Bài giảng phân tích môi trường chương 1 TS nguyen ngoc vinh

BÀI GIẢNG

PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG

Khoa Công Nghệ Hóa Học– Bộ môn Hóa Phân Tích
ĐH Công Nghiệp – TP.HCM
TS. Nguyen Ngoc Vinh



Mục đích môn học
Cung cấp cho học viên kiến thức về:
 Thành phần và các chỉ tiêu phân tích trong môi
trường đất, nước, khí
 Cơ sở của một số phương pháp phân tích các chỉ tiêu
môi trường đất, nước, khí và các phương pháp lấy
mẫu, bảo quản mẫu

 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng môi trường
 Phương pháp xử lý và phân tích các thông số chất
lượng môi trường.
 Đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng trong
phân tích môi trường.
2


Tài liệu tham khảo
1. Huỳnh Trung Hải - Bài giảng “Phân tích môi trường” - Viện Khoa
học công nghệ Môi trường Bách khoa.
Viện thổ nhưỡng nông hoá. Sổ tay phân tích đất, nước, phân
bón và cây trồng. Nhà xuất bản nông nghiệp, 1998.

3. Trần Tử Hiếu - Giáo trình Hóa phân tích - Trường đại học khoa
học tổng hợp Hà Nội - 1992.
4. Các TCVN về môi trường.
2.

5. APHA. Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater. 19th Edition, 1995.
6. Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mặc, Từ Vọng Nghi. Cơ sở Hóa học
Phân tích. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2002.
7. Trang web của Tổng Cục Môi Trường –
3


Chương 1: Phân tích các chỉ tiêu hóa
học trong môi trường nước
1.1. Phân loại và thành phần môi trường nước
1.1.1. Nước ngọt bề mặt (sông hồ ao suối)
1.1.2. Nước mặn, lợ (biển và ven biển)
1.1.3. Nước ngầm
1.1.4. Nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp

1.1.5. Nước thải sinh hoạt và công nghiệp
1.2. Phân loại và ý nghĩa các chỉ tiêu đánh giá môi
trường nước

1.2.1. Chỉ tiêu vật lý
1.2.2. Chỉ tiêu hóa học
1.2.3. Chỉ tiêu sinh học

4

1.1 Phân loại và thành phần môi trường nước
 Tài nguyên nước là thành phần chủ yếu của môi

trường sống, quyết định sự thành công trong các
chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia
 Hiện nay, các nguồn nước đang phải đối mặt với ô
nhiễm và cạn kiệt, nguy cơ thiếu nước ngọt, sạch là
một hiểm họa lớn đối với sự tồn vong của con
người và sự sống trên trái đất.

 Con người phải nhanh chóng có biện pháp bảo vệ
và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước

5


 Nước tồn tại trong tự nhiên dưới ba trạng thái: rắn, lỏng và khí,
ba thể này không ngừng chuyển hóa lẫn nhau. Khối lượng
khoảng 1,4.1012 tấn
 Lượng nước tự nhiên trên trái đất có 97% là nước mặn phân bố ở
biển, 3% còn lại phân bố ở sông, suối, ao, hồ, đầm lầy, băng
tuyết, nước ngầm, nước mưa, hơi nước trong thổ nhưỡng và khí
quyển…

6


Phân bố và dạng của nước trên trái đất

Địa điểm

Diện tích
(km2)

Tổng thể tích
nước (km3)

Tỷ lệ (%)

Các đại dương và biển
(nước mặn)

361.000.000

1.230.000.000

97.2

Khí quyển (hơi nước)

510.000.000

12.700

0,0010

-------

1.200

0,0001

130.000.000

4.000.000

0,31

855.000

123.000

0,0090

28.200.000

28.600.000

2.15

Sông, rạch

Nước ngầm (đến độ
sâu 0,8 km)
Hồ nước ngọt

Tảng băng và băng hà

7

 Vòng tuần hoàn nước là sự tồn tại và vận động của nước trên mặt đất,
trong lòng đất và trong bầu khí quyển
 Nước trái đất luôn vận động chuyển từ thể lỏng sang thể hơi rồi thể rắn
và ngược lại. Nó không có điểm bắt đầu và kết thúc

Chu trình tuần hoàn nước trên trái đất
8


Nước ngọt bề mặt
 Nước ngọt hay nước nhạt là loại nước chứa tối thiểu một lượng muối hòa
tan khoảng 0,01 – 0,5 ppt. Nó được phân biệt rõ ràng với nước lợ, nước
mặn hay nước muối



Nước ngọt: Hàm lượng chất tan < 0,1%



Nước khoáng: Hàm lượng chất tan từ 0,1 – 2,5%



Nước biển: Hàm lượng chất tan từ 2,5 – 5%



Nước muối: Hàm lượng chất tan > 5%

9


Nước ngọt bề mặt
 Các nguồn nước ngọt có xuất phát điểm là từ các cơn mưa rơi xuống ao
hồ, sông suối và các nguồn nước ngầm hoặc do sự tan chảy của băng
hay tuyết

 Nước ngọt bề mặt là nước trong sông, hồ, vùng đất ngập nước. Chúng
được bổ sung từ nước mưa (được thu hồi bởi các lưu vực) và mất đi khi
chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất.
 Tỷ lệ mất nước bị ảnh hưởng bởi khả năng chứa nước của các hồ, vùng
đất ngập nước và các hồ chứa nhân tạo, độ thấm của đất, đặc điểm dòng
chảy mặt trong lưu vực, lưu lượng mưa và tốc độ bốc hơi trong lưu vực,
các hoạt động của con người.

10


Nước ngọt bề mặt
 Do kết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp
xúc với không khí nên các đặc trưng của nước mặt là:

-

Chứa khí hoà tan, đặc biệt là oxy.

-

Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trường hợp nước trong
các ao, đầm, hồ, chứa ít chất rắn lơ lửng và chủ yếu ở dạng
keo)

-

Có hàm lượng chất hữu cơ cao.

-

Có sự hiện diện của nhiều loại tảo.

-

Chứa nhiều vi sinh vật.

 Tổng lượng nước mà sông ngòi vận chuyển là 47.103 km3/năm,
lượng bùn cát mà sông ngòi vận chuyển là 12.109 tấn/năm

 Lượng nước mưa (nguồn cung cấp nước ngọt chủ yếu) chiếm
khoảng 105.000 km3/năm. Gần 2/3 quay lại khí quyển do bốc hơi
bề mặt và thoát hơi nước của thực vật. Hơn 1/3 là dòng chảy bề
11
mặt và nước ngầm theo sông suối đổ ra biển


Nước ngọt bề mặt
 Sông Amazon là sông có
lưu vực lớn nhất thế giới

(6.144.727 km2), chiếm
20% tổng lưu lượng
nước ngọt cung cấp cho
các đại dương.

 Hồ nước ngọt lớn nhất
là hồ Baikal, dự trữ
khoảng 20% nước ngọt
của Trái Đất
 Brazil là nước có nguồn
cung cấp nước ngọt lớn
nhất, kế đến là Nga và
Canada

12


Nước ngọt bề mặt
 Trên toàn cầu nước
dùng cho sinh hoạt
chiếm 6%, công nghiệp
chiếm 21%, phần còn lại
dành cho nông nghiệp
 Khai thác nước ngầm
đã trở thành cứu cánh
cho sự thiếu hụt nước.
Hiện nay, lượng nước
ngầm khai thác trên
toàn cầu vượt 35 lần so
với 30 năm trước

 Nạn thiếu hụt nước còn
do suy thoái rừng, mất
rừng, do nước và đất bị
ô nhiễm
13


Nước mặn, lợ
 Nước được giữ chủ yếu trong các đại dương (nước mặn) trong
thời gian dài hơn là luân chuyển theo vòng tuần hoàn nước.

 Có 1.338.000.000 km3 nước trữ trong đại dương (97%), cung cấp
90% lượng nước bốc hơi vào trong vòng tuần hoàn nước
Nguyên tố

%

Nguyên tố

%

Oxy

85,84

Hydro

10,82

Chlor

1,94

Natri

1,08

Magie

0,1292

Lưu huỳnh

0,091

Canxi

0,04

Kali

0,04

Brom

0,0067

Carbon

0,00228

Thành phần nước biển theo các nguyên tố

 Độ mặn trung bình
của
đại
dương
khoảng 35o, dao
động từ 30 – 38 ppt

 Nước biển giàu các
ion hơn nước ngọt
 Bicarbonate
trong
biển nhiều hơn nước
sông 2,8 lần
14


Nước mặn, lợ
 Tỷ trọng nước biển khoảng 1.020 – 1.030 Kg/m3

 Chứa nhiều phiêu sinh động/thực vật, giàu ion
 Dòng chảy trong đại dương di chuyển một khối lượng lớn nước
khắp thế giới, nó ảnh hưởng lớn đến vòng tuần hoàn và khí hậu
 Dòng Gulf Stream di chuyển 97 km/ngày, có lượng nước bằng 100
lần các con sông
Phân biệt đại dương với biển:
 Đại dương mênh mông và lớn hơn biển bị giới hạn
 Đại dương sâu hơn biển, trung bình là 3.800m (đại dương) và

2.000m (biển).
 Độ mặn của biển cao hơn đại dương (chứa 35g/L muối)
 Màu của đại dương và biển khác nhau
15


Nước ngầm
Nước ngầm còn gọi là nước dưới đất (ground water) là
nước ngọt chứa trong các lỗ rỗng của đất, đá hoặc trong
các tầng ngậm nước. Có 3 loại là nước ngầm nông, sâu
và nước ngầm chôn vùi.

16


Nước ngầm
Nước ngầm hình thành do nước bề mặt ngấm xuống,
di chuyển và liên kết với các khoang, túi nước khác và
hình thành mạch nước ngầm. Quá trình này phụ thuộc
vào lượng nước ngấm xuống, lượng nước mưa và
khả năng trữ nước của đất.

17


Nước ngầm
 Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng mà nước
thấm qua. Nước chảy qua các tầng địa tầng chứa cát hoặc granit
thường có tính axit và chứa ít chất khoáng. Khi chảy qua địa tầng
chứa đá vôi thì nước thường có độ kiềm hydrocacbonat khá cao.

18


Nước ngầm
Đặc trưng chung của nước ngầm là:
‒ Độ đục thấp,
‒ Nhiệt độ và thành phần hoá học tương đối ổn
định,

‒ Không có oxy, nhưng có thể chứa nhiều khí H2S,
CO2,
‒ Chất khoáng hoà tan, chủ yếu là sắt, mangan,
canxi, magie, fluor.
‒ Không có sự hiện diện của vi sinh vật.

19


Nước ngầm
 Nước ngầm cũng có nguồn vào
(bổ cấp), nguồn ra và chứa như
nước mặt, tốc độ luân chuyển
của nước ngầm rất chậm nên
khả năng giữ nước cũng lớn
hơn nước mặt
 Nguồn cung cấp nước ngầm là
nước mặt thấm vào các tầng
chứa
 Nguồn nước ngầm có khả năng

bị nhiễm mặn tự nhiên hoặc do
tác động của con người khi khai
thác quá mức các tầng chứa
nước gần biên mặn/ngọt

20


Nước ngầm
 Con người có thể làm cạn kiệt nguồn nước ngầm
do khai thác quá mức hay làm ô nhiễm nó
 Ở Việt Nam, khai thác nước ngầm khá phổ biến với
hình thức là giếng đào, giếng khoan, nhiều đô thị
như Hà Nội nguồn cung cấp nước chủ yếu là nước
ngầm
 Phân loại nước ngầm: nông, sâu và nước ngầm
chôn vùi, phụ thuộc vào:
‒ Lượng nước ngấm xuống

‒ Lượng nước mưa
‒ Khả năng trữ nước của đất

21


Nước thải sinh hoạt và công nghiệp
 Nước thải là một hệ dị thể
phức tạp bao gồm rất
nhiều chất tồn tại dưới các
trạng thái khác nhau

 Nước thải sinh hoạt chứa
nhiều chất dưới dạng
protein,
carbonhydrate,
mỡ, các chất hoạt động bề
mặt, các chất thải từ
người và động vật, các
hợp chất vô cơ như các
ion Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-,
CO32-, SO42- cùng nhiều
loại vi khuẩn, vi trùng gây
bệnh…

22


Nước thải sinh hoạt và công nghiệp
 Nước thải công nghiệp
chứa rất nhiều hóa chất
vô cơ và hữu cơ. Thành
phần nước thải tùy thuộc
vào ngành, nghề sản
xuất như: khai khoáng
(các KL, acid vô cơ), đồ
gốm (Ba, Cd, Li, Mg, Se),
Đồ da (Ca, H2S, Na2S, Zn,
Ni), Luyện cốc (NH3, H2S,
các kiềm), công nghiệp
sơn (Ba, ClO3-, Cd, Co,
Pb, Zn, Mn). Trong đó Hg,

Be, Cd, Pb, As, Se có độc
tính rất cao.
23


Nước thải sinh hoạt và công nghiệp
Ngành công nghiệp

Các chất có khả năng thải ra

Khai khoáng

các kim loại, axit vô cơ

Gia công đồ gỗ

flo, kẽm

Đồ gốm

Ba, Cd, Li, Mn, Se

Luyện cốc

NH3, H2S, kiềm

Công nghiệp sơn

Ba, ClO3-, Cd, Co, Pb, Zn, Mn…

Hóa dược

B, Br, NH4+, K, axit, kiềm, chất hữu cơ

Thủy tinh

H3BO3, As…

Đồ da

Ca, H2S, Na2S, Cr, Zn, Ni…

24


Nước thải sinh hoạt và công nghiệp
Phân tích nước thải rất khó khăn và phức tạp, cần phối hợp
các quá trình tách, làm giàu, làm sạch và lựa chọn các
phương pháp có độ nhạy, độ chọn lọc cao. Một trong các
đặc tính gây khó khăn cho việc phân tích nước thải là tính
không bền vững của nó

25