... Để xác định nguyên tố "chìa khóa" (hay yếu tố giới hạn) gây ra sự phú dưỡng, cân xem xét tỷ số Tổng N/Tổng P (WHO, 2002) Theo UNEP 1999 thì: Khi tỷ số (Total N/Total P) < 10 : N là dưỡng chất hạn chế tảo phát triển. Khi tỷ số (Total N/Total P) > 20 : P là dưỡng chất hạn chế tảo phát triển. Các hồ nằm ở bắc bán cầu có P là dưỡng chất hạn chế. Nước sông Mêkông có N/P=13 Một thông số chỉ thị khác cho phép xác định điều kiện phú dưỡng cüa một nguồn nước mặt là nồng độ chlorophyl-a. Theo D. Chapman, nồng độ chlorophyl-a cüa các nguồn nước giàu dinh dưỡng thường dao động trong khoảng 5 - 140 µg/l, còn đối với các nguồn nước nghèo dinh dưỡng, ít khi vượt quá 2,5µg/l. Mặc khác, cần theo dõi hàm lượng Si trong nước, vì nó cũng có liên quan đến sự xuất hiện tảo độc (WHO, 2002). Nhiều tài liệu nghiên cứu đưa ra ngưỡng phú dưỡng hóa là tổng N >0,2mg/l . Theo D.Chapman (1992) nguồn nước có nguy cơ bị phú dưỡng nếu PO4-P>0,01 mg/l. Trong đó phú dưỡng thường do P có quá nhiều trong nước. Khi lượng rong tảo tăng mạnh có thể làm tắc nghẽn hệ thống lọc trong quá trình xử lý ở nhà máy nước, gây giảm oxygen khi rong tảo chết đi. Theo Viện chất lượng nước Đan Mạch thì khi nước bị phú dưỡng, hàm lượng tổng P > 0.15 mg/l, tổng N > 0.10 mg/l. Nitrat và phosphat chỉ thị tác động của con người tới môi trường do nước thải sinh họat, công nghiệp (chất bài tiết từ động vật, bột giặt, ...) và canh tác nông nghiệp (phân bón). Các hợp chất vô cơ hòa tan quan trọng của nitơ là NH3, NH4+, NO3- và NO2-. Trong đó NH3 và NO2- độc đối với các loài động vật thủy sinh còn NO3- là nguồn dinh dưỡng tốt mà thực vật thủy sinh dễ hấp thu nhất, tạo nên các hợp chất hữu cơ trong thủy vực. Trong môi trường nước hiếu khí, dưới tác dụng của vi khuẩn Nitrosomonas bacteria, NH4+ sẽ bị biến đổi thành NO2- và tiếp theo vi khuẩn Nitrobacter bacteria chuyển hóa về NO3-, gọi chung là quá trình nitrat hóa (nitrification). Nếu các hợp chất NO3- này bị vi khuẩn khử về N2, gọi là quá trình phản nitrat hóa (denitrification) hoàn trả N2 cho khí quyển, khép kín chu trình nitơ. Có 95% N trong đất thường ở dạng các hợp chất hữu cơ mà cây trồng không sử dụng được. Quá trình khoáng hóa sẽ phân hủy vật thể hữu cơ về dạng NH4+ và NO3-. Tuy nhiên nếu môi trường thiếu O2, quá trình sẽ dừng lại NH4+. Phân bón cung cấp N cho cây trồng dạng hấp thu NO3- hoà tan trong nước. Còn nếu bón phân ở dạng như urea -hợp chất diamide thì vi khuẩn sẽ chuyển hoá về NO3-. Ure là loại phân đạm tốt nhất hiện nay, có tỉ lệ %N rất cao (46%), không làm thay đổi độ axit - bazơ của đất do đó thích hợp với nhiều loại đất trồng. (NH2)2CO +  2H2O  =  (NH4)2CO3 Khi xử lý nước thải, người ta làm theo 2 bước: nitrat hoá (sục bùn để "hoạt hoá" trong điều kiện hiếu khí) rồi phản nitrat hoá (thêm methanol - kỵ khí). Để cho vi khuẩn kỵ khí thực hiện quá trình phản nitrat hóa, ta thêm vào methanol cung cấp carbon cho vi khuẩn, ngoài ra methanol còn giúp hạ thấp oxy trong nước. Cố định N là chuyển từ dạng khí về dạng hợp chất N liên kết với nguyên tố khác(NH3, NO2, NO3-). Một số loại tảo và vi khuẩn sống ở nốt sần rễ cây họ đậu có khả năng cố định N. Tuy nhiên đóng góp này thấp so với phần do phân huỷ vật thể hữu cơ, các trận mưa có sấm sét,...Phản ứng tổng hợp NH3 dưới áp suất lớn, nhiệt độ cao thực hiện như sau: N2 + H2 → NH3 Thông qua việc sản xuất phân bón, tức là cố định nitơ, con người đã làm thay đổi chu trình N trên phạm vi toàn cầu. Phân bón chứa P được điều chế bằng cách xử lý quặng phosphat (rất ít tan) với H2SO4 chuyển về dạng superphosphat dễ tan cho cây trồng hấp thu. Ca3(PO4)2 + H2SO4 → Ca(HPO4)2 + 2 CaSO4 28. SILICA (SiO2) Silicon (Si) không tồn tại ở dạng ion đơn lẻ mà ở dạng oxid SiO2 trong thạch anh, cát hay dạng hợp chất silicat phức tạp trong các loại khoáng, đá. Vì vậy, các kết quả phân tích mẫu đất, mẫu nước thường quy nồng độ về SiO2 . Nồng độ SiO2 có trong nước mặt, nước ngầm khoảng 1-30 mg/l, cá biệt một số mẫu nước biển, nước pH thấp (nước giếng, nước phèn, suối nước nóng) hàm lượng SiO2 có thể rất cao. Silic là vi chất dinh dưỡng cho cây trồng, nhóm tảo cát (diatom). Nồng độ SiO2 cao sẽ tạo thành cặn trong nồi hơi. Bảng : Độ hòa tan của Silic trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ và pH của nước pH Độ hòa tan SiO2(ppm) pH Độ hòa tan SiO2(ppm) 2 36 7 282 3 36 8 318 4 60 9 342 5 100 10 360 6 216 11 378 Bảng : Tỉ lệ % của H2SiO3, HSiO3- & SiO32- trong dung dịch ở những giá trị pH khác nhau pH H2SiO3 HSiO3- SiO32- 6 100,00 - - 7 99,98 0,02 - 8 99,79 0,21 - 9 97,90 2,10 - 10 82,23 17,68 0,09 11 30,68 65,97 3,35 Như vậy, pH của nước càng thấp acid silic ở trạng thái ion càng ít, ở trạng thái keo càng nhiều. Trong nước Silica tồn tại ở hai dạng thường gặp là H4SiO4 và H3SiO4-. Phương pháp: Ở pH=1,2 amoni molybdat phản ứng với silic và phosphat tạo thành axit molybdosilicic dị đa màu vàng hấp thu cực đại ở 410 nm. Sau đó dùng AminoNaptholSulfonic và sunfit khử về phức màu xanh có ưu điểm độ hấp thu cao hơn và bền vững hơn. Mục đích của việc thêm vào axit oxalic là để phá hủy axit molybdophosphoric (loại bỏ cản nhiễu phosphat), giảm cản nhiễu tannin. Phương pháp này chỉ xác định phần Silica “hoạt tính” có phản ứng với molybdat, không phải toàn bộ các dạng Silica. Việc đun nóng mẫu với NaHCO3 cũng không thể chuyển hết toàn bộ về dạng “hoạt tính”. Thực nghiệm: Lưu ý: Không bảo quản mẫu trong chai thủy tinh vì nhiễm Si. Không axit hóa mẫu vì SiO2 kết tủa khi độ pH thấp. * Dung dịch chuẩn SiO2 100 mg/l : Cân 0,4730 g sodium metasilicat nanohydrat Na2SiO3.9H2O pha thành 1000 ml. Dung dịch đựng trong chai nhựa, rất bền vững theo thời gian. * Dung dịch amoni molybdat 2% và HCl 6% v/v * Dung dịch khử bao gồm: metol 0,67% và sodium sulfit 0,8%, H2SO4 10% v/v Hút 2 ml mẫu nước đã lọc +1,5ml axit molybdat, lắc kĩ, đợi 10 phút cho 7,5 ml hỗn hợp dung dịch khử, đợi 3 tiếng sau đem đo ở bước sóng 815 nm. Phức này tương đối bền vững sau nhiều giờ. Đường chuẩn : từ chuẩn 100 mg/l pha thành chuẩn 2 mg/l(A) Bđm 25ml Blank Standard 1 Standard 2 Standard 3 Dung dịch A(ml) 0 2 5 8 Nồng độ (mg/l) 0 2 5 8 29. SUNPHAT (SO4) Sunphat gây các tác động chủ yếu là vấn đề mùi và ăn mòn đường ống. a) Vấn đề về mùi Khi không có oxy, sunphat là chất cung cấp oxi (chất nhận điện tử) trong quá trình oxi hoá sinh hoá của vi khuẩn kị khí. Trong điều kiện kị khí, sunphat bị khử thành sunphua. SO42- + chất hữu cơ 2{ CH2O} vi khuẩn Desulfovibrio H2S + 2H2O + 2CO2 H2S ↔ S2- + HS- Quan hệ giữa ba dạng H2S, HS- và S2- tại các pH khác nhau của dung dịch chứa 10-3 M H2S (hay 32mg/L H2S) như sau. Tại pH >8, lưu huỳnh trong dung dịch tồn tại chủ yếu hai dạng HS- và S2-. H2S chỉ tồn tại một lượng rất nhỏ, vì vậy áp suất riêng của nó rất thấp nên không gây mùi hôi. Tại pH < 8 cân bằng chuyển dời về phía tạo thành H2S phân tử. Tại pH = 7, có tới 80% là dạng H2S. Khi một lượng lớn sunphat bị khử thành ion sunphua, áp suất riêng phần của H2S đủ gây ra mùi hôi. b) Ăn mòn đường ống Nếu lượng oxi không đủ do quá trình thông gió tự nhiên của không khí trong cống, quá trình khử sunphat thành sunphua sẽ xảy ra. Ở pH thông thường của nước thải, hầu hết sunfua nằm ở dạng H2S và một phần của nó bay vào lớp không khí ở trên lớp nước thải trong cống. Nếu hệ thống cống được thông gió tốt và thành cống và đỉnh cống khô ráo, việc hình thành của H2S không gây ra ăn mòn. Tuy nhiên, trong trường hợp thông gió kém, thành và đỉnh cống ẩm ướt, H2S sẽ hoà tan vào lớp nước trên thành và đỉnh cống tương ứng với áp suất riêng phần của nó trong không khí hiện diện trong cống. Do điều kiện hiếu khí là luôn tồn tại trong hệ thống cống, những vi khuẩn hiếu khí oxi hoá H2S thành H2SO4 và sau đó trở nên đậm đặc và ăn mòn bêton. 2H2S + O2 → 2S + 2H2O 2S + 2H2O + 3O2 → 4H++ 2SO42- Phản ứng S→SO42- sẽ được tăng nhanh khi có mặt vi khuẩn thiobacillus thiooxidant có thể sống được ở pH< 2, chúng đã lấy năng lượng từ sự ôxy hóa khử. Ăn mòn thành trên ống cống bêton trở nên đáng quan tâm khi nước thải sinh hoạt có nhiệt độ cao, thời gian lưu trong cống dài và nồng độ sulfate cao. Hàm lượng sunfat lớn hơn 300 mg/L có tính xâm thực mạnh trên các công trình xây dựng. c) Sunfat sẽ cùng với ion Ca2+ và các ion kim loại tạo thành cặn cứng bám trên thành các thiết bị trao đổi nhiệt nên cần phải lưu ý khi vận hành thiết bị đun nước, lò hơi và các thiết bị trao đổi nhiệt. d) Tác động đến con người Nước cấp có hàm lượng sunfat > 250 mg/L có tính độc hại với con người, vì sunfat có tính nhuận tràng. Sunfat cao, nước sẽ có vị chát và gây bệnh tiêu chảy. Hàm lượng SO42- trong nước cao sẽ gây ảnh hưởng đến con ngươi do tính chất tẩy rửa của sulfate. Phương pháp độ đục: Ion SO4 phản ứng với BaCl2 trong môi trường axit tạo kết tủa BaSO4 một lượng tương đương. Đo độ hấp thu trên máy so màu hay máy đo độ đục. Glycerol hay gelatin được cho vào để làm tăng độ nhớt của dung dịch, nhờ đó thể vẫn BaSO4 bền vững hơn. Nhìn chung, phương pháp đo độ đục có độ chính xác và độ lập lại không cao vì độ khuếch tán và độ hấp thu của hệ keo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như khối lượng và kích thước của các hạt keo… mà các yếu tố này khó điều chỉnh hằng định được trong các thí nghiệm. Hoá chất: Cách 1: pha 1000 ml dung dịch đệm sau: 30g MgCl2.6H2O + 5g CH3COONa.3H2O + 1g KNO3 + 0,111 g Na2SO4 + 20 ml CH3COOH 99% Cách 2: Pha theo tỷ lệ sau: 30 ml HCl 37% 300 ml H2O cất 100 ml ethanol 95% 75 g NaCl 50 ml glycerol - BaCl2 dạng tinh thể kích thước 20-30 mesh - Dung dịch chuẩn SO4 1000 mg/l: cân 0,1479g Na2SO4 khan đã qua sấy pha thành 1000ml. Thực nghiệm: Hút 20 ml mẫu đã lọc (mẫu có EC<200 mS/cm) hay ít hơn nếu EC lớn hơn vào bình định mức 25ml và 4 ml dung dịch đệm hay 2,5 ml dung dịch môi trường. Dùng phễu cho vào 0,05 g BaCl2 . Định mức, lắc 60 giây, sau 5 phút đo độ hấp thu ở 420 nm cuvet 5cm. Xây dựng một đường chuẩn SO4 0-40 mg/l. Đường chuẩn này không hoàn toàn tuyến tính với R2<0,999. Giới hạn phát hiện là 1 mg/l. 30. CLORUA Hai phương pháp sau xác định clorua và cả bromua, iodua, xyanua. Tuy nhiên, nước biển có thành phần Cl–: Br–: I– tương ứng là 558; 0,86; 0,0004 meq/l thì sai số do Br–, I– là không đáng kể, khoảng 0,15%. 30.1 Phương pháp chuẩn độ AgNO3 chỉ thị K2CrO4 (Phương pháp MOHR) Dựa trên cơ sở chuẩn độ kết tủa, dùng dung dịch AgNO3 tiêu chuẩn chuẩn độ trực tiếp xuống dung dịch mẫu có chứa thành phần Cl–, phản ứng được thực hiện trong môi trường pH trung tính tới kiềm nhẹ, với chỉ thị K2Cr2O4, điểm tương đương nhận được khi dung dịch xuất hiện kết tủa đỏ gạch. Ta cần khống chế pH ở khoảng từ 7 - 10 vì ở pH cao hơn, ion Ag+ sẽ tạo tủa trắng AgOH và nhanh chóng chuyển thành Ag2O màu nâu, còn khi pH thấp CrO42- chuyển thành Cr2O72-, kết tủa Ag2CrO4 khó hình thành. Trên thực tế, hệ đệm được tạo ra bằng cách cho vào dung dịch một ít NaHCO3 pH»8,3. Phản ứng chuẩn độ: AgNO3 + Cl- ==> AgCl¯ + NO3- Phản ứng chỉ thị: 2Ag+ + CrO42- ==> Ag2CrO4¯ Thực nghiệm : * Dung dịch Ag(I) ~0,02N: cân 3,3974g AgNO3 pha trong 1 L, đựng trong chai tối màu. Xác định lại nồng độ Ag+ bằng chuẩn Cl 0,02N. * Chuẩn Cl 0,02N: cân 1,1688g NaCl pha trong 1 L. * Chỉ thị : Cân 5g K2CrO4 hòa tan trong 100ml nước. Hút 20ml mẫu và tạo môi trường trung tính tới kiềm nhẹ (pH~5,0-9,5) bằng 2ml đệm NaHCO3 5%, thêm 4 giọt chỉ thị. Bắt đầu chuẩn độ mẫu bằng dung dịch AgNO3, lắc mạnh để tránh tủa AgCl đông tụ. Gần tới điểm tương đương kết tủa trắng AgCl vón lại, ngừng chuẩn độ khi màu chuyển sang đỏ gạch, chính là lúc xuất hiện kết tủa Ag-cromat (chuyển từ màu vàng chanh sang vàng hồng). Chú ý : Thể tích mẫu phải đồng đều (ví dụ 100ml) để nồng độ các ion Ag+, CrO42- là hằng số tại điểm cuối, tức là mắc sai số chỉ thị như nhau. Do đó bắt buộc phải thực hiện chuẩn độ mẫu trắng với nước cất. Giá trị mẫu trắng không được vượt quá 0,4ml. Trong thực tế, lượng chỉ thị cho vào có thể tính được từ trị số tích số tan, nồng độ muối AgCl, AgCr2O7 và thể tích dung dịch chuẩn độ. Cần cho 1 lượng chỉ thị bằng nhau để sai số chỉ thị chuẩn độ mẫu và chuẩn là như nhau. 30.2 Phương pháp chuẩn độ Hg(NO3)2 Hg(II) tạo phức bền với Clorua. Khi chuẩn hết Cl, lượng dư Hg(NO3)2 tạo phức màu tím với chỉ thị diphenylcabazone. Chỉnh pH 2,3 đến 2,8 bằng axit HNO3 với chỉ thị pH xylenecyanol FF. Phương pháp này dễ nhận biết chuyển màu hơn phương pháp Mohr. Thực nghiệm : * Axit nitric 1M: pha loãng 30 ml HNO3 65% thành dung dịch 500 ml. * Chỉ thị: Hòa tan 125mg diphenylcabazone trong 25 ml etanol 95%, sau đó thêm 15 mg xylenecyanol FF rồi pha loãng tới 50 ml bằng etanol. Chỉ thị kém bền, phải pha mới mỗi khi chuẩn độ. Nếu chỉ thị hỏng sẽ gây khó nhận biết điểm cuối và mắc sai số dương. * Dung dịch Hg(II)10 meq/l: 1,9g Hg(NO3)2.H2O hoà tan với 4 ml dung dịch axit HNO3 1M pha loãng thành 1 L, đựng trong chai tối. Hút 20ml mẫu, thêm chỉ thị, cho 1 ml HNO3 đến khi có màu xanh lục-xanh dương. pH >3,8 xanh dương còn khi pH<2 xanh lục. Quan sát dung dịch chuyển từ màu xanh lục/vàng sang màu tím rõ. 31. DẦU MỠ (OIL AND GREASE) Với tỷ trọng thấp và tính linh động cao, khi vào nước dầu mỡ dễ dàng lan ra tạo thành màng mỏng che phủ mặt nước ngăn cản sự xâm nhập của ôxy vào nước dẫn giảm khả năng tự làm sạch. Dầu mỡ xâm nhập cơ quan hô hấp của tôm cá và ngăn cản quá trình thở. Dầu mỡ có khả năng bám dính trên thân, rễ và lá cây gây cản trở khả năng quang hợp, trao đổi chất. Do ảnh hưởng của các yếu tố môi trường (nhiệt độ, gió, bức xạ, dòng chảy, vi sinh vật) tác động của dầu giảm dần. Tuy nhiên, một số loại dầu nặng có thể chìm xuống đáy, bám vào bùn, khó bị phân hủy sẽ gây ảnh hưởng lâu dài. Mẫu xác định dầu phải đựng trong chai thủy tinh và thêm chất bảo quản 6 ml H2SO4 đậm đặc cho 1 lit nước mẫu. Độ pH<2 giúp cho việc thủy phân dầu mỡ. 30.1 Phương pháp khối lượng Chiết mẫu bằng n-hexan hay hỗn hợp 80% n-hexan và 20% methyl-tert-butyl ether. Các tài liệu khác dùng chlorofrom, trichlorotrifluoroethan, tetraclocarbon, dicloromethan, pentan, cyclohexan. Sau đó là quá trình đuổi thu hồi dung môi và cân khối lượng chênh lệch do dầu mỡ trong mẫu. 30.2 Phương pháp hồng ngoại xác định dầu khoáng/ dầu tổng Sau khi chiết bằng dung môi 1,1,2-triclo-1,2,2-trifloethan (), đem đi đo độ hấp thu của nối carbon-hydro trong vùng hồng ngoại (2930 cm-1). Giới hạn phát hiện của phương pháp này là 0,2 mg/l. Nếu không biết thành phần dầu có trong mẫu, ta dùng dầu đối chiếu (reference oil) là hỗn hợp có thành phần thể tích gồm: 37,5% iso-octan, 37,5% hexadecan, 25% benzen. Nếu xác định dầu khoáng, sau khi chiết phải làm sạch dịch chiết bằng cách qua cột sắc ký chứa nhôm ôxit hay magie silicat (Florisil) hay lắc dịch chiết với silicagel. Các chất phân cực (có nối C=O hay O-H) sẽ bị hấp phụ là các axit béo, phenolic, axit naphtenic, nếu không loại bỏ sẽ gây sai số dương đối với phương pháp phổ hồng ngoại. 30.3 Phương pháp sắc ký khí xác định dầu khoáng 30.4 Phương pháp hùynh quang xác định dầu khoáng (petroleum oil) * Thiết bị : - Máy quang phổ huỳnh quang - Phễu chiết 1000ml - Bình định mức 25 ml - Erlen 250 ml - Cân phân tích - Dispenser cho bình dung môi * Hóa chất: - Dung môi diclorometan, loại tinh khiết quang phổ hay sắc ký. - Na2SO4 khan được làm khô bằng sấy 2 giờ ở 130oC. Nếu cần làm sạch Na2SO4 bằng điclometan trên hệ thống soxhlet, sau đó nung ở nhiệt độ 500oC trong 4 giờ và giữ trong chai thuỷ tinh. * Tiến hành : - Pha chuẩn dầu: tùy theo loại dầu chiếm ưu thế, với mẫu nước sông kênh thường dùng dầu DO mua sẵn. Từ đây, pha loãng thành các chuẩn với dung môi diclorometan bằng phương pháp cân khối lượng. - Tiến hành chiết mẫu nước nhiếu lần bằng dung môi diclorometan. Các phần dung môi nằm bên dưới sẽ thu vào erlen 250 ml. Sau đó loại đến hết nước bằng Na2SO4 khan rồi đổ sang bình định mức 25 ml, định mức đem đo. - Đo cường độ phát xạ trên máy huỳnh quang cho cả chuẩn và mẫu. Từ đó, tính ra hàm lượng dầu có trong mẫu. TCVN 5942:1995 Nước mặt A B Dầu mỡ (oil & grease) 0 0,3 TCVN 5945:1995 Nước thải công nghiệp A B C Dầu mỡ khoáng (Mineral oil and fat) KPHĐ 1 5 Dầu mỡ động thực vật (Animal-vegetable fat and oil) 5 10 30 TCVN 5943:1995 Nước biển ven bờ Bãi tắm Nuôi thuỷ sản Các nơi khác Váng dầu mỡ (Oil and fat film/scum) 0 0 0,3 Nhũ dầu mỡ (Oil and fat suspension/galactoze) 2 1 5 TCVN 6774:2000 Nước ngọt bảo vệ đời sống thuỷ sinh Dầu mỡ khoáng không quan sát thấy váng, nhũ   32. VI SINH Bên cạnh các sinh vật có ích có nhiều nhóm sinh vật gây bệnh hoặc truyền bệnh cho người và sinh vật. Trong số này, đáng chú ý là các loại vi khuẩn, siêu vi khuẩn và ký sinh trùng gây bệnh như các loại ký sinh trùng bệnh tả, lỵ, thương hàn, sốt rét, siêu vi khuẩn viêm gan B, siêu vi khuẩn viêm não Nhật bản, giun đỏ, trứng giun v.v...Nguồn gây ô nhiễm sinh học cho môi trường nước chủ yếu là phân rác, nước thải sinh hoạt, xác chết sinh vật, nước thải các bệnh viện v.v... Thực tế không thể xác định cụ thể tất cả các loại vi trùng này vì rất phức tạp và tốn nhiều thời gian. Do vậy thông thường trong quan trắc ô nhiễm, chúng ta chỉ cần xác định một vài vi sinh chỉ thị cho ô nhiễm phân. Có 3 nhóm vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm phân: - Nhóm coliform, đặc trưng là Escherichia coli (E.coli) Nhóm coliform có khả năng lên men lactose khi nuôi cấy ở 35oC hoặc tạo ra acid, aldehyd và khí trong vòng 48 giờ, thường cư trú trong ruột già (đại tràng) của người và động vật Bản thân coliform không gây bệnh nhưng được dùng chỉ thị các vi sinh vật gây bệnh có nguồn gốc từ phân động vật máu nóng. Sự có mặt của chúng là tín hiệu cho thấy rau hay nước có thể bị phơi nhiểm phân người hay phân động vật. “Có thể” là bởi vì khoảng 11% các vi khuẩn coliform tìm thấy trong phân người là vi khuẩn E. coli, vì thế, chỉ khi nào xét nghiệm thấy có vi khuẩn E. coli trong các vi khuẩn coliform thì mới có bằng chứng để phát biểu rằng nước hay rau bị phơi nhiễm phân người. Faecal coliform (nhóm coliform chịu nhiệt) là loại có khả năng lên men lactose ở 44,5oC trong 24 giờ. Trong nhóm này có Escherichia (chiếm ưu thế) và Klebsiella. Escherichia coli (E.coli): Sinh vật dạng coli chịu nhiệt hiếu khí và có khả năng yếm khí, chúng làm lên men lactozơ (hoặc mannitol) ở nhiệt độ 44oC để tạo ra cả axit, khí và cũng tạo ra indole từ tryptophan. Chúng thường cư trú trong ruột già của người và động vật máu nóng. E.coli thường không có khả năng sinh sản trong nước thải và nước mặt bị ô nhiễm. Có nhiều loại E.coli, nhưng may mắn thay phần lớn chúng có thể nói là vô hại. Tuy nhiên, một số E.coli có thể gây tiêu chảy, và loại phổ biến nhất trong nhóm E.coli có hại này là E.coli O157:H7. Tiêu chảy ra máu là triệu chứng chính của nhiễm E.coli.  - Nhóm Streptococci, đặc trưng là Streptococcus faecalis. Khi Streptococcus faecalis có trong thức ăn hoặc nước uống, điều đó chứng tỏ nguồn nước hoặc thực phẩm có dấu hiệu nhiễm bẩn liên quan đến nguồn phân người hoặc động vật, có thể gây viêm họng, viêm khớp hoặc viêm màng tim, rối loạn tiêu hóa. Vi khuẩn này sống ký sinh trong cổ họng người hoặc động vật. Khi nuốt vào sẽ thải theo phân ra ngoài. Sự tồn tại của chúng trong nước, ngay cả khi không có E.coli, chứng tỏ có sự ô nhiễm do phân. Nhóm Clostridia khử sulphite, đặc trưng là Clostridium perfringents Vi khuẩn clostridium là một dạng vi khuẩn gây bệnh tiêu chảy phổ biến và khó chữa trị nhất. Trong 3 nhóm vi sinh chỉ thị trên nhóm coliform thường được phân tích vì: a) Chúng là nhóm vi sinh quan trọng nhất trong việc đánh gía vệ sinh nguồn nước và có đầy đủ các tiêu chuẩn của loại vi sinh chỉ thị lý tưởng; b) Chúng có thể được xác định trong điều kiện thực địa; c) Việc xác định coliforms dễ dàng hơn xác định các vi sinh khác. Chẳng hạn các qui trình xác định streptococci cần thời gian ổn nhiệt lâu còn việc xác định Clostridia cần phải tiến hành ở 80oC và lên men hai lần nên trong điều kiện thực địa khó xác định hai loại vi sinh chỉ thị này. Phụ lục 0 Xác suất thống kê - Giá trị trung bình(average, mean,x ) - Trung vị (median) - Kỳ vọng (estimate, expected, m) - Phương sai (variance, s) - Độ chụm (precision): Mức độ gần nhau giữa kết quả, được hiểu là độ lặp lại (repeatability, r) của mẫu lặp replicate của 1 phòng thí nghiệm giữ đồng nhất mọi điều kiện, cùng người thao tác, cùng thiết bị trong một khoảng thời gian xác định. Hay rộng hơn là độ tái lập (reproducibility, R) khi so sánh kết quả trong điều kiện đo thay đổi giữa các phòng thí nghiệm. Độ chụm còn gọi là độ chính xác thể hiện qua 2 đại lượng: + Độ lệch chuẩn (standard deviation, s): ta luôn thấy sr>sR + Hệ số biến thiên tương đối CV(coefficient of variation) và RSD(relative standard deviation), tính theo %, dùng so sánh giữa các độ lệch chuẩn Yêu cầu CV<10%. Thông thường, các phương pháp phân tích dụng cụ có CV dưới 5% - Độ đúng (Bias/ Accuracy): được hiểu là sai lệch của kết quả thử (reported value) với giá trị đối chứng được chấp nhận (accepted reference, true value). Đây là sai số hệ thống, có vai trò quan trọng hơn sai số ngẫu nhiên. Có thể kiểm tra độ đúng theo 2 cách: a. Độ thu hồi(recovery) dựa trên phương pháp thêm chuẩn của mẫu LFM (known additon, spiking) Yêu cầu: 80% < %R < 120% b. Biểu đồ kiểm soát chất lượng (control chart) - Accuracy: là bao gồm cả độ lặp lại và độ đúng, do đó có thể hiểu là độ tin cậy Phụ lục 0 Quality Control - RPD (Relative Percentage Difference) đánh giá độ lặp lại kết quả: - Replicate: đo lặp lại 1 mẫu nào đó sau khi hoàn tất một loạt mẫu. Nếu RPD<10% là đạt yêu cầu. - Duplicate (mẫu lặp toàn bộ): phân tích 2 phần của cùng một mẫu trải qua tất cả giai đoạn của quy trình phân tích, từ đó đánh giá độ lặp lại của quá trình chuẩn bị mẫu. Nếu RPD<20% là đạt yêu cầu. - Mẫu trắng kiểm tra độ ổn định của đường nền. Nếu cần phải rezero để loại trừ trôi nền. - Reslope: xác nhận lại đường chuẩn (calibaration verification) thông qua yếu tố độ dốc đường chuẩn bằng cách chạy lại 1 chuẩn nằm ở giữa đường chuẩn, thông thường sau 10 mẫu và tính ra nồng độ CR. Chênh lệch nồng độ CR này và nồng độ chỉ định CS tốt nhất ở trong khoảng 90-110%, nếu ngoài khoảng 80-120% thì phải chạy lại toàn bộ đường chuẩn (recalibration). Sau khi xác định reslope thoả giới hạn cho phép 90-110% , các nồng độ về sau sẽ được nhân với hệ số CS/CR - Reagent Blank/ Method Blank: Thay mẫu bằng nước cất, thêm các thuốc thử và tiến hành y như đối với mẫu. Bằng cách này ta đánh giá được nhiễm bẩn từ hoá chất và thiết bị, nếu giá trị lớn hơn MQL thì kết quả không đáng tin cậy. - QC Sample/ Laboratory Control Check Sample (QCS, LCS, LCC): Dung dịch có chất phân tích với nồng độ và khoảng sai số đã được chứng nhận, được gọi là Certified Reference Material (CRM, true value) và thường được mua từ nhà cung cấp. Có thể coi đây là thước đo chính xác đánh giá độ đúng của 1 phương pháp, dùng kiểm soát riêng quá trình đo trên máy. Kết quả xem là đạt yêu cầu nếu sai khác dưới 10% so với nồng độ thực. - Laboratory-fortified Matrix(LFM)/ Matrix Spike: Mẫu được thêm vào 1 lượng chất chuẩn ngay từ đầu, trước khi qua các bước xử lý. Từ kết quả mẫu thêm này và mẫu nguyên thủy, tính được độ thu hồi (recovery) từ đó đánh gía ảnh hưởng của 2 yếu tố matrix và quá trình chuẩn bị mẫu. Thông thường sử dụng nồng độ thêm vào bằng với trong LFB để đánh giá riêng ảnh hưởng của matrix. - Laboratory-fortified Blank (LFB)/ Blank Spike: Chính là mẫu trắng phương pháp (method blank) là nước cất được thêm vào 1 lượng chất chuẩn. Từ kết quả phân tích, tính được độ thu hồi trong matrix “sạch” và đánh gía ảnh hưởng của riêng quá trình chuẩn bị mẫu. - QC Spike/ Analytical Spike: Mẫu sau khi trải qua các bước được thêm vào 1 lượng chất chuẩn trước khi đem đo trên máy. Tỷ lệ thu hồi chấp nhận trong khoảng 70-110% và RSD nhỏ hơn 20%. Trong hoạt động QC, các mẫu LFB/LFM/QC Spike/LCS đều phải thực hiện trong loạt 20 mẫu tức tỷ lệ 5%. Xác nhận sự hiện diện của cản nhiễu bằng 1 trong 3 yếu tố sau : + Độ thu hồi của chuẩn thêm vào nhỏ hơn 85% (Lượng thêm vào tốt nhất nằm trong khoảng 50-200% nồng độ của mẫu) + Nồng độ mẫu nguyên thuỷ và mẫu pha loãng 5-10 lần sai khác hơn 10% + Đường chuẩn phương pháp thêm không song song, độ dốc nhỏ hơn đường chuẩn ban đầu. - Phương pháp thêm chuẩn để loại bỏ cản nhiễu :Yêu cầu khi thực hiện là các giá trị đo A phải nằm trong khoảng tuyến tính của đường chuẩn, có ít nhất 2 mẫu thêm bên cạnh mẫu không thêm, thể tích của chuẩn thêm vào không quá 10% mẫu, nồng độ thêm vào cao nhất không không quá 3 lần nồng độ mẫu. Tuy nhiên phương pháp thêm chuẩn chỉ đúng nếu - Phương pháp thêm chuẩn để tính độ thu hồi (Recovery). Từ đây, đánh giá độ tin cậy của phương pháp hoặc hẹp hơn là ảnh hưởng/ tác động của một yếu tố nào đó như đệm, nồng độ thuốc thử, thời gian phản ứng,.v.v.. - Giới hạn phát hiện LOD(Limit of Detection): Là khái niệm chung để chỉ lượng chất phân tích nhỏ nhất mà máy có thể phát hiện, khẳng định hiện diện chất phân tích với một mức tin cậy nào đó, thường chọn mức tin cậy 99%. Nếu mẫu có nồng độ nhỏ hơn LOD thì sẽ cho tín hiệu đo như mẫu trắng, các kết quả gần LOD sẽ có độ lệch chuẩn rất kém 50% và 33% ứng với trường hợp 2 và 3 lần độ lệch chuẩn. Nếu khẳng định không phát hiện một chất => Cần đưa ra giá trị LOD Theo quy ước, LOD là nồng độ tương đương 2 hay 3 lần độ lệch chuẩn của mẫu blank. Tuy nhiên, như trong sắc ký, tín hiệu phân tích thay đổi theo thời gian thì tốt nhất nên tính LOD theo 2 hay 3 lần độ lệch chuẩn của mẫu nồng độ thấp gần zero. Trong thực tế thường dựng đường chuẩn và đo 7 lần lặp lại hay hơn nữa của một dung dịch chuẩn nồng độ khoảng 1-5 lần LOD (nồng độ gần bằng không) và tính theo công thức: + IDL là giới hạn phát hiện của một thiết bị + MDL là giới hạn phát hiện cho toàn bộ quy trình phân tích bao gồm tất cả các giai đoạn như phá mẫu, làm giàu, phản ứng,vv... - Giới hạn định lượng LOQ là nồng độ tương đương 10 lần độ lệch chuẩn của mẫu blank hay chuẩn có nồng độ gần bằng không. Các kết quả gần với LOD và nhỏ hơn LOQ có độ lặp lại, độ đúng kém nên phép đo sẽ kém tin cậy. Phép định lượng chỉ coi là đủ tin cậy khi kết quả lớn hơn LOQ. LOQ được sử dụng trong phạm vi một PTN. Còn PQL (Practical Quantitation Limit) là giá trị dùng chung giữa các PTN trong phân tích, mặc dù thực hiện theo cùng quy trình, thiết bị, matrix nhưng LOQ vẫn khác nhau. Các khái niệm RL (reporting limit) hay EQL (estimated quantitation limit) là tương tự PQL. Vì PQL thay đồi theo từng matrix nên theo EPA, thông thường tính PQL gấp khoảng từ 5-10 lần MDL. Các đại lượng instrument detection limit (IDL), lower level of detection(LLD), method detection limit (MDL) và level of quantitation (LOQ) tỷ lệ với nhau như sau: IDL: LLD: MDL: LOQ = 1 : 2 : 4 : 10 Các thông số trên phụ thuộc rất nhiều vào thiết bị, hóa chất và matrix của mẫu (loại mẫu). Chủ yếu là đo mức độ nhiễu của đường nền và pic mẫu mà điều này phụ thuộc vào độ ổn định của hệ thống quang học, điện tử và độ tinh khiết hoá chất, độ dốc của đường chuẩn, cách lấy tín hiệu pic (diện tích hay chiều cao), cường độ nguồn ánh sáng tới(đèn Tunsten, HCL), bề rộng khe,.... Phụ lục 1 Danh sách các chất chuẩn gốc trong chuẩn độ, chất chuẩn. Công thức Nhiệt độ sấy Thời gian sấy Mục đích Chất oxy hoá K2Cr2O7* 105oC 2 giờ Chuẩn lại Na2S2O3 Chất oxy hoá KIO3* Chuẩn lại Na2S2O3 Chất oxy hoá KH(IO3)2* 105oC 2 giờ Chuẩn lại Na2S2O3 Chất khử H2C2O4.2H2O* Chuẩn lại KMnO4 Chất axit H2C2O4.2H2O* Chuẩn lại NaOH Chất baz Na2B4O7.10H2O* Chuẩn lại HCl Canxi, chất baz CaCO3* 150oC 2 giờ Chuẩn lại EDTA, HCl Chất baz Na2CO3* 285oC 250oC 1 giờ 4 giờ Chuẩn lại EDTA, HCl EDTA Na2C10H14O8N2.2H2O* 80oC 2 giờ Kẽm ZnSO4.7H2O* Magie MgSO4.7H2O* Chuẩn kiểm tra COD Chất axit KHC8H4O4* 110oC 1 giờ Chuẩn lại NaOH Chuẩn kiểm tra BOD Glucose+Axit glutamit 105oC 1 giờ Phosphat KH2PO4 105oC 1 giờ Natri, clorua NaCl* 105oC Chuẩn lại Hg(NO3)2 Kali, clorua KCl Nitrat KNO3 105oC 2 giờ Amoni NH4Cl 105oC 2 giờ Nitrit NaNO2 *Chất chuẩn gốc Phụ lục 2 Dụng cụ chứa mẫu và điều kiện bảo quản Thông số Chai đựng mẫu Điều kiện bảo quản Thời gian BOD 40C 24h COD 40C, 2ml H2SO4/l (pH<2) 5 ngày DO TT cố định tại chỗ 8h NO2 40C 48h NO3 40C 20 ngày Chlorophyll 40C 24h pH Ngay lập tức Clo dư 40C, tối Ngay lập tức Độ dẫn 40C 28 ngày NH4 pH<2, 4oC 28 ngày H2S pH>9 (2 ml kẽm axetat 2N/1000ml và NaOH) 7 ngày Fe(II) pH<2 Kim loại nặng P 4 ml HNO3 1:1/L (pH<2) 6 tháng trừ Hg 28 ngày CN 40C, pH>12 (1ml NaOH 10%/100ml) 14 ngày Si, Na, K, Li P PO4 hòa tan TT lọc tại chỗ, H2SO4 30 ngày Dầu mỡ TT pH < 2 28 ngày Phenolics TT 40C, 2ml H2SO4/l( pH < 2) 28 ngày HĐBM TT Thuốc trừ sâu TT tối màu hay PTFE Flo 28 ngày Vi sinh TT đã tiệt trùng 40C 8h Mẫu hóa lý: lấy cách mặt nước 1,5 m Mẫu vi sinh: lấy cách mặt nước 0,5 m; không lấy đầy chai. Chai mẫu xác định vi sinh vật phải tiệt trùng bằng một trong các phương pháp dưới đây: Trong tủ sấy ở nhiệt độ 160 - 1750C không ít hơn 2 giờ hay trong nồi hấp áp lực 1 atmotphe (1210C) không ít hơn 20 phút. Các thông số chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ: pH, ORP, EC, TDS, độ mặn, DO và các khí hoà tan. Các thông số nước ngầm: pH, độ màu, độ đục, độ cứng, NH4, NO3, NO2, SO4, Cl, Fe tổng cộng, Mn, chỉ số permanganat, Coliform, EColi. Các thông số có thể đo tại hiện trường bằng máy cầm tay: pH, nhiệt độ, DO, EC, ORP, Sal, TDS, chlorophyll, độ đục, Cl-, NO3-, K+, Ca2+, NH4+, CN, S, Na, F, Br, I, Cu, Pb, Cd, tỉ trọng, độ sâu. Phụ lục 3 Nồng độ, tỷ trọng các loại axit, baz thường dùng CM=(10*C%*d)/M Axit Nồng độ % Tỷ trọng d Phân tử lượng M Nồng độ mol/lit HCl 37 1,13 36,46 11,16 HNO3 63 1,38 63,01 13,80 H2SO4 95 1,83 98,07 17,73 H3PO4 85 1,69 98,00 14,66 CH3COOH 99,5 1,05 60,05 17,40 NH3 32 0,89 17,03 16,72 Phụ lục 4 Các cấp độ tinh khiết (purity grade) Technical grade (kỹ thuật): không có tiêu chuẩn về chất lượng, hàm lượng tạp chất, dùng để tráng rửa dụng cụ hay làm nguyên liệu sản xuất. Độ tinh khiết biến động, thông thường ³90%. Synthesis grade: tổng hợp, điều chế chất hữu cơ, tráng rửa dụng cụ, hoà tan. Extra Pure grade: định tính và bán định lượng. Analytical reagent (A.R), Pro analysis (p.a), Guaranteed reagent (GR), For analysis: dùng trong các phương pháp thử nghiệm, độ tinh khiết ³98,5% Một số loại dung môi chuyên dùng cho lĩnh vực phân tích HPLC, Spectroscopy (UV/IR), LC-MS, Fluorescence. Pharmacopoeia grade: sản xuất thuốc, đáp ứng các tiêu chuẩn ngành dược như USP, BP, JP, DAB, Ph Eur. ACS grade: đáp ứng tiêu chuẩn của American Chemical Society Một cách tổng quát, độ tinh khiết tăng dần theo thứ tự sau: Technical< Pure< Extra pure< Pro analysis 90% 97% 98,5% Phụ lục 5 Tiêu chuẩn nước uống của Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa kỳ (USEPA) chia làm 2 cấp: - Cấp 1 (primary): bao gồm các chỉ tiêu ảnh hưởng đến sự an toàn sức khoẻ như các chất hoá học, vi sinh vật gây bệnh, yếu tố phóng xạ. - Cấp 2 (secondary): bao gồm các chỉ tiêu ảnh hưởng đến mùi, vị, màu sắc, cảm quan như mùi, màu, pH, TDS, Cl, SO4, Cu, Fe, Mn, Zn, tính ăn mòn, chất tạo bọt. Các chỉ tiêu chất lượng nước chia thành các nhóm : - Nhóm chỉ tiêu vật lý: + Độ đục: chỉ có ý nghĩa nhiều đối với nước sạch, nước uống. + Nhiệt độ: ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hoá học, sinh học, phát triển của vi sinh vật, độ hoà tan của chất khí, muối khoáng. + Màu sắc: theo tiêu chuẩn của EPA<15 Pt/L + Chất rắn: TDS, TS, VSS. - Nhóm chỉ tiêu cảm quan: mùi gây ra do NH3, amin, H2S, chlorine. - Nhóm chỉ tiêu hóa học: pH, Eh, độ cứng, NO3, NO2, NH4, PO4, DO, BOD - Nhóm chỉ tiêu sinh học: + Động vật đáy không xương sống kích thước lớn (benthic macroinvertebrates): sự giảm số lượng, chủng loài báo hiệu ô nhiễm + Faecal coliforms: là vi khuẩn vô hại, sinh sống trong đường ruột của động vật, có nhiều trong phân của động vật. Nồng độ faecal coliforms cao chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm phân, và do đó có thể có các vi khuẩn, virut gây bệnh. Phụ lục 6 Các chỉ tiêu phục vụ quản lý môi trường lưu vực sông Các thông số chỉ thành phần hoá - lý ảnh hưởng đến cảm quan Đây là các thông số thể hiện các yếu tố hoá - lý có độc tính thấp, chỉ ảnh hưởng đến khả năng sử dụng nước về mặt cảm quan. Nồng độ hay hàm lượng nhất định các thành phần này không ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, đời sống thuỷ sinh nhưng gây cảm giác khó chịu cho việc sử dụng nước (ăn uống, bơi lội, giải trí...). Chỉ ở nồng độ hoặc hàm lượng cao một số thành phần hoá - lý này mới có thể ảnh hưởng xấu đến đời sống động vật thuỷ sinh và sức khoẻ con người. Theo tiêu chuẩn chất lượng nước bề mặt và thuỷ sản của nhiều quốc gia, tiêu chuẩn cho phép (TCCP) của các thông số này là "tự nhiên" đối với các loại nước sạch (nghĩa là chỉ phụ thuộc vào bản chất hoá - lý, sinh học vốn có của nguồn nước và chế độ thuỷ văn, khí hậu). Các thông số hoá học Các thông số chỉ thành phần hoá học có độc tính thấp Đặc điểm: Đây là các thông số thể hiện các chất ô nhiễm hoá học có độc tính thấp theo phân loại của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) dựa theo giá trị LD50. Ở nồng độ thấp các ion hoặc hợp chất này không gây độc đối với con người và thuỷ động vật. Chỉ ở nồng độ cao vượt nhiều lần TCCP các ion và hợp chất này mới ảnh hưởng đến sức khoẻ và gây tác động sinh thái. Theo phân loại của WHO (Guidelines for Drinking Water, Geneva, 1984) các chất ô nhiễm này cũng được xếp vào nhóm các thông số gây ảnh hưởng cảm quan. Theo tiêu chuẩn chất lượng nước sinh hoạt và thuỷ sản của nhiều quốc gia và tổ chức quốc tế, nồng độ cho phép của các thông số này là > 0,1mg/l Các thông số chỉ thành phần hoá học có độc tính cao Đặc điểm: Đây là các thông số thể hiện các ion hoặc hợp chất hoá học có độc tính thuộc nhóm Ia (rất độc), Ib (độc cao) và II (độc trung bình), theo phân loại của WHO dựa vào LD50 (liều lượng gây chết 50% động vật thực nghiệm). Ngay ở nồng độ thấp các chất này cũng có khả năng ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người và động vật thuỷ sinh. Theo tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và thuỷ sản của nhiều quốc gia và tổ chức quốc tế, nồng độ cho phép của các thông số này ở mức nhỏ hơn 0,5 mg/l (thường là nhỏ hơn 0,1 mg/l). Các động vật thuỷ sinh (tôm, cá) nhạy cảm với hoá chất hơn động vật có vú đối. Trong thực tế, một số hoá chất ít độc đối với con người và các loài động vật có vú (NH4+, NO2-, H2S, hoá chất bảo BVTV nhóm pyrethroid) nhưng lại rất độc đối với tôm cá. Để đánh giá độc tính đối với thuỷ sinh cần sử dụng thông số LC50 (nồng độ gây chết đối với động vật thực nghiệm). Các chất phóng xạ Đặc điểm: Là các vật liệu, nguyên tố có khả năng phát xạ gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người và đời sống sinh vật. Các thông số sinh học Đặc điểm: Là các sinh vật chỉ thị (bio-indicator) sự ô nhiễm nguồn nước do sinh vật. Để đánh giá chất lượng nước và mức độ ô nhiễm nuớc hệ thống quan trắc môi trường của nhiều quốc gia trên thế giới đã sử dụng một trong 2 nhóm hoặc cả 2 nhóm chỉ thị thuỷ sinh: - Nhóm chỉ thị ô nhiễm nước về mặt hữu cơ, dinh dưỡng nhiễm mặn, phèn hoặc nhiễm hoá chất: Sử dụng các thành phần thuỷ sinh như phytoplankton, zooplankton, zoobenthos. - Nhóm chỉ thị ô nhiễm nước về mặt vi trùng và mầm bệnh, vi khuẩn: tổng coliform, E.coli, streptococci phân (faecal strepptococci), clostridia khử lưu huỳnh..., đơn bào (protozoa), giun, sán. Phụ lục 7 Tiêu chuẩn nước hồ bơi Thông số Khoảng giá trị pH 6,8 - 7,6 Free Chlorine 0,6 - 1,0 ppm ORP > 700 mV Độ kiềm 80 - 125 ppm Độ cứng 200 - 270 ppm Nhiệt độ 24-28 °C Phụ lục 8 Đặc trưng một số loại mẫu nước 1. Nước ngầm : nồng độ tối đa (mg/l) NH4-N NO3-N Fe tổng Mn tổng As Coliform max 10 - 60 90 110 1,5 0,400 3000 2400 2. Sông Mêkông : nồng độ trung bình, trung vị, tối thiểu, tối đa(mg/l) Mean Median Min Max pH 2,66 9,77 Alkalinity (meq/l) 1,07 0,99 0 4,85 NO23-N 0,289 0,216 0,001 3,32 NH4-N 0,061 0,031 0 2,69 Total N 0,880 0,697 0,018 5,19 Total P 0,081 0,052 0,001 2,11 CODMn 3,26 2,55 0,011 29,5 3. Nước phèn: P 4. Nước biển: pH=7,5-8,5 (trung bình 8,2), tỷ trọng 1,025 Thành phần trung bình của các ion chính trong nước biển 35 ‰ như sau: meq/l mg/l meq/l mg/l Na+ 470 10.800 Cl- 550 19.400 K+ 10 392 SO42- 54 2.660 Mg2+ 110 1.290 HCO3- Ca2+ 20 411 CO32- Sr2+ 8,1 Br- 67,3 F- 13 I- 0,064 Ngoại lệ một số vùng biển trên thế giới có độ mặn dưới 32‰ hay trên 37‰ 5. Nước thải sinh hoạt: có các thông số điển hình như sau: COD= 500 mg/l, BOD5= 250 mg/l, TSS= 200 mg/l, NH4-N = 30- 40 mg/l, tổng N= 50 mg/l, tổng P= 8 mg/l, Coliform= 107-109 MPN/100ml. Phụ lục 9 Chất lượng nước cho sản xuất nông nghiệp (nước tưới) đánh giá theo các tiêu chuẩn - Độ chua (pH) - Độ mặn - Hệ số hấp thụ Natri (SAR) Rất tốt Tốt Trung bình Xấu Rất xấu SAR <10 10 - 15 16 - 26 >26 Phụ lục 11 Các sinh vật chỉ thị (bio - indicator) 1/ Phiêu sinh thực vật (phytoplankton) trong đó chủ yếu là tảo được xem như là sinh vật chỉ thị vì chúng có quan hệ với nghiên cứu về sự phì dưỡng (eutrophication). 2/ Phiêu sinh động vật (zooplankton) là loài thức ăn giàu chất dinh dưỡng và năng lượng cho nhiều loại cá ở giai đoạn ấu trùng. Ngòai ra đây là các sinh vật chỉ thị nước bẩn. 3/ Động vật đáy không xương sống kích thước lớn (benthic macroinvertebrates) như giun đốt, thân mềm, giáp xác, da gai.. được sử dụng làm chỉ thị sinh học trong quan trắc ô nhiễm chất hữu cơ, kim loại nặng và hoá chất BVTV vì: - Tương đối cố định tại đáy sông, hồ chiụ ảnh hưởng của sự thay đổi liên tục chất lượng nước và chế độ thuỷ văn trong ngày. - Thời gian phát triển khá lâu (vài tuần đến vài tháng). - Dễ thu mẫu, dễ phân loài. Chỉ số quan trắc sinh học BMWP (Biological Monitoring Working Party) được sử dụng để đánh giá chất lượng nước dựa vào sự xác định số loài và phân bố của động vật đáy không xương sống. 4/ Một số vi khuẩn được nghiên cứu vì sự liên quan của chúng trong vấn đề sức khỏe cộng đồng và sự lan truyền qua đường nước. Có 3 nhóm vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm phân: Coliform , Streptococci, Clostridia khử sulphite. 5/ Động vật đơn bào (protozoa) 6/ Thực vật lớn (macrophyte) như các loại bèo, lau sậy. 7/ Cá Phụ lục 12 PHÂN TÍCH HÓA NƯỚC (NƯỚC DÙNG TRONG XÂY DỰNG) - Độ ăn mòn bê tông TCVN 4506:88 - Độ kiềm TCXD 81:81 - Cácbonic (CO2 tự do và ăn ṃn) TCXD 81:81 - Độ cứng toàn phần TCXD 81:81 - Clorua (Cl-) TCXD 81:81 - Xác định hàm lượng amoniac TCXD 81:81 - Xác định hàm lượng nitrat TCXD 81:81 - Xác định hàm lượng nitrit TCXD 81:81 - Xác định độ pH TCXD 81:81 - Xác định hàm lượng cặn TCXD 81:81 - Xác định sunfat-Phương pháp trọng lượng sử dụng bari clorua TCXD 81:81 - Độ ăn mòn kim loại- PP đo hàm lượng sắt hoà tan TC 01: 99 - Độ ổn định nước, theo PP Langelier TC 02: 99 - Keo tụ và kết cợn – PP jartest TC 03: 99 - Xác định vận tốc lắng của cợn-PP đo độ đục và cặn không tan TC 04: 99