LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập tại trƣờng và đến khi hồn thành khóa luận,
em đã nhận đƣợc rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý thầy cơ, gia đình và
bạn bè.
Với lịng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu, Ban
chủ nhiệm khoa cùng tồn thể q thầy cơ trong Khoa QLTNR & MT- Trƣờng
Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ để em có thể hồn thành
khóa học và đặc biệt là khóa luận tốt nghiệp này.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ThS. Bùi Văn Năng đã định hƣớng, chỉ
dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong thời gian làm khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Ủy ban nhân dân xã Bình Phúhuyện Thạch Thất – Thành phố Hà Nội cùng các hộ gia đình tại địa phƣơng đã
tạo điều kiện thuận lợi và cung cấp số liệu cho em hoàn thành đợt thực tập tốt
nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn gia đình, ngƣời thân và toàn thể bạn bè đã
động viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập.
Mặc dù bản thân đã có rất nhiều cố gắng, xong do thời gian và năng lực
có hạn nên khóa luận khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc
sự đóng góp, nhận xét của quý thầy cô giáo và bạn bè để bài khóa luận của em
đƣợc hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2017
Sinh viên

Trần Xuân Động


TĨM TẮT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
1. Tên khóa luận: “Đánh giá mức độ ô nhiễm của các hợp chất nitơ và
sắt trong nước ngầm tại xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Thành phố Hà
Nội”
2. Sinh viên thực hiện: Trần Xuân Động

3. Giáo viên hƣớng dẫn: ThS. Bùi Văn Năng
4. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chung
Góp phần bảo vệ chất lƣợng nƣớc ngầm của xã Bình Phú, huyện Thạch
Thất, Thành phố Hà Nội.
Mục tiêu cụ thể
Đánh giá đƣợc mức độ ô nhiễm của các hợp chất nitơ và sắt trong nƣớc
ngầm xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Thành phố Hà Nội
Đề xuất đƣợc giải pháp xử lý các hợp chất của nitơ và sắt trong nƣớc
ngầm phù hợp cho cộng đồng dân cƣ tại khu vực nghiên cứu.
5. Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu thực trạng sử dụng nƣớc ngầm tại xã Bính Phú, huyện Thạch
Thất, Thành phố Hà Nội.
Đánh giá đƣợc mức độ ô nhiễm của các hợp chất nitơ và sắt trong nƣớc
ngầm xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Thành phố Hà Nội
Lựa chọn giải pháp xử lý nƣớc ngầm phù hợp cho cộng đồng xã Bình
Phú, huyện Thạch Thất, Thành phố Hà Nội.
6. Kết quả
a. Khảo sát hiện trạng và sử dụng nƣớc ngầm tại xã Bình Phú
 Tồn xã có khoảng 90% hộ gia đình sử dụng nƣớc ngầm, trong đó khoảng
80% các hộ sử dụng giếng khoan, 10% số hộ sử dụng giếng khơi và 10% còn lại
sử dụng nƣớc máy đều phục vụ cho mục đích sinh hoạt;


 Qua khảo sát về một số hộ gia đình thì 80% số hộ gia đình sử dụng nƣớc
ngầm cho mục đích sinh hoạt, 20% số hộ gia đình sử dụng nƣớc cho mục đích
nơng nghiệp.
b. So sánh đánh giá sơ bộ chất lƣợng nƣớc ngầm tại khu vực nghiên cứu
 Đánh giá đƣợc chất lƣợng nƣớc ngầm tại xã Bình Phú, huyện Thạch Thất,
Thành phố Hà Nội theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT và QCVN 02:2009/BYT:

một số mẫu nghiên cứu về các thông số nhƣ amoni (NH 4+), sắt (Fe) vƣợt quy
chuẩn cho phép và các mẫu nghiên cứu thông số nhƣ tổng chất rắn hòa tan
(TDS), nitrite (NO2-), Nitrate (NO3-), độ dẫn đều nằm trong quy định cho phép
c. Lập đƣợc bản đồ phân bố không gian các chất ô nhiễm của các chỉ tiêu
amoni (NH4+) và sắt (Fe). Kết quả quá trình khảo sát và thực nghiệm cho thấy
hầu hết các chỉ tiêu amoni và sắt đƣợc phân bố không đồng đều.
d. Đánh giá đƣợc hiệu suất xử lý nƣớc bằng hạt trao đổi ion CG8. Kết quả
xử lý nƣớc bằng hạt trao đổi ion CG8 cho thấy khả năng xử lý đạt đƣợc hiệu
suất cao trong lần xử lý đầu tiên, những lần xử lý tiếp theo thì hiệu suất giảm
dần.
e. Đề xuất biện pháp làm giảm thiểu ô nhiễm chất lƣợng nƣớc ngầm trên
địa bàn xã.


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
DANH MỤC BẢNG
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................ 3
1.1. Nƣớc ngầm .................................................................................................... 3
1.1.1. Khái niệm nƣớc ngầm ................................................................................. 3
1.1.2. Sự hình thành nƣớc ngầm ........................................................................... 3
1.1.3. Đặc điểm của nƣớc ngầm ............................................................................ 3
1.1.4. Nguyên nhân gây ô nhiễm nƣớc ngầm ....................................................... 4
1.1.4.1. Khái niệm ô nhiễm nƣớc .......................................................................... 4
1.1.4.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm nƣớc ngầm .................................................... 4
1.1.5. Tác nhân gây ô nhiễm tầng nƣớc ngầm ...................................................... 4
1.2. Tính chất hóa lý của các hợp chất của nitơ và chu trình chuyển hóa nitơ
trong mơi trƣờng.................................................................................................... 6

1.2.1. Chu trình chuyển hóa của nitơ trong môi trƣờng ....................................... 6
1.2.2.2. Nitrit [4], [10] ........................................................................................... 9
1.2.2.3. Nitrat [5], [6], [8].................................................................................... 10
1.3. Hiện trạng ô nhiễm nƣớc ngầm do các hợp chất nitơ .................................. 12
1.3.1. Sự tồn tại của hợp chất Nitơ trong nƣớc [13] ........................................... 12
1.3.2. Nguồn gốc ơ nhiễm do sự có mặt của các hợp chất nitơ trong nƣớc ngầm
ở Việt Nam .......................................................................................................... 12
1.3.3. Hiện trạng mức độ ô nhiễm các hợp chất nitơ trong nƣớc ngầm ở Việt
Nam ..................................................................................................................... 14
1.3.3.1. Hiện trạng ô nhiễm amoni, nitrite, nitrate trong nƣớc ngầm ................. 14
1.4. Hiện trạng chất lƣợng nƣớc ngầm xã Bình Phú, Thạch Thất, TP.Hà Nội ... 18


1.4.1. Độc tính và sự ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời của amoni, nitrit và
nitrat..................................................................................................................... 19
1.4.1.1. Độc tính của amoni, nitrit và nitrat [5], [6], [8] ..................................... 19
1.4.1.2. Sự ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời của amoni, nitrit và nitrat [7],
[12] ...................................................................................................................... 20
1.5. Công dụng của hạt trao đổi ion CG8............................................................ 15
CHƢƠNG 2:MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU .................................................................................................... 22
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................... 22
2.1.1. Mục tiêu chung ......................................................................................... 22
2.1.2. Mục tiêu cụ thể ......................................................................................... 22
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 22
2.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 22
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................. 22
2.4.1. Kế thừa số liệu........................................................................................... 22
2.4.2. Điều tra phỏng vấn .................................................................................... 23
2.4.3. Phƣơng pháp lấy mẫu phân tích ................................................................ 23

2.4.3.1. Lấy mẫu .................................................................................................. 23
2.4.3.2. Phƣơng pháp phân tích ........................................................................... 24
2.4.4. Phƣơng pháp nội nghiệp............................................................................ 30
2.4.5.Phƣơng pháp nội suy không gian để xây dựng bản đồ không gian các chất
ơ nhiễm (phƣơng pháp nghịch đảo khoảng cách có trọng số IDW). .................. 31
2.4.6. Thí nghiệm đánh giá hiệu suất xử lý amoni bằng hạt trao đổi ion CG8 ... 32
2.4.6.1. Mục đích của thí nghiệm ........................................................................ 32
CHƢƠNG 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ, XÃ HỘI KHU VỰC
NGHIÊN CỨU .................................................................................................... 34
3.1. Điều kiện tự nhiên ........................................................................................ 34
3.2. Điều kiện kinh tế xã hội ............................................................................... 35
3.3. Thuận lợi và khó khăn .................................................................................. 36


CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ ..................................................................................... 38
4.1. Thực trạng sử dụng nƣớc ngầm tại xã Bình Phú.......................................... 38
4.2. Thực trạng chất lƣợng nƣớc tại xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, TP. Hà
Nội. ...................................................................................................................... 44
4.2.1. Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn của amoni, nitrit, nitrat và sắt ................ 40
4.2.2. Sơ đồ vị trí lấy mẫu nƣớc ngầm ................................................................ 44
4.2.3. Bản đồ vị trí lấy mẫu ................................................................................. 46
4.2.3. Kết quả mẫu nƣớc ngầm của các hộ gia đình xã Bình Phú, huyện Thạch
Thất, TP Hà Nội .................................................................................................. 47
4.3. Lựa chọn công nghệ xử lý nƣớc ngầm có nhiễm amoni phù hợp với cộng
đồng ( tùy vào mức độ ô nhiễm mà chọn phƣơng pháp xử lý cho phù hợp) ...... 56
4.3.1. Kết quả thí nghiệm xử lý amoni bằng hạt nhựa trao đổi ion CG8 ............ 56
4.3.2.Thiết kế hệ thống xử lý nƣớc ngầm quy mơ hộ gia đình ........................... 58
4.4. Đề xuất giải pháp xử lý nâng cao chất lƣợng nƣớc ngầm tại khu vực nghiên
cứu ....................................................................................................................... 60
4.4.1.Giải pháp để xử lý sắt trong nƣớc ngầm .................................................... 60

CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN-TỒN TẠI-KHUYẾN NGHỊ .................................... 62
5.1. Kết luận ........................................................................................................ 62
5.2. Tồn tại........................................................................................................... 62
5.3. Khuyến nghị ................................................................................................. 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BTNMT
BYT
Fe

Bộ tài nguyên môi trƣờng
Bộ y tế
Sắt

CG8

Hạt nhựa trao đổi ion

HNO3

Acid nitric

IDW

Nghịch đảo khoảng cách có trọng số

NH4+


Amoni

NO2-

Nitrite

NO3-

Nitrate

SD

Độ lệch chuẩn

QC

Quy chuẩn

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TDS

Tổng chất rắn hòa tan


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Hàm lƣợng hợp chất Nitơ trong nƣớc ngầm tại Hà Nội ..................... 14

Bảng 2.1: Bảng tiến hành xây dựng đƣờng chuẩn amoni ................................... 25
Bảng 2.2. Bảng tiến hành xây dựng đƣờng chuẩn nitrite.................................... 27
Bảng 3.1: Thống kê độ tuổi và ngành nghề của xã năm 2005 và 2010 .............. 37
Bảng 4.1. Hiện trạng sử dụng nƣớc ngầm của một số hộ dân tại khu vực nghiên
cứu ....................................................................................................................... 38
Bảng 4.2. Tỷ lệ phần trăm mục đích sử dụng nƣớc ngầm .................................. 39
tại khu vực nghiên cứu ........................................................................................ 39
Bảng 4.4: Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn nitrite ............................................... 41
Bảng 4.5. Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn nitrate ............................................... 41
Bảng 4.7. Các điểm lấy mẫu nƣớc ngầm lần 1, ngày 20/02/2017 ...................... 44
Bảng 4.8. Các điểm lấy mẫu nƣớc ngầm lần 2, ngày 01/04/2017 ...................... 45
Bảng 4.9. Kết quả phân tích mẫu nƣớc ngầm lần 1, ngày 20/02/2017 ............... 47
Bảng 4.10. Kết quả phân tích mẫu nƣớc ngầm lần 2, ngày 01/04/2017 ............. 50
Bảng 4.11. Kết quả thí nghiệm xử lý amoni bằng hạt nhựa trao đổi ion CG8 ... 56


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Chu trình chuyển hóa của nitơ trong mơi trƣờng .................................. 6
Hình 1.2: Kết quả khảo sát một số chỉ tiêu ô nhiễm trong nƣớc ngầm tại xã Bình
Phú, huyện Thạch Thất........................................................................................ 18
Hình 2.1. Bố trí thí nghiệm về khả năng xử lý NH4+ .......................................... 33
bằng hạt nhựa trao đổi ion CG8 .......................................................................... 33
Hình 4.1. Đƣờng chuẩn amoni ............................................................................ 40
Hình 4.2. Dãy dung dịch chuẩn amoni ................................................................ 40
Hình 4.3. Đƣờng chuẩn nitrite............................................................................. 41
Hình 4.4. Đƣờng chuẩn nitrate ............................................................................ 41
Hình 4.5. Dãy dung dịch chuẩn nitrate ............................................................... 42
Hình 4.6. Đƣờng chuẩn sắt .................................................................................. 42
Hình 4.7. Dãy dung dịch chuẩn sắt ..................................................................... 43
Hình 4.8. Bản đồ vị trí lấy mẫu lần 1 tại xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Thành

phố Hà Nội .......................................................................................................... 46
Hình 4.9. Bản đồ vị trí lấy mẫu lần 1 tại xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Thành
phố Hà Nội .......................................................................................................... 46
Hình 4.10. Bản đồ phân vùng cấp độ sạch của nƣớc ngầm ................................ 54
tại xã Bình Phú theo chỉ tiêu amoni (NH4+) ....................................................... 54
Hình 4.11. Bản đồ phân vùng cấp độ sạch của nƣớc .......................................... 55
tại xã Bình Phú theo chỉ tiêu sắt (Fe) .................................................................. 55
Hình 4.12. Hiệu suất xử lý amoni với tốc độ 6,6,ml/phút .................................. 57
Hình 4.13. Hiệu suất xử lý amoni với tốc độ 1,42 ml/phút ................................ 57
Hình 4.14. Mơ hình bể lọc nƣớc quy mơ hộ gia đình ......................................... 59


ĐẶT VẤN ĐỀ
Nƣớc là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng trong cuộc sống của cộng
đồng. Các nguồn nƣớc đƣợc sử dụng chủ yếu là nƣớc mặt và nƣớc ngầm đã
đƣợc xử lý hoặc chƣa qua xử lý. Ngày nay do nhu cầu sử dụng của con ngƣời
tăng cao và việc sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật và phân bón q mức đã làm
cho mơi trƣờng nƣớc nói chung và mơi trƣờng nƣớc ngầm nói riêng đang bị ô
nhiễm.
Chất lƣợng nƣớc là một yếu tố ảnh hƣởng lớn đến xã hội. Sự gia tăng dân
số và đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ tạo làm cho nhu cầu sử dụng nƣớc càng ngày
càng gia tăng trong khi đó thì nguồn tài ngun nƣớc thì khơng đổi, dẫn đến
nguồn tài nguyên nƣớc bị suy giảm về cả chất lƣợng và số lƣợng. Đối với Việt
Nam, là một nƣớc nông nghiệp lên vấn đề nƣớc sạch đang rất đƣợc cộng đồng
quan tâm, dành nhiều vốn đầu tƣ để nâng cấp và cải thiện chất lƣợng nƣớc.
Amoni không gây độc trực tiếp cho con ngƣời nhƣng sản phẩm chuyển
hóa từ amoni là nitrite là yếu tố gây độc cho sức khỏe con ngƣời. Trong nƣớc
ngầm, amoni khơng thể chuyển hóa đƣợc do thiếu oxi. Khi khai thác lên, vi sinh
vật trong nƣớc nhờ oxy trong khơng khí chuyển amoni thành nitrate và nitrite
tích tụ trong nƣớc ăn. Khi ăn uống nƣớc có chứa nitrite, cơ thể sẽ hấp thụ nitrite

vào máu và chất này sẽ chiếm oxy của hồng cầu làm hemoglobin mất khả năng
lấy oxy, dẫn đến tình trạng thiếu máu, da xanh.
Xã Bình Phú, huyện Thạch Thất có nền kinh tế chủ yếu là nơng nghiệp.
Hình thức sử dụng nƣớc ngầm chủ yếu là giếng khoan, việc sử dụng nguồn nƣớc
giếng khoan nhƣ vậy có đảm bảo cho sức khỏe ngƣời dân trong xã hay khơng thì
vẫn chƣa có nghiên cứu cụ thể nào. Xuất phát từ thực tiễn và tầm quan trọng của
nguồn nƣớc đặc biệt là nguồn nƣớc ngầm: “Đánh giá mức độ ô nhiễm của các
hợp chất nitơ và sắt trong nước ngầm tại xã Bình Phú, huyện Thạch Thất,
Thành phố Hà Nội”.
Kết quả nghiên cứu của đề tài nhằm đánh giá đƣợc mức độ ô nhiễm của
các hợp chất nitơ và sắt trong nƣớc ngầm, đề xuất đƣợc biện pháp xử lý các hợp
1


chất nitơ phù hợp cho công đồng dân cƣ tại xã Bình Phú, huyện Thạch Thất,
Thành phố Hà Nội. Từ đó góp phần bảo vệ chất lƣợng nƣớc ngầm cho khu vực
nghiên cứu.

2


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Nƣớc ngầm
1.1.1. Khái niệm nước ngầm
Nƣớc dƣới đất hay đơi khi cịn đƣợc gọi là nƣớc ngầm, là thuật ngữ chỉ
loại nƣớc nằm bên dƣới bề mặt đất trong các không gian rỗng của đất và trong
các khe nứt của các thành tạo đá, và các khơng gian rỗng này có sự liên thơng
với nhau. [9].
1.1.2. Sự hình thành nƣớc ngầm

Nƣớc ngầm đƣợc hình thành do nƣớc trên bề mặt ngấm xuống, khơng thể
ngấm qua tầng đá mẹ nên trên nó nƣớc sẽ tập trung trên bề mặt, tùy từng kiến
tạo địa chất mà nó hình thành nên các hình dạng khác nhau, nƣớc tập trung
nhiều sẽ bắt đầu di chuyển và liên kết với các khoang túi nƣớc khác nhau dần
hình thành các mạch nƣớc ngầm nhỏ. Tuy nhiên việc hình thành nƣớc ngầm phụ
thuộc vào lƣợng nƣớc ngấm xuống và phụ thuộc vào lƣợng mƣa, khả năng trữ
nƣớc của đất [9].
1.1.3. Đặc điểm của nước ngầm
Đặc điểm chung của nƣớc ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các
lớp đất xốp, tạo thành các dịng chảy ngầm theo địa hình.


Độ sâu

Theo độ sâu thì nƣớc ngầm chia là 2 loại
 Nƣớc ngầm tầng mặt: khơng có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt, rất
dễ bị ơ nhiễm;
 Nƣớc ngầm tầng sâu: nằm trong lớp đất đá xốp đƣợc ngăn cách bên
trên và bên dƣới bởi các lớp không thấm nƣớc. Theo không gian phân bố, một
lớp nƣớc ngầm tầng sâu thƣờng có ba vùng chức năng:
Vùng thu nhận nƣớc;
Vùng chuyển tải nƣớc;
Vùng khai thác nƣớc có áp;
3




Thành phần


Nƣớc ngầm có thành phần rất phức tạp và đa dạng về cả ion chính các
nguyên tố vi lƣợng. Thành phần các ion chính của nƣớc ngầm chủ yếu phụ
thuộc vào nguồn gốc chiếm ƣu thế. Mức độ pha trộn khác nhau tạo nên sự đa
dạng của các dạng nƣớc ngầm. Về khí hịa tan và kim loại nặng trong nƣớc thì
nƣớc ngầm thƣờng nghèo oxy vào giàu CO2 tự do hơn nƣớc mặt. Ngồi ra trong
nƣớc ngầm cịn có thể chứa các khí có hàm lƣợng rất nhỏ trong khí quyển nhƣ
metan và các khí hiếm nhƣ heli, neon .Các khí này có thể sinh ra từ sự phân hủy
yếm khí chất hữu cơ trong đất đi lên theo các khe nứt kiến tạo và hòa tan trong
nƣớc [9].
1.1.4. Nguyên nhân gây ô nhiễm nước ngầm
1.1.4.1. Khái niệm ô nhiễm nước
Ô nhiễm nƣớc là sự biến đổi các thành phần môi trƣờng nƣớc không phù
hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trƣờng và tiêu chuẩn môi trƣờng gây ảnh hƣởng
đến sức khỏe con ngƣời và sinh vật [1].
1.1.4.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm nước ngầm


Nhiễm mặn: do khai thác nông nghiệp không hiệu quả và do nuôi

trồng thủy sản khơng đúng cách;


Ơ nhiễm do mơi trƣờng nƣớc mặt: sinh hoạt và một số hoạt động cần

nƣớc ngầm phục vụ cho nơng nghiệp, cơng nghiệp, thủy sản;


Ơ nhiễm do tác nhân nhân tạo: nồng độ kim loại nặng vƣợt quá tiêu

chuẩn cho phép mà chủ yếu là do sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, phân bón.

1.1.5. Tác nhân gây ô nhiễm tầng nước ngầm
Nƣớc ngầm là nguồn cung cấp nƣớc sinh hoạt chủ yếu đối với các quốc
gia trên thế giới. Vì thế, ơ nhiễm nƣớc ngầm có ảnh hƣởng rất lớn đến môi
trƣờng sống của con ngƣời. Các tác nhân gây ơ nhiễm và suy thối nƣớc ngầm
cụ thể là:

4




Tác nhân tự nhiên: nhiễm mặn, nhiễm phèn, hàm lƣợng sắt, mangan

và một số kim loại khác trong nƣớc;


Tác nhân nhân tạo: nồng độ kim loại nặng cao, hàm lƣợng NO3-, PO43-

vƣợt quá quy chuẩn cho phép, ô nhiễm do vi sinh vật.
+ Nƣớc ngầm bị ô nhiễm bởi kim loại nặng
Kim loại nặng có trong nguồn nƣớc thải cơng nghiệp, nƣớc thải sinh hoạt,
nƣớc thải làng nghề, nƣớc rỉ rác đƣợc thải trực tiếp ra nguồn nƣớc mặt. Khi
nƣớc mặt bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ lan truyền các chất ô nhiễm vào trong
nƣớc ngầm, vào đất và các thành phần khác liên quan, có tác động tiệu cực tới
môi trƣờng sống của sinh vật và con ngƣời. Kim loại nặng sẽ tích lũy theo chuỗi
thức ăn và thâm nhập vào cơ thể ngƣời. Để hạn chế ô nhiễm nƣớc, cần phải tăng
cƣờng biện pháp xử lý nƣớc thải công nghiệp.
+ Nƣớc ngầm bị ô nhiễm do vi sinh vật
Nguồn gây ô nhiễm sinh học cho môi trƣờng nƣớc chủ yếu là phân rác, nƣớc
thải sinh vật, xác chết sinh vật, nƣớc thải bệnh viện,...Những loại vi khuẩn từ các

nguồn này sẽ xâm nhập vào nguồn nƣớc ngầm sau đó theo chuỗi thức ăn đi vào cơ
thể ngƣời và tác động tới sức khỏe con ngƣời gây ra các bệnh đƣờng ruột.
+ Nƣớc ngầm ô nhiễm bởi thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hóa học
Trong quá trình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hóa học, tại
một số vùng cơng nghiệp thâm canh, một lƣợng đáng kể thuốc và phân không
đƣợc cây trồng tiếp nhận. Chúng sẽ lan truyền và tích lũy trong đất, nƣớc và các
sản phẩm nông nghiệp dƣới dạng dƣ lƣợng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật.
Nhƣng dƣ lƣợng theo nƣớc mƣa và thời gian sẽ ngấm vào mạch nƣớc ngầm gây
ô nhiễm mạch nƣớc ngầm.
+ Nƣớc ngầm ô nhiễm do sự có mặt của các hợp chất hữu cơ và sự phân
hủy của hợp chất hữu cơ
Cacbonhidrat, protein, chất béo thƣờng có mặt trong nƣớc thải cơng
nghiệp và nƣớc thải sinh hoạt của các hộ gia đình là chất hữu cơ dễ bị phân hủy
sinh học. Trong nƣớc thải sinh hoạt, có khoảng 60-80% lƣợng chất hữu cơ thuộc
5


loại dễ bị phân huỷ sinh học. Chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học thƣờng ảnh
hƣởng có hại đến nguồn lợi thuỷ sản, vì khi bị phân huỷ các chất này sẽ làm
giảm oxy hoà tan trong nƣớc, dẫn đến chết tơm cá. Các chất hữu cơ có độc tính
cao thƣờng là các chất bền vững, khó bị vi sinh vật phân hủy trong môi trƣờng.
Một số chất có khả năng tồn lƣu lâu dài trong mơi trƣờng. Các chất
polychlorophenol

(PCPs),

polychlorobiphenyl

(PCBs:


polychlorinated

biphenyls), các hydrocacbon đa vòng ngƣng tụ (PAHs: polycyclic aromatic
hydrocacbons), các hợp chất dị vòng N hoặc O là các hợp chất hữu cơ bền vững.
Các chất này thƣờng có trong nƣớc thải cơng nghiệp, nƣớc chảy tràn từ đồng
ruộng (có chứa nhiều thuốc trừ sâu, diệt cỏ, kích thích sinh trƣởng). Các hợp
chất này thƣờng là các tác nhân gây ơ nhiễm nguy hiểm, ngay cả khi có mặt với
nồng độ rất nhỏ trong môi trƣờng đặc biệt là mơi trƣờng nƣớc [16].
1.2. Tính chất hóa lý của các hợp chất của nitơ và chu trình chuyển hóa
nitơ trong mơi trƣờng
1.2.1. Chu trình chuyển hóa của nitơ trong mơi trường

Hình 1.1. Chu trình chuyển hóa của nitơ trong môi trƣờng

6


Hợp chất nitơ vô cơ đơn giản và đầu tiên là nitơ tự do trong khơng khí.
Nitơ vơ cơ này chuyển hóa thành nitơ của vi sinh vật, thực vật. Trong cơ thể
sinh vật, nitơ tồn tại chủ yếu dƣới dạng các hợp chất đạm hữu cơ nhƣ protein,
acid amin. Khi cơ thể sinh vật chết đi lƣợng nitơ hữu cơ này tồn tại trong đất.
Dƣới tác dụng của nhóm vi sinh vật hoại sinh thực hiện quá trình amon hóa phân
giải thành các acid amin. Các acid amin này đƣợc một nhóm vi sinh vật phân
giải thành amoniac. Amoniac tiếp tục đƣợc chuyển hóa các hợp chất của nitrite,
nitrate nhờ nhóm vi sinh vật nitrate hóa. Dƣới dạng nitrate đƣợc chuyển hóa
thành nitơ phân tử nhờ q trình phản nitrate hóa trả lại nitơ tự do cho khí
quyển. Nhƣ vậy, vịng tuần hồn nitơ đƣợc khép kín. Trong hầu hết các giai
đoạn chuyển hóa của vịng tuần hồn đều có sự tham gia của các vi sinh vật khác
nhau. Nếu sự hoạt động của nhóm nào đó ngừng lại, tồn bộ sự chuyển hóa
chuyển hóa của vịng tuần hồn sẽ bị ảnh hƣởng nghiêm trọng [17].

Các quá trình chuyển hóa [17]
a. Q trình amon hóa
Q trình amon hóa là q trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ nhƣ acid
amin, protein thành nitơ vô cơ, CO2 và nƣớc.
b. Quá trình nirate hóa
Sau q trình amon hóa, NH3 đƣợc hình thành một phần đƣợc thực vật
hấp thụ, một phần kết hợp với các chất trong đất tạo thành các muối amon với
ion NH4+. Một phần muối amon cũng đƣợc cây trồng và vi sinh vật hấp thụ, một
phần đƣợc oxy hóa thành nitrate. Q trình nitrate hóa bao gồm 2 giai đoạn:
nitrite hóa và nitrate hóa.
 Giai đoạn nitrite hóa
Là q trình oxy hóa NH4+ thành NO2- đƣợc tiến hành bởi các vi khuẩn
nitrate hóa thuộc nhóm tự dƣỡng hóa năng, có khả năng oxy khơng khí và tạo ra
năng lƣợng
NH4+ + 3/2 O2 -> NO2- + H2O + 2H+ + năng lƣợng

7


Năng lƣợng dùng để đồng hóa CO2 tạo ra carbon hữu cơ. Enzyme xúc tác
cho quá trình này là các enzyme của q trình hơ hấp hiếu khí. Nhóm vi sinh vật
nitrite hóa gồm 4 chỉ số khác nhau: Nitrosomonas, nitrozocystis, nitrozolobus,
nitrosospira
 Giai đoạn nitrate hóa
NO2- tạo thành tiếp tục đƣợc oxy hóa thành NO3- bởi nhóm vi khuẩn
nitrate. Đây cũng là các vi khuẩn tự dƣỡng hóa năng, thực hiện phản ứng oxi
hóa nitrite để cung cấp năng lƣợng cho q trình đồng hóa năng lƣợng CO2.
Nhóm vi khuẩn nitrate gồm 3 chi khác nhau: Nitrobacter, nitrospira, nitrococcus
c. Quá trình phản nitrate
Các hợp chất đạm dạng nitrate ở trong đất rất dễ bị khử thành nitơ phân

tử. Quá trình này gọi là q trình phản nitrate hóa đƣợc thực hiện trong điều kiện
kỵ khí nhờ các vi sinh vật phản nitrate hóa. Khi đó, NO3- là chất nhận điện tử
cuối cùng trong chuỗi hơ hấp kỵ khí và năng lƣợng tạo thành dùng để tổng hợp
nên ATP cho tế bào. Nhóm vi khuẩn thực hiện q trình này là thiobacillus
denitrificans.
d. Quá trình cố định nitơ
Quá sinh cố định nitơ là một quá trình khử nitơ thành NH3 dƣới tác dụng
của enzyme nitrogenase. Có 3 nhóm vi sinh vật có khả năng cố định nitơ là
nhóm cộng sinh với cây họ đậu, nhóm sống tự do trong đất và nhóm tảo.
1.2.2. Tính chất hóa, lý của các hợp chất nitơ
1.2.2.1. Amoni [4], [10]
Ion amoni NH4+ có cấu tạo hình tứ diện đều với bốn nguyên tử H ở đỉnh
và nguyên tử nitơ trung tâm, có bán kính ion là 1,43 A o, gần tƣơng đƣơng với
các ion kim loại Rb+= 1,48 và K+ = 1,44 Ao. Do đó muối amoni giống với muối
kim loại kiềm. Chúng thƣờng có cấu trúc kiểu NaCl hay kiểu CsCl. Hầu hết các
muối amoni đều dễ tan và phân li mạnh ở trong nƣớc.
Muối amoni tan tốt trong nƣớc, NH4+ bị thủy phân tạo môi trƣờng axit.
NH4+ + H2O  NH3 + H3O+ K =5,5.10-10
8


Các muối amoni khác với muối kim loại kiềm là đều kém bền với nhiệt.
Tùy thuộc vào bản chất của axit tạo nên muối phản ứng nhiệt phân có thể xảy ra
một cách khác nhau.
Các muối (NH4)2CO3, NH4HCO3 phân hủy ngay ở nhiệt độ thƣờng thành
NH3(k), CO2(k) và H2O.
Muối amoni trong thực tế đƣợc dùng nhiều để làm phân đạm, một số
muối đặc trƣng quan trọng là NH4Cl, (NH4)2SO4 và NH4NO3
1.2.2.2. Nitrite [4], [10]
Trong muối nitrit nguyên tử N ở trạng thái lai hóa sp2, hai obitan lai hóa

tham gia tạo thành liên kết σ với hai nguyên tử O và một obitan lai hố có cặp
electron tự do. Một obitan 2p cịn lại khơng lai hố của nitơ có một electron độc
thân tạo nên liên kết π không định chỗ với hai nguyên tử oxy.

Nhờ có cặp electron tự do ở nitơ, ion NO2- có khả năng tạo liên kết cho
nhận với ion kim loại. Một phức chất thƣờng gặp là natricobantinitrit
Na3[Co(NO2)6]. Đây là thuốc thử dùng để phát hiện ion K+ nhờ tạo thành kết tủa
K3[Co(NO2)6] màu vàng.
Nitrite kim loại kiềm bền với nhiệt, chúng không phân hủy khi nóng chảy
mà chỉ phân hủy ở trên 5000C. Nitrite của kim loại khác kém bền hơn, bị phân
hủy khi đun nóng, chẳng hạn nhƣ AgNO2 phân hủy ở 1400C, Hg(NO2)2 ở 750C
Axit nitrơ khơng bền, nhanh chóng bị phân hủy, nhất là khi đun nóng:
3HNO2 → HNO3 +2NO + H2O
Bởi vậy khi khí NO2 (nitơ dioxit) tan trong nƣớc thì thực tế tạo nên HNO3
và NO (nitơ oxit) theo phản ứng:
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

9


Trong dung dịch nƣớc, axit nitrơ là một axit yếu (Kb= 4,5.10-4), hơi mạnh
hơn axit cacbonic. Do không bền, axit nitrơ rất hoạt động về mặt hóa học. Nó
vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử.
Axit nitrơ oxi hóa đƣợc dung dịch HI đến I2, dung dịch SO2 (lƣu huỳnh
dioxit) đến H2SO4 (acid sunfuric), ion Fe2+ đến ion Fe3+… cịn bản thân nó biến
thành NO.
Các muối nitrite bền nhiệt hơn HNO2 và có thể tồn tại độc lập. Phần lớn
các nitrite tan tốt trong nƣớc, trừ AgNO2. Nitrite của các kim loại kiềm nóng
chảy khơng phân hủy. Cũng nhƣ ion NO2-, đa số muối nitrite khơng có màu.
Trong mơi trƣờng axit, muối nitrite có tính oxi hóa và tính khử nhƣ axit

nitrơ.
Muối NaNO2 đƣợc dùng rộng rãi trong công nghiệp hóa học, nhất là cơng
nghiệp nhuộm azo.
1.2.2.3. Nitrate [5], [6], [8]
Trong muối nitrate, ion NO3- có cấu tạo hình đa giác đều với góc ONO
bằng 1200 và độ dài liên kết N-O bằng 1,218 A0. Trong đó nguyên tử nitơ ở
trạng thái lai hóa sp2, ba obitan lai hóa tạo thành ba liên kết σ với ba nguyên tử
oxi. Obitan 2p còn lại ở nguyên tử nitơ tạo nên một liên kết π không định chỗ
với nguyên tử oxi.
Muối nitrate khan của kim loại kiềm khá bền với nhiệt (chúng có thể
thăng hoa trong chân khơng ở 380 – 500oC). Còn các nitrate của kim loại khác
dễ phân hủy khi đun nóng.
Nitrate là muối của axit kém bền HNO3. HNO3 bị thủy phân dƣới tác
dụng của ánh sáng, dung dịch có màu vàng. Trong nƣớc, HNO3 là axit mạnh nên
phân li hoàn toàn.
Tất cả các muối nitrate đều tan trong nƣớc và là chất điện li mạnh. Trong
dung dịch, chúng phân li hoàn toàn thành các ion. Ion NO3- khơng có màu, nên
màu của một số muối nitrate là do màu của cation kim loại trong muối tạo nên.

10


Một số muối nitrate nhƣ NaNO3, NH4NO3 hấp thụ hơi nƣớc trong khơng
khí nên dễ bị chảy rữa. Các muối nitrate dễ bị phân hủy. Độ bền nhiệt của muối
nitrate phụ thuộc vào bản chất của cation tạo muối.
Muối nitrate của các kim loại hoạt động mạnh (kali, natri) bị phân hủy
thành muối nitrite và oxi. Muối nitrate của magie, kẽm, sắt, chì, đồng bị phân
hủy thành oxit kim loại tƣơng ứng, NO2 và O2. Muối nitrate của bạc, vàng, thủy
ngân bị phân hủy thành kim loại tƣơng ứng, khí NO2 và O2.
2NaNO3 →2NaNO2 + O2

2Pb(NO3)2→ 2 PbO +4NO2 + O2
Hg(NO3)2 → Hg +2NO2 + O2
Ở nhiệt độ cao, muối nitrat phân hủy ra oxi nên chúng là các chất oxi hóa
mạnh. Khi cho than nóng đỏ vào muối kali nitrat nóng chảy, than bùng cháy.
Ion NO3- trong mơi trƣờng axit có khả năng oxi hố nhƣ axit nitric.
Trong mơi trƣờng trung tính muối nitrat hầu nhƣ khơng có khả năng ơxi
hóa, nhƣng trong mơi trƣờng kiềm có thể bị Al, Zn khử đến NH3.
4Zn + NO3- + 7OH- → 4ZnO2- + NH3 + 2H2O
Do tính chất oxi hóa trong mơi trƣờng axit, nitrate cịn có khả năng tham
gia nitro hóa với một số chất hữu cơ nhƣ: axit sulfosalicilic, diphenylamin,
antipyrin. Khi chuyển về môi trƣờng kiềm sản phẩm của q trình nitro hóa sẽ
có màu. Đây là cơ sở cho phản ứng định lƣợng nitrate bằng phƣơng pháp trắc
quang.
Đối với thực vật, nitrate đƣợc hấp thu đất, nƣớc và là nguồn thức ăn cần
thiết. Trong thời kỳ phát triển nếu thiếu nitrate thực vật sẽ hạn chế sự sinh
trƣởng. Tuy nhiên khi hàm lƣợng nitrate trong nƣớc quá lớn, nitrate sẽ kết hợp
với SO2 trong khơng khí và O3 tạo thành chất có tác động hủy hoại đời sống của
cây trồng.
Trong số các hợp chất chứa nitơ thƣờng hiện diện ở mơi trƣờng sống thì
nitrate ln đóng vai trị quan trọng vì hàm lƣợng của nó là một yếu tố để đánh
giá mức độ ô nhiễm. Nồng độ nitrate cao trong đất và nƣớc ảnh hƣởng trực tiếp
11


đến đời sống của động vật ở đó. Nó sẽ làm chết các loại cá con ở sông hồ. Đối
với con ngƣời, nhiễm độc nitrate ít gây tử vong nhƣng nó là nguyên nhân gây ra
một số bệnh ung thƣ, hiện tƣợng quái thai và sinh non. Nitrate gây tình trạng
thiếu máu hay còn gọi là triệu chứng methemoglobinemia. Nitrate xâm nhập vào
cơ thể sống của con ngƣời do sử dụng thực phẩm có nhiều nitrate nhƣ thịt hộp
có chứa chất tạo màu và chất bảo quản, các loại rau cải có dƣ lƣợng phân bón

chứa nitrate.
1.3. Hiện trạng ơ nhiễm nƣớc ngầm do các hợp chất nitơ
1.3.1. Sự tồn tại của hợp chất Nitơ trong nước [13].
Nitơ tồn tại trong hệ thủy sinh ở nhiều dạng hợp chất vô cơ và hữu cơ.
Các dạng vô cơ cơ bản với tỷ lệ khác nhau tùy thuộc vào môi trƣờng nƣớc;
Nitrate là muối nitơ vô cơ trong môi trƣờng đƣợc sục khí đẩy đủ và liên
tục. Nitrite (NO2-) tồn tại trong điều kiện đặc biệt, còn ammoniac (NH3) tồn tại ở
dạng cơ bản trong điều kiện kỵ khí;
Amoni hịa tan trong nƣớc tạo thành dạng hydroxit amoni (NH 4OH) và sẽ
phân hủy thành amoni (NH4+) và hydroxit (OH-), quá trình oxy hóa có thể
chuyển tất cả các dạng nitơ vơ cơ thành ion nitrate cịn q trình khử sẽ đƣợc
chuyển hóa thành dạng nitơ;
Q trình oxi hóa nitơ vơ cơ thành NO3- đƣợc gọi là q trình nitrat hóa,
q trình khử nitrate là q trình chuyển khí NO3- thành khí nitơ hoặc oxit nitơ
(N2O), quá trình cố định nitơ là quá trình nitơ trong khơng khí đƣợc cố định vào
hệ sinh học thông qua dạng amoni.
1.3.2. Nguồn gốc ô nhiễm do sự có mặt của các hợp chất nitơ trong nước
ngầm ở Việt Nam
 Do cấu tạo địa chất và lịch sử hình thành địa tầng [13].
 Kết quả của những hoạt động địa chất nhƣ xói mịn, xâm thực đã hình
thành lên tầng chứa nƣớc. Đây là nguồn nƣớc chính đƣợc khai thác cung cấp
nƣớc sinh hoạt cho các hoạt động sống của con ngƣời. Khả năng chuyển hóa
chất bẩn vào tầng nƣớc có liên quan chặt chẽ đến thành phần hạt. Hạt càng khô
12


thì tính lƣu thơng càng lớn, khả năng hấp thụ càng nhỏ, các chất bẩn sẽ đƣợc di
chuyển dễ dàng. Hạt mịn thì ngƣợc lại;
 Do quá trình khai thác nƣớc ngày càng mở rộng đã kéo theo giải phóng
các hợp chất của nitơ đƣợc phát sinh trong lớp đất bùn chứa nhiều chất hữu cơ bị

phân hủy, điều đó dẫn đến hàm lƣợng nitơ trong nƣớc ngầm tăng lên
 Do tồn tại của nguồn ơ nhiễm nằm ở phía trên mặt đất [13].
 Sự phát triển của công nghiệp và nơng nghiệp chúng ta đã thải sinh hoạt
đều có hàm lƣợng chất hữu cơ gây ô nhiễm sinh học cao;
 Tình trạng khai thác nƣớc một cách tùy tiện của tƣ nhân hiện nay rất phổ
biến. Giếng khoan có độ sâu 25m đến 30m là nguồn gốc tạo ra cửa sổ thủy văn
đƣa chất ô nhiễm bẩn xuống nguồn nƣớc ngầm. Ngoài ra việc khai thác nƣớc
ngầm với khối lƣợng lớn mà lƣợng nƣớc mới không đáp ứng kịp thời đã tạo ra
sự hạ thấp mực nƣớc, điều này góp phần làm cho chất bẩn xâm nhập vào nƣớc
ngầm nhanh hơn;
 Để bù đắp lƣợng nƣớc ngầm bị khai thác, quá trình xâm thực tự nhiên
đƣợc đẩy mạnh, nƣớc ngầm đƣợc bổ sung bằng việc thấm từ nguồn nƣớc mặt
xuống và đây cũng chính là nguồn gây ơ nhiễm nƣớc ngầm;
 Do sự thải ra một lƣợng lớn chất thải, nƣớc thải có chứa nhiều hợp chất
nitơ hịa tan trong nƣớc dẫn đến sự gia tăng nồng độ các chất nitơ trong nƣớc bề
mặt, các chất bẩn theo nƣớc thấm xuyên từ trên xuống hoặc thấm qua sƣờn các
con sơng xâm nhập vào nƣớc ngầm dẫn đến tình trạng tăng nồng độ amoni trong
nƣớc ngầm
 Do độ dốc thủy lực lớn [13].
 Cƣờng độ dòng chảy mạnh làm tăng khả năng xâm nhập của chất ô nhiễm
vào nƣớc ngầm;
 Những khu vực nằm dƣới độ dốc cao thƣờng có hàm lƣợng ơ nhiễm nặng
hơn những vùng có độ dốc thấp.

13


1.3.3. Hiện trạng mức độ ô nhiễm các hợp chất nitơ trong nước ngầm ở Việt
Nam
1.3.3.1. Hiện trạng ô nhiễm amoni, nitrite, nitrate trong nước ngầm

Bảng 1.1: Hàm lƣợng hợp chất Nitơ trong nƣớc ngầm tại Hà Nội
Thông số
+

Tầng NH4 (mg/l)
nƣớc NO3-(mg/l)
sâu NO2-(mg/l)
+

Tầng NH4 (mg/l)
nƣớc NO3-(mg/l)
nông NO2-(mg/l)

1993

1994

1995

1996

1997 1998

1999

2,5

2,4

3


11,2

10,9

14,1

17

0,84

1,1

0,9

2,2

4,1

4,1

2,5

0,011

0,023

0,01

0,065


0,05

0,18

0,002

2,5

1,7

4,8

14,2

15,2

15,0

33,0

0,9

0,83

0,85

3,3

4,1


3,2

3,3

0,013

0,019

0,02

0,08

0,08

0,29

0,04

(Nguồn: Sở Khoa học, Công nghệ và Môi trường Hà nội, 2002)
Theo đánh giá của hội thảo khoa học về tình trạng ơ nhiễm amoni trong
nƣớc ngầm đã phát hiện tại nhiều vùng trong cả nƣớc: Thành phố Hồ Chí Minh
kết quả quan trắc nƣớc ngầm tầng nông dân cho thấy lƣợng nƣớc ngầm ở khu vực
ngoại thành đang diến biến ngày càng xấu đi. Tại Đơng Trạch, huyện Hóc Mơn bị
ơ nhiễm amoni là 68,73 mg/l cao gấp 9 lần so với 2005 hay nhƣ Trƣờng Thọ
huyện Thủ Đức cũng khá cao (11,76-27,83 mg/l) vƣợt tiêu chuẩn cho phép gần 50
lần [12].
Theo kết quả khảo sát của Trung tâm nghiên cứu thuộc Trung tâm khoa
học tự nhiên và công nghệ quốc gia và Trƣờng đại học Mỏ-Địa Chất thì phần
lớn nƣớc ngầm khu vực đồng bằng Bắc Bộ gồm các tỉnh nhƣ: Hà Tây, Nam

Định, Hải Dƣơng, Hƣng Yên đều bị nhiễm bẩn amoni rất nặng. Xác suất các
nguồn nƣớc ngầm nhiễm amoni có nồng độ cao hơn tiêu chuẩn nƣớc sinh hoạt
(3mg/l) khoảng 70-80% [15].


Phần lớn nguồn nƣớc ngầm đang sử dụng không đạt tiêu chuẩn về

amoni và hợp chất hữu cơ
Theo kết quả của Viện Địa lý thuộc viện Khoa Học và Cơng Nghệ Việt
Nam thì hầu nhƣ các mẫu nƣớc từ các huyện của tỉnh Hà Nam đều có tỷ lệ
nhiễm amoni ở mức đáng báo động [15], cụ thể nhƣ sau:
14


+ Lý Nhân có mẫu nƣớc với hàm lƣợng lên tới 111,8 mg/l gấp 74 so với
tiêu chuẩn của Bộ y tế;
+ Duy Tiên có mẫu nƣớc với hàm lƣợng 93,8 mg/l gấp 63 lần so với tiêu
chuẩn của Bộ y tế.
1.4. Công dụng của hạt trao đổi ion CG8
1.4.1. Khái niệm và ứng dụng [13]


Hạt nhựa trao đổi ion là loại hạt khơng hịa tan và có chứa các ion có

thể dễ dàng trao đổi với các ion khác trong dung dịch phản ứng của nó, sự trao
đổi này khơng làm biến đổi tính chất vật lý của vật liệu trao đổi ion;


Hạt nhựa trao đổi ion có kết cấu khác nhau với màu sắc khác nhau nhƣ


vàng, nâu, trắng, đen. Tùy vào từng mục đích mà sử dụng hạt nhựa khác nhau;


Hạt nhựa trao đổi có thể có sẵn trong tự nhiên nhƣ các loại khống sét,

trong đó quan trọng nhất là Zeolit. Trong thực tế nhựa trao đổi ion đƣợc sản xuất
và ứng dụng rộng rãi nhất. Trong nƣớc ngầm ngồi ion amoni cịn tồn tại các cation
nhƣ Ca2+, Mg2+, Na+ phần lớn các amoni có độ chọn lọc thấp đối với amoni


Ứng dụng chủ yếu của hạt nhựa trao đổi ion là làm mềm nƣớc và loại

bỏ các chất không cần thiết trong nƣớc nhƣ NH4+
1.4.2. Tính chất của hạt nhựa trao đổi ion CG8


Tính chất vật lý [13]

 Màu sắc: vàng, nâu, đen, thẩm. Trong quá trình sử dụng nhựa, màu
sắc của nhựa mất hiệu lực thƣờng thâm hơn một chút;
 Hình thái: nhựa trao đổi ion thƣờng ở dạng tròn. Độ nở: khi đem nhựa
dạng keo ngâm vào trong nƣớc, thể tích của nó biến đổi lớn. Độ ẩm là % khối
lƣợng nƣớc trên khối lƣợng nhựa ở dạng khô (độ ẩm cao), hoặc ở dạng ƣớt (độ
ẩm thấp);
 Tính chịu nhiệt: các loại nhựa bị ảnh hƣởng bởi nhiệt độ, vƣợt quá
giới hạn nhựa bị nhiệt phân giải, mất tác dụng. Nhiệt độ hoạt động tốt từ 2050oC;

15



 Tính dẫn điện: chất trao đổi ion ẩm dẩn điện tốt, tính dẫn điện của nó
phụ thuộc vào dạng ion.Kích thƣớc hạt: Resin có dạng hình cầu d= 0,04-1,00 mm;
 Tính chịu mài mịn: trong vận hành các chất trao đổi ion cọ sát lẫn
nhau và nở ngót, có khả năng dể vỡ vụn . Đây là một chỉ tiêu ảnh hƣởng đến
tính năng thực dụng của nó.


Tính chất hóa học [13]

Dung lƣợng trao đổi biểu thị mức độ nhiều hay ít của lƣợng ion có thể
trao đổi trong một loại chất trao đổi ion
+ Tổng dung lƣợng trao đổi: chỉ tiêu này biểu thị lƣợng gốc hoạt tính có
trong chất trao đổi;
+ Dung lƣợng trao đổi cân bằng: biểu thị dung lƣợng trao đổi lớn nhất của
chất trao đổi ion trong một loại dung dịch nào đó đã định, nên không phải là
hằng số;
+ Dung lƣợng trao đổi làm việc: Dung lƣợng trao đổi đƣợc xác định dƣới
điều kiện vận hành thực tế.
1.4.3. Cơ chế hấp thu và giải hấp thu của hạt nhựa trao đổi ion CG8
-

Cơ chế hấp thu: quá trình trao đổi ion là một q trình hóa lý thuận

nghịch trong đó xảy ra phản ứng trao đổi giữa các ion trong dung dịch điện ly
với các ion trên bề mặt hoặc bên trong các pha rắn tiếp xúc với nó. Q trình
trao đổi ion tn theo định luật bảo tồn điện tích, phƣơng trình trao đổi đƣợc
mô tả tổng quát nhƣ sau:
AX + B- -> AB + XCY + D+ -> CD + Y+
Trong đó :
AX là chất trao đổi anion

CY là chất tro đổi cation
Phản ứng trao đổi là phản ứng thuận nghịch, chiều thuận đƣợc gọi là
chiều trao đổi, chiều nghịch là chiều của phản ứng tái sinh. Mức độ trao đổi ion
phụ thuộc vào:
16