Báo cáo thực tập sinh thái COD DO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN – TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA SINH HỌC
LỚP SHH145
Nhóm thực hiện:
Cao Hoàng Anh Thư 1215364
Phạm Thị Hà Phương 1215592
BÁO CÁO THỰC TẬP SINH THÁI HỌC
BÀI 2: MÔI TRƯỜNG NƯỚC
I. Mục đích:
Các phương pháp xác định độ kiềm, độ oxy của nước (COD), hàm lượng oxy hòa tan trong
nước (DO), hàm lượng CO
2
tự do tuy không yêu cầu cao về mặt kỹ thuật và chuyên môn nhưng
kết quả nhận được sau mỗi phương pháp là những thông số quan trọng, giúp người làm thí nghiệm
có cơ sở để đánh giá một cách tổng quát về chất lượng của thủy vực – khu vực lấy mẫu.
II. Nguyên tắc:
1. Phương pháp xác định độ kiềm:
Độ kiềm của nước là số đo tổng của các ion HCO
3
-
và CO
3
2-
trong nước.
Chuẩn độ trực tiếp mẫu nước bằng dung dịch H
2
SO
4
, phản ứng xảy ra như sau:
2RHCO
3

+ H
2
SO
4
R
2
SO
4
+ 2CO
2
+ 2H
2
O
Điểm kết thúc phản ứng được nhận biết bằng sự đổi màu của chỉ thị phenolphthalein đã cho vào.
Độ kiềm của nước được biểu thị bằng mili đương lượng gam (meq) của acid H
2
SO
4
khi chuẩn độ.
Đối với nước tự nhiên độ kiềm tổng cộng thực tế trùng với độ cứng carbonate, bởi vậy trong tính
toán người ta thường biểu thị đơn vị tính độ kiềm từ số mili đương lượng gam/lit thành mg
CaCO
3
/L theo hệ số chuyển đổi:
1 meq/L x 50 =mg CaCO3/L
2. Hàm lượng CO
2
tự do:
CO
2

tự do trong nước được hình thành do quá trình phân hủy các chất hữu cơ, sự hô hấp ở sinh
vật và sự khuếch tán ở bề mặt tiếp xúc với khí quyển. Hoạt động quang hợp của tảo và các thủy
thực vật làm hàm lượng CO
2
giảm. Về đêm hàm lượng CO
2
tự do tăng lên.
CO
2
trong nước có nhiều dạng khác nhau tùy theo sự thay đổi pH của môi trường:
pH 4.6 : trong nước chỉ chứa CO
2
chứ không hình thành HCO
3
pH = 4.6 – 8.37 : trong nước có CO
2
và HCO
3
-

pH 8.37 : 97.5% CO
2
chuyển thành HCO
3
-
3. Xác định hàm lượng O
2
hòa tan:
Là lượng O
2

hòa tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của vi sinh vật trong thủy vực. Nguồn O
2
trong nước chủ yếu do O
2
hòa tan trong nước qua bề mặt tiếp xúc với khí quyển và nhờ quá trình
quang hợp của tảo, thủy thực vật thải ra trong môi trường nước:
6CO
2
+ 12H
2
O C
6
H
12
O
6
+ 6H
2
O + 6CO
2
Ở đây ta xác định hàm lượng O
2
bằng phương pháp Winler dựa trên cơ sở phản ứng oxy hóa –
khử nối tiếp nhau:
a. 2MnSO
4
+ 4NaOH 2Mn(OH)
2
+ 2Na
2

SO
4
Mn(OH)
2
+ ½ O
2
MnO
2
(không bền)
MnO(OH)
2
MnO
2
+ I
2
+ 2H
2
O
b. MnO
2
+ 2I
-
+ 4H+ Mn
2+
+ I
2
+ 2H
2
O
c. I

2
+ 2Na
2
S
2
O
3
Na
2
S
4
O
6
+ 2NaI
Vì thế khi xác định O
2
hòa tan trong nước được thực hiện trong 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Cố định O
2
hòa tan trong mẫu (cố đinh mẫu).
Giai đoạn 2: Tách I
2
bằng môi trường acid (acid hóa, xử lý mẫu).
Giai đoạn 3: Chuẩn độ I
2
bằng Na
2
S
2
O

3
(phân tích mẫu).
Phương pháp Winkler:
Cơ sở: dựa vào khả năng oxy hóa Mn
2+
thành Mn
4-
của oxy hòa tan của mẫu nước trong
môi trường bazo.
Môi trường không có O
2
: Mn
2+
+ 2OH
-
Mn(OH)
2

Môi trường có O
2
: Mn
2+
+ 2OH
-
+ ½ O
2
MnO
2
+ H
2

O
Hiện tượng Nitrite: do ion nitrite gây ra, N
2
O
2
bị oxy hóa thành NO
2
Màu xanh của tinh
bột biến mất, những dạng của nitrite từ phương trình sẽ phản ứng với I
-
thành I
2
, làm màu xanh
hồ tinh bột xuất hiện trở lại. Khắc phục hiện tượng Nitrite: Sử dụng sodium azide NaN
3
NaN
3
+ H
+
HN
3
+ Na
+
HN
3
+ NO
2
+ H
+
N

2
+ N
2
O + H
2
O
Hạn chế: phương pháp Winkler xác định O
2
hòa tan trong nước không áp dụng với
những mẫu nước có chất oxy hóa (vùng nước bị nhiễm bẩn nước thải công nghiệp) có khả
năng oxy hóa anion I
-
, hoặc các chất khử (dyhidro – sunfua H
2
S) khử I
2
tự do.
4. Nhu cầu oxy hóa học: ( COD )
COD là lượng oxy hóa cần thiết cho quá tình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ trong nước
thành CO
2
và H
2
O.
Xác định độ oxy hóa của nước trong môi trường kiềm theo phương pháp Permanganai Iot
Thiosunfat: để đo hàm lượng chất hữu cơ có trong thủy vực, người ta sử dụng thuốc tím Kali
permanganate (KMnO
4
). KMnO
4

có tác dụng oxy hóa các chất hữu cơ trong môi trường nước ở
pH acid. KMnO
4
sẽ phóng thích ra 1 lượng O
2
([O]) để oxy hóa chất hữu cơ có 1 lượng tương
đương tùy chất hữu cơ nhiều hay ít. Lượng KMnO
4
bị mất đi do phóng thích oxy để oxy hóa
chất hữu cơ được định bởi dung dịch chuẩn acid oxalic (COOH)
2
: phương pháp định phân
ngược.
2KMnO
4
+ 3H
2
SO
4
2MnSO
4
+ K
2
SO
4
+ 3H
2
O + 5/2 O
2
2KMnO

4
+ 5(COOH)
2
+ 3H
2
SO
4
10CO
2
+ 2MnSO
4
+ K
2
SO
4
+ 8H
2
O
III. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH:
1. Độ kiềm:
Lấy 100mL nước mẫu cho vào erlen, thêm 2 giọt phenolphtalein thì dung dịch có màu hồng.
Chuẩn độ với dung dịch H
2
SO
4
0.02N đến khi dung dịch mất màu thì dừng lại. Tiến hành tương
tự với 2 erlen còn lại.
2. Hàm lượng CO
2
tự do:

Lấy 100 mL nước mẫu, thêm 5 giọt phenolphtalein thì dung dịch không màu chứng tỏ hàm
lượng CO
2
trong mẫu là khác 0. Chuẩn độ với dung dịch NaOH 0.02N đến khi xuất hiện màu
hồn nhạt bền. Lưu ý: lắc nhẹ làm nhanh. Tiến hành tương tự với 2 erlen còn lại.
3. Xác định hàm lượng O
2
hòa tan trong nước:
Cố định mẫu nước: lấy nước mẫu cho vào bình 300 mL nút mài (bình Winkler), cho vòi hút
nước sát đáy chai, để nước tràn ra hết khoảng 1/3 thể tích chứa ban đầu. Thêm vào 1 mL MnSO
4
và, 1 mL dung dịch KI/NaOH. Đậy nút chai lại để tránh bọt khí. Đảo đều từ trên xuống dưới.
Trong mẫu nước xuất hiện kết tủa trắng rồi chuyển sang màu vàng nâu.
Xử lý mẫu: để yên bình Winkler trong vòng 5 phút. Sau đó thêm vào 1 mL H
2
SO
4
đậm đặc,
kết tủa màu vàng nâu tan hết. Dung dịch màu vàng của I
2
.
Phân tích mẫu: chuyển 100 mL mẫu nước trong bình Winkler vào erlen, chuẩn độ bằng
Na
2
S
2
O
3
0.025 N đến khi có màu vàng nhạt thì thêm vào 3 giọt hồ tinh bột, dung dịch có màu
xanh đen. Tiếp tục chuẩn độ bằng dung dịch Na

2
S
2
O
3
0.025 N đến khi dung dịch mất màu. Ghi
nhận thể tích Na
2
S
2
O
3
0.025 N. Tiến hành tương tự với một erlen còn lại.
4. Xác định nhu cầu oxy hóa học - COD:
Mẫu thật: lấy 100 mL nước mẫu, 10 mL H
2
SO
4
(1/3) và 10 mL KMnO
4
(N/80) cho vòa
erlen. Sau đó đem đun đến khi thấy nhạt màu thì ngừng đun. Thêm vào 10 mL (COOH)
2
rồi
chuẩn độ bằng dung dịch KMnO
4
(N/80) đến khi xuất hiện màu hồng nhạt. Tiến hành tương tự
với một erlen còn lại.
Mẫu không: lấy 100mL nước cất, 10 mL H
2

SO
4
(1/3) và 10 mL KMnO
4
(N/80) cho vòa
erlen. Sau đó đem đun đến khi dung dịch nhạt màu thì ngừng đun. Thêm vào 10 mL (COOH)
2
rồi chuẩn độ bằng dung dịch KMnO
4
(N/80) đến khi xuất hiện màu hồng nhạt.
IV. Kết quả:
1. Độ kiềm:
Kết quả chuẩn độ Erlen 1: 1 mL H
2
SO
4
Erlen 2: 1 mL H
2
SO
4
Erlen 3: 1 mL H
2
SO
4
Ta có:
Trong đó,
A: Số mL dung dịch acid H
2
SO
4

tiêu tốn khi chuẩn độ ( 1mL)
N: Nồng độ dung dịch H
2
SO
4
(0.02N)
V: Thể tích mẫu nước lấy để phân tích (100 mL)
1.04: Hệ số hiệu chỉnh do ảnh hưởng của CO
2
1000: Hệ số đổi thành lit
50: Hệ số chuyển đổi từ meq thành mg CaCO
3
Vậy:
=
Kết quả: độ kiềm mẫu nước đem thực nghiệm đạt 0.208 mgCaCO3/L
2. Xác định hàm lượng CO
2
tự do:
Tính toán kết quả:
Kết quả chuẩn độ: Erlen 1: 0.65 mL NaOH
Erlen 2: 0.35 mL NaOH
Erlen 3: 0.30 mL NaOH
Giá trị trung bình: V = 1.30 mL NaOH
Ta có:
Trong đó,
A: Số mL NaOH dùng để định phân (1.30 mL)
N: Nồng độ NaOH dùng định phân ( 0.02N)
V: Thể tích mẫu (100mL)
Vậy:

Kết quả: hàm lượng CO
2
tự do của mẫu nước đem thực nghiệm đạt 3.81 m CO
2
/L
3. Hàm lượng O
2
tan trong nước: (DO)
Kết quả chuẩn độ Erlen 1: 3.50 mL Na
2
S
2
O
3

Erlen 2: 3.40 mL Na
2
S
2
O
3
Giá trị trung bình: V = 3.45 mL Na
2
S
2
O
3
Ta có:
Trong đó,
V: Số mL dung dịch Na

2
S
2
O
3
0.025N dùng để định phân mẫu (3.45 mL)
N: Nồng độ dung dịch chuẩn Na
2
S
2
O
3
(0.025 N)
99.33: Thể tích mẫu nước đã xử lý để phân tích
8: Đương lượng của O
2
1000: Hệ số chuyển đổi thành lit
Vậy:

Kết quả: Hàm lượng O
2
hòa tan của mẫu nước đem thực nghiệm đạt 6.95 mg O2/L
4. Nhu cầu oxy hóa học: (COD)
Kết quả chuẩn độ Erlen 1: 11 mL KMnO
4
(mẫu thử thật)
Erlen 2: 10.8 mL KMnO
4
(mẫu thử thật)
Giá trị trung bình: V = 10.9 mL KMnO

4
Erlen 3: 0.4 mL KMnO
4
4 (mẫu thử không)
Ta có:
Trong đó,
X: Số mL dung dịch KMnO
4
N/80 dùng cho giai đoạn mẫu thử thật (10.9 mL)
X’: Số mL dung dịch KMnO
4
N/80 dùng cho giai đoạn mẫu thử không ( 0.4 mL)
V: mL mẫu nước lấy để định phân (99.33 mL)
C: Chuẩn độ dung dịch KMnO
4
(N/80)
8: Số mg O
2
tương ứng ới 1 mili đương lượng
Vậy:

Kết quả: lượng O
2
cần cho quá tình oxy hóa hóa học của mẫu nước đem thực nghiệm là 10.6 mg O
2
/L
V. Thảo luận:
Bảng tổng kết
TÊN Ý NGHĨA
GIÁ TRỊ

THỰC
NGHIỆM
GIÁ TRỊ TIÊU
CHUẨN
Độ kiềm
Độ kiềm giúp tính lượng hóa chất cho vào trong xử
lý.
Độ kiềm cao dẫn đến pH cao, nước thường chứa 1
hàm lượng gia tăng chất rắn hòa tan nên không
thích hợp dùng cho sản xuất và nước cấp.
Được xem là khả năng đệm của nước.
Được xem là độ màu mỡ của nước.
10.4
CO2 tự do
Hàm lượng CO
2
thấp sẽ hạn chế năng suất sinh học
sơ cấp.
3.81
DO – O
2
hòa tan
trong nước
Để ra quyết định sục khí O
2
dự phòng – khuấy đảo
nước để tăng O
2
hòa tan. DO được sử dụng như
một thông số để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu

cơ của các nguồn nước. DO có ý nghĩa lớn đối với
quá trình tự làm sạch của sông.
6.95
6.5 – 8 => nước
có nhiều chất
hữu cơ.
Kết luận: hơi ô
nhiễm
COD – Oxy
hóa học
COD là lượng oxy cần để oxy hoá toàn bộ các chất
hoá học trong nước. Phép đo gián tiếp khối lượng
các hợp chất hữu cơ có trong nước.
Ứng dụng: xác định khối lượng của các chất ô
nhiễm hữu cơ tìm thấy trong nước bề mặt, như vậy
COD là một phép đo hữu ích về chất lượng nguồn
nước.
10.5
<500 mg CO
2
/L.
Kết luận: ô
nhiễm nhẹ