nghiên cứu và khảo sát một số thành phần dinh dưỡng trong mẫu nước thuộc thôn đông cao, xã tiến xuân , huyện thạch thất, hà nội

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM



VŨ TỐNG CHUNG



NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ
THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG TRONG MẪU NƯỚC
THUỘC THÔN ĐÔNG CAO, XÃ TIẾN XUÂN,
HUYỆN THẠCH THẤT, HÀ NỘI




LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC




Thái Nguyên - 2013

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM


VŨ TỐNG CHUNG



NGHIÊN CỨU VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ THÀNH PHẦN
DINH DƯỠNG TRONG MẪU NƯỚC THUỘC
THÔN ĐÔNG CAO, XÃ TIẾN XUÂN,
HUYỆN THẠCH THẤT, HÀ NỘI

Chuyên ngành: Hoá phân tích
Mã số: 60.440.118


LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Lê Lan Anh



Thái Nguyên - 2013

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn cô PGS.TS. Lê
Lan Anh. Người đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện cho tôi
hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Lưu Thị Nguyệt Minh đã giúp đỡ
chỉ bảo thân tình và tạo mọi điều kiện tôi trong quá trình nghiên cứu và
làm thực nghiệm.
Tôi cùng xin gửi lời cám ơn tập thể nhân viên, cán bộ phòng Hóa Phân
Tích – Viện Hóa Học – Viên Khoa học Công Nghệ Việt Nam đã luôn tạo điều
kiện, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình tôi làm thực nghiêm.
Cuối cùng , tôi xin cám ơn đến những người thân yêu trong gia
đình luôn động viên, ủng hộ trong suôt quá trình thực hiện khoá luận
tốt nghiệp này.
Thái nguyên, ngày 08 tháng 04 năm 2013
Học Viên


Vũ Tống Chung


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: đề tài ―Nghiên cứu khảo sát và phân tích một số thành
phần dinh dưỡng trong mẫu nước thuộc thôn Đông Cao, Xã Tiến Xuân ,
huyện Thạch Thất, Hà Nội” là do bản thân tôi thực hiện. Các số liệu, kết
quả trong đề tài là trung thực và chưa có ai công bố trong một công trình
nào khác. Nếu sai sự thật tôi xin chịu trách nhiệm.

XÁC NHẬN CHỦ TỊCH HỘI
ĐỒNG CHẤM ĐIỂM



PGS.TS LÊ HỮU THIỀNG
Thái nguyên, tháng 04 năm 2013
Tác giả luận văn


V Tống Chung


XÁC NHẬN CỦA TRƢỞNG KHOA HÓA HỌC







TS.NGUYỄN THỊ HIỀN LAN




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

i


MỤC LỤC
Trang
Trang bìa phụ
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục i
Danh mục bảng Error! Bookmark not defined.
Danh mục hình iii
Danh mục các ký hiệu viết tắt iv
MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước 3
1.1.1. Nguồn gốc các chất ô nhiễm hữu cơ, N và P trong nước 3
1.1.2. Sự chuyển hóa các chất ô nhiễm hữu cơ, N và P trong nước. 12
1.1.3. Tác hại của các chất ô nhiễm chứa N, P và ô nhiễm hữu cơ 14
1.1.4. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm các nguồn nước 17
1.2. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước2. 19
1.2.1. Chỉ số pH 19
1.2.2 Độ dẫn điện 19
1.2.3. Hàm lượng amoni NH
4
+
19
1.2.4. Hàm lượng nitrit NO
2
-
20

1.2.5. Hàm lượng nitrat NO
3
-
20
1.2.6. Hàm lượng P 20
1.3. Các phương pháp phân tích 21
1.3.1. Chỉ số pH 21
1.3.2. Ion amoni (NH
4
+
) 21
1.3.3. Ion nitrit (NO
2
-
) 22

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


ii


1.3.4. Ion nitrat (NO
3
-
) 23
1.3.5. Ion photphat (PO
4
3-
) tự do 25

1.3.6. Xác định photpho tổng số 25
1.4. Nguyên tắc của phương pháp trắc quang 26
1.4.1. Nguyên tắc 26
1.4.2. Phương pháp đường chuẩn trong phép phân tích định lượng
bằng trắc quang 26
1.4.3. Ưu nhược điểm của phương pháp trắc quang 28
Chƣơng 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
2.1. Địa điểm nghiên cứu 29
2.1.1.Giới thiệu chung về lưu vực Đồng Cao [2] 29
2.1.2. Thí nghiệm mưa giả [2] 30
2.1.4. Số lượng mẫu lấy 34
2.1.5. Ưu và nhược của hệ thí nghiệm mưa giả 34
2.2. Thiết bị, dụng cụ, hoá chất thí nghiệm 35
2.2.1. Thiết bị 35
2.2.2. Dụng cụ 35
2.2.3. Hoá chất 35
2.3. Quá trình thực hiện 39
2.3.1. Quan trắc hiện trường 39
2.3.2. Phân tích tại phòng thí nghiệm 40
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47
3.1. Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng NH
4
+
, NO
2
-
, NO
3
-
, PO

4
3-

trong mẫu nước 47
3.1.1. Xây dựng đường chuẩn của NH
4
+
47
3.1.2. Xây dựng đường chuẩn của NO
2
-
49
3.1.3. Xây dựng đường chuẩn của NO
3
-
53

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


iii


3.1.4. Xây dựng đường chuẩn của PO
4
3-
56
3.2. Thảo luận kết quả 59
3.2.1. Kết quả phân tích lấy tại 18 điểm thuộc 6 nhóm sử dụng các cách
bón phân bón khác nhau tại lưu vực Đông Cao 59

3.2.2. Thảo luận kết quả phân tích ở lưu vực Đông Cao 63
KẾT LUẬN 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 70
PHỤ LỤC 75

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


ii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Hàm lượng chất thải của con người do sinh hoạt đưa vào môi
trường qua nuớc thải [6], [45] 5
Bảng 1.2. Hàm lượng tác nhân ô nhiễm N, P trong nước thải sinh hoạt tại đô
thị và nông thôn ở Ixrael [7], [43] 6
Bảng 1.3. Các đặc tính trung bình của nước thải đô thị [4] 8
Bảng 1.4. Hàm lượng chất thải do hoạt động của con người [7] 9
Bảng 1.5. Một số đặc trưng của chất thải công nghiệp sữa [4] 9
Bảng 1.6. Một số đặc trưng của chất thải công nghiệp hoá chất [4] 9
Bảng 1.7. Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt, trích TCVN 5942-1995 [31] 17
Bảng 1.8. Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt, trích TCVN 6772 - 2000 [ 31] 18
Bảng 1.9. Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp, trích TCVN 5945 - 1995 [31] 18
Bảng 2.1: Đặc tính các ô thí nghiệm 31
Bảng 2.2 : Dụng cụ đựng mẫu, điều kiện và thời gian bảo quản mẫu 39
Bảng 3.1. Dãy dung dịch chuẩn để xây dựng đường chuẩn xác định NH
4
+
bằng hỗn hợp thuốc thuốc thử oxi hóa và phenat 47
Bảng 3.2. Xử lý thống kê kết quả phân tích mẫu giả của amoni (NH

4
+
-N/l) . 48
Bảng 3.3. Dãy dung dịch chuẩn để xây dựng đường chuẩn xác định NO
2
-
- N/l
bằng thuốc thử Azo - Dye 50
Bảng 3.4. Tương quan giữa mật độ quang và nồng độ Nitrit (NO
2
-
- N/l) 50
Bảng 3.5 Xử lý thống kê kết quả phân tích mẫu giả của nitrit (NO
2
-
- N/l) 51
Bảng 3.6. Dãy dung dịch chuẩn để xây dựng đường chuẩn xác định NO
3
-
- N/l
bằng thuốc thử Azo - Dye 53
Bảng 3.7. Tương quan giữa mật độ quang và nồng độ Nitrat (NO
3
-
- N/l) 53
Bảng 3.8. Xử lý thống kê kết quả phân tích mẫu giả của NO
3
- N/l 54
Bảng 3.9.Dãy dung dịch chuẩn để xây dựng đường chuẩn xác định photphat
57

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Bảng 3.10. Tương quan giữa mật độ quang và nồng độ Photphat (PO
4
3—
P/l) 57
Bảng 3.11. Xử lý thống kê kết quả phân tích mẫu giả của PO
4
3—
P/l 58
Bảng 3.12. Kết quả phân tích hàm lượng N, P trên các ô 2, 7, 13 không sử
dụng phân bón 60
Bảng 3.13 . Kết quả phân tích hàm lượng N, P trên các ô 4, 11, 17 sử dụng
than sinh học 60
Bảng 3.14. Kết quả phân tích hàm lượng N, P trên các ô 1, 8, 16 sử dụng
phân chuồng 61
Bảng 3.15. Kết quả phân tích hàm lượng N, P trên các ô 5, 9, 18 sử dụng phân
chuồng + than sinh học. 61
Bảng 3.16. Kết quả phân tích hàm lượng N, P trên các ô 3, 12, 15 sử dụng
phân chuồng ủ 62
Bảng 3.17. Kết quả phân tích hàm lượng N, P trên các ô 6, 10, 14 sử dụng
phân chuồng ủ + than sinh học 62
Bảng 3.18. Biểu diễn hàm lượng đạm bị rửa trôi trong các ô bón các loại phân
khác nhau 70

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

iii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Dạng của đường chuẩn 27
Hình 2.1 : Toàn cảnh lưu vực Đồng Cao [2] 29
Hình 2.2 : Sơ đồ vị trí các ô trí nghiệm giả mưa 31
Hình 2.3 Thiết kế một ô giả mưa 33
Hình 3.1. Đường chuẩn xác định hàm lượng NH
4
+
-N/l 48
Hình 3.2. Đường chuẩn xác định hàm lượng NO
2
—
N/l 51
Hình 3.3. Đường chuẩn xác định hàm lượng NO
3
-
-N/l 54
Hình 3.4. Đường chuẩn xác định hàm lượng PO
4
3—
P/l 57
Hình 3.5. Sự biến thiên hàm lượng trung bình N-NH
4
+
và N-NO

3
-
trong các ô
mưa giả với các cách bòn phân khác nhau 64
Hình 3.6. Sự biến thiên hàm lượng trung bình N-NH
4
+
, N – NO
2
-
và N-NO
3
-

trong các ô mưa giả với các cách bòn phân khác nhau 65
Hình 3.7. Sự biến thiên hàm lượng trung bình P-PO
4
3-
và P tổng trong các ô
mưa giả với các cách bòn phân khác nhau 66
Hình 3.8 : Hàm lượng đạm bị rửa trôi với các ô có cách bón phân khác nhau
tại lưu vực Đông Cao 71


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


iv

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

HCBVTV : Hóa chất bảo vệ thực vật
VSV : Vi sinh vật
UV – VIS: Ultraviolet - Visible – Spetrum (Phổ tử ngoại và khả kiến)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


1


MỞ ĐẦU
Vấn đề ô nhiễm các nguồn nước ngày càng trở nên nghiêm trọng do các
chất thải từ nhiều hoạt động phát triển kinh tế gây ra. Đặc biệt vấn đề ô nhiễm
dinh dưỡng đang làm cho chất lượng nước thay đổi theo chiều hướng bất lợi
cả cho mục đích sử dụng nước và các hệ sinh thái nước. Một trong những hậu
quả chính của ô nhiễm dinh dưỡng là hiện tượng phú dưỡng.
Phú dưỡng hóa được định nghĩa như là sự làm giàu nước quá mức bởi
những chất dinh dưỡng vô cơ cùng với dinh dưỡng có nguồn gốc thực vật.
Thông thường đó là muối nitrat và photphat. Phốt pho là yếu tố chính gây sự
phú dưỡng nước hồ [1]. Trong nước hồ bình thường, phốt pho là một yếu tố
giới hạn phát triển chung cho sinh vật phù du bởi vì nó tồn tại ở nồng độ thấp
dưới dạng hợp chất, sinh vật phù du có thể chỉ sử dụng PO
4
3-
hòa tan để phát
triển. Phốt pho dạng hợp chất bị tảo hấp thụ, lại tiếp tục được tái sinh trở lại
sinh vật phù du qua đường bài tiết từ cá, động vật nổi và các hoạt động của vi
khuẩn. Đã có nhiều công trình nghiên cứu về hiện tượng phú dưỡng nước hồ

và đưa ra các chỉ số đánh giá mức độ phú dưỡng nước [1]. Tiêu chuẩn đánh
giá mức độ phú dưỡng nước hiện tại của cục Môi trường Mỹ áp dụng chủ yếu
dựa vào các tham số về tổng lượng các muối phốt pho, muối nitơ ngoài ra còn
có các tham số về chất diệp lục và độ trong suốt. Khi các tham số này vượt
một ngưỡng nào đó thì có thể kết luận được mức độ phú dưỡng của nước.
Nguyên nhân gây lên hiện tượng phú dưỡng trong nguồn nước ở các
vùng nông thôn Việt Nam.
Thứ nhất: Người dân nông thôn Việt Nam thường có thói quyen xây
nhà cửa của mình bên cạnh các kênh mương, ao hồ và xả luôn rác thải, nước
sinh hoạt hoặc đi cầu ngay trên các kênh mương đó.
Thứ hai: Nguồn dinh dưỡng dư lớn khác tạo lên sự dư thừa là do các
trang trại nuôi công nghiệp (đặc biệt là các trang trại nuôi tăng sản) chi phí

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


2


cho lao động dọn chuồng cao, những vùng nuôi gia súc ở xa vùng trồng trọt
nơi mà chất thải chăn nuôi dễ bị dư thừa…
Thứ ba: Truyền thống lâu đời của người Việt Nam là nền nông nghiệp.
Để tăng sản lượng người dân đã lạm dụng bón phân hóa học, phun thuốc trừ
sâu không theo tiêu chuẩn dẫn đến sự dư thừa các hàm lượng dinh dưỡng trên
bề mặt nước.
Thứ tư: Việc quản lí và khai thác rừng bị lơi lỏng không chặt chẽ dẫn
tới tình trạng phá rừng bừa bãi không tuân theo một quy hoạch nhất định làm
cho đất trên bề mặt bị rửa trôi, xói mòn [1].
Từ các nguyên nhân gây nên hiện tương phú dưỡng, chúng tôi đã
tìm cách cách khắc phục để phục hồi các nguồn nước bị phú dưỡng

hóa.Trong đề tài nghiên cứu chúng tôi quan tâm chủ yếu đến chất lượng
dinh dưỡng bị tiêu hao, xói mòn từ đất vào nước do tác động tự nhiên
(mưa, lũ) hoặc do con người (canh tác nông nghiệp hoặc hoạt động khác).
Chính vì vậy chúng tôi đã chọn đề tài: ―Nghiên cứu và khảo sát một số
thành phần dinh dưỡng trong mẫu nước thuộc thôn Đông Cao, xã Tiến
Xuân , huyện Thạch Thất, Hà Nội”.
Với đề tài trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu các nội dung như sau:
+ Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng NH
4
+
, NO
2
-
, NO
3
-
, PO
4
3-
.
+ Xác định hàm lượng các chỉ số NH
4
+
, NO
2
-
, NO
3
-
, T - P, PO

4
3-
, trong
nước thuộc thôn Đông Cao, Xã Tiến Xuân, Huyện Thạch Thất, Hà Nôi liên
tục theo thời gian.
+ Nhận xét, đánh giá các kết quả thu được.
+ Rút ra kết luận.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


3


Chƣơng 1
TỔNG QUAN

1.1. Nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nƣớc
Nước là đối tượng chịu ảnh hưởng mạnh nhất của con người và môi
trường, đã và đang bị sự ô nhiễm thêm ngày càng trầm trọng hơn. Nguyên
nhân chính là dân số tăng nhanh đòi hỏi về nhu cầu lương thực và thực phẩm
tăng theo cả về số lượng và tính đa dạng. Đối vời sản xuất nông nghiệp, gia
tăng dân số còn kéo theo sự sụt giảm bình quân diện tích đất tính theo đầu
người, tăng năng suất cây trồng trong năm đòi hỏi phải tăng đầu vào sử dụng
nhiều phân bón và hóa chất. Cùng với đó nhiêu cầu dịch vụ và các ngành sản
xuất phục vụ cho nhiêu cầu con người cũng tăng làm lượng nước thải đổ ra
nhiều gây ô nhiễm cho vùng và các thành phố. Trong nước thải có chứa nhiều
chất gây ô nhiễm, có thể chia thành các nhóm chính sau:
 Nhóm nước thải sinh hoạt: từ các khu dân cư đô thị, trường học, bệnh viện
 Nhóm nước thải công nghiệp: từ các nhà máy hoá chất, dệt, nhuộm,

luyện kim, giấy, chế biến nông sản, thực phẩm, các lò giết mổ gia súc
 Nhóm nước thải nông nghiệp: từ phân bón, hoá chất bảo vệ thực vật
(HCBVTV) các trang trại, đồng ruộng
Các chất thải rất đa dạng và phức tạp, chúng tồn tại ở thể rắn, thể lỏng
và thể khí. Bao gồm các kim loại và phi kim, các đơn chất và hợp chất, các
chất vô cơ và hữu cơ, các chất độc, ít độc và không độc. Những chất thải này,
qua các quá trình phong hóa, biến đổi tạo thành các ion đi vào nguồn nước, cả
trong nước mặt, nước thải và nước ngầm.
1.1.1. Nguồn gốc các chất ô nhiễm hữu cơ, N và P trong nƣớc
Một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước là các ion dinh
dưỡng chứa N và P, chúng đi vào nguồn nước từ những ion hay được sinh ra

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


4


do các quá trình phân hủy sinh học và hóa học. Các ion dinh dưỡng có mặt
trong các nguồn nước chủ yếu do các nhóm chất thải sinh học, chất thải của
công nghiệp thực phẩm và chất thải của nông nghiệp đặc biệt là phân bón.
Trong thế kỉ này lượng phân bón sử dụng tăng nhanh chóng, ở Mỹ tới
trên 40kg phân vô cơ/người hàng năm. Nông dân miền Nam nước ta lại có
thói quyen bón phân quá liều, nhất là phân vô cơ đạm, lân, nitơ và photphat
hoạt động khác nhau trong đất. Nitrat tương đối lưu động do ưu thế về điện
tích âm hóa trị một trong dung dịch đất, vì thế chúng dễ dàng mất đi nếu thực
vật chưa kịp hút lấy. Photpho bị kết tủa dưới dạng muối sắt, canxi, nhôm, sau
đó chúng giải phóng rất chậm [1].
Tính tan của muối nitrat làm cho nông nghiệp trở thành nguồn nitơ
chủ yếu làm ô nhiễm nguồn nước ngọt. Owens (1970) cho rằng nông

nghiệp chiếm 71% khối lượng nitơ chảy xuống sông Great Ouse ở miền
Trung nước Anh so với 6,2 % lượng photpho. Khoảng 50% lượng nitơ (200
– 250kg/ha) từ phân bón khoai tây ở Đông Mỹ bị mất do nước ngầm. Còn ở
Đắclắc thì nông dân bón 600 kg N/ha cho cà phê đất đỏ vẫn không cho
năng suất cao hơn 200 kg N/ha [1]. Lượng nitơ dư thừa này đã đổ vào hồ
làm phú dưỡng hóa [1].
Nồng độ nitrat trong các sông luôn theo sát nồng độ trong các sông
nhánh. Nitrat có ít vào mùa hè, thậm chí khi bón phân cho các loại cây cối
đang phát triển, cây đã dùng hết lượng nitơ có khả năng sử dụng. Một lượng
nhỏ nước dịch chuyển xuống phía dưới đất trong mùa hè do nước bốc hơi
mạnh. Khi nước bay hơi kém đi vào mùa đông, nitrat bị lọc qua đất và lượng
nitrat trong nước sông tăng lên. Tốc độ mất nitơ giảm một lần nữa vào cuối
mùa đông do trữ lượng nitrat hòa tan bị cạn kiệt, nhiệt độ thấp đã làm nitrat
hóa. Mức độ nitrat hàng năm ở sông theo sát mức độ sử dụng phân bón hàng
năm trên lưu vực sông. Lượng phân bón này tăng nhanh chóng trong 2 thập kỉ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


5


cuối. Trong 8 dải sông ở miền Trung nước Anh độ tăng hàng năm vào khoảng
0,07 – 0,22 mg/l. Ở vùng nông thôn và trồng trọt phía Đông nước Anh tăng
khoảng 0,25 – 0,28 mg/l hàng năm [1]. Lượng photphat mất đi do lọc qua đất
nông nghiệp không đáng kể, photphat mất đi chủ yếu do bị bào mòn rửa trôi.
Việc trồng trọt trong nông nghiệp làm tăng độ bào mòn tự nhiên do đất
thường để trống vài tháng mà lại có mưa lớn trong năm. Photpho mất vào
nước tương đương 60% phân bón cho đất. Phần nhiều những photpho này này
bị liên kết chặt chẽ với các hạt đất và không thể sử dụng được ngay cả khi

chúng tới nước ngọt. Độ tan của photphat tăng lên khi các hạt đất trong nước
tạo thành bùn kị khí.
Nguồn dinh dưỡng khác tạo nên sự dư thừa này từ nông nghiệp là các
trang trại nuôi, đặc biệt là khi tăng sản. Chi phí cho lao động don chuồng cao
và những vùng nuôi gia súc lại ở xa vùng trồng trọt. Photpho do gia súc thải
ra nhiều gấp 4 lần bình thường do người thải ra. Mặt khác chất thải sinh hoạt
của con người, động vật và các trang trại chăn nuôi gia súc. Các hợp chất hữu
cơ từ những nguồn này bị phân huỷ dưới tác dụng của vi sinh vật (VSV), làm
cho nồng độ các ion dinh dưỡng tăng lên [24], [43].
Bảng 1.1. Hàm lƣợng chất thải của con ngƣời do sinh hoạt đƣa vào môi
trƣờng qua nuớc thải [6], [45]
STT
Tác nhân gây ô nhiễm
Hàm lƣợng (mg/l)
1
Tổng Nitơ (theo N)
Trong đó: N (hữu cơ)
N (vô cơ)
612
40% (của tổng N)
60% (của tổng N)
2
Tổng photpho (theo P)
Trong đó: P (hữu cơ)
0,84
70% (của tổng P)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6


P (vô cơ)
30% (của tổng P)
Do sinh hoạt của dân cư đô thị và nông thôn khác nhau, nên hàm lượng
tác nhân ô nhiễm N và P trong nước thải cũng khác nhau
Bảng 1.2. Hàm lƣợng tác nhân ô nhiễm N, P trong nƣớc thải sinh hoạt tại
đô thị và nông thôn ở Ixrael [7], [43]
STT
Tác nhân ô nhiễm
Hàm lƣợng mg/ngƣời/ngày
Đô thị (1)
Nông thôn (2)
1
Tổng nitơ (theo N)
5,18
7,00
2
Tổng photpho (theo P)
0,68
1,23

Trong đó: (l)- Số liệu lấy từ 62 đô thị (2,1 triệu dân), với lượng nước sử
dụng trung bình là 100 lít/người /ngày. . .
(2)- Số liệu bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thải từ các chuồng
trại chăn nuôi, tính trung bình từ 267 làng (96880 dân), lượng nước sử dụng
trung bình là 250 lít/người/ngày. Nguồn nước thải đô thị chủ yếu là nước mưa
và nước sinh hoạt gia đình đã qua sử dụng thải ra, một phần là nước thải của
các cơ sở công nghiệp xen lẫn trong các khu dân cư đô thị. Tùy theo mức độ

xử lí, nước thải công nghiệp sẽ được hòa vào hệ thống thoát nước chung hay
hệ thống thoát nước riêng [4].
Khi nước thải công nghiệp đã xử lí đạt mức được phép thải vào hệ
thống thoát nước chung, được gọi chung là nước thải đô thị [4]. Nước thải đô
thị có các đặc tính trung bình chỉ ra ở bảng l .6.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


7





Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


8


Bảng 1.3. Các đặc tính trung bình của nƣớc thải đô thị [4]
Các tham số
Hàm lƣợng
Phần lắng gạn đƣợc
pH
7,5  8,5
-
Tách khô (mg/l)
1000  2000

10%
Cặn lơ lửng (SS) (mg/l)
15  200
50  60%
BOD
5
(mg/l)
100  400
20  30%
COD (mg/l)
300  1000
20  30%
Tổng cacbon hữu cơ (TOC) (mg/l)
100  300
-
Tổng nitơ Kjeldahl (NTK) (mg/l)
30  100
10%
NH
4
+
-N (mg/l)
20  80
0%
NO
2
-
-N (mg/l)
< 1
0%

NO
3
-
-N (mg/l)
< 1
0%
Chất tảy rửa (mg/l)
6  13
0%
P (mg/l)
10  25
10%

Trong khi nước thải đô thị và dân dụng có đặc tính ít thay đổi, thì nước
thải công nghiệp có đặc tính rất khác nhau. Nước thải công nghiệp thường có
chứa các chất ô nhiễm với tỉ lệ rất lớn, vì thế cần có biện pháp xử lí riêng biệt
cho mỗi ngành công nghiệp. Vấn đề cơ bản là hoàn thiện các quá trình sản
xuất và tổ chức chu trình xử lí [33].
Tỉ số COD/BOD của nước thải dân dụng và đô thị thường dao động
trong khoảng 2  2,5 trong khi đó tỉ số này đối với nước thải công nghiệp biến
đổi rất nhiều, thậm chí lên tới 10 [4]. Nước thải công nghiệp không có đặc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


9


điểm chung, mà phụ thuộc vào từng ngành sản xuất. Một số dữ liệu đưa ra
trong các bảng dưới đây.

Bảng 1.4. Hàm lƣợng chất thải do hoạt động của con ngƣời [7]
STT
Nguồn chất thải
Chất ô nhiễm
Hàm lƣợng
1
Sinh hoạt
N tổng
NH
4
+
6  12 mg/người/ngày
60% của N tổng
2
Chế biến sữa
N hữu cơ
P
73,2mg/l
59,0mgl
3
Lò mổ trâu, bò
N hữu cơ
154mg/l

Bảng 1.5. Một số đặc trƣng của chất thải công nghiệp sữa [4]
Phân xƣởng
Thể tích
Lít nƣớc/lít sữa
BOD
(mg/l)

Huyền phù
(MES) mg/l
Sữa uống và sữa chua
1  25
120  300
50
Sữa bột và bơ
1  3
80  300
30
Cazein
2  4
400  500
100
Phomat
2  3
400  900
100
Nhà máy nhiều chức năng
2  6
300  750
120

Bảng 1.6. Một số đặc trƣng của chất thải công nghiệp hoá chất [4]
Ngành công nghiệp
Ô nhiễm
NH
3
1 4g NH
4

HCO
3
, 0,21g metanol
Urê
0,10,5g/l NH
3
, 0,52g/l urê
Supephotphat
H
2
SO
4
, HF, SiF
6
H
2
; H
3
PO
4
, thạch cao, bùn
H
3
PO
4
SiO
2
, CaF
2
, Ca

3
(PO
4
)
2

Công nghiệp dược
Chất hữu cơ hoà tan, chất kháng sinh
Thuốc tẩy, bột giặt
ABS, LAS, tripolyphotphat, rượu no chứa sunfat,
SO
4
2-

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


10


Ở nước ta, khoảng 90% cơ sở sản xuất và hầu hết các khu công nghiệp
chưa có hệ thống xử lý nước thải. Các nhà máy, xí nghiệp chỉ tiến hành xử lý
sơ bộ rồi thải thẳng ra môi trường, do đó đã gây ô nhiễm các nguồn nước mặt,
mương dẫn nước và các dòng sông. Nước thải của các ngành công nghiệp, sản
xuất phân bón, thực phẩm, chế biến thủy hải sản, luyện cốc không những
làm tăng hàm lượng các ion dinh dưỡng vô cơ trong nước mà còn làm tăng
hàm lượng nhiều chất ô nhiễm nguy hiểm khác. Các cơ sở sản xuất công
nghiệp ở các tỉnh Cao Bằng, Bắc Cạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, là
nguyên nhân chính gây ô nhiễm cho sông Cầu [21].
Trong nước tự nhiên, vùng không bị ô nhiễm chỉ chứa một lượng nhỏ

NH
4
+
(< 0,05 mg NH
4
+
- N/l). Trong khi đó nồng độ NH
4
+
trong nước thải của
các khu công nghiệp chế biến thực phẩm và nước thải sinh hoạt có thể lên tới
10  100 mg NH
4
+
- N/l. Theo qui định của Hà Lan, nước thải có hàm lượng
NH
4
+
> 5 mg NH
4
+
-N/1 đã được xem là ô nhiễm nặng. Cũng trong nước tự
nhiên, vùng không bị ô nhiễm nồng độ NO
3
-
thường < 5 mg NO
3
-
- N/1, nồng
độ photphat < 0,01 mgP/1, do đó ít gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và

môi sinh. Ví dụ, nước sông Mekong, vùng không bị ô nhiễm có nồng độ nitrat
khoảng 0,5 mg NO
3
-
- N/1, nồng độ photphat khoảng 0,05 mgP/1 hoặc nhỏ
hơn [47], [49, [50]. Trong khi đó, ở vùng bị ô nhiễm, nồng độ NO
3
-
có thể lên
tới 10 mg NO
3
-
- N/1, nồng độ photphat có thể tới 0,5 mgP/1 hoặc cao hơn
Cùng với nó việc quản lý rừng có thể ảnh hưởng cục bộ tới dinh dưỡng
ở trong sông. Một khu rừng ở Mỹ được chặt và bỏ không, người ta ngăn ngừa
cây mọc lại bằng thuốc và thấy lượng nitrat tăng gấp 50 lần so với rừng không
bị chặt. Ở một số nước người dân thường bón phân cho rừng và điều đó có thể
dẫn đến sự phú dưỡng hóa cục bộ. Photphat được bón cho các cây non mới
trồng trong các cánh rừng mới, việc trồng cây gây rừng có thể gây ra sự tăng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


11


độ phì nhiêu trong lưu vực nội địa [1]. Việt Nam là một nước nông nghiệp,
theo các nghiên cứu: một lượng lớn photphat, amoni, nitrat, được sử dụng làm
phân bón trong trồng trọt. Lượng phân dư thừa do cây cối không hấp thụ hết,
bị giữ lại trong đất, một phần bị rửa trôi vào các nguồn nước mặt và nước

ngầm. Người ta đã xác định được rằng, trong điều kiện lí tưởng về nhiệt độ,
thời tiết và kỹ thuật chỉ có 50  70% lượng phân bón được cây sử dụng
2  20% bị mất do bay hơi, 15  20% được giữ lại trong đất do liên kết với
các hạt sét, hạt keo, 2  10% bị rửa trôi đi vào các nguồn nước [1]. Trong
điều kiện nóng ẩm cùng với nghề trồng lúa nước ở nước ta, thì tỉ lệ rửa trôi và
mất mát chắc chắn còn lớn hơn rất nhiều.
Tóm lại, các chất ô nhiễm hữu cơ, N và P trong nước mặt và nước thải,
có xuất xứ bởi nhiều nguyên nhân và tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, nguyên
nhân chủ yếu là do con người. Nếu con người không biết cách khắc phục nó
sẽ để lại nhiều hậu quả mà nếu khắc phục chúng ta phải mất một thời gian dài.
Trên đây chúng tôi sẽ đề cập đến các hậu quả mà chúng ta có thể nhìn thấy từ
sự ô nhiễm:
1. Sự đa dạng các loài sinh vật giảm đi, loại thống trị thay đổi.
2. Sinh khối thực vật và động vật tăng lên.
3. Độ đục tăng lên.
4. Tốc độ lắng tăng, tuổi thọ tối đa của hồ giảm.
5. Nguồn nước bị thiếu oxy.
Từ các hậu quả trên là các vấn đề con người phải đối mặt.
1. Xử lý nước uống khó khăn, nước có thể có mùi và không thể chấp
nhận được.
2. Nước có thể gây hại cho sức khỏe với con người và sinh vật.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


12


3. Giảm giá trị vui chơi giải trí .
4. Tốc độ dòng chảy thay đổi, đi lại và vận chuyển có sự cản trở.

5. Các loại động vật có giá trị thương mai (cá nước ngọt…) có thể
bị mất đi [1].
Nhận thấy các hậu quả mà con người phải đối mặt cho thấy, việc quản
lí và bảo vệ môi trường cần phải được thực hiện nghiêm túc. Nếu việc quản lí
môi trường còn lơi lỏng, thì tình trạng ô nhiễm môi trường sẽ ngày càng trầm
trọng hơn [1].
1.1.2. Sự chuyển hóa các chất ô nhiễm hữu cơ, N và P trong nƣớc.
Các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt chủ yếu gồm: protein
(40  50%), hiđratcacbon (40  50%) và chất béo (5  10%). Đa số trong đó
là các hợp chất dễ phân hủy sinh học, một số phân hủy chậm, và có khoảng
20  40% khó hoặc không bị phân hủy bởi VSV. Các chất có khả năng phân
hủy sinh học là: đường, protein, phenol, một số trường hợp gồm cả
formaldehyt, anilin, thuốc tẩy rửa và hidrocacbon thơm.
Do sự biến đổi sinh học và hoá học, ion NH
4
+
bị chuyển hoá thành NO
2
-

và NO
3
-
. Nitrat là sản phẩm cuối cùng của sự phân huỷ các hợp chất hữu cơ
chứa N có trong chất thải của người và động vật :
Hợp chất hữu cơ (chứa N)
vsv
+
4 2 3
NH NO NO

vsv vsv

  
(1.1)
Như vậy, khi hàm lượng các chất ô nhiễm hữu cơ nhỏ, các quá trình tự nhiên
có thể tự làm sạch chúng. Tuy nhiên, quá trình oxi hóa (l.l) xảy ra rất chậm,
trong điều kiện thường, để oxi hóa 10 mg NH
4
+
về NO
2
-
cần 15 ngày, còn để
oxi hóa 10 mg NO
2
-
về NO
3
-
cần 40 ngày. Tốc độ của quá trình oxi hóa này
phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ. Trong khoảng từ 9  26
o
C quá trình này thay
đổi rất ít, nhưng ở nhiệt độ < 9
0
C tốc độ oxi hóa xảy ra cực kỳ chậm, còn ở
0
0
C quá trình nitrit hóa hầu như bị đình trệ hoàn toàn.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


13


Các hợp chất P tan trong nước, tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau, chủ
yếu là các polyphotphat và octophotphat. Các polyphotphat thường có công
thức chung dạng thẳng M
n+2
P
n
O
3n+l
và dạng vòng (MPO
3
)
n
. Trong công
nghiệp chất tẩy rửa, người ta hay sử dụng các loại Na
5
P
3
O
10
, Na
4
P
2
O

7
hoặc
dạng trimetaphotphat (NaPO
3
)
5
. Chẳng hạn, trong thành phần của chất tẩy rửa
có tới 25  45% Na
5
P
3
O
10
, ngoài ra còn có Na
4
P
2
O
7
, Na
3
PO
4
với một tỉ lệ
đáng kể. Khi thải vào môi trường, các chất này có thể tự phân hủy nhờ phản
ứng thủy phân, dưới tác dụng của vi sinh vật (VSV) thành octophophat [4],
[8].
P
3
O

10
5-
+ 2H
2
O

2HPO
4
2-
+ H
2
PO
4
-
(1.2)
Hoặc: P
2
O
7
4-
+ H
2
O

2HPP
4
2-
(1.3)
2P
3

O
10
5-
+ H
2
O

3P
2
O
7
4-
+ 2H
+

3P
2
O
7
4-
+ 3H
2
O

6PO
4
3-
+ 6H
+
(1.4)

Tốc độ của các quá trình này tăng theo nhiệt độ và độ axit của môi
trường [5]. Các octophotphat sau đó được đồng hóa bởi các thực vật phù du và
tạo thành các hợp chất photpho hữu cơ. Các thực vật phù du lại bị đồng hóa bởi
các động vật phù du và thải ra các dạng P vô cơ để tiếp tục chu kỳ [54].
Trong nước ô nhiễm có chứa nhiều chất hữu cơ có khả năng phân huỷ
sinh học thì chỉ số BOD cao, chỉ số oxy hòa tan DO thấp. Khi lượng oxy hòa
tan quá thấp (DO < 2 ppm), các VSV sẽ lấy oxy của các hợp chất chứa oxy có
trong nước để thực hiện phản ứng khử yếm khí [8]:
SO
4
2-


H
2
S

S (1.5)
Ví dụ:
C
6
H
12
O
6
+ 4NO
3
-

VSV


2N
2
 + 6O
2
+ 6H
2
O (1.6)
4NO
3
-
+ 5[C]
VSV

2N
2
 + 3CO
2
 + 2CO
3
2-
(1.7)
6NO
3
-
+ 5[S] + 2CaCO
3

VSV


3N
2
+ 2CO
2
+ 2CaSO
4
+ 3SO
4
2-
(1.8)
Trong đất, một phần HCBVTV bị phân hủy và được cây hấp thụ, phần
còn lại tồn lưu và di chuyển đi vào các mạch nước ngầm. Lượng thuốc tồn dư

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


14


trong đất bị phân giải dần dưới tác động của các quá trình hoá học, sinh học
và lí học. Sản phẩm phân giải thường ít độc hơn, nhưng cũng có trường hợp
sinh ra chất độc hơn, chẳng hạn thuốc DDT bị thuỷ phân dưới tác dụng của
VSV tạo thành diclodiphenyldicloetan (DDD) độc hơn DDT [8].
1.1.3. Tác hại của các chất ô nhiễm chứa N, P và ô nhiễm hữu cơ
Nhìn chung, các ion photphat ít hoặc không gây độc hại với sức khỏe
con người [20], [54]. Nhưng ở dạng hữu cơ, nhất là các hợp chất có trong
thành phần của HBBVTV và sản phẩm y tế, thì gây nhiều tác hại cho con
người và môi trường. Một số loại bị phân hủy khá nhanh, một số khác lại rất
bền vững, tồn lưu lâu và tích lũy trong nông sản, thực phẩm [35]. Các chất
thải có nguồn gốc từ HCBVTV thường tồn lưu lâu trong môi trường, khó bị

phân giải sinh học thành các sản phẩm vô hại, nên dễ tập trung vào cá, tôm và
các thực vật nước, gây hại cho con người khi sử dụng chúng [29].
HCBVTV phân giải rất chậm nếu lượng thuốc tồn dư lớn, nhất là ở loại
đất có hoạt tính sinh học kém như đất cát. Do đó, thuốc dễ bị rửa trôi, gây ô
nhiễm các nguồn nước, cả nước mặt và nước ngầm. Như vậy, các sinh vật và
VSV có ích sống trong đất và nước cũng chịu những ảnh hưởng có hại, ở mức
độ ô nhiễm nặng có thể bị hủy diệt hoàn toàn.
Trong số các chất độc nguy hại vào bậc nhất phải kể đến đioxin. Theo
cách nhìn của hóa học, đioxin được hiểu là tập hợp các chất đồng đẳng, đồng
phân của các hợp chất hữu cơ halogen tuần hoàn sinh học. Chất này được phát
hiện và nghiên cứu từ những năm 1956-1957. Ngoài dạng chất độc màu da
cam được rải trong chiến tranh, đioxin còn chứa trong các chất thải rắn, trong
các ngành công nghiệp hóa dầu, công nghiệp quân sự và công nghiệp giấy.
Khi cơ thể bị nhiễm chất độc đioxin, sẽ gây nhiều tác hại nguy hiểm, vì đioxin
có hoạt tính tương tự như chất phóng xạ, gây ung thư do đột biến gen, phá vỡ