giáo trình hóa phân tích môi trường

Chương 1
Môi trường và phân tích môi trường
1.1. Khái niệm môi trường
1.2. Sự ô nhiễm môi trường
1.3. Khái niệm hóa phân tích môi trường

1.4. Đảm bảo và kiểm soát chất lượng trong phân tích môi
trường

1.5. Các phương pháp phân tích dùng trong phân tích môi
trường
1.6. Xử lý số liệu


1.1. Môi trường là gì?
Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật
chất nhân tạo quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con
người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại,
phát triển của con người và thiên nhiên.(Theo điều 1, luật
bảo vệ môi trường của Việt Nam’’
 Chức năng của môi trường: 3 chức năng:
- Môi trường là không gian sống của con người.
- Môi trường là nơi cung cấp nguồn tài nguyên cần thiết
cho cuộc sống và hoạt động sản xuất của con người.
- Môi trường còn là nơi chứa đựng các phế thải do con
người tạo ra trong cuộc sống và hoạt động sản xuất
của mình


1.2. Sự ô nhiễm môi tr-ờng

+
+
+
+
+

ễ nhim mụi trng l s bin i ca cỏc thnh phn mụi
trng khụng phự hp vi tiờu chun mụi trng, gõy nh
hng xu n con ngi, sinh vt.
Tiờu chun mụi trng l gii hn cho phộp ca cỏc thụng
s v
chtCác
lng
mụigây
trng
xungmôi
quanh,
v hm lng ca
nguồn
ô nhiễm
tr-ờng
cht gõy ụ nhim trong cht thi c c quan nh nc cú
Nhómquy
1. Các
củac
tự
nhiên
thm -quyn
nhnguồn

lm cn
qun lý v bo v mụi
- Nhóm 2. Nguồn ô nhiễm do con ng-ời tạo ra
trng.
gồm
có: 3. Nguồn ô nhiễm do các sinh vật và vi sinh tạo ra
Nhóm
Do công nghiệp luyện kim, gang thép, kim loại mầu, v.v.
+ Do hoạt động của núi lửa, động đất, nạn cháy rừng,
Do công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng ( xi mng, gạch ngói, ..),
Quá
trDo
ỡnhcác
tồntrận
tại và
phát
triểncát
nhiều
sinh vật, có cả động vật và
+
bão
và
bão
sa
mạc,
Do công nghiệp hoá chất các loại ( xút, axit, phân bón, thuốc trừ sâu,..),
thực
vật
và
vihiện

sinht-ợng
vật,.. sóng
cũng thần
tạo racủa
một
sốd-ơng,
chất ảnh
h-ởng
đến
+
Do
các
đại
sự
sạt
lở
đất,
Do công nghiệp sản xuất và chế biến đồ hộp các loại thực phẩm,
môi
tr-ờng,
sự chết
thối
a của các
các tia
động
vật.
ặc
biệt
là
+loại

Do
nguồn
phóng
xạ
tự rnhiên,
vũ nhất
trụ, bức
xạ,
v.v.
Các
đồcác
thảinhvà n-ớc
thảivàcủa
sinh
hoạt, bệnh
viện,
là
ở đô
thị.
nấm mốc và vi khuẩn độc hại của thực phẩm (họ Mycotoxins).
.


C¸c ®èi t-îng bÞ « nhiÔm
a. Sù « nhiÔm m«i tr-êng ®Êt (®Þa vµ th¹ch quyÓn)
- Là đất bị nhiễm các chất hóa học độc hại (hàm lượng vượt quá giới
hạn cho phép).
- Do các hoạt động chủ động của con người như khai thác khoáng sản,
sản xuất công nghiệp, sử dụng phân bón hóa học hoặc thuốc trừ sâu
quá nhiều,... hoặc do bị rò rỉ từ các thùng chứa ngầm.

-Phổ biến nhất trong các loại chất ô nhiễm đất là hydrocacbon, kim loại
nặng, MTBE, thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, và các hydrocacbon clo hóa


b. ễ nhim mụi trng nc
ễ nhim nc l s thay i theo chiu xu i cỏc tớnh cht vt lý
hoỏ hc sinh hc ca nc, vi s xut hin cỏc cht l th lng,
rn lm cho ngun nc tr nờn c hi vi con ngi v sinh vt.

+
+
+
+
+
+
+
+

Các chất h-ũ cơ tổng hợp, công nghệ cao su, thực phẩm sinh ra,
Các hoá chất phân bón vô cơ và hu cơ,
Các thuốc BVTV, trừ sâu, diệt cỏ dại của nông nghiệp, kháng sinh,
Các chất tẩy rửa của công nghiệp và sinh hoạt, chất hoạt động bề mặt,
Dầu mỏ do sự tràn dầu, đắm tầu chở dầu,
Các khoáng axit, bazơ và muối các loại,
Các nguyên tố và ion kim loại, phi kim độc hại, v.v.
Các vi sinh, vi khuẩn và rong tảo độc, v.v.


Bảng 1. Nguồn gây ô nhiễm môi tr-ờng n-ớc
Nguồn sinh ra

Thuộc loại

Thành phần chính

CN kim loại

Các kim loại

Kim loại nặng, Hg, As, Cd, Pb,..

CN đ-ờng mía

Chất hu cơ

Các chất hu cơ

CN hoá chất

Vô cơ và hu cơ

Các muối kim loại
Các chất hu cơ,

CN HCBVTV

Hợp chất hu cơ

Các chất hu cơ cơ clo, P,..

CN điện than

Chất vô cơ

Kim loại nặng,

CN mạ điện

Chất vô cơ

Kim loại nặng Ni,Cr, CN, axit,..

CN thực phẩm

Các chất hu cơ

Protein, dầu mỡ, chất tẩy rửa,..

Lò giết mổ lợn gà

N-ớc thi,

Nhiều chất hu cơ, vi khuẩn,..

Sản xuất tinh bột

N-ớc thi,

Nhiều chất hu cơ, vi khuẩn, ..

Luyện cốc

N-ớc và bã thi

Chất hu cơ và muối amoni,..

CN Giấy, tơ sợi

Bã và n-ớc thi

Các chất hu cơ


Nước thải từ các trạm xăng, gas đổ thẳng ra vịnh San Francisco
gây xuất
ô nhiễmxẻmôi
nghiêm
trọng
Thanh"Bia
Hóa:Hà
cơNội"
sở sản
gâytrường
ô nhiễm
môi trường
Cá
tôm
chết hàngđáloạt

c. Ô nhiễm môi trường không khí
Ô nhiễm môi trường không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc
một sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm
cho không khí không sạch hoặc gây ra sự tỏa mùi, có mùi khó
chịu, giảm tầm nhìn xa do bụi.
 C¸c chÊt ë thÓ khÝ ®éc h¹i (v« c¬ vµ hữu c¬) nh- khÝ: CO, SO2,
NO, NO2, NOx, CH4, NH3, H2S, Cl2, CFC, mét sè hîp chÊt cacbua
hydro, h¬i Hg kim lo¹i, vµ mét sè khÝ phi kim kh¸c,....
 D¹ng bôi vµ sol khÝ c¸c h¹t r¾n hay láng, cã kÝch th-íc rÊt nhá
(cì micromet). C¸c h¹t lo¹i nµy cã thÓ lµ chÊt v« c¬ vµ hữu c¬, c¸c
h¹t chÊt mang ®iÖn tÝch


Bảng 2. Nguồn gây ô nhiễm môi tr-ờng không khí
Nguồn sinh

Thuộc loại

Thành phần chính

Sn xuất xi mng

Bụi, tro vô cơ

SiO2, CaO, MgO, C, ..

Chế biến than

Bụi, tro than

Hạt C, bụi cốc, bui S, ..

CN luyện kim

Bụi vô cơ

Các ôxit kim loại, CaO, MgO, C,

Vật liệu xây dựng

Bụi khoáng vô SiO2, ôxit kim loại, C,..
cơ

CN thuỷ tinh

Bụi silic,khoáng

Silicat, thạch anh, ôxit kim loại, ..

CN dệt, tơ sợi

Bụi vi bông

Bột polime hu cơ, bột bông, ..

CN chế biến gỗ

Bụi gỗ

Bột gỗ, cellulô, phụ gia,..

Bảng 3. Nguồn gây ô nhiễm môi tr-ờng không khí
Nguồn sinh ra

Thuộc loại

Thành phần chính

CN cốc hoá than

Khí than

Khi CO, NH3, SO2, NOx,..

Sn xuất xi mng

Khí lò

SO2,, NO2, CO, HCl, HF,..

CN luyện gang,thép

Khí lò

CO, NOx, SO2, hơi kim loại,

CN nhiệt điện

Khí than

CO, SO2, NOx, HCl,

CN sn xuất H2SO4

Khi vô cơ

SO2, SO3,

CN sn xuất HNO3

Khí vô cơ

NO, NO2, NOx,



Ngoài ra:
• Ô nhiễm phóng xạ
• Ô nhiễm tiếng ồn, bao gồm tiếng ồn do xe cộ, máy bay, tiếng ồn công
nghiệp. Tác hại của tiếng ồn là nguyên nhân của bệnh thần kinh, đau
đầu, tăng huyết áp, và giảm trí nhớ, cuối cùng ảnh hưởng đến hiệu
quả lao động của con người, cs cộng đồng (WHO, 1995)
• Ô nhiễm sóng, do các loại sóng như sóng điện thoại, truyền hình...
tồn tại với mật độ lớn.
• Ô nhiễm ánh sáng, hiện nay con người đã sử dụng các thiết bị chiếu
sáng một cách lãng phí ảnh hưởng lớn tới môi trường như ảnh hưởng
tới quá trình phát triển của động thực vật

Ảnh hưởng
- Đối với sức khỏe con người
• Ozone có thể gây bệnh đường hô hấp, bệnh tim mạnh, viêm họng,...

• Các chất hóa học và kim loại nặng có thể gây bệnh ung thư.

- Đối với hệ sinh thái
• SO2 và các NOx có thể gây mưa axít làm giảm độ pH của đất
• Khói lẫn sương làm giảm ánh sáng mặt trời → giảm quá trình quang hợp.

• Khí CO2 sinh ra từ các nhà máy và các phương tiện → tăng hiệu ứng
nhà kính

Hiệu ứng nhà kính: CO2 50% , CH4 là 13%, nitơ 5%, CFC là 22%,
hơi nước ở tầng bình lưu là 3%...


1.3. Khái niệm hóa ph©n tÝch m«i tr-êng
Mục đích: Nhiệm vụ cơ bản của hóa phân tích ngày nay:
phân tích định tính, định lượng, xác định cấu trúc, đánh
giá kết quả và chất lượng sản phẩm...
Xác định sự hiện diện và hàm lượng của
các chất gây ô nhiễm môi trường

 Tìm hiểu nguyên nhân
 Đánh giá mức độ ô nhiễm

Đề xuất biện pháp xử lý (giảm
thiểu và loại trừ)

Quan trắc phân tích môi tr-ờng phải trả lời đ-ợc

vấn đề gỡ?
1. Yếu tố ô nhiễm nào, chất nào có hại cho môi tr-ờng đã xuất
hiện, chúng từ đâu ra và hàm l-ợng là bao nhiêu.
2. Chất ô nhiễm độc hại đó tồn tại trong môi tr-ờng nh- thế nào.
3. Sự lan truyền phát tán của chúng ra sao trong môi tr-ờng và các
hệ ST.
4. Chúng tồn tại, tích tụ, sa lắng tập trung thế nào.
5. Tác động của chúng thế nào đối với môi tr-ờng, con ng-ời và
sinh vật.
6. Ph-ơng h-ớng và khả nng khắc phục loại trừ chúng thế nào.
7. Cách dự phòng để chống chúng tái ô nhiễm nh- thế nào.
8. Tuyên truyền, khuyến cáo dân chúng thế nào, cần phải làm gỡ
tr-ớc sự ô nhiễm đó, phòng chống và bảo vệ môi tr-ờng ra sao,
v.v.


1.4. Đảm bảo và kiểm soát chất lượng trong
quan trắc và phân tích môi trường
1.4.1. Một số khái niệm
1.4.2 QA/QC trong hoạt động tại hiện trường

1.4.3. QA/QC trong hoạt động ở PTN
1.4.3. QA/QC trong lập báo cáo


1.4.1. Một số khái niệm
1. Bảo đảm chất lượng (QA: Quality Assurance) trong quan

trắc môi trường là một hệ thống tích hợp các hoạt động quản lý
và kỹ thuật trong một tổ chức nhằm bảo đảm cho hoạt động quan
trắc môi trường đạt được các tiêu chuẩn chất lượng đã quy định.
2. Kiểm soát chất lượng (QC: Quality Control) trong quan
trắc môi trường là việc thực hiện các biện pháp để đánh giá, theo
dõi và kịp thời điều chỉnh để các phép đo đạt được độ chính xác và
độ tập trung theo yêu cầu của các tiêu chuẩn chất lượng, nhằm bảo
đảm cho hoạt động quan trắc môi trường đạt các tiêu chuẩn chất
lượng này.


1.4.2 QA/QC trong hoạt động tại hiện trường
Hoạt động tại hiện trường bao gồm:
 Hoạt động lấy mẫu
 Vận chuyển mẫu
 Đo, phân tích tại hiện trường

 Thuốc thử, hoá chất bảo quản mẫu
 Nước cất
 Dụng cụ chứa mẫu
 Kiểm soát chất lượng và khắc phục sai sót

Tuỳ thuộc vào thành phần môi trường mà có các phương
pháp tiến hành khác nhau.


Mẫu QC hiện trường
(phần QA/QC hiện trường)
1. Mẫu trắng dụng cụ chứa mẫu
2. Mẫu trắng dụng cụ lấy mẫu

3. Mẫu trắng thiết bị lọc mẫu
Mẫu
QC
hiện
trường

4. Mẫu trắng vận chuyển và mẫu trắng hiện trường
5. Mẫu đúp (mẫu chia đôi)
6. Mẫu lặp theo thời gian
7. Mẫu lặp theo không gian
8. Mẫu chuẩn đối chứng hiện trường

9. Mẫu lặp hiện trường
10. Mẫu thêm


1. Mẫu trắng dụng cụ chứa mẫu
 Lấy một dụng cụ chứa mẫu một cách ngẫu nhiên, cho nước cất vào và
mang ra hiện trường. Mẫu này được bảo quản, vận chuyển và phân tích
các thông số trong PTN tương tự như các mẫu thông thường.
Mẫu này nhằm kiểm soát sự nhiễm bẩn do quá trình rửa, bảo quản dụng cụ
2. Mẫu trắng dụng cụ lấy mẫu
 Dùng nước cất tráng hoặc đổ vào dụng cụ lấy mẫu. Sau đó cho vào chai
chứa mẫu. Mẫu được bảo quản, vận chuyển và phân tích các thông số
tương tự như mẫu cần lấy.
Mẫu loại này nhằm kiểm soát mức độ ô nhiễm trong quá trình bảo quản,
sử dụng dụng cụ lấy mẫu.
3. Mẫu trắng thiết bị lọc mẫu
 Cho nước cất hai lần lọc qua dụng cụ lọc mẫu. Phần lọc được nạp vào
dụng cụ chứa mẫu và được bảo quản vận chuyển về phòng thí nghiệm

tương tự như các mẫu đã lấy để phân tích các thông số môi trường.


4. Mẫu trắng vận chuyển và mẫu trắng hiện trường
Nước cất tinh
khiết

Phần A(Giữ lại trong
phòng TN)

Phần B (Chia làm
hai phần)

Mẫu trắng hiện
trường
(Xử lý như mẫu thật)

Mẫu trắng vận
chuyển
(Không xử lý)


5. Mẫu đúp (mẫu chia đôi)
 Chia một mẫu thành 2 hay nhiều mẫu giống nhau.

→ Mẫu này sử dụng để đánh giá các sai số ngẫu nhiên và hệ thống do có sự
thay đổi trong thời gian lấy và vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm.

6. Mẫu lặp theo thời gian
 Lấy mẫu tại các thời điểm khác nhau.

→ Mẫu loại này để đánh giá sự biến động theo thời gian của các thông số môi
trường trong khu vực.
7. Mẫu lặp theo không gian
 Lấy hai hoặc nhiều mẫu cùng một lúc trên một lát cắt ngang đã được xác

định trước trong thuỷ vực.
→ Mẫu loại này dùng để đánh giá sự biến động theo không gian của các thông
số môi trường.


8. Mẫu chuẩn đối chứng hiện trường
 Mẫu chuẩn đối chứng vận chuyển là một lượng nước tinh khiết có

chứa chất phân tích (chất chuẩn) biết trước nồng độ được chuyển từ
PTN ra hiện trường sau đó quay trở về cùng với mẫu thật. Tại hiện
trường không mở nắp đậy mẫu.
Dùng xác định sự nhiễm bẩn và sự mất mát chất phân tích có thể
xảy ra khi xử lý mẫu, vận chuyển và bảo quản mẫu.
 Mẫu chuẩn đối chứng hiện trường là lượng nước tinh khiết có chứa

chất phân tích (chất chuẩn) biết trước nồng độ được mang từ PTN ra
ngoài hiện trường và tiến hành xử lý như mẫu thật
Dùng xác định sự nhiễm bẩn hoặc sự mất mát chất phân tích xảy ra
do dụng cụ lấy mẫu, dụng cụ xử lý mẫu và ảnh hưởng của điều kiện
môi trường trong suốt quá trình lấy mẫu cho về đến PTN.


9. Mẫu lặp hiện trường: Là hai (hoặc nhiều hơn) mẫu được lấy tại
cùng một vị trí, sử dụng cùng một thiết bị lấy mẫu và được cùng một cán

bộ tiến hành, được xử lý, bảo quản, vận chuyển và phân tích các thông
số trong PTN tương tự như mẫu thật.
Mẫu QC loại này được sử dụng để kiểm soát độ chụm của việc lấy
mẫu ngoài hiện trường.
10. Mẫu thêm hiện trường: Việc thêm chất phân tích (chất chuẩn) đã
biết trước nồng độ vào nước cất hay nước khử ion cùng thời điểm lấy
mẫu ngay tại hiện trường để xem xét sự phân huỷ các thông số kể từ khi
lấy mẫu.
Mẫu thêm được sử dụng khi bắt đầu một kỹ thuật mới hoặc thiết bị
mới để bảo đảm rằng phương pháp hoặc thiết bị là thích hợp cho các
mẫu đang được lấy.