xác định hàm lượng sắt hòa tan trong nước bằng phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử 1,10 phenaltrolin năm 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA HÓA HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HÓA HỌC
TÊN ĐỀ TÀI

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT HÒA TAN TRONG
NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG SỬ
DỤNG THUỐC THỬ 1,10-PHENALTROLIN

GVHD: ThS TRẦN THỊ LỘC
SVTH: LÊ TRẦN TUẤN ANH

Thành Phố Hồ Chí Minh
Ngày 10 tháng 5 năm 2012


Lời cảm ơn
ua quá trình tìm hiểu, học tập, nghiên cứu khoa học, tiến hành thực
nghiệm, khóa luận đã được hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hóa
Công-Nông – Khoa Hóa Học – Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí
Minh.
Bằng tấm lòng trân trọng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới
Thầy Nguyễn Văn Bỉnh, Cô Trần Thị Lộc – người đã hướng dẫn khoa học,
tận tình chỉ bảo em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Em xin trân trọng cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa học và các thầy
cô ở các tổ bộ môn, các phòng thí nghiệm - Trường Đại Học Sư Phạm Thành
Phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn
thành khóa luận này.

Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè, người thân, các anh chị khóa
trước đã nhiệt tình ủng hộ và động viên tôi trong suốt thời gian hoàn thành
khóa luận.
Lần đầu tiên thực hiện khóa luận với thời gian, tài liệu và trình độ
còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự
đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng các bạn để bài khóa luận này được
hoàn chỉnh hơn.

Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 5 năm 2012
Sinh viên thực hiện
Lê Trần Tuấn Anh


MỤC LỤC
MỤC LỤC...................................................................................................................i

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.........................................................................v

DANH MỤC CÁC HÌNH SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI..........................................vi

DANH MỤC CÁC BẢNG SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI........................................vii

MỞ ĐẦU.................................................................................................................viii

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NƯỚC...................................................................1
1.1.

NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA NƯỚC TRONG SINH QUYỂN........................1

Khóa luận tốt nghiệp

1.1.1.
1.1.2.

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

Nước trong sinh quyển...........................................................................1

Vai trò của nước trong sinh quyển...........................................................1

1.1.2.1. Vai trò của nước với sự sống của các sinh vật và con

người..............1

1.1.2.2. Ảnh hưởng của nước đến khí hậu ......................................................2

1.1.2.3. Vai trò của nước đối với sự phát triển kinh tế xã hội..........................2

1.2. CHU TRÌNH NƯỚC TOÀN CẦU( chu trình thủy văn)..................................3
1.3. PHÂN LOẠI NƯỚC.........................................................................................4

1.3.1 Nước mặt.....................................................................................................4

1.3.2 Nước ngầm .................................................................................................6
1.3.3. Nước biển...................................................................................................9

1.4. PHÂN BỐ NƯỚC TRÊN TRÁI ĐẤT............................................................10

1.4.1. Nước ngọt trên bề mặt Trái Đất...............................................................10

1.4.2.

Nước ngọt trong lòng đất.........................................................................11

1.4.3. Các tầng chứa nước...................................................................................12
1.4.3.1 Tầng chứa nước..................................................................................12
1.4.3.2 Tầng cách nước..................................................................................12

1.5. TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở VIỆT NAM..........................................................12

1.6. TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH............................13
1.6.1. Nước mặt..................................................................................................13

1.6.2. Nước dưới đất..........................................................................................13

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 1


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

1.7. THÀNH PHẦN SINH HÓA CỦA NƯỚC.....................................................14

1.7.1. Thành phần hóa học.................................................................................14
1.7.1.1.

Các ion hòa tan..............................................................................14

1.7.1.3.

Các chất rắn.....................................................................................15

1.7.1.2.
1.7.1.4.

Các khí hòa tan..............................................................................15

Các chất hữu cơ...............................................................................15

1.7.2. Thành phần sinh học của nước..................................................................16

1.8. Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC................................................................16
1.8.1. Khái niệm................................................................................................16
1.8.2.

Nước thải sinh hoạt từ khu dân cư..........................................................16

1.8.3.

Nước thải công nghiệp ...........................................................................17

1.8.4. Nước chảy tràn mặt đất...........................................................................17

1.8.5. Môi trường nước bị ô nhiễm do yếu tố tự nhiên.....................................17

1.8.5.1. Nhiễm phèn......................................................................................17

1.8.5.2. Nhiễm mặn ......................................................................................18

1.8.5.3. Ô nhiễm nguồn nước do vi khuẩn gây bệnh.....................................18

1.8.5.4. Ô nhiễm nguồn nước do kí sinh trùng ..............................................18
1.8.5.5. Ô nhiễm các chất vô cơ.....................................................................18
1.8.5.6. Ô nhiễm chất rắn...............................................................................18

1.8.6. Hiện tượng nước bị ô nhiễm........................................................................19
1.8.6.1. Màu sắc.............................................................................................19

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 2


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

1.8.6.2. Mùi và vị...........................................................................................19
1.8.6.3. Độ đục...............................................................................................20

CHƯƠNG 2: TỔNG QUUAN VỀ SẮT………………………………………..22

2.1. KHÁI QUÁT VỀ SẮT.......................................................................................22

2.2. CÁC HỢP CHẤT VÔ CƠ CỦA SẮT...............................................................22

2.3. ẢNH HƯỞNG CỦA SẮT ĐẾN ĐỜI SỐNG CON NGƯỜI, ĐỘNG VẬT...23

2.4. SẮT VÀ SỰ CHUYỂN HÓA SẮT TRONG MÔI TRƯỜNG......................24
2.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẮT......................................................26

2.5.1. Phương pháp trọng lượng........................................................................26

2.5.2. Phương pháp chuẩn độ phức chất............................................................26

2.5.3. Phương pháp phân tích thể tích...............................................................26

2.5.4

Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử....................................27

2.5.5. Phương pháp trắc quang..........................................................................28
2.5.5.1. Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử
Sunfosalixilic.................28

2.5.5.2. Phương pháp trắc quang sử dụng

thuốc thử Batophenaltrolin.........29

2.5.5.3. Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử 1,10-phenaltrolin
hoặc α- α’ dipiridin...................................................................................29
Phương pháp Thioxyanua.............................................................................29

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

2.5.5.4.

Trang 3


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
TRẮC
QUANG...................................................................................................................
3.1.
NGUYÊN TẮC CHUNG CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐO ĐỘ HẤP
THỤ QUANG ĐỂ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ................................................30
3.2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THÔNG DỤNG...............................................30

3.2.1. Phương pháp đường chuẩn......................................................................30
3.2.2. Phương pháp thêm chuẩn .......................................................................31

3.2.3. Phương pháp vi sai..................................................................................31

3.2.4. Phương pháp vi sai nồng độ lớn.............................................................32
3.2.5.

3.2.6.

Phương pháp vi sai nồng độ bé..............................................................32

Phương pháp chuẩn độ trắc quang.........................................................32

3.2.7. Phương pháp xác định đồng thời các chất trong hỗn

hợp......................32

3.3. SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG CỦA CÁC CHẤT. ĐỊNH LUẬT HẤP THỤ CƠ
BẢN..........................................................................................................................33

3.3.1. Sự hấp thụ ánh sáng của các chất............................................................33
3.3.2.

Các định luật cơ bản về hấp thụ ánh sang.............................................33

3.3.2.1. Định luật Bouguer – Lambert...........................................................33

3.3.2.2. Định luật Beer...................................................................................33

3.4. CÁC ĐẠI LƯỢNG THƯỜNG DÙNG TRONG PHÂN TÍCH TRẮC QUANG

3.4.1. Độ truyền qua (T-Transmission)............................................................34
3.4.2. Mật độ quang A (Absorbance)................................................................35

3.4.3. Hệ số hấp thụ phân tử gam (ε)................................................................35
3.4.4. Hệ số hấp thụ phân tử.............................................................................36

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 4


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

CHƯƠNG 4: TỔNG QUAN VỀ CÁC YẾU TỐ VÀ CÁC ION GÂY CẢN NHIỄU
TỚI QUÁ TRÌNH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TRONG NƯỚC BẰNG
PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG SỬ DỤNG THUỐC THỬ 1,10PHENALTROLIN
4.1. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT
TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG SỬ DỤNG THUỐC THỬ
1,10-PHENALTROLIN....................................................................37
4.1.1. Độ pH......................................................................................................37

4.1.2. Thời gian .......................................................................................................37
4.1.3. Các chất oxi hóa mạnh.............................................................................37
4.1.4. Các ion vô cơ...........................................................................................37

4.2 CÁC ION KIM LOẠI ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG
SẮT TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG SỬ DỤNG THUỐC THỬ
1,10-PHENALTROLIN......................................................37
4.2.1. Đồng........................................................................................................37

4.2.2. Niken.......................................................................................................38

4.2.3. Mangan...................................................................................................38
4.2.4. Nhôm.....................................................................................................38

4.2.5. Canxi......................................................................................................39

4.2.6. Magiê ...........................................................................................................39

CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT HÒA TAN TRONG NƯỚC BẰNG
PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG SỬ DỤNG THUỐC THỬ 1,10-PHENALTROLIN
5.1.

LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU..............................................................40

5.1.1. Lấy mẫu..................................................................................................40
5.1.2.

Bảo quản mẫu........................................................................................40

5.2. NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP........................................................40
5.3. HÓA CHẤT....................................................................................................41
SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 5


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

5.4. DỤNG CỤ......................................................................................................43

5.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH...............................................................44

5.5.1. Phương pháp đường chuẩn.......................................................................44
5.5.2. Phương pháp thêm chuẩn.........................................................................45

5.6. TÍNH TOÁN KẾT QUẢ.................................................................................45

CHƯƠNG 6 : KẾT QUẢ PHÂN TÍCH....................................................................46
6.1 CHỌN BƯỚC SÓNG CỰC ĐẠI..................................................................46

6.2.

KẾT QUẢ ẢNH HƯỞNG CÁC ION KIM LOẠI GÂY CẢN NHIỄU.......46

6.3. PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG SẮT HÒA TAN TRONG NƯỚC GIẾNG.....48

6.3.1 Đường chuẩn dung dịch sắt chuẩn (nước giếng)....................................48

6.3.2. Tiến hành xác định hàm lượng sắt (II) trong nước giếng......................48
6.3.3. Kết quả xác định hàm lượng sắt (II) trong nước giếng ........................48

6.4. PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG SẮT HÒA TAN TRONG NƯỚC SÔNG......51

6.4.1 Đường chuẩn dung dịch sắt chuẩn (nước sông)......................................51

6.4.2. Tiến hành xác định hàm lượng sắt (II) trong nước sông........................52

6.4.3. Kết quả xác định hàm lượng sắt (II) trong nước sông..........................52
KẾT LUẬN...............................................................................................................55
PHỤ LỤC..................................................................................................................57

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................67

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 6


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BC: Bình Chánh
CC: Củ Chi
Ch: chuẩn
GV: Gò Vấp
HM: Hóc Môn
n/c: nghiên cứu
PHTNT: phổ hấp thu nguyên tử
Q12: Quận 12
TB: Tân Bình
TPHCM: Thành phố Hồ Chí Minh

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 7


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI

Trang
Hình 1.1. Phân bố nước trên trái đất………………………………….9
Hình 1.2. Các tầng chứa nước dưới đất…………………………........11
Hình 2.1. Nước nhiễm sắt khi để lâu…………………………….…...23

Hình 6.1. Phổ hấp thụ phức Fe-1,10-phenaltrolin của dung dịch chuẩn
số 3 ( C Fe = 0,6ppm)……………………………………………..........46
Hình 6.2. Đồ thị dung dịch Fe chuẩn (nước giếng).………………….48
Hình 6.3. Đồ thị biểu diễn hàm lượng sắt hòa tan trong nước giếng...50
Hình 6.4. Đồ thị dung dịch Fe chuẩn (nước sông).…………………..51
Hình 6.5. Đồ thị biểu diễn hàm lượng sắt hòa tan trong nước sông.…53
Phụ lục
Hình 1. Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước sông………………………………57
Hình 2.Giao diện phần mềm Statgraphics……………………………58

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 8


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

DANH MỤC CÁC BẢNG SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI
Trang
Bảng 1.1.Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt- TCVN 5942-1995………….....5
Bảng 1.2.Tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm-TCVN 5944-1995……….......7
Bảng 1.3.Một số điểm khác nhau giữa nước ngầm và nước mặt…………...8
Bảng 1.4.Sự phân bố của nước trên đất liền………………..…………..11
Bảng 1.5.Thành phần hóa học của nước trong tự nhiên…………………..14
Bảng 5.1.Dung dịch sắt chuẩn 0,1-0,5ppm (nước sông)……………….....44
Bảng 5.2.Dung dịch sắt chuẩn 0,2-1,2ppm (nước giếng)………………....44
Bảng 6.1. Hoạch định hóa các ion cản nhiễu…………………………..…47
Bảng 6.2. Kết quả khảo sát các ion cản nhiễu…………………………..…..48

Bảng 6.3.Kết quả hàm lượng sắt có trong nước giếng…………………….49
Bảng 6.4.Kết quả hàm lượng sắt có trong nước sông……………………..52
Bảng 6.5.Kết quả hàm lượng sắt hòa tan có trong nước sông đo bằng phương
pháp PHTNT (AAS)………………………………………………………54
Phụ lục
Bảng 1.Địa điểm lấy mẫu nước sông…………………………………..…58
Bảng 2.Địa điểm lấy mẫu nước giếng…………………………...………..59
Bảng 3.Mật độ quang A của các dung dịch chuẩn sắt (nước sông)……....60
Bảng 4.Mật độ quang A của các dung dịch chuẩn sắt (nước giếng)………..60
Bảng 5.Mật độ quang của các mẫu nước sông……………………………...61
Bảng 6.Mật độ quang của các mẫu nước giếng………………………...…61
Bảng 7.Kết quả gây nhiễu của ion canxi……………………………….…62
Bảng 8.Kết quả gây nhiễu của ion magiê………………………………….62
Bảng 9.Kết quả gây nhiễu của ion đồng……………………………….….63
Bảng 10.Kết quả gây nhiễu của ion mangan………………………….......63
Bảng 11.Kết quả gây nhiễu của ion nhôm………………………………..64
Bảng 12.Kết quả gây nhiễu của ion niken……………………………......64

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 9


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

MỞ ĐẦU
1.

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Nước là thành phần chính của sự sống, là nguồn tài nguyên quan trọng nhất

của loài người và sinh vật trên trái đất. Đây là nguồn tài nguyên không thể thay thế
bởi nguồn nào khác. Nếu nguồn tài nguyên này cạn kiệt hoặc bị ô nhiễm sẽ có ảnh
hưởng rất lớn đối với sự sinh tồn của sinh vật trên hành tinh chúng ta. Bên cạnh đó
là những tác động đối với sức khỏe, các hoạt động sản xuất của con người. Thiếu
nước, ô nhiễm nguồn nước sẽ là những hiểm họa đối với con người.
Ngày nay với đà phát triển vượt bậc của con người,cùng với tốc độ gia tăng dân
số ngày càng nhanh, các hoạt động sản xuất công-nông nghiệp...làm cho nguồn
nước dần bị ô nhiễm do các nguồn nước thải sinh hoạt, công nghiệp, chăn nuôi…
Sắt là kim loại phổ biến trong vỏ trái đất. Sắt có mặt trong thành phần của nước.
Tùy theo từng điều kiện, từng vùng địa lý mà hàm lượng, dạng tồn tại của nó có
những thay đổi. Với một hàm lượng nhất định sắt gây ô nhiễm nguồn nước. Nếu
hàm lượng này quá cao sẽ gây biến tính cho nước như mùi hôi tanh, váng màu
vàng…Từ đó không những nguy hại cho sức khỏe con người mà còn ảnh hưởng xấu
tới các hoạt động sản xuất, du lịch, cấp nước...Vì vậy việc phân tích hàm lượng sắt
và xử lý nước là vấn đề đáng được quan tâm.

Sự phát triển của khoa học ngày càng hoàn thiện, các nhà khoa học có
nhiều phương pháp để xác định hàm lượng sắt. Trong số đó người ta thường
dùng phương pháp phân tích trắc quang bởi lẽ dễ thực hiện, cho đô chính xác
cao với sai số nhỏ.
Với lý do như trên, em chọn đề tài : “ Phân tích xác định hàm lượng sắt
hòa tan trong nước bằng phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử 1,10phenantrolin”.

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 10

Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

• Xác định hàm lượng sắt hòa tan trong nước.
• Nghiên cứu sự cản nhiễu các ion gây ảnh hưởng đến kết quả phân tích.
3. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

• Tìm hiểu tổng quan về nước(trên trái đất ,ở Việt Nam ở TP Hồ Chí
Minh).
• Cơ sở lý luận các phương pháp phân tích sắt.
• Phân tích hàm lượng sắt hòa tan trong nước.
• Đánh giá kết quả phân tích.
• Nghiên cứu sự cản nhiễu của các ion hòa trong nước.
4.

ĐỐI TƯỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU

Sử dụng phương pháp trắc quang dùng thuốc thử 1,10-phenaltrolin để xác định
hàm lượng sắt trong nước ở một số vị trí dọc theo sông Sài Gòn và nước giếng một
số nơi ở TPHCM; xác định các ion cản nhiễu quá trình nghiên cứu.
5.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

• Nghiên cứu tài liệu.
• Phương pháp nghiên cứu bằng thực nghiệm.

• Phương pháp phân tích, tổng hợp.
6.

GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Thông qua kết quả phân tích,xác định hàm lượng sắt hòa tan trong nước, có
thể đưa ra những đánh giá đúng,từ đó đề ra biện pháp xử lý nước nhằm bảo
vệ sức khỏe con người, các hoạt động sản xuất, dịch vụ….

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 11


Khóa luận tốt nghiệp

7.

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

• Dùng phương pháp trắc quang với thuốc thử 1,10-phenantrolin, thực
hiện trong phòng thí nghiệm công nông trường Đại Học Sư Phạm TP
Hồ Chí Minh.
• Mẫu nước được lấy ở sông, giếng ở TPHCM.

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 12

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NƯỚC[1],[2],[3],[5]
1.1.

NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA NƯỚC TRONG SINH QUYỂN
Nước trong sinh quyển

1.1.1.

Nước là một chất quen thuộc và cần thiết để duy trì sự sống trong tự nhiên
và trong các hệ sinh thái. Cấu trúc của nước gồm một phân tử oxi và hai phân
tử hidro. Nước tồn tại ở thể lỏng khi nhiệt độ lớn hơn 00C và nhỏ hơn 1000C.
Nước sôi khi nhiệt độ lớn hơn 1000C. Khi nhiệt độ giảm xuống 00C và thấp
hơn (khi áp suất là 1 atm) thì nước đóng băng và ở thể rắn. Như vậy nước có
ở tất cả mọi nơi trên hệ sinh thái, nhiều nhất là thể lỏng trong các đại dương,
sông, hồ, trong các lớp đất đá, trong cơ thể sinh vật sống, sau đó là thể rắn
như băng ở các cực và thể hơi như hơi nước có trong khí quyển của trái đất.
Nước nguyên chất là một chất không màu, không mùi, không vị và có
nhiệt dung riêng rất lớn. Khi được đốt nóng thì nước hấp thụ nhiệt và khi
nguội thì tỏa ra nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhờ tính chất này mà các khối
nước trong các hồ lớn có khả năng điều hòa nhiệt độ và tạo ra khí hậu dịu mát
tại các vùng hồ.
1.1.2.

Vai trò của nước trong sinh quyển

1.1.2.1.

Vai trò của nước với sự sống của các sinh vật và con người

Nước là thành phần cơ bản của sự sống, thiếu nó thì sinh vật và con người
không thể tồn tại và phát triển được. Nước chiếm từ 80% - 90% khối lượng cơ
thể của thực vật và khoảng 70% khối lượng cơ thể động vật.
Đối với con người nước đóng vai trò rất quan trọng. Trong cơ thể người
trưởng thành nước chiếm khoảng 65% và trong cơ thể trẻ em nước chiếm
khoảng 75%. Nước có trong tất cả các cơ quan và tế bào của con người, thậm


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

chí ở các mô cứng như xương cũng chứa 20% nước. Nước là chất tham gia
vào các quá trình sinh hóa trong mô cơ và ảnh hưởng rất nhạy với trạng thái
sức khỏe của con người.
Đối với cơ thể sống, thiếu nước nguy hiểm hơn nhiều so với thiếu thức ăn
và thiếu nước có thể dẫn đến tử vong. Mỗi ngày mỗi người cần cung cấp
khoảng 2,5 lít nước cho cơ thể để duy trì các hoạt động bình thường, nhưng
tùy theo điều kiện nhiệt độ và cường độ lao động mà nhu cầu nước cũng có
thể thay đổi.
1.1.2.2.

Ảnh hưởng của nước đến khí hậu

Nước quyết định vai trò của đại dương về khí hậu bởi nước có nhiệt dung
riêng lớn. Các đại dương và biển tích lũy nhiệt lượng của bức xạ mặt trời vào
mùa hè và dùng lượng nhiệt đó để sưởi ấm khí quyển vào mùa đông.
Các dòng hải lưu mang nhiệt năng từ các vùng nhiệt đới lên các biển phía
bắc, làm dịu và cân bằng khí hậu của nhiều vùng trên trái đất. Ví dụ như khí

hậu vùng Tây Âu dịu mát nhờ có vai trò của dòng hải lưu nóng khổng lồ
Gulf-stream chảy từ vịnh Mexico qua Đại Tây Dương vòng qua bờ biển Anh
vả Nauy. Đại dương cùng với gió đóng vai trò điều hoà thành phần không khí,
hòa tan các chất khí của khí quyển, còn các dòng hải lưu thì chuyển chúng đi
rất xa.
1.1.2.3.

Vai trò của nước đối với sự phát triển kinh tế xã hội

Nước đáp ứng nhu cầu đa dạng của con người như sử dụng trong sinh hoạt
như tắm rửa, giặt, nấu ăn…Tùy theo trình độ phát triển xã hội và khả năng
cung cấp mà lượng nước cần cung cấp cho mỗi người một ngày trong các
vùng đô thị có thể đạt từ 100-300 lít hoặc lớn hơn.

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 1


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

Trong nông nghiệp, nước là yếu tố vô cùng quan trọng để tạo ra năng suất
và sản lượng cây trồng. Nước có vai trò hòa tan các loại muối khoáng trong
đất và giúp cho rễ cây có thể hút được các chất dinh dưỡng cần thiết để nuôi
cây. Nước, không khí, các chất khoáng là những nguyên liệu cần thiết để cây
trồng tổng hợp nên các chất hữu cơ trong cây, nhưng nước là yếu tố mà cây
trồng phải sử dụng một khối lượng lớn nhất. Lượng nước này 99,8% được sử
dụng vào quá trình bay hơi mặt lá và chỉ có từ 0,1% đến 0,3% là để xây dựng

các bộ phận của cây.
Lượng nước chứa trong các bộ phận của cây luôn luôn thay đổi, chính vì
vậy mà mỗi ngày trên một diện tích 1 ha cây trồng như lúa, ngô, rau phải cần
từ 30 đến 60 m3 nước và mỗi vụ cây trồng cần 3000-6000 m3 nước tùy theo
loại cây trồng và thời vụ canh tác, điều kiện bức xạ, nhiệt độ, độ ẩm, mưa của
từng nơi.
Trong công nghiệp, bất kì nghành sản xuất công nghiệp nào cũng cần sử
dụng nước đặc biệt như công nghiệp chế biến thực phẩm, dệt, nhuộm…Ví dụ
để sản xuất một tấn vải cần 4000 đến 6000 m3 nước. Ngoài ra, nước còn dùng
để tạo ra năng lượng. Thí dụ chạy bằng sức nước, các nhà máy thủy điện hiện
nay sản xuất hàng tỷ kW giờ điện cho con người mỗi ngày.
Vậy nước là đầu vào của bất kì hoạt động sản xuất nào của con người, tạo
ra sản phẩm cho xã hội. Tính thiết yếu còn thể hiện ở chỗ không thể dùng loại
tài nguyên nào khác thay thế nước trong quá trình chế biến, sản xuất ra sản
phẩm cho con người.
1.2.

CHU TRÌNH NƯỚC TOÀN CẦU( chu trình thủy văn)

Khối lượng toàn bộ nguồn nước trên Trái Đất ước tính 1.454.000.000 km3. Diện
tích mặt nước chiếm đến 70% diện tích bề mặt Trái Đất. Hơn 97% lượng nước toàn

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 2


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

cầu là nước mặn. Còn khoảng 3% nước ngọt lại tập trung ở hai cực và trong lòng
đất chỉ khoảng 1%.
Nguồn nước trong tự nhiên luôn được luân hồi theo một chu trình. Theo chu trình
này, lượng nước được bảo toàn, chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác (lỏng, khí,
rắn) hoặc từ nơi này sang nơi khác. Tùy theo loại nguồn nước (đại dương, hồ, song,
hơi ẩm đất…) thời gian luân hồi có thể rất ngắn(8 ngày đối với hơi ẩm không khí )
hoặc có thể kéo dài hàng năm, hàng ngàn năm (đại dương 1400 năm)
Trong chu trình thủy văn nguồn nước ngọt được luân hồi qua quá trình bốc hơi và
mưa ( thời gian luân hồi thường là ngắn theo hằng năm). Hiện nay hàng năm toàn
thế giới mới sử dụng khoảng 4000 km3 nước ngọt, chiếm khoảng hơn 40% tổng
lượng nước ngọt có thể khai thác. Tuy nhiên nguồn nước mưa và nước ngọt phân bố
rất không đều, trong khi có nhiều vùng bị ngập lụt thì các vùng khác lại thiếu nước
ngọt.
1.3. PHÂN LOẠI NƯỚC[11],[12]
1.3.1

Nước mặt

Đây là khái niệm chung chỉ các nguồn nước trên mặt đất, bao gồm các dạng động
(chảy) như sông, suối, kênh, rạch và dạng tĩnh hoặc dạng chảy chậm như ao, hồ,
đầm, phá…Nước mặt có nguồn gốc chính là nước chảy tràn do mưa hoặc cũng có
thể từ nước ngầm chảy ra do áp suất cao hay dư thừa độ ẩm trong đất cũng như dư
thừa số lượng trong các tầng nước.
Nước chảy tràn vào các sông luôn ở trạng thái động, phụ thuộc vào lưu lượng và
mùa trong năm. Chất lượng nước phụ thuộc nhiều vào các lưu vực. Nước qua vùng
núi đá vôi, đá phấn thì nước trong và cứng. Nước chảy qua cùng đất có tính thấm
kém thì nước đục và mềm. Các hạt mịn hữu cơ và vô cơ bị cuốn theo khó sa lắng.
Nước chảy qua rừng rậm thì nước trong và nhiều chất hữu cơ hòa tan. Nạn phá rừng
làm cho nước cuốn trôi hầu hết các thành phần trong đất.

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 3


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

Bảng 1.1. Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt-TCVN 5942 - 1995
STT Thông số

Đơn vị

Giá trị giới hạn
A

B

6 đến 8.5

5,5 đến 9

1

pH

2

BOD 5 (200C)

mg/l

<4

<25

3

COD

mg/l

>10

>35

4

Oxy hòa tan

mg/l

>6

>2

5

Chất rắn lơ lửng

mg/l

20

80

6

Asen

mg/l

0,05

0,1

7

Bari

mg/l

1

4

8

Cadimi

mg/l

0,01

0,02

9

Chì

mg/l

0,05

0,1

10

Crom(VI)

mg/l

0,05

0,05

11

Crom(III)

mg/l

0,1

1

12

Đồng

mg/l

0,1

1

13

Kẽm

mg/l

1

2

14

Mangan

mg/l

0,1

0,08

15

Niken

mg/l

0,1

1

16

Sắt

mg/l

1

2

17

Thủy ngân

mg/l

0,001

0,002

18

Thiếc

mg/l

1

2

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 4


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

19

Ammoniac(tính theo N)

mg/l

0,05

1

20

Florua

mg/l

1

1,5

21

Nitrat(tính theo N)

mg/l

10

15

22

Nitrit(tính theo N)

mg/l

0,01

0,05

23

Xianua

mg/l

0,01

0,05

24

Phenol(tổng số)

mg/l

0,001

0,02

25

Dầu, mỡ

mg/l

0

0,3

26

Chất tẩy rửa

mg/l

0,5

0,5

27

Coliform

MPN/100ml

5000

10000

mg/l

0,15

0,15

Tổng hóa chất bảo vệ thực vật
28
(trừ DDT)
29

DDT

mg/l

0,01

0,01

30

Tổng hoạt độ phóng xa a

Bq/l

0,1

0,1

31

Tổng hoạt độ phóng xa a

Bq/l

1,0

1,0

• Chú thích :
Cột A áp dụng đối với nước mặt có thể dùng làm nguồn cung cấp nước
sinh hoạt (nhưng phải qua quá trình xử lý theo qui định).
Cột B áp dụng đối với nước mặt dùng cho các mục đích khác. Nước dùng
cho nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản có quy định riêng.
1.3.2

Nước ngầm

Nước ngầm tồn tại ở các tầng hoặc túi trong lòng đất. Chất lượng nước ngầm
phụ thuộc vào một loạt các yếu tố: chất lượng nước mưa, thời gian tồn tại, bản chất
lớp đất đá nước thấm qua hoặc chứa tầng nước. Thông thường nước ngầm chứa ít

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 5


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

tạp chất hữu cơ và vi sinh vật, giàu các ion vô cơ. Nước ngầm ờ các vùng khác nhau
có thành phần khác nhau, như ở vùng núi đá, vùng ven đô thị, vùng công nghiệp…

Nước ngầm là nguồn tài nguyên quý giá cung cấp cho các vùng đô thị, công
nghiệp, tưới tiêu thủy lợi, đặc biệt là các vùng trồng cây công nghiệp tập trung như
cây cà phê ở Tây Nguyên.
Bảng 1.2. Tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm- TCVN 5944-1995
STT

Thông số

Đơn vị

Giá trị giới hạn

-

6,5-8,5

1

pH

2

Màu

Pt-Co

5-50

3

Độ cứng

mg/l

300-500

4

Chất rắn tổng số

mg/l

750-1500

5

Asen

mg/l

0,05

6

Cadimi

mg/l

0,01

7

Clorua

mg/l

200-600

8

Chì

mg/l

0,05

9

Crom(VI)

mg/l

0,05

10

Xianua

mg/l

0,01

11

Đồng

mg/l

1,0

12

Florua

mg/l

1,0

13

Kẽm

mg/l

5,0

14

Mangan

mg/l

0,1-0,5

15

Nitrat

mg/l

45

16

Phenolat

mg/l

0,001

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 6


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

17

Sắt

mg/l

1-5

18

Sunfat

mg/l

200-400

19

Thủy ngân

mg/l

0,001

20

Selen

mg/l

0,01

21

Fecal coli

MPN/100ml

0

22

Coliform

MPN/100ml

3

Bảng 1.3. Một số đặc điểm khác nhau giữa nước ngầm và nước mặt
Thông số

Nước ngầm

Nước bề mặt

Nhiệt độ

Tương đối ổn định

Thay đổi theo mùa

Chất rắn lơ lửng

Rất thấp, hầu nhứ không
có

Thường cao và thay dổi
theo mùa

Chất khoáng hòa tan

Ít thay đổi, cao hơn so với
nước mặt

Thay đổi tùy thuộc chất
lượng đất, lượng mưa

Hàm lượng Fe2+, Mn2+

Thường xuyên có trong
nước

Rất thấp, chỉ có khi nước
ở sát đáy hồ

Khí CO 2 hòa tan

Có nồng độ cao

Rất thấp hoặc bằng 0

Khí O 2 hòa tan

Thường không tồn tại

Gần như bão hòa

Khí NH 3

Thường có

Có khi nguồn nước bị
nhiễm bẩn

Khí H 2 S

Thường có

Không có

SiO 2

Thường có ở nồng độ cao

Có ở nồng độ trung bình

Có ở nồng độ cao, do bị
nhiễm bởi phân bón hóa
học

Thường rất thấp

NO 3

-

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 7


Khóa luận tốt nghiệp

Vi sinh vật

1.3.3.

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

Chủ yếu là các vi trùng do
sắt gây ra

Nhiều loại vi trùng, virut
gây bệnh và tảo

Nước biển

Nước biển tương đối đồng đều về thành phần, đặc biệt là giàu NaCl, vì vậy nước
biển được gọi là nước mặn. Khoảng ¾ bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi nước biển.
Có thể phân theo tỉ lệ muối hòa tan từ mức độ lớn tới nhỏ là nước mặn ở các vùng
biển và đại dương, nước lợ ở vùng cửa sông và ven biển, nước ngọt ở sông hồ.

Thành phần chủ yếu của nước biển là các ion Cl-, SO 4 2-, CO 3 2-, SiO 3 2-, Na+, Ca2+,
Mg2+ .Nước biển thích hợp với các loài thủy hải sản nước mặn, là môi trường sống
quan trọng của nhiều giới sinh vật. Biển đóng vai trò quan trọng trong chu trình
tuần hoàn nước toàn cầu.
1.4.

PHÂN BỐ NƯỚC TRÊN TRÁI ĐẤT[18]

Mức độ phân bố của nước trên Trái Đất không đều nhau. Sự bất hợp lý "tự nhiên"
này đã tước quyền thụ hưởng nước sạch của nhiều người và mức độ bất hợp lý còn
tăng cao do tình trạng nghèo đói.
Theo báo cáo của tổ chức UNESCO, một người châu Âu sử dụng trung bình 300
đến 400 lít nước/ngày, một người Mỹ hơn 600 lít và một người châu Phi chỉ dùng từ
20 đến 30 lít, 1/4 người dân thế giới không có được một nguồn nước sạch có chất
lượng. Vì vậy, các căn bệnh lây nhiễm qua nguồn nước là nguyên nhân gây ra 8
triệu ca tử vong/năm, trong đó 50% là trẻ em, bằng với số tử do liên quan đến thuốc
lá và cao gấp sáu lần so với các ca tử vong vì thiếu lương thực.
Theo nhận định của LHQ và UNESCO, hiện có 26 nước đang trong tình trạng
thiếu nước dùng. Các tổ chức quốc tế này dự báo châu Phi, Trung Đông, miền tây
nam nước Mỹ, Mexico, các nơớc châu Mỹ Latin bên bờ Thái Bình Dương, Trung Á
kéo dài đến Iran và Ấn Độ là những nơi sẽ phải đối mặt với vấn đề thiếu nước sạch
trong tương lai.

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 8


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

Phân bố nước trên Trái Đất
3.50 %

Khác
Đại dương

96.50 %

Hình 1.1. Phân bố nước trên Trái Đất
Tổng lượng nước lớn nhưng lượng nước ngọt mà con người có thể sử dụng được rất
ít và chỉ có thể khai thác được từ các nguồn sau:
1.4.1.

Nước ngọt trên bề mặt Trái Đất

• Lượng nước mưa rơi xuống mặt đất.
• Nước tồn tại trong các sông, rạch, ao, hồ.
• Một phần nước rất ít từ đầm lầy và băng tuyết.

SVTH: Lê Trần Tuấn Anh

Trang 9