Các phương pháp xác định một số hơi khí để đánh giá ô nhiễm không khí

Các phương pháp xác định một số hơi khí để đánh giá ô nhiễm không khí
ThS. Trần Thị Thoa
MỤC TIÊU
Sau khi học xong bài này, sinh viên có khả năng:
1. Trình bày được các chỉ số cơ bản để đánh giá chất lượng không khí xung quanh
2. Trình bày được nguyên tắc phát hiện, định lượng một số hơi khí CO2, NO2, SO
2
.
3. Thao tác được cách lấy mẫu không khí và xét nghiệm một số hơi khí và bụi trong
không khí
4. Nhận định kết quả xét nghiệm và trình bày được ý nghĩa vệ sinh của một số chỉ số xét
nghiệm.
NỘI DUNG
1. Các thông số cơ bản và một số thuật ngữ liên quan để đánh giá chất lượng không
khí
1.1. Các thông số cơ bản
Để đánh giá mức chất lượng không khí xung quanh và giám sát tình trạng ô nhiễm không
khí, các thông số cơ bản được quy định theo TCVN 5937-1995 bao gồm: Bụi lơ lửng,
CO, NO
2
, SO
2
, O
3
, và chì (Pb) với các giá trị giới hạn như sau:
TT Thông số Trung bình
1 giờ (mg/m
3
)
Trung bình
8 giờ (mg/m

3
)
Trung bình
24 giờ (mg/m
3
)
1
2
3
4
5
6
CO
NO
2
SO
2
Pb
O
3
Bụi lơ lửng
40
0,4
0,5
-
0,2
0,3
10
-
-

-
-
-
5
0,1
0,3
0,005
0,06
0,2
1.2. Một số thuật ngữ liên quan:
- Không khí xung quanh: không khí ngoài trời mà con người, thực vật hoặc động vật
hoặc vật liệu có thể tiếp xúc với nó.
- Chất lượng không khí xung quanh: Trạng thái của không khí xung quanh được biểu
thị bằng mức độ nhiễm bẩn.
- Tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh: Chất lượng không khí xung quanh được
quy định có tính pháp lý, thường được xác định thống kê bằng cách đặt một giới hạn
nồng độ của một chất ô nhiễm không khí trong một thời gian trung bình qui định.
2. Các phương pháp lấy mẫu không khí để xét nghiệm
Kết quả xét nghiệm phân tích phụ thuộc vào quá trình và phương pháp lấy mẫu không
khí. Do đó cần phải chọn lọc phương pháp lấy mẫu thích hợp.
2.1. Vị trí và thời điểm lấy mẫu.
2.1.1. Vị trí lấy mẫu
Để xác định mức độ ô nhiễm không khí do nhà máy gây ra ở môi trường xung quanh, cần
lấy mẫu ở những khoảng cách nhất định so với nguồn phát sinh ra hơi khí độc. Tuỳ theo
chiều cao ống khói, khoảng cách lấy mẫu khác nhau. Đối với các ống khói nhà máy công
nghiệp thường lấy mẫu ở khoảng cách 0,5-1-1,5-2-2,5 km so với nhà máy.
Mỗi mẫu cần phải lấy 2 mẫu song song (đặt cùng hướng cách nhau 20 cm).
Việc xác định các yếu tố vi khí hậu, cần phải thực hiện đồng thời với quá trình lấy mẫu.
2.1.2. Số lần lấy mẫu trong ngày đối với mỗi điểm đo
Số lần lấy mẫu môi trường khí, cùng với quan trắc khí tượng trong một ngày là 12 lần,

liên tục 24 giờ. Cách 2 giờ đo 1 lần. Trường hợp do hạn hẹp về kinh phí và nhân lực thì
ban đêm có thể cách 3 giờ lấy mẫu một lần. Trong trường hợp này ta có 10 lần đo trong
ngày. Nếu kinh phí và nhân lực ít hơn thì đo từ 6 giờ sáng đến 22 giờ đêm ( 16 giờ liên
tục), 2 giờ đo 1 lần, tức là 8 lần đo trong ngày.
2.2. Dụng cụ lấy mẫu không khí.
Căn cứ vào trạng thái tồn tại và tính chất của chất độc trong không khí ta có thể lấy mẫu
không khí vào:
- Bình chứa: Bình, chai, ống đựng khí bằng thuỷ tinh có nút kín, túi polyetylen
- Ống hấp thụ có chứa các dung dịch hấp thụ chất độc. Ống hấp thụ phải đạt các yêu
cầu: Phân tán triệt để không khí có chất độc trong dung dịch hấp thụ, kéo dài đoạn
đường đi và tăng diện tích tiếp xúc của không khí dung dịch, kín, chắc và dễ cọ rửa.
- Các màng lọc xốp như bông, bông thuỷ tinh, giấy lọc cho lấy mẫu các chất độc là
khí dung lỏng hay rắn.
2.3. Nguyên tắc lấy mẫu.
- Bơm không khí có chất độc vào trong một dụng cụ chứa có thể tích nhất định. Đó là
kỹ thuật đơn giản.
- Hút không khí có chất độc qua dụng cụ giữ lại (Các ống hấp thụ hoặc màng xốp),
phần không khí sạch được đi qua, phần chất độc được giữ lại trong mẫu.
2.4. Kỹ thuật lấy mẫu.
- Bằng dụng cụ chứa: Người ta bơm không khí tại hiện trường vào các chai lấy mẫu,
gaz, túi Polyetylen đem về phòng thí nghiệm để phân tích.
- Bằng ống hấp thụ: ống hấp thụ thường có dung tích 10ml, 25ml, hoặc 100ml, có hoặc
không có màng xốp. Trong ống hấp thụ chứa một lượng (ml) dung dịch hấp thụ nhất
định. Hút không khí qua dung dịch hấp thụ với một tốc độ nhất định (F) đo bằng lưu
lượng kế. Thể tích không khí cần lấy (V) được tính theo công thức:
V = F . T
2.5. Tốc độ và thể tích không khí cần lấy.
2.5.1. Tốc độ hút không khí.
Tuỳ thuộc vào khả năng hấp thụ của dung dịch đối với hơi khí độc, tốc độ hút sẽ khác
nhau. Đối với chất dễ hấp thụ (hơi acid, hơi khí kích thích như Cl

2
, H
2
S, NH
3
) tốc độ hút
trung bình từ 15-30 lít/giờ. Đối với hơi khí khó hấp thụ (một số dung môi hữu cơ) tốc độ
hút trung bình từ 5-10 lít/giờ. Đối với một số hơi khí có nồng độ rất thấp thì tốc độ có thể
tăng đến hàng trăm lít/giờ.
2.5.2. Thể tích không khí cần lấy.
Phụ thuộc vào nồng độ chất độc trong không khí và độ nhạy của phương pháp xét
nghiệm. Thông thường để phân tích cần hút từ 0,5-10 lít không khí ở trong khu vực sản
xuất, ngoài khu vực sản xuất từ 10-100 lít.
2.6. Bảo quản và vận chuyển mẫu.
- Khi lấy mẫu bằng dụng cụ chứa: Dụng cụ này được giữ lại trong các hộp gỗ có lót các
chất xốp để tránh bể, vỡ. Giữ nguyên mang về phòng thí nghiệm để phân tích.
- Khi lấy mẫu bằng ống hấp thụ: Sau khi lấy mẫu xong, rót dung dịch đã hấp thụ vào lọ
thuỷ tinh nút mài, dung tích 25, 50ml. Khi vận chuyển đặt đúng vị trí của hộp chứa lọ.
Về phòng thí nghiệm bảo quản trong ngăn mát tủ lạnh. Nên phân tích kịp thời.
3. Định lượng Nitơ dioxyt trong không khí theo phương pháp GRISS-ILESVAY
NO
2
là một khí có màu hơi hồng, có mùi hắc và mùi của nó có thể phát hiện thấy khi nồng
độ trong không khí vào khoảng 0,12ppm. Nó được sinh ra trong quá trình đốt cháy
nguyên liệu hóa thạch và nổ khi có đủ oxi và làm nguội đột ngột các đám cháy. Không
khí ở các vùng đô thị bị ô nhiễm bởi NO
2
sẽ gây tác hại đến sức khoẻ con người, ảnh
hưởng xấu đến đường hô hấp, làm nặng thêm các bệnh về phổi, gây viêm phế quản mãn,
làm giảm chức năng hô hấp.

3.1. Nguyên tắc.
Nitơ Dioxyt được xác định bằng phương pháp đo quang dựa trên phản ứng của acid nitrơ
(HNO
2
) với thuốc thử Griss cho một hợp chất màu hồng được đọc trên máy quang phổ ở
bước sóng 520nm.
Trước hết Nitơ Dioxyt được hấp thụ vào dung dịch Natri hydroxyt, sau đó thêm acid
Axetic để chuyển thành acid Nitrơ.
2 NO
2


+ 2 NaOH -> NaNO
2
+ NaNO
3
+ H
2
O
NaNO
2
+ CH
3
COOH -> HNO
2
+ CH
3
COONa.
Acid Nitrơ tác dụng với acid Sunfanilic tạo thành hợp chất Diazonium, chất này sẽ kết
hợp với α- naphthylamin tạo ra hợp chất màu hồng. Độ nhạy của phương pháp 0,0005 mg

NO
2
-
, tương đương 0,001mg NO
2
.
3.2. Dụng cụ, hoá chất.
3.2.1. Dụng cụ.
- Bình hút hoặc máy hút không khí
- Ống hấp thụ
- Dụng cụ thuỷ tinh các loại.
3.2.2. Thuốc thử
- Nước cất để pha thuốc thử không được có Nitrit.
- Dung dịch hấp thụ : Dung dịch NaOH 0,1N
- Dung dịch Nitrit tiêu chuẩn.
- Dung dịch acid Acetic 0,5N
- Thuốc thử Griss A
- Thuốc thử Griss B
3.3. Cách tiến hành.
3.2.1. Lấy mẫu :
Cho vào ống hấp thụ một thể tích dung dịch hấp thụ phù hợp với kiểu bình (từ 10-50ml).
Lắp vào máy hút hoặc bình hút. Tốc độ hút khoảng 0,5l/h. Thể tích không khí cần lấy tuỳ
thuộc vào nồng độ NO
2
trong không khí.
3.2.2. Phân tích
Cho 4ml dung dịch đã hấp thụ Nitơ Dioxyt vào ống nghiệm, thêm 1ml dung dịch acid
Axetic 0,5N. Lắc, trộn đều rồi thêm 0,5 ml thuốc thử Griss A, sau đó lắc, trộn đều cho
tiếp 0,5 ml thuốc thử Griss B. Lắc đều để 10 ph đo màu trên máy ở bước sóng λ = 520nm.
3.2.3. Pha thang mẫu.

Lấy 7 ống nghiệm cùng kích cỡ, thuỷ tinh đồng nhất, pha các dung dịch có nồng độ Nitrit
tăng dần bằng dung dịch hấp thụ NaOH từ dung dịch Nitrit tiêu chuẩn. Tổng thể tích dung
dịch mỗi ống là 4ml. Sau đó cho mỗi ống 1ml acid Axetic. Lắc, trộn đều rồi thêm 0,5 ml
thuốc thử Griss A, sau đó lắc, trộn đều cho tiếp 0,5 ml thuốc thử Griss B. Lắc đều để 10
ph đo màu trên máy ở bước sóng λ = 520nm.
3.4. Tính kết quả.
Nồng độ Nitơ dioxyt trong không khí được tính ra mg/l được tính theo công thức:
a.b

c. V
0
a : Hàm lượng Nitơ dioxyt đọc trên biểu đồ mẫu
b: Tổng thể tích dung dịch hấp thụ (ml).
c: Thể tích dung dịch hấp thụ lấy ra phân tích (ml).
V
0
: Thể tích không khí đã hút quy về đIều kiện tiêu chuẩn.
Chý ý: Kết quả tính NO
2
phải được nhân gấp 2 lần vì 2 phân tử NO
2
mới tạo thành 1 phân
tử Natri Nitrit.
4. Định lượng Nitơ dioxyt trong không khí theo phương pháp GRISS-SALTZMAN
4.1. Nguyên tắc
Nitơ Dioxyt được xác định bằng phương pháp đo quang dựa trên sự hấp thụ NO
2
vào
dung dịch hấp thụ trong đó có sulfanilamid tạo thành hợp chất Diazonium, chất này sẽ
kết hợp với N-(1-naphthyl) ethylenediamine dihydrochloride tạo ra phẩm màu azo có màu

đỏ tía nhạt được đọc trên máy quang phổ ở bước sóng 540-550nm.
4.2. Dụng cụ thuốc thử
4.2.1. Dụng cụ
Thiết bị thông thường của phòng thí nghiệm và thiết bị sau:
- Thiệt bị lấy mẫu:
+ Đầu lấy mẫu : Dùng ống thuỷ tinh Bosilicat, thép không rỉ hoặc ống polytetraflo etylen
có đường kính trong xấp xỉ 6mm, càng ngắn càng tốt và không được dài quá 2m.
+ Bình hấp thụ: tốt nhất làm bằng thuỷ tinh bosilicat nối với ống thuỉy tinh có lỗ xốp đủ
mịn cho hiệu quả hấp thụ ít nhất đạt 0,95 .
+ Bơm lấy mẫu có lưu lượng kế
- Máy đo quang hoặc máy đo màu có bước sóng thích hợp
4.2.2. Thuốc thử
- Nước không có Nitrit (nước cất không có nitrit hoặc nước lọc ion không có nitrit
- N-(1-naphtyl)-etylendiamin dihydroclorua, dung dịch gốc 0,9 g/l.
- Dung dịch hấp thụ: 4,0 g sunfanilamid, 10,0 g acid tatric, 0,1g dinatri
etylendiamintetraacetat dihydrat trong 100ml nước không nitrit nóng. Làm nguội dung
dịch đến nhiệt độ phòng, thêm 100ml dung dịch N- (1-naphtyl)-etylen diamin
dihydroclorua và 10 ml aceton, lắc đều và thêm nước cất vừa đủ 1000 ml. Dung dịch
bền trong 3 tháng nếu để trong tối.
- Dung dich nitrit tiêu chuẩn
4.3. Các tiến hành
4.3.1. Lấy mẫu
Tuỳ vào kiểu bình hấp thụ, cho một thể tích dung dịch hấp thụ phù hợp với kiểu bình (từ
10-50ml). Tốt nhất là lắp 2 ống hấp thụ nối tiếp nhau, lắp vào máy hút và cho không khí
đi qua với tốc độ 0,4l/phút. Thời gian lấy mẫu tuỳ thuộc vào nồng độ Nitơ dioxit trong
không khí, nhưng tối thiểu là ống hấp thụ đầu tiên xuất hiện mầu hồng. Cần bảo vệ dung
dịch hấp thụ khỏi tác dụng của ánh sáng mặt trời trong quá trình lấy mẫu.
4.3.2. Phân tích
Việc đo độ hấp thụ dung dịch mẫu phải làm càng sớm càng tốt, nghĩa là không được
chậm quá 8 h từ khi lấy mẫu. Trộn đều dung dịch trong 2 ống hấp thụ lại với nhau. Lấy

một thể tích dung dịch mẫu vào cuvet và đo độ hấp thụ ở bước sóng 540nm. Xác định
nồng độ khối lượng của nitơ dioxit trong mẫu khí bằng đường chuẩn dùng hàng ngày
được chuẩn bị từ dung dịch natri nitrit chuẩn.
4.3.3. Pha thang chuẩn dùng hàng ngày
Trong một dãy bình định mức 25ml, cho một thể tích dung dịch tiêu chuẩn nitrit xác định,
thêm vừa đủ 25 ml bằng dung dịch hấp thụ. Trộn đều và để yên 15 phút và đo độ hấp thụ
ở 540nm.
4.4. Tính toán kết quả
Nồng độ Nitơ dioxit trong không khí lấy mẫu (X) tính bằng mg/m
3
theo công thức:
a.b
X =
c. V
0
a : Hàm lượng Nitơ dioxyt đọc trên biểu đồ mẫu
b: Tổng thể tích dung dịch hấp thụ (ml).
c: Thể tích dung dịch hấp thụ lấy ra phân tích (ml).
V
0
: Thể tích không khí đã hút quy về đIều kiện tiêu chuẩn.
5. Phương pháp định lượng Sunfua Dioxyt
Khí SO
2
là loại khí không màu, không cháy, có vị hăng cay khi nồng độ trong không khí
không vượt quá 1ppm. Nó có vị hăng cay mạnh và có mùi vị gây kích thích phát cáu, khi
nồng độ của nó khoảng 3ppm.
SO
2
được tạo ra khi đốt các nguyên liệu hoá thạch, nhiều nhất do đốt than và dầu xăng.

SO
2
có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người và động vật. ở nồng độ thấp đã gây ra sự
kích ứng đối với bộ máy hô hấp của con người và động vật. Ở nồng độ cao sẽ gây ra biến
đổi bệnh lý đối với bộ máy hô hấp và có thể gây tử vong.
5.1. Nguyên tắc.
Sunfua Dioxyt được xác định bằng phương pháp đo quang dựa trên sự hấp thụ SO
2
vào
dung dịch Tetracloruamecurat tạo thành phức chất của Mecurat. Phức này phản ứng với
thuốc thử p, Rosanilin hydroclorua và Formaldehyt tạo thành phức chất màu tím hồng p,
Rosanilin metyl sunfonic acid có cực đại hấp thụ ở λ = 580nm.
5.2. Dụng cụ, hoá chất.
5.2.1. Dụng cụ.
- Bình hút hoặc máy hút không khí
- Ống hấp thụ
- Dụng cụ thuỷ tinh các loại.
5.2.2. Hoá chất.
- Dung dịch hấp thụ TCM 0,1M
- Thuốc thử p, Rosanilin hydroclorua 0,04%
- Formaldehyt 0,2%
- Dung dịch Sunfit tiêu chuẩn.
- Các loại hoá chất khác.
5.3. Cách tiến hành.
5.3.1. Lấy mẫu :
Dùng phương pháp hút để lấy mẫu không khí: Cho vào 2 ống hấp thụ mỗi ống có chứa
5ml dung dịch hấp thụ TCM 0,1M, lắp nối tiếp nhau vào máy hút hoặc bình hút. Tốc độ
hút khoảng 0,5-1,0 lit/h. Thể tích không khí cần lấy tuỳ thuộc vào nồng độ SO
2
trong

không khí.
5.3.2. Phân tích.
Trộn lẫn 2 ống hấp thụ với nhau. Lấy ra 5ml dung dịch đã hấp thụ Sunfua Dioxyt vào ống
nghiệm, thêm 0,5 ml thuốc thử p, Rosanilin 0,04%, 0,5 ml dung dịch thuốc thử
Formaldehyt 0,2%. Lắc đều để 30 ph đo màu trên máy ở bước sóng λ = 560nm.
Tính toán kết quả bằng cách so sánh kết quả đo được với đồ thị chuẩn được xây dựng từ
thang mẫu.
5.3.3. Pha thang mẫu.
Lấy 7 ống nghiệm cùng kích cỡ, thuỷ tinh đồng nhất. Từ dung dịch tiêu chuẩn Natri
Sunfit. pha các dung dịch có nồng độ tăng dần bằng dung dịch hấp thụ để vừa đủ 5ml,
Trộn đều rồi thêm 0,5ml thuốc thử p, Rosanilin, 0,5ml dung dịch thuốc thử Formaldehyt.
Lắc đều để 30ph đo màu trên máy ở bước sóng λ = 560nm. Thiết lập mối tương quan giữa
mật độ quang học và nồng độ SO
2
.
5.4. Tính kết quả.
Nồng độ Sunfua Dioxyt trong không khí được tính ra mg/l được tính theo công thức:
a.b

c. V
0
a : Hàm lượng Sunfua Dioxyt đọc trên biểu đồ mẫu
b: Tổng thể tích dung dịch hấp thụ (ml).
c: Thể tích dung dịch hấp thụ lấy ra phân tích (ml).
V
0
: Thể tích không khí đã hút quy về đIều kiện tiêu chuẩn.
6. Xác định CO2 trong không khí
Khí carbonic (CO
2

) là một khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí.
6.1. Nguyên tắc:
CO
2
tác dụng với bari hydroxide tạo thành bari carbonat.
CO
2
+ Ba(OH)
2
= BaCO
3
+ H
2
O
Dựa vào nguyên tắc trên, cho không khí tác dụng với một lượng thừa bari hydroxide,
chuẩn độ bari hydroxide còn lại bằng acid Oxalic.
Ba(OH)
2
+ HOC-COH = Ba(COO)
2
+ 2 H
2
O
Biết được lượng bari hydroxide còn lại sẽ tíh được bari hydrroxide đã tác dụng và tính
được nồng độ CO
2
trong không khí.
6.2. Dụng cụ, thuốc thử
6.2.1. Dụng cụ:
Chai 500 ml, 1000ml có nút thủy tinh mài (rửa sạch ngâm acid sufocromic trong 5 giở,

sau rửa lại, tráng nước cất, sấy khô).
- Máy hút không khí, dây nối cao su, nút chai để lấy mẫu chuyên dụng
- Pipet, buret, bình định mức, bình nón các loại
6.2.2. Hóa chất
- Dung dịch barit
Ba(OH)
2
.2H
2
O 1,40g
BaCl
2
0,08g
Nước cất đun sôi để nguội vừa đủ 1000 ml
- Dung dịch Acid Oxalic 0,56g/l:
Acid Oxalic 0,56g
Nước cất vừa đủ 1000 ml
(Acid Oxalic đã được sấy khô 105
0
C trong 1h sau để trong bình hút ẩm)
1 ml dung dịch acid này tương đương với 0,1ml CO
2
’
- Dung dich phenolphtalein 1% trong cồn
6.3. Lấy mẫu
Mang chai đến nơi lấy mẫu, dùng máy hút không khí thay đổi thể tích không khí có sẵn
trong chai bằng 6-10 lần thể tích không khí nơi lấy mẫu. Sau khi lấy mẫu, cho nhanh vào
chai 20ml dung dịch barit. Đậy nút kín, cần thiết phải dùng băng dính chuyên dụng dán
kín miệng chai, lắc đều. Mỗi điểm lấy 2 mẫu song song.
6.4. Cách xác định:

Sau ít nhất 4h, lắc kỹ lại chai, lấy ra 10ml (a) cho vào bình nón, thêm vài giọt
phenolphtalein và chuẩn độ bằng acid Oxalic cho đến hết màu hồng. Ghi n ml acid Oxalic
đã dùng.
6.5. Tính kết quả
Nồng độ CO
2
trong không khí được tính theo công thức sau:
(N-n)x0,1x1000x2
C =
ax(V-v)
Trong đó:
C: Nồng độ CO
2
trong không khí (%0)
V: Thể tích chai
v: Thể tích dung dịch barit cho vào chai
a: Thể tích dung dịch barit đã hấp thụ CO
2
đem chuẩn độ
N: Thể tích dung dịch acid Oxalic đem chuẩn độ 10ml dung dich barit đối chứng
N: Thể tích dung dịch acid Oxalic đem chuẩn độ 10 ml dung dịch barit phân tích
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trung tâm tiêu chuẩn- chất lượng (1995), Tiêu chuẩn Việt Nam về chất lượng
không kh xung quanhí, Hà Nội 1995
2. Trung tâm tiêu chuẩn- chất lượng (1996). Không khí xung quanh-Xác định nồng
độ khối lượng của Nitơ Dioxit – Phương pháp Griss-Saltzman cải biên.
3. Trung tâm tiêu chuẩn- chất lượng (1995). Không khí xung quanh -Xác định nồng
độ khối lượng của lưu huỳnh Dioxit – Phương pháp tetracloromecurat
(TCM)/pararosanilin.
4. Trường đại học Y Hà Nội (1999), Thực tập vệ sinh môi trường và vệ sinh lao động,

Hà Nội 1999.
5. Viện Y học lao động và Vệ sinh môi trường (2002), Thường quy kỹ thuật Y học
lao động và vệ sinh môi trường, Hà Nội