Khóa luận Khảo sát hàm lượng DO, BOD trong nước sông ở một số điểm thuộc hệ thống kênh Tàu Hủ – Bến Nghé và kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè

xói rửa mang theo và các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc động, thực vật mục nát hoà tan vào trong nước. Cùng một nguồn nước, hàm lượng cặn khác nhau theo mùa: Mùa khô ít, mùa lũ nhiều. Hàm lượng cặn của nước ngầm chủ yếu là do cát mịn, giới hạn tối đa 30 – 50mg/l. Hàm lượng cặn của nước sông thường dao động lớn có khi lên đến 3000mg/l. 4.1.3. Độ màu Độ màu do các chất humic, các hợp chất keo của sắt, nước thải của một số ngành công nghiệp hay do sự phát triển mạnh của rong tảo trong các nguồn nước thiên nhiên tạo nên. Các hợp chất humic thường tạo nên màu nâu hoặc vàng cho nước, chúng có thể là các axit funvic C10H12O5, các axit hymatomelanic C10H12O7, các axit humic C10H18O10 hoặc các hợp chất humic C10H18O5 Có thể giảm nồng độ của các hợp chất humic bằng các chất oxy hóa mạnh như Cl2, O3, KMnO4. Nếu màu của nước do sắt (thường là màu nâu), mangan (màu đen) hoặc các chất lơ lửng như tảo gây màu xanh lam, xanh lục thì có thể khử bằng làm thoáng và lọc. Độ màu được xác định bằng phương pháp so màu với dung dịch chuẩn, thường dùng dung dịch K2PtCl6 + CaCl2; 1 mg/l K2PtCl6 bằng 1 đơn vị chuẩn màu. Có thể dùng phương pháp trắc quang với dụng cụ có đường kính cường độ màu khác nhau, so sánh với màu dung dịch chuẩn hoặc sử dụng các ống so màu. 4.1.4. Mùi và vị của nước Các chất khí và các chất hoà tan trong nước làm cho nước có mùi, vị. Nước thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối hoặc mùi đặc trưng cho các hóa chất hòa tan như mùi clo, mùi amoniac, mùi hidrosunfua. Các chất gây mùi có trong nước có thể chia thành 3 nhóm: • Các chất gây mùi có nguồn gốc vô cơ như: NaCl, MgSO4 gây mùi mặn, muối đồng gây mùi tanh, Cl2, ClO- gây mùi clo, H2S gây mùi trứng thối. • Các chất gây mùi có nguồn gốc hữu cơ như: Mùi cá ươn của amin CH3NH2, (CH3)3N, mùi thịt thối của điamin NH2-(CH2)4- NH2. • Các chất gây mùi từ quá trình sinh hóa, các hoạt động của vi khuẩn. Việc xác định mùi theo quy trình, tiêu chuẩn tương đối phức tạp. Để đánh giá sơ bộ về mùi ta có thể dùng phương pháp do viện Sức khoẻ Trung Quốc đề xuất. Chỉ tiêu mẫu thử để trong bình đặc biệt sau khi đậy kín đun 50–60oC đạt điểm không của thang mùi. 4.1.5. Chất rắn lơ lửng Việc xác định chất rắn lơ lửng đặc biệt quan trọng khi nghiên cứu ô nhiễm nước. Để xác định lượng chất rắn lơ lửng trong nước người ta lọc mẫu nước qua chén Gut rồi xác định khối lượng chất rắn có trong nước lọc. Lượng chất rắn lơ lửng bằng hiệu giữa tổng lượng chất rắn có trong mẫu nước không lọc và mẫu lọc. 4.1.6. Độ đục Người ta đo độ đục của nước bằng “đục kế Jackson”. Đục kế này dựa vào việc xác định cường độ ánh sáng bị tán xạ bởi các hạt gây độ đục. Độ đục cho phép đối với nước ăn uống là 5 đơn vị. 4.2 CÁC CHỈ TIÊU HÓA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH [2] 4.2.1. Độ cứng của nước Độ cứng của nước do hàm lượng canxi và magie hòa tan trong nước tạo nên. Độ cứng của nước thường không được coi là ô nhiễm vì không gây hại đến sức khoẻ con người. Nhưng độ cứng lại gây ảnh hưởng lớn đến công nghệ và hậu quả kinh tế. Độ cứng của nước có hai dạng chính: • Độ cứng tạm thời do cacbonat và hidrocacbonat của canxi và magie bị kết tủa khi đun sôi nước. Hiện tượng này rất rõ ở thành ấm đun nước. • Độ cứng vĩnh cửu do xuất hiện các muối sunfat và clorua của Ca và Mg. Bên cạnh hai cation này thì stronti, sắt và mangan cũng tham gia tạo độ cứng. Xác định độ cứng của nước bằng phương pháp tính toán: Phương pháp này dựa trên việc phân tích riêng lẻ Ca, Mg và sau đó dựa vào công thức để tính độ cứng và biểu thị ra mg/l CaCO3 4.2.2. Hàm lượng oxy hoà tan (DO) Oxy hoà tan trong nước sẽ tham gia vào quá trình trao đổi chất, duy trì năng lượng cho quá trình phát triển, sinh sản và tái sản xuất cho các sinh vật sống trong nước. Oxy hoà tan trong nước phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ, thành phần, tính chất nguồn nước. Áp suất tăng, độ hoà tan của oxy vào nước tăng, khi nhiệt độ tăng thì độ hoà tan của oxy vào nước giảm. Hàm lượng oxy hoà tan trong nước tuân theo định luật Henry. Thông thường nồng độ oxy hòa tan ở thời điểm tới hạn là 8mg/l. Chỉ số DO rất quan trọng để duy trì điều kiện hiếu khí và là cơ sở để xác định nhu cầu oxy sinh học. Khi chỉ số DO thấp, trong nước có nhiều chất hữu cơ, nhu cầu oxy hoá tăng nên sự tiêu thụ oxy trong nước nhiều. Khi chỉ số DO cao, trong nước có nhiều rong tảo tham gia quá trình quang hợp, giải phóng oxy. Nhiều oxy trong nước không làm chất lượng nước xấu đi nhưng làm ăn mòn kim loại và phá hủy bêtông. 4.2.3. Độ pH Độ pH là một trong những chỉ tiêu cần kiểm tra đối với chất lượng nước cấp và nước thải. Giá trị pH cho phép ta quyết định xử lý nước theo phương pháp thích hợp hoặc điều chỉnh lượng hóa chất trong quá trình xử lý nước như đông tụ hóa học, khử trùng hoặc trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Sự thay đổi giá trị pH trong nước có thể dẫn tới những thay đổi về thành phần các chất trong nước do quá trình hòa tan hoặc kết tủa, hoặc thúc đầy hay ngăn chặn những phản ứng hóa học, sinh học xảy ra trong nước. Về mặt môi sinh, trong thiên nhiên pH ảnh hưởng đến hoạt động sinh học trong nước, liên quan đến một số đặc tính như tính ăn mòn, tính hoà tan Chi phối các quá trình xử lý nước như lắng phèn, khử sắt, diệt khuẩn Vì thế, việc xác định pH để hoàn chỉnh chất lượng nước cho phù hợp với yêu cầu kĩ thuật trong từng khâu quản lý rất quan trọng. Độ pH phản ánh tính chất của nước là trung tính, axit hay kiềm. 4.2.4. Độ axit Độ axit biểu thị khả năng phóng thích proton H+ của nước. Độ axit của mẫu nước phần lớn do sự hiện diện của các loại axit yếu như axit cacbonic, axit tanic, axit humic bắt đầu từ phản ứng phân huỷ các hợp chất hữu cơ gây ra, phần khác do sự thuỷ phân các muối của axit mạnh như sunfat nhôm, sắt tạo thành. Đặc biệt, khi bị các axit vô cơ thâm nhập, nước sẽ có pH rất thấp. Nước thiên nhiên sử dụng cho nước cấp luôn duy trì một thế cân bằng giữa các ion bicacbonat, cacbonat và khí cacbonic hoà tan, do đó nước thiên nhiên đồng thời mang hai tính chất đối nhau: tính axit và tính kiềm. Khi bị ô nhiễm bởi các axit vô cơ hoặc các muối axid từ khu vực hầm mỏ, đất phèn hoặc do nước thải công nghiệp, pH thấp hơn 7 khá nhiều. Trong thực nghiệm có 2 khoảng pH chuẩn được sử dụng để biểu thị sự khác biệt trên. Khoảng pH thứ nhất ứng với điểm đổi màu của metyl da cam (từ 4,2 đến 4,5) đánh dấu sự chuyển biến ảnh hưởng của các axit vô cơ mạnh sang vùng ảnh hưởng của axit cacbonic. Khoảng pH thứ 2 ứng với khoảng chuyển màu của phenolphtalein (từ 8,2 đến 8,4) chuyển sang vùng ảnh của nhóm cacbonat trong dung dịch. CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3 → H+ + CO2- pH ═ 5 pH ═ 8,3 Độ axit trong nước ảnh hưởng tới chất lượng nước và làm ăn mòn các thiết bị chứa cũng như đường ống dẫn nước. 4.2.5. Độ kiềm Đặc trưng bởi các muối của axit hữu cơ như humat, bicacbonat, cacbonat, hydratTrong thực tế, các muối axit yếu như: borat, silicat cũng gây ảnh hưởng lớn đến độ kiềm. Một vài axit hữu cơ bền với sự oxy hóa sinh học như axit humic, dạng muối có khả năng làm tăng độ kiềm. Trong điều kiện thiên nhiên thích hợp, tảo dễ dàng xuất hiện và tồn tại đối với một vài nguồn nước mặt, quá trình phát triển và tăng trưởng của tảo phóng một lượng đáng kể cacbonat và bicacbonat làm cho pH tăng dần có thể tăng đến 9– 10. Những nguồn nước được xử lý với hóa chất có chứa nhóm cacbonat cũng làm tăng giá trị pH. Độ kiềm cao trong nước có thể gây ảnh hưởng đến sự sống của các sinh vật trong nước, là nguyên nhân gây nên độ cứng trong nước. Trong kiểm soát ô nhiễm nước thì độ kiềm là chỉ tiêu cần biết để tính toán cho quá trình trung hoà hoặc làm mềm nước, hoặc làm mềm nước, hoặc làm đệm trung hoà axit sinh ra trong quá trình đông tụ. 4.2.6. Độ oxy hóa Độ oxy hóa còn gọi là nhu cầu oxy cho quá trình sinh hóa (BOD) là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật tiêu thụ trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước (đặc biệt là nước thải). Trong nước, các vi sinh vật hiện có sẽ sử dụng các chất hữu cơ có trong nước như là nhu cầu cho tăng trưởng và sinh sản. Vì điều đó chúng sử dụng oxy trong nước. Sự giảm oxy này hoặc hết oxy làm chết các cây thủy sinh và các loại cá. Như vậy nước thải có thể hủy hoại toàn bộ môi trường tự nhiên. Nếu nước không tĩnh (do dòng chảy trong sông hoặc sóng trong các hồ), oxy trong không khí được hòa tan vào trong nước và được cung cấp cho các vi sinh vật để loại bỏ các chất hữu cơ trong nước thải. Sự loại bỏ đó được gọi là “khả năng tự làm sạch” của nguồn nước. Người ta có thể đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nước thải và nguồn nước bằng cách đo “nhu cầu oxy”. Phương pháp đại diện nhất của hiện tượng tự nhiên tự làm sạch là nhu cầu oxy sinh hóa. 4.2.7. Nhu cầu oxy sinh hóa trong 5 ngày Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) là lượng oxy tiêu thụ bởi vi sinh vật để oxy hóa các chất hữu cơ ở nhiệt độ 20oC trong bóng tối. Thời gian cần thiết để các vi sinh vật oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ cần 21–28 ngày. Vì lí do thời gian này rất lâu, người ta đã quy định sau 5 ngày để định nghĩa nhu cầu oxy sinh hoá trong 5 ngày kí hiệu là BOD5. Nếu biết BOD5 thì cũng có thể tính được giá trị của BOD20 bằng cách dùng hệ số chuyển đổi 0,684: BOD20 ═ BOD5/0,684 Nước nguyên chất không chứa nhiều oxy hòa tan. Để đo BOD5 cần phải đưa vào một ít chất thải vào trong một lượng lớn nước sạch bão hoà oxy sao cho sau 5 ngày vẫn còn khoảng 30%- 60% oxy hoà tan ban đầu. Mặt khác có thể loại trừ được ảnh hưởng của lượng oxy tiêu thụ cho quá trình nitrat hoá ở giai đoạn 2. Sau khi đo lượng oxy hoà tan trong nước sạch sau 5 ngày và oxy còn lại trong mẫu có pha nước thải, người ta tính lượng oxy tiêu thụ bằng cách nhân kết quả với tỉ số pha loãng. Chỉ số BOD càng cao chứng tỏ lượng chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học ô nhiễm trong nước càng lớn. Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước có thể xảy ra qua 2 giai đoạn: Giai đoạn 1: Chủ yếu oxy hóa các hợp chất cacbuahydro, quá trình này kéo dài chừng 20 ngày ở nhiệt độ 20oC CmHm + (n+m/2) O2 → m/2 H2O + nCO2 Giai đoạn 2: Oxy hóa các hợp chất nitơ, bắt đầu ngay sau ngày thứ 10 (có thể có trường hợp bắt đầu từ ngày thứ 5): Vi khuẩn nitrosomanas 2 NH3 +3O2 2 NO2- + 2H+ + 2 H2O Vi khuẩn nitrobacter 2 NO2- + O2 2 NO3- 4.2.8. Nhu cầu oxy hóa học Chỉ số BOD là quan trọng, tuy nhiên trên thực tế, BOD không đặc trưng cho số lượng đầy đủ chất hữu cơ có trong nước thải. Để xác định tổng lượng oxy cần thiết người ta sử dụng phương pháp manganat hay bicromat là những tác nhân oxy hóa mạnh. Lượng oxy sử dụng cho quá trình này gọi là nhu cầu oxy hóa học (COD). Chỉ số COD biểu thị cả lượng chất hữu cơ không thể bị oxi hóa sinh học, do đó nó có giá trị oxy hóa cao hơn giá trị của BOD. Đối với nhiều loại chất thải chỉ số BOD và COD có mối tương quan nhất định với nhau. Tỉ số COD/BOD luôn thay đổi tuỳ thuộc vào tính chất của nước thải. Tỉ số COD/BOD càng nhỏ thì xử lý sinh học càng dễ. 4.2.9. Chỉ số Fe Sắt là nguyên tố phân bố rộng rãi trong đất thường ở trạng thái có độ tan thấp. Do các phản ứng hóa học, sinh học, chúng chuyển hoá thành dạng ion hoà tan, chủ yếu là Fe(II) thấm vào nước ngầm. Khi Fe2+ tiếp xúc với oxy hay tác nhân oxy hóa, ion Fe2+ bị oxy hóa thành Fe3+ và kết tủa thành các bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ. Hàm lượng sắt cao hơn 0,5 mg/l nước có mùi tanh, làm váng quần áo khi giặt, làm hỏng các sản phẩm của ngành dệt, giấy. Có thể xác định hàm lượng sắt bằng phương pháp hấp phụ quang phổ nguyên tử. 4.2.10. Hàm lượng mangan Mangan (Mn) là nguyên tố khá phổ biến trong vỏ trái đất, nó được đưa vào môi trường do quá trình rửa trôi, xói mòn và do chất thải công nghiệp luyện kim, phân bón Mangan có độc tính không cao nhưng có ảnh hưởng tới vị giác. 4.2.11. Các hợp chất của nitơ Các hợp chất hữu cơ có trong nước thường tồn tại dưới dạng amoniac, nitrat và nitơ tự do. Tồn tại những hợp chất này chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi nguồn nước thải. Nếu có NH3 chứng tỏ nguồn nước đang nhiễm bẩn rất nguy hiểm cho cá. Có HNO2, HNO3 chứng tỏ đã nhiễm nước bẩn quá lâu, các quá trình oxy hoá đã kết thúc. Những hợp chất nitơ có trong nước cũng có thể do các chất vô cơ gây nên. 4.2.12. Clorua (Cl-) Clo có mặt trong nước là do các chất thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp mà chủ yếu là công nghiệp chế biến thực phẩm, ngoài ra do sự xâm nhập của nước biển vào các cửa sông. Nước có Cl- với lượng 300mg/l có thể gây cảm giác mặn. Một lượng lớn ion clo có thể ăn mòn đường ống bằng kim loại và gây hại đến sự phát triển của động - thực vật. Do vậy kiểm tra hàm lượng clo trong nước là rất quan trọng. Có thể xác định hàm lượng clo trong nước bằng phương pháp dùng điện cực chọn lọc ion, phép đo iod (chuẩn độ oxy hoá - khử), phương pháp Morh, phương pháp Fajans. 4.3. CÁC CHỈ TIÊU VỀ VI SINH VẬT [2] 4.3.1. Vi trùng và vi sinh vật Nguồn nước thường bị nhiễm bẩn bởi vi trùng và vi khuẩn là do nước có nhiều loại vi trùng và siêu vi trùng gây bệnh và truyền bệnh như kiết lị, thương hàn, dịch tả, bại liệt Chỉ tiêu về vi trùng và vi khuẩn được đặc trưng bởi số côli chuẩn độ - số lượng vi trùng và siêu vi trùng có trong 1 ml nước. 4.3.2. Phù du rong tảo Trong các nguồn nước mặt và nhất là trong các ao hồ thường có các loại phù du rong tảo. Chúng ở dạng lơ lửng hay bám vào đáy hồ làm cho chất lượng nước kém đi và khó xử lí. Ví dụ như nhóm tảo diệp lục và tảo đơn bào thường đi qua bể lắng và đọng lại trên bề mặt vật liệu làm tăng tổn thất thuỷ lực Các tác hại của rong tảo ngoài việc làm tắc bể lọc, ống dẫn Còn gây nên tình trạng thừa oxy trong nước tăng nồng độ các chất hữu cơ gây mùi và các chất độc hại trong nước. CHƯƠNG 5. XÁC ĐỊNH OXY HÒA TAN VÀ NHU CẦU OXY SINH HÓA 5.1. NGUYÊN TẮC LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU [10] 5.1.1. Đại cương Lấy mẫu là thu thập một thể tích mẫu thích hợp, sau đó xử lí, vận chuyển đến nơi phân tích, đảm bảo chất lượng mẫu chưa thay đổi. Việc lấy mẫu và bảo quản thận trọng, tuân thủ theo đúng quy định kỹ thuật sao cho mẫu nước vẫn giữ nguyên những đặc tính cơ bản. 5.1.2. Mục đích lấy mẫu - Điều tra chất lượng nước. - Phát hiện đánh giá ô nhiễm. - Xác định tính thích hợp cho việc sử dụng nguồn nước với nhiều mục đích khác nhau. -Tham gia vào quá trình quản lí nguồn tài nguyên nước. 5.1.3. Phương thức lấy mẫu 5.1.3.1. Chuẩn bị dụng cụ Thiết bị thu mẫu: Bình chứa mẫu (bằng nhựa hay thủy tinh). Tất cả các chai lọ để lấy và giữ mẫu cần phải rửa thật sạch, tráng lại bằng nước cất. Trước khi lấy mẫu phải tráng lại bằng mẫu nước sông cần lấy. Ghi nhận vào hồ sơ lấy mẫu: Chai lấy mẫu được dán nhãn, ghi chép đầy đủ những chi tiết liên quan đến việc lấy mẫu như: + Thời điểm lấy mẫu (ngày, giờ) + Tên người lấy mẫu, vị trí lấy mẫu + Loại mẫu + Các dữ liệu về thời tiết, mực nước, dòng chảy + Phương pháp lấy mẫu + Các công trình liên hệ đến mẫu nước +Chi tiết về phương pháp lưu giữ mẫu đã dùng 5.1.3.2. Phương pháp lấy mẫu Đặc điểm chọn để lấy mẫu phải phụ thuộc vào đặc điểm của nguồn nước như: Quy trình sản xuất của nhà máy, điều kiện chu kì nước thải, hệ thống xử lý nếu có. Cụ thể: Trong nhà máy: Nếu nhà máy có nhiều loại hình sản xuất phải lấy mẫu theo từng loại hình loại rồi lấy mẫu tại điểm tập trung của tất cả các loại hình trên. Nếu có hệ thống xử lí phải lấy trước và sau khi xử lý. Ở sông: Phải lấy mẫu trên điểm thải 500m, 1000m; dưới điểm thải lấy theo dòng chảy ở những địa điểm khác nhau: 100m, 500m, 1000m. Khi cần thiết phải lấy xa hơn nữa. Độ sâu tốt nhất là 20 - 30 cm dưới mặt nước. Lấy mẫu cách bờ từ 1,5 - 2 cm. Ở hồ chứa nước, ao, đầm: Phải lấy mẫu ở những độ sâu và địa điểm khác nhau, không lấy mẫu ở những nơi có rong rêu mọc. 5.1.4. Thời gian lưu trữ mẫu và bảo quản mẫu Thời gian vận chuyển từ nơi lấy mẫu đến phòng thí nghiệm càng ngắn càng tốt. Phương thức bảo quản mẫu nước theo chỉ tiêu phân tích được trình bày theo bảng sau: Bảng 6. Phương thức bảo quản và thời gian lưu trữ mẫu Chỉ tiêu phân tích Phương thức bảo quản Thời gian tồn trữ tối đa Chỉ tiêu phân tích Phương thức bảo quản Thời gian tồn trữ tối đa Độ cứng Không cần thiết DO 0,6 ml H2SO4 + 1ml 10-200C Canxi( Ca2+) Không cần COD 2 ml/l H2SO4 thiết Cl- Không cần thiết Dầu và mỡ 2ml/l H2SO4; 40C F- Không cần thiết Cacbon hữu cơ 2 ml/l HCl, pH < 2 Độ dẫn điện 40C 28 giờ Cyanide 40C, NaOH, pH>12 trong tối Độ acid, độ kiềm 40C 24 giờ Phenol 40C, H2SO4, pH <2 Mùi 40C 6 giờ N-NH3 40C, H2SO4, pH <2 Màu 40C 48 giờ N-NO2 ; N-NO3 40C, H2SO4, pH <2 40C Sulphate 40C,pH <8 28 ngày Photphate 40C H2S Thêm 2mg/l zine acetat 7 ngày Fe, Mn 40C 40C, H2SO4, pH <2 5.2. XÁC ĐỊNH OXY HÒA TAN TRONG NƯỚC 5.2.1. Ý nghĩa môi trường của oxy hoà tan [5] Trong chất thải lỏng, oxy hòa tan là yếu tố xác định sự thay đổi xảy ra do sinh vật hiếu khí hay kị khí. Loại thứ nhất sử dụng oxy tự do để oxy hoá các chất hữu cơ hay vô cơ và sản xuất ra các sản phẩm cuối cùng không độc hại: {CH2O} + O2 → CO2 + H2O + E Ngược lại loại sinh vật kị khí thực hiện xúc tác oxy hoá chất hữu cơ tạo ra các sản phẩm có hại: {CH2O} + NO3- → CO2 + N2 + E {CH2O} + SO42- → CO2 + H2S+ E {CH2O} axit hữu cơ +H2O + CO2 + E CH4 + CO2 + E Khí bùn ao Vì vậy, việc đo oxy hòa tan là rất quan trọng để duy trì điều kiện hiếu khí trong các nguồn nước tự nhiên khi tiếp nhận các chất ô nhiễm và trong quá trình xử lý hiếu khí được thực hiện để làm sạch nguồn nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Việc xác định DO thường được sử dụng cho các mục đích khác nhau. Nó là một trong những thí nghiệm đơn lẻ nhất mà người kĩ sư môi trường sử dụng. Trong hầu hết các trường hợp liên quan đến việc kiểm soát ô nhiễm dòng chảy, nó là sự mong muốn để duy trì điều kiện thuận lợi cho việc tăng trưởng và sinh sản của quần thể cá và các loài sinh vật khác. Việc xác định DO phục vụ như cơ sở của thí nghiệm xác định BOD nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp. Các quá trình xử lý hiếu khí phụ thuộc vào oxy hoà tan nên thí nghiệm xác định DO là cần thiết như công cụ để kiểm soát tốc độ thổi khí để chắc chắn rằng khối lượng không khí được cung cấp đủ để duy trì điều kiện hiếu khí và cũng tránh việc sử dụng quá mức không khí và năng lượng. DO cũng là yếu tố quan trọng trong quá trình ăn mòn sắt và thép, đặc biệt trong hệ thống phân phối nước và trong lò hơi. Tách oxy từ nước cấp cho lò hơi bằng phương pháp vật lý và hoá học là thực tế thường gặp trong công nghiệp và năng lượng. Thí nghiệm oxy hoà tan phục vụ như phương tiện kiểm soát. 5.2.2. Xác định oxy hòa tan trong nước theo phương pháp chuẩn độ [12] Phương pháp azide (Winkler) 5.2.2.1. Nguyên tắc Dựa trên sự oxy hóa Mn2+ thành Mn4+ bởi lượng oxy hòa tan trong nước. Khi cho MnSO4 và dung dịch iotdua kiềm (NaOH + KI) vào mẫu, có hai trường hợp xảy ra: + Nếu không có oxy hiện diện, kết tủa Mn(OH)2 có màu trắng: Mn 2+ + 2 OH- → Mn(OH)2 ↓ + Nếu mẫu có oxy hiện diện, một phần Mn2+ bị oxi hóa thành Mn4+ kết rủa có màu nâu Mn2+ + 2OH- + ½ O2 → MnO2 ↓ + H2O Hay Mn(OH)2 + ½ O2 → MnO2 ↓ + H2O Mn4+ có khả năng oxi hoá I- thành I2 tự do trong axit. Như vậy lượng I2 được giải phóng tương đương với lượng oxy hòa tan có trong nước. Lượng I2 này được xác định theo phương pháp chuẩn độ bằng thiosunfat với chỉ thị hồ tinh bột. MnO2 ↓ + 2 I- + 4H+ → Mn2+ + I2 + 2 H2O (kết tủa nâu) (vàng nâu) I2 +2Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2 NaI (vàng nâu) (không màu) 5.2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng Phương pháp Winkler bị giới hạn bởi các tác nhân oxy hóa khác như: NO2-, Fe3+ các tác nhân này cũng có thể oxi hóa 2I- → I2 đưa đến việc nâng cao trị số kết quả. Ngược lại tác nhân khử như: Fe2+, SO32-, S2- Lại khử I2 → 2I- làm thấp giá trị kết quả. Đặc biệt NO2- là một trong những chất thải ngăn trở thường gặp, nó không oxi hoá Mn2+ song khi môi trường có iotdua và axit, NO2- sẽ oxi hoá iotdua thành iot, N2O2 được tạo thành từ phản ứng lại bị oxi hoá bởi oxi trong không khí qua mặt thoáng dung dịch để tạo ra lại NO2- 2 NO2- +2 I - + 4 H+ → I2 + N2O2 + 2 H2O N2O2 + ½ O2 + H2O → 2 NO2- +2 H+ Do đó khi có NO2 - trong mẫu điểm kết thúc chuẩn độ không xảy ra bình thường. Để khắc phục nhược điểm trên, phương pháp Winkler được cải tiến bằng cách: Trong dung dịch iotdua kiềm được thêm vào một lượng nhỏ natri azit. Lượng NO2- sẽ bị loại hẳn theo quá trình sau: NaN3 + H+ → HN3 + Na+ HN3 + NO2- + H+ → N2 + N2O + H2O Để loại bỏ ảnh hưởng của Fe3+ trước khi axit hóa thêm 1 ml KF. 5.2.2.3. Dụng cụ và hóa chất a. Dụng cụ - Chai 1 lít. - Chai DO - Buret - Bình nón - Pipet 2 ml - Ống đong 100 ml b. Hoá chất cần thiết Dung dịch MnSO4 Hòa tan 36,4g MnSO4.H2O (hoặc 40g MnSO4.2H2O hay 48g MnSO4.4H2O hay 42g MnCl2) trong nước cất rồi pha loãng thành 100ml, lọc lấy phần dung dịch, sau đó định mức lại 100ml. Dung dịch kiềm iodua – azit: Hòa tan 50g NaOH (hay 70g KOH) và 13,5g NaI (hay 15g KI) vào 50ml nước cất 2 lần, sau đó thêm 1g NaN3 hòa tan sẵn trong 4ml nước cất. Sau đó, định mức lại thành 100ml. Dung dịch Na2S2O3 0,025N Pha dung dịch Na2S2O3 0,1N: Hòa tan 25g Na2S2O3.5H2O trong nước cất, thêm 1g NaOH hay 5ml CHCl3, pha loãng thành 1 lít. Chuẩn lại dung dịch bằng K2Cr2O7. Lấy 250ml dung dịch Na2S2O3 0,1N pha thành 1 lít ta thu được Na2S2O3 0,025N. Chỉ thị hồ tinh bột: Lấy 5– 6g tinh bột hòa tan vào vài ml nước, đổ vào 1 lít nước sôi, đun sôi vài phút, để qua đêm. Thêm 1 lượng nhỏ chất bảo quản (vd: 1,3ml axit salicylic, vài giọt toluen, rượu amilic, clroform). Dung dịch KF: 40g KF.2H2O hòa tan thành 100ml. Dung dịch KAl(SO4)2.12H2O 10%. H2SO4 đặc. Dung dịch NH3 đặc (25%). 5.2.2.4. Tiến hành a. Nếu có chất lơ lửng thì cần loại bỏ: Dùng xiphông lấy mẫu vào đầy chai nút mài nhẵn có dung tích là 1 lít (đầu xiphông để sát đáy chai, trong khi chai đầy dần thì từ từ rút lên và tiếp tục cho chảy tràn vào khoảng 100ml). Dùng pipet thêm vào chai trên 10ml dung dịch KAl(SO4)2.12H2O 10% và 2ml dung dịch NH3 đặc. Đậy chai sao không có bọt khí. Lắc lộn chai khoảng 1 phút, để lắng ở nơi cách xa nguồn nhiệt và không có ánh sáng mặt trời rọi trực tiếp. Sau 10 phút, dùng xiphông chuyển phần nước trong bên trên kết tủa vào đầy chai cố định oxy. Đậy nút gạt bỏ phần nước bên trên ra, thể tích mẫu là 300ml. Chú ý: không để bọt khí bám xung quanh thành chai bằng cách: Khi đã cho mẫu vào được nửa chai thì lắc nhẹ, sau đó tiếp tục cho mẫu vào cho đến khi tràn đầy chai. b. Mở nút chai lần lượt thêm vào bên dưới mặt thoáng mẫu bằng pipet (đầu pipet ở giữa chai, vừa cho dung dịch vào chai vừa rút pipet lên): - 2ml dung dịch MnSO4 - 2ml dung dịch kiềm iodua – azit. Đậy nút sao cho không có bọt khí, lắc chai ít nhất 20s (khoảng 15 lần). c. Để yên tới khi kết tủa lắng hoàn toàn, lắc đều chai thêm 1 lần nữa. Nếu nước lợ hay nước mặn thời gian đảo chai ít nhất là 2 phút. d. Đợi kết tủa lắng yên hoàn toàn. e. Cẩn thận mở nút rồi thêm vào 2ml H2SO4 đặc bằng pipet (để đầu pipet gần lớp kết tủa, vừa cho axit chảy vừ rút dần pipet lên). Phần chất lỏng bên trên tràn ra ngoài không ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Nếu Fe3+ > 100ppm (mg/l), thêm 1ml KF trước khi axit hóa. f. Đậy nút rửa chai dưới vòi nước, đảo chai hòa tan hoàn toàn kết tủa. g. Chuẩn 204ml dung dịch trong chai (tương đương 200ml mẫu nước) bằng dung dịch Na2S2O3 0,025N đến màu vàng rơm nhạt, thêm 1– 2ml chỉ thị hồ tinh bột và chuẩn đến khi mất màu xanh. Hồ tinh bột chỉ được thêm khi màu vàng rơm thật nhạt. h. Kết quả mg/l (ppm) O2 hòa tan : DO = V.N. 8000/Vo Với: V: thể tích Na2S2O3 N: nồng độ đương lượng của Na2S2O3 Vo : thể tích mẫu nước đem chuẩn độ 5.2.3. Xác định oxy hòa tan trong nước bằng phương pháp điện cực oxy hoà tan – máy đo oxy Đây là phương pháp được dùng phổ biến hiện nay. Máy đo DO được dùng để xác định nồng độ oxy hoà tan ngay tại hiện trường. Điện cực của máy đo DO hoạt động theo nguyên tắc: Dòng điện trong điện cực tỷ lệ với lượng oxy hòa tan trong nước khuếch tán qua màng điện cực, trong lúc đó lượng oxy khuếch tán qua màng lại tỉ lệ với nồng độ của oxy hòa tan. Đo cường độ dòng điệnxuất hiện này cho phép xác định được DO. 5.3. XÁC ĐỊNH NHU CẦU OXY SINH HÓA (BOD) TRONG NƯỚC [12] 5.3.1. Ý nghĩa môi trường BOD được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật môi trường. Nó là chỉ tiêu xác định mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt và công nghiệp qua chỉ số oxy dùng để khoáng hóa các chất hữu cơ Ngoài ra BOD còn là một trong những chỉ tiêu quan trong để kiểm soát ô nhiễm dòng chảy. BOD còn liên quan đến việc đo lượng oxy tiêu thụ do vi sinh vật khi phân huỷ chất hữu cơ có trong nước thải. Do đó BOD còn được ứng dụng để ước lượng công suất các công trình xử lý sinh học cũng như đánh giá hiệu quả của các công trình đó. 5.3.2. Nguyên tắc Sử dụng loại chai đo đặc biệt có thể tích 300ml, cho mẫu đã pha loãng vào đầy chai. Đo hàm lượng DO ban đầu và DO sau 5 ngày ủ ở nhiệt độ 20oC. Lượng oxy do sinh vật sử dụng chính là BOD5. 5.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng Vi sinh vật nitrat hoá sẽ sử dụng oxy để oxi hóa nitơ vô cơ, do đó có thể làm thiếu hụt oxy hòa tan trong nước dẫn đến việc đo BOD không còn chính xác. 5.3.4. Dụng cụ và hóa chất 5.3.4.1. Dụng cụ - Tủ điều nhiệt ở 20oC ± 1oC - Ống đong1000ml - Chai BOD - Buret - Pipet - Bình định mức - Ống nghiệm 5.3.4.2. Hóa chất - Dung dịch đệm photphat pH ═ 7,2: Hòa tan 0,85 g KH2PO4, 2,175g K2HPO4, 3,34g Na2HPO4.7H2O và 0,17g NH4Cl trong 50ml nước cất và pha loãng thành 100ml. - Dung dịch MgSO4: Hòa tan 2,25g MgSO4.7H2O trong nước cất, định mức thành 100ml. - Dung dịch CaCl2: Hòa tan 2,75g CaCl2 khan trong nước cất, định mức thành 100ml. - Dung dịch FeCl3: Hòa tan 0,25g FeCl3.6H2O trong nước cất, định mức thành 1l. - Dung dịch H2SO4 1N hoặc NaOH. - Dung dịch KI 10% - Dung dịch Na2SO3 0,0125N: Hòa tan 1,575g Na2SO3 trong 1l nước cất. - Dung dịch axit axetic (1:1) hay H2SO4 (1:50). 5.3.5. Tiến hành 5.3.5.1. Chuẩn bị nước pha loãng Sục không khí vào nước cất cho bão hòa oxi. Cho thể tích nước bão hòa vào chai thích hợp, thêm 1 ml mỗi dung dịch: Đệm photphat, MgSO4, CaCl2, FeCl3, vào pha loãng thành 1l, lắc đều. Chú ý không làm nhiễm bẩn dung dịch, đặc biệt bởi các chất hữu cơ chất oxi hóa, chất khử hoặc kim loại. 5.3.5.2. Chuẩn bị mẫu Nếu mẫu có hàm lượng clo dư đáng kể: Để yên 1- 2 giờ để đuổi clo. Nếu không hiệu quả, thêm 10ml axit axetic (1:1) hay H2SO4 (1:50) và 10 ml KI 10% trong 1l mẫu rồi chuẩn độ bằng Na2SO3 0,0125N với chỉ thị hồ tinh bột, chú ý không dùng dư Na2SO3. Trước khi pha loãng, trung hòa đến khi mẫu nước có giá trị pH từ 6,5- 7,5. 5.3.5.3 Kỹ thuật pha loãng  0,1%-1% cho nước thải công nghiệp nhiễm bẩn nặng.  1%-5% cho nước cống chưa xử lý hoặc đã để lắng.  5%-25% cho nước đã bị oxi hóa.  25%-100% cho các dòng sông ô nhiễm. 5.3.5.4 Cách xác định Chiết mẫu đã pha loãng vào hai chai: Một chai xác định DO sau khi pha loãng (DO0), chai còn lại để ủ ở 200C, xác định DO sau 5 ngày ủ (DO5). 5.3.5.5 Kết quả: BOD5 = (DO0 - DO5).P DO0 : DO của mẫu nước xác định (đã pha loãng) trước khi ủ. DO5 : DO của mẫu nước xác định (đã pha loãng) sau khi ủ 5 ngày ở 200C P: hệ số pha loãng P = (Vm + Vpl)/ Vm CHƯƠNG 6. THỰC NGHIỆM 6.1. ĐỊA ĐIỂM VÀ THÔNG SỐ LẤY MẪU 6.1.1 Địa điểm Mẫu được lấy bằng thùng nhựa 5 lít ( đã rửa sạch và tráng lại bằng nước sạch, sau đó tráng lại bằng mẫu nước), tại các địa điểm sau: Mẫu 1: Mẫu ở cầu Khánh Hội. Mẫu 2: Mẫu ở cầu Nguyễn Văn Cừ. Mẫu 3: Mẫu ở cầu Chà Và. Mẫu 4: Mẫu ở cầu Lò Gốm. Mẫu 5: Mẫu ở cầu Rạch Cây. Mẫu 6: Mẫu ở cầu Thị nghè. Mẫu 7: Mẫu ở cầu Khánh Dư. Mẫu 8: Mẫu ở cầu Công Lý. Mẫu 9: Mẫu ở cầu số 8. Mẫu 10: Mẫu ở cầu số 1. Hình 2. Sơ đồ địa điểm lấy mẫu nước 6.1.2 Các thông số của mẫu lúc lấy mẫu Bảng 7. Các thông số lúc lấy mẫu tại các điểm thuộc kênh Tàu Hủ – Bến Nghé. Mẫu Cầu Khánh Hội Cầu Nguyễn Văn Cừ Cầu Chà Và Cầu Lò Gốm Cầu Rạch Cây Ngày lấy mẫu Lần 1 13/11/2012 Lần 2 30/11/2012 Lần 3 14/12/2012 Thời gian lấy mẫu Lần 1 06h15 06h15 06h15 06h15 06h20 Lần 2 06h00 06h00 06h00 06h00 06h05 Lần 3 16h50 16h50 16h50 16h50 17h00 Trạng thái mẫu nước Lần 1 Nước trong, không mùi, ít cặn Nước vàng nhạt, không mùi Nước hơi đục, mùi tanh, cặn nhiều Nước đen, có chất lơ lửng, nặng mùi Nước đen, có nhiều chất lơ lửng, nặng mùi Lần 2 Nước trong, không mùi, ít cặn Nước trong, không mùi, Nước hơi đục, mùi tanh, cặn nhiều Nước đen, có chất lơ lửng, nặng mùi Nước đen, có nhiều chất lơ lửng, nặng mùi Lần 3 Nước hơi đục, không mùi, ít cặn Nước trong, không mùi, Nước hơi trong, cặn nhiều Nước đen, có chất lơ lửng, nặng mùi Nước đen, có nhiều chất lơ lửng, nặng mùi Chú ý: Thời gian lấy mẫu lần I đã sau giờ nước lớn 3 giờ. (Tuy nhiên nước vẫn đầy sông). Thời gian lấy mẫu lần II đã sau giờ nước lớn 3 giờ. (Tuy nhiên nước vẫn đầy sông và đêm trước ngày lấy mẫu có mưa). Thời gian lấy mẫu lần III đúng giờ nước lớn. (Nước lên rất cao đạt mốc 3,9 m). Bảng 8. Các thông số lúc lấy mẫu tại các điểm thuộc kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè. Mẫu Cầu Thị Nghè Cầu Khánh Dư Cầu Công Lý Cầu số 8 Cầu số 1 Ngày lấy mẫu Lần 1 28/12/2012 Lần 2 13/01/2013 Lần 3 26/01/2013 Thời gian lấy mẫu Lần 1 17h10 17h10 17h10 17h10 17h15 Lần 2 17h40 17h40 17h40 17h40 17h45 Lần 3 16h45 16h45 16h45 16h45 16h50 Trạng thái Lần 1 Nước trong, Nước trong, mùi Nước hơi đục, mùi Nước đen, nặng mùi, Nước đen, nặng mùi, mẫu nước không mùi, có cặn nhẹ, ít cặn nhẹ, có nhiều bo bo nhiều cặn nhiều cặn Lần 2 Nước trong, không mùi, có cặn Nước trong, mùi nhẹ, ít cặn Nước hơi đục, mùi nhẹ Nước đen, nặng mùi, nhiều cặn, có nhiều bo bo Nước đen, nặng mùi, nhiều cặn Lần 3 Nước hơi vàng, không mùi, ít cặn Nước hơi vàng, mùi nhẹ, ít cặn Nước hơi đục, mùi nhẹ Nước đen, nặng mùi, nhiều cặn Nước đen, nặng mùi, nhiều cặn Chú ý: Thời gian lấy mẫu cả 3 lần đều đúng giờ nước lớn. (Lần II nước lên rất cao đạt mốc 3,9 m). 6.2. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH CHUẨN 6.2.1 Xác định chính xác nồng độ dung dịch Na2S2O3 theo K2Cr2O7 6.2.1.1 Nguyên tắc Lấy một thể tích chính xác dung dịch chuẩn K2Cr2O7 cho phản ứng với lượng dư KI trong môi trường axit để tạo ra lượng tương đương I3-. Chuẩn độ I3- trực tiếp bằng Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột. Phản ứng thay thế tương đương: 2 3 2 7 2 2 2 3 6 14 2 3 7 3 3 3 Cr O I H Cr I H O I I I − − + + −− + + → + + + → Có thể viết: 2 32 7 3 29 14 2 3 7Cr O I H Cr I H O − − + + −+ + → + + Phản ứng chuẩn độ: I3-+2S2O32- → S4O62- + 3I- 6.2.1.2 Tiến hành Hút 10ml K2Cr2O7 0,025N cho vào erlen 250ml, thêm 15ml nước cất và 4ml H2SO4 1N, 2ml Na2CO3, 6ml KI 10%. Đậy kín và để yên 10 phút để khử hoàn toàn K2Cr2O7. Chuẩn độ dung dịch thu được bằng Na2S2O3 0,025 N đến khi có màu vàng rơm. Sau đó, thêm từng giọt hồ tinh bột cho tới khi có màu xanh chàm rõ rệt, vừa thêm vừa lắc đều. Tiếp tục nhỏ từng giọt Na2S2O3 xuống cho đến khi dung dịch mất màu xanh chàm. Ghi thể tích V. Cách tính: 6.2.1.3 Kết quả Bảng 9. Kết quả chuẩn độ dung dịch Na2S2O3 Lần 1 Lần 2 Lần 3 V1 ̣̣́́(ml) 10,2 10,1 10,1 2 2 3N Na S O C ̣(N) 5/204 5/202 5/202 6.3. KẾT QUẢ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ ION TRONG NƯỚC ĐẾN QUÁ TRÌNH XÁC ĐỊNH DO Bảng 10. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các ion Fe3+, Fe2+, NO2─ [6] Ion khảo sát Nồng độ DO0 (mg O2/l) Không có ion khảo sát DO (mg O2/l) có ion khảo sát Sai số (%) Fe3+ 50 mg/l 7,34 7,51 +2,32 Fe2+ 1,5 mg/l 7,21 7,06 -2,08 CN (Na2S2O3) = CN(K2Cr2O7).V(K2Cr2O7) V(Na2S2O3) NO2─ 0,6 mg/l 7,26 7,42 +2,14 Nhận xét: Qua bảng số liệu trên cho thấy: Hàm lượng Fe3+ trong mẫu nước gây ảnh hưởng đến quá trình xác định DO là 50 mg/l (sai số+2,32 %). Fe2+ gây ảnh hưởng đến quá trình xác định DO khi có hàm lượng là 1,5 mg/l (sai số -2,08%). Theo số liệu khảo sát hàm lượng sắt tổng cộng trong mẫu nước sông cao nhất không quá 1 mg/l (theo đề tài của sinh viên Chu Thị Kim Hương niên khóa 2009-2013). Như vậy hàm lượng của các ion Fe3+, Fe2+ gây ảnh hưởng đến quá trình xác định DO lớn hơn so với hàm lượng thực tế của các ion này có mặt trong nước sông đem phân tích, nên hàm lượng của các ion Fe3+, Fe2+ có mặt trong mẫu phân tích không gây ảnh hưởng đến quá trình xác định DO. Hàm lượng NO2─ trong mẫu nước gây ảnh hưởng đến quá trình xác định DO là 0,6 mg/l (sai số +2,14 %). Hàm lượng giới hạn cho phép của ion này trong nước không quá 0,1 mg/l. Vậy hàm lượng của NO2─ có mặt trong nước sông không gây ảnh hưởng đến quá trình xác định DO. Như vậy qua quá trình khảo sát, hàm lượng các ion Fe3+, Fe2+, NO2─ gây ảnh hưởng đến quá trình xác định DO đều lớn hơn so với hàm lượng của các ion này có trong các mẫu nước sông đem phân tích. Nên trong quá trình xác định DO của mẫu nước sông ta không cần che các ion này, vì hàm lượng của chúng có mặt trong nước sông không đủ để gây ảnh hưởng đến quá trình phân tích DO. 6.4. XÁC ĐỊNH DO TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP WINKLER 6.4.1 Tiến hành - Dùng xiphông lấy mẫu vào đầy chai nút mài nhẵn có dung tích là 1 lít (đầu xi phông để sát đáy chai, trong khi chai đầy dần thì từ từ rút lên và tiếp tục cho chảy tràn vào khoảng 100ml). - Dùng pipet thêm vào chai 10 ml dung dịch KAlSO4.12H2O 10% và 2 ml dung dịch NH3 đặc. - Đậy chai sao cho không có bọt khí. - Lắc lộn chai khoảng 1 phút, để lắng ở nơi cách xa nguồn nhiệt và không có ánh sáng mặt trời rọi trực tiếp. - Sau 10 phút, dùng xi phông chuyển phần nước trong bên trên kết tủa vào đầy chai cố định oxi. Đậy nút gạt bỏ phần nước bên trên ra, thể tích mẫu là 300 ml. Khi đã cho mẫu vào được nửa chai thì lắc nhẹ, sau đó tiếp tục cho mẫu vào đến khi tràn đầy chai. - Sau đó, mở nút chai lần lượt thêm vào bên dưới mặt thoáng mẫu bằng pipet (đầu pipet ở giữa chai vừa cho dung dịch vào chai vừa rút pipet lên): + 2ml dung dịch MnSO4 + 2ml dung dịch kiềm iodua – azit - Đậy nút sao cho không có bọt khí, lắc chai ít nhất 20s (khoảng 15 lần). - Để yên đến khi kết tủa lắng hoàn toàn, lắc đều chai thêm 1 lần nữa. nếu nước lợ hay nước mặn thì thời gian đảo chai ít nhất là 2 phút. Đợi kết tủa lắng yên hoàn toàn. - Cẩn thận mở nút rồi thêm vào 2 ml H2SO4 đặc bằng pipet (để đầu pipet xuống gần lớp kết tủa rồi vừa cho axit chảy vừa rút dần pipet lên). Phần chất lỏng trong suốt ở bên trên tràn ra ngoài không ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Đậy nút, rửa chai dưới vòi nước, đảo chai hòa tan hoàn toàn kết tủa. - Chuẩn 204 ml dung dịch trong chai (tương đương 200ml mẫu nước) bằng dung dịch Na2S2O3 đến màu vàng rơm nhạt. Thêm 1-2ml hồ tinh bột và chuẩn đến khi mất màu xanh. Hồ tinh bột chỉ được thêm khi màu vàng rơm thật nhạt. 6.4.2 Kết quả Bảng 11. Kết quả phân tích DO trong lần phân tích I Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 VNa2S2O3 (5/204N) (ml) 3,3 2,3 1,1 1,0 0,6 DO (mg O2/l) 3,24 2,25 1,09 0,98 0,59 Mẫu 6 Mẫu 7 Mẫu 8 Mẫu 9 Mẫu 10 VNa2S2O3 (5/202N) (ml) 4,0 3,0 1,8 0,5 0,5 DO (mg O2/l) 3,96 2,97 1,78 0,50 0,50 Bảng 12. Kết quả phân tích DO trong lần phân tích II Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 VNa2S2O3 (5/204N) (ml) 4,0 2,7 1,8 0,5 1,0 DO (mg O2/l) 3,92 2,65 1,76 0,49 0,98 Mẫu 6 Mẫu 7 Mẫu 8 Mẫu 9 Mẫu 10 VNa2S2O3 (5/202N) (ml) 4,5 4,2 3,5 1,3 0,8 DO (mg O2/l) 4,46 4,16 3,47 1,29 0,79 Bảng 13. Kết quả phân tích DO trong lần phân tích III Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 VNa2S2O3 (5/202N) (ml) 4,2 4,0 2,8 1,2 0,8 DO (mg/l) 4,16 3,96 2,77 1,19 0,79 Mẫu 6 Mẫu 7 Mẫu 8 Mẫu 9 Mẫu 10 VNa2S2O3 (5/202N) (ml) 4,2 3,5 2,1 0,8 0,5 DO (mg/l) 4,16 3,47 2,08 0,79 0,50 Hình 3: Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi DO trong các lần phân tích ở mỗi mẫu. 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Mẫu 6 Mẫu 7 Mẫu 8 Mẫu 9 Mẫu 10 Lần 1 Làn 2 Lần 3 mg/l Nhận xét: Đối với mẫu nước thuộc kênh Tàu Hủ – Bến Nghé. Nhìn chung giá trị DO giảm dần từ mẫu 1 đến mẫu 5 do các mẫu càng nằm sâu trong đất liền nên mức độ trao đổi nước với sông lớn ngày càng khó hơn. Giá trị DO ở các vị trí lấy mẫu nước tăng dần ở hai lần lấy mẫu sau. Giá trị DO lần III cao nhất và tăng vọt so với lần I và II do lần III do mẫu nước được lấy đúng giờ nước lớn, triều cường đạt mốc 3,9m. Mẫu 1 (mẫu ở cầu Khánh Hội): do tiếp giáp với sông Sài Gòn, có sự trao đổi nước thường xuyên hơn với sông lớn nên có giá trị DO cao nhất trong 5 mẫu, ít thay đổi và dao động trong khoảng 3,3-4,2 mg/l. Tuy nhiên, vẫn chưa thể sử dụng nước ở địa điểm này để phục vụ cho mục đích sinh hoạt, tưới tiêu nhưng có thể sử dụng vào mục đích khác như nuôi trồng thủy sản hay giao thông, du lịch đường thủy. Mẫu 2 (mẫu ở cầu Nguyễn Văn Cừ): Giá trị DO đã giảm mạnh so với mẫu 1, DO ở lần I, II trong khoảng 2-3 mg/l vì đoạn rạch này tiếp nhận các nguồn nước thải từ các khu dân cư thuộc Quận 1, Quận 4, Quận 5. Tuy nhiên, DO lần III cao hơn hẳn do triều cường đạt mốc 3,9m nên khu vực này còn tiếp nhận thêm nguồn nước bổ sung từ kênh Tẻ. Mặc dù DO của mẫu 2 đã giảm so với mẫu 1 nhưng vẫn cao hơn so với DO các mẫu 3,4,5 vì các đô thị ở Quận 1 và Quận 4 đã được quy hoạch, di dời. Mẫu 3 (mẫu ở cầu Chà Và): Giá trị DO xuống thấp so với mẫu 1 và 2, dao động quanh 1,1-2,8 mg/l. Mẫu này nằm khá sâu trong đất liền, khó trao đổi nước với sông lớn. Ngoài ra, khúc sông này còn nhận nước thải từ nhiều nguồn như Chợ Kim Biên, Chợ Bình Tây, Chợ Xóm Củi Mẫu 4 (mẫu ở cầu Lò Gốm): Giá trị DO xuống rất thấp, khoảng 0,5-1,2 mg O2/l. Do mẫu này nằm sâu trong đất liền, khó trao đổi với nước sông lớn. Ngoài ra, khúc sông này còn nhận thêm nước thải từ kênh Ruột Ngựa, rạch Ông Buông chảy qua nhiều khu vực có nhiều xí nghiệp, nhà máy như: xí nghiệp Chế Biến Hàng Xuất Khẩu Cầu Tre, Thực Phẩm Xuất Khẩu, Chế Biến Nông Sản Hòa Thạnh, Xí Nghiệp Giấy Mẫu 5 (mẫu ở cầu Rạch Cây): Giá trị DO của mẫu nước tại khu vực này nằm trong khoảng 0,6-1,0 mg O2/l. Giá trị DO ở đây xấp xỉ với giá trị DO ở mẫu 4 (do vị trí 2 mẫu này cũng gần nhau khoảng 1 km) nhưng thấp hơn một chút vì mẫu 5 ở cuối sông rất khó trao đổi nước với sông lớn, diện tịch sông thu hẹp, độ thông thoáng thấp. Đối với các mẫu nước thuộc kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè. Nhìn chung giá trị DO có xu hướng giảm dần khi mẫu càng nằm xa sông Sài Gòn. Giá trị DO lần 2 cao nhất và tăng vọt ở các mẫu là do trước đó có công nhân vớt rác, lục bình và triều cường cũng đạt mốc 3,9m. Nhìn nhận tương đối, giá trị DO các mẫu nước 6-10 cao hơn so với các mẫu 1-5 do mẫu nước được lấy đúng giờ nước lớn. Mặt khác, dự án vệ sinh môi trường lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè (giai đoạn 1) đã hoàn thành với 9 km tuyến cống bao có đường kính từ 2,5 đến 3m cùng với 36 giếng chính và 59 thiết bị tách dòng để thu nước dọc kênh, 1 trạm bơm có lược rác với công suất 64.000 m3/giờ. Công trình cũng đã lắp đặt gần 16km bờ kè đứng bằng cừ bản bê tông dự ứng lực và nạo vét gần 1,1 triệu m3 đất, gia cố 16 cây cầu dọc tuyến kênhcũng đã cải thiện tình trạng ô nhiễm nguồn nước. Mẫu 6 (cầu Thị Nghè): Giá trị DO của nguồn nước tại khu vực này nằm trong khoảng 4,0 - 4,5 mg/l cao hơn giá trị DO của mẫu nước tại cầu Khánh Hội không đáng kể vì 2 mẫu nước này đều tiếp giáp và trao đổi nước thường xuyên với sông Sài Gòn. Nhìn nhận tương đối, giá trị DO ở vi trí này cao hơn giá trị năm trước (3,8 - 4,1) [6] do dự án vệ sinh môi trường lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè đã hoàn thành. Mẫu 7 (cầu Khánh Dư): Giá trị DO nằm trong khoảng 3 tới 4,2 mg O2/l. Theo QCVN 08:2008/BTNMT mẫu nước khu vực này có thề dùng cho mục đích tưới tiêu, giao thông, du lịch đường thủyDo mẫu nước này cũng nằm khá gần sông Sài Gòn nên khả năng trao đổi nước cao hơn mẫu 8, 9, 10. Mẫu 8 (cầu Công Lý): DO bắt đầu giảm mạnh so với mẫu 6 và 7, trong khoảng 1,8 – 3,5 mg O2/l do vị trí này cách sông Sài Gòn khá xa hơn 3km. Mặt khác lại tiếp nhận lượng nước thải từ nhiều khu dân cư như quận 3, quận 1, quận Phú Nhuận. Mẫu 9 và Mẫu 10 (cầu số 8 và cầu số 1): DO xuống rất thấp so với các mẫu còn lại, có lúc chỉ còn khoãng 0,5 mg/l. Do vị trí này nằm sâu trong đất liền cách sông Sài Gòn hơn 6km, lại nằm cuối kênh nên thường xuyên đọng rác và lục bình. Khi triều xuống thì nước ở khu vực này chưa kịp chảy ra sông Sài Gòn thì triều lên lần 2 đã tràn vào nên mẫu nước ở 2 vị trí này rất khó thay đổi. Mặt khác, kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè hẹp dần nên sự pha loãng và độ thông thoáng kém. 6.5. XÁC ĐỊNH BOD TRONG NƯỚC 6.5.1. Chuẩn bị nước pha loãng Sục không khí vào nước cất cho bão hòa oxi. Cho thể tích nước bão hòa vào chai thích hợp, thêm 1 ml mỗi dung dịch: đệm photphat, MgSO4, CaCl2, FeCl3, vào pha loãng thành 1l, lắc đều. Chú ý không làm nhiễm bẩn dung dịch, đặc biệt bởi các chất hữu cơ chất oxi hóa, chất khử hoặc kim loại. 6.5.2. Chuẩn bị mẫu Nếu mẫu có hàm lượng clo dư đáng kể: để yên 1- 2 giờ để đuổi clo. Nếu không hiệu quả, thêm 10 ml axit axetic (1:1) hay H2SO4 (1:50) và 10 ml KI 10% trong 1l mẫu rồi chuẩn độ bằng Na2SO3 0,0125N với chỉ thị hồ tinh bột, chú ý không dùng dư Na2SO3. Trước khi pha loãng, trung hòa đến khi mẫu nước có giá trị pH từ 6,5- 7,5. 6.5.3. Kỹ thuật pha loãng:  0,1%-1% cho nước thải công nghiệp nhiễm bẩn nặng.  1%-5% cho nước cống chưa xử lý hoặc đã để lắng.  5%-25% cho nước đã bị oxi hóa.  25%-100% cho các dòng sông ô nhiễm. 6.5.4. Cách xác định Chiết mẫu đã pha loãng vào hai chai: Một chai xác định DO sau khi pha loãng (DO0), chai còn lại để ủ ở 200C, xác định DO sau 5 ngày ủ (DO5). 6.5.5. Kết quả BOD5 = (DO0 - DO5).P P = (Vm + Vpl)/ Vm Bảng 14. Kết quả phân tích BOD trong lần phân tích I Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 DO0(mg O2/l) 7,06 7,16 7,16 7,06 7,06 DO5 (mg/l) 5,00 4,61 3,73 2,25 2,06 P pha loãng 7 9 11 11 11 BOD5 (mg/l) 10,55 22,95 37,73 52,91 55,00 Mẫu 6 Mẫu 7 Mẫu 8 Mẫu 9 Mẫu 10 DO0 (mg/l) 7,03 7,03 7,13 7,13 7,13 DO5 (mg/l) 5,00 4,51 4,06 1,49 2,08 P pha loãng 5 7 9 11 11 BOD5 (mg/l) 10,15 17,64 27,63 62,04 55,55 Bảng 15. Kết quả phân tích BOD trong lần phân tích II Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 DO0 (mg/l) 7,06 7,06 7,16 7,16 7,16 DO5 (mg/l) 4,75 4,26 3,43 1,27 1,96 P pha loãng 5 7 9 11 11 BOD5 (mg/l) 11,15 19,60 33,57 64,79 57,20 Mẫu 6 Mẫu 7 Mẫu 8 Mẫu 9 Mẫu 10 DO0 (mg/l) 7,13 7,03 7,13 7,13 7,13 DO5 (mg/l) 5,35 3,86 3,96 2,67 2,67 P pha loãng 5 5 7 11 11 BOD5(mg O2/l) 8,90 15,85 22,19 49,06 49,06 Bảng 16. Kết quả phân tích BOD trong lần phân tích III Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 DO0 (mg/l) 7,03 7,03 7,03 7,13 7,13 DO5 (mg/l) 5,25 4,95 2,97 2,38 2,38 P pha loãng 5 5 7 11 11 BOD5 (mg/l) 8,90 14,77 28,42 52,25 52,25 Mẫu 6 Mẫu 7 Mẫu 8 Mẫu 9 Mẫu 10 DO0 (mg/l) 7,03 7,13 7,13 7,13 7,13 DO5 (mg/l) 5,15 4,75 4,75 2,97 2,48 P pha loãng 5 7 9 11 11 BOD5 (mg/l) 9,40 16,66 21,42 45,76 51,15 Hình 5. Biểu đồ biểu diễn lượng BOD trong mỗi mẫu trong các lần phân tích. 0 10 20 30 40 50 60 70 Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Mẫu 6 Mẫu 7 Mẫu 8 Mẫu 9 Mẫu 10 Lần 1 Lần 2 Lần 3 mg/l Nhận xét: Nhìn chung giá trị BOD5 còn khá cao và có xu hướng tăng dần khi mẫu càng sâu trong đất liền. Giá trị BOD5 các mẫu thuộc kênh Tàu Hủ – Bến Nghé cao hơn các mẫu ở kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè. Mẫu 1 (mẫu ở cầu Khánh Hội): Mẫu nước lấy ở ngã 3 sông Sài Gòn, điểm cuối rạch Bến Nghé, thường xuyên được trao đổi, thay mới nên giá trị BOD5 thấp nhất trong các 5 mẫu đầu, dao động trong khoảng 8,9 – 10,55 mg/l. Tuy nhiên, theo QCVN 08:2008/BTNMT mẫu nước này vẫn chưa thể dùng cho mục đích sinh hoạt mà chỉ dùng để tưới tiêu hoặc giao thông, du lịch Mẫu 2 (mẫu ở cầu Nguyễn Văn Cừ): Giá trị BOD5 dao động trong khoảng 14,77 – 19,60 mg/l. Theo chỉ tiêu đánh giá BOD thì chất lượng nước ở đây còn thấp, ô nhiễm chất hữu cơ cao do cầu Nguyễn Văn Cừ còn chịu ảnh hưởng của nguồn nước ô nhiễm từ Kênh Tẻ (các hộ dân cư vẫn còn sinh sống ven sông, lấn chiếm khoảng không trên sông để xây nhà). Mẫu 3 (mẫu ở cầu Chà Và): khu vực này nhận nước thải từ các khu dân cư như chợ Kim Biên, chợ Bình Tây, chợ Xóm Củi nên giá trị BOD5 khá cao, thay đổi trong khoảng 28,42 – 37,73 mg/l. Mẫu 4 (cầu Lò Gốm): giá trị BOD5 tăng lên nhiều đến 64,79 mg/l do khúc sông này nằm sâu trong đất liền, khó trao đổi nước với sông lớn và còn nhận thêm nước thải từ kênh Ruột Ngựa, rạch Ông Buông chảy qua nhiều khu vực có nhiều xí nghiệp, nhà máy như: xí nghiệp Chế Biến Hàng Xuất Khẩu Cầu Tre, Thực Phẩm Xuất Khẩu, Chế Biến Nông Sản Hòa Thạnh, Xí Nghiệp Giấy Mẫu 5 (cầu Rạch Cây): mẫu nước này có giá trị BOD5 tương đương mẫu 4 do vị trí cách xa sông lớn nên khó trao đổi nước, lại không được vét bùn nên ô nhiễm rất nặng. Khúc sông hẹp độ thông thoáng kém, hàm lượng chất hữu cơ cao. Mẫu 6 (cầu Thị Nghè): Vì cầu Thị Nghè nhận nguồn nước ở kênh Nhiêu Lộc đi qua nhiều khu vực dân cư Quận 3, Quận Phú nhuận, Quận Bình Thạnh. Kênh Nhiêu Lộc đã hoàn thành quá trình cải tạo giai đoạn 1, mặc khác lại nằm gần ngã 3 sông Sài Gòn nên giá trị BOD5 tương đương mẫu 1 nhưng thấp hơn một chút, nằm trong khoảng 8,9 đến 10,15 mg/l. Mẫu 7 (cầu Khánh Dư): Giá trị BOD5 dao động trong khoảng 15,85 – 17,64 mg/l. Theo QCVN 08:2008/BTNMT, mẫu nước ở khu vực này có thể dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi. Mẫu 8 (cầu Công Lý): giá trị BOD tương đương cầu Chà Và nhưng thấp hơn một chút, dao động trong khoảng 21,42 – 27,63 do khu vực này cũng như kênh Nhiêu Lộc đã được quy hoạch, gia cố hệ thống cống Mẫu 9 và Mẫu 10 (cầu số 8 và cầu số 1): giá trị BOD tăng lên đến 62,04 mg/l, vượt mức TCVN 08:2008/BTNMT đến 2,5 (đối với mục đích giao thông đường thủy). Vì 2 mẫu nước này nằm khá sâu trong đất liền, khó trao đổi nước với sông lớn, và khúc sông này bị hẹp dần nên thường xuyên tích tụ rác thải. KẾT LUẬN CHUNG Đề tài này đã khảo sát được hàm lượng DO, BOD một số điểm thuộc kênh Tàu Hủ– Bến Nghé, kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè. Qua đó minh chứng được một điều là nơi nào có cải tạo thì chất lượng nước sông tốt hơn. Qua quá trình khảo sát DO và BOD5 ở một số điểm thuộc hệ thống sông Sài Gòn, tôi thấy nhìn chung ở cả 10 mẫu nước sông đem khảo sát thì kết quả cho thấy chất lượng nước sông ở 10 điểm này được cải thiện đáng kể sau khi thành phố tiến hành cải tạo một số khu vực dọc 2 bên bờ kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè, kênh Tàu Hủ - Bến Nghé...Mẫu nước càng nằm sâu trong đất liền thì hàm lượng oxy hòa tan trong nước càng thấp, mức độ ô nhiễm càng cao do khó trao đổi nước với sông lớn. Các mẫu nước thuộc kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè nhìn chung sạch hơn các mẫu nước thuộc kênh Tàu Hủ – Bến Nghé. Tuy nhiên các mẫu nước cuối kênh như cầu Lò Gốm, Rạch Cây, cầu số 8, cầu số 1 mức độ ô nhiễm còn khá cao, nhất là lúc triều xuống hay vào những ngày trời nắng gắt, mùi hôi thối rất nồng, ảnh hưởng sức khỏe người dân và mỹ quan đô thị. Đó cũng là do 1 phần ý thức giữ gìn vệ sinh chung của người dân. Mẫu nước ở cầu Khánh Hội và cầu Nguyễn Văn Cừ có chỉ số oxy hòa tan thấp hơn năm trước, còn ở Cầu Thị Nghè cao hơn năm trước. Về giá trị BOD thì mẫu ở cầu Nguyễn Văn Cừ, cầu Thị Nghè thấp hơn năm trước, còn mẫu ở cầu Khánh Hội thì xấp xỉ năm trước [6]. Nhìn chung mức độ ô nhiễm chất hữu cơ cũng đã giảm, chất lượng nước các khu vực gần sông lớn cũng dần được cải thiện. Hy vọng rằng các cấp chính quyền nhanh chóng hoàn thành giai đoạn 2 của dự án vệ sinh Môi trường lưu vực kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè, và nhanh chóng tiến hành cải tạo giai đoạn 2 kênh Tàu Hủ – Bến Nghé. Cán bộ địa phương có biện pháp tuyên truyền đến người dân ý thức bảo vệ môi trường. Chính quyền địa phương phải có biện pháp cứng rắn đối với hành vi xả rác xuống kênh rạch. Thanh tra bộ tài nguyên và môi trường cần thường xuyên kiểm tra, giám sát hoạt động xử lí nước thải của các nhà máy, doanh nghiệp trước khi xả ra môi trường để tránh tình trạng các doanh nghiệp vi phạm gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến các kênh rạch. Gấp rút hoàn thành các dự án cải thiện môi trường, xóa giảm ngập các khu vực trong Tp HCM nhằm tạo môi trường sống thân thiện cho mọi người dân, mang lại vẻ đẹp hiền hòa cho thành phố. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Huy Bá (1997), Môi Trường - Tập 1, NXB Khoa Học và Kĩ Thuật. 2. Đặng Đình Bạch, Phạm Văn Thưởng (2001), Cơ sở hóa học môi trường - tập 1, Nhà xuất bản Khoa Học và Kĩ Thuật. 3. Nguyễn Văn Bảo (2002), Hóa Nước, NXB Xây Dựng. 4. Nguyễn Khắc Cường (2007), Thủy văn môi trường, NXB Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh. 5. Tăng văn Đoàn, Trần Đức Hạ, Kĩ thuật và môi trường, NXB Giáo dục 6. Phạm Thị Ngọc Hà (2012), Khảo sát DO và BOD trong nước một số điểm thuộc hệ thống sông Sài Gòn, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh. 7. Hoàng Văn Huệ (2004), Công nghệ môi trường - tập 1- Xử lí nước thải, NXB Xây Dựng. 8. Cù Thành Long, Vũ Đức Vĩnh (2002), Hướng dẫn thực hành - phân tích định lượng bằng các phương pháp hóa học, NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh. 9. Quy chuẩn Việt Nam 08:2008/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt, Bộ Tài Nguyên Môi Trường. 10. Tiêu chuẩn Việt Nam 4556-1988 và tiêu chuẩn Việt Nam 4564-1988, NXB Hà Nội. 11. Andre’ LAMOUCHE (2008), Công nghệ xử lí nước thải, NXB Xây Dựng. 12. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater- American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environment Federation. 1999.