rfsfd

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG

LỚP 09KMT
QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG

CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER
ANALYSIS)

NHÓM THỰC HIỆN : NHÓM 13
Nguyễn Thùy Dung

0917039

Lê Thị Khởi

0917147

Lê Thị Mỹ Lài

0917156

Nguyễn Nhật Linh

0917170

Đinh Thị Mai Trang

0917344

TP Hồ Chí Minh – 2012


Mục lục
Chương 4: Phân tích nước (Water Analysis)
Chương 4: Phân tích nước (Water Analysis)...................................................................................................2
4.1 GIỚI THIỆU...............................................................................................................................................1
4.1.1 Thủy quyển (the Hydrosphere)..........................................................................................................1
4.1.2 Ô nhiễm nước (Water Pollution).......................................................................................................1
4.1.3 Nhu cầu oxy sinh hóa –BOD (Biochemical Oxygen Demand).............................................................3
4.1.4 Phú dưỡng hóa (Eutrophication).......................................................................................................4
4.1.5 Sự acid hoá (Acidification).................................................................................................................5
4.1.6 Độ mặn (Salinity)...............................................................................................................................7
4.1.7 Ô nhiễm ven biển (Coastal Pollution)................................................................................................7
4.1.8 Ô nhiễm nước ngầm (Groundwater Pollution)..................................................................................8
4.1.9 Xử lý nước thải (Wastewater Treatment)........................................................................................10
4.1.10 Xử lý nước uống (Potable Water Treatment)...............................................................................12
4.1.11 Phân tích nước (Water analysis)....................................................................................................13
4.1.12 Lấy mẫu và bảo quản (Sampling and Storage)...............................................................................14
4.1.13 Phương pháp lọc (Filtration)..........................................................................................................16
4.1.14 Câu hỏi và vấn đề.........................................................................................................................17
4.2 CHẤT RẮN TRONG NƯỚC (SOLIDS IN WATER)....................................................................................20
4.2.1 Giới thiệu.........................................................................................................................................20
4.2.3 Tổng chất rắn (TS -Total Solids).......................................................................................................23
4.2.4 Tổng chất rắn hòa tan (TDS –Total Dissolved Solids).......................................................................24
4.2.5 Chất rắn lơ lửng dạng huyền phù (SS -Suspended Solids)...............................................................25

4.2.6 Chất rắn cố định và chất rắn dễ bay hơi (Fixed and Volatile Solids)................................................26
4.2.7 Chất rắn có thể lắng (Settleable Solids)...........................................................................................27
4.2.8 Câu hỏi và các vấn đề......................................................................................................................28
4.2.9 Gợi ý cho các dự án.........................................................................................................................28


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

Chương 4: Phân tích nước (Water Analysis)
4.1 GIỚI THIỆU
4.1.1Thủy quyển (the Hydrosphere)
Nước là một hàng hóa quý giá nhất nhất, mặc dù điều đó được cho rằng giả dụ.
Nước được sử dụng nhiều, hầu hết chúng là cở sở cho sự sống và xã hội. Nước rất
cần thiết, không có nước thì không có con người hay động vật nào có thể tồn tại và
chúng được sử dụng để giữ gìn vệ sinh cá nhân. Nông nghiệp và công nghiệp đều
dùng một lượng nước khổng lồ để lần lượt cung cấp cho chúng ta nguồn lương thực
và hàng hóa tiêu thụ. Hơn nữa, nguồn cá chúng ta ăn phụ thuộc hoàn toàn vào nước.
Không thể làm cạn sự nước cung cấp vì nước được tiếp tục tuần hoàn lại thông qua
chu trình thủy văn. Tuy nhiên điều đó cũng có thể làm giảm sút chất lượng của nước
tại điểm mà tại nơi đó chúng không có tác dụng, có hại và làm chết người. Ô nhiễm
nước có ảnh hưởng nghiêm trọng tới các dòng sông, hồ và thậm chí các phần của
biển.
90% lượng nước trên thế giới được tìm thấy ở biển. Chỉ có 2.5% nước trên thế
giới là nước ngọt không có muối. Tuy nhiên 75% của toàn bộ lương nước ngọt bị giới
hạn trong các dòng sông băng và các chỏm băng. Chỉ 1% nước ngọt là được tìm thấy
ở hồ, sông và trong đất và 24% hiện diện ở dạng nước ngầm. Nhu cầu về nước tăng
theo sự gia tăng dân số, tạo áp lực với nguồn tài nguyên nước. Vào năm 1975, tổng
lượng nước mà toàn cầu sử dụng dưới 4000km3/ năm và tin chắc con số đó có thể tăng

lên 6000km3/năm vào năm 2000. Sự khám phá đầy đủ về sự cung cấp nước ngọt đối
đầu với bài toán về nhu cầu gia tăng và vấn đề giữ gìn chất lượng nước. Mặc dù giá trị
của nước không phải là vấn đề trên quy mô toàn cầu, nhưng có thể là vấn đề về tìm
kiếm của nước ngọt chất lượng cao tại vùng khảo sát theo chất lượng yêu cầu.

4.1.2Ô nhiễm nước (Water Pollution)
Sự định cư của con người và công nghiệp tập trung kéo dài theo các con sông,
cửa sông, bờ biển bởi vì ưu thế thương mại đường thủy. Con người sử dụng các ống
dẫn nước làm giảm chất lượng nước bằng việc sử dụng các loại chất gây ô nhiễm
khác nhau. Về mặt lịch sử, ô nhiễm nước không được xem là một vấn đề quan trọng
mãi cho đến khi các trung tâm dân cư lớn phát triển mạnh. Các dòng sông và các bờ
biển có khả năng tự làm sạch bản thân, nhưng ô nhiễm nước trở thành vấn đề khi mà
chúng vượt quá khả năng tự làm sạch của khối nước. Nước ô nhiễm do có sự hiện
diện của các yếu tố hóa học, sinh học và vật lí quá mức gây hại tới đời sống của các

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

1


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

sinh vật, bao gồm cả con người. Chất lượng nước xác định tiềm năng sử dụng của nó.
Ví dụ, chất lượng nước yêu cầu đối với công nghiệp phụ thuộc vào quá trình xử lí
công nghiệp liên quan. Nước ô nhiễm có thể sử dụng cho một số qua trình nhưng
không thể sử dụng cho các quá trình xử lí khác.
Bảng 4: các chất ô nhiễm hóa học chính trong khí quyển
Chất ô

nhiễm
Chất phóng
xạ

Nguồn điển hình

Ý kiến

Chất hữu cơ

Sử dụng thuốc diệt cỏ và thuốc
trừ sâu Nông nghiệp. Nước
Công nghiệp và nước sinh hoạt.
Ô nhiễm dầu khí từ tai nạn tràn
dầu

Lương đa dạng các chất được
thải (thuốc trừ sâu,chất tẩy)
Tiềm năng ảnh hưởng bất lợi
tới sức khỏe con người và hệ
sinh thái nước

Kim loại
nặng

Nước thải từ công nghiệp, nông
và lắng đọng acid từ khí quyển

Các kim loại ô nhiễm có tiềm
năng ảnh hưởng xấu tới sức

khỏe con người và hệ sinh
thái nước

acid

Sự thoát nước, nước thải từ
công nghiệp và lắng đọng acid
từ khí quyển

Gây hại đến hệ sinh thái
nước bởi các chất độc kim
loại

Sự phát điện ngẫu nhiên từ công Chủ đề nhạy cảm. Vấn đề
nghiệp hạt nhân,vận chuyển các ảnh hưởng tới sức khỏe
vật liệu hạt nhân và thí nghiệm
thường xuyên đượcthảo luận
hạt nhân

các chất dinh Sử dụng phân bón và nước cống Có thể gây phú dưỡng hóa
dưỡng
Nông nghiệp
trong nước và ảnh hưởng tới
sức khỏe con người
Ô nhiễm nước có thể trở thành mối đe dọa nguy hiểm tới sức khỏe. Con người
có thể bị ốm khi uống, giặt giũ hoặc bơi trong nguồn nước bị ô nhiễm. Mối nguy hiểm
sinh học của nước bao gồm các vi khuẩn, virut và động vật kí sinh gây bệnh trong khi
đó các mối đe dọa hóa học gồm nitrat, chì, arsen và các nguyên tố phóng xạ. Một điều
được quan tâm nhất là chất lượng của nước được trong cung nguồn nước cho sinh
hoạt khi chúng được loại bỏ các chất độc hại với sức khỏe con người. Từ các điểm

quan sát sức khỏe công cộng, việc đáp ứng nước sinh hoạt không có các vi sinh vật

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

2


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

gây bệnh là rất quan trọng. Sự phát sinh bênh tật có thể truyền qua nước bao gồm
bệnh nhiễm trùng đường ruột (kiết lỵ, dịch tả, thương hàn) và bệnh viêm gan và bại
liệt ở trẻ em. Ở các quốc gia phát triển ở Châu Âu và phía bắc nước Mỹ, nước sử
dụng thường xuyên được loại bỏ các vi sinh vật, nhưng không được loại bỏ vi sinh vật
ở các quốc gia phát triển nơi mà bùng nổ các dịch bệnh lây lan theo đường nước như
thương hàn, dịch tả vẫn còn xảy ra. Tuy nhiên, ở các nước phát triển, các dịch bệnh
lây lan theo đường nước vẫn còn tiềm năng đe dọa và nước sử dụng được sàng lọc
đều đặn đối với các dạng trực khuẩn ruột (faecal coliform) là các dạng mà sự hiện
diện của chúng xác định về sự hiện diện về tạo ra các chất lắng trong nước. Nước sử
dụng cũng không có các chất độc hóa học như thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng, kim
loại nặng và các chất phóng xạ.
Một hình thái vật lí phổ biến của nước ô nhiễm là ô nhiễm nhiệt. Nước công
nghiệp được tận dụng cho mục đích làm làm mát và sau đó nước này trở lại vào nước
ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ xung quanh. Thủ phạm chính đối với loại này là nhà máy
điện, nơi mà sử dụng một khối lượng nước mặt khổng lồ để điều khiển tua-bin và sản
xuất điện. Lượng nước bị đốt nóng sau đó xả trở lại dòng sông, hồ, cửa sông và biển.
Cá là loài vô cùng nhạy cảm với nhiệt độ và chỉ cần nhiệt độ tăng lên một vài độ cũng
có thể gây hệ quả phá hủy cuộc sống của các loài thủy sinh sống trong nước.Vì thế,
nhiệt độ của nước phải được giảm bên trong các tháp làm mát tại nhà máy điện trước

khi thải ra. Cuốn sách này viết về phân tích hóa học, ô nhiễm vật lý và ô nhiễm sinh
học, mặc dù chúng quan trọng nhưng sẽ không đi sâu chi tiết.
Các nguồn sơ cấp gây ra ô nhiễm nước là nước thải, nước thải công nghiệp, hệ
thống mương máng và tràn dầu. các loại gây ô nhiễm chính và nguồn được liệt kê tại
bảng 4.1. Nhiều chất ô nhiễm vẫn tiếp tục được thải vào nguồn nước hằng ngày.
Thỉnh thoảng việc thải ra một lượng lớn chất thải thu hút sự quan tâm rất lớn của cộng
đồng. Ví dụ điển hình: thải lượng chất phóng xạ ngẫu nhiên từ nhà máy xử lí hạt nhân
của UK vào biển Ai-len, thí nghiệm hạt nhân ở biển Thái Bình Dương và tai nạn tràn
dầu Exxon Valdez .

4.1.3Nhu cầu oxy sinh hóa –BOD (Biochemical Oxygen Demand)
Nước thải chảy ra sông hoặc biển từ nhánh của ống thoát nước có thể được
xem xét như một nguồn điểm của sự ô nhiễm, nồng độ của các chất ô nhiễm giảm
xuống với khoảng cách dòng chảy tới nguồn tăng do bị pha loãng. Các chất ô nhiễm
hữu cơ có mặt trong nước thải như vấn đề ô nhiễm cu thể. Vi khuẩn trong nước thải
làm biến đổi các chất ô nhiễm hữu cơ, sử dụng DO (lượng oxy hòa tan) trong quá
trình xử lí. Lượng oxy cần thiết để phân hủy các chất hữu cơ trong một đơn vị thể tích
của nước được gọi là nhu cầu oxy sinh hóa (BOD ). BOD có thể được coi như là 1
đơn vị đo lường của ô nhiễm hữu cơ và nó được xác định đều đặn trong các nhà máy
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

3


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

xử lí nước thải và phòng thí nghiệm chất lượng nước. Nếu nơi mà ô nhiễm hữu cơ quá
mức và dẫn đến BOD quá cao, lượng DO sẽ có thể thấp đi do cung cấp cho cuộc sống

dưới nước. Sự phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ bắt đầu ngay từ khi nước thải được
chảy ra sông và gần các nguồn điểm ô nhiễm, nơi này gọi là vùng ô nhiễm (pollution
zone) với lượng BOD cao và DO thấp. Vùng xuôi dòng xa hơn gọi là vùng phân hủy
chủ động (active decomposition zone), nơi mà lượng DO thấp nhất bởi vì phân hủy
sinh hóa các hợp chất hữu cơ ô nhiễm. Cuối cùng gọi là vùng phục hồi (recovery zone
) là vùng mà ở đó lượng DO tăng còn lượng BOD giảm bởi vì các chất ô nhiễm hữu
cơ đã bị phân hủy. Hầu hết các nguồn nước đều có khả năng làm suy biến nước thải,
tuy nhiên vấn đề nảy sinh khi nước chứa đựng quá mức lượng chất hữu cơ, nước thải
có nhu cầu oxy (oxygen-demanding waste). Nếu khả năng tự làm sạch của các nguồn
nước tự nhiên bị chế ngự, tất cả lượng DO có thể bị dùng hết, dẫn đến làm cá chết.
BOD sẽ được trình bày chi tiết hơn trong mục 4.7

4.1.4Phú dưỡng hóa (Eutrophication)
Sự tăng nồng độ của các chất dinh dưỡng trong nước được gọi là sự phú dưỡng
hóa. Chất dinh dưỡng là các yếu tố cần thiết cần thiết cho sự phat triển của đời sống
sinh vật (C, N, P, K, S và các nguyên tố vi lượng). Sự phú dưỡng hóa là quá trình tự
nhiên và hợp lí. Tuy nhiên hoạt động của con người làm tăng rất nhanh sự có mặt của
các chất dinh dưỡng, dẫn đến hiện tượng cultural eutrophication là vấn đề quan tâm
chính ở nhiều nơi. Hệ thống thoát nước thải và đất canh tác chứa nhiều phân bón chứa
mộ hàm lượng cao nito và phosphor, khi thải vào các nguồn nước có thể dẫn đến sự
tăng số lượng của thực vật phù du, hiện tượng này có thể gọi là tảo nở hoa (algal
blom). Tảo trở nên rất dày mà làm cho ánh sáng không thể lọt qua được và ở dưới tảo
là vùng chết không có hoặc thiếu ánh sáng. Khi tảo còn thối nát lượng oxy hòa tan bị
dùng hết, cá thiếu oxy và chúng bắt đầu chết.
Vấn đề của sự phú dưỡng hóa là thường xuyên gặp ở các hồ tiếp nhận nước thải giàu
chất dinh dưỡng. Hiện nay, mối quan tâm được trình bày về sự tồn tại của quá trình
phú dưỡng hóa của nước ven biển ở vùng nhiệt đới bởi nước cống và có khả năng gây
ảnh hưởng bất lợi tới các rạng san hô. Vấn đề phú dưỡng hóa có thể được giải quyết
bằng việc đảm bảo rằng nước thải mà khi thải ra nguồn nước chính không chứa quá
mức hàm lượng các chất dinh dưỡng. Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng

phương pháp tiên tiến xử lý nước thải có khả năng loại bỏ các chất này. Kiểm soát
phospho sẽ hiệu quả hơn kiểm soát nitơ, bởi vì phospho thường là chất chính trong sự
phát triển của tảo và phần nhiều nó được thải ra từ các nguồn điểm chẳng hạn như
các công trình xử lý nước thải. Mặt khác, hầu hết các chất nitơ từ các nguồn khuếch
tán như hệ thống thoát nước. Xử lý nước thải cấp ba liên quan đến hóa chất keo tụ có
khả năng loại bỏ phospho trong nước thải, nhưng hầu hết các nhà máy xử lý nước thải
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

4


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

không sử dụng xử lý cấp ba (xem mục 4.1.9). Đảo ngược hiện tượng phú dưỡng của
thành phần nước bị ảnh hưởng là có thể nhưng tốn kém.
Bảng 4.2 cung cấp cho các mối quan hệ giữa tình trạng dinh dưỡng của thành
phần chính của nước và các thông số đo lường.
Bảng 4.2 tiêu chuẩn chất thải cho các hồ và hồ chứa
Thông số

Oligotrophic
(ít dinh dưỡng)

Mesotrophic
(trung dưỡng)

Dinh dưỡng tốt


N (g/L)

<200

200-500

>500

P(g/L)

<10

10-20

>20

DO trong hồ chứa (% độ bão
hòa)

>80

10-80

<10

Chlorophyll a (g/L)

<4

4-10


>10

Thực vật phù du sản xuất
(g.C.m-2.d-1)

7-25

75-250

350-700

4.1.5Sự acid hoá (Acidification)
Sự acid hoá của nước ngọt đã được diễn ra trong hơn một thế kỷ, nhưng nó chỉ
được công nhận là một vấn đề ô nhiễm nước quan trọng từ cuối những năm 1960.
Điều tra về xu hướng pH trong sông và hồ ở Thụy Điển, Na Uy, Canada và
Mỹ cho thấy độ pH giảm trong vòng 40 năm qua và pH trong một số hồ đệm có thể
thấp từ 4-4,5. Nguyên nhân của sự acid hóa là sự lắng đọng của mưa acid và điều này
được thảo luận trong mục 2.1. Quá trình acid hóa có thể làm cho các kim loại độc hại,
chẳng hạn như nhôm ngấm vào dung dịch. Một phương pháp để đảo ngược quá trình
acid hóa của một hồ nước là bằng cách bón vôi, nhưng đây chỉ là một giải pháp tạm
thời.
Một nguồn về nồng độ acid trong nước mặt khác là hệ thống thoát nước có
lắng đọng hợp chất chứa lưu huỳnh của than, sắt, kẽm, chì và đồng. Nước thoát từ các
mỏ than dưới lòng đất và bề mặt đặc biệt có tính acid do sự hiện diện của pyrite
(FeS2) trong các vỉa than. Pyrite phản ứng với nước và không khí trong sự hiện diện
của một số vi khuẩn để tạo acid sulfuric:
2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2FeSO4 + 2H2SO4
Ví dụ 4.1


KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

5


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

Một mẫu nước sông được phân tích và nồng độ của Ca2+ và CO32- tìm thấy
tương ứng là 30 và 0,25 mg L-1. Tính toán mức độ bão hòa với đối với calcite. Ksp =
8.7 x 10-9 mol2L-2 của calcite.
Cân bằng giữa muối và các ion hòa tan được xác định bởi tích số tan, Ksp. Đối
với khoáng calcite trạng thái cân bằng có thể được mô tả bởi:
CaCO3(s) →Ca2+ + CO32Ksp = [Ca2+][CO32-]
(s) biểu thị pha rắn. Các sản phẩm của các ion hòa tan thực sự đo trong dung
dịch được gọi là ion activity product (IAP). Đối với các trường hợp trên, nồng độ đầu
tiên được chuyển đổi sang đơn vị mol L-1 bằng cách chia cho khối lượng ion tương
ứng và sau đó IAP được tính:
[Ca2+] = 30 x 10-3/40.08 = 7.5 x 10-4 mol L-1
[CO32-] = 0.25 x 10-3/60.01 = 4.2 x 10-6 mol L-1
IAP = (7.5 x 10-4) x (4.2 x 10-6) = 3.19 x 10-9 mol L-1
Các mối liên hệ giữa IAP và Ksp có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái của
một
dung dịch:
IAP> Ksp, dung dịch được bão và muối sẽ kết tủa.
IAP = Ksp, có trạng thái cân bằng giữa dung dịch bão hòa và muối.
IAP Trong trường hợp trên, IAP (3,19 x 10-9) < Ksp (Ksp = 8,7 x 10-9) và dung dịch
chưa được bão hòa. Cho nên calcite sẽ hòa tan.

Mức độ bão hòa = IAP / Ksp = 3,19 x 10-9/8.7 x 10-9 = 0,37
Các quá trình oxy hóa sắt (Fe2+) thành sắt (Fe3+), sắt còn được sản xuất acid
sulfuric:
4FeSO4 + 10H2O + O2 → 4Fe(OH)3 + 4H2SO4
Hệ thống thoát khu mỏ nước được kiểm soát bằng đóng kín các nguồn bị bỏ
rơi, kiểm soát hệ thống thoát nước và xử lý hóa học liên quan đến bón vôi.
Đất acid sulfate cũng có thể hoạt động như là một nguồn acid dưới điều kiện
môi trường thích hợp. Đất acid sulfate giàu pyrit (FeS2) và chúng có xu hướng xuất
hiện trong vùng đầm lầy và vùng đồng bằng ven biển. Khi hệ thống thoát nước mang
oxy vào trong đất, pyrit được oxy hóa thành acid sulfuric theo các phản ứng tương tự
như trên. Độ pH của nước có thể giảm xuống thấp hơn 4 và độc chất của nhôm được
hòa tan vào dung dịch, tạo ra một mối nguy hiểm đáng kể cho đời sống thuỷ sinh.
Acid sulfate trong đất được tìm thấy chủ yếu ở vùng nhiệt đới, ví dụ được biết đến
nhiều nhất là đồng bằng Bangkok ở Thái Lan, nơi đất sulfat acid chiếm khoảng 600
000 ha.
Ảnh hưởng của ô nhiễm có tính acid bao gồm:
- Tiêu hủy đời sống thuỷ sinh. pH dưới 4, hầu hết các dạng sống ở trên bề mặt nước
đều chết.
- Tăng cường sự ăn mòn. Điều này có thể gây các ảnh hưởng đối với các tàu thuyền,
kết cấu xây dựng trong nước (ví trụ như móng cầu) và hệ thống đường ống dẫn nước.
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

6


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

- Thiệt hại đối với cây trồng nông nghiệp. Nếu độ pH của nước tưới giảm xuống

dưới 4,5, kim loại độc hại cho cây trồng có thể được ngấm vào dung dịch.

4.1.6Độ mặn (Salinity)
Trong khi hầu hết nước trên thế giới là nước muối (tức là nước biển), độ
mặn trong nguồn nước ngọt là không mong muốn. Tuy nhiên, nước ngọt có thể trở
thành nước muối do:
- Nước thải công nghiệp có xu hướng chứa hàm lượng cao của các muối hữu cơ được
hình
thành bởi các quá trình công nghiệp khác nhau.
- Đường thoát nước có chứa muối được sử dụng để làm tan chảy băng tuyết trên
đường cao tốc.
- Hoạt động tưới tiêu làm hòa tan muối từ đất.
- Nước biển xâm nhập vào các con sông trong thời gian thủy triều cao và dòng
chảy thấp.
- Nước muối từ các giếng dầu và hầm mỏ mà đôi khi được giải phóng vào nước ngọt.
Độ mặn trong nước ngọt có thể gây ra một số vấn đề:
- Nước mặn không thích hợp như một nguồn nước uống.
- Độ mặn có thể ảnh hưởng xấu đến các sinh vật thủy sinh trong nước ngọt, bởi vì
không giống như các hình thức sống của sinh vật biển, nó thường không thích nghi
với độ mặn cao.
- Độ mặn trong nước tưới có thể ảnh hưởng bất lợi đến tăng trưởng của thực
vật và sản xuất cây trồng.

4.1.7Ô nhiễm ven biển (Coastal Pollution)
Thành phần của nước biển hoàn toàn khác nước ngọt (xem Bảng 4.4); nước
biển là một dung dịch điện phân có chứa nồng độ cao các ion. Hơn nữa, nước biển có
khả năng chống lại sự thay đổi pH sau khi bổ sung acid hoặc kiềm hơn nước
ngọt do khả năng đệm lớn hơn. Mặc dù là bể chứa lớn nhất trong thủy quyển
nhưng khả năng hấp thụ chất thải của các đại dương không phải là vô hạn và đã
có bằng chứng về sự ô nhiễm nước biển trên toàn thế giới. Tuy nhiên, các khu

vực ven biển bị ảnh hưởng tồi tệ nhất. Vùng nước ven biển nhận trực tiếp hai nguồn
thải ra từ các chất thải và dòng chảy của các con sông bị ô nhiễm. Ô nhiễm vùng ven
biển từ lâu đã là một vấn đề lớn trên toàn thế giới và các vấn đề này đang phát triển. Ô
nhiễm ven biển đặc biệt nghiêm trọng ở các nước đang phát triển, nước thải và chất
thải khác được thải ra vùng nước cửa sông và ven biển mà không có bất kỳ xử lý nào
trước đó. Thông thường, hàm lượng chất dinh dưỡng trong chất thải hữu cơ cao được
đưa vào nước thải. Mật độ dân số ở các vùng ven biển, ngay cả trong các khu vực mà
cho đến gần đây vẫn được coi là hẻo lánh hoặc nguyên sơ, đã được tăng lên do sự mở

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

7


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

rộng của du lịch như một nguồn thu ngoại tệ ở nhiều quốc gia phát triển. Ảnh hưởng
của ô nhiễm ven biển về sức khỏe cộng đồng là một mối quan tâm nghiêm
trọng như thủy sản là nguồn dinh dưỡng chủ yếu và là nguồn dinh dưỡng ưa thích
trong các quốc gia này. Gia tăng ô nhiễm ở các vùng nước ven biển đe dọa cho
du lịch và sản xuất thủy sản. Ô nhiễm ven biển mang tới những mối đe dọa sau đây:
● Hiện tượng phú dưỡng (Eutrophication). Xả nước thải có chứa chất dinh
dưỡng cao có thể làm tảo nở hoa và dẫn đến sự khử oxy của vùng nước ven biển.
Phân hủy của chất hữu cơ làm hết oxy và làm giảm DO có thể dẫn đến cái chết của cá
và các sinh vật khác trong các trang trại nuôi cá ven biển và đánh bắt thủy sản, giảm
tổng sản lượng sinh vật biển và nguồn cung cấp thực phẩm.
● Tích lũy sinh học của kim loại độc hại (Bioaccumulation of toxic metals).
Kim loại độc hại thải ra trong nước thải có thể được tích lũy sinh học trong hải

sản, đặc biệt là ở động vật có vỏ như hàu, trai, sò, đến mức vượt quá tiêu chuẩn chung
về sức khỏe, do đó đưa ra một mối nguy hiểm cho sức khỏe khi ăn hải sản.
● Vi sinh vật gây ô nhiễm (Microbial contamination). Việc xả nước thải chưa
xử lí vào nước biển ven bờ mang theo mối đe dọa của ô nhiễm vi sinh
vật trong nước và thủy sản. Mức độ ngày càng tăng của E. coli trong vùng nước ven
biển có liên quan tới các triệu chứng bệnh tiêu hóa và da trong số những người tắm.
Tiêu thụ thủy sản bị ô nhiễm cũng là một vấn đề sức khỏe cộng đồng quan trọng ở các
nước đang phát triển. Tuy nhiên, sự bùng nổ ngộ độc thực phẩm hải sản,
đặc biệt là tôm, cua, sò, hến, không phải là hiếm ngay cả ở các nước đang phát triển,
được chứng minh bởi các cảnh báo công khai được cung cấp theo thời gian.
● Thủy triều đỏ (Red Tide). Góp phần vào tiềm năng của ô nhiễm ven biển từ
chất độc của tảo nở hoa, được gọi là "thủy triều đỏ", là mối lo nghiêm trọng tại vùng
ven biển của nhiều quốc gia đang phát triển. Thủy triều đỏ được gây ra bởi sự xuất
hiện của một loài trùng tảo đặc biệt; một loài đặc biệt quan trọng ở Đông Á là
Pyrodinium bahamense var. compresa. Thủy triều đỏ là nguyên nhân về cái chết trong
hơn hai thập kỷ qua, chủ yếu là do ăn những động vật có vỏ từ vùng biển nở hoa của
tảo độc.Một giải thích đã được đề xuất cho sự xuất hiện ngày càng tăng của thủy triều
đỏ là sự thay đổi trong tỷ lệ giữa nitơ và phosphor trong nước thải và sự gia tăng
dưỡng chất có thể góp phần vào sự thay đổi ưu thế trong vùng khi các loài thực vật
phù du, với các loài tảo độc thay thế cho các loài tảo cát.

4.1.8Ô nhiễm nước ngầm (Groundwater Pollution)
Nước ngầm từ lâu đã đóng vai trò là nguồn nước uống và điều đó vẫn còn quan
trọng cho đến ngày nay. Tại Mỹ, khoảng 50% dân số phụ thuộc vào nước ngầm như
là một nguồn nước uống. Vì nước ngầm được tách biệt từ mặt đất, hầu hết mọi người
cho rằng nước ngầm tương đối tinh khiết và tránh khỏi các chất ô nhiễm. Mặc dù hầu

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

8

CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

hết nước ngầm vẫn có chất lượng cao nhưng tại một số vùng vấn đề duy trì chất lượng
nước ngày càng trở nên khó khăn. Những nguồn làm bẩn nước ngầm bao gồm:
• Xâm nhập mặn (Saltwater Intrusion). Bơm nước ngầm cao độ có thể gây làm
suy giảm mực nước, tạo điều kiện cho nước biển xâm nhập vào nội địa và làm
ô nhiễm các tầng nước ngầm.
• Chôn rác thải (Landfills ). Sự rò rỉ hóa chất từ các bãi chôn rác thải khu đô thị
hoặc khu công nghiệp có thể thâm nhập vào đất và làm bẩn nước ngầm phía
dưới. Các phương pháp để kiểm soát ô nhiễm nước ngầm bao gồm sử dụng lớp
lót để ngăn chặn rò rỉ và hệ thống thu nước rỉ rác thấm từ bãi rác.
• Bể chứa ngầm (Underground storage tanks). Chỉ riêng Nam Mỹ đã có khoảng
1,4 triệu bể chứa ngầm bao gồm dầu và các chất độc hại khác. Chỉ cần rò rỉ
một vài lít trong số các hợp chất này có thể gây ra những hậu quả to lớn về
chất lượng nước ngầm.
• Nông nghiệp (Agriculture). Một vài tập tính trong sản xuất nông nghiệp góp
phần làm ô nhiễm nước ngầm: sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu, tưới và chăn
nuôi. Nước thải nông nghiệp có thể thấm vào đất và làm bẩn nguồn nước ngầm
cung cấp.
• Bể tự hoại (Septic tanks). Bể tự hoại thường được sử dụng ở vùng nông thôn
không nối với cống rãnh. Thậm chí tại các quốc gia phát triển như Mỹ có
khoảng trên 20 triệu bể tự hoại. Rò rỉ từ những bể tự hoại thiết kế tồi và hoạt
động kém hiệu quả có thể làm bẩn nước ngầm bởi các dưỡng chất, chất độc và
vi sinh vật.
• Giếng dầu (Oil wells). Những giếng dầu bị bỏ hoang có thể làm ô nhiễm nước
ngầm bởi nước mặn khi vỏ bao của giếng bị nứt vỡ.

• Đường thoát nước (Road drainage). Rải muối trên đường để kiểm soát tuyết,
hóa chất từ các tai nạn tràn dầu và các chất khác dính trên các con đường để
làm sạch như đường thoát nước có thể thấm qua tầng nước ngầm.
Vẫn còn các nguồn khác bao gồm địa điểm xử lý phóng xạ, chất thải khai thác
mỏ và khai quật các công trình kiến trúc.
Nước ngầm khác nước mặt về một vài thông số. Vi sinh vật phân hủy các chất
ô nhiễm rất chậm so với các vùng nước mặt do sự vắng mặt của vi khuẩn hiếu khí
trong nước ngầm do thiếu oxy. Ngoài ra, tốc độ dòng chảy của nước ngầm thông qua
khả năng thấm của đá là rất chậm so với tỷ lệ dòng chảy mặt và chất ô nhiễm không
thể được pha loãng hoặc phân tán như vậy một cách dễ dàng. Tuy nhiên, đá và đất có
thể lọc một số chất ô nhiễm.

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

9


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

4.1.9Xử lý nước thải (Wastewater Treatment)
Phòng chống các bệnh lây qua con đường nước là lí do chính cho việc giới
thiệu phương pháp kiểm soát ô nhiễm nước. Thời trung đại ở châu Âu, nước thải được
thải ra đường phố và lưu lại ở đó. Tại Anh, việc xả nước thải vào sông đã bắt đầu
khoảng năm 1810. Trong cuộc cách mạng công nghiệp, nhiều con sông cực kỳ ô
nhiễm và dịch bệnh tả đã trở nên phổ biến. Hệ thống thoát nước đầu tiên trên thế giới
được lắp đặt tại Hamburg, Đức năm 1843 và hệ thống thoát nước đầu tiên tại Mỹ
được xây dựng năm 1855. Hệ thống lọc được giới thiệu lần đầu tại Anh vào đầu thế
kỷ 19 nhưng nó không loại bỏ được tác nhân gây bệnh. Năm 1875 Đạo luật y tế cộng

đồng (Public Heath Act) đầu tiên được thông qua tại Vương quốc Anh, yêu cầu chính
quyền địa phương phải chịu trách nhiệm trong vấn đề xử lý nước thải. Hành động này
được bắt đầu bằng việc loại bỏ những vi sinh vật nguy hiểm ra khỏi nước thải, nhưng
công nghệ cần thiết để làm được điều này gần như không có. Đạo luật phòng ngừa ô
nhiễm sông (Rivers Pollution Prevention Act) được thông qua tại Vương quốc Anh
năm 1876, cấm xả trực tiếp chất thải công nghiệp ra sông. Các khu công nghiệp được
yêu cầu xả chất thải của họ vào cống dẫn và Hội đồng thị trấn chịu trách nhiệm xử lý
nước thải. Tại Mỹ, nhà máy xử lý nước thải đầu tiên dược xây dựng năm 1870 và đến
năm 1910 khoảng 10% nước thải tại Mỹ được xử lý. Công nghệ khử trùng được giới
thiệu lần đầu vào đầu thế kỷ 20 tại Anh và việc sử dụng rộng rãi công nghệ này đã
làm giảm đáng kể sự xuất hiện của các bệnh truyền qua nước ở nhiều quốc gia. Ngày
nay, tại nhiều nước phát triển, 100% nước thải được xử lý và nhiều quốc gia đã ban
hành khung pháp lý về tiêu chuẩn chất lượng nước (xem phụ lục III). Tuy nhiên tại
nhiều nước đang phát triển, xử lý nước thải hầu như không tồn tại và nước thải thô
được xả trực tiếp vào nước mặt, gây ra những vấn đề ô nhiễm nước nghiêm trọng.
Xử lý nước thải diễn ra tại các nhà máy được thiết kế đặc biệt tiếp nhận nước
thải từ các hộ gia đình và khu công nghiệp. Một vài khu công nghiệp có thể có nhà
máy xử lý nước thải của riêng họ được thiết kế để giảm các chất ô nhiễm đặc biệt phát
sinh trong khu vực. Sau khi xử lý, nước thải được xả vào nước mặt ( sông, hồ hoặc
biển). Xử lí nước thải được phân thành 3 loại: sơ cấp, thứ cấp, bậc 3, để tăng khả năng
làm sạch.
•

Xử lý sơ cấp (bậc 1). Đây là phương pháp xử lý cơ bản nhất có thể loại bỏ hầu
hết các chất rắn trong nước và làm giảm BOD xuống mức vừa phải. Nước thải
đi vào nhà máy thông qua một loạt các tấm chắn để loại bỏ các vật thể nổi lớn.
Sau đó, nước thải đi vào buồng grit nơi có chứa cát, đá, sỏi được đặt theo trọng
lực xuống đáy của buồng. Sỏi được xử lý tại bãi chôn lấp. Nước thải sau đó
được đưa vào một bể lắng, tại đây chất rắn lơ lửng được lắng xuống tạo thành

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

10


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

bùn được thu gom và xử lý. Xử lý sơ cấp loại bỏ khoảng 60% chất hữu cơ và
xấp xỉ 35% BOD. Đây là dạng cơ bản nhất của xử lý nước và nhiều nhà máy
dịch vụ chỉ xử lý sơ cấp.
• Xử lý thứ cấp (bậc 2). Giai đoạn này sử dụng quá trình sinh học để loại bỏ
thêm vật liệu lơ lửng và tiếp tục làm giảm BOD. Xử lý thứ cấp thường sử dụng
phương pháp bùn hoạt tính, mặc dù các bộ lọc nhỏ giọt cũng được sử dụng.
Nước thải được đưa vào một bể sục khí (aerotank), nơi nó được trộn lẫn với
không khí và bùn hoạt tính tái chế từ các bể lắng tiếp theo. Nước thải vẫn còn
trong bể trong vài giờ và vi khuẩn hiếu khí, tự nhiên trong bùn, phân hủy các
chất hữu cơ ô nhiễm trong nước thải. Nước thải sau đó được chuyển sang bể
lắng cuối cùng nơi bùn lắng được đưa ra ngoài. Một phần bùn này được tái chế
trong bể aerotank. Hầu hết bùn được đưa đến nơi phân hủy nơi chúng được xử
lý bằng vi khuẩn, trong đó bùn tiếp tục bị phân hủy. Metan được tạo ra trong
quá trình phân hủy và sẽ được đốt cháy hoặc được sử dụng làm nhiên liệu
trong nhà máy. Sau đó bùn được phơi khô và sẵn sàng để đem chôn. Trong bể
lọc, nước thải được phun lên bề mặt của bể tràn với những vật liệu lớn (đá,
gạch vụn,...). Vi sinh vật tạo thành một màng trên vật liệu và tiêu thụ các chất
dinh dưỡng từ nước thải chảy qua đáy bể. Có thể giảm được xấp xỉ 90% chất
hữu cơ và BOD bằng xử lý thứ cấp.
• Xử lý bậc 3 hay xử lý nâng cao. Xử lý bậc 3 được thiết kế để làm giảm nồng độ
của các chất ô nhiễm đặc trưng trong nước thải. Nhiều quy trình có thể được sử

dụng tùy thuộc vào chất gây ô nhiễm phải được loại bỏ. Xử lý bậc 3 có hể loại
bỏ được các chất rắn lơ lửng, phân hủy các hợp chất hữu cơ, phân hủy dưỡng
chất (phospho và nitơ) và kim loại nặng. Phương pháp này bao gồm lọc cát, lọc
carbon, điện phân, thẩm thấu ngược, trao đổi ion và sử dụng các phụ gia hóa
học như chất đông tụ (alum) và oxy hóa (ozone, hydrogen peroxide). Một vài
quy trình có thể có chi phí khá cao. Xử lý bậc 3 có thể loại bỏ nhiều hơn 95%
chất ô nhiễm trong nước thải, nhưng nó không được sử dụng rộng rãi trong các
nhà máy xử lý nước thải.
Bất kể loại xử lý nào được sử dụng, nước thải cũng được xử lý cuối cùng với
khí Clo trước khi xả ra ngoài môi trường. Việc này giúp loại trừ vi khuẩn gây bệnh.
Hiệu quả của xử lý sơ cấp thông thường và quá trình xử lý thứ cấp sử dụng rộng rãi
trong các nhà máy xử lý nước được tóm tắt trong bảng 4.3.
Nước đầu vào và đầu ra của nhà máy xử lý nước thải được phân tích một vài
thông số được thảo luận trong phần sau của chương này. Nhiều quy trình xử lý được
thiết kế riêng cho từng loại nước thải và do đó xác định loại và nồng độ các chất ô
nhiễm trong nước thải thô được xử lý là rất cần thiết. Ngoài ra, nước thải được xử lý
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

11


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

đáp ứng được tiêu chuẩn ban hành và có thể chắc chắn được xả ra ngoài môi trường
cũng rất cần thiết. Nhiều quá trình đòi hỏi phải kiểm soát cẩn thận các điều kiện hoạt
động (ví dụ pH) và việc thực hiện những nghiên cứu ở nhiều giai đoạn có thể cũng
cần thiết
Bảng 4.3 Hiệu quả loại bỏ ô nhiễm theo phần trăm nước thải chưa được xử lý

bằng các quá trình xử lý thông thường trong các nhà máy xử lý nước thải
Chất ô nhiễm/ thông số
Chất rắn lơ lửng
Nitơ tổng
Phospho tổng
Khoáng chất hòa tan
BOD
COD

60
20
10
0
35
30

Hiệu quả xử lý (%)
Chỉ xử lý sơ cấp
Xử lý sơ cấp + thứ cấp
90
50
30
5
90
80

4.1.10 Xử lý nước uống (Potable Water Treatment)
Trung bình một người Mỹ sử dụng 300 đến 400 lít nước mỗi ngày cho sinh
hoạt (nước uống, giặt giũ, nấu ăn, rửa nhà vệ sinh, tưới cây). Khoảng 8% nguồn nước
ngọt trên thế giới được sử dụng cho sinh hoạt. Nước cung cấp cho sinh hoạt được lấy

từ nước ngầm và nước mặt. Nước ngầm được lấy từ các tầng ngậm nước (aquifer) bên
dưới mực thủy cấp. Giếng vẫn được sử dụng để bơm nước ngầm ở những vùng nông
thôn. Mặc dù nước ngầm thường có chất lượng tốt hơn nước mặt, chúng vẫn có khả
năng bị ô nhiễm (xem phần 4.1.8). Nước sinh hoạt thường cần được xử lý để đạt tới
những tiêu chuẩn nước uống của thế giới (xem phần phụ lục III). Xấp xỉ khoảng 60%
nước sinh hoạt là nước lấy lại từ các dòng sông dưới dạng nước thải. Ở những vùng
có dân số đông và có nhiều hoạt động công nghiệp, lượng nước thải đến các dòng
chảy có thể cao đặc biệt là trong những thời kì khô hạn. Như vậy, nước thải chảy vào
một con sông có thể tiếp tục đi xuôi dòng và trở thành một nguồn nước cấp cho sinh
hoạt ở những vùng khác. Nói cách khác, nước thải của một người có thể trở thành
nước uống của một người khác và điều quan trọng cuối cùng là liệu chất lượng nước
có được duy trì để bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Nhìn chung, nước dùng cho các hộ
sinh hoạt đầu tiên được lưu giữ tại bể chứa, nơi mà những trầm tích nhỏ lắng xuống,
đảm bảo độ trong của nước. Nước sau đó được xử lý ở nhà máy xử lý nước thải trước
khi đưa vào mạng lưới cấp nước đô thị. Phương pháp xử lý thay đổi phụ thuộc vào
chất lượng nước, nhưng thường là phương pháp lọc và phương pháp hóa học (nhưng
khử trùng bằng Clo hay Flo). Ở một số vùng nơi mà có ít nguồn nước ngọt thì người

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

12


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

ta sử dụng phương pháp khử muối nước biển. Phân tích nước được thực hiện định kì ở
những nhà máy xử lý nước để đảm bảo chất lượng nước phù hợp với tiêu chuẩn quy
định.

Nhờ vào những phản ứng của cộng đồng (thường được xem là không có cơ sở)
đối với chất lượng nước cấp, sự phản đối với vị của clo, nhiều người thích sử dụng
nước khoáng đóng chai hơn. Phân tích nước được thực hiện định kì ở những nhà máy
sản xuất nước đóng chai và những nhà cung cấp được yêu cầu ghi rõ thành phần của
nước. Mặc dù cả nước đóng chai và và nước sinh hoạt ở những nước phát triền nhìn
chung đều an toàn để uống nhưng vẫn có những trường hợp đặc biệt bị nhiễm khuẩn
vì không quan tâm tới việc kiểm soát chất lượng trong phòng thí nghiệm. Điều này
không gây ngạc nhiên, vì có khoảng 1000 chất xuất hiện trong nguồn cấp nước đô thị
và những phòng thí nghiệm thì nhìn chung chỉ kiểm tra những chất thường xuất hiện
trong nước. Nước còn có thể bị nhiễm bẩn trong quá trình phân phối. Ví dụ, sự quan
tâm đáng kể được thể hiện qua việc ô nhiễm chì trong nước uống trước đây. Nguồn
chì là từ những ống chì giữa đường dẫn nước chính và các hộ gia đình, những ống chì
trong các tòa nhà, chất hàn chì trong những ống đồng và những vòi nước bằng đồng.
Ngày nay, ô nhiễm chì trong nước uống là mối quan tâm chính ở những tòa nhà cũ.
Nước còn bị nhiễm bẩn trong quá trình xử lý là kết quả của sự sơ suất, và những sự cố
như vậy thường được ghi nhận ở cả nước khoáng đóng chai và nước sinh hoạt.

4.1.11 Phân tích nước (Water analysis)
Phân tích nước có thể bao gồm những mẫu sau: nước mặt từ hồ, sông và biển,
nước ngầm, nước uống, nước thải công nghiệp và đô thị và nước nồi hơi. Nồng độ của
những ion trong nước mặt được liệt kê ở bảng 4.4. Chất lượng nước được quan trắc
định kì ở những nhà máy xử lý nước và nước thải. Những phương pháp được phát
triển để phân tích một số lượng lớn chất hữu cơ và vô cơ sử dụng nhiều công nghệ
phân tích. Những phương pháp đó được ngành công nghiệp nước chấp nhận gọi là
phương pháp chuẩn. Những phương pháp có thể được tiến hành dựa trên việc sử dụng
những thiết bị cơ bản được ghi rõ trong sổ tay, và những thiết bị này phù hợp với
những phương pháp chuẩn.
Có nhiều bộ dụng cụ phân tích nước có sẵn trên thị trường. Chúng đều dựa trên
những phương pháp đo màu và phương pháp điện hóa, và chúng thường được sử dụng
trong lĩnh vực này. Hầu hết những phươn pháp kiểm tra này đều liên quan tới việc

thêm tác chất vào dưới dạng viên hay dạng bột. Phần sau được thêm dưới dạng gói.
Những tác chất này thường giống như những chất được sử dụng trong những phương
pháp chuẩn nhưng được thêm vào với số lượng ít hơn. Những quy trình phát triển cho
những bộ dụng cụ kiểm tra này thì tiện lợi và dễ thực hiện. Một ví dụ là bộ kiểm tra
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

13


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

Hach (xem phần tham khảo Hach trong danh sách bên dưới). Một và bộ dụng cụ còn
bao gồm máy đo cầm tay để đo pH, nhiệt độ, độ dẫn và oxy hòa tan. Những máy đo
cầm tay dựa trên những điện cực chọn lọc ion đang nhanh chóng ứng dụng cho nhiều
thành phần hóa học khác.
Những phương pháp được thảo luận ở đây thích hợp cho một vài loại mẫu
nước, nhưng giả sữ rằng hầu hết các mẫu là mẫu nước mặt được lấy từ các sông, suối,
ven biển hoặc là nước thải. Bạn cũng có thể áp dụng những phương pháp này để phân
tích nước máy và nước khoáng đóng chai.

4.1.12 Lấy mẫu và bảo quản (Sampling and Storage)
Thể tích mẫu cần thu phụ thuộc vào số phân tích cần tiến hành. Nếu một phân
tích nước đầy đủ được tiến hành, cần thu 2L mẫu. Nếu một hoặc một vài chất phân
tích cần được xác định, một thể tích nhỏ hơn có thể thỏa mãn được yêu cầu về thể tích
của phép kiểm tra. Việc sử dụng chai nhựa hay thủy tinh cũng phụ thuộc vào chất
phân tích. Trong một vài trường hợp, cần thiết phải thu nhiều mẫu trong những chai
khác nhau. Phép phân tích oxy hòa tan yêu cầu những chai riêng biệt.
Nên nhớ rằng mẫu thu được chỉ đại diện cho địa điểm và thời gian lấy mẫu.

Một khảo sát cụ thể của một nguồn nước yêu cầu sự nghiên cứu về biến đổi đổi không
gian và thời gian. Thành phần của mẫu còn có thể thay đổi trong quá trình vận chuyển
và lưu trữ, chủ yếu là do các phản ứng sinh hóa và phản ứng bề mặt. Cần tuân theo
những quy trình hướng dẫn của mỗi loại chất phân tích.
Mẫu nước mặt là mẫu dễ thu nhất. Thu những mẫu ở những độ sâu khác nhau
cần những dụng cụ đặc biệt, chúng có một vài loại như Ruttner, Kemmerer, Dussart,
Valas, Watt,.... Phổ biến nhất là dụng cụ thu mẫu Van Dorn, được biểu diễn ở hình
minh họa 4.1. Dụng cụ này bao gồm ống PVC rỗng và hai van cao su ở hai đầu. Hai
van được nối với nhau ở bên trong bằng một ống cao su và còn có một sợi dây nối
chúng lại. Trước khi ngập trong nước hai van được kéo ra và sơi dây được nối với một
cái chốt bên ngoài ống. Ống mở cả hai đầu được đưa xuống độ sâu cần đo bằng dây
chia độ. Một thiết bị bằng kim loại được thả dọc theo dây. Thiết bị này đập vào khóa
và đóng hai van lại. Mẫu nước được rút ra từ dụng cụ thu mẫu và thu lại vào trong
chai. Cũng có thể thu mẫu ở những độ sâu khác nhau bằng cách bơm nước qua một
ống nhựa đưa xuống độ sâu cần thiết.

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

14


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

Chúng ta thường thu mẫu nước mặt. Làm sạch chai lấy mẫu, được đổ đầy nước cất
trong phòng thí nghiệm. Đổ hết nước ra và tráng lại bằng mẫu nước thu được. Ở mỗi
lần đều đổ hết nước trong chai ra. Cuối cùng, đổ mẫu nước đầy chai đóng dấu và dán
nhãn, đem về phòng thí nghiệm để phân tích. Chia thu mẫu cần được đổ đầy từ từ để
tránh xáo trộn và bọt khí. Khi thu mẫu nước từ giếng và vòi nước, bơm hoặc là vòi

nước nên được để chảy đủ để làm sạch đường ống nhằm thu được mẫu đại diện.
Chai lấy mẫu thời gian bảo quản và lưu giữ mẫu được đề xuất ở bảng 1.4. Thời
gian lưu trữ mẫu trích dẫn có thể xem là thời gian đề xuất lớn nhất. Hơn nữa, mẫu có
thể được phân tích ngay khi có thể nhưng điều này thường không có trong thực tế.
Qua một vài quá trình bảo quản lưu trữ hoặc xử lý có thể cần đối với một số phép
phân tích đặc biệt. Ví dụ xác định oxy hòa tan cần thêm vào một số chất bảo quản tại
địa điểm lấy mẫu. Phân tích chất dinh dưỡng (Nito, Phospho.) có thể tiến hành ngay
sau khi thu mẫu vì quá trình trao đổi chất của những thành phần có thể dẫn đến những
kết quả không đại diện nếu việc phân tich bị hoãn lại. Một vài quá trình bảo quản có
thể được đề xuất cho những mẫu dinh dưỡng khi mà chúng không được phân tích
ngay lập tức.
• Kĩ thuật làm lạnh (refrigeration)- làm chậm lại nhưng không loại bỏ vi khuẩn
và những phản ứng hóa học, tốc độ phản ứng ở 4 0C vào khoảng ¼ của tốc độ ở
250C
• Đóng băng (Freezing)- giảm các phả ứng hóa học và vi khuẩn hơn
• Thêm axit (Addition of acid)- làm giảm độ pH, làm giảm đáng kể hoạt động
của vi khuẩn
• Bổ sung của chất diệt khuẩn (Addition of Bactericide)- các chất diệt khuẩn đã
được sử dụng để loại bỏ hoàn toàn các hoạt động của vi sinh vật; chloroform
và thủy ngân (I1) clorua là phổ biến nhất

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

15


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

4.1.13 Phương pháp lọc (Filtration)
Phương pháp lọc thường được sử dụng trong phân tích nước để tách các thành
phần hòa tan từ các thành phần hiện diện trong chất lơ lửng. Tuy nhiên, phương pháp
lọc có thể có một số vấn đề:
• Sự thấm của vật chất không hòa tan qua các bộ lọc (Penetration of insoluble
material through the jilter). quy trình tiêu chuẩn để lọc các mẫu thông qua một
bộ lọc với kích thước lỗ không đáng kể 0,45 pm, và các thành phần đi qua bộ
lọc được coi là "bị hòa tan" hoặc "hòa tan được". Khi định nghĩa này sử dụng
trong thực tế thì không chính xác ví như dung dịch keo và polyme có thể xâm
nhập thông qua các bộ lọc cùng với các chất thực sự hòa tan.
• Ô nhiễm (Contamination). Các chất có trong vật liệu lọc có thể hòa tan vào các
mẫu trong quá trình lọc. Điều này là một vấn đề đặc biệt khi phân tích kim
loại vết trong các mẫu tương đối sạch. Bộ lọc để phân tích kim loại vết nên
được rửa sạch bằng acid trước khi sử dụng, để loại bỏ bất kỳ chất gây ô nhiễm
kim loại nào từ các vật liệu lọc.
• Sự hấp phụ (Adsorption). Một số chất phân tích có thể hấp phụ lên vật liệu
lọc hoặc bộ phận lọc.Ví dụ, một số kim loại có thể được hấp phụ lên thành của
các dụng cụ lọc thủy tinh.
Hướng dẫn lọc được đưa ra cho từng thí nghiệm thích hợp. Các bộ lọc nên được tạo
điều kiện ban đầu bằng cách tráng qua, đầu tiên với nước trong phòng thí nghiệm
và sau đó với một số mẫu mà cần được loại bỏ. Chỉ khi đó các mẫu thích hợp mới
được lọc. Các thiết bị bộ lọc làm bằng thủy tinh và nhựa là thích hợp. Bộ lọc chân
không Millipore bằng thủy tinh (All-glass Millipore filter holder and vacumm flask)
thích hợp nhất để phân tích vết khi không quan sát thấy sự hao hụt do hấp phụ. Tuy
nhiên, các thiết bị khác có thể phù hợp để phân tích tổng quan (ví dụ như phễu lọc
hút chân không (Buchner funnel) và bình lọc). Một bộ lọc điển hình được hiển
thị trong hình 4.2). Chân không tạo ra bằng cách kết nối bình với một bộ phận bơm
không khí hoặc máy hút nước và bật bộ phận bơm nước trước khi kết nối bình. Khi hệ
thống lọc hoàn tất, ống kết nối bị ngắt kết nối từ máy hút nước hoặc bơm trước khi
bơm hoặc tắt nước.

Với việc phân tích kim loại, chỉ được acid hóa mẫu sau khi lọc. Acid hóa trước
khi hệ thống lọc có thể hòa tan một số kim loại mà làm dung dịch mẫu bị sai, và do đó
kết quả phân tích sẽ không được đại diện các điều kiện thực địa. Lọc cũng được
khuyên dùng khi cần thiết để lưu trữ các mẫu trong thời gian dài vì nó loại bỏ các vật
liệu sinh học lớn hơn mà có thể gây ra các cản trở bằng cách phản ứng với các chất
phân tích trong thời gian lưu trữ.
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

16


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

4.1.14 Câu hỏi và vấn đề
1. Mặc dù nước là một trong những nguồn tài nguyên phong phú nhất, nhưng vẫn các
mối bận tâm bày tỏ về tính sẵn có và chất lượng của nó trong tương lai. Thảo luận về
điều này.
2. Mô tả việc các cách sử dụng nước khác nhau và giải thích chất lượng nước có thể
ảnh hưởng đến các mục đích sử dụng như thế nào
3. Trình bày sơ lược của các loại chất gây ô nhiễm nước khác nhau và các nguồn của
chúng.
4. Mô tả quá trình của hiện tượng phú dưỡng hóa.
5. Giải thích DO và BOD thay đổi như thế nào theo khoảng cách xuôi dòng từ một
điểm nguồn nước thải có chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ.
6. Mô tả các loại xử lý nước thải khác nhau (primary, secondary, tertiary).
7. Thảo luận các vấn đề có được một mẫu nước đại diện.
8. Tính toán thời gian cư trú trung bình của NaF, Cl - và Ca2+ trong các đại dương, khối
lượng của đại dương là 1,23 x 1021 L, các dòng chảy đại dương là 3.6 x1016L, là nồng

độ nước sông trung bình của Na+, Cl-, Ca2+ 6.3,7.8 và 15mg L-1. Các thành phần nước
biển trung bình được đưa ra trong Bảng 4.4 và tỷ trọng của nước biển là 1,025 kg L-1.
Bỏ qua yếu tố đầu vào khác các đại dương (ví dụ như lượng mưa) và giả sử trạng
thái ổn định.

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

17


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

9. Tính toán các cường độ ion của 1 mẫu nước sông với các thành phần sau đây: 108
HCO3-, 19 SO42-, 0.5 F-, 4.9 C1-, 0.3 NO-, 23 Ca2+, 6.2 Mg2+, 16 Na+ and 0.1 K+.

4.1.15 Gợi ý cho các dự án
1. Thu thập thông tin về nước thải và xử lý của nó trong khu vực của bạn (thị xã /
thành phố) bao gồm:
•
•
•
•

Xử lý nước thải thành phần
mức xả thải lượng nước thải
Công nghệ xử lý nước thải
Nước thải tiêu chuẩn quốc gia / địa phương

Phân loại, và nếu có thể định lượng nước thải theo nguồn của nó như sinh hoạt, công
nghiệp, nông nghiệp. Bạn có thể có khả năng có được thông tin hữu ích từ xử lý nước
thải địa phương của bạn làm việc và việc kiểm soát ô nhiễm các bộ phận của cơ quan
chính quyền địa phương của bạn (ví dụ như hội đồng thành phố. Nếu có đầy đủ thông
tin thích hợp, bạn có thể có khả năng để tính toán tỷ lệ xả thải các chất ô nhiễm riêng
lẻ (nồng độ x tỷ lệ lưu lượng xả). Bạn có thể sắp xếp đến thăm các công trình nước
thải địa phương và xem các quá trình xử lý nước thải khác nhau tại nơi làm việc. Viết
bình luận bình phẩm về công nghệ xử lý nước thải, tiêu chuẩn và chiến lược quản lý
làm việc trong cộng đồng của bạn. biên soạn các dữ liệu bạn đã tập hợp thành các
định dạng trực quan hấp dẫn và dễ hiểu, (bảng, đồ thị, biểu đồ, tròn, thanh, ...) và
chuẩn bị một báo cáo về tìm hiểu của bạn. Bạn có thể trình bày kết quả nghiên cứu
của bạn bằng seminar và thảo luận với bạn học của bạn.
2. Thực hiện một cuộc khảo sát toàn diện về chất lượng nước mặt ở khu vực của bạn
bằng cách thu thập mẫu tại các địa điểm khác nhau và phân tích chúng bằng cách
sử dụng các các bước quy trình đã phác thảo trong chương này. Bạn có thể xem xét
phân tích các mẫu kép hoặc mẫu ba và báo cáo giá trị trung bình của các phép đo.
Điều này sẽ cung cấp cho bạn một số ý tưởng về việc làm thế nào bạn để thực hiện
phân tích của bạn. Nhập kết quả của bạn trong một bảng. Bạn cũng nên ghi lại
các màu sắc, mùi và quan sát khác có liên quan (gần lối thoát nước thải, lối thoát nước
thải công nghiệp…)
3. Thực hiện một phân tích chi tiết về nước thải bằng cách sử dụng các phương pháp
được mô tả trong chương này và nhập kết quả của bạn trong một bảng.

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

18


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

4. Lấy mẫu và phân tích nước máy một số gia đình trong khu vực của bạn. Ngoài ra,
phân tích nước khoáng đóng chai trên thị trường. So sánh chất lượng nước máy thành
phố và nước khoáng đóng chai.

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

19


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

4.2 CHẤT RẮN TRONG NƯỚC (SOLIDS IN WATER)
4.2.1Giới thiệu
Thuật ngữ chất rắn được dùng để chỉ số lượng vật chất rắn còn lại trong mẫu
nước sau khi sấy khô hoặc đun ở nhiệt độ quy định. Một số dạng của chất rắn có thể
được xác định như : tổng số, hòa tan, lơ lửng, lắng, cố định và dễ bay hơi. Sự phân
biệt giữa chất rắn hòa tan và chất rắn lơ lửng trong nước được thực hiện bằng biện
pháp lọc. Có nhiều lý do để không mong muốn sự có mặt của các chất rắn trong nước.
Chúng làm suy giảm chất lượng nước uống và cũng làm giảm tính hữu dụng của nước
cho mục đích tưới tiêu và công nghiệp. Nước với hàm lượng chất rắn cao đòi hỏi phải
có thêm các biện pháp xử lý cơ học và hóa học, do đó mà quá trình làm sạch trở nên
đắt tiền hơn. Hơn nữa, nồng độ của các chất rắn trong nước tăng ảnh hưởng đến sự
điều hòa áp suất thẩm thấu của các sinh vật nước ngọt và giảm độ tan của chất khí (ví
dụ: O2). Chất rắn lơ lửng trong nước thải có thể dẫn tới lắng đọng bùn và tạo điều
kiện yếm khí trong nguồn tiếp nhận nước thải (ao hồ, sông suối).
Nguồn chính của chất rắn trong nước tự nhiên là sự xói mòn bề mặt đất bởi

nước, mưa và gió. Sự xói mòn do nước dễ thấy hơn ở vùng ẩm ướt và bán ẩm ướt với
những cơn bão lớn, mùa mưa kéo dài (ví dụ như trong khí hậu gió mùa). Sự xói mòn
do gió rất phổ biến ở các vùng khô hạn (ví dụ: đồng cỏ châu Mỹ, savan nhiệt đới).
Chất rắn, có nguồn gốc từ đất, làm giảm độ trong của nước, ức chế quá trình quang
hợp và dẫn tới gia tăng trầm tích đáy, làm giảm độ sâu của nước trong các hồ, ao và
sông. Sau này có thể làm tăng tần số xuất hiện và tính khốc liệt của lũ lụt.
Nước thải công nghiệp và đô thị bị ô nhiễm bởi các chất rắn có nguồn gốc từ
chất thải sinh hoạt, nước chảy tràn trên đường và các quá trình công nghiệp. Không
giống như nguồn khuếch tán các chất rắn trong nước tự nhiên đã đề cập ở trên, những
chất rắn này có thể được loại bỏ khỏi nước thải trong các nhà máy xử lý nước thải.
Lượng chất rắn lơ lửng tăng theo mức độ ô nhiễm nguồn nước. Trong bùn cặn, hầu
hết các vật chất rắn ở trạng thái lơ lửng và một phần nhỏ chất rắn hòa tan không quan
trọng. Nồng độ của các dạng chất rắn khác nhau trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

20


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

được đưa ra trong Bảng 4.5. Tổng hàm lượng các chất rắn hòa tan trong nước uống
biến thiên từ 20 đến 1000 mg L -1 và bao gồm chủ yếu là các muối vô cơ, một số chất
hữu cơ và các khí hoà tan.
Việc xác định chất rắn lơ lửng rất hữu ích trong đánh giá nước ô nhiễm. Nó
được sử dụng rộng rãi để xác đinh nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt và
đánh giá hiệu quả của quy trình xử lý nước. Việc xác định chất rắn lắng đọng cũng
quan trọng trong phân tích nước thải. Nó đóng vai trò như là cơ sở để quyết định có

cần thiết lắng sơ cấp trong xử lý chất thải hay không. Trước đây, việc xác định tổng
các chất rắn được sử dụng như một thước đo mức độ ô nhiễm của nước thải. Ngày
nay, điều này đã được thay thế phần lớn bằng việc kiểm tra BOD và COD. BOD,
COD được sử dụng để đánh giá nồng độ của chất ô nhiễm trong nước thải một cách
chính xác hơn. Thông tin về tổng chất rắn hòa tan có thể dễ dàng thu được từ các phép
đo độ dẫn điện. Tổng nồng độ hòa tan trong một số loại nước được đưa ra trong Bảng
4.6. Do các chất rắn cố định và chất rắn dễ bay hơi liên quan đến số lượng chất vô cơ
và hữu cơ có mặt trong phần rắn của nước thải, bùn hoạt hóa và chất thải công nghiệp
nên việc xác định chúng rất có ích trong việc kiểm soát hoạt động của nhà máy xử lý
nước thải. Tuy nhiên, xác định BOD, COD và cacbon hữu cơ đưa ra thước đo lượng
chất hữu cơ tốt hơn.
Bảng 4.5 Hàm lượng chất rắn trong nước thải sinh hoạt với mức độ ô nhiễm khác
nhau.
Hàm lượng các chất rắn (mg L-1)
Tổng các chất rắn (TS)
Tổng chất rắn hòa tan (TDS)
Chất rắn hòa tan cố định (FDS)
Chất rắn hòa tan dễ bay hơi (VDS)
Chất rắn lơ lửng (SS)
Chất rắn lơ lửng cố định (FSS)
Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (VSS)
Chất rắn lắng đọng(SETS )

Ít
300
200
120
80
100
20

80
4

Mức dộ ô nhiễm
Trung bình
700
500
300
200
200
50
150
8

Nặng
1000
700
400
300
300
60
240
15

Bảng 4.6 Tổng chất rắn hòa tan (TDS) trong một số mẫu nước.

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

21

CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

Loại nước
Nước biển
Nước dự tính làm nước uống
Nước tưới tiêu

TDS (mgL-1)
3500
<1000
<500 không hạn chế sử dụng
500-2000 hạn chế vừa phải trong sử dụng
> 2000 hạn chế nghiêm trọng về sử dụng

Hình 4.3 : Sơ đồ phân tích chất rắn trong nước.
SETS =chất rắn lắng đọng, TS = tổng chất rắn, TDS = tổng chất rắn hoà tan, SS =
chất rắn lơ lửng, FDS = chất rắn hòa tan cố định, VDS = chất rắn hòa tan bay hơi,
FSS = chất rắn lơ lửng cố định, VSS = chất rắn lơ lửng dễ bay hơi, TFS = tổng chất
rắn cố định, TVS = tổng chất rắn dễ bay hơi.
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

22


CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH NƯỚC (WATER ANALYSIS)

4.2.2 Phương pháp luận
Sơ đồ phân tích để xác định chất rắn được minh họa trong Hình 4.3 và nó bao gồm
cả việc nung nóng và làm bay hơi các mẫu đến khối lượng không đổi tại một nhiệt độ
xác định. Nhiệt độ mà tại đó các cặn bã trong nước được sấy khô hoặc đốt cháy xác
định phân loại chung của các dạng chất rắn:
•
•
•
•

Tổng chất rắn khô tại 103-105 oC
Tổng chất rắn hòa tan sấy khô ở 180 ± 2 oC
Tổng chất rắn lơ lửng sấy khô ở 103-105 oC
Chất rắn cố định và dễ bay hơi trong nước thải bốc cháy tại 550 ± 50 oC

Ba phương pháp đầu tiên là thích hợp cho việc xác định chất rắn trong nước mặt,
nước uống, nước mặn, cũng như nước thải sinh hoạt và công nghiệp với phạm vi làm
việc lên đến 20 000 mg L-1. Phương pháp cuối cùng phù hợp cho việc xác định chất
rắn trong trầm tích, cũng như chất rắn và bán vật liệu rắn được tạo thành trong nước
và xử lý nước thải. Chất rắn lắng đọng có thể được xác định bằng cách đo thể tích, sử
dụng nón Imhoff.
4.2.2.1. Xử lý và bảo quản mẫu.
Sử dụng chai nhựa hoặc chai thủy tinh để lấy mẫu và nếu có thể thì phân tích ngay
sau khi thu mẫu. Bảo quản mẫu trước khi phân tích: bảo quản trong tủ lạnh ở 4 0C để
giảm thiểu sự phân hủy vi sinh vật các chất rắn.

4.2.3Tổng chất rắn (TS -Total Solids)
4.2.3.1 Phương pháp luận (Methodology).
Làm bay hơi mẫu nước trên một cái đĩa đã cân khối lượng, sau đó sấy khô ở

nhiệt độ 1050C. Khối lượng gia tăng của đĩa chính là tổng chất rắn.
4.2.3.2 Dụng cụ (materials)
• Đĩa làm bay hơi nước: đồ sứ, bạch kim, thủy tinh silic cao (ví dụ như Vycor),
thép không gỉ hoặc nhôm. Platinum hoặc Vycor là thích hợp hơn cả. Đĩa sứ
không thích hợp do có xu hướng giảm trọng lượng. Tuy nhiên, đĩa sứ có thể
được sử dụng nếu các vật liệu khác không có sẵn. Đĩa platinum không có sẵn
trong nhiều phòng thí nghiệm do chi phí cao.
• Bình hút ẩm.
• Lò sấy khô.
• Cân phân tích, có khả năng cân đến 0.1 mg.
4.2.3.3 Phương pháp thí nghiệm (Experimental procedure).

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG K2009

23