Phân tích nước

khử Cd: 55 Phân tích nước Đường chuẩn NO3 bao gồm 5 dung dịch có nồng độ 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 mg/L. Nếu mẫu vượt quá chuẩn cao nhất, ta phải pha loãng để nằm trong dãy chuẩn (hệ số f2). Tuy nhiên, nếu mẫu vượt quá gấp nhiều lần, cách tốt nhất là hút mẫu thể tích V1 giảm đi nhưng không nhỏ hơn 1 ml. - Nồng độ N tổng số trong mẫu tính theo công thức sau: 21 2 ff a b f A A C b N ×× −    − = A: Mật độ quang của mẫu Ab: Mật độ quang của mẫu blank a,b: hệ số góc và đoạn chắn của phương trình hồi qui NO3 : y=ax+b f1=V2/V1 là hệ số pha loãng mẫu ban đầu, trong đó V1: thể tích hút mẫu, V2: thể tích bình định mức dùng chiết mẫu sau khi phá hủy bằng persunphat. f2: hệ số pha loãng mẫu hút ra từ bình V2 (nếu có) 25. PHOSPHAT (PO4) Phosphat có nguồn gốc chủ yếu từ việc sử dụng phân bón. Ngoài ra, polyphophat là chất làm mềm nước trong chất tẩy rửa, nước nồi hơi (hiện nay được thay bằng EDDS, đồng phân của EDTA). Phosphat nằm ở 3 dạng: dạng orthophosphat cung cấp P cho thực vật, dạng phosphat ngưng tụ(polyphosphat) có từ 2 nhóm othophosphat trở lên có trong chất tẩy rửa, xử lý nước và dạng phosphat hữu cơ. Orthophosphat là dạng hoạt tính, phản ứng với thuốc thử và có thể xác định trực tiếp. Để xác định 2 dạng sau ta cần phải xử lý mẫu như sau: thủy phân dạng phosphat ngưng tụ (pyro, meta, polyphosphat) trong môi trường axit mạnh, ôxy hóa phosphat hữu cơ với persunfat. Cả 3 dạng này đều có thể tồn tại hòa tan hay chất lơ lửng. Trong đất, lân khoáng tồn tại ở 3 dạng. Trong đó dạng hóa trị 1 (H2PO4-), hóa trị 2 (H2PO4-2) dễ tiêu; dạng hóa trị 3 (PO4-3) là dạng lân cố định mà cây trồng không sử dụng được. Trong đất luôn có sự chuyển hóa giữa các hóa trị tùy thuộc điều kiện môi trường, trong đó pH là yếu tố quan trọng. Nếu đất có mức pH = 7 lượng lân ở dạng hóa trị 1 tương đương hóa trị 2. Nếu đất có pH từ 5-6 lân hóa trị 1 nhiều hơn hóa trị 2. Trong đất chua (pH<5) lân ở dạng hóa trị 3 là chủ yếu. Lân trong đất có thể bị cố định bởi 3 nguyên nhân chính: 56 Phân tích nước - Các ion kim loại, do trong đất chua, có chứa nhiều ion sắt, nhôm tạo thành các muối phốtphát sắt, nhôm kết tủa. Lân lúc này đóng vai trò giảm độ độc của sắt, nhôm di động, giúp cây trồng phát triển. - Các khoáng sét trong đất. - Các cation kiềm thổ tạo thành các muối kết tủa. Phương pháp xanh molybden: Orthophosphat phản ứng với amoni molypdat trong môi trường axit tạo phức màu vàng chanh, sau đó bị khử bằng axit ascorbic về phức molypden màu xanh dương, dùng antimontatrat làm xúc tác. (NH4)2MoO4 + H2SO4 → H2MoO4 + (NH4)2SO4 H3PO4 + 12H2MoO4 →H3P(Mo3O10)4 + 12H2O H3P(Mo3O10)4 + Vit.C → MoO3-x(OH)x Hoá chất: * Axit sunfuric 2,5M: 70ml H2SO4 đậm đặc/500ml * Potassium antimonyl tatrat: 0,137g K(SbO)C4H4O.1/2H2O =>500ml * Amoni moblydat (NH4)6Mo7O24.4H2O nồng độ 4% * Axit ascorbic nồng độ 1,76% * Thuốc thử bao gồm các dung dịch trên phối trộn theo tỷ lệ (tổng cộng 100 ml) và đúng thứ tự: 50 ml H2SO4, 5 ml Potassium antimonyl tatrat, 15 ml Amoni moblydat, 30 ml Axit ascorbic. Trước đó, các thuốc thử phải trở về nhiệt độ phòng và khuấy đều sau khi cho từng loại. Hỗn hợp này bền trong 4 tiếng. * Chuẩn PO4-P 100 mg/l: cân 0,2197g KH2PO4 định mức 500ml nước cất. Thực nghiệm : Lên màu đường chuẩn: Pha chuẩn 1 mg/l, từ dung dịch này hút 2, 4, 8, 10 ml vào bình định mức 25. Thêm 4 ml thuốc thử, định mức, lắc đều. Đợi 10 phút nhưng không quá 2 giờ đo ở bước sóng 880 nm, cuvet 5cm. Lên màu mẫu: Hút 20 ml mẫu nước đã qua lọc vào vào bình định mức 25 và cho các thuốc thử tương tự như chuẩn. Bảng. Mật độ quang và đường chuẩn PO4 V (ml) Nồng độ Abs 0 0 0,003 2 0,10 0,246 4 0,20 0,490 8 0,40 0,976 10 0,50 1,219 y = 2,432 x + 0,003 (0,41 mg/l =0.863) 57 Phân tích nước 26. TỔNG PHOSPHO USEPA không có phần tiêu chuẩn cho tổng P, nhưng khuyến cáo: với nước sông tổng P không được vượt quá 0,1 mg/l; với nước ao hồ, tổng P không được vượt quá 0,05 mg/l. Phương pháp: Để xác định tổng P cần chuyển cả các dạng polyphotphat và photphat hữu cơ thành ortophotphat (H2PO4-, HPO42- , PO43-) để định lượng bằng các phương pháp trắc quang. Thực nghiệm: * Dung dịch potassium peroxodisulfat : cân 5g K2S2O8 pha trong 100ml nước cất. Hút 10ml mẫu+ 4 ml dung dịch K2S2O8 vào chai ninh, ninh bằng autoclave (nồi hấp tiệt trùng) ở 1250C, 98-137 kPa trong 30 phút. Đợi nguội rồi xác định tiếp orthophosphat. Ngoài ra, có thể oxy hóa tốt hơn bằng axit HNO3-H2SO4 trong bình Kjedahl. 27. PHÚ DƯỠNG HÓA Quá trình quang hợp: CO2 + PO4 + NO3 + H2O ==> CH2O,P,N + O 2 Phú dưỡng là hiện tượng thường gặp trong các hồ đô thị, các sông và kênh dẫn nước thải. Biểu hiện phú dưỡng của các hồ đô thị là nồng độ chất dinh dưỡng N, P cao, tỷ lệ P/N cao do sự tích luỹ tương đối P so với N, sự yếm khí và môi trường khử của lớp nước đáy thuỷ vực, sự phát triển mạnh mẽ của tảo và nở hoa tảo, sự kém đa dạng của các sinh vật nước, đặc biệt là cá, nước có màu xanh đen hoặc đen, có mùi khai thối do thoát khí H2S v.v... Để xác định nguyên tố "chìa khóa" (hay yếu tố giới hạn) gây ra sự phú dưỡng, cân xem xét tỷ số Tổng N/Tổng P (WHO, 2002) Theo UNEP 1999 thì: Khi tỷ số (Total N/Total P) < 10 : N là dưỡng chất hạn chế tảo phát triển. Khi tỷ số (Total N/Total P) > 20 : P là dưỡng chất hạn chế tảo phát triển. Các hồ nằm ở bắc bán cầu có P là dưỡng chất hạn chế. Nước sông Mêkông có N/P=13 Một thông số chỉ thị khác cho phép xác định điều kiện phú dưỡng cüa một nguồn nước mặt là nồng độ chlorophyl-a. Theo D. Chapman, nồng độ chlorophyl-a cüa các nguồn nước giàu dinh dưỡng thường dao động trong khoảng 5 - 140 µg/l, còn đối với các nguồn nước nghèo dinh dưỡng, ít khi vượt quá 2,5µg/l. Mặc khác, 58 Phân tích nước cần theo dõi hàm lượng Si trong nước, vì nó cũng có liên quan đến sự xuất hiện tảo độc (WHO, 2002). Nhiều tài liệu nghiên cứu đưa ra ngưỡng phú dưỡng hóa là tổng N >0,2mg/l . Theo D.Chapman (1992) nguồn nước có nguy cơ bị phú dưỡng nếu PO4-P>0,01 mg/l. Trong đó phú dưỡng thường do P có quá nhiều trong nước. Khi lượng rong tảo tăng mạnh có thể làm tắc nghẽn hệ thống lọc trong quá trình xử lý ở nhà máy nước, gây giảm oxygen khi rong tảo chết đi. Theo Viện chất lượng nước Đan Mạch thì khi nước bị phú dưỡng, hàm lượng tổng P > 0.15 mg/l, tổng N > 0.10 mg/l. Nitrat và phosphat chỉ thị tác động của con người tới môi trường do nước thải sinh họat, công nghiệp (chất bài tiết từ động vật, bột giặt, ...) và canh tác nông nghiệp (phân bón). Các hợp chất vô cơ hòa tan quan trọng của nitơ là NH3, NH4+, NO3- và NO2-. Trong đó NH3 và NO2- độc đối với các loài động vật thủy sinh còn NO3- là nguồn dinh dưỡng tốt mà thực vật thủy sinh dễ hấp thu nhất, tạo nên các hợp chất hữu cơ trong thủy vực. Trong môi trường nước hiếu khí, dưới tác dụng của vi khuẩn Nitrosomonas bacteria, NH4+ sẽ bị biến đổi thành NO2- và tiếp theo vi khuẩn Nitrobacter bacteria chuyển hóa về NO3-, gọi chung là quá trình nitrat hóa (nitrification). Nếu các hợp chất NO3- này bị vi khuẩn khử về N2, gọi là quá trình phản nitrat hóa (denitrification) hoàn trả N2 cho khí quyển, khép kín chu trình nitơ. Có 95% N trong đất thường ở dạng các hợp chất hữu cơ mà cây trồng không sử dụng được. Quá trình khoáng hóa sẽ phân hủy vật thể hữu cơ về dạng NH4+ và NO3-. Tuy nhiên nếu môi trường thiếu O2, quá trình sẽ dừng lại NH4+. Phân bón cung cấp N cho cây trồng dạng hấp thu NO3- hoà tan trong nước. Còn nếu bón phân ở dạng như urea -hợp chất diamide thì vi khuẩn sẽ chuyển hoá về NO3-. Ure là loại phân đạm tốt nhất hiện nay, có tỉ lệ %N rất cao (46%), không làm thay đổi độ axit - bazơ của đất do đó thích hợp với nhiều loại đất trồng. (NH2)2CO + 2H2O = (NH4)2CO3 Khi xử lý nước thải, người ta làm theo 2 bước: nitrat hoá (sục bùn để "hoạt hoá" trong điều kiện hiếu khí) rồi phản nitrat hoá (thêm methanol - kỵ khí). Để cho vi khuẩn kỵ khí thực hiện quá trình phản nitrat hóa, ta thêm vào methanol cung cấp carbon cho vi khuẩn, ngoài ra methanol còn giúp hạ thấp oxy trong nước. Cố định N là chuyển từ dạng khí về dạng hợp chất N liên kết với nguyên tố khác(NH3, NO2, NO3-). Một số loại tảo và vi khuẩn sống ở nốt sần rễ cây họ đậu có khả năng cố định N. Tuy nhiên đóng góp này thấp so với phần do phân huỷ vật thể 59 Phân tích nước hữu cơ, các trận mưa có sấm sét,...Phản ứng tổng hợp NH3 dưới áp suất lớn, nhiệt độ cao thực hiện như sau: N2 + H2 → NH3 Thông qua việc sản xuất phân bón, tức là cố định nitơ, con người đã làm thay đổi chu trình N trên phạm vi toàn cầu. Phân bón chứa P được điều chế bằng cách xử lý quặng phosphat (rất ít tan) với H2SO4 chuyển về dạng superphosphat dễ tan cho cây trồng hấp thu. Ca3(PO4)2 + H2SO4 → Ca(HPO4)2 + 2 CaSO4 28. SILICA (SiO2) Silicon (Si) không tồn tại ở dạng ion đơn lẻ mà ở dạng oxid SiO2 trong thạch anh, cát hay dạng hợp chất silicat phức tạp trong các loại khoáng, đá. Vì vậy, các kết quả phân tích mẫu đất, mẫu nước thường quy nồng độ về SiO2 . Nồng độ SiO2 có trong nước mặt, nước ngầm khoảng 1-30 mg/l, cá biệt một số mẫu nước biển, nước pH thấp (nước giếng, nước phèn, suối nước nóng) hàm lượng SiO2 có thể rất cao. Silic là vi chất dinh dưỡng cho cây trồng, nhóm tảo cát (diatom). Nồng độ SiO2 cao sẽ tạo thành cặn trong nồi hơi. Bảng : Độ hòa tan của Silic trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ và pH của nước pH Độ hòa tan SiO2(ppm) pH Độ hòa tan SiO2(ppm) 2 36 7 282 3 36 8 318 4 60 9 342 5 100 10 360 6 216 11 378 Bảng : Tỉ lệ % của H2SiO3, HSiO3- & SiO32- trong dung dịch ở những giá trị pH khác nhau pH H2SiO3 HSiO3- SiO32- 6 100,00 - - 7 99,98 0,02 - 8 99,79 0,21 - 9 97,90 2,10 - 10 82,23 17,68 0,09 11 30,68 65,97 3,35 Như vậy, pH của nước càng thấp acid silic ở trạng thái ion càng ít, ở trạng thái keo càng nhiều. Trong nước Silica tồn tại ở hai dạng thường gặp là H4SiO4 và H3SiO4-. 60 Phân tích nước Phương pháp: Ở pH=1,2 amoni molybdat phản ứng với silic và phosphat tạo thành axit molybdosilicic dị đa màu vàng hấp thu cực đại ở 410 nm. Sau đó dùng AminoNaptholSulfonic và sunfit khử về phức màu xanh có ưu điểm độ hấp thu cao hơn và bền vững hơn. Mục đích của việc thêm vào axit oxalic là để phá hủy axit molybdophosphoric (loại bỏ cản nhiễu phosphat), giảm cản nhiễu tannin. Phương pháp này chỉ xác định phần Silica “hoạt tính” có phản ứng với molybdat, không phải toàn bộ các dạng Silica. Việc đun nóng mẫu với NaHCO3 cũng không thể chuyển hết toàn bộ về dạng “hoạt tính”. Thực nghiệm: Lưu ý: Không bảo quản mẫu trong chai thủy tinh vì nhiễm Si. Không axit hóa mẫu vì SiO2 kết tủa khi độ pH thấp. * Dung dịch chuẩn SiO2 100 mg/l : Cân 0,4730 g sodium metasilicat nanohydrat Na2SiO3.9H2O pha thành 1000 ml. Dung dịch đựng trong chai nhựa, rất bền vững theo thời gian. * Dung dịch amoni molybdat 2% và HCl 6% v/v * Dung dịch khử bao gồm: metol 0,67% và sodium sulfit 0,8%, H2SO4 10% v/v Hút 2 ml mẫu nước đã lọc +1,5ml axit molybdat, lắc kĩ, đợi 10 phút cho 7,5 ml hỗn hợp dung dịch khử, đợi 3 tiếng sau đem đo ở bước sóng 815 nm. Phức này tương đối bền vững sau nhiều giờ. Đường chuẩn : từ chuẩn 100 mg/l pha thành chuẩn 2 mg/l(A) Bđm 25ml Blank Standard 1 Standard 2 Standard 3 Dung dịch A(ml) 0 2 5 8 Nồng độ (mg/l) 0 2 5 8 29. SUNPHAT (SO4) Sunphat gây các tác động chủ yếu là vấn đề mùi và ăn mòn đường ống. a) Vấn đề về mùi Khi không có oxy, sunphat là chất cung cấp oxi (chất nhận điện tử) trong quá trình oxi hoá sinh hoá của vi khuẩn kị khí. Trong điều kiện kị khí, sunphat bị khử thành sunphua. SO42- + chất hữu cơ 2{ CH2O} vi khuẩn Desulfovibrio H2S + 2H2O + 2CO2 H2S ↔ S2- + HS- 61 Phân tích nước Quan hệ giữa ba dạng H2S, HS- và S2- tại các pH khác nhau của dung dịch chứa 10-3 M H2S (hay 32mg/L H2S) như sau. Tại pH >8, lưu huỳnh trong dung dịch tồn tại chủ yếu hai dạng HS- và S2-. H2S chỉ tồn tại một lượng rất nhỏ, vì vậy áp suất riêng của nó rất thấp nên không gây mùi hôi. Tại pH < 8 cân bằng chuyển dời về phía tạo thành H2S phân tử. Tại pH = 7, có tới 80% là dạng H2S. Khi một lượng lớn sunphat bị khử thành ion sunphua, áp suất riêng phần của H2S đủ gây ra mùi hôi. b) Ăn mòn đường ống Nếu lượng oxi không đủ do quá trình thông gió tự nhiên của không khí trong cống, quá trình khử sunphat thành sunphua sẽ xảy ra. Ở pH thông thường của nước thải, hầu hết sunfua nằm ở dạng H2S và một phần của nó bay vào lớp không khí ở trên lớp nước thải trong cống. Nếu hệ thống cống được thông gió tốt và thành cống và đỉnh cống khô ráo, việc hình thành của H2S không gây ra ăn mòn. Tuy nhiên, trong trường hợp thông gió kém, thành và đỉnh cống ẩm ướt, H2S sẽ hoà tan vào lớp nước trên thành và đỉnh cống tương ứng với áp suất riêng phần của nó trong không khí hiện diện trong cống. Do điều kiện hiếu khí là luôn tồn tại trong hệ thống cống, những vi khuẩn hiếu khí oxi hoá H2S thành H2SO4 và sau đó trở nên đậm đặc và ăn mòn bêton. 2H2S + O2 → 2S + 2H2O 2S + 2H2O + 3O2 → 4H++ 2SO42- Phản ứng S→SO42- sẽ được tăng nhanh khi có mặt vi khuẩn thiobacillus thiooxidant có thể sống được ở pH< 2, chúng đã lấy năng lượng từ sự ôxy hóa khử. Ăn mòn thành trên ống cống bêton trở nên đáng quan tâm khi nước thải sinh hoạt có nhiệt độ cao, thời gian lưu trong cống dài và nồng độ sulfate cao. Hàm lượng sunfat lớn hơn 300 mg/L có tính xâm thực mạnh trên các công trình xây dựng. c) Sunfat sẽ cùng với ion Ca2+ và các ion kim loại tạo thành cặn cứng bám trên thành các thiết bị trao đổi nhiệt nên cần phải lưu ý khi vận hành thiết bị đun nước, lò hơi và các thiết bị trao đổi nhiệt. d) Tác động đến con người Nước cấp có hàm lượng sunfat > 250 mg/L có tính độc hại với con người, vì sunfat có tính nhuận tràng. Sunfat cao, nước sẽ có vị chát và gây bệnh tiêu chảy. Hàm lượng SO42- trong nước cao sẽ gây ảnh hưởng đến con ngươi do tính chất tẩy rửa của sulfate. Phương pháp độ đục: Ion SO4 phản ứng với BaCl2 trong môi trường axit tạo kết tủa BaSO4 một lượng tương đương. Đo độ hấp thu trên máy so màu hay máy đo độ đục. Glycerol hay gelatin được cho vào để làm tăng độ nhớt của dung dịch, nhờ đó thể vẫn BaSO4 bền vững hơn. 62 Phân tích nước Nhìn chung, phương pháp đo độ đục có độ chính xác và độ lập lại không cao vì độ khuếch tán và độ hấp thu của hệ keo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như khối lượng và kích thước của các hạt keo… mà các yếu tố này khó điều chỉnh hằng định được trong các thí nghiệm. Hoá chất: Cách 1: pha 1000 ml dung dịch đệm sau: 30g MgCl2.6H2O + 5g CH3COONa.3H2O + 1g KNO3 + 0,111 g Na2SO4 + 20 ml CH3COOH 99% Cách 2: Pha theo tỷ lệ sau: - 30 ml HCl 37% - 300 ml H2O cất - 100 ml ethanol 95% - 75 g NaCl - 50 ml glycerol - BaCl2 dạng tinh thể kích thước 20-30 mesh - Dung dịch chuẩn SO4 1000 mg/l: cân 0,1479g Na2SO4 khan đã qua sấy pha thành 1000ml. Thực nghiệm: Hút 20 ml mẫu đã lọc (mẫu có EC<200 µ S/cm) hay ít hơn nếu EC lớn hơn vào bình định mức 25ml và 4 ml dung dịch đệm hay 2,5 ml dung dịch môi trường. Dùng phễu cho vào 0,05 g BaCl2 . Định mức, lắc 60 giây, sau 5 phút đo độ hấp thu ở 420 nm cuvet 5cm. Xây dựng một đường chuẩn SO4 0-40 mg/l. Đường chuẩn này không hoàn toàn tuyến tính với R2<0,999. Giới hạn phát hiện là 1 mg/l. 30. CLORUA Hai phương pháp sau xác định clorua và cả bromua, iodua, xyanua. Tuy nhiên, nước biển có thành phần Cl–: Br–: I– tương ứng là 558; 0,86; 0,0004 meq/l thì sai số do Br–, I– là không đáng kể, khoảng 0,15%. 30.1 Phương pháp chuẩn độ AgNO3 chỉ thị K2CrO4 (Phương pháp MOHR) Dựa trên cơ sở chuẩn độ kết tủa, dùng dung dịch AgNO3 tiêu chuẩn chuẩn độ trực tiếp xuống dung dịch mẫu có chứa thành phần Cl–, phản ứng được thực hiện trong môi trường pH trung tính tới kiềm nhẹ, với chỉ thị K2Cr2O4, điểm tương đương nhận được khi dung dịch xuất hiện kết tủa đỏ gạch. Ta cần khống chế pH ở khoảng từ 7 - 10 vì ở pH cao hơn, ion Ag+ sẽ tạo tủa trắng AgOH và nhanh chóng chuyển thành Ag2O màu nâu, còn khi pH thấp CrO42- chuyển thành Cr2O72-, kết tủa 63 Phân tích nước Ag2CrO4 khó hình thành. Trên thực tế, hệ đệm được tạo ra bằng cách cho vào dung dịch một ít NaHCO3 pH≈ 8,3. Phản ứng chuẩn độ: AgNO3 + Cl- ==> AgCl↓ + NO3- Phản ứng chỉ thị: 2Ag+ + CrO42- ==> Ag2CrO4↓ Thực nghiệm : * Dung dịch Ag(I) ∼ 0,02N: cân 3,3974g AgNO3 pha trong 1 L, đựng trong chai tối màu. Xác định lại nồng độ Ag+ bằng chuẩn Cl 0,02N. * Chuẩn Cl 0,02N: cân 1,1688g NaCl pha trong 1 L. * Chỉ thị : Cân 5g K2CrO4 hòa tan trong 100ml nước. Hút 20ml mẫu và tạo môi trường trung tính tới kiềm nhẹ (pH~5,0-9,5) bằng 2ml đệm NaHCO3 5%, thêm 4 giọt chỉ thị. Bắt đầu chuẩn độ mẫu bằng dung dịch AgNO3, lắc mạnh để tránh tủa AgCl đông tụ. Gần tới điểm tương đương kết tủa trắng AgCl vón lại, ngừng chuẩn độ khi màu chuyển sang đỏ gạch, chính là lúc xuất hiện kết tủa Ag-cromat (chuyển từ màu vàng chanh sang vàng hồng). Chú ý : Thể tích mẫu phải đồng đều (ví dụ 100ml) để nồng độ các ion Ag+, CrO42- là hằng số tại điểm cuối, tức là mắc sai số chỉ thị như nhau. Do đó bắt buộc phải thực hiện chuẩn độ mẫu trắng với nước cất. Giá trị mẫu trắng không được vượt quá 0,4ml. 64 Phân tích nước Trong thực tế, lượng chỉ thị cho vào có thể tính được từ trị số tích số tan, nồng độ muối AgCl, AgCr2O7 và thể tích dung dịch chuẩn độ. Cần cho 1 lượng chỉ thị bằng nhau để sai số chỉ thị chuẩn độ mẫu và chuẩn là như nhau. 30.2 Phương pháp chuẩn độ Hg(NO3)2 Hg(II) tạo phức bền với Clorua. Khi chuẩn hết Cl, lượng dư Hg(NO3)2 tạo phức màu tím với chỉ thị diphenylcabazone. Chỉnh pH 2,3 đến 2,8 bằng axit HNO3 với chỉ thị pH xylenecyanol FF. Phương pháp này dễ nhận biết chuyển màu hơn phương pháp Mohr. Thực nghiệm : * Axit nitric 1M: pha loãng 30 ml HNO3 65% thành dung dịch 500 ml. * Chỉ thị: Hòa tan 125mg diphenylcabazone trong 25 ml etanol 95%, sau đó thêm 15 mg xylenecyanol FF rồi pha loãng tới 50 ml bằng etanol. Chỉ thị kém bền, phải pha mới mỗi khi chuẩn độ. Nếu chỉ thị hỏng sẽ gây khó nhận biết điểm cuối và mắc sai số dương. * Dung dịch Hg(II)10 meq/l: 1,9g Hg(NO3)2.H2O hoà tan với 4 ml dung dịch axit HNO3 1M pha loãng thành 1 L, đựng trong chai tối. Hút 20ml mẫu, thêm chỉ thị, cho 1 ml HNO3 đến khi có màu xanh lục-xanh dương. pH >3,8 xanh dương còn khi pH<2 xanh lục. Quan sát dung dịch chuyển từ màu xanh lục/vàng sang màu tím rõ. 31. DẦU MỠ (OIL AND GREASE) Với tỷ trọng thấp và tính linh động cao, khi vào nước dầu mỡ dễ dàng lan ra tạo thành màng mỏng che phủ mặt nước ngăn cản sự xâm nhập của ôxy vào nước dẫn giảm khả năng tự làm sạch. Dầu mỡ xâm nhập cơ quan hô hấp của tôm cá và ngăn cản quá trình thở. Dầu mỡ có khả năng bám dính trên thân, rễ và lá cây gây cản trở khả năng quang hợp, trao đổi chất. Do ảnh hưởng của các yếu tố môi trường (nhiệt độ, gió, bức xạ, dòng chảy, vi sinh vật) tác động của dầu giảm dần. Tuy nhiên, một số loại dầu nặng có thể chìm xuống đáy, bám vào bùn, khó bị phân hủy sẽ gây ảnh hưởng lâu dài. Mẫu xác định dầu phải đựng trong chai thủy tinh và thêm chất bảo quản 6 ml H2SO4 đậm đặc cho 1 lit nước mẫu. Độ pH<2 giúp cho việc thủy phân dầu mỡ. 30.1 Phương pháp khối lượng Chiết mẫu bằng n-hexan hay hỗn hợp 80% n-hexan và 20% methyl-tert-butyl ether. Các tài liệu khác dùng chlorofrom, trichlorotrifluoroethan, tetraclocarbon, dicloromethan, pentan, cyclohexan. Sau đó là quá trình đuổi thu hồi dung môi và cân khối lượng chênh lệch do dầu mỡ trong mẫu. 65 Phân tích nước 30.2 Phương pháp hồng ngoại xác định dầu khoáng/ dầu tổng Sau khi chiết bằng dung môi 1,1,2-triclo-1,2,2-trifloethan (), đem đi đo độ hấp thu của nối carbon-hydro trong vùng hồng ngoại (2930 cm-1). Giới hạn phát hiện của phương pháp này là 0,2 mg/l. Nếu không biết thành phần dầu có trong mẫu, ta dùng dầu đối chiếu (reference oil) là hỗn hợp có thành phần thể tích gồm: 37,5% iso-octan, 37,5% hexadecan, 25% benzen. Nếu xác định dầu khoáng, sau khi chiết phải làm sạch dịch chiết bằng cách qua cột sắc ký chứa nhôm ôxit hay magie silicat (Florisil) hay lắc dịch chiết với silicagel. Các chất phân cực (có nối C=O hay O-H) sẽ bị hấp phụ là các axit béo, phenolic, axit naphtenic, nếu không loại bỏ sẽ gây sai số dương đối với phương pháp phổ hồng ngoại. 30.3 Phương pháp sắc ký khí xác định dầu khoáng 30.4 Phương pháp hùynh quang xác định dầu khoáng (petroleum oil) * Thiết bị : - Máy quang phổ huỳnh quang - Phễu chiết 1000ml - Bình định mức 25 ml - Erlen 250 ml - Cân phân tích - Dispenser cho bình dung môi * Hóa chất: - Dung môi diclorometan, loại tinh khiết quang phổ hay sắc ký. - Na2SO4 khan được làm khô bằng sấy 2 giờ ở 130oC. Nếu cần làm sạch Na2SO4 bằng điclometan trên hệ thống soxhlet, sau đó nung ở nhiệt độ 500oC trong 4 giờ và giữ trong chai thuỷ tinh. * Tiến hành : - Pha chuẩn dầu: tùy theo loại dầu chiếm ưu thế, với mẫu nước sông kênh thường dùng dầu DO mua sẵn. Từ đây, pha loãng thành các chuẩn với dung môi diclorometan bằng phương pháp cân khối lượng. - Tiến hành chiết mẫu nước nhiếu lần bằng dung môi diclorometan. Các phần dung môi nằm bên dưới sẽ thu vào erlen 250 ml. Sau đó loại đến hết nước bằng Na2SO4 khan rồi đổ sang bình định mức 25 ml, định mức đem đo. - Đo cường độ phát xạ trên máy huỳnh quang cho cả chuẩn và mẫu. Từ đó, tính ra hàm lượng dầu có trong mẫu. 66 Phân tích nước TCVN 5942:1995 Nước mặt A B Dầu mỡ (oil & grease) 0 0,3 TCVN 5945:1995 Nước thải công nghiệp A B C Dầu mỡ khoáng (Mineral oil and fat) KPHĐ 1 5 Dầu mỡ động thực vật (Animal-vegetable fat and oil) 5 10 30 TCVN 5943:1995 Nước biển ven bờ Bãi tắm Nuôi thuỷ sản Các nơi khác Váng dầu mỡ (Oil and fat film/scum) 0 0 0,3 Nhũ dầu mỡ (Oil and fat suspension/galactoze) 2 1 5 TCVN 6774:2000 Nước ngọt bảo vệ đời sống thuỷ sinh Dầu mỡ khoáng không quan sát thấy váng, nhũ 32. VI SINH Bên cạnh các sinh vật có ích có nhiều nhóm sinh vật gây bệnh hoặc truyền bệnh cho người và sinh vật. Trong số này, đáng chú ý là các loại vi khuẩn, siêu vi khuẩn và ký sinh trùng gây bệnh như các loại ký sinh trùng bệnh tả, lỵ, thương hàn, sốt rét, siêu vi khuẩn viêm gan B, siêu vi khuẩn viêm não Nhật bản, giun đỏ, trứng giun v.v...Nguồn gây ô nhiễm sinh học cho môi trường nước chủ yếu là phân rác, nước thải sinh hoạt, xác chết sinh vật, nước thải các bệnh viện v.v... Thực tế không thể xác định cụ thể tất cả các loại vi trùng này vì rất phức tạp và tốn nhiều thời gian. Do vậy thông thường trong quan trắc ô nhiễm, chúng ta chỉ cần xác định một vài vi sinh chỉ thị cho ô nhiễm phân. Có 3 nhóm vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm phân: - Nhóm coliform, đặc trưng là Escherichia coli (E.coli) Nhóm coliform có khả năng lên men lactose khi nuôi cấy ở 35oC hoặc tạo ra acid, aldehyd và khí trong vòng 48 giờ, thường cư trú trong ruột già (đại tràng) của người và động vật Bản thân coliform không gây bệnh nhưng được dùng chỉ thị các vi sinh vật gây bệnh có nguồn gốc từ phân động vật máu nóng. Sự có mặt của chúng là tín hiệu cho thấy rau hay nước có thể bị phơi nhiểm phân người hay phân động vật. “Có thể” là bởi vì khoảng 11% các vi khuẩn coliform tìm thấy trong phân người là vi khuẩn E. coli, vì thế, chỉ khi nào xét nghiệm thấy có vi khuẩn E. coli trong các vi khuẩn coliform thì mới có bằng chứng để phát biểu rằng nước hay rau bị phơi nhiễm phân người. 67 Phân tích nước Faecal coliform (nhóm coliform chịu nhiệt) là loại có khả năng lên men lactose ở 44,5oC trong 24 giờ. Trong nhóm này có Escherichia (chiếm ưu thế) và Klebsiella. Escherichia coli (E.coli): Sinh vật dạng coli chịu nhiệt hiếu khí và có khả năng yếm khí, chúng làm lên men lactozơ (hoặc mannitol) ở nhiệt độ 44oC để tạo ra cả axit, khí và cũng tạo ra indole từ tryptophan. Chúng thường cư trú trong ruột già của người và động vật máu nóng. E.coli thường không có khả năng sinh sản trong nước thải và nước mặt bị ô nhiễm. Có nhiều loại E.coli, nhưng may mắn thay phần lớn chúng có thể nói là vô hại. Tuy nhiên, một số E.coli có thể gây tiêu chảy, và loại phổ biến nhất trong nhóm E.coli có hại này là E.coli O157:H7. Tiêu chảy ra máu là triệu chứng chính của nhiễm E.coli. - Nhóm Streptococci, đặc trưng là Streptococcus faecalis. Khi Streptococcus faecalis có trong thức ăn hoặc nước uống, điều đó chứng tỏ nguồn nước hoặc thực phẩm có dấu hiệu nhiễm bẩn liên quan đến nguồn phân người hoặc động vật, có thể gây viêm họng, viêm khớp hoặc viêm màng tim, rối loạn tiêu hóa. Vi khuẩn này sống ký sinh trong cổ họng người hoặc động vật. Khi nuốt vào sẽ thải theo phân ra ngoài. Sự tồn tại của chúng trong nước, ngay cả khi không có E.coli, chứng tỏ có sự ô nhiễm do phân. - Nhóm Clostridia khử sulphite, đặc trưng là Clostridium perfringents Vi khuẩn clostridium là một dạng vi khuẩn gây bệnh tiêu chảy phổ biến và khó chữa trị nhất. Trong 3 nhóm vi sinh chỉ thị trên nhóm coliform thường được phân tích vì: a) Chúng là nhóm vi sinh quan trọng nhất tr