Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện lưu trữ nước cấp đến hàm lượng các hợp chất nitơ và vi sinh vật phân giải

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Thị Thu Hoài
Nguyễn Thị Thu Hoài

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN
LƢU TRỮ
NƢỚC
ĐẾN HÀM
LƢỢNG
NGHIÊN
CỨU
ẢNHCẤP
HƢỞNG
CỦA ĐIỀU
KIỆN
CÁC LƢU
HỢP TRỮ
CHẤT
NITƠCẤP
VÀ VI
SINH
VẬT
CHUYỂN
NƢỚC
ĐẾN
HÀM
LƢỢNG

HÓA
CÁC HỢP CHẤT NITƠ VÀ VI SINH VẬT PHÂN GIẢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2017
Hà Nội – 2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Hà Nội – 2017

Nguyễn Thị Thu Hoài

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN
LƢU TRỮ NƢỚC CẤP ĐẾN HÀM LƢỢNG
CÁC HỢP CHẤT NITƠ VÀ VI SINH VẬT PHÂN GIẢI

Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng
Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Đồng Kim Loan
TS. Lê Thị Hoàng Oanh

Hà Nội – 2017

LỜI CAM ĐOAN
Tôixincamđoanđâylàcôngtrìnhnghiêncứucủariêngtôi.Các
nêutrongluậnvănlàtrungthựcvà

chƣa

từng

số

liệu,kếtquả

đƣợcaicôngbốtrongbất

kỳcôngtrìnhnghiêncứunàokhác.
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thu Hoài


LỜI CẢM ƠN
Đểhoànthànhluậnvănnày,tácgiảđãnhậnđƣợcsựgiúpđỡtậntìnhcủa
PGS.TS.Đồng Kim LoanvàTS.Lê Thị Hoàng Oanh,những ngƣờithầyđãtrực tiếp
hƣớngdẫnvàchỉdẫnnhữngđịnh

hƣớngnghiên

cứu,kiếnthứcchuyênmôn,và

hơnhếtlàtruyềnchotácgiảlòngđammêkhoahọcvàtinhthầntựgiáctronghọc
tậpnghiêncứu.Tácgiảxinchânthànhbàytỏlòngbiếtơnsâusắcvềsựgiúpđỡ
quýbáunàyvớicácthầy,những ngƣờiđã hết lònggiúpđỡvà tạomọiđiềukiệntốt nhấtđể
tácgiả họctập,nghiêncứuvà hoànthànhluận văn này.
Tácgiảxinbàytỏlòngcảmơntớicácthầy,côvàtậpthểcánbộ

KhoaMôi

trƣờngĐạihọcKhoahọcTựnhiênHàNội

trƣờng

đãđónggópnhững

ýkiếnchânthành,bổíchđểgiúptácgiảnghiêncứuvàhoàn thànhluậnvăn.
TácgiảxinbàytỏlòngcảmơnsâusắcđếntậpthểcánbộPhòngthínghiệm CEMM –
khoa

Môi

trƣờng,

trƣờng

ĐạihọcKhoa

họcTựnhiên

Nộiđãgiúpđỡvàtạođiềukiệntốtnhấtchotácgiảtrongquátrìnhthựchiệnlấy

Hà
mẫuvà

phântíchmẫumôi trƣờng,để tácgiảcó thểhoànthiệntốtluận văn này.
Tácgiảcũngxingửilờicảmơntới các học viên nơi tác giả học tập, đã giúp đỡ và
đóng góp ý kiến cho tác giả trong suốtthờigian họctập và nghiêncứuđể
hoànthànhluận vănnày.
Cuốicùng,tácgiảxingửilờicảmơntớinhững
đình,đãluônởbêncạnh

vàđộng

ngƣờithânyêutronggia

viêntácgiảcảvềvậtchấtvàtinhthầnđểtácgiả

vữngtâmhoànthànhluậnvăncủamình.
Tácgiả xinbàytỏlòngbiếtơnsâusắcvề tấtcả sự giúpđỡquýbáunày!
Tác giả luận văn


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC CÁC TỪ VÀ CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................................2
3. Nội dung nghiên cứu ...............................................................................................2
Chƣơng 1. TỔNG QUAN ...........................................................................................3

1.1. Nguyên nhân tồn tại các hợp chất nitơ trong nƣớc cấp........................................3
1.2. Độc tính của các hợp chất nitơ trong nƣớc ..........................................................4
1.3. Sự chuyển hóa các hợp chất nitơ trong nƣớc nhờ vi sinh vật ..............................5
1.4. Hiện trạng nhiễm các hợp chất nitơ trong các nguồn nƣớc cấp và nƣớc cấp
sinh hoạt ở Việt Nam…………………………………..………………………..10
1.5. Tình hình nghiên cứu về quá trình chuyển hóa các hợp chất nitơ trong
nƣớc cấp sinh hoạt………………………………………………………………13
1.6. Tổng quan về các hình thức lƣu trữ nƣớc cấp sinh hoạt…………….…….14
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................15
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ........................................................................................18
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................................19
2.2.1. Phƣơng pháp thu thập, tổng quan tài liệu .......................................................19
2.2.2. Phƣơng pháp thực nghiệm ..............................................................................19
2.2.3. Phƣơng pháp phân tích ....................................................................................23
2.2.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu...............................................................................25
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................26
3.1. Kết quả về sự biến đổi của một số yếu tố vi môi trƣờng trong các điều kiện lƣu
trữ nƣớc cấp sinh hoạt ..............................................................................................25
3.2. Kết quả về sự biến đổi các vi sinh vật chuyển hóa trong các điều kiện lƣu trữ nƣớc
cấp sinh hoạt............................................................................................................................. 29
3.3. Kết quả về sự biến đổi các hợp chất nitơ trong các điều kiện lƣu trữ nƣớc cấp
sinh hoạt ................................................................................................................................. 36
3.4. Thảo luận về sự biến đổi các hợp chất nitơ và vi sinh vật chuyển hóa trong các
điều kiện lƣu trữ nƣớc cấp sinh hoạt…………………………………………….…50
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................60
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................63
PHỤ LỤC ..................................................................................................................68


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Giới hạn cho phép hàm lƣợng amoni, nitrit và nitrat trong nƣớc………..5
Bảng 1.2. Loại dụng cụ chứa nƣớc tại một số địa phƣơng………………………...15
Bảng 3.1. Tỷ lệ nitơ tạo ra hay mất đi do tác động tổng hợp của các quá trình
chuyển hóa nitơ trong điều kiện xáo trộn thoáng khí (bể B1)…………………….47
Bảng 3.2. Tỷ lệ nitơ tạo ra hay mất đi do tác động tổng hợp của các quá trình
chuyển hóa nitơ trong điều kiện kín khí (bể B2)…………………………………..48
Bảng 3.3. Tỷ lệ nitơ tạo ra hay mất đi do tác động tổng hợp của các quá trình
chuyển hóa nitơ trong điều kiện tĩnh, hở (bể B3)………………………………….49


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Địa điểm đặt thiết bị nghiên cứu ................................................................17
Hình 2.2. Bể lƣu trữ nƣớc sử dụng trong quá trình nghiên cứu ................................19
Hình 2.3. Bể nghiên cứu trong điều kiện xáo trộn thoáng khí ..................................20
Hình 2.4. Bể nghiên cứu trong điều kiện kín khí ......................................................21
Hình 2.5. Bể nghiên cứu trong điều kiện tĩnh, hở .....................................................22
Hình 3.1. Biến động của nhiệt độ trong các bể nghiên cứu ......................................25
Hình 3.2. Biến động của pH trong các bể nghiên cứu ..............................................26
Hình 3.3. Biến động của DO trong các bể nghiên cứu .............................................27
Hình 3.4. Biến thiên mật độ vi khuẩn amon hóa .......................................................29
Hình 3.5. Biến thiên mật độ vi khuẩn AOB ..............................................................31
Hình 3.6. Biến thiên mật độ vi khuẩn Azotobacter ...................................................33
Hình 3.7. Biến thiên mật độ vi khuẩn Clostridium ...................................................34
Hình 3.8. Biến thiên mật độ vi khuẩn khử nitrat.......................................................35
Hình 3.9. Sự thay đổi nồng độ NH4+-N trong các bể nghiên cứu……………...….37
Hình 3.10. Sự thay đổi nồng độ NO2--N trong các bể nghiên cứu….…….………..38
Hình 3.11. Sự thay đổi nồng độ NO3--N trong các bể nghiên cứu……….………...40
Hình 3.12. Sự thay đổi nồng độ N - hữu cơ trong các bể nghiên cứu……..……….41
Hình 3.13. Sự thay đổi nồng độ N tổng trong các bể nghiên cứu……….……..…..43
Hình 3.14. Sự biến thiên nồng độ nitơ tổng và mật độ vi khuẩn khử nitrat,

Azotobacter,Clostridium trong điều kiện lƣu trữ xáo trộn thoáng khí……………44
Hình 3.15. Sự biến thiên nồng độ nitơ tổng và mật độ vi khuẩn khử nitrat,
Azotobacter, Clostridium trong điều kiện lƣu trữ kín khí………………………….45
Hình 3.16. Sự biến thiên nồng độ nitơ tổng và mật độ vi khuẩn khử nitrat,
Azotobacter, Clostridium trong điều kiện lƣu trữ tĩnh hở………………………….45
Hình 3.17.Sự biến đổi hàm lƣợng các vi sinh vật cùng yếu tố ảnh hƣởng trong điều
kiện xáo trộn thoáng khí – B1……………………………………...………………50
Hình 3.18. Sự biến đổi của các hợp chất nitơ và một số chỉ tiêu hóa học khác trong
điều kiện xáo trộn thoáng khí – B1………………………………………….…..…51
Hình 3.19. Sự biến đổi hàm lƣợng các vi sinh vật cùng yếu tố ảnh hƣởng trong điều
kiện kín khí – B2……………………………………………………………..…….54
Hình 3.20. Sự biến đổi của các hợp chất nitơ và một số chỉ tiêu hóa học khác trong
điều kiện kín khí – B2…………………………………………………….……..…55
Hình 3.21. Sự biến đổi hàm lƣợng các vi sinh vật cùng yếu tố ảnh hƣởng trong điều
kiện tĩnh, hở – B3…………………..…………………………………………...….58
Hình 3.22. Sự biến đổi của các hợp chất nitơ và một số chỉ tiêu hóa học khác trong
điều kiện tĩnh, hở – B3………………………………………………….….…..…..58


DANH MỤC CÁC TỪ VÀ CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Giải thích
STT

Ký hiệu

1

AOB

2

Anammox

3

BTNMT

4

BYT

Bộ Y tế

5

COD

Nhu cầu ôxy hoá học

Chemical oxigen demand

6

DO

Oxihòatan

Dissolved Oxigen

7

MPN

Số lƣợng chắc chắn nhất có thể

Most probable number

8

NOB

Vi khuẩn oxi hóa nitrit

Nitrite-oxidizingbacteria

9

QCVN

Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia

10

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

Tiếng Việt
Vi khuẩn oxi hóa amoni
Quá trình oxi hóa amoni bằng

nitrit trong điều kiện kỵ khí

Tiếng Anh
Ammonia-oxidizing bacteria
AnaerobicAmmoniumOxidation

Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nƣớc có vai trò hết sức quan trọng trong việc bảo vệ và chăm sóc sức khỏe
cộng đồng.Các nguồn nƣớc đƣợc sử dụng chủ yếu là nƣớc mặt và nƣớc ngầm đã
qua xử lý hoặc sử dụng trực tiếp. Phần lớn chúng đều bị ô nhiễm bởi các tạp chất
với thành phần và mức độ khác nhau tùy thuộc vào điều kiện địa lý, đặc thù sản
xuất, sinh hoạt của từng vùng và phụ thuộc vào địa hình mà nó chảy qua hay vị trí
tích tụ. Ngày ngay, với sự phát triển của nền công nghiệp, quá trình đô thị hóa và
bùng nổ dân số đã làm cho nguồn nƣớc tự nhiên ngày càng cạn kiệt và ô
nhiễm.Hoạt động nông nghiệp sử dụng các loại phân bón trên diện rộng, các loại
nƣớc thải công nghiệp, sinh hoạt giàu hợp chất nitơ thải vào môi trƣờng làm cho
nƣớc nguồn nƣớc ngầm ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng mà chủ yếu là nhiễm
amoni.
Theo khảo sát của các nhà khoa học, phần lớn nƣớc ngầm ở vùng đồng bằng
Bắc Bộ nhƣ tại Hà Nội, Hà Tây, Ninh Bình, Hải Dƣơng... đều bị nhiễm amoni
(NH4+) rất nặng, vƣợt tiêu chuẩn nhiều lần. Tại các tỉnh Đồng bằng Bắc Bộ, đặc biệt
là Hà Nội, xác suất các nguồn nƣớc ngầm nhiễm amoni ở nồng độ cao hơn tiêu
chuẩn (3mg/L) là khoảng 70-80%. Ngoài amoni, không ít nguồn nƣớc còn chứa khá
nhiều hợp chất hữu cơ, độ ôxy hóa có nguồn đạt tới 30-40 mgO/L [21].Số liệu quan
trắc quốc gia do Liên đoàn Địa chất thuỷ văn - Địa chất công trình miền Bắc quản
lý và Phòng Kiểm tra chất lƣợng của Công ty Kinh doanh nƣớc sạch Hà Nội cũng

khẳng định nhiều vùng nƣớc ngầm nhiễm amoni ở mức độ khác nhau, nặng nhất là
phía Nam thành phố Hà Nội [9]. Trong thực tế, còn có một số nguồn nƣớc cấp cho
sinh hoạt có hàm lƣợng amoni cao. Nhƣ vậy, tình trạng nhiễm bẩn amoni và hợp
chất hữu cơ trong nƣớc ngầm và nƣớc cấp sinh hoạt ở Đồng bằng Bắc Bộ nói chung
và Hà Nội nói riêng đã đến mức báo động, ảnh hƣởng không nhỏ đến sức khỏe con
ngƣời.

1


Vấn đề ô nhiễm amoni trong nguồn nƣớc ngầm, nƣớc cấp tại nhà máy và nƣớc
sinh hoạt tại hộ gia đình khu vực Hà Nội đã đƣợc một số tác giả nghiên cứu và công
bố[1,3, 9, 18]; đặc biệt quan trọng là nguy cơ tái nhiễm bẩn nguồn nƣớc sinh hoạt
trong các thiết bị lƣu trữ. Amoni (NH4+) là chỉ tiêu cảm quan, tuy nhiên trong quá
trình khai thác, xử lý, lƣu trữ, amoni đã đƣợc chuyển hóa một phần thành nitrit và
nitrat có thể chuyển hóa thành nitroamin, một chất có khả năng gây ung thƣ. Hàm
lƣợng nitrit và nitrat trong nƣớc uống cao là một vấn đề đáng quan tâm, do chúng là
nguồn gốc gây bệnh methemoglobin - huyết cho trẻ sơ sinh và cả ngƣời lớn.Nó có
thể làm cho da của trẻ sơ sinh có màu xanh xỉn, gây kích thích, hôn mê nếu ở thể
nặng. Nếu không đƣợc điều trị kịp thời có thể dẫn đến tử vong mà ngƣời ta gọi là
hội chứng Blue Syndrome hay còn gọi tắt là BBS.
Do vậy, đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện lưu trữ nước cấp
đến hàm lượng các hợp chất nitơ và vi sinh vật phân giải”nhằm xác định sự có
mặt của vi sinh vật và sự thay đổi nồng độ các hợp chất nitơ trong nƣớc cấp ở các
điều kiện lƣu trữ nƣớc sinh hoạt khác nhau.Đây là cơ sở khoa học cho việc đề xuấ t
các giải pháp kh ắc phục khả năng gây đô ̣c do nồ ng đô ̣ tổ ng NO

2

-

+ NO3- vƣơ ̣t quá

ngƣỡng cho phép đối với nƣớc ăn uống và sinh hoạt trong trƣờng hợp nguồn nƣớc
cấ p sinh hoa ̣t có nồ ng đô ̣ amoni cao.
2. Mục tiêu của đề tài
Xác định ảnh hƣởng của điều kiện lƣu trữ nƣớc cấp đến hàm lƣợng các hợp
chất nitơ và vi sinh vật chuyển hóa.
3. Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát diễn biến của một số yếu tốvi môi trƣờng (nhiệt độ, pH, DO)trong
các điều kiện lƣu trữ nƣớc cấp sinh hoạt có nồng độ amoni cao.
- Nghiên cứu và đánh giá ảnh hƣởng của các điều kiện lƣu trữ nƣớc cấp sinh
hoạt khác nhau đến sự có mặt và mật độ của các vi sinh vật chuyển hóa.

2


- Nghiên cứu và đánh giá ảnh hƣởng của các điều kiện lƣu trữ nƣớc cấp sinh
hoạt khác nhau đến sự chuyển hóa các hợp chất nitơ.

3


Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1. Nguyên nhân tồn tại các hợp chất nitơ trong nƣớc cấp
Sự có mặt của các hợp chất nitơ trong nƣớc cấp là do nƣớc cấp sinh hoạt bị
nhiễm amoni từ các nguồn khác nhau nhƣ: nguồn nƣớc thô ban đầu cấp cho các nhà
máy nƣớc; từ quá trình sản xuất, phân phối, lƣu trữ và sử dụng; trong đó xảy ra sự
chuyển hóa quyết định sự tồn tại của các dạng hợp chất nitơ khác nhau.
Nhiễm amoni từ nguồn nƣớc thô ban đầu đƣợc đánh giá là nguyên nhân chủ

yếu nhất. Ngoài ra, amoni cũng có thể đƣợc thêm vào nƣớc trong quá trình xử
lý.Đây là một biện pháp khử trùng nƣớc cấp sinh hoạt để tạo thành cloamin - một
chất khử trùng thứ cấp. Việc bổ sung một lƣợng dƣ amoni hoặc clo không phù hợp
theo tỷ lệ có thể dẫn đến sự hiện diện của amoni trong nƣớc thành phẩm. Amoni
cũng có thể đƣợc hình thành trong đƣờng ống phân phối nƣớc, trong quá trình lƣu
trữ nƣớc do nhiều nguyên nhân khác nhau.
Có hai loại nguồn nƣớc thô phổ biến nhất để sử dụng làm nƣớc cấp sinh hoạt,
đó là nƣớc mặt và nƣớc ngầm. Nƣớc mặt, nƣớc ngầm có thể bị nhiễm amoni từ các
nguồn khác nhau: từ khí quyển (nƣớc mƣa); phân bón; chất thải công nghiệp; chất
thải sinh hoạt; các hệ thống vệ sinh; chất thải chăn nuôi; từ nguồn nitơ tại chỗ trong
các hợp chất hữu cơ; từ khoáng chất địa chất. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình
trạng nhiễm amoni trong nƣớc ngầm nhƣng một trong những nguyên nhân chính là
do việc sử dụng quá mức lƣợng phân bón hữu cơ, thuốc trừ sâu, hóa chất, thực vật
đã gây ảnh hƣởng đến nguồn nƣớc; do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ làm
đẩy nhanh quá trình nhiễm amoni trong nƣớc ngầm. Nƣớc ngầm nhiễm amoni do
quá trình thấm xuyên nƣớc mặt xuống các tầng phía dƣới qua các cửa sổ địa chất
thủy văn. Các hợp chất nitơ sẽ từ nƣớc mặt thấm xuống nƣớc dƣới đất [3].Nhƣ
vậy nếu nguồn nƣớc mặt chứa các hợp chất nitơ thì dẫn đến nguồn nƣớc ngầm
cũng chứa các hợp chất nitơ.

4


1.2. Độc tính của các hợp chất nitơ trong nƣớc
Amoni trong nƣớc tồn tại ở 2 dạng: không ion hoá (NH3) và ion hoá (NH4+).
Độc tính của amoni phụ thuộc vào dạng tồn tại của nó trong nƣớc.Các phân tử NH3
độc hơn so với NH4+, điều này phụ thuộc vào pH và nhiệt độ của nƣớc.Ion NH4+ ít
độc hại hơn và tồn tại ở pH thấp hơn.Khi pH tăng từ 7-8 thì có sự chuyển
NH4+thành NH3 [23].
Tài liệu Hƣớng dẫn về chất lƣợng nƣớc uống của Tổ chức Y tế thế giới cũng

nhƣ QCVN 01:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc ăn
uống không coi amoni là chất gây nguy hại cho sức khoẻ con ngƣời mà xếp vào
nhóm các chất có thể làm ngƣời dùng nƣớc than phiền vì lý do cảm quan (mùi ,
vị).Amoni không gây ảnh hƣởng trƣ̣c tiế p đế n sƣ́c khoẻ con ngƣời , nhƣng trong quá
trình khai thác , xƣ̉ lý , phân phối, lƣu trữ…amoni đƣơ ̣c chuyể n hoá thành nitrit
(NO2-) và nitrat (NO3-) là những chấ t có tin
́ h đô ̣c ha ̣i tới con ngƣời.
Nitrat và nitrit là những tác nhân gây ảnh hƣởng tới sức khỏe cộng đồng và là
một trong những nguyên nhân gây ra hai loại bệnh: methaemoglobinemia: hội
chứng da xanh ở trẻ sơ sinh và ung thƣ dạ dày ở ngƣời lớn [18].
Khi đi vào cơ thể, nitrat tham gia phản ứng khử ở dạ dày và đƣờng ruột do
tácdụng của các men tiêuhoá sinh ra nitrit.Nitrit sau đó phản ứng với hemoglobin
tạo thành methaemoglobinemia làm mất khả năng vận chuyển oxi của hemoglobin.
Thông thƣờng hemoglobin chứa ion Fe(II) (ion này có khả năng liên kết với
oxi), nên khi có mặt NO2- nó sẽ chuyển hoá thành Fe(III)làm cho hồng cầu không
thực hiện đƣợc nhiệm vụ chuyển tải oxi. Nếu duy trì lâu sẽ dẫn tới tử vong[10].
4HbFe2+(O2) +4NO2- + 2H2O → 2HbFe3+ + OH- +4NO3- +O2
Sự tạo thành methaemoglobinemia đặc biệt thấy rõ ở trẻ em. Trẻ em mắc
chứng bệnh này thƣờng xanh xao và dễ bị đe doạ đến cuộc sống đặc bệt là trẻ dƣới
6 tháng tuổi.
Ngoài ra, NO2 trong cơ thể dễ tác dụng với các axit amin tạo thành nitrosamin
một hợp chất gây ung thƣ.

5


R

R1
N – H + NO2 + H.

N – N = O + H2 O

R

R2

Các hợp chất nitroso đƣợc tạo thành từ các amin bậc hai và các axit nitrơ
(HNO2) có thể trở nên bền vững hơn nhờ tách lại proton để trở thành nitrosamin.
Các amin bậc ba trong môi trƣờng axit yếu ở pH=3- 6 với sự có mặt của ion
nitrit chúng dễ dàng phân huỷ thành andehit và amin bậc hai. Sau đó amin bậc hai
tiếp tục chuyển thành nitrosamin.
Do độc tính của amoni, nitrit và nitrat mà các tổ chức y tế thế giới và các quốc
gia đều có những qui định về hàm lƣợng của các ion này trong nƣớc. Ở Việt Nam,
Bộ Tài Nguyên Môi Trƣờng, Bộ Y tế đã ban hành các quy chuẩn và tiêu chuẩn về
hàm lƣợng cho phép amoni, nitrit và nitrat nhƣ sau:
Bảng 1.1. Giới hạn cho phép hàm lƣợng amoni, nitrit và nitrat trong nƣớc
Nƣớc mặt (QCVN 08:2015/BTNMT)

Nƣớc ngầm

Nƣớc ăn uống

Mục đích

Mục đích

(QCVN

(QCVN

sinh hoạt

khác

09:2015/BTNMT)

01:2009/BYT)

(A1)

(B1)

NH4+ - N

0,3 (mg/L)

0,9 (mg/L)

1 (mg/L)

NH4+

3,0 (mg/L)

NO2- - N

0,05(mg/L)

0,05 (mg/L)

1 (mg/L)

NO2-

3,0 (mg/L)

NO3- - N

2,0 (mg/L)

10 (mg/L)

15 (mg/L)

NO3-

50 (mg/L)

Ion

1.3. Sự chuyển hóa các hợp chất nitơ trong nƣớc nhờ vi sinh vật
1.3.1. Quá trình cố định nitơ
Quá trình cố định nitơlà quá trình chuyển hóa khí N2 trong khí quyển thành
amoni (NH4+) [54].
N2+8H++8e-2NH3+H2
Vi sinh vật cố định nitơ là các nhóm vi sinh vật có khả năng thực hiện quá
trình cố định nitơ. Trong các vi sinh vật có khả năng cố định nitơ theo kiểu không

6

cộng sinh, vi khuẩnAzotobacter và Clostridium đƣợc đánh giá là có thể phân tán
rộng rãi trong tất cả các hệ sinh thái. Vi khuẩn Azotobacterlà vi khuẩn cố định nitơ
trong điều kiện hiếu khí, vi khuẩnClostridium là vi khuẩn cố định nitơ trong điều
kiện kỵ khí. Azotobacter thích hợp nhất với pH = 7,2 - 8,2 song chúng có thể phát
triển đƣợc ở pH từ 4,5 - 9,0; chúng thích hợp với nhiệt độ từ 25 đến 300C.
Clostridium có khả năng phát triển ở pH = 4,7 - 8,5; bào tử của chúng có thể chịu
đƣợc nhiệt độ cao, có thể sống đƣợc 1 giờ ở nhiệt độ 800C [5].
1.3.2. Quá trình amon hóa
Trong các cơ thể động/thực vật, nitơ là một nguyên tố chính và là thành phần
của nhiều hợp chất tham gia quá trình chuyển hóa sinh hoá. Ở các thành phần đó,
nitơ thƣờng nằm trong các hợp chất phức tạp nhƣ protein, axit nucleic, chất màu…
Khi cơ thể sinh vật chết đi, dƣới tác dụng của các nhóm vi sinh vật hoại sinh,
protein đƣợc phân giải thành các axit amin. Các axit amin lại vi sinh vật phân giải
thành NH3 hoặc NH4+. Quá trình phân giải protein và các hợp chất hữu cơ khác có
chứa nitơ tạo thành NH3 hoặc NH4+ chính là quá trình amonhóa [5]. Các vi sinh vật
có khả năng thực hiện quá trình amon hóa bao gồm vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm. Các
vi sinh vật amon hóa có khả năng tiết men phân giải protein vào môi trƣờng, thủy
phân thành các aminoaxit. Khi đó, chúng sử dụng các aminoaxit này trong quá trình
dị hóa và đồng hóa. Các sản phẩn đặc trƣng của quá trình phân giải protein là NH3
và H2S. Quá trình phân giải protein có thể xảy ra trong các điều kiện hiếu khí và kỵ
khí. Trong điều kiện hiếu khí, các hợp chất hữu cơ có chứa nitơ đƣợc phân giải bởi
các loài trong giống Bacillusvà Pseudomonas, các đại diện trong họ
Enterobacteriaceae, các xạ khuẩn và nấm. Trong đó, vai trò quan trọng và chủ yếu
nhất là giống Bacillus. Trong điều kiện kỵ khí thì các loài trong giống Clostridium
tham gia quá trình chuyển hóa này. Trong điều kiện thông khí hạn chế, quá trình
amon hóa đƣợc thực hiện bới các loài vi khuẩn và trực khuẩn kỵ khí tùy nghi [5].
Thông số pH là một trong các yếu tố quan trọng khác ảnh hƣởng đến quá trình
amon hóa. Các nghiên cứu đƣợc thực hiện bởi Waksman (1923) và Kappen et al.

7


(1949) cho thấy độ pH tối ƣu cho quá trình là trung tính hoặc hơi kiềm, quá trình
khoáng hoá bị hạn chế ở mức độ pH thấp. Tốc độ quá trình amon hóa giảm khi pH
giảm trong môi trƣờng [34].
1.3.3. Quá trình nitrat hóa
Nitrat hóa là quá trình oxi hóa amoni thành nitrat với tác nhân là oxi bởi nhóm
vi khuẩn nitrat hóa, bao gồm 2 nhóm tiến hành 2 giai đoạn của quá trình. Giai đoạn
oxi hóa NH4+ thành NO2- gọi là giai đoạn nitrit hóa, giai đoạn oxi hóa NO2- thành
NO3- gọi là giai đoạn nitrat hóa [47].
+ Giai đoạn nitrit hoá:
Quá trình oxy hoá NH4+ tạo thành NO2- đƣợc tiến hành bởi nhóm vi khuẩn
nitrit hoá – vi khuẩn AOB (Ammonia Oxidizing Bacteria). Chúng thuộc nhóm vi
sinh vật tự dƣỡng hoá năng, nhóm vi khuẩn nitrit hoá bao gồm 4 chi khác nhau:
Nitrozomonas, Nitrozocystis, Nitrozolobus và Nitrosospira, có khả năng oxy hoá
NH4+ bằng oxi không khí và tạo ra năng lƣợng. Nhóm vi khuẩn thực hiện thực hiện
quá trình oxi hóa amoni chủ yếu là vi khuẩn thuộc chi Nitrosomonas.
NH4+ + 3/2 O2 → NO2-+ H2O + 2H+ + năng lƣợng
Enzym xúc tác cho quá trình này là các enzym của quá trình hô hấp háo khí.
+ Giai đoạn nitrat hóa:
Quá trình oxi hoá NO2- thành NO3- đƣợc thực hiện bởi nhóm vi khuẩn oxi hóa
nitrit. Chúng là những vi sinh vật tự dƣỡng hoá năng có khả năng oxi hoá NO2- tạo
thành năng lƣợng. Nhóm vi khuẩn tham gia oxi hóa nitrit chủ yếu là nhóm vi khuẩn
thuộc chi Nitroacter để sản xuất năng lƣợng cho các hoạt động của chúng [50].
NO2- + 1/2 O2 → NO3- + năng lƣợng
Cả hai nhóm vi khuẩn trên đều là các sinh vật hiếu khí. Sự tồn tại và phát triển
của chúng phụ thuộc vào các yếu tố môi trƣờng là: nồng độ amoni, nhiệt độ, pH,

8


ánh sáng, hàm lƣợng oxi hòa tan trong nƣớc và thành phần các vi sinh vật. Amoni
đóng vai trò là chất nền trong quá trình nitrat hóa [50].
Giá trị pH là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến các vi sinh
vật.Khoảng pH tối ƣu cho vi khuẩn Nitrosomonas là 7,0 đến 8,0; pH tối ƣu cho vi
khuẩnNitrobacter là khoảng 7,5 đến 8,0 [50]. Grady và Lim (1980) cũng chỉ ra khả
năng tồn tại của vi khuẩn nitrat và quá trình nitrat hóa phụ thuộc vào pH của môi
trƣờng. Khi pH<4,5 hoặc pH>9 có thể đã làm giảm sự phát triển của các vi khuẩn
nitrat hóa [33].
Nhiệt độ nƣớc cũng có tác động mạnh đến tốc độ sinh trƣởng của vi khuẩn
nitrat hóa. Hầu hết các chủng vi khuẩn nitrat hóa phát triển tối ƣu ở nhiệt độ từ 250C
đến 300C [36].
Oxi hòa tan là yếu tố quan trọng trong quá trình nitrat hóa. Giá trị DO thấp sẽ
hạn chế quá trình nitrat hóa xảy ra. Nitrat hóa chỉ xảy ra dƣới điều kiện hiếu khí ở
mức oxi hoà tan từ 1,0 mg /L trở lên. Ở nồng độ oxi hòa tan dƣới 0,5 mg/L, tốc độ
tăng trƣởng là rất nhỏ. Với DO < 0,2 mg/L thì quá trình nitrat hóa gần nhƣ không
xảy

ra

[37].

Nồngđộoxihòatancao

hơn2mg/Lkhôngcótácdụngthúcđẩy

thêm

sựpháttriểncủa vi khuẩn Nitrosomonas, nhƣng đối với vi khuẩn Nitrobacter thì nhạy
hơn với DO và cho thấy tốc độ tăng trƣởng giảm với DO ít hơn 4 mg/L [51]. Dựa
trên các kết quả nghiên cứu, phạm vi tối thiểu nồng độ DO cần thiết để quá trình
nitrat hóa xảy ra là từ 0,6 đến 3,4 mg/L. Có thể thấy vi khuẩn Nitrosomonas nhạy
cảm hơn vi khuẩn Nitrobacter. Do đó, trong quá trình đánh giá sự tồn tại và phát
triển của vi khuẩn khử nitrat, đề tài chỉ tiến hành phân tích vi khuẩn oxi hóa amoni
(vi khuẩn AOB).
1.3.4. Quá trình khử nitrat
Khử nitrat là quá trình chuyển hóa NO3- thành N2 nhờ vi sinh vật. Để thực hiện
quá trình này đòi hỏi phải có mặt các chất hữu cơ để hạ bớt năng lƣợng.Quá trình
chuyển NO3- thành NO2- thành NO rồi N2O và N2 gọi là quá trình khử nitrat [5].

9


NO3- NO2- NO  N2O N2
Vi khuẩn tham gia thực hiện quá trình này gọi là vi khuẩn khử nitrat. Số lƣợng
vi khuẩn có thể thực hiện quá trình khử nitrat là khá phong phú. Chúng thuộc loại dị
dƣỡng hóa năng hữu cơ, kỵ khí không bắt buộc [5]. Các yếu tố ảnh hƣởng đến tốc
độ quá trình khử nitrat là: nồng độ nitrat, nhiệt độ, hàm lƣợng chất hữu cơ, oxy hòa
tan và mật độ vi sinh vật.
Nồng độ nitrat tăng làm gia tăng tốc độ quá trình khử nitrat [38].
Quá khử trình nitrat cũng phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trƣờng. Quá trình
khử nitat hoá có thể xảy ra trong khoảng 5 35oC. Nhiều loài vi khuẩn khử nitrat dễ
thích nghi với sự thay đổi nhiệt độ, nhiệt độ tối ƣu cho quá trình này là 250C [24].
Quá trình khử nitrat không thể xảy ra khi pH thấp vì ở điều kiện đó vi khuẩn
khử nitrat không hoạt động. Sự ức chế hoàn toàn quá trình xảy ra khi pH < 3,5.
Khoảng pH tối ƣu cho quá trình này là 7- 8 [48].Khử nitrat vẫn có thể xảy ra trong
môi trƣờng khi pH = 11.
Quá trình khử nitrat xảy ra khi NO3- đƣợc vi sinh vật sử dụng làm chất nhận

điện tử trong phản ứng oxi hoá chất hữu cơ thu năng lƣợng. Nếu trong môi truờng
có oxi, vi sinh vật sẽ ƣu tiên sử dụng oxi làm chất nhận điện tử, khi đó quá trình khử
nitat bị cản trở.
1.3.5. Quá trình anammox
Quá

trình

anammox

là

quá

trìnhoxihóaamonibởinitrittrong

điều

kiệnkỵkhí(AnaerobicAmmoniumOxidation-anammox)để tạothànhnitơ phântửmà
khôngcầncungcấpchấthữucơ,chấtdinhdƣỡng. Đây là một quá trình sinh hóa để loại
bỏ nitơ. Trong điều kiện kỵ khí, amoni bị oxi hóa thành khí nitơ bởi vi khuẩn
anammox cùng với sự giảm nitrit.
Quá trình anammox diễn ra tốt nhất trong khoảng nhiệt độ từ 20 – 43oC (tối ƣu
ở 40oC), pH từ 6,7 – 8,3 (tối ƣu pH = 8,0), DO = 0 – 0,2 mg/L
Quá

trình

+
anammoxhoạtđộngtốtnhấttrongkhoảngnhiệt

độtừ20đến430C(tốiƣuở400C);pH từ6,7đến8,3(tốiƣupH =8,0) [25].

10


Vi khuẩn anammox đƣợc phân bố rộng rãi trong môi trƣờng và đã đƣợc phát
hiện ở biển, vùng nƣớc sạch, môi trƣờng đất cũng nhƣ các hệ sinh thái nƣớc thải.
Chúng có tác động sâu sắc đến quá trình chuyển hóa của các hợp chất nitơ. Tuy
nhiên, vi khuẩn anammox nhạy cảm với môi trƣờng xung quanh (nồng độ chất nền,
nhiệt độ, oxy hoà tan,…), và chỉ có thể phát triển tốt trong những điều kiện tối ƣu
(điều kiện hoạt động, chất nền).
1.3.6. Quá trình khử nitrat thành amoni
Quá trình khử nitrat thành amoni xảy ra theo phƣơng trình:
NO3-+4H2+2H+→NH4++3H2O
Trong điều kiện không có oxi, việc khử ion NO3- đến ion NH4+ có thể xảy ra.
Ý nghĩa định lƣợng của quá trình khử nitrat thành amoni (Dissimilatory nitrate
reduction to ammonium - DRNA) phụ thuộc vào các yếu tố nhƣ hàm lƣợng nitrat,
chất hữu cơ và các điều kiện oxi hóa khử. Khi giá trị NO3- thấp và hàm lƣợng chất
hữu cơ cao tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình DNRA [26]. Nhiệt độ cũng là một
yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến quá trình này. Theo nghiên cứu của Dong et al.,
2011, quá trình DRNA xảy ra trong khoảngnhiệt độ giao động từ 30C đến 300C [28].
1.4. Hiện trạng nhiễm các hợp chất nitơ trong các nguồn nƣớc cấp và nƣớc cấp
sinh hoạt ở Việt Nam
Sự nhiễm các hợp chất nitơ trong nƣớc cấp sinh hoạt từ nguồn nƣớc thô ban đầu
(nƣớc mặt, nƣớc ngầm) cấp cho nhà máy xử lý nƣớc là nguyên nhân chủ yếu [14].
Sự phát triển của xã hội, thời kỳ công nghiệp hóa – hiện đại hóa, sức ép dân
số...nhiều nguồn nƣớc mặt đã bị nhiễm amoni. Một số dẫn chứng cụ thể theo Báo
cáo hiện trạng môi trƣờng quốc gia giai đoạn 2011 – 2015 của Bộ TNMT: Giá trị
amoni của sông Hồng thuộc tỉnh Lào Cai thƣờng tăng cao vào 6 tháng đầu năm và

vƣợt quá quy chuẩn cho phép đến hơn 3 lần, giảm trong 6 tháng cuối năm. Sông Sài
Gòn bắt nguồn từ vùng đồi núi Lộc Ninh, ven biên giới Việt - Campuchia và đổ ra
biển.Sông Sài Gòn là một trong những sông lớn của LVHT sông Đồng Nai.Chất

11


lƣợng nƣớc ở đoạn thƣợng lƣu còn khá tốt. Tuy nhiên, tại đoạn sông chảy qua Tp.
Hồ Chí Minh và tỉnh Bình Dƣơng, chất lƣợng nƣớc suy giảm do tiếp nhận chất thải
và nƣớc thải của thị xã Thủ Dầu Một, các cơ sở công nghiệp và khu dân cƣ, đô thị
ven sông Sài Gòn. Đặc biệt ở khu vực hạ lƣu, nhiều nơi có hàm lƣợng amoni vƣợt
quá quy chuẩn cho phép [1].
Hàm lƣợng Amoni trong nƣớc dƣới đất đã ghi nhận giá trị cao nhất vƣợt nhiều
lần giới hạn cho phép của QCVN tại một số điểm thuộc một số vùng trên cả nƣớc,
trong đó cao nhất là tại đồng bằng Bắc Bộ. Riêng khu vực Tây Nguyên chƣa ghi
nhận hiện tƣợng ô nhiễm Amoni trong nƣớc dƣới đất [1].
Số liệu báo cáo định kỳ của Công ty kinh doanh nƣớc sạch Hà nội và Liên
đoàn Địa chất thủy văn-Địa chất công trình miền Bắc [9] đều cho thấy: nƣớc ngầm
Hà Nội có hàm lƣợng amoni cao vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép nhiều lần, nhất là ở
phía Nam thành phố. Hiện nay, tại tầng nƣớc ngầm trên (cách mặt đất 25-40m)
nƣớc từ các giếng đào của ngƣời dân đều có hàm lƣợng amoni cao nhƣ xã Pháp Vân
(31,6mg/L), phƣờng Tƣơng Mai (13,5mg/L). Tầng nƣớc ngầm dƣới (cách mặt đất
45-60m), là nguồn cung cấp nƣớc cho các nhà máy cũng bị ô nhiễm N-amoni: Pháp
Vân-20mg/L, Tƣơng Mai 5-10mg/L, Hạ Đình 6-12mg/L. Nƣớc ngầm một số khu
vực ở Hà Nội có hàm lƣợng amoni lớn hơn 10 lần cho phép với diện tích bị nhiễm
lên tới gần 10 km2 [22].
Theo kết quả khảo sát của các nhà khoa học Viện Địa lý thuộc Viện Khoa học
và Công nghệ Việt Nam thì hầu nhƣ các mẫu nƣớc từ các huyện của tỉnh Hà Nam
đều có tỷ lệ nhiễm amoni ở mức đáng báo động. Chẳng hạn nhƣ tại Lý Nhân có
mẫu nƣớc với hàm lƣợng lên tới 111,8 mg/L gấp 74 lần so với tiêu chuẩn Bộ Y Tế

(TC BYT), còn ở Duy Tiên là 93,8 mg/L gấp 63 lần…Trong khi đó, các kết quả
khảo sát của trƣờng Đại Học Mỏ - Địa chất Hà Nội cũng cho biết chất lƣợng nƣớc
ngầm ở tầng mạch nông và mạch sâu tại các địa phƣơng này cũng có hàm lƣợng
nitơ trung bình > 20 mg/L vƣợt mƣớc tiêu chuẩn Việt Nam cho phép rất nhiều lần.

12


(tiêu chuẩn nƣớc ăn uống QCVN 01:2009/BYT đối với nồng độ NH4+ tối đa cho
phép là 3 mg/L).
Năm 2016, Lê Anh Trung và nnk đã có kết quả nghiên cứu, khảo sát tại 10 hộ
gia đình thuộc phƣờng Hoàng Liệt, quận Hoàng Mai, thành phố Hà Nội đã cho thấy
một số kết quả về thực trạng nhiễm các hợp chất nitơ trong nƣớc cấp sinh hoạt nhƣ
sau: Nồng độ NH4+ trung bình của 80 mẫu nghiên cứu ở bể ngầm là 8,49; bể inox là
8,92 và đƣờng ống chung dẫn vào các hộ gia đình là 10,96 (mgN-NH4+ /L), tƣơng
ứng gấp 2,8; xấp xỉ 3 và 3,6 lần QCVN 02:2009/BYT. Nồng độ trung bình của NO2trong các bể ngầm, bể inox và đƣờng ống chung lần lƣợt là 1,96; 1,04; 0,41
(mgN/L); Đối với NO3- lần lƣợt là 7,1; 8,68; 2,4 (mgN/L). Cùng một đƣờng ống cấp
nƣớc chung, khi đƣa vào các hộ gia đình nồng độ các dạng nitơ đã bị thay đổi theo
lƣợng sử dụng, hình thức và thiết bị lƣu trữ [18].
Quá trình sản xuất nƣớc cấp từ nguồn nƣớc ngầm có nồng độ amoni cao theo
phƣơng pháp truyền thống (làm thoáng + lắng, lọc + khử trùng) ở nhiều nhà máy
nƣớc tại Việt Nam đã không làm giảm đƣợc nồng độ amoni xuống ≤ 3,0 mgNNH4+/L theo QCVN 02:2009/BYT [18]. Do đó, nếu các nguồn nƣớc cấp (nƣớc mặt,
nƣớc ngầm) cho sản xuất nƣớc sinh hoạt bị nhiễm amoni nghiêm trọng sẽ dẫn đến
hiện tƣợng nƣớc cấp sinh hoạt bị nhiễm amoni và các hợp chất nitơ khác là rất cao.
Đặc biệt, nồng độ amoni cao trong nƣớc dùng để sản xuấ t nƣớc sinh hoa ̣t và ăn
uố ng đã d ẫn đến tình trạng làm thay đổi nồng độ các hợp chất nitơ ban đầu tại
đƣờng ống dẫn nƣớc và các loại bể cũng nhƣ hình thức lƣu trữ nƣớc khác nhau ở
mỗi hộ gia đình. Nhiều nhà máy/trạm cấp nƣớc sinh hoạt và các bể chứa nƣớc quy
mô hộ gia đình bị nhiễm amoni.
Nhìn chung, các con số trên cho thấy một thực tế là nƣớc cấp sinh hoạt tại

nhiều nơi có nguy cơ và bị nhiễm các hợp chất nitơ ở mức tƣơng đối cao và đáng
báo động.

13


1.5. Tình hình nghiên cứu vềquá trình chuyển hóa các hợp chất nitơ trong
nƣớc cấp sinh hoạt
Một trong những mối quan tâm chính liên quan đến sự hiện diện của amoni
trong nƣớc uống là tiềm năng hình thành nitrit và nitrat. Nitrit và nitrat là sản phẩm
của quá trình nitrat hóa(một quá trình hai bƣớc oxy hóa amoni trong nƣớc). Sự xuất
hiện của quá trình nitrat hóa trong các hệ thống phân phối cloramin đã đƣợc ghi
nhận [47].
Có khá ít thông tin cũng nhƣ các công trình nghiên cứu về sự xuất hiện và tồn
tại của các vi sinh vật chuyển hóa nitơ trong nƣớc cấp sinh hoạt. Trong số ít những
công trình đó là các nghiên cứu về quá trình nitrat hóa và sự xuất hiện của vi khuẩn
nitrat hóa khi hệ thống phân phối nƣớc đƣợc khử trùng bằng clo. Năm 1935, Feben
đã báo cáo sự hiện diện của vi khuẩn nitrat hóa trong nƣớc cấp, tuy nhiên chƣa phân
tích và nh ận diện cụ thể các vi khuẩn này [32]. Năm 1939, Larson báo cáo ―quá
trình nitrat hóa không hoàn toàn trong hệ thống phân phối nƣớc dẫn đến ăn mòn
đƣờng ống, số lƣợng tế bào vi khuẩn tăng lên trong điều kiện kỵ khí‖ [39]. Kết quả
này chƣa đủ thông tin để khẳng định sự xuất hiện của vi khuẩn AOB. Tiếp đó là
nghiên cứu của Wolfe (1988) đã chỉ ra rằng quá trình nitrat hóa xảy ra trong hệ
thống cung cấp nƣớc [49]. Trong suốt quá trình phân phối, tổng nồng độ clo và
amoni giảm nhanh. Mức tăng vi khuẩn AOB và nồng độ nitrit cho thấy quá trình
nitrat hóa không hoàn toàn đã xảy ra. Hơn nữa, sự hiện diện của vi khuẩn AOB
trong nƣớc cho thấy những vi khuẩn này có khả năng chống lại chất khử trùng. Đến
năm 1989,Roylđã nghiên cứu đầy đủ và cụ thể về sự phân bố vi khuẩn oxy hóa
amoni (vi khuẩn AOB) trong hệ thống phân phối nƣớc cấp theo mùa tại Nam
California [46]. John (2001) [44] cũng khẳng định về quá trình nitrat hóa đã xảy ra

và sự tồn tại của các vi khuẩn oxy hóa amoni (AOB) và các vi khuẩn oxi hóa nitrit
(NOB) trong hệ thống phân phối nƣớc cấp đã đƣợc khử trùng bằng cloramin. Kết
quả là giảm dƣ lƣợng cloramin và sự phát triển của một cộng đồng vi sinh vật trong
hệ thống phân phối dẫn đến sự xuống cấp chất lƣợng nƣớc và vi phạm các quy định
về nƣớc uống.

14


Nitrat hóa là một quá trình sinh học quan trọng trong quá trình oxy hóa amoni
ở hệ thống phân phối nƣớc. Amoni đƣợc chuyển đổi thành nitrit và nitrat bởi hai
nhóm vi khuẩn, vi khuẩn AOB và vi khuẩn NOB. Các kết quả nghiên cứu đều chỉ ra
rằng vi khuẩn AOB, NOB tồn tại trong suốt hệ thống phân phối có khử trùng bằng
clo. Sự tồn tại và phát triển của các vi khuẩn này trong nƣớc đƣợc cho là có mối
liên quan với các chất trầm tích trong hồ chứa nƣớc thô và màng sinh học đƣợc tạo
ra trong các đƣờng ống phân phối. Nguyên nhân chủ yếu xuất hiện màng sinh học
đƣợc chỉ ra là trong quá trình lắp đặt, sửa chữa hoặc thay thế đƣờng ống, do sự giảm
áp lực trong đƣờng ống phân phối nƣớc [44].
Tuy vậy, việc nghiên cứu các quá trình chuyển hóa các hợp chất nitơ trong
nƣớc cho mục đích sinh hoạt rấ t ít ; nhƣ̃ng nghiên cƣ́u hiế m hoi này chủ yế u tƣ̀ Đan
Mạch và gần đây nhất (tháng 3 năm 2017) đã xuấ t hiê ̣n trong 01 công trin
̀ h liên
quan đến sƣ̣ biế n đổ i nồ ng đô ̣ ion nitrat , nitrit và amoni trong các hê ̣ thố ng phân
phố i nƣớc ăn uố ng , sinh hoa ̣t của Schullehner ,Stayner và Hansen [43]. Nghiên cứu
đƣợc tiến hành từ năm 2007 đến năm 2016 đã cho ra một số kết luận là không có sự
biến đổi rõ rệt theo mùa đối với nitrat, nitrit hoặc amoni; nồng độ của nitrit và
amoni trong quá trình phân phối giảm so với nƣớc ban đầu từ công trình cấp nƣớc.
Điều này đƣợc xác định là do quá trình nitrat hóa trong mạng lƣới phân phối. Tuy
nhiên quá trình này xảy ra không đáng kể trong toàn hệ thống. Kết luận này cũng
hoàn toàn phù hợp với các nghiên cứu trƣớc đây đã khẳng định về quá trình nitrat

hóa xảy ra trong đƣờng ống phân phối cấp sinh hoạt.
1.6. Tổng quan về các hình thức lƣu trữ nƣớc cấp sinh hoạt
Các bể chứa nƣớc(bể chứa) chủ yếu đƣợc sử dụng để lƣu trữ nƣớc cho mục
đích sinh hoạt và ăn uống trong các hộ gia đình. Ở các nƣớc đang phát triển, nhiều
phƣơng pháp thu gom và lƣu trữ nƣớc truyền thống sử dụng các loại bể chứa có
nhiều thành phần và kích cỡ khác nhau vẫn đƣợc sử dụng rộng rãi. Lý do là hầu hết
các hộ gia đình đều trải qua những khoảng thời gian bị gián đoạn dịch vụ cấp nƣớc
và nƣớc thƣờng có áp lực thấp trong hầu hết các ngày. Các dụng cụ lƣu trữ có thể

15


đơn giản là bình hoặc chậu truyền thống đƣợc làm từ nguyên liệu tự nhiên hoặc các
vật liệu không thấm nƣớc khác. Hiện tại sử dụngvật liệu đƣợc sử dụng nhiều nhất
để làm bể là bằng kim loại/hợp kim (nhôm, thép, sắt, inox), composit và plastic (PE,
polyetylen)[52, 53].Các bể chứa nƣớc sinh hoạt bằng thép cacbon dày cũng đã đƣợc
sản xuất để bán cho việc chứa nƣớc đặt ngầm dƣới đất. Bể chứa đặt trên mặt đất
thƣờng đƣợc làm bằng một trong ba vật liệu: 1) Thép mỏng, thép mạ kẽm, inox; 2)
sợi thủy tinh composit; 3) nhựa polyetylen trắng, đen và xanh [40].
Ở Việt Nam, các hình thức lƣu trữ và chất lƣợng nƣớc cấp tại các thiết bị lƣu
trữ quy mô hộ gia đình đã đƣợc nghiên cứu và công bố tại một số địa phƣơng. Ở
khu vực miền núi phía Bắc, các lu, bể chứa đƣợc sử dụng phổ biến để chứa nƣớc
sinh hoạt. Bể chứa thƣờng có thể tích khoảng 6 m3 xây bằng gạch có đáy bằng bê
tông cốt thép; lu chứa nƣớc thƣờng có thể tích 2 m3. Các thiết bị lƣu trữ ở hộ gia
đình sau nhiều năm sử dụng thƣờng bị rò rỉ, nứt [15].
Bảng 1.2. Loại dụng cụ chứa nƣớc tại một số địa phƣơng[2]
Quảng Bình

Loại dung cụ

Thừa Thiên Huế

n

%

n

%

Bể xây

1959

55,5

391

31,5

Lu, vại

674

19,1

527

42,5

Xô, thùng

851

24,1

329

26,5

Loại khác

73

2,1

0

0

3.527

55,3

1.241

67,8

Tổng số có dụng
cụ chứa nƣớc

Ở hai địa phƣơng là Quảng Bình và Thừa Thiên Huế cũng đã có các công trình
nghiên cứu, điều tra về dụng cụ sử dụng để chứa nƣớc sinh hoạt của ngƣời dân[2].
Các dụng cụ lƣu trữ nƣớc sinh hoạt phổ biến đã thống kê nhƣ ở bảng 1.5.
Tính chung trong hai tỉnh Quảng Bình và Thừa Thiên Huế, tổng số hộ gia đình
có dụng cụ chứa nƣớc là 4.768 hộ, chiến 58,3% tổng số hộ điều tra.

16


Ở Hà Nội, theo một số kết quả nghiên cứu, các gia đình đều phải sử dụng thiết
bị lƣu trữ nƣớc sinh hoạt. Phổ biến nhất đó là mô hình bể chứa + bơm + két
nƣớc.Bể chứa thƣờng là bể xi măng và đƣợc xây ngầm dƣới đất đặt ở trong hoặc
ngoài nhà và đƣợc đậy kín .Két nƣớc thƣờng là các bể inox đƣợc đặt ở trên cao /trên
nóc nhà. Các nghiên cứu đều khẳng định khả năng nhiễm các vi sinh vật trong quá
trình lƣu trữ và sử dụng là khá cao, cần có biện pháp khắc phục [13, 16].

17