Bài giảng quan trắc môi trường chương 3 quan trắc môi trường nước

Water quality
Laboratory analysis
Sample collection
Data handling
Data analysis
Information utilization
Decision making
Network
design
Feed back
Ch ng 3.
Quan tr c môi tr ng n c
Ch ng 3.
Quan tr c môi tr ng n c
3.1. Tổng quan về chất lượng nước
3.1.1. Các thông s CLN

Các nhóm thông số CLN:

Thông số vật lý: T
0
, SS, độ đục, EC, màu,
mùi, vị

Thông số hóa học: pH, độ kiềm, độ cứng,
DO, BOD
5
, COD, N, P, Cl
-
, kim loại,…


Thông số sinh học: coliforms, protozoa,…
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
3.1.2. Tiêu chun CLN

Phân loại:

Tiêu chuẩn dòng nhận

Tiêu chuẩn dòng thải

Tiêu chuẩn nước uống

Giá trị giới hạn trong các tiêu chuẩn dòng nhận tùy
thuộc vào:

Loại nguồn - nước mặt, nước ngầm, nước biển,…

Mục đích sử dụng nước - cấp sinh hoạt, nuôi trồng thủy sản,
tưới tiêu,…

Giá trị giới hạn trong các tiêu chuẩn dòng thải tùy
thuộc vào:

Đối tượng nhận thải - sông, ao hồ, biển,…

Cỡ nguồn thải - ? m
3
/d, ? kg BOD
5
/d,…

3.1. Ch t l ng n c
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
3.2. Lựa chọn thông số quan trắc

Lựa chọn thông số quan trắc tùy thuộc vào:

Mục tiêu quan trắc - nền CLN, xu hướng diễn biến CLN, đánh
giá ÔN do nguồn thải,…

Mục đích sử dụng nước – cấp nước sinh hoạt, cấp nước
công nghiệp, nuôi trồng thủy sản,….

Đặc điểm đối tượng quan trắc – sông lớn, sông nhỏ, hồ, đầm
phá, dòng chảy,…

Quy định trong các tiêu chuẩn chất lượng

Các Bảng 3.1-3.4 liệt kê các thông số quan trắc khuyến cáo
trong các mục đích khác nhau (theo Deborah Chapman, 1998)

Ngoài các thông số CLN, các thông số thủy văn, sinh
học cũng được quan tâm trong các chương tình quan
trắc CLN
3.2. L a ch n thông s quan tr c
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
3.3. L a ch n v trí quan tr c
3.3. Lựa chọn vị trí quan trắc

Đi vi nc sông, sui


Quan trắc chất lượng nền

các vị trí ở thượng lưu, chưa có tác động nguồn xả
thải,

phân bố đều vực nước, đại diện cho các đặc điểm
thủy văn khác nhau

nếu có các nhánh sông hợp lưu, chọn điểm sau hợp
lưu, trộn lẫn các nhánh

vị trí chọn sao cho dễ tiếp cận.
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
3.3. L a ch n v trí quan tr c

Quan trắc tác động

ở những nơi có nguồn thải – chọn vị trí dưới nguồn
xả, nước trộn đều

khi có dòng nhánh vào dòng chính – cần lấy ít nhất
2 điểm, một ở thượng lưu điểm rẽ nhánh và một ở
hạ lưu đủ xa để bảo đảm trộn lẫn hoàn toàn. Trộn
lẫn theo chiều thẳng đứng thường hoàn toàn trong
vòng 1 km; trong khi trộn lẫn theo chiều ngang phụ
thuộc vào các khúc ngoặt và thường là vài km.

Các sông bị ảnh hưởng triều cần phải nắm rõ chế
độ triều và lấy mẫu khi triều kiệt.
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c

3.4. T n su t, th i gian l y m u
3.4. Tần suất, thời gian lấy mẫu

Tùy thuộc vào yêu cầu công tác quản lý môi trường,
đặc điểm nguồn nước.

Khi có những thay đổi theo chu kỳ hay thường
xuyên, cần thiết kế khoảng thời gian đủ ngắn giữa 2
lần lấy mẫu liên tiếp để phát hiện được những thay
đổi.

Quan trắc sự cố MT-thu mẫu hàng ngày hoặc nhiều
lần trong ngày.

Về nguyên tắc, tần số thu mẫu càng dày, độ chính
xác của đánh giá càng cao. Tuy nhiên phải tối ưu do
hạn chế nhân lực, chi phí,
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
Tần số lấy mẫu ở các trạm GEMS/Water (lần/năm)
42 – 6
(h)
12 – 24
(g)
Trạm xu hướng
4412
(c)

Đa tác động
-6
(f)

12
(e,f)

Nước thủy sản
4212
(e)

Nước thủy lợi
4 -12
(d)
6 -12
(d)
12 – 24
(c,d)

Nước uống
Trạm tác động
2 – 444 – 12
(b)
Trạm cơ sở
(a)
Nước ngầmHồSôngLoại trạm
(a). Các trạm cơ sở chỉ khảo sát trong 2-5 năm
(b). Thời gian thu mẫu cần thể hiện đủ các thay đổi chu trình thủy văn trong năm
(c).Tần số thu mẫu cần theo chu trình thủy văn, thu mẫu cực đại trong chu trình TV bất thường nhất
(d). Tần số thu mẫu cần phù hợp mức độ lấy nước và số dân có nhu cầu cấp nước
(e). Thời gian thu mẫu tiến hành khi Q thấp
(f). Cần xem xét chu trình sinh học, cần tăng tần số thu mẫu ở thời điểm có năng suất sinh học cao
(g). Thu mẫu khi Q cao
(h). Với hồ đơn tầng và 2 tầng – thu 2 mẫu/năm ở các thời điểm phân tầng nhiệt cao nhất và thấp nhất.

Với hồ nhiều tầng, thu 6 mẫu/năm
3.4. T n su t, th i gian l y m u
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
3.5. Các d ng m u n c
3.5. Các dạng mẫu nước
3.5.1. Mẫu đơn
 Mẫu riêng lẻ, gián đoạn được lấy từ một điểm đặc biệt trong một
thời gian ngắn (vài giây đến vài phút)
 Mỗi mẫu chỉ đại diện cho CLN ở thời điểm và địa điểm lấy mẫu.
 Các trường hợp lấy mẫu đơn:

trộn lẫn đồng nhất trong khoảng thời gian đáng kể và theo mọi
hướng

thông số cần nghiên cứu thay đổi, mẫu đơn có thể cho biết mức
độ, tần suất và khoảng thời gian của các thay đổi này.

dùng mẫu tổ hợp không phân biệt được những mẫu riêng lẻ vì
chúng phản ứng với nhau;

nghiên cứu khả năng xuất hiện ô nhiễm hoặc giám sát sự lan toả
của nó,

trong trường hợp lấy mẫu gián đoạn tự động, để xác định thời
điểm trong ngày khi chất gây ô nhiễm xuất hiện.

để xác định những thông số không ổn định: các chất khí hoà tan,
clo dư, sunfua tan, Fecal coliforms, VOC, NH
3
tự do.

Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
3.5.2. Mẫu tổ hợp

Mẫu thu được bằng cách trộn lẫn các mẫu
hoặc các phần mẫu với nhau theo tỷ lệ thích
hợp biết trước, từ đó có thể thu được kết
quả trung bình của một đặc tính cần biết.

Cung cấp mẫu đại diện cho các đối tượng
quan trắc không đồng nhất, trong đó nồng
độ của chất cần phân tích biến động trong
các khoảng thời gian hay không gian ngắn.
3.5. Các d ng m u n c
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c

Các ưu điểm của mẫu tổ hợp:
 giảm chi phí phân tích mẫu
 tính đại diện cao với đối tượng quan trắc không đồng
nhất,
 thể tích mẫu lớn khi những lượng mẫu thành phần bị giới
hạn.

Các hạn chế:
 mất đi các mối quan hệ của chất phân tích trong các mẫu
gián đoạn
 khả năng pha loãng các chất phân tích dưới mức phát
hiện,
 gia tăng khả năng cản trở phân tích
 gia tăng khả năng xảy ra các tương tác của chất phân
tích

 có thể làm giảm số mẫu phân tích dưới yêu cầu về mặt
thống kê đối với các mục tiêu chất lượng số liệu đặc biệt
3.5. Các d ng m u n c
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c

Không nên sử dụng mẫu tổ hợp với các
thông số thay đổi đáng kể trong thời gian lưu
mẫu (các khí hòa tan, dư lượng clo, nhiệt độ,
pH).

3 dạng mẫu tổ hợp:

Tổ hợp theo thời gian (Sequential/Time
composite samples)

Tổ hợp theo không gian (Spatial composite
samples)

Tổ hợp theo lưu lượng dòng chảy (Flow-
proportional composites)
3.5. Các d ng m u n c
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
Mẫu tổ hợp theo thời gian

Gồm những mẫu đơn có thể tích bằng nhau, được lấy
tại một điểm lấy mẫu, ở những khoảng thời gian bằng
nhau trong chu kỳ lấy mẫu.

Nhằm nghiên cứu chất lượng trung bình của dòng
nước.


Thường lấy mẫu tổ hợp trong chu kỳ 24 h; tuy nhiên
một số trường hợp khoảng thời gian có thể ngắn hơn.

Có thể được thu bằng cách bơm mẫu liên tục với tốc độ
không đổi, hay trộn lẫn các thể tích bằng nhau thu được
sau các khoảng thời gian định kỳ.
3.5. Các d ng m u n c
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
Mẫu tổ hợp theo không gian

Gồm những mẫu đơn có thể tích bằng nhau và
được lấy đồng thời ở các địa điểm khác nhau.

Dùng nghiên cứu chất lượng trung bình theo mặt
cắt ngang hay mặt cắt dọc của dòng nước.

Ví dụ: lấy mẫu nước sông theo mặt cắt ngang


 
 

3.5. Các d ng m u n c
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
Mẫu tổ hợp theo dòng chảy

Hỗn hợp các mẫu đơn tại các khoảng thời gian bằng
nhau nhưng theo tỷ lệ với lưu lượng dòng chảy.


Thường áp dụng trong quan trắc nước thải (nguồn
thải có lưu lượng và thành phần thay đổi theo thời
gian)

Cần phải khảo sát trước thông tin về lưu lượng dòng
chảy

Kỹ thuật lấy mẫu khá phức tạp, thường sử dụng thiết
bị lấy mẫu tự động với chương trình lấy mẫu lập sẵn.

Thể tích của mỗi mẫu đơn không được nhỏ hơn 50
mL, tôt nhất là trên 100 mL.
3.5. Các d ng m u n c
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
Tính lượng mẫu tức thời để có mẫu tổ hợp theo dòng chảy:

Tính phần mẫu tức thời cần thiết trên 1 đơn vị lưu lượng
Tổng thể tích mẫu tổ hợp cần lấy
Lưu lượng TB × Số mẫu tức thời cần trộn
Thể tích mẫu tổ hợp thường từ 2 – 4 lít

Tính thể tích mẫu tức thời cần lấy ở các lưu lượng khác nhau.

Ví dụ:
Cần lấy 2 L mẫu tổ hợp, với Q
TB
= 270 L/h, số mẫu tức thời cần
lấy = 14.
→ phần mẫu tức thời trên 1 đơn vị lưu lượng:
= 2000/(270 × 14) = 0,53 mL/(L/h)

3.5. Các d ng m u n c
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
315 × 0,53 = 167
31513
345 × 0,53 = 183
34512
520 × 0,53 = 276
52011
450 × 0,53 = 239
45010
310 × 0,53 = 164
3109
280 × 0,53 = 148
2808
195 × 0,53 = 103
1957
155 × 0,53 = 82
1556
145 × 0,53 = 77
1455
155 × 0,53 = 82
1554
180 × 0,53 = 95
1803
210 × 0,53 = 111
2102
270 × 0,53 = 143
27014
245 × 0,53 = 130
2451

Thể tích lấy, mLLưu luợng tức thời, L/hMẫu tức thời
TB: 270
Σ
ΣΣ
Σ
: 2000
3.5. Các d ng m u n c
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
3.6. Thi t b l y m u
3.6. Thiết bị lấy mẫu
 Với mẫu bề mặt – chỉ cần nhúng trực tiếp
gáo, xô xuống sâu 0,5 m dưới mặt nuớc.
 Với mẫu ở các độ sâu – sử dụng các thiết
bị lẫy mẫu theo độ sâu

Loại thẳng đứng

Loại nằm ngang.
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
3.6. Thi t b l y m u
 Thiết bị lấy mẫu tự động (automatic water sampler)
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
3.7. Ch a m u và b o qu n m u
3.7. Chứa mẫu và bảo quản mẫu
3.7.1. Dng c cha mu

Sử dụng chai chứa mẫu tùy theo thông số cần phân
tích. Thường có hướng dẫn trong các tiêu chuẩn. Một
số chú ý quan trọng:


Chai thủy tinh có thể hấp thụ phosphat

Nhiễm bẩn kim loại có thể từ bề mặt chai thủy tinh hay plastic

Nhiễm bẩn chất hữu cơ có thể từ bề mặt chai plastic

Chai chứa mẫu phân tích kim loại tốt nhất là PTFE (Teflon),
FEP hay HDPE (polyethylen mật độ cao)

Luôn phải làm sạch chai chứa mẫu trước khi lấy vào.

Xem:

TCVN 5993-1995 hay Bảng trích ra
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
3.7.2. Bo qun mu

Các nguyên tắc chung:
 bảo quản ngay trong vòng 15 phút từ khi lấy mẫu khỏi môi
trường
 làm lạnh đến 4
o
C bằng cách nhúng trong nước đá
 Thêm các chất bảo quản thích hợp:

H
2
SO
4
đến pH<2 đối với các mẫu phân tích T-P, NH

3
,
TKN, NO
3
+NO
2

HNO
3
đến pH<2 với mẫu phân tích kim loại

Na
2
S
2
O
3
để khử clo với mẫu phân tích coliforms
 Chú ý: không cần thêm hóa chất bảo quản mà chỉ cần làm
lạnh với mẫu phân tích TSS, BOD
5
, và NO
3
 Xem các bảng hướng dẫn cụ thể trong các tiêu chuẩn.
Ví dụ: Bảng 1060:1-Standard methods
3.7. Ch a m u và b o qu n m u
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
3.7. Ch a m u và b o qu n m u
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
Các biến đổi hóa-lý có thể xảy ra trong mẫu nước

3.7. Ch a m u và b o qu n m u
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
3.7. Ch a m u và b o qu n m u
Ch ng 3. Quan tr c môi tr ng n c
3.8. QA/QC trong l y m u nu c
3.8. QA/QC trong lấy mẫu nuớc
Sử dụng các mẫu QC:

Mẫu trắng hiện trường (Field blank)
Chú ý:
– không áp dụng với các mẫu VSV và BOD
5
– thu mẫu trắng thiết bị 5% số mẫu

Mẫu lặp hiện trường (Field duplicate): không
bắt buộc, trừ khi PP phân tích yêu cầu