QUAN TRẮC- KHẢO SÁT MÔI TRƯỜNG II(QTKSMT NƯỚC - ĐẤT)

BÀI GIẢNG
Môn học: QUAN TRẮC- KHẢO SÁT MÔI TRƯỜNG II
(QTKSMT NƯỚC - ĐẤT)
1
Chương 1:
Môi trường nước - Sự ô nhiễm và đánh giá lượng
nguồn nước
1.1. Tài nguyên thiên nhiên
1.1.1. Khái quát chung về tài nguyên nước
- Thuỷ quyển - một trong các thành phần cơ bản của môi trường nước, bao
gồm toàn bộ các đại dương, sông suối, ao, nước ngầm, băng tuyết, hơi ẩm trong
đất và trong không khí.
- Khối lượng các loại nguồn nước rất khác nhau (94% nước trên trái đất là
nước mặn)
- Tầm quan trọng:
+ Là môi trường sống
+ Điều hoà khí hậu
- Chu trình nước tuần hoàn: nước trên trái đất được tuần hoàn theo chu trình,
tuỳ theo loại nguồn nước mà thời gian luân hồi cơ thể rất ngắn (một vài tuần
hoặc kéo dài hàng ngàn năm).
- Thực trạng chung của nguồn tài nguyên nước:
+ Trử lượng: dồi dào, phong phú. Việt Nam là một trong những quốc gia có
trử lượng nước hàng đầu thế giới.
+ Chất lượng: thiếu nguồn nước sạch ( nước có thể uống được).
+ Xu thế biến đổi: Có dấu hiệu bị ô nhiễm ở các khu đô thị, khu công
nghiệp,…
1.1.2. Thành phần hoá học của nguồn nước
- Các hợp chất vô cơ, hữu cơ trong nước tự nhiên có thể tồn tại ở dạng ion
hoà tan, khí hoà tan, dạng rắn hoặc lỏng.
- Chính sự phân bố các chất này quyết định bản chất của nướ tự nhiên:
ngọt, mặn, giàu hoặc nghèo dinh dưỡng, cứng hoặc mềm, bị ô nhiễm nặng

hoặc nhẹ,…
2
1.1.2.1. Các ion hoà tan
- Trong nước tự nhiên có các ion hoà tan: Cl
-
, Na
+
,
SO
4
2-
,Mg
2+
,Ca
2+
,HCO
3
-
,…
- Hàm lượng các nguyên tố hoá học phân bố phụ thuộc vào
+ Đặc điểm khí hậu
+ Địa chất, địa hình
+ Độ dốc của lưu vực
+ Nguồn thải chất ô nhiễm
- Để xác định các ion hoà tan trong nước: dùng chỉ số TDS (tổng chất
rắn hoà tan = Total dislove sodid)
1.1.2.2. Các khí hoà tan
- Hầu hết các khí đều hoà tan hoặc phản ứng với nước (trừ metan): O
2
,

CO
2
, NH
3
, H
2
S,…
- O
2
: Độ bảo hoà phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ nước, áp suất khí quyển
trên bề mặt và một phần vào độ mặn.
- NH
3
, H
2
S: do sự phân huỷ các hợp chất hữu cơ.
1.1.2.3. Các chất rắn
Bao gồm vô cơ, hữu cơ và sinh vật:
- Chúng được phân thành 02 loại, phụ thuộc vào kích thước
+ Loại chất rắn có thể lọc được d ≤ 10
- 6
m:
• Dạng keo: 10
-9
- 10
-6
m
• Dạng hoà tan: < 10
-9
m

+ Loại chất rắn không lọc được:
• d ≥ 10
-6
m → tảo
• d: 10
-5
- 10
-6
m → hạt bùn (lơ lửng)
• d > 10
-5
m → cát, sạn (lắng được)
- Chất rắn có thể phân loại theo độ bay hơi ở nhiệt độ sấy (103
0
C – 105
0
C)
+ Chất rắn bay hơi
+ Chất rắn không bay hơi
3
1.1.2.4. Chất hữu cơ
- Chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học: đường, chất héo,prôtêin,…
- Chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học: PCB, Dioxin,…
1.1.3. Thành phần sinh học của nguồn nước tự nhiên
- Chỉ thị cho độc tính sinh thái của nguồn nước
- Một số loài sinh vật gây ô nhiễm hoặc làm sạch nguồn nước tự nhiên
* Vi khuẩn và nấm
* Siêu vi trùng(vi rút)
* Tảo
* Các loại thực vật và sinh vật khác

1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nguồn nước
1.2.1. Các chỉ tiêu vật lý
1.2.1.1. Nhiệt độ
Nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường cao hơn nhiệt độ của nước cấp
do việc xả các dòng nước nóng hoặc ấm từ các hoạt động sinh hoạt, thương mại
hay công nghiệp và nhiệt độ của nước thải thwongf thấp hơn nhiệt độ của
không khí.
Nhiệt độ của nước thải là một trong những thông số quan trọng bởi vì
phần lớn các sơ đồ công nghệ xử lý nước thải đều ứng dụng các quá trình xử lý
sinh học mà các quá trình đó thường bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ.
Nhiệt độ của nước thải ảnh hưởng đến đời sống của thủy sinh vật, đến sự
hòa tan oxy trong nước. Nhiệt độ còn là một trong những thông số công nghệ
quan trọng liên qun đến quá trình lắng các hạt cặn.
Nhiệt độ của nước thải thường thay đổi theo mùa và vị trí địa lý. Ở những
vùng khí hậu lạnh, nhiệt độ của nước thải có thể thay đổi từ 7 ÷ 18
0
C, trong khi
đó ở những vùng có khí hậu ấm hơn, nhiệt độ của nước thải có thể thay đổi từ
13 đến 24
0
C.
- Phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường (nước mặt)
- Nhiệt độ nước ngầm ít thay đổi
4
- Xác định nhiệt độ bằng nhiệt độ bằng nhiệt kế
1.2.1.2. Màu
Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc
nhuộm hoặc do các sản phẩm được tạo ra từ các quá trình phân hủy các chất
hữu cơ.
Độ màu là thông số thường mang tính chất định tính, có thể đwocj sử

dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải. Nước thải sinh hoạt để chưa
quá 6h thường có màu nâu nhạt. Màu xám nhạt đến trung bình là đặc trưng của
các loại nước thải đã bị phân hủy một phần. Nếu xuất hiện màu xám sẫm hoặc
đen, nước thải coi như đã bị phân hủy hoàn toàn bởi các vi khuẩn trong điều
kiện yếm khí.
Hiện tượng nước thải ngả màu đen thường là do sự tạo thành các sulfide
khác nhau, đặc biệt là sulfide sắt. Điều này xảy ra khi khi hydro sulfua được sản
sinh ra dưới điều kiện yếm khí kết hợp với một kim loại hóa trị 2 có trong nước.
- Phụ thuộc vào các chất hoà tan trong môi trường nước
- Phụ thuộc vào sự phát triển của các thực vật trong nước, vi sinh vật trong
nước
- Xác định màu → so với thang màu chuẩn: Pt - Co;Cr - Co
Điển hình:
* Nước có sắt Fe
3+
→ có màu nâu đỏ
* Các hchc dạng humic → màu vàng
* Tảo lam → xanh
* Nước thải SH, CN: màu xám → màu đen
1.2.1.3. Mùi
Việc xác định mùi của nước thải ngày càng trở nên quan trọng, đặc biệt là
các phản ứng gây gắt của dân chúng đối với các công trình xử lý nước thải
không được vận hành tốt. Mùi của nước thải còn mới thường không gây ra các
cảm giác khó chịu nhưng một loạt các hợp chất gây mùi khó chị sẽ được tỏa ra
khi nước thải bị phân hủy sinh học dưới điều kiện yếm khí.
5
- Phụ thuộc vào sản phẩm phân huỷ các chất hữu cơ
Ví dụ:
+ H
2

S → mùi trứng thối
+ NH
3
→ mùi khai,…
- Phụ thuộc sự phát triển hệ động thực vật trong nước
- Phương pháp xác định:
+ Ở nhiệt độ thường: lắc mạnh, mỡ nhanh nút → dùng khứu giác để xác
định
+ Đun nóng 40 - 50
0
C, sau khi lắc nhẹ → dùng khứu giác để xác định
Chú ý: Chỉ xác định đối với những nguồn nước không có dấu hiệu ô nhiễm
1.2.1.4. Độ đục
Đọ đục của nước là do các chất lơ lửng và các chất dạng keo chứa trong
nước thải tạo nên. Đơn vị đo độ đục thông dụng là NTU.
Giữa độ dục và hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải ban đầu (chưa xử
lý) chưa có mối quan hệ đáng kể nào, tuy nhiên mối quan hệ này thể hiện rõ ở
nước sau khi ra khỏi bể lắng 2 và được tính bằng công thức:
Chất lơ lững, SS (mg/l) = (2.3 ÷ 2.4)* độ đục (NTU)
Phụ thuộc vào khả năng xuyên suốt của ánh sáng
1.2.1.5. Độ dẫn
Phụ thuộc vào hàm lượng các ion hoà tan trong nước
1.2.2. Các chỉ tiêu hoá học
1.2.2.1. DO
- Rất quan trọng đối với nước mặt
- Sơ bộ đánh giá được chất lượng nguồn nước:
* Do cao → nguồn nước sạch
* DO thấp → nguồn nước bị ô nhiễm
- Với hệ thống xử lý nước thải → dùng giá trị DO để kiểm tra, đánh giá hiệu
quả quá trình làm sạch

- Sự phụ thuộc của DO vào các yếu tố:
6
* Nhiệt độ: nhiệt độ cao → DO thấp
* Áp suất
* Diện tích bề mặt
* Nồng độ muối (nồng độ muối cao → DO giảm)
* Sự phát triển của hệ động thực vật (DO biến thiên theo thời gian)
* Hàm lượng các chất hữu cơ
- Phương pháp xác định:
* Phương pháp Winkler
* Đo bằng điện lực
1.2.2.2. Fe
- Tiêu chuẩn:
* Nước cấp sinh hoạt : 0,3mg/l (tiêu chuẩn cũ), 0,5mg/l (tiêu chuẩn mới)
* Nước mặt: 1mg/l
* Nước ngầm: 1-5mg/l
- Sự phụ thuộc hàm lượng Fe: Trong nước ngầm tồn tại ở dạng Fe
2+
nhưng
khi ra ngoài không khí tồn tại ở dạng Fe
3+
. Nồng độ Fe phụ thuộc vào
nguồn nước
1.2.2.3. Mn
- Đối với nguồn thải người ta thường ít quan tâm.
- Quan tâm ở nguồn nước cấp
- Tiêu chuẩn: [Mn] ≤ 0.1mg/l (tiêu chuẩn cũ)
≤ 0,5mg/l (tiêu chuẩn mới)
1.2.2.4. Ca - Mg
- Trong nước mặt, thông thường hàm lượng Ca, Mg tương đương với tiêu

chuẩn cho phép
- Trong nước ngầm giá trị (Hàm lượng) Ca, Mg thay đổi tuỳ thuộc vào địa
chất, vùng.
1.2.2.5. NH
3
- NH
4
+
- Cần khảo sát, phân tích đối với nước ngầm
7
- Đối với trạm xử lý cần phải khử các muối ammôni
- Phụ thuộc vào giá trị pH. Với các khoảng pH khác nhau thì thông thường
chúng tồn tại ở các dạng khác nhau ( hoặc là NH
3
hoặc là NH
4
+
).
1.2.2.6. NO
2
-,
NO
3
-
- Là sản phẩm trung gian của quá trình của quá trình oxi hoá các hợp chất
ammoni
- Theo tiêu chuẩn:
* Nước cấp sinh hoạt:
NO
3

-
≤ 30mg/l (tiêu chuẩn cũ)
≤ 50mg/l (tiêu chuẩn mới)
NO
2
-
= 0 (tiêu chuẩn cũ)
≤ 0,1 mg/l (tiêu chuẩn mới)
* Chất lượng nước mặt:
N - NO
3
-
: 10 - 15mg/l
N - NO
2
-
: 0,01 - 0,05mg/l
1.2.2.7. PO
4
3-
- Đối với nước ngầm thì không cần quan tâm, thông thường giá trị của nó
rất nhỏ.
- Thông qua thông số (chỉ tiêu) PO
4
3-
để đánh giá sự phú dưỡng nguồn
nước
- Trong công nghệ xử lý nước thải: N,P là nguyên tố dinh dưỡng
1.2.3. Các chỉ tiêu sinh học
- Nhóm coliform đặc trưng là Escherichia E.Coli: Chọn E.Coli vì nó phổ

biến, đặc trưng cho nguồn nước có bị ô nhiễm phân không, có khả năng
tồn tại cao trong các môi trường.
- Các loại rong tảo: đặc trưng cho sự nhiễm bẩn các chất hữu cơ, sự phú
dưỡng nguồn nước ( Eutrofication)
8
1.3. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước
1.3.1. Nước thải đô thị
- Nguồn gốc: từ hoạt động sinh hoạt và dịch vụ hàng ngày của con người
- Đặc điểm nguồn thải: nguồn thải nhỏ, phân tán
- Lưu lượng thải
* Phụ thuộc vào tập quán sinh hoạt
* Phụ thuộc vào thiết bị vệ sinh
* Phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước
- Chế độ thải: không ổn định
- Tích chất, thành phần:
* Tính chất:
Có màu từ trắng đục đến xám đen
Có mùi hôi.
* Thành phần:
Chứa nhiều hợp chất hữư cơ không bền vững, dễ bị phân huỷ sinh học
(cacbon hydrat, pr, mỡ, thức ăn dư thừa,…) → gây mùi hôi, màu.
Chứa các chất dinh dưỡng N, P
Chứa các vi trùng, vi khuẩn gây bệnh.
1.3.2. Nước thải công nghiệp
- Nguồn gốc: Nước thải từ các nhà máy, xí nghiệp, cơ sở sản xuất,..
- Đặc điểm thải: tập trung
- Lưu lượng thải và chế độ thải: phụ thuộc vào qui trình công nghệ
- Tính chất, thành phần: phụ thuộc vào qui trình công nghệ, đặc thù của
từng nhà máy, xí nghiệp hay cơ sở sản xuất.
1.3.3. Nước mưa chảy tràn

- Nguồn gốc: do nước mưa chảy tràn trên mặt đất
- Đặc điểm nguồn thải: phụ trhuộc vào mùa, lượng mưa.
- Tính chất, thành phần: Chứa chất rắn (Vô cơ, hữu cơ), thuốc trừ sâu, phân
bón, dầu mỡ, hoá chất, vi trùng, vi khuẩn,…
9
1.3.4. Hoạt động tàu thuyền và các hoạt động khác
- Nước thải từ các hoạt động sinh hoạt
- Nước thải từ các hoạt động khác: nước mưa, từ các vùng xử lý CTR.
1.4. Các chất gây ô nhiễm nước và phương pháp xác định
1.4.1. Các phương pháp phân tích thường gặp trong việc xác định nồng độ các
chất gây ô nhiễm môi trường nước
1.4.1.1. Phương pháp chuẩn độ
1.4.1.2. Phương pháp trọng lượng
1.4.1.3. Phương pháp cực phổ
1.4.1.4. Phương pháp đo quang (trắc quang)
1.4.2. Các chất gây ô nhiễm môi trường nước và phương pháp xác định
1.4.2.1. Các chất lơ lững SS (Suspend Solid)
- Nguồn gốc:
+ Xói mòn, rửa trôi
+ Cọ xát dòng chảy, lắng đọng bụi
+ Do sự phát triển của hệ thống động thực vật trong nước
+ Do hoạt động của con nghười
- Ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước
+ Làm giảm giá trị sử dụng nguồn nước
+ Làm tăng độ đục, khả năng truyền ánh sáng kém → ảnh hưởng đến sự sinh
trưởng và phát triển của hệ động thực vật trong nước
+ Tăng chi phí xử lý nước cấp cho sinh hoạt.
- Phương pháp xác định: phương pháp cân trọng lượng
1.4.2.2. Các chất hữu cơ (COD, BOD)
Gồm 02 loại:

+ Chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học
+ Chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học
10
1. Chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học
- Khái niệm: là các chất hữu cơ trong điều kiện tự nhiên có khả năng (dễ)
chuyển hoá thành các dạng khác (đặc trưng bởi thông số BOD
5
)
- Sự chuyển hoá: Các quá trình sinh hoá
+ Quá trình oxy hoá sinh học hiếu khí
CHC + O
2
→ CO
2
+ H
2
O
+ Quá trình oxy hoá sinh hoạt sinh hoạt yếm khí
- Mức độ tác động: khi môi trường nước bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ dễ
phân huỷ sinh học → xảy ra các quá trình sinh học hiếm khí → làm giảm
lượng O
2
hoà tan trong nước:
+ Ảnh hưởng đến hệ động vật nước (O2 thấp trong thời gian dài)
+ Tạo thuận lợi cho quá trình sinh học yếm khí – gây mùi hôi thối -
giảm giá trị sử dụng nhiều nước.
- Phương pháp xác định: xác định gián tiếp thông qua quá trình tiêu thụ O
2

trong quá trình sinh hoá.

2. Chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học ( hchc bền vững)
Gồm 02 loại:
+ Độc
+ Không độc (ít độc)
a. Không độc (ít độc): dầu, mỡ động vật…
- Khó và chậm phân huỷ trong thời gian dài
- Các hợp chất này tạo thành lớp màn trên bề mặt môi trường nước → DO
giảm → huỷ diệt hệ sinh vật trong môi trường nước.
- Các hợp chất dầu mỡ dễ phân tán vào môi trường nước bao bọc quanh sinh
vật phù du, thức ăn, chất bẩn → sinh vật sử dụng chúng làm thức ăn → không
chuyển hoá được thức ăn → sinh vật bị chết.
b. Độc:
- Thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ: Nồng độ lớn gây chết sinh vật trong nước,
con người
11
Ví dụ: DDT gây tiệt chủng các loại động vật bậc cao.
c. Phương pháp xác định:
- Xác định gián tiếp, xác định lượng O
2
tiêu thụ bằng các chất oxy hoá các
chất hữu cơ khó phân huỷ ( dùng KMnO
4
, K
2
Cr
2
O
7
) - COD
Mn

, COD
cr
.
Việc giám sát và quản lý các chất có độc tính cao được qui đinh chặt chẽ
trong các tiêu chuẩn nhà nước và các tổ chức thế giới cho từng loại nguồn nước
và cho từng mục đích sử dụng khác nhau.
Để đánh giá tổng hợp các chất trong nước, người ta dung các thông số sau:
1. Tổng cacbon hữu cơ ( TOC): là tỷ lệ giữa khối lượng cacbon so với khối
lượng hợp chất. TOC được tính dựa trên công thức của hợp chất bằng gam hoặc
miligam cacbon theo thể tích (mg/m
3
, mg/l)
2. Nhu cầu oxy lý thuyết ( ThOD): là lượng oxy cần thiết để oxy hoá một đơn
chất. ThOD được tính bằng gam hoặc miligam oxy theo thể tích dựa theo các
phương trình phản ứng giữa các hchc và oxy (mg/m
3
, mg/l)
3. Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD): là lượng oxy cần thiết để phân huỷ các hchc
bằng vi sinh vật. Thông số này rất quan trọng, nó là thông số cơ bản đánh giá
mức độ ô nhiễm, BOD càng lớn thì mức độ ô nhiễm càng cao. Đơn vị mg/l,
g/m
3
4. Nhu cầu oxy hoá học (COD): là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hoá học
các hợp chất hữu cơ
1.4.2.3. Các kim loại nặng: pb, Hg, As, Cd, Cr, Ni,…
- pb: Có độc tính với não, có thể gây nhiễm độc nặng. Chúng có khả năng tích
luỹ lâu dài trong cơ thể.
+ Trong nước sông - hồ có lượng vết: 0.05 - 40mg/l
+ Nước biển không bị ô nhiễm, [pb] = 0.03mg/l
- Hg: rất độc đối với người và thuỷ sinh.

[Hg] cho phép trong nước uống: 0.001mg/l
[Hg] cho phép trong nước nuôi trồng thuỷ sản: 0.005mg/l
- As: là chất độc, khả năng gây ung thư cao
12
+ Nước tự nhiên có chứa vết As với nồng độ khoảng 0.01mg/l
+ Tiêu chuẩn nước uống là 0.05mg/l, nước nuôi cá là 0.025mg/l
1.4.2.4. Các chất dinh dưỡng (hợp chất N,P)
- Sự tự ô nhiễm → phú dưỡng nguồn nước. Các thực vật sống trong môi
trường này phát triển rất mạnh
- Một số chất tiêu biểu
1. Ammôni (NH
4
+
): Trong nước tự nhiên không ô nhiễm có vết ammôni
( dưới 0.05 ppm). Nồng độ ammôni trong nước ngầm cao hơn. Lượng ammôni
trong nước thải sinh hoạt và công nghiệp hoá chất, chế biến thực phẩm có thể
lên tới 100mg/l. Nếu lượng ammôni trên 5mg/l nguồn nước dược xem là ô
nhiễm nặng.
2. Nitrat (NO
3
-
): là sản phẩm cuối cùng của sự phân huỷ các chất có Nitơ
chứa trong chất thải của người và động vật. Trong nước tự nhiên, nồng độ nỉtat
thường dưới 5mg/l. Ở vùng bị ô nhiễm nồng độ nitrat cao trên 10mg/l. Nitrat
trong nước uống không được quá 10mg/l. Đây là chất dinh dưỡng của rong, tảo.
3. Phôtphat (PO
4
3-
): có nhiều trong nước thải, phân người, súc vật và trong
nước thải của các nước thải của các ngành sản xuất phân lân, thực phẩm. Đây

cũng là chất dinh dưỡng cho rong tảo phát triển. Nồng độ phôtphat trong nước
không ô nhiễm thường nhỏ hơn 0.01mg/l. Hàm lượng trong nước uống tối đa là
6mg/l.
1.4.2.5. Các vi sinh vật
Nguồn gốc: Nước thải bệnh viện, các nước thải từ các lò giết mổ gia súc,…
1.5. Đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước
Bảng đánh giá tổng hợp chất lượng nguồn nước mặt
( Bảng phân loại Kolvits Marson)
13
STT
Trạng
thái
nguồn
nước
pH
NH
4
+
mg/l
NO
3
-
mg/l
PO
4
3-
mg/l
%
Oxy bảo
hoà

COD
mg/l
BOD
mg/l
1 Nước rất sạch 7 - 8 < 0.05 < 0.1 < 0.01 100 < 6 < 2
2 Nước sạch 6.5 - 8.5 0.05 - 0.4 0.1 - 0.3 0.01- 0.05 100 6 - 20 2 - 4
3 Nước hơi bẩn 6 - 9 0.4 - 1.5 0.3 - 1.0 0.05 - 0.1 50 - 90 20 - 50 4 - 6
4 Nước bẩn 5 - 9 1.5 - 3 1.0 - 4.0 0.1 - 0.15 20 - 50 50 - 70 6 - 8
5 Nước bẩn nặng 4 - 9.5 3 - 5 4 - 8 0.15 - 0.3 5 - 20 70 - 100 8 - 10
6 Nước rất bẩn 3 - 10 > 5 > 8 > 0.3 < 5 > 100 > 10
1.6. Các tiêu chuẩn liên quan đến chất lượng nước
Tuỳ theo nguồn nước khác nhau → sử dụng các tiêu chuẩn tương ứng để
đánh giá chất lượng nguồn nước
Vd:
TCVN 5942:1995: Cln – T/c chất lượng nước mặt
TCVN 5943: 1995: Cln – T/c chất lượng nước biển ven bờ
TCVN 5944: 1995: Cln – T/c chất lượng nước ngầm
14