Giao trinh hoa ky thuat moi truong

HOÙA KYÕ THUAÄT MOÂI TRÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn

Phoøng döï aùn vaø moâi tröôøng coâng nghieäp – Sites II 1

MỤC LỤC

CHÖÔNG 1: MOÄT SOÁ ÑÒNH NGHÓA VAØ KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN ....................... 1

1 MOÄT SOÁ ÑÒNH NGHÓA.......................................................................................... 1

1.1. Hoùa hoïc moâi tröôøng: ....................................................................................... 1

1.2. OÂ nhieãm moâi tröôøng:....................................................................................... 1

1.3. Chaát oâ nhieãm: .................................................................................................. 1

1.4. Quaù trình vaän chuyeån cuûa caùc chaát oâ nhieãm................................................ 1

1.5. Hình thaùi hoùa hoïc: ........................................................................................... 2

2 CAÙC THAØNH PHAÀN MOÂI TRÖÔØNG CUÛA TRAÙI ÑAÁT..................................... 2

2.1. Khí quyeån ......................................................................................................... 2

2.2. Thuûy quyeån....................................................................................................... 2

2.3. Ñòa quyeån.......................................................................................................... 2

2.4. Sinh quyeån ........................................................................................................ 2

3 MOÄT SOÁ ÑÔN VÒ BIEÅU DIEÃN NOÀNG ÑOÄ CAÙC CHAÁT TRONG MOÂI TRÖÔØNG 3

3.1. Noàng ñoä cuûa dung dòch .................................................................................... 3

3.2. Noàng ñoä caùc chaát trong moâi tröôøng khoâng khí ............................................ 3

3.3. Noàng ñoä caùc chaát trong moâi tröôøng nöôùc ..................................................... 4

3.4. Caùc khaùi nieäm khaùc thöôøng gaëp trong kyõ thuaät moâi tröôøng...................... 4

4 CAÙC PHÖÔNG TRÌNH TRAÏNG THAÙI KHÍ....................................................... 4

5 CHUYEÅN ÑOÅI VAÄT CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG TRONG HEÄ THOÁNG MOÂI TRÖÔØNG.......................................................................................................................... 5

5.1. Söï caân baèng vaät chaát ....................................................................................... 5 5.1.1. Heä thoáng baûo toaøn vaät chaát oån ñònh.........................................................5 5.1.2. Heä thoáng oån ñònh chaát oâ nhieãm khoâng baûo toaøn......................................6 5.1.3. Phöông trình ñaùp öùng töøng böôùc ..............................................................8

CHƯƠNG II: HEÄ PHAÂN TAÙN.............................................................................. 12

6 CAÙC HEÄ PHAÂN TAÙN............................................................................................ 12

7 DUNG DÒCH.......................................................................................................... 13

8 ÑOÄ HOØA TAN CUÛA CHAÁT KHÍ TRONG CHAÁT LOÛNG................................. 13

8.2. Ñoä hoøa tan cuûa chaát raén trong chaát loûng.................................................... 19

8.3. Söï ñieän ly cuûa nöôùc – chæ soá hydro pH ........................................................ 20 8.3.1. Söï ñieän ly cuûa nöôùc – chæ soá hydro pH ..................................................20



8.3.2. Caùc caùch xaùc ñònh pH ............................................................................21

9 DUNG DÒCH KEO ................................................................................................ 21

9.1. Caùc tính chaát cuûa dung dòch keo .................................................................. 21 9.1.1. Tính chaát quang hoïc – Hieäu öùng Tyndall ..............................................21 9.1.2. Tính chaát haáp phuï ..................................................................................21 9.1.3. Tính chaát ñoäng hoïc cuûa heä keo ..............................................................22 9.1.4. Tính chaát ñieän hoïc .................................................................................22

9.2. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán ξ ...................................................................... 25 9.2.1. Chaát ñieän ly............................................................................................25 9.2.2. AÛnh höôûng cuûa pH .................................................................................26 9.2.3. AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä.........................................................................26 9.2.4. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä chaát keo ..........................................................27

9.3. Caáu taïo mixen keo......................................................................................... 27

9.4. Caùc phöông phaùp ñieàu cheá dung dòch keo................................................... 27 9.4.1. Phöông phaùp phaân taùn............................................................................27 9.4.2. Phöông phaùp ngöng tuï............................................................................28 9.4.3. Phöông phaùp pepti hoùa...........................................................................30

10 HEÄ VI DÒ THEÅ................................................................................................... 30 10.1.1. Nhuõ töông...............................................................................................32 10.1.2. Boït..........................................................................................................33 10.1.3. 3.3. THAØNH PHAÀN KHOÂNG KHÍ SAÏCH - KHOÂ .................................37 10.1.4. b. Ñaëc tính cuûa moät soá nhieân lieäu ..........................................................66 10.1.5. (kg/taán nhieân lieäu) .................................................................................68

10.2. Khí thaûi coâng nghieäp – Tieâu chuaån thaûi theo thaûi löôïng .......................... 77

11 NHIEÄT ÑOÄ ......................................................................................................... 84

11.1. 4.3.4. Hoùa hoïc nöôùc bieån ............................................................................... 97

12 BAÛNG 4.5. ÑAËC ÑIEÅM MOÄT SOÁ ION HOAØ TAN TRONG NÖÔÙC ............ 99

13 TEÂN ION............................................................................................................. 99

14 CHAÁT RAÉN DAÏNG KEO ............................................................................... 100

14.1. 4.4.5. Thaønh phaàn sinh hoïc cuûa nöôùc töï nhieân ......................................... 101 14.1.1. Sô ñoà phaân huõy chaát höõu cô caùc loaïi vi khuaån dò döôõng nhö sau ........101

14.2. ........................................................................................................................... 104

14.3. 4.5. CHAÁT LÖÔÏNG NÖÔÙC VAØ SÖÏ OÂ NHIEÃM NGUOÀN NÖÔÙC............. 104 14.3.1. Thaønh phaàn, tính chaát nöôùc thaûi sinh hoaït ...........................................107

14.4. 5.2 . CAÙC TAÙC NHAÂN GAÂY OÂ NHIEÃM NGUOÀN NÖÔÙC VAØ TAÙC HAÏI111 14.4.1. 4. Moät soá chaát höõu cô coù ñoäc tính cao trong moâi tröôøng nöôùc..............112 14.4.2. 5.2.2. Caùc taùc nhaân voâ cô.....................................................................116 14.4.3. 1. Caùc kim loaïi naëng ...........................................................................116 14.4.4. 2. Caùc chaát raén lô löûng .........................................................................116



14.4.5. 5.2.3. Maøu ............................................................................................119 14.4.6. 5.2.4. Muøi .............................................................................................119 14.4.7. 5.2.5. Caùc vi truøng trong nöôùc..............................................................120 14.4.8. 5.12.6. Phöông phaùp thu maãu, phaân tích chaát löôïng nöôùc (coù taøi lieäu rieâng) 120

Baûng 5.13. Phaân loaïi hoaù chaát qua ñoäc tính theo WHO....................................................... 121 14.4.9. Baûng 5.14. Moät soá hoaù chaát BVTV coù ñoäc tính ñoái vôùi ñoäng vaät soáng trong nöôùc ôû ÑBSCL. ...................................................................................................122

14.5. 1. Caùc chæ tieâu vi sinh................................................................................... 127

1. Quaù trình nitrat hoaù............................................................................................ 128

2. Quaù trình khöû nitrat ........................................................................................... 129

1. Nhu caàu oxy cho quaù trình sinh hoùa................................................................... 129

2. Nhu caàu oxy cho quaù trình hoùa hoïc ................................................................... 129



CHÖÔNG 1: MOÄT SOÁ ÑÒNH NGHÓA VAØ KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN 1 MOÄT SOÁ ÑÒNH NGHÓA

1.1. Hoùa hoïc moâi tröôøng: Ñònh Nghóa: Hoùa hoïc moâi tröôøng ñaõ ñöôïc ngöôøi ta chuù yù nghieân cöùu töø nhöõng naêm 1960 khi coù nhöõng vaán ñeà oâ nhieãm moâi tröôøng xaûy ra treân theá giôùi. Keå töø ñoù tôùi nay moân khoa hoïc naøy ñaõ khoâng ngöøng phaùt trieån vaø trôû thaønh moät moân khoa hoïc raát caàn thieát cho nhöõng ngöôøi laøm coâng taùc nghieân cöùu trong lónh vöïc moâi tröôøng. Vaäy thì hoùa hoïc moâi tröôøng laø gì ? vai troø nhieäm vuï cuûa hoùa hoïc moâi tröôøng ? Hoùa hoïc moâi tröôøng laø moät moân khoa hoïc toång hôïp, nghieân cöùu veà caùc quaù trình bieán ñoåi cuûa caùc chaát trong moâi tröôøng nghóa laø noù taäp trung nghieân cöùu veà nguoàn goác, baûn chaát caùc phaûn öùng, caùc taùc ñoäng, quaù trình vaän chuyeån cuõng nhö töông taùc cuûa caùc chaát trong moâi tröôøng: ñaát, nöôùc, khoâng khí. Hoùa hoïc moâi tröôøng cung caáp cho caùc sinh vieân nhöõng kieán thöùc cô baûn trong quaù trình nghieân cöùu, giuùp hieåu roõ baûn chaát caùc hieän töôïng hoùa hoïc xaûy ra trong moâi tröôøng noùi chung töø ñoù coù theå ñöa ra caùc bieän phaùp tích cöïc ngaên ngöøa oâ nhieãm, baûo veä moâi tröôøng. Hoùa hoïc moâi tröôøng moâ taû caùc quaù trình hoùa hoïc cô baûn coù söï lieân heä chaët cheõ vôùi caùc lónh vöïc khaùc nhö hoùa sinh, ñòa hoùa, hoùa phaân tích, hoùa voâ cô, höõu cô, ñoäc chaát hoïc... Nhieäm vuï cuûa hoùa hoïc moâi tröôøng laø nghieân cöùu, moâ taû vaø moâ hình hoùa nhöõng phaûn öùng hoùa hoïc trong moâi tröôøng cuõng nhö nghieân cöùu ñoäng hoïc, nhieät ñoäng hoïc vaø caùc cô cheá phaûn öùng. - Hoaù nöôùc (aquatic chemistry): nghieân cöùu caùc hieän töôïng hoùa hoïc trong moâi tröôøng

nöôùc (nöôùc soâng, suoái, ao, hoà, bieån, nöôùc ngaàm, nöôùc trong khoâng khí, ñaát, ñaù…). - Hoùa khoâng khí (atmospheric chemistry): nghieân cöùu caùc hieän töôïng hoùa hoïc trong moâi

tröôøng khoâng khí (thaønh phaàn caàu truùc khí quyeån, phaûn öùng quang hoùa, quaù trình bieán ñoåi chaát trong khí quyeån).

- Ñòa quyeån vaø hoùa ñaát (geosphere and geochemistry): nghieân cöùu tính chaát cuûa ñaát cuõng nhö quaù trình chuyeån hoùa caùc chaát trong ñaát.

Ñeå hoïc toát moân hoùa hoïc moâi tröôøng caùc sinh vieân phaûi ñöôïc trang bò caùc kieán thöùc cô baûn veà hoùa hoïc ñaïi cöông, cô sôû hoùa hoïc voâ cô, höõu cô, hoùa lyù, hoùa sinh cô baûn… 1.2. OÂ nhieãm moâi tröôøng: baát kyø moät taùc ñoäng naøo laø thay ñoåi caùc thaønh phaàn moâi tröôøng laøm maát caân baèng sinh thaùi, gaây aûnh höôûng xaâu tôùi moâi tröôøng coù aûnh höôûng tôùi ngöôøi, vaät, ñoäng vaät, vaät lieäu … Theo ñònh nghóa cuûa Toå Chöùc Y Teá Theá Giôùi (WHO): söï oâ nhieãm hay söï nhieãm baån laø vieäc chuyeån caùc chaát thaûi hoaëc naêng löôïng vaøo moâi tröôøng ñeán möùc coù khaû naêng gaây taùc haïi ñeán söc khoeû con ngöôøi, ñeán söï phaùt trieån sinh vaät hoaëc laøm suy giaûm chaát löôïng moâi tröôøng. 1.3. Chaát oâ nhieãm: Ñònh Nghóa: laø nhöõng chaát toàn taïi saün trong töï nhieân hoaëc nhaân taïo laøm thay ñoåi thaønh phaàn moâi tröôøng töï nhieân ôû noàng ñoä cao coù taùc haïi tôùi söùc khoûe con ngöôøi cuõng nhö sinh vaät noùi chung. Goàm caùc chaát oâ nhieãm do töï nhieân vaø nhaân taïo. 1.4. Quaù trình vaän chuyeån cuûa caùc chaát oâ nhieãm Nguoàn phaùt sinh ----> phaùt thaûi ----> moâi tröôøng vaän chuyeån (ñaát, nöôùc, khoâng khí) ----> nguoàn tieáp nhaän ( ngöôøi, vaät, ñoäng vaät, caây coái).



1.5. Hình thaùi hoùa hoïc: Ñònh Nghóa: laø caùc daïng khaùc nhau cuûa caùc chaát hoùa hoïc coù trong moâi tröôøng. Ví duï: crom coù caùc daïng hôïp chaát khaùc nhau nhö crom (3) hoaëc crom(6) töø ñoù coù ñoäng tính khaùc nhau. 2 CAÙC THAØNH PHAÀN MOÂI TRÖÔØNG CUÛA TRAÙI ÑAÁT

2.1. Khí quyeån Laø lôùp khí bao phuû xung quanh beà maët traùi ñaát, coù khoái löôïng 5,2x1018kg , tôùi 99% khí quyeån naèm döôùi 30km so vôùi beà maët traùi ñaát. Khí quyeån coù vai troø: - Cung caáp O2 vaø CO2 caàn thieát duy trì söï soáng treân traùi ñaát, ngaên chaën caùc tia töû ngoaïi gaàn (λ = 300 nm), cho caùc tia trong vuøng khaû kieán –tia troâng thaáy (λ = 400-800 nm), tia hoàng ngoaïi gaàn (λ = 2500 nm), vaø soùng radio (λ = 0,1 - 40 μm) ñi vaøo traùi ñaát. - Giöõ caân baèng nhieät löôïng cuûa traùi ñaát (thoâng qua quaù trình haáp thuï tia töû ngoaïi phaùt xaï töø maët trôøi vaø phaûn xaï tia nhieät töø traùi ñaát). - Laø moâi tröôøng ñeå vaän chuyeån nöôùc töø ñaïi döông vaøo ñaát lieàn, tham gia vaøo quaù trình tuaàn hoaøn nöôùc. Khoâng khí ñöôïc caáu taïo töø nhieàu khí khaùc nhau, trong ñoù thaønh phaàn chính laø khí N2 chieám khoaûng 78% theå tích, khí O2 chieám khoaûng 21% theå tích, tieáp theo laø Argon, khí cacbonic, ngoaøi ra coøn moät soá khí khaùc ôû daïng veát. Trong khoâng khí cuõng luoân toàn taïi moät löôïng hôi nöôùc khoâng coá ñònh. Noàng ñoä caùc khí trong khí quyeån thay ñoåi lieân tuïc theo thôøi gian, khoâng gian, vò trí ñòa lyù ( ñieàu kieän phaùt thaûi, phaùt taùn, quaù trình sa laéng, bieán ñoåi hoùa hoïc...). 2.2. Thuûy quyeån Thuûy quyeån bao goàm caùc daïng nguoàn nöôùc treân traùi ñaát nhö: bieån , hoà, soâng , suoái, nöôùc ñoùng baêng ôû hai cöïc traùi ñaát, nöôùc ngaàm. Khoái löôïng cuûa thuûy quyeån öôùc tính vaøo khoaûng 1,38x1021kg. Trong ñoù nöôùc maën chieám tôùi 97%, 2% laø nöôùc baêng ñaù, 1% nöôùc ngoït phuïc vuï sinh hoaït cho con ngöôøi. Nhu caàu söû duïng nöôùc treân theá giôùi laø 3.900 trieäu km3. Nöôùc ñoùng vai troø quan troïng trong nhieàu quaù trình, dieãn ra trong töï nhieân vaø trong cuoäc soáng cuûa con ngöôøi. Trong coâng nghieäp, ngöôøi ta söû duïng nöôùc laøm nguyeân lieäu vaø nguoàn naêng löôïng, laøm dung moâi, laøm chaát taûi nhieät vaø duøng ñeå vaän chuyeån nguyeân vaät lieäu... Nöôùc töï nhieân laø nöôùc maø chaát löôïng vaø soá löôïng cuûa noù ñöôïc hình thaønh döôùi aûnh höôûng cuûa caùc quaù trình töï nhieân khoâng coù söï taùc ñoäng cuûa con ngöôøi. 2.3. Ñòa quyeån Ñòa quyeån laø lôùp voû raén ngoaøi cuûa traùi ñaát coù beà saâu töø 0 – 100km. Thaønh phaàn ñòa quyeån goàm ñaát vaø caùc khoaùng chaát xuaát hieän trong lôùp phong hoaù cuûa traùi ñaát hay noùi caùch khaùc ñòa quyeån laø toå hôïp phöùc taïp cuûa caùc chaát khoaùng, chaát höõu cô, khoâng khí vaø nöôùc trong ñoù ñaát laø thaønh phaàn quan troïng nhaát. Vieäc con ngöôøi khai thaùc caùc taøi nguyeân trong loøng ñaát (than, daàu, moû kim loaïi, ñaát, ñaù…) vaø thaûi boû nhieàu chaát thaûi (raén, loûng) ñaõ laøm oâ nhieãm ñaát. 2.4. Sinh quyeån Sinh quyeån goàm taát caû nhöõng thaønh phaàn cuûa ba moâi tröôøng keå treân coù toàn taïi söï soáng vaø coù lieân quan taùc ñoäng töông hoã giöõa caùc thaønh phaàn moâi tröôøng khí quyeån, thuyû quyeån, ñòa quyeån.



Khaùc vôùi khí quyeån, thuyû quyeån, ñòa quyeån, sinh quyeån khoâng coù giôùi haïn roõ reät vì noù naèm trong caû ba thaønh phaàn moâi tröôøng keå treân vaø khoâng hoaøn toaøn lieân tuïc vì söï soáng chæ toàn taïi trong ñieàu kieän nhaát ñònh.

3 MOÄT SOÁ ÑÔN VÒ BIEÅU DIEÃN NOÀNG ÑOÄ CAÙC CHAÁT TRONG MOÂI TRÖÔØNG

3.1. Noàng ñoä cuûa dung dòch Noàng ñoä cuûa dung dòch thöôøng ñöôïc bieåu dieãn baèng caùc caùch sau ñaây: - Noàng ñoä phaàn traêm khoái löôïng (%) laø tyû leä khoái löôïng chaát tan so vôùi 100 phaàn khoái löôïng dung dòch. - Noàng ñoä phaân töû gam hoaëc noàng ñoä mol laø soá mol chaát tan trong 1 lít dung dòch. - Noàng ñoä ñöông löôïng gam (N) laø soá ñöông löôïng chaát tan trong 1 lít dung dòch.

NA.VA = NB.VB (1.1) NA VB Hoaëc = (1.2) NB VA

Ñöông löôïng gam cuûa moät nguyeân toá phuï thuoäc vaøo traïng thaùi hoùa trò cuûa nguyeân toá. Ví duï ñöông löôïng cuûa cacbon trong CO vaø CO2 laø 6 vaø 3 vì cacbon coù hoùa trò 2 vaø 4. Töông töï , moät hôïp chaát hoùa hoùa hoïc coù theå coù nhieàu ñöông löôïng khaùc nhau tuøy thuoäc vaøo caùch phaûn öùng cuûa noù. Vì vaäy xeùt ñöông löôïng cuûa hôïp chaát caàn phaûi xeùt trong phaûn öùng cuï theå. Ví duï: H3PO4 + NaOH ------ > H2NaPO4 + H2O H3PO4 + NaOH ------ > HNa2PO4 + H2O H3PO4 + NaOH ------ > Na3PO4 + H2O Nhö vaäy axít phosphoric coù ñöông löôïng laø M/1; M/2; M/3 (do soá nguyeân töû gam hydro bò trao ñoåi trong phaûn öùng treân). Vaäy ñöông löôïng gam: Ñ = M/n trong ñoù: n laø soá ion hoùa trò moät maø phaân töû hôïp chaát ñoù ñaõ trao ñoåi. M laø khoái löôïng phaân töû cuûa hôïp chaát. Ñoái vôùi caùc phaûn öùng oxi hoùa khöû thì n laø soá electron trao ñoåi cuûa moãi phaân töû chaát oâxi hoùa hay chaát khöû. + Caùch tính ñöông löôïng cuûa axít – bazô: Ñ = M/n trong ñoù M laø khoái löôïng phaân töû cuûa axít hoaëc bazô; n laø soá ion H+ hoaëc OH- bò thay theá trong phaân töû axit hoaëc bazô. + Caùch tính ñöông löôïng cuûa muoái: Ñ = M/nz trong ñoù n laø soá ion ñaõ thay theá vaø z laø ñieän tích ion ñaõ thay theá. Ví duï trong phaûn öùng: Al2(SO4)3 + 6NaOH = 2 Al(OH)3 + 3Na2SO4

Ñöông löôïng cuûa nhoâm sunfat laø: Ñ = 32

242x

= 57

+ Caùch tính ñöông löôïng cuûa chaát oâ xi hoùa khöû: Ñ = M/n - Noàng ñoä molan: soá mol chaát tan trong 1000 gam dung moâi. - Noàng ñoä mol phaàn hay noàng ñoä phaân töû phaàn Ni cuûa caáu töû i laø tæ soá mol ni cuûa caáu töû ñoù treân soá mol ∑ ni cuûa dung dòch.

Ta coù ∑ Ni = 1. (1.3) 3.2. Noàng ñoä caùc chaát trong moâi tröôøng khoâng khí - Noàng ñoä cuûa chaát oâ nhieãm khoâng khí ñöôïc bieåu thò baèng caùc ñôn vò:



μg/m3; mg/l; mg/m3, g/m3 ; ppm(phaàn trieäu theå tích); ppb - Quan heä giöõa ppm vaø mg/m3

ÔÛ 25 0 C vaø 1 atm (1,0133 bars) mg/m3 = ppm x (M /24.45)


M laø troïng löôïng phaân töû cuûa chaát khí. Hieäu chænh noàng ñoä caùc chaát trong khí thaûi

- Noàng ñoä chuaån theo oâxy Pn = Pm x (21 – n)/(21 – y) trong ñoù : Pn = noàng ñoä ñaõ hieäu chuaån theo n% O2 (n = 3,7,9,11) Pm = noàng ñoä ño ñöôïc y = noàng ñoä O2 ño ñöôïc trong khí thaûi - Noàng ñoä chuaån theo 12% CO2 p12 = pm x 12/[CO2]m

P12 = noàng ñoä chaát oâ nhieãm ôû 12% CO2 Pm = noàng ñoä ño ñöôïc trong ñieàu kieän laáy maãu [CO2]m = CO2 ño ñöôïc khi thu maãu.

3.3. Noàng ñoä caùc chaát trong moâi tröôøng nöôùc mg/l, ppm 3.4. Caùc khaùi nieäm khaùc thöôøng gaëp trong kyõ thuaät moâi tröôøng - Löu löôïng: nöôùc thaûi, khí thaûi - Taûi löôïng caùc chaát oâ nhieãm - Heä soá phaùt thaûi (heä soá oâ nhieãm)

4 CAÙC PHÖÔNG TRÌNH TRAÏNG THAÙI KHÍ - Phöông trình traïng thaùi cuûa khí lyù töôûng coù daïng nhö sau: + PT Clapayroân-Mendeleep: PV = nRT hay PV = (m/M)RT (1.4) Trong ñoù: P laø aùp suaát cuûa chaát khí coù theå tích V, khoái löôïng m, ôû nhieät ñoä tuyeät ñoái T, n laø soá mol khí, R laø haèng soá khí. Phöông trình treân ñöôïc ruùt ra töø caùc ñònh luaät cuûa Boâi-Marioât - Gay-Luytxaéc. + Ñònh luaät Boâi-Marioât: ôû nhieät ñoä khoâng ñoåi theå tích cuûa moät chaát khí tæ leä nghòch vôùi aùp suaát, nghóa laø: P0V0 = PV (1.5) + Phöông trình Gay-Luytxaéc: theå tích cuûa moät khoái khí ñaõ cho ôû aùp suaát khoâng ñoåi tæ leä thuaän vôùi nhieät ñoä tuyeät ñoái, nghóa laø: V = [(V0/T0)].T (1.6) + Phöông trình Boâi-Marioât - Gay-Luytxaéc: PV = [(P0V0)/T0].T (1.7) P0, V0 laø aùp suaát vaø theå tích cuûa khí ôû nhieät ñoä 2730K (T0) , coøn P,V laø aùp suaát vaø theå tích cuûa khí ôû nhieät ñoä T.



Ñoái vôùi moät löôïng khí xaùc ñònh thì P0, V0 ôû T0 laø nhöõng ñaïi löôïng khoâng ñoåi do ñoù (P0V0)/T0 laø moät haèng soá. Neáu löôïng khí ñoù laø moät mol vaø kyù hieäu haèng soá ñoù laø R thì bieåu thöùc treân coù theå vieát thaønh: PV = RT (1.8) Coøn vôùi n mol khí thì phöông trình traïng thaùi coù daïng PV = nRT (1.9) - Ñoái vôùi khí thöïc: do Van dec Van tìm ra 1879 [ p + a/V2) ( V – b) = n RT (1.10) Trong ñoù a, b laø haèng soá ñoái vôùi moãi khí nhaát ñònh.

5 CHUYEÅN ÑOÅI VAÄT CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG TRONG HEÄ THOÁNG MOÂI TRÖÔØNG

5.1. Söï caân baèng vaät chaát Theo ñònh luaät Baûo toaøn vaät chaát, ta coù theå thieát laäp ñöôïc phöông trình caân baèng vaät chaát nhö sau: Löôïng chaát ñi vaøo = Löôïng chaát ñi ra + Löôïng chaát tích tuï + + Löôïng chaát bò bieán ñoåi. (1.11 ) Vaøo ra

Hình 1.1. Sô ñoà caân baèng chaát 5.1.1. Heä thoáng baûo toaøn vaät chaát oån ñònh Heä thoáng baûo toaøn vaät chaát oån ñònh coù coâng thöùc ñôn giaûn nhö sau: Löôïng chaát ñi vaøo = Löôïng chaát ñi ra (1.12) Ví duï moät caùi hoà nöôùc coù caùc suoái nöôùc chaûy vaøo hoà vôùi löu löôïng chaûy Qs vaø noàng ñoä chaát oâ nhieãm laø Cs. Nhaùnh nöôùc thöù hai chaûy vaøo hoà laø keânh daãn nöôùc thaûi vôùi löu löôïng Qw vaø noàng ñoä chaát oâ nhieãm laø Cw. Doøng nöôùc chaûy ra khoûi hoà laø doøng nöôùc hoãn hôïp vôùi löu löôïng ñöôïc baûo toaøn vaø neáu chuùng ta thöøa nhaän ñieàu kieän baûo toaøn oån ñònh (h.1.2) thì töø phöông trình caân baèng vaät chaát (1.12) coù daïng sau ñaây: CsQs + CwQw = CmQm (1.13) Heä soá suy giaûm = 0 , Heä soá tích tuï = 0 Suoái Qs Qm Cs Cm Qw Cw Q = Löu löôïng Nguoàn thaûi C = nguoàn thaûi

Tích tuï ↑

Suy giaûm ↓



Hình 1.2. heä thoáng baûo toaøn oån ñònh 5.1.2. Heä thoáng oån ñònh chaát oâ nhieãm khoâng baûo toaøn Thöïc teá trong moâi tröôøng thöôøng xaûy ra caùc phaûn öùng hoùa hoïc, sinh hoïc... trong ñieàu kieän oån ñònh thì löôïng chaát oâ nhieãm bò haáp thuï, tích tuï trong khu vöïc nghieân cöùu baèng 0, nhöng neáu chaát oâ nhieãm khoâng ñöôïc baûo toaøn thì phöông trình (1.11) coù daïng: Löôïng ñi vaøo = Löôïng ñi ra + Löôïng tieâu huûy (1.14) Phaàn tieâu huûy cuûa chaát oâ nhieãm khoâng baûo toaøn ñöôïc tính ñeán vôùi caùc phaûn öùng tieâu huûy ñaàu tieân, töùc laø cho raèng phaàn chaát oâ nhieãm maát ñi seõ tyû leä vôùi löôïng chaát oâ nhieãm, töùc laø: dC ____ = - KC (15) dt trong ñoù K – heä soá tieâu huûy vôùi thöù nguyeân laø 1/ñôn vò thôøi gian, daáu (-) bieåu thò chaát oâ nhieãm maát ñi trong ñôn vò thôøi gian; C – noàng ñoä chaát oâ nhieãm; t – thôøi gian. Ñeå giaûi ñöôïc phöông trình vi phaân (15), chuùng ta bieán ñoåi ñoâi chuùt vaø laáy tích phaân ta ñöôïc:

∫∫∞

−=00

)(t

C

C

dtKCdC

C Hay Ln(C) – Ln(C0) = Ln _____ = - Kt C0 Do ñoù noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong khu vöïc nghieân cöùu seõ bieán thieân theo thôøi gian, theo coâng thöùc C = C0.e-Kt (16) trong ñoù C0 – noàng ñoä chaát oâ nhieãm taïi thôøi ñieåm ban ñaàu (t = 0). Coâng thöùc (15) theå hieän heä soá suy giaûm noàng ñoä chaát oâ nhieãm. Neáu chuùng ta thöøa nhaän raèng chaát oâ nhieãm phaân boá ñoàng ñeàu trong theå tích cuûa khu vöïc nghieân cöùu, thì toång chaát oâ nhieãm seõ laø C.V. Toång löôïng suy giaûm cuûa chaát oâ nhieãm khoâng baûo toaøn seõ laø: Löôïng bò tieâu huûy = K.C.V (17) Thay coâng thöùc (17) vaøo coâng thöùc (14) ta ñöôïc coâng thöùc cuoái cuøng raát ñôn giaûn veà caân baèng vaät chaát ñoái vôùi tröôøng hôïp chaát oâ nhieãm khoâng baûo toaøn trong heä thoáng oån ñònh laø: Löôïng oâ nhieãm vaøo = Löôïng oâ nhieãm ra + K.C.V. (18a) Trong coâng thöùc (18a) ñaõ thöøa nhaän raèng noàng ñoä chaát oâ nhieãm phaân boá ñeàu trong theå tích V. Ví duï 2. Moät hoà nöôùc bò oâ nhieãm cho bieát theå tích nöôùc cuûa hoà laø 10,0.106 m3. Coù moät doøng suoái chaûy vaøo hoà vôùi löu löôïng laø 5 m3/s vaø noàng ñoä chaát oâ nhieãm (COD) cuûa suoái laø 10 mg/l (h.1.4) vaø moät mieäng xaû nöôùc thaûi vaøo hoà vôùi löu löôïng 0,5 m3/s, mang theo cuøng moät chaát oâ nhieãm nhö chaát oâ nhieãm trong doøng suoái. Noàng ñoä COD cuûa nöôùc thaûi laø 100 mg/l vaø heä soá phaûn öùng tieâu huûy cuûa hoà laø 0,2 /ngaøy. Thöøa nhaän raèng chaát oâ nhieãm ñöôïc hoøa troän ñeàu trong caû theå tích hoà, khoâng xeùt ñeán hieän töôïng nöôùc boác hôi, cuõng nhö nöôùc thaám qua thaønh hoà (thaám vaøo hoaëc thaám ra). Xaùc ñònh noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong heä thoáng hoà oån ñònh. Giaûi: Töø hình 1.4 ta coù: Löu löôïng chaát vaøo = Qs . Cs + Qw . Cw = (5 m3/s . 10 mg/l + 0,5 m3/s . 100 mg/l) . 103 l/m3



= 1,0.105 mg/s. Löu löôïng chaát ra = Qm . Cm = (Qs + Qw) . C = (5 + 0,5) m3/s . C mg/l . 103 l/m3 = 5,5 . 103 C mg/s Löôïng bò tieâu huûy = KCV = 0,2/ng . C mg/l . 10.106 m3. 10 l/m3 = 23,1.103 C mg/s. Thaûi vaøo Qw = 0,5 m3/s Cw = 100,0 mg/l Doøng suoái vaøo Hoà Chaûy ra V = 10,0.106 m3 K = 0,2/ngaøy C = ? Qs = 5 m3/s Qm = ? Cs = 10,0 mg/l Cm = ?

Hình 1.4. Sô ñoà hoà vôùi chaát oâ nhieãm khoâng baûo toaøn Thay caùc trò soá ôû treân vaøo coâng thöùc (1.8a) ta coù: 1,0.105 = 5,5.103 C + 103 C = 28,6.103 C. Vaäy noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong hoà seõ laø: 1,0.105 C = ________________ = 3,5 mg/l 28,6.103 Moâ hình tính toaùn ôû treân laø moâ hình lyù töôûng ñoái vôùi hoãn hôïp caùc chaát oâ nhieãm khoâng ñöôïc baûo toaøn trong heä thoáng oån ñònh, noù thöôøng ñöôïc öùng duïng ñeå giaûi quyeát caùc baøi toaùn toång quaùt nhö ôû ví duï veà oâ nhieãm moâi tröôøng nöôùc maët ôû treân. Ví duï 3. Trong moät cöûa haøng giaûi khaùt (h.1.5), coù theå tích phoøng laø 500 m3. Trong phoøng coù 50 ngöôøi huùt thuoác, moãi ngöôøi huùt 2 ñieáu trong 1 giôø. Tính trung bình cho moïi loaïi thuoác, moãi ñieáu thuoác huùt nhaû ra 1,4 mg khí formaldehyde (HCHO). Moät phaàn khí formaldehyde seõ chuyeån ñoåi thaønh cacbon dioxit vôùi heä soá phaûn öùng tieâu huûy laø K = 0,4/h. Löu löôïng khoâng khí saïch töø ngoaøi ñi vaøo phoøng laø 1000 m3/h, löu löôïng khoâng khí thoaùt khoûi phoøng cuõng laø 1000 m3/h. Haõy xaùc ñònh noàng ñoä khí formaldehyde oån ñònh trong khoâng khí trong phoøng, giaû thieát raèng khí formaldehyde phaân boá ñoàng ñeàu trong phoøng. Kieåm tra noàng ñoä coù gaây ra hieän töôïng cay maét khoâng. Giôùi haïn noàng ñoä gaây cay maét khi nhieät ñoä t = 25 0C vaø aùp suaát khí quyeån 1 atm laø 0,05 ppm.



Hình 1.5. Phoøng huùt thuoác trong cöûa haøng Giaûi: Löôïng thaûi khí formaldehyde ôû trong phoøng laø: 50 ngöôøi huùt . 2 ñieáu/h . 1,4 mg/ñieáu = 140 mg/h Giaû thieát noàng ñoä khí formaldehyde trong khoâng khí thoaùt ra khoûi phoøng töông töï nhö noàng ñoä khí formaldehyde ôû khoâng khí trong phoøng, do ñoù löôïng khí formaldehyde ñi ra khoûi phoøng laø: Löôïng chaát oâ nhieãm ñi ra = 1000 m3/h . C (mg/m3) = 1000 C mg/h Löôïng chaát oâ nhieãm bò tieâu huûy (maát ñi) laø: KCV = (0,4/h) . (C mg/m3) . 500 m3 = 200 C mg/h. Töø coâng thöùc (14) ta coù: Löôïng ñi vaøo = Löôïng ñi ra + Löôïng bò tieâu huûy 140 = 1000 C + 200 C = 1200 C

140 C = _________ = 0,117 mg/m3.

1200 Chuyeån töø ñôn vò mg/m3 sang ppm vôùi troïng löôïng phaân töû cuûa khí formaldehyde laø 30, ta coù: C (mg/m3) . 24,45 0,117 . 24,45 C (ppm) = ___________________________ = __________________ = 0,095 ppm Troïng löôïng phaân töû 30 Vaäy noàng ñoä khí formaldehyde ôû trong phoøng ñaõ vöôït trò soá giôùi haïn gaây cay maét.

5.1.3. Phöông trình ñaùp öùng töøng böôùc Chuùng ta coù theå môû roäng söï tính toaùn noàng ñoä caùc chaát oâ nhieãm ôû traïng thaùi oån ñònh trong heä thoáng moâi tröôøng khi chaát oâ nhieãm ñöôïc baûo toaøn hay khoâng baûo toaøn ñoái vôùi tröôøng hôïp khoâng oån ñònh. Döôùi ñaây chuùng ta seõ phaân tích dieãn bieán moâi tröôøng trong ñieàu kieän khoâng oån ñònh. Yeâu caàu cuûa thöïc teá raát phoå bieán laø caàn xaùc ñònh noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong heä thoáng moâi tröôøng bieán ñoåi theo thôøi gian. Phöông phaùp ñeå giaûi baøi toaùn naøy goïi laø phöông trình ñaùp öùng töøng böôùc cuûa heä thoáng. ÔÛ hình 1.6 minh hoïa moâ hình heä thoáng moâi tröôøng bieán ñoåi laø moät hình hoäp coù theå tích V ñaõ ñöôïc xaùc ñònh,löu löôïng ñi vaøo cuõng nhö ñi ra khoûi hoäp ñoù laø Q. Ta cuõng giaû thieát noàng ñoä chaát oâ nhieãm ñöôïc phaân boá ñoàng ñeàu trong khoái hình hoäp ôû thôøi gian baát kyø t, töùc laø noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong luoàng khí ra baèng noàng ñoä chaát oâ nhieãm ôû trong phoøng C. Toång löôïng chaát oâ nhieãm trong hình hoäp seõ laø CV vaø heä soá taêng chaát oâ nhieãm trong hình hoäp seõ

Noàng ñoä trong phoøng: C V = 500,0 m3 140 mg/h K = 0,4h

Khoâng khí vaøo 1000,0 m3/h

Khoâng khí ra 1000,0 m3/h



laø V.dC/dt. Toång löôïng oâ nhieãm taêng theâm (nguoàn boå sung) trong hoäp laø S (ñôn vò troïng löôïng treân ñôn vò thôøi gian). Neáu chaát oâ nhieãm ôû traïng thaùi khoâng ñöôïc baûo toaøn vôùi heä soá tieâu huûy laø K, ta coù moâ hình tính toaùn nhö sau: Löôïng toàn löu = Löôïng ñi vaøo – Löôïng ñi ra – Löôïng bò tieâu huûy, töùc laø: dC V _________ = S – QC – KCV, (18b) dt trong ñoù V – theå tích hình hoäp; C – noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong hoäp (g/m3); S – toång löôïng chaát oâ nhieãm thaûi ra trong hoäp (g/h); Q – löu löôïng khí ñi vaøo hoäp (m3/h); K – heä soá tieâu huûy (1/h) Ñeå deã daøng giaûi phöông trình (18b) tröôùc tieân ta xaùc ñònh noàng ñoä chaát oâ nhieãm tôùi haïn oån ñònh, töùc laø noàng ñoä C ôû thôøi gian voâ cöïc, khi maø dC/dt = 0, töùc laø: S C∞ = ____________ (19) Q + KV Thay (19) vaøo (18b) ta coù: dC Q + KV S ______ = – _____________ (C – ______________ ) (20) dt V Q + KV Ra Vaøo Löu löôïng Q Löu löôïng Q Löôïng oâ nhieãm vaøo S Noàng ñoä oâ nhieãm trong hoäp Heä soá phaûn öùng cuûa chaát oâ nhieãm K vaø ñi ra C

Hình 1.6. Moâ hình hoäp ñeå phaân tích S Neáu ta ñaët y = C – ___________ (21) Q + KV dy dC vaø coù ________ = _________ (22) dt dt

Hoäp

Theå tích V



Do ñoù phöông trình (20) seõ laø: dy Q ________ = – (K + _______) . y (23) dt V Phöông trình vi phaân (23) töông töï nhö phöông trình vi phaân (15) vaø lôøi giaûi cuûa noù seõ laø: y = y0 . e-(K + Q/V)t (24) trong ñoù y0 – giaù trò öùng vôùi t = 0. Neáu ñaët C0 laø giaù trò noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong hoäp ôû thôøi ñieåm t = 0 thì töø phöông trình (21) ta coù: S y0 = C0 – _____________ (25) Q + KV Giaûi heä ba phöông trình (21), (24), (25) ta coù: S S C(t) – _____________ = (C0 – _____________ ) e-(K+Q/V)t Q + KV Q + KV hay laø S S C(t) = _____________ + (C0 – _____________ ) e-(K+Q/V)t (26) Q + KV Q + KV Coâng thöùc (26) coù theå vieát ñôn giaûn hôn baèng caùch thay trò soá C(t) ôû coâng thöùc (19) vaøo ñaây: C(t) = C(α) + [C0 – C(α)].e-(K+Q/V)t (27) Vôùi caùc trò soá giôùi haïn C0, C(α) öùng vôùi thôøi gian t = 0 vaø t = ∝ ta coù theå bieåu dieãn coâng thöùc (27) baèng bieåu ñoà ôû hình 1.7.

Hình 1.7. Phöông trình ñaùp öùng töøng böôùc ñoái vôùi moâ hình hoäp hoãn hôïp khí Ví duï 4. Tính vôùi moät phoøng huùt thuoác cuûa cöûa haøng giaûi khaùt. Cho moät phoøng huùt thuoác nhö ví duï 3, theå tích phoøng laø V = 500 m3, löu löôïng khoâng khí vaøo phoøng laø 1000 m3/h. Khoâng khí thoåi vaøo phoøng laø khoâng khí saïch vaø ñöôïc baét ñaàu thoåi vaøo phoøng töø 5 giôø chieàu. Heä soá tieâu huûy (suy giaûm) cuûa khí formaldehyde laø K = 0,4/h. Khoùi thuoác laù baét ñaàu thaûi ra cuõng töø 5 giôø chieàu vaø oån ñònh vôùi trò soá laø 140 mg/h. Xaùc ñònh noàng ñoä

C0

C∞

C∞ = KVQ

S+

C(t) = C∞ + (C0 - C∞).e(K+Q/V)/t

Thôøi gian, t

Noàn

g ño

ä C



khoùi thuoác laù luùc 6 giôø chieàu laø bao nhieâu ? Giaûi: Trong tröôøng hôïp naøy Q = 1000 m3/h, V = 500 m3, S = 140 mg/h vaø K = 0,4/h. Noàng ñoä khoùi thuoác laù ôû thôøi ñieåm oån ñònh C(α) ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (19): 140 mg/h C(α) = __________________________________ = 0,117 mg/m3 100 m3/h + 0,4/h . 500 m3 Xaùc ñònh noàng ñoä khoùi ôû thôøi ñieåm baát kyø sau 5 giôø chieàu theo coâng thöùc (27) vôùi C0 = 0: C(t) = [C0 – C(α)}.e-(K+Q/V)t + C(α) = 0,117 + (0 – 0,117) . e-(0,4 + 1000/500)t = 0,117 (1 – e -2,4t). Luùc 6 giôø chieàu, töùc laø 6 - 5 = 1 giôø, noàng ñoä khoùi trong phoøng seõ laø: C(1h) = 0,117 . (1 – e-2,4.1) = 0,106 mg/m3 Döôùi ñaây, töông töï, trình baøy öùng duïng coâng thöùc (27) ñeå phaân tích dieãn bieán noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong hoà. Ví duï 5. Cho moät hoà chöùa theå tích nöôùc laø 10.106 m3, nhö laø ôû ví duï 2. Keát quaû tính toaùn ôû ví duï 2 ñaõ cho trò soá noàng ñoä chaát oâ nhieãm oån ñònh trong hoà laø 3,5 mg/l. Chaát oâ nhieãm khoâng ñöôïc baûo toaøn vaø bieán ñoåi suy giaûm vôùi heä soá K = 0,2/ngaøy. Giaû thieát raèng ñieàu kieän cuûa hoà cho ôû ví duï 2 laø khoâng theå chaáp nhaän ñöôïc vaø giaûi quyeát vaán ñeà naøy baèng caùch thay ñoåi oáng thoaùt nöôùc, cho oáng thoaùt nöôùc chaïy voøng quanh hoà ñeå giaûm nhoû nguoàn oâ nhieãm thaûi vaøo hoà. Doøng nöôùc ñi vaøo hoà vôùi löu löôïng laø Qs = 5 m3/s vaø vôùi noàng ñoä chaát oâ nhieãm laø Cs = 10 mg/l. Giaû thieát raèng chaát oâ nhieãm hoøa troän ñeàu trong hoà. Xaùc ñònh noàng ñoä chaát oâ nhieãm sau 1 tuaàn, tính töø luùc nguoàn oâ nhieãm baèt ñaàu xaû vaøo hoà vaø tính toaùn trò soá noàng ñoä chaát oâ nhieãm oån ñònh cuoái cuøng. Giaûi: Töø ñaàu ñeà cho ta coù: C0 = 3,5 mg/l; V = 10.106 m3; K = 0,2/ngaøy; Qs = 5 m3/s . 3600s . 24 h/ngaøy = 43,2.104 m3/ngaøy. Toång löôïng chaát oâ nhieãm chaûy vaøo hoà laø: S = Qs . Cs = 43,2104 m3/ngaøy . 10 mg/l . 103 l/m3 = 43,2.108 mg/ngaøy. Noàng ñoä chaát oâ nhieãm ôû traïng thaùi oån ñònh cuoái cuøng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (19) laø: 43,2.108 mg/ngaøy C∞ = ___________________________________________________ = 1,8 mg/l 43,2.104 m3/ngaøy + 0,2/ngaøy.10.106 m3 Vaän duïng coâng thöùc (27) chuùng ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc noàng ñoä chaát oâ nhieãm sau 1 tuaàn tính töø luùc nguoàn thaûi chaûy vaøo hoà: 43,2.104 m3/ngaøy C(7 ngaøy) = 1,8 + [3,5 – 1,8]. exp [– (0,02/ngaøy + ________________________). 7 ngaøy] 10.106 m3 C(7ngaøy) = 2,1 mg/l



CHƯƠNG II: HEÄ PHAÂN TAÙN 6 CAÙC HEÄ PHAÂN TAÙN Heä phaân taùn laø heä bao goàm moät moâi tröôøng lieân tuïc vaø caùc tieåu phaân (caùc “haït”) coù kích thöôùc nhoû ñöôïc phaân taùn ñoàng ñeàu trong moâi tröôøng ñoù. Taäp hôïp caùc tieåu phaân nhoû beù ñoù ñöôïc goïi laø pha phaân taùn, coøn moâi tröôøng chöùa ñöïng pha phaân taùn goïi laø moâi tröôøng phaân taùn. Baûng 2.1, giôùi thieäu caùc heä phaân taùn thöôøng gaëp trong lónh vöïc coâng ngheä moâi tröôøng.

Baûng 2.1 Caùc heä phaân taùn thöôøng gaëp Stt Chaát phaân taùn Moâi tröôøng phaân taùn

(dung moâi) Kyù hieäu Thí duï minh hoïa

1 Khí Loûng K + L OÂ xy trong nöôùc 2 Raén Loûng R + L Muoái trong nöôùc 3 Loûng Loûng L + L Röôïu trong nöôùc 4 Khí Khí K + K Hoãn hôïp khí 5 Loûng Khí L + K Söông muø 6 Raén Khí R + K Khoùi buïi

- Neáu moâi tröôøng phaân taùn laø khí, caùc pha phaân taùn laø loûng hoaëc raén thì heä phaân taùn ñöôïc goïi laø sol khí, neáu pha phaân taùn laø loûng thì sol khí ñoù coù teân laø muø (söông), neáu pha phaân taùn laø raén thì goïi laø khoùi hoaëc buïi. - Coøn pha phaân taùn laø raén phaân taùn vaøo moâi tröôøng loûng thì tuøy kích thöôùc cuûa haït maø ta coù heä laø huyeàn phuø hoaëc heä keo. Neáu haït keo töông taùc maïnh vôùi moâi tröôøng loûng, ta goïi ñoù laø heä keo öa loûng (moâi tröôøng phaân taùn laø nöôùc, thì goïi laø heä keo öa nöôùc), neáu töông taùc yeáu, thì ñoù laø heä keo kî loûng (kî nöôùc). Khi taêng noàng ñoä cuûa caùc haït, keo öa loûng chuyeån vaøo traïng thaùi gel (thaïch), coøn keo kî loûng thì bò keát tuûa. - Tính chaát quan troïng cuûa heä phaân taùn tröôùc heát laø tính beàn vöõng cuûa heä hay theå hieän laø ñoä phaân taùn. Tính beàn vöõng hay ñoä phaân taùn phuï thuoäc raát lôùn vaøo kích thöôùc cuûa haït phaân taùn. Ñoä phaân taùn: D = 1/d trong ñoù d laø kích thöôùc haït. Theo moái quan heä phuï thuoäc ôû treân maø heä phaân taùn chia laøm 3 loaïi sau ñaây: - Caùc heä phaân taùn thoâ (theå lô löûng) - Caùc heä phaân taùn cao (heä keo) - Dung dòch Heä phaân taùn thoâ laø nhöõng heä vi dò theå coù kích thöôùc haït nhaân phaân taùn lôùn hôn 1.10-4 mm. Chuùng keùm beàn vöõng vaø chaát phaân taùn deã daøng laéng xuoáng ñaùy hoaëc noåi leân treân beà maët. Chaát phaân taùn trong heä phaân taùn thoâ ñöôïc goïi laø chaát lô löûng. Phuï thuoäc vaøo traïng thaùi toå hôïp cuûa chaát phaân taùn maø chaát phaân taùn ôû döôùi daïng huyeàn phuø hoaëc nhuõ töông. Huyeàn phuø ñöôïc hình thaønh do caùc haït raén phaân taùn vaøo chaát loûng (ví duï: caùc caën lô löûng trong nöôùc). Nhuõ töông ñöôïc taïo neân töø caùc haït chaát loûng phaân taùn vaøo chaát loûng (ví duï: söõa goàm caùc haït môõ lô löûng trong chaát loûng). Heä phaân taùn cao laø heä phaân taùn sieâu dò theå coù kích thöôùc haït phaân taùn trong khoaûng töø 1.10-

6 mm ñeán 1.10-4 mm ñöôïc goïi laø heä keo, ví duï: heä keo silic, gelatin, söông muø, khoùi,… caùc heä keo cuõng laø heä khoâng beàn vì chuùng coù theå taäp hôïp nhau thaønh nhöõng haït coù kích thöôùc lôùn hôn vaø laéng xuoáng. Khi caùc haït phaân taùn coù kích thöôùc phaân töû hay ion (nhoû hôn 1.10-6 mm) thì caùc heä phaân taùn trôû thaønh ñoàng theå vaø ñöôïc goïi laø caùc heä phaân taùn phaân töû , ion (hay laø nhöõng dung dòch phaân töû , ion) vaø ñöôïc goïi ñôn giaûn laø dung dòch (hay dung dòch thöïc), dung dòch raát beàn.



7 DUNG DÒCH Dung dòch laø heä ñoàng theå goàm hai hay nhieàu chaát maø thaønh phaàn cuûa chuùng coù theå thay ñoåi trong giôùi haïn roäng (ñaây laø ñieåm khaùc vôùi hôïp chaát). Dung dòch coù theå ôû daïng khí, loûng hay raén. - Ngöôøi ta coøn phaân chia dung dòch ra laøm hai loaïi: dung dòch lyù töôûng vaø dung dòch thöïc. + Dung dòch lyù töôûng bao goàm: dung dòch hoaøn thieän vaø dung dòch voâ cuøng loaõng (dung dòch coù löôïng chaát tan voâ cuøng beù so vôùi dung moâi). Dung dòch hoaøn thieän laø dung dòch ñöôïc taïo thaønh töø caùc caáu töû coù caáu taïo vaø tính chaát hoùa lyù gaàn gioáng nhau. Ví duï: hoãn hôïp ñoàng phaân hexan vaø iso-hexan, Fe-Ni; FeO-MnO. Do caáu taïo vaø tính chaát hoùa lyù gaàn gioáng nhau neân quaù trình hình thaønh dung dòch khoâng thu hay phaùt nhieät (ΔH = 0), khoâng taêng hay giaûm theå tích (ΔV = 0). + Dung dòch thöïc laø dung dòch ñöôïc taïo thaønh töø caùc caáu töû coù caáu taïo vaø tính chaát hoùa lyù khaùc nhau. Khi hình thaønh dung dòch coù keøm theo quaù trình thu hay phaùt nhieät, coù thay ñoåi theå tích. Khi nghieân cöùu dung dòch goàm hai chaát thì chaát naøo chieám moät löôïng lôùn hôn thì ñöôïc goïi laø dung moâi coøn chaát kia ñöôïc goïi laø chaát tan. Dung dòch coù chöùa chaát tan ít ñöôïc goïi laø dung dòch loaõng, coøn dung dòch chöùa chaát tan nhieàu ñöôïc goïi laø dung dòch ñaäm ñaëc. Dung dòch baõo hoøa: ñoä hoøa tan cuûa caùc chaát laø khaû naêng hoøa tan cuûa caùc chaát ñoù trong dung moâi. Khi quaù trình hoøa tan ñaït ñöôïc traïng thaùi caân baèng ôû nhöõng ñieàu kieän naøo ñoù (nhieät ñoä, aùp suaát….) thì dung dòch thu ñöôïc seõ chöùa löôïng toái ña chaát tan vaø ñöôïc goïi laø dung dòch baõo hoøa. Caùc dung dòch coù noàng ñoä nhoû hôn noàng ñoä baõo hoøa (noàng ñoä cuûa dung dòch töông öùng traïng thaùi baõo hoøa) ñöôïc goïi laø dung dòch chöa baõo hoøa vaø khi dung dòch coù noàng ñoä cao hôn noàng ñoä dung dòch baõo hoøa thì ñöôïc goïi laø dung dòch quaù baõo hoøa. Noàng ñoä cuûa chaát tan trong dung dòch baõo hoøa ôû nhöõng ñieàu kieän nhaát ñònh ñöôïc goïi laø ñoä tan cuûa chaát ñoù. Ñoä tan bieåu dieãn nhö noàng ñoä (% khoái löôïng, phaân töû gam, ñöông löôïng gam... phoå bieán nhaát laø soá gam chaát tan trong 100 gam dung moâi). Döôùi ñaây chuùng ta tìm hieåu ñoä hoøa tan cuûa caùc chaát khí, raén, loûng vaøo chaát loûng thöôøng ñöôïc öùng duïng trong lónh vöïc kyõ thuaät moâi tröôøng.

8 Ñoä hoøa tan cuûa chaát khí trong chaát loûng Ñoä hoøa tan cuûa chaát khí trong chaát loûng phuï thuoäc raát nhieàu vaøo yeáu toá: baûn chaát dung moâi vaø khí, aùp suaát khí treân maët chaát loûng, nhieät ñoä, noàng ñoä caùc taïp chaát vaø ñaëc bieät laø chaát ñieän ly. Ñoä hoøa tan cuûa töøng loaïi chaát khí trong chaát loûng raát khaùc nhau, ví duï: trong ñieàu kieän 273 0K, 1m3 nöôùc coù theå hoøa tan 823 kg HCl, nhöng chæ hoøa tan ñöôïc 0.002 kg khí H2. Neáu khí khoâng taùc duïng hoùa hoïc vôùi loûng thì ñoä hoøa tan cuûa khí trong loûng laø raát nhoû vaø dung dòch laø voâ cuøng loaõng, neáu coù taùc duïng vôùi loûng thì ñoä hoøa tan lôùn vaø thöôøng laø nhöõng dung dòch thöïc. - Khí coù cöïc thì deã hoøa tan trong dung moâi coù cöïc vaø ngöôïc laïi. Veà aûnh höôûng cuûa chaát ñieän ly thì I.M. Xetrenov ñaõ chöùng minh raèng: trong ñieàu kieän nhieät ñoä vaø aùp suaát khoâng ñoåi, neáu noàng ñoä cuûa chaát ñieän ly caøng taêng thì ñoä hoøa tan cuûa khí caøng giaûm.

N = N0.e- kC (2.1) Trong ñoù: N- ñoä hoøa tan cuûa khí khi dung dòch coù noàng ñoä chaát ñieän ly C (mol/l). N0: ñoä hoøa tan cuûa khí trong dung moâi nguyeân chaát.



k: haèng soá a. Aûnh höôûng cuûa aùp suaát ñeán ñoä tan cuûa khí trong loûng- Ñònh luaät Henry Trong tröôøng hôïp giöõa khí vaø dung moâi khoâng taùc duïng hoùa hoïc vôùi nhau, ñoä hoøa tan töông ñoái nhoû. Ñònh luaät Henry: Neáu ôû aùp suaát thaáp vaø ñoä hoøa tan töông ñoái nhoû thì ñoä hoøa tan cuûa khí trong loûng taïi nhieät ñoä naøo ñoù tæ leä vôùi aùp suaát rieâng phaàn cuûa khí treân dung dòch. Ta coù bieåu thöùc:

Ni = K . Pi (2.2) Trong ñoù: Ni - Noàng ñoä mol phaàn cuûa chaát khí trong loûng K: Heä soá tyû leä hay haèng soá Henry Pi: Aùp suaát rieâng phaàn cuûa chaát khí caân baèng vôùi loûng.

- Ñoái vôùi dung dòch loaõng noàng ñoä bieåu dieãn theo caùc caùch ñeàu tæ leä baäc nhaát vôùi nhau neân (2.2) coù theå bieåu dieãn theo caùc caùch khaùc nhö:

C = K/ . P (2.3) Trong ñoù: C - Noàng ñoä khoái löôïng cuûa chaát khí trong dung dòch baõo hoøa (ml/l) K/: Heä soá tyû leä hay haèng soá Henry P: Aùp suaát cuûa chaát khí

Ñònh luaät Henry chæ ñuùng cho tröôøng hôïp khí hoøa tan khoâng thay ñoåi phaân töû löôïng cuûa noù, nghóa laø khi ôû traïng thaùi hoøa tan noù khoâng phaân ly hay keát hôïp. Neáu phaân töû khí phaân ly ra n phaàn töû trong pha loûng thì ñoä hoøa tan cuûa khí tuaân theo coâng thöùc: Ni = K. Pi

1/n (2.4) (2.4) laø ñònh luaät Siverte Khi xeùt aûnh höôûng cuûa aùp suaát tôùi söï hoøa tan cuûa khí coù theå söû duïng nguyeân lyù chuyeån dòch Lô Satôlie. Khi hoøa tan khí vaøo loûng, keát quaû laø theå tích cuûa heä (dung dòch) laïi giaûm xuoáng vì vaäy khi taêng aùp suaát caân baèng phaûi chuyeån dòch theo chieàu thuaän, nghóa laø ñoä tan cuûa chaát khí trong chaát loûng taêng leân. Ñieàu naøy cuõng coù theå thaáy roõ qua vieäc khaûo saùt haèng soá caân baèng hoøa tan Kht. A (k) + D (l) < ------ > A(dd) Töø caân baèng hoøa tan chuùng ta coù theå vieát: Kht = CA(dd)/PA(k) hay CA(dd) = Kht. PA(k)

Baûng 2.2. Ñoä tan cuûa CH3Cl trong nöôùc ôû 25oC

P (mmHg) C (mol/l) K = C/P 205,2 0,02872 1,400x10-4

573,2 0,08013 1,397x10-4

756,1 0,1059 1,401x10-4

935,9 0,1308 1,397x10-4

b. Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä ñeán ñoä tan cuûa khí trong loûng

Söï hoøa tan cuûa chaát khí trong nöôùc thöôøng keøm theo quaù trình phaùt nhieät. Do vaäy aùp duïng nguyeân lyù chuyeån dòch caân baèng Lô satôlie cho thaáy: khi nhieät ñoä giaûm thì ñoä hoøa tan cuûa chaát khí taêng vaø ngöôïc laïi khi nhieät ñoä taêng thì ñoä hoøa tan cuûa chuùng giaûm. Vì vaäy, khi ñun soâi, caùc chaát khí hoøa tan bò khöû hoaøn toaøn. Trong kyõ thuaät xöû lyù moâi tröôøng döïa vaøo tính chaát naøy ñeå taùch hoaëc hoøa tan chaát khí trong dung moâi.



Trong kyõ thuaät moâi tröôøng moät soá caùc chaát khi hoøa tan trong nöôùc thöôøng gaëp laø: CO2, O2, H2S, CH4…noùi chung ñoä tan trong nöôùc cuûa nhieàu khí laø raát nhoû (khi khoâng coù töông taùc hoùa hoïc xaûy ra), coøn trong tröôøng hôïp coù taïo thaønh hydrat nhö SOx, NH3 thì ñoä tan seõ raát lôùn. Trong baûng 2.3 giôùi thieäu ñoä hoøa tan cuûa caùc chaát khí trong nöôùc.

Baûng 2.3 Ñoä hoøa tan cuûa caùc chaát khí trong nöôùc (mg/100ml) Ñoä tan Caùc chaát khí Ñoä tan Caùc chaát khí

00C 200C 00C 200C CO2 O2 H2

CH4

171 4,9

2,15 5,5

37,8 3,1

1,84 3,3

Cl2 HCl NH3

N2

461 50700

130000 2,35

236 44200 71000 1,60

Aùp suaát rieâng phaàn cuûa khoâng khí phuï thuoäc vaøo aùp suaát hôi nöôùc ôû nhieät ñoä ñang xeùt. ÔÛ baûng 2.4 giôùi thieäu aùp suaát hôi nöôùc ôû caùc nhieät ñoä khaùc nhau. 8.1.1.1.1 Baûng 2.4 Aùp suaát hôi nöôùc Nhieät ñoä 0 10 15 20 25 30 40 50 60 80

Aùp suaát hôi nöôùc (at)

0.006 0.0012 0.0168 0.0231 0.0313 0.0419 0.0728 0.1217 0.1965 0.4675

Aùp suaát rieâng phaàn cuûa khoâng khí baèng aùp suaát toång coäng cuûa caùc chaát khí trong nöôùc tröø ñi aùp suaát hôi nöôùc. Khi ñoù ñoä hoøa tan cuûa oâxy trong nöôùc ñöôïc tính theo coâng thöùc:

C02 = K (PO – PH). α (2.5) Trong ñoù: C02 ; ñoä hoøa tan cuûa oâxy trong nöôùc ôû nhieät ñoä ñang xeùt vaø aùp suaát khoâng khí PO

aùp suaát toång coäng cuûa khoâng khí

PH aùp suaát hôi nöôùc ôû nhieät ñoä ñang xeùt α: Tæ leä aùp suaát rieâng phaàn cuûa oâxy ñoái vôùi aùp suaát toång coäng cuûa khoâng khí

α = 0.21. K: Haèng soá Henrey.

Ôû baûng 2.5 giôùi thieäu caùc giaù trò aùp suaát hôi nöôùc baõo hoøa ôû caùc nhieät ñoä khaùc nhau.

Quaù trình hoøa tan cuûa khoâng khí (oâxy) vaøo nöôùc ôû caùc nguoàn nöôùc (soâng, hoà, kinh raïch, bieån…) coù yù nghóa quan troïng khi xeùt ñeán möùc ñoä baõo hoøa oâxy trong caùc nguoàn nöôùc vaø laø moät trong caùc caên cöù ñeå ñaùnh giaù chaát löôïng cuûa caùc nguoàn nöôùc vaø möùc ñoä nhieãm baån do caùc chaát höõu cô gaây ra.

Baûng 2.5. Aùp suaát hôi nöôùc baõo hoøa ôû caùc nhieät ñoä khaùc nhau Nhieät ñoä OC AÙp suaát hôi nöôùc baõo hoøa

mmHg



10 20 30 40 50 60 70 80

100

9.6 17.5 31.8 55.3 92.5

149.0 234.0 355.0 760.0

2.2.2. Ñoä hoøa tan cuûa chaát loûng trong chaát loûng Söï hoøa tan cuûa chaát loûng trong chaát loûng coù theå xaûy ra theo caùc tröôøng hôïp sau: hoøa tan voâ haïn, hoøa tan coù giôùi haïn vaø khoâng theå hoøa tan. Ví duï: röôïu vaø nöôùc coù theå hoøa tan baát kyø tyû leä naøo, trong khi ñoù daàu hoûa vaø nöôùc khoâng theå hoøa troän laãn nhau. a. Tröôøng hôïp hai chaát loûng tan laãn hoaøn toaøn - Dung dòch lyù töôûng (hai caáu töû) Ñònh luaät Raoult (tìm ra baèng thöïc nghieäm 1887): ôû nhieät ñoä nhaát ñònh, aùp suaát hôi treân dung dòch cuûa A vaø B ñeàu tuaân theo ñònh luaät Raoult:

Pi = Pi0.Ni (2.6)

Aùp suaát hôi Pi cuûa caáu töû i treân dung dòch tæ leä vôùi noàng ñoä mol phaàn Ni cuûa noù trong dung dòch.

Pi0 : aùp suaát hôi cuûa caáu töû i nguyeân chaát.

Ñoái vôùi dung dòch lyù töôûng, ñònh luaät Raoult ñuùng cho caû dung moâi laãn chaát tan. PA = PA

0.NA (giaû söû A laø dung moâi) PB = PB

0.NB (giaû söû B laø chaát tan) + Aùp suaát hôi cuûa heä: P = PA + PB Aùp suaát hôi cuûa dung dòch lyù töôûng lôùn hôn aùp suaát hôi nguyeân chaát cuûa caáu töû khoù bay hôi vaø beù hôn aùp suaát hôi cuûa caáu töû deã bay hôi. Giaû söû A laø caáu töû khoù bay hôi, B laø caáu töû deã bay hôi: PA

0 < PB0

Ta coù : PA0 < P < PB

0 + Thaønh phaàn hôi – Ñònh luaät Konovalop I Neáu goïi N/

A laø noàng ñoä mol phaàn cuûa A trong pha hôi (treân dung dòch) Neáu goïi N/

B laø noàng ñoä mol phaàn cuûa B trong pha hôi (treân dung dòch) N/

A PA Maø = N/

B PB

PA, PB tuaân theo ñònh luaät Raoult neân coù theå vieát: N/

A P0A .NA

Maø = ----------- = α. NA/NB (2.7) N/

B P0B .NB

(2.7) laø bieåu thöùc toaùn hoïc cuûa ñònh luaät Konovalop I. Trong ñoù: α = PA

0 / PB0 goïi laø heä soá taùch.

Töø bieåu thöùc toaùn hoïc cuûa ñònh luaät Konovalop I phaùt bieåu nhö sau: 1. Khi caân baèng, thaønh phaàn hôi khaùc vôùi thaønh phaàn loûng cuûa dung dòch. 2. Khi caân baèng, trong thaønh phaàn hôi seõ giaøu (nhieàu) caáu töû deã bay hôi hôn trong

thaønh phaàn loûng.



Khi heä soá taùch caøng khaùc 1 thì hai caáu töû taùch ra khoûi nhau caøng deã. - Dung dòch thöïc: laø nhöõng dung dòch maø aùp suaát hôi cuûa caùc caáu töû trong heä khoâng tuaân theo ñònh luaät Raoult. Aùp suaát hôi thöôøng gaëp hai tröôøng hôïp: sai khaùc döông vaø sai khaùc aâm. Nhöõng dung dòch coù thaønh phaàn öùng vôùi ñieåm cöïc trò (cöïc ñaïi hoaëc cöïc tieåu) ñöôïc goïi laø dung dòch ñaúng phí. Dung dòch ñaúng phí coù thaønh phaàn hôi vaø loûng nhö nhau. Ñeå phaù ñieåm ñaúng phí ngöôøi ta coù theå thay ñoåi aùp suaát ngoaøi ñeå bieán heä coù ñieåm ñaúng phí thaønh heä khoâng coù ñieåm ñaúng phí. Hoaëc theâm caáu töû thöù ba, chaát naøy seõ laøm aùp suaát hôi cuûa töøng caáu töû giaûm khaùc nhau, do ñoù thaønh phaàn ñaúng phí cuõng thay ñoåi theo. Moät soá dung dòch ñaúng phí

Caáu töû Nhieät ñoä soâi (oC)

A B A B Dung dòch ñaúng phí

% A trong dung dòch ñaúng phí

Dung dòch coù ñieåm cöïc ñaïi treân ñöôøng aùp suaát hôi Nöôùc Etylic 100,00 78,30 78,13 4,43 Nöôùc Iso-propylic 100,00 82,41 80,43 12,10 Metylic Benzen 64,70 80,20 58,34 39,55 Etylic Benzen 78,30 80,20 68,24 32,37 C2S Axeton 46,25 56,25 39,35 66,00

Dung dòch coù ñieåm cöïc tieåu treân ñöôøng aùp suaát hôi Nöôùc HNO3 100,00 86,00 120,5 32,00 Nöôùc HCl 100,00 85,00 108,5 79,76 b. Tröôøng hôïp hai chaát loûng hoaøn toaøn khoâng tan laãn - Aùp suaát hôi cuûa heä : P = P0

A + P0B

Vì aùp suaát hôi cuûa moãi caáu töû laø aùp suaát hôi cuûa noù ôû traïng thaùi nguyeân chaát. - Thaønh phaàn hôi: n/

A N/A P0

A

= --- = ------ (2.8) n/

B N/B P0

B - Nhieät ñoä soâi cuûa heä: Vì aùp suaát hôi cuûa heä lôùn hôn aùp suaát hôi cuûa moät caáu töû neân nhieät ñoä soâi cuûa heä thaáp hôn nhieät ñoä soâi cuûa töøng caáu töû. Trong quaù trình soâi, nhieät ñoä soâi cuûa heä khoâng ñoåi cho tôùi khi coù moät caáu töû naøo ñoù trong heä bay hôi heát hoaøn toaøn, thì nhieät ñoä soâi cuûa heä taêng ñeán nhieät ñoä soâi cuûa caáu töû coøn laïi. - Chöng caát theo hôi nöôùc: nhieàu chaát khoâng theå ñun ñeán nhieät ñoä soâi cuûa noù vì bò phaân huûy. Neáu gaëp tröôøng hôïp nhö vaäy thì ngöôøi ta chöng caát chaát ñoù vôùi moät chaát loûng khaùc hoaøn toaøn khoâng tan laãn vôùi noù. Khi ñoù quaù trình chöng caát seõ xaûy ra ôû nhieät ñoä thaáp hôn nhieät ñoä soâi cuûa chaát muoán chöng caát. Thöôøng ngöôøi ta duøng nöôùc, ví duï ñeå taùch benzen töø nhöïa than ñaù, tinh cheá anilin, phenol, caát tinh daàu töø hoa, laù, caây, deã. Ví duï: benzen soâi ôû 800C, nhöng heä nöôùc benzen soâi ôû 700C. c. Tröôøng hôïp hai chaát loûng hoaø tan coù giôùi haïn Trong thöïc teá, söï hoøa tan coù giôùi haïn cuûa chaát loûng laø thöôøng gaëp hôn caû, ví duï: trong heä “ nöôùc - ete” ôû heä naøy xaûy ra hieän töôïng phaân lôùp khi troän chung vôùi nhau (do tính tan töông



hoã haïn cheá cuûa nöôùc vaø ete) trong ñoù lôùp ôû treân laø dung dòch baõo hoøa ete hoøa tan trong nöôùc. Quaù trình hoøa tan töông hoã haïn cheá naøy keøm theo hieäu öùng thu nhieät neân khi nhieät ñoä taêng thì ñoä hoøa tan töông hoã taêng, khi ñoù thaønh phaàn cuûa hai lôùp chaát loûng tieán laïi gaàn nhau vaø ôû nhieät ñoä nhaát ñònh chuùng seõ ñoàng nhaát vôùi nhau, töùc laø heä töø hai pha trôû thaønh moät pha. Söï phaân lôùp nhö treân chæ xaûy ra trong khoaûng nhieät ñoä vaø thaønh phaàn nhaát ñònh ñoái vôùi moãi heä hai chaát loûng. Nhieät ñoä maø ôû ñoù ñoä hoøa tan töông hoã giôùi haïn cuûa caùc chaát chuyeån thaønh ñoä hoøa tan khoâng giôùi haïn goïi laø nhieät ñoä hoøa tan tôùi haïn. Ñònh luaät phaân boá: Söï hoøa tan töông hoã giôùi haïn cuûa caùc chaát loûng thöôøng khoâng keøm theo söï bieán ñoåi ñaùng keå theå tích, do ñoù ñoä hoøa tan töông hoã cuûa caùc chaát loûng ít phuï thuoäc vaøo aùp suaát. Neáu döïa vaøo heä goàm hai chaát loûng khoâng troän laãn nhau moät löôïng nhoû chaát thöù ba coù khaû naêng tan trong moãi chaát loûng, thì chaát hoøa tan seõ phaân boá vaøo caû hai chaát loûng tyû leä vôùi ñoä hoøa tan cuûa chuùng trong moãi dung dòch. Ñònh luaät phaân boá ñöôïc thieát laäp töø nhöõng dieãn taû ñaõ trình baøy ôû treân; moät chaát loûng coù khaû naêng tan trong hai dung moâi khoâng troän laãn nhau, thì ñöôïc phaân boá vaøo chuùng sao cho tyû leä caùc noàng ñoä cuûa chuùng trong dung moâi ñoù ôû nhieät ñoä khoâng ñoåi laø moät haèng soá. Bieåu thöùc cuûa ñònh luaät phaân boá:

C1

= K (2.9) C2

Trong ñoù: C1, C2 Noàng ñoä cuûa caùc chaát hoøa tan trong dung moâi thöù nhaát vaø thöù hai K Heä soá phaân boá

Döïa vaøo ñònh luaät treân, cho pheùp chuùng ta coù theå taùch moät chaát tan trong dung moâi loûng baèng moät dung moâi loûng khaùc coù khaû naêng hoøa tan chaát tan ñoù nhieàu hôn nhöng khoâng troän laãn vôùi dung moâi ñaàu. Quaù trình ñoù goïi laø quaù trình trích ly. Quaù trình naøy ñöôïc öùng duïng trong coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi khaù phoå bieán. Ví duï: khi nöôùc bò oâ nhieãm, daàu, môõ, nhöïa… thì coù theå taùch chuùng ra khoûi nöôùc bò oâ nhieãm baèng cacbondisunfua CS2 (cuõng coù theå söû duïng chaát loûng khaùc, nhöng löu yù raèng choïn chaát loûng naøo ñoù maø khi chuùng keát hôïp vôùi nöôùc khoâng trôû thaønh dung dòch thaät). Khi troän hai chaát loûng ñoù vôùi nhau seõ taïo thaønh hai heä pha (hai lôùp) vaø trong heä naøy xaûy ra hai quaù trình sau ñaây: - Caùc phaân töû cuûa chaát tan töø lôùp nöôùc chuyeån vaøo cacbondisufua vôùi vaän toác V1; - Moät phaàn soá chaát tan tích luõy trong cacbondisunfua chuyeån trôû laïi lôùp nöôùc vôùi vaän toác

V2. Vaän toác chuyeån chaát tan töø lôùp naøy sang lôùp khaùc tyû leä vôùi noàng ñoä cuûa chaát tan trong moãi lôùp, coù nghóa laø: V1 = k1. C1 V2 = k2. C2 Trong ñoù: k1 ,k2 - Heä soá tyû leä; C1,C2: Noàng ñoä chaát tan trong chaát loûng thöù nhaát vaø thöù hai Khi vaän toác cuûa hai quaù trình treân caân baèng thì trong heä coù caân baèng ñoäng, khi ñoù:

V1 = V2

Neân k1. C1 = k2. C2 Hoaëc C1 k2



= = K = Const C2 k1 Phöông trình treân bieåu dieãn ñònh luaät phaân boá döôùi daïng toaùn hoïc. Ñònh luaät coù theå phaùt bieåu nhö sau: “ Tyû soá giöõa noàng ñoä cuûa moät chaát ñöôïc phaân boá trong hai chaát loûng khoâng hoøa troän laån nhau ôû nhieät ñoä xaùc ñònh laø moät haèng soá khoâng phuï thuoäc vaøo soá löôïng tuyeät ñoái hoaëc töông ñoái cuûa chaát ñoù ôû trong caùc dung moâi”. Trong quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi, quaù trình taùch chaát tan nhôø moät dung moâi khaùc ñöôïc goïi laø quaù trình trích ly. ÖÙng duïng ñònh luaät phaân boá chuùng ta coù theå tính ñöôïc hieäu suaát quaù trình trích ly ñoù. Ví duï: A lít nöôùc thaûi coù chöùa go gam phenol (chaát caàn trích ly), ñöôïc xöû lyù baèng dung moâi benzen coù theå tích laø B lít. Theo ñònh luaät phaân boá ta coù: C1

K = C2

Trong ñoù: C1- Noàng ñoä cuûa phenol trong nöôùc thaûi C2: Noàng ñoä cuûa phenol trong dung moâi (Benzen) Sau laàn ly trích thöù nhaát Phenol coøn laïi trong nöôùc thaûi moät löôïng laø g1 khi ñoù: g1

C1 = A go – g1

C2 = B Thay vaøo phöông trình cuûa ñònh luaät phaân boá ta coù: g1 .B K = A(go – g1) Bieán ñoåi bieåu thöùc treân ta ñöôïc: α A g1 = go B + K A Sau khi laàn trích ly thöù hai phenol coøn laïi trong nöôùc thaûi moät löôïng laø g2; K A g2 = go ( )2 B + K A Sau n laàn trích ly phenol coøn laïi trong nöôùc thaûi moät löôïng gn: K A gn = go ( )n B + K A 8.2. Ñoä hoøa tan cuûa chaát raén trong chaát loûng Ñoä hoøa tan cuûa chaát raén trong chaát loûng noùi chung dao ñoäng trong moät khoaûng roäng. Phaàn lôùn caùc tröôøng hôïp ñoä hoøa tan cuûa chaát raén phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä: khi nhieät ñoä taêng thì ñoä hoøa tan taêng. Tuy nhieân quy luaät ñoù khoâng phaûi laø tuyeät ñoái, chuùng ta seõ khaûo saùt caùc ñöôøng cong ñoä hoøa tan cuûa moät soá chaát.



Ñöôøng cong cuûa nitrat kali, chì, baïc höôùng maïnh leân treân, coù nghóa laø khi nhieät ñoä taêng thì ñoä hoøa tan cuûa caùc chaát naøy taêng leân maïnh, coøn ñoä hoøa tan cuûa NaCl taêng ít khi nhieät ñoä taêng do ñoù ñöôøng cong ñoä hoøa tan cuûa NaCl haàu nhö naèm ngang. Rieâng ñoái vôùi muoái Na2SO4 tinh theå hydrat ( Na2SO4 10.H20) ban ñaàu khi nhieät ñoä taêng thì ñoä hoøa tan taêng vaø ñaït giaù trò cöïc ñaïi ôû 32,28 OC. Nhieät ñoä cao hôn 32,28 OC thì muoái treân maát nöôùc, coøn laïi nhöõng tinh theå Na2SO4, ñöôøng cong ñoä hoøa tan Na2SO4 giaûm xuoáng. Neáu quaù trình hoøa tan thu nhieät thì nhieät ñoä taêng ñoä tan taêng vaø ngöôïc laïi. 8.3. Söï ñieän ly cuûa nöôùc – chæ soá hydro pH

8.3.1. Söï ñieän ly cuûa nöôùc – chæ soá hydro pH Nöôùc laø moät chaát ñieän ly raát yeáu, chuùng phaân ly thaønh cation Hydro vaø anion Hydrxyl theo sô ñoà sau: H2O H+ + OH-

Aùp duïng dònh luaät taùc duïng khoái löôïng chuùng ta coù theå bieãu dieãn haèng soá phaân ly cuûa nöôùc theo bieåu thöùc: [H+] . [OH-] = K H2O (2.28) [H2O]

Trong ñoù: K H2O - Haèng soá phaân ly cuûa nöôùc; [H+] , [OH-] : Noàng ñoä ion H+ vaø OH-; [H2O]:Noàng ñoä phaân töû nöôùc khoâng phaân ly (phaân ly khoâng ñaùng keå). Ta coù theå vieát laïi phöông trình treân nhö sau: [H+] . [OH- ] = K H2O . [H2O] = Kn (2.29) Kn ñöôïc goïi laø tích soá ion cuûa nöôùc. Ñoái vôùi nöôùc vaø caùc dung dòch loaõng, ôû nhieät ñoä khoâng ñoåi, tích soá ion (tích soá noàng ñoä ion hydro vaø ion hydroâxyl) laø moät ñaïi löôïng khoâng ñoåi. ÔÛ nhieät ñoä 25 OC , tích soá ion seõ laø: Ko = K H2O . [H2O] = 1,8 . 10 –16 x 1000/18 = 1.10 –14 ion g/l

Dung dòch laø trung tính khi [H+] = [OH- ] = 1 .10 –7 ion g/l. Dung dòch khi coù tính axit khi [H+] > [OH-] >1. 10 –7 ion g/l vaø dung dòch coù tính chaát kieàm khi [H+] < [OH-] < 1. 10 –7 ion g/l. Nhö vaäy, tính axit hay tính bazô cuûa dung dòch nöôùc coù theå bieãu dieãn baèng noàng ñoä ion H+ vaø ñeå tieän lôïi ngöôøi ta bieåu dieãn baèng ñaïi löôïng chæ soá hydro pH pH = - lg[H+] (2.30) hoaëc pOH = - lg[OH-] (2.31) Khi laáy logarit phöông trình (2.32) vaø ñoåi daáu ta coù: PKn = pH + pOH = 14 Nhö vaäy, khi pH = 7 ta coù moâi tröôøng trung tính, pH < 7 ta coù moâi tröôøng axit pH > 7 ta coù moâi tröôøng bazôø. Theo caùc bieåu thöùc treân, khi bieát ñöôïc noàng ñoä ion H+ coù theå tính ñöôïc pH cuûa noù hoaëc ngöôïc laïi. Ví duï dung dòch nöôùc coù noàng ñoä [H+] = 10 –8 ion g/l thì pH = -(-8 lg10) = 8. Coù theå phaùt bieåu veà chæ soá hydro pH nhö sau: pH cuûa nöôùc (hay cuûa dung dòch loaõng) laø ñaïi löôïng bieåu dieãn möùc ñoä tinh axit hay tinh bazô cuûa nöôùc vaø ñöôïc ñaëc tröng bôûi noàng ñoä ion hydro.



Trong hoùa hoïc thöïc nghieäm, pH laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cuûa moâi tröôøng, maø nhö ta ñaõ bieát, moâi tröôøng phaûn öùng laø yeáu toá raát lôùn ñeán khaû naêng xaûy ra, ñeán toác ñoä vaø hieäu suaát phaûn öùng cuûa phaûn öùng hoùa hoïc. Söï lieân heä giöõa pH vaø pOH cuûa dung dòch ñöôïc giôùi thieäu ôû baûng 2.8. 8.3.1.1.1 Baûng 2.8 Söï lieân heä giöõa pH vaø pOH cuûa dung dòch pH 1 2 3 4 5 6 7 8 90 10 11 12 13 14 p OH 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

-------------Maïnh------Yeáu--------- ------Yeáu-----------------Maïnh------------------ Axit Trung tính Kieàm

8.3.2. Caùc caùch xaùc ñònh pH - Ñeå xaùc ñònh pH moâi tröôøng ngöôøi ta söû duïng nhieàu phöông phaùp khaùc nhau. Moät trong nhöõng phöông phaùp ñoù laø söû duïng chaát chæ thò axit- bazô. - Phöông phaùp ñieän hoùa (duøng caùc duïng cuï ño pH chuyeân duïng): döïa vaøo söï xaùc ñònh trò soá ñieän theá cuûa ñieän cöïc.

Baûng 2.9 giôùi thieäu caùc chaát chæ thò quan troïng thöôøng gaëp Maøu saéc cuûa chaát chæ thò trong moâi tröôøng khaùc nhau Chaát chæ thò

Axit Trung tính Kieàm Metyl da cam Metyl ñoû Phenolphtalein Quøy

Ñoû (p H <3.1) Ñoû (p H <4.2) Khoâng maøu (p H < 8) Ñoû (p H <5)

Da cam (3.1<pH <4.4) Da cam (4.2<pH <6.3) Ñoû nhaït (3.1 <pH <4.4) Tím (5 <pH <8)

Vaøng (pH > 4.4) Vaøng (pH > 6.3) Ñoû thaåm (pH >9.8) Xanh (pH >8)

9 DUNG DÒCH KEO

9.1. Caùc tính chaát cuûa dung dòch keo

9.1.1. Tính chaát quang hoïc – Hieäu öùng Tyndall Khi chieáu chuøm tia saùng qua moät bình ñöïng dung dòch keo, ta thaáy coù chuøm tia saùng hình noùn (hieän töôïng ñoù khoâng thaáy ôû dung dòch thaät), hieäu öùng naøy ñöôïc goïi laø hieäu öùng Tyndall, nguyeân nhaân do: Haït keo coù tính taùn xaï aùnh saùng, khi ñöôïc chieáu saùng thì haït keo trôû thaønh moät nguoàn saùng môùi, moãi haït keo treân ñöôøng ñi cuûa tia saùng trôû thaønh nguoàn saùng neân khi chieáu chuøm tia saùng qua dung dòch keo thì thaáy chuøm saùng hình noùn. --------------- --------------- Nguoàn saùng --------------- Hình 2.1. Sô ñoà minh hoaï hieäu öùng Tyndall Khi heä keo haáp thuï moät soá tia thuoäc vuøng quang phoå nhìn thaáy thì dung dòch seõ coù maøu.

9.1.2. Tính chaát haáp phuï Do coù ñieän tích, haït keo coù tính chaát haáp phuï:

• Haáp phuï ñaëc tröng



• Haáp phuï choïn loïc • Haáp phuï trao ñoåi

- Neáu haït keo coù ñieän tích döông (+) noù chæ haáp phuï ion aâm ( –) vaø ngöôïc laïi. Hieän töôïng naøy ñöôïc öùng duïng coù hieäu quaû khi xöû lyù nöôùc baèng pheøn nhoâm, pheøn saét. Caùc loaïi pheøn naøy khi thuûy phaân trong nöôùc taïo thaønh caùc haït keo tích ñieän döông. Trong nöôùc caùc haït keo muøn, keo silic, keo seùt tích ñieän aâm seõ bò caùc haït keo döông haáp phuï taïo thaønh caùc haït boâng caën coù kích thöôùc lôùn hôn do ñoù deã bò laéng xuoáng. - Haáp phuï choïn loïc: trong dung dòch keo coù caùc chaát ñieän ly, beà maët chaát haáp phuï raén

(haït keo) seõ öu tieân haáp phuï caùc ion theo thöù töï sau: + Ion taïo theá: laø caùc ion coù trong thaønh phaàn caáu taïo neân beà maët chaát haáp phuï (nhaân keo) hoaëc nhöõng ion ñoàng hình vôùi ion coù trong beà maët vaät raén. Ví duï: chaát haáp phuï laø (AgI)n, trong dung dòch coù: I-, Cl-, Ca+2, Mg+2 thì tröôùc heát caùc ion I- seõ ñöôïc haáp phuï treân beà maët (AgI)n. + Sau khi haáp phuï öu tieân (I-), beà maët vaät raén tích ñieän (aâm), noù seõ haáp phuï ion traùi daáu (ion ñoái). Neáu trong dung dòch coù nhieàu ion ñoái thì beà maët seõ haáp phuï ion coù ñieän tích lôùn hoaëc haáp phuï ion naøo coù baùn kính (keå caû voû solvat) nhoû nhaát. Trong ví duï treân caùc ion ñoái bò haáp phuï laø Ca2+ vì coù ñieän tích lôùn vaø baùn kính solvat hoùa nhoû hôn Mg2+ Trong dung dòch nöôùc thöù töï haáp phuï öu tieân laø: + Cation hoùa trò 1: Cs+ > Rb+ > K+ > Na+ > Li+ + Cation hoùa trò 2: Ba+2 > Sr+2 > Ca+2 > Mg+2 + Anion hoùa trò 1: I- > NO3

- > Br- > Cl- > F-

9.1.3. Tính chaát ñoäng hoïc cuûa heä keo Tính chaát ñoäng hoïc theå hieän: - Söï khueách taùn: khueách taùn laø söï vaän chuyeån vaät chaát töø vuøng coù noàng ñoä cao ñeán vuøng coù noàng ñoä thaáp döôùi aûnh höôûng cuûa chuyeån ñoäng nhieät hoãn loaïn daãn ñeán söï san baèng noàng ñoä caùc haït keo trong toaøn theå tích cuûa heä. Do coù kích thöôùc lôùn hôn caùc ion, phaân töû neân caùc haït keo chuyeån ñoäng vôùi vaän toác thaáp hôn caùc ion, phaân töû. - Chuyeån ñoäng Brow: haït keo luoân ôû traïng thaùi chuyeån ñoäng hoãn loaïn. Cöôøng ñoä chuyeån ñoäng giaûm nhanh khi kích thöôùc haït taêng. Caùc haït keo coù khoái löôïng töông ñoái lôùn (so vôùi khoái löôïng phaân töû) neân döôùi taùc duïng troïng löïc, caùc haït keo coù xu höôùng laéng xuoáng. Do chuyeån ñoäng hoãn loaïn neân caùc haït keo khoù laéng xuoáng chính laø nguyeân nhaân laøm heä keo beàn. - Aùp suaát thaåm thaáu: Aùp suaát thaåm thaáu cuûa dung dòch keo nhoû hôn nhieàu so vôùi dung dòch thaät so vôùi cuøng ñieàu kieän nhieät ñoä, noàng ñoä, troïng löôïng, nguyeân nhaân do caùc haït trong dung dòch keo bò giaûm ñi do söï taäp hôïp caùc phaân töû, ion thaønh haït keo.

9.1.4. Tính chaát ñieän hoïc 1. Hieän töôïng ñieän ñoäng • Thí nghieäm Rays (1807 taïi ÑHTH Maïc tö khoa) veà söï chuyeån dòch cuûa heä keo trong ñieän tröôøng: caém hai oáng thuûy tinh vaøo ñaát seùt öôùt. Cho vaøo moãi oáng moät ít caùt thaïch anh, roài ñoå nöôùc vaøo hai oáng sao cho möïc nöôùc trong hai oáng laø ngang nhau. Caém hai ñieän cöïc vaøo hai oáng vaø noái vôùi nguoàn ñieän moät chieàu.

+ A _ K



Hình 2.2. Sô ñoà nghieân cöùu hieän töôïng ñieän ñoäng cuûa Rays • Quan saùt thaáy: - Trong oáng A (anoát): chaát loûng treân lôùp caùt vaån ñuïc, suaát hieän caùc haït seùt lô löûng, ñoàng

thôøi möïc nöôùc haï. - Trong oáng catod K: Khoâng vaãn ñuïc, möïc nöôùc daâng cao. • Keát luaän: - Caùc haït seùt – tích ñieän aâm – chuyeån ñoäng veà A döôùi taùc duïng cuûa ñieän tröôøng goïi laø

hieän töôïng ñieän chuyeån. - Nöôùc: Ñoùng vai troø phaân taùn- chuyeån ñoäng veà K döôùi taùc duïng cuûa ñieän tröôøng goïi laø

hieän töôïng ñieän thaåm. Naêm 1859 Quinke phaùt hieän thaáy khi cho doøng nöôùc chaûy qua moät maøng xoáp ñaët trong oáng maø hai ñaàu coù caém ñieän cöïc thì kim cuûa ñieän keá bò leäch. Hieän töôïng ñoù chöùng toû raèng: pha loûng chuyeån ñoäng vôùi pha raén ñaõ gaây ra ñieän theá vaø ñöôïc goïi laø theá chaûy. Naêm 1878 Dorn cuõng phaùt hieän ra moät hieän töôïng khaùc: khi cho caùt thaïch anh laéng trong ly ñöïng nöôùc coù caém ñieän cöïc thì kim cuûa ñieän keá cuõng bò leäch. Nhö vaäy pha raén chuyeån ñoäng töông ñoái vôùi pha loûng seõ taïo ra ñieän theá ñöôïc goïi laø theá sa laéng. So vôùi söï ñieän phaân trong dung dòch ñieän ly thì söï ñieän chuyeån trong dung dòch keo chæ khaùc ôû choã laø toác ñoä chuyeån ñoäng cuûa chuùng chaäm hôn, vì haït keo coù kích thöôùc lôùn hôn. 2. Theá ñieän ñoäng – ñieän tích keùp Treân ranh giôùi phaân chia giöõa hai pha coù thaønh phaàn hoùa hoïc khaùc nhau xaûy ra quaù trình phaân boá ñieän tích keøm theo söï chuyeån caùc phaân töû mang ñieän (ion, ñieän töû) töø pha naøy sang pha khaùc, keát quaû laø ñieän tích ñöôïc taïo thaønh treân beà maët cuûa moät pha baèng ñieän tích cuûa pha kia nhöng traùi daáu. Nhö vaäy ñaõ coù lôùp ñieän tích keùp ñöôïc hình thaønh. Khi nhuùng thanh kim loaïi deã bò oxy hoaù vaøo dung dòch ñieän ly thì ion cuûa löôùi tinh theå kim loaïi deã bò hydrat hoaù vaø chuyeån vaøo dung dòch, treân beà maët kim loaïi coøn laïi ñieän töû dö. Nhôø löïc huùt tónh ñieän ôû vuøng tieáp xuùc vôùi beà maët tích ñieän aâm cuûa kim loaïi , caùc ion coù ñieän tích döông (cuûa dung dòch töø kim loaïi) taäp trung laïi. Nhö vaäy treân ranh giôùi kim loaïi - dung dòch, xuaát hieän lôùp ñieän tích keùp caân baèng coù theå xem nhö moät tuï ñieän phaúng (goïi laø lôùp Helmholtz). Beà maët beân trong mang ñieän tích aâm (-), beân ngoaøi (+) coù khoaûng caùch δ0 voâ cuøng nhoû beù baèng baùn kính cuûa ion solvat hoùa (hình 2.3). ϕ δ0 khoaûng caùch (x) δ0 (a) (b) Hình 2.3. sô ñoà lôùp ñieän tích keùp



δ0 chieàu daøy lôùp Helmholtz Söï xuaát hieän lôùp ñieän tích keùp daãn tôùi vieäc hình thaønh giöõa hai pha ñieän theá ϕ. - ÔÛ lôùp Helmholtz söï thay ñoåi ñieän theá giöõa pha raén - loûng seõ töø gía trò ϕ ñeán 0 laø ñöôøng

thaúng (2.3a). - Ion naèm treân pha raén – ion taïo theá. - Ion naèm beân ngoaøi, traùi daáu goïi laø ion ñoái vaø caøng xa töø maët pha raén – thì maät ñoä ion

ñoái caøng thöa. Giöõa ion taïo theá vaø ion ñoái coù löïc huùt tónh ñieän vaø do söï haáp phuï choïn loïc neân soá ion ñoái bò ghì saùt vaøo beà maët pha raén vaø taïo thaønh lôùp haáp phuï (lôùp khoâng chuyeån ñoäng). Tuy nhieân chæ coù moät phaàn ion ñoái phaân boá theo caáu taïo cuûa lôùp HelmHoltz, phaàn coøn laïi naèm saâu vaøo dung dòch taïo thaønh lôùp khueách taùn. Caùc ion lôùp naøy chuyeån ñoäng töông ñoái töï do neân lôùp khueách taùn laø lôùp chuyeån ñoäng Pha raén + + + + + + + + Khoâng chuyeån ñoäng Chuyeån ñoäng Hình 2.4. Söï phaân boá caùc ion ñoái vaø ion taïo theá Hình 3.5. quan heä giöõa ϕ vaø ξ Nhieàu tröôøng hôïp soá ion ñoái trong lôùp HelmHoltz lôùn hôn soá ion taïo theá khi ñoù caùc ion ion cuûa lôùp khueách taùn cuøng daáu vôùi ion taïo theá.

Theá ñieän ñoäng (Zeta Potential) • Ñieän theá suaát hieän giöõa lôùp chuyeån ñoäng vaø khoâng chuyeån ñoäng, AB ñöôïc goïi laø theá

ñieän ñoäng : ξ • Ñieän theá suaát hieän giöõa pha raén vaø pha loûng goïi laø theá nhieät ñoäng : ϕ • ψ1 - böôùc nhaûy ñieän theá trong lôùp haáp phuï Quan heä giöõa ξ vaø ϕ ϕ = ψ1 + ξ Hay ξ = ϕ - ψ1

Trong dung dòch khaù loaõng : ξ = ϕ vì

ψ1 ---- > 0 • Nhaän xeùt:

ξ < ϕ ξ vaø ϕ thay ñoåi raát khaùc nhau döôùi aûnh höôûng cuûa nhieàu yeáu toá.

N Lôùp haáp phuï Lôùp khueách taùn C

ϕ ψ1

ζ

Khoâng chuyeån ñoäng

Chuyeån ñoäng

Pha loûngPha raén



Ví duï: Khi theâm chaát ñieän ly ϕ haàu nhö khoâng thay ñoåi nhöng ξ thay ñoåi nhieàu (do ξ phuï thuoäc vaøo soá löôïng ion ñoái ôû lôùp khueách taùn maø löôïng ion ñoái naøy phuï thuoäc vaøo noàng ñoä cuûa chaát ñieän ly).

Hình 2.5. Söï giaûm cuûa theá ξ khi lôùp ñieän keùp bò neùn laïi 9.2. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán ξ Trong bieåu thöùc: ϕ = ψ1 + ξ - ξ laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cho ñoä beàn cuûa heä keo. - Coù yù nghóa ñaëc bieät khi nghieân cöùu coâng ngheä xöû lyù nöôùc baèng phöông phaùp keo tuï. - Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán ξ: löôïng chaát ñieän ly, pH, noàng ñoä chaát keo vaø nhieät ñoä.

9.2.1. Chaát ñieän ly - ξ phuï thuoäc vaøo löôïng ion ñoái cuûa lôùp khuyeách taùn, vaäy khi thay veà löôïng vaø daáu cuûa

chuùng thì ξ cuõng thay ñoåi theo. - Khi theâm chaát ñieän ly vaøo heä:

ϕ khoâng heà thay ñoåi. Baèng thöïc nghieäm ngöôøi ta thaáy ξ giaûm. Giaûi thích: + Caùc ion cuûa chaát ñieän ly cuøng daáu vôùi ion ôû lôùp khuyeách taùn ñaõ eùp caùc ion naøy daàn

vaøo beà maët cuûa pha raén, beà daøy cuûa lôùp ñieän tích keùp giaûm ñeán khi baèng beà daøy cuûa lôùp Helmholtz, ξ giaûm.... cho ñeán khi = 0 vaø heä ñaït traïng thaùi ñaúng ñieän:

ξ = 0 ; ϕ = ψ1 Baèng thöïc nghieäm ngöôøi ta ñaõ chöùng minh raèng: caùc ion ñoái naøo coù khaû naêng haáp phuï

lôùn cuõng nhö caùc ion hoùa trò cao coù khaû naêng laøm giaûm ξ maïnh. Ñoái vôùi caùc ion coù hoùa trò gioáng nhau, khaû naêng haáp phuï bò phuï thuoäc vaøo baùn kính ion (nhö ñaõ neâu ôû phaàn tröôùc)

9 7 Coù heä caân baèng goàm: 16 +

16 ion taïo theá (-) hoùa trò 1. + + 9 ion ñoái (+) hoùa trò 1 trong lôùp HelmHoltz. + + 7 ion ñoái hoùa trò 1 coøn laïi trong lôùp khuyeách taùn + +

+ + + +

+ + + +

+ Ví duï: vôùi chaát ñieän ly coù hoùa trò 1, NaCl

Δ

x

Aϕ

ϕ0

ζ1 ζ2ζ3 B



vaø vôùi chaát ñieän ly coù hoùa trò 3: AlCl3 a. Vôùi ion NaCl NaCl Na+ + Cl- kyù hieäu (+) (-) Nhaän xeùt : Chæ coù ion cuøng daáu vôùi ion ñoái neân ñöôïc beà maët taïo theá haáp phuï. Caùc ion thöøa seõ eùp caùc ion ôû lôùp khuyeách taùn vaøo lôùp HelmHoltz, do ñoù ξ giaûm. b. Vôùi AlCl3 : Hoaù trò 3

AlCl3 Al3+ + 3Cl-

- Caùc ion Al3+ coù ñieän tích lôùn, neân ñöôïc beà maët ion taïo theá haáp phuï maïnh vaøo lôùp Helmholtz, do ñoù ξ giaûm nhanh.

- Theâm tieáp AlCl3 tôùi möùc ñoä ñaït ñeán ñieåm ñaúng ñieän ξ = 0. - Neáu theâm tieáp AlCl3 daãn ñeán : caùc ion (+) Al3+ vaø ion ñoái trong lôùp Helmholtz > ion taïo

theá veà löôïng tuyeät ñoái. Löôïng ion dö naøy trôû thaønh ion taïo theá môùi vaø ion ñoái khi ñoù seõ laø Cl- vaø ξø coù daáu ngöôïc laïi.

- Tieáp tuïc theâm AlCl3, Cl- ñeán löôït bò haáp phuï vaøo, ξ laïi giaûm xuoáng tôùi 0. • Keát luaän Khi duøng chaát ñieän ly hoùa trò 3, thì ξ seõ ñoåi daáu vaø coù 2 laàn ñaït giaù trò 0.

9.2.2. AÛnh höôûng cuûa pH - pH coù aûnh höôûng lôùn ñeán ξ vì H+, OH- coù khaû naêng haáp phuï lôùn. Trong caùc dung dòch maø pha phaân taùn coù tính chaát löôõng tính nhö Al(OH)3 thì söï bieán thieân pH cuûa moâi tröôøng coù theå gaây ra söï ñoåi daáu ñieän cuûa haït keo do söï thay ñoåi tính ion hoùa cuûa caùc phaân töû trong pha phaân taùn. + Trong moâi tröôøng axit yeáu: Al(OH)3 Al(OH) 2

+ + OH- Al(OH) 2

+ laø ion taïo theá, OH- laø ion ñoái ta coù haït keo (+). Cuõng trong moâi tröôøng axit (pH thaáp): Al(OH) 2

+ + OH- Al3+ + 3OH-

Khi ñoù Al(OH)3 tan trong dung dòch axit chuyeån thaønh dung dòch thaät. + Trong moâi tröôøng bazô yeáu: Al(OH)3 Al(OH) 2O- + H+

Al(OH) 2O- laø ion taïo theá haït keo (–) Trong moâi tröôøng bazô pH cao, Al2O- taïo thaønh theo phaûn öùng: Al(OH) 2O- + H+ Al 2O- + H+ + H2O Khi OH- cao hôn nöõa, Al(OH)3 tan trong dung dòch bazô, dung dòch keo thaønh dung dòch thaät. Toùm laïi: Coù moät giaù trò pH xaùc ñònh ξ = 0 vaø heä ôû traïng thaùi ñaúng ñieän. ÔÛ traïng thaùi naøy coù caùc ñieän tích (-) vaø (+) ôû lôùp keùp baèng nhau. Söï ñoåi daáu cuûa ξ trong tröôøng hôïp thay ñoåi pH cuûa moâi tröôøng chæ khaùc vôùi tröôøng hôïp theâm chaát ñieän ly ôû choã: caùc ion taïo theá môùi sau khi ñoåi daáu khoâng töø dung dòch chuyeån vaøo heä maø ñöôïc taïo neân chính töø chaát taïo neân pha phaân taùn do söï thay ñoåi phaûn öùng ion hoùa.

9.2.3. AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä Nhieät ñoä laøm taêng chuyeån ñoäng nhieät cuûa caùc ion ñoái, do ñoù ñoä daøy cuûa lôùp ñieän keùp vaø theá ñieän ñoäng taêng khí nhieät ñoä taêng. Maët khaùc khí nhieät ñoä taêng laïi laøm taêng quaù trình giaûi



haáp do vaäy laøm ξ giaûm, khi giaûm nhieät ñoä thì ξ taêng. Vì theá giaù trò ξ seõ dieãn bieán theo chieàu naøo laø tuøy thuoäc ñieàu kieän cuï theå nghieân cöùu.

9.2.4. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä chaát keo Khi pha loaõng, lôùp keùp giaõn ra, do ñoù ξ taêng. Cuõng coù tröôøng hôïp gaây neân söï phaûn haáp phuï ion quyeát ñònh theá hieäu, do ñoù ϕ giaûm keùo theo ξ giaûm. Khi laøm ñaäm ñaëc thì taùc duïng ngöôïc laïi. 9.3. Caáu taïo mixen keo Caáu taïo Mixen keo goàm: 1. Nhaân keo: Goàm moät soá nguyeân töû hay phaân töû trung hoøa ñieän taäp hôïp vôùi nhau. Khaû

naêng taäp hôïp caøng lôùn thì ñoä phaân taùn caøng nhoû. 2. Lôùp haáp phuï Beà maët töï do cuûa nhaân trung hoøa ñieän coù khaû naêng haáp phuï töø moâi tröôøng xung quanh moät loaïi ion coù trong thaønh phaàn cuûa nhaân vaø trôû thaønh beà maët mang ñieän. Ion bò haáp phuï ñoù ñöôïc goïi laø ion taïo theá. - Beà maët mang ñieän coù khaû naêng huùt moät löôïng ion ñoái töông ñöông (töông töï lôùp

Helmholtz) taïo thaønh lôùp haáp phuï - Nhaân cuøng vôùi lôùp haáp phuï ñöôïc coi nhö moät ion lôùn goïi laø haït keo mang daáu cuûa ion

taïo theá. 3. Lôùp khuyeách taùn Moät soá ion ñoái coøn laïi naèm trong moâi tröôøng phaân taùn taïo thaønh lôùp khuyeách taùn. Toång ñieän tích ion ñoái ôû lôùp haáp phuï vaø lôùp khuyeách taùn baèng toång ñieän tích cuûa ion taïo theá do vaäy Mixen trung hoøa ñieän. - Khi ion taïo theá (+) haït keo (+) (keo döông) - Khi ion taïo theá (-) haït keo (-) (keo aâm) CAÁU TAÏO MIXEN KEO Phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän taïo keo vaø thaønh phaàn vaø tính chaát cuûa dung moâi (nöôùc) maø ion taïo theá vaø ion ñoái coù theå bò thay ñoåi. Caáu taïo Mixen keo Al(OH) 3 khi thuûy phaân muoái AlCl 3 trong moâi tröôøng trung hoøa: AlCl 3 + 3H2O Al(OH) 3 + 3HCl Al(OH) 3: nhaân trung hoøa ñieän vaø do m phaân töû taäp hôïp taïo neân: m[Al(OH) 3 ]; Al3+ : Ñöôïc beà maët nhaân haáp phuï choïn loïc thaønh ion taïo theá, ví duï ; coù n ion taïo theá ñöôïc haáp phuï: m[Al(OH) 3 ].n Al3+ ; Nhaân vaø ion taïo theá giöõ moät löôïng ion ñoái Al3+: giaû söû coù 3(n - x) ion ñoái Cl- ñöôïc haáp phuï: m[Al(OH) 3 ].n Al3+; 3(n - x). Cl-; Soá ion ñoái coøn laïi 3x. Cl- taïo thaønh lôùp khuyeách taùn [ m.[Al(OH) 3]. n Al3 + ; 3 .(n-x). Cl- ] . 3x Cl- Nhaân Lôùp haáp phuï lôùp khuyeách taùn Haït keo Mixen keo Al(OH) 3 9.4. Caùc phöông phaùp ñieàu cheá dung dòch keo

9.4.1. Phöông phaùp phaân taùn



Ñieàu cheá keo baèng phöông phaùp phaân taùn hoaëc coù theå thöïc hieän baèng caùch nghieàn xay caùc haït raén baèng ñieän naêng vaø baèng naêng löôïng sieâu aâm. Coù theà duøng caùc thieát bò xay keo ñeå xay caùc haït raén ñeán khích thöôùc haït keo. Trong thöïc teá coù theå duøng phöông phaùp phaân taùn baèng ñieän naêng ñeå ñieàu cheá keo kim loaïi. Theo phöông phaùp naøy ngöôøi ta duøng hai cöïc kim loaïi nhuùng vaøo nöôùc. Döôùi taùc duïng cuûa ñieän theá lôùn (V=100V) khi hai cöïc kim loaïi dòch vaøo gaàn nhau seõ phaùt aùnh hoà quang, kim loaïi cuûa ñieän cöïc bò boác hôi vaø bò ngöng tuï trong moâi tröôøng ñöôïc laøm laïnh theo hình sau ñaây:

100 v Hình 2.6. Ñieàu cheá kim loaïi baèng phöôïng phaùp hoà quang theo Bredig Phöông phaùp naøy ñöôïc öùng duïng ñeà ñieàu cheá hydrosol vaøng, baïc vaø caùc kim loaïi khaùc. Ngoaøi ra cuõng coù theå duøng phöông phaùp phaân taùn baèng naêng löôïng sieâu aâm. Dao ñoäng sieâu aâm laø dao ñoäng coù taàn soá 20.000 dao ñoäng trong moät giaây. Dao ñoäng sieâu aâm coù taùc duïng dieät vi khuaån trong dung dòch vaø coù theå gaây ra söï phaân taùn caùc haït ion thaønh caùc haït keo.

9.4.2. Phöông phaùp ngöng tuï Noùi chung quaù trình taïo thaønh caùc haït keo töø dung dòch phaân töû goàm hai giai ñoaïn: - Giai ñoaïn xuaát hieän maàm (trung taâm keát tinh) trong dung dòch quaù baõo hoaø. Nguyeân nhaân cuûa söï baõo hoaø coù theå laø do söï phaûn öùng hoaù hoïc maø trong ñoù chaát ít tam ñöôïc hình thaønh, do söï giaûm tính tan cuûa hôïp chaát khi thay ñoåi dung moâi toát baèng dung moâi xaáu, do söï laøm laïnh dung dòch hoaëc do nhieàu nguyeân nhaân khaùc. - Giai ñoaïn phaùt trieån maàm daãn ñeán söï taïo thaønh caùc tinh theå khaù lôùn. Toác ñoä giai ñoaïn sinh maàm V1 ñöôïc bieãu dieãn baèng phöông trình - Cq - Cb

V1 = K-------------- Cb

Trong ñoù: K - haèng soá Cq: Noàng ñoä dung dòch quaù baõo hoøa Cb: Noàng ñoä dung dòch baõo hoaø (ñoä tan cuûa vaät chaát) Hieäu soá (Cq – Cb) chính laø löôïng vaät chaát thöøa coù khaû naêng taïo neân tinh theå.

Toác ñoä cuûa giai ñoïan phaùt trieån maàm V2 ñöôïc tính baèng phöông trình: DS V2 = ------- (Cq – Cb) δ



Trong ñoù: D - heä soá khueách taùn S: beà maët tinh theå δ: quaõng ñöôøng khueách taùn Khi ñieàu cheá heä keo, toác ñoä cuûa giai ñoaïn sinh maàm V1 vaø toác ñoä giai ñoaïn phaùt trieån maàm V2 phaûi nhoû, vì chæ trong tröôøng hôïp ñoù môùi taïo neân nhieàu tinh theå nhoû seõ coù khích thöôùc keo. Neáu V1 nhoû vaø V2 lôùn thì moät soá ít maàm ñöôïc taïo neân seõ laø trung taâm keát tinh, treân ñoù seõ keát tuûa caû löôïng vaät chaát dö, do ñoù chæ thu ñöôïc soá ít caùc tinh theå lôùn. Sau ñaây chuùng ta neâu moät vaøi ví duï veà ñieàu cheá caùc heä keo baèng phöông phaùp ngöng tuï. • Ngöng tuï tröïc tieáp: Nooclun ñaõ cheá taïo sol thuûy ngaân baèng caùch ngöng tuï tröïc tieáp, oâng cho hôi Hg ñi qua moät lôùp nöôùc vaø thu ñöôïc nhuõ töông Hg trong nöôùc coù noàng ñoä phaân taùn khaù cao. • Ñieàu cheá caùc heä keo baèng phöông phaùp hoaù hoïc (ngöng tuï hoaù hoïc) Ñeå ñieàu cheá caùc heä keo coù theå duøng caùc loaïi phaûn öùng hoaù hoïc khaùc nhau: trao ñoåi, khöû, oxy hoaù, thuûy phaân, … Tuy nhieân khoâng phaûi taát caû caùc loaïi phaûn öùng treân ñeàu coù khaû naêng taïo ra sol. Sol chæ ñöôïc taïo neân khi ñaûm baûo noàng ñoä xaùc ñònh cuûa caùc chaát ñaàu, thöù töï troän laån, nhieät ñoä töông taùc vaø moät soá caùc ñieàu kieän khaùc. Cheá taïo sol AgI baèng phaûn öùng trao ñoåi:

AgNO3 + KI AgI + KNO3 Neáu khi troän laãn ta laáy thöøa moät trong caùc chaát ñaàu thì sol coù theå ñöôïc hình thaønh. Caáu taïo mixen cuûa sol AgI coù theå bieåu dieãn theo sô ñoà: {m [AgI] nI - ; (n- x) K+ }- x K+ Cheá taïo sol S baèng phaûn öùng oxy hoaù H2S baèng O2: 2H2S + O2 2S + 2H2O Ñoàng thôøi vôùi phaûn öùng naøy coøn coù phaûn öùng oxy hoaù phöùc taïp hôn daãn ñeán söï taïo thaønh nhieàu loaïi axit ña löu huyønh laø chaát laøm beàn cho sol löu huyønh. Giaû söû chaát ñieän ly laøm beân trong sol naøy laø axit pentationic H2S5O6 thì caáu taïo mixen cuûa sol löu huyønh coù theå bieåu dieãn baèng sô ñoà: {m [S] nS5O6

2- . 2(n-x) H+} 2xH+ Cheá taïo keo hydrooxyt saét baèng phaûn öùng thuûy ngaân FeCl3 Khi cho ñoä 10-12 ml dung dòch FeCl vaøo 100ml nöôùc caát ñun soâi, thì dung dòch seõ nhuoäm maøu ñoû saùng. Tuy nhieân khi ñeå nguoäi maøu dung dòch nhaït ñi thaáy roõ do dieãn bieán thuaän nghòch cuûa thuûy phaân: 1. FeCl3 + H2O Fe(OH)3 + 3HCl Tröôøng hôïp thuûy phaân khoâng hoaøn toaøn: 2. FeCl3 + H2O FeOCl + 2HCl FeOCl + 2HCl + H2O 3. FeOCl FeO+ + Cl- Thaønh phaàn vaø caáu taïo mixen coù theå bieåu dieãn baèng sô ñoà sau ñaây: {m [Fe(OH)3] nFeO+ ; (n-x) Cl-} xCl- Hoaëc: {m [Fe(OH)3] nFe3+ ; 3(n-x) Cl-} 3xCl-

Ñeå laøm cho dung dòch beàn vöõng caàn nhanh choùng khöû chaát ñieän ly HCl ra khoûi dung dòch keo. HCl khi phaù vôû caáu truùc mixen, laøm chuyeån dòch caân baèng phaûn öùng veà phía dung dòch ban ñaàu FeCl3 (maøu saéc cuûa dung dòch keo khi ñeå nguoäi seõ nhaït daàn vaø chuyeån thaønh maøu vaøng voán coù cuûa FeCl3). Vieäc khöû HCl coù theå tieán haønh baèng phöông phaùp taùch ly (söï



taùch ly laø söï laøm saïch dung dòch keo khoûi caùc taïp chaát phaân töû ion cuûa caùc chaát hoaøn tan coù maët trong dung dòch keo).

9.4.3. Phöông phaùp pepti hoùa Hieän töôïng bieán keát tuûa thaønh dung dòch keo nhôø moät taùc nhaân, moät chaát naøo ñoù (chaát ñieän ly chaúng haïn) goïi laø pepti hoaù. Cô cheá cuûa söï taïo thaønh caùc haït keo theo phöông phaùp pepti hoaù laø laøm taêng theá ñieän ñoäng ξ vaø lôùp voû solvat cuûa caùc haït trong pha phaân taùn. Coù 3 phöông phaùp pepti hoaù thöôøng gaëp nhö sau:

- Pepti hoaù baèng chaát ñieän ly - Pepti hoaù baèng hoaù hoïc - Pepti hoaù baèng caùch röûa keát tuûa

Söï pepti hoaù baèng chaát ñieän ly xaûy ra khi cho theâm moät löôïng nhoû dung dòch chaát ñieän ly, ví duï FeCl3 vaøo keát tuûa (caën) cuûa Hydroxyt saét- Fe(OH)3. Do quaù trình thuûy phaân thöïc hieän khoâng hoaøn toaøn, neân töø Fe(OH)3 ta thu ñöôïc FeOCl laø chaát coù khaû naêng laøm beàn cho haït keo Fe(OH)3 Baûn chaát cuûa moâi tröôøng coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán söï taïo thaønh mixen ñaëc bieät ñoái vôùi caùc hydroxyt löôõng tính nhö Al(OH)3 Trong moâi tröôøng trung hoøa hoaëc axit, söï phaân ly cuûa caùc phaân töû leân beà maët haït keo xaûy ra theo sô ñoà: Al(OH)3 Al(OH)2

+ + OH- AlOH2+ + 2OH- Al3+ + 3OH- Nhaân cuûa haït goàm m phaân töû Al(OH)3 haáp thuï leân beàm maët cuûa mình caùc ion AL(OH)2

+ vaø AlOH2+, coøn caùc ion OH- keát hôïo vôùi H+ thaønh moâi tröôøng nöôùc, haït tích ñieän döông: {m[Al(OH)3]nAl(OH)2

+ ; (n-x) OH-}+ xOH-

Ñieän tích cuûa haït caøng lôùn, quaù trình chuyeån dòch caân baèng cuûa phaûn öùng veà phiaù phaûi caøng nhanh. Trong moâi tröôøng kieàm (pH > 7) sö phaân ly xaõy ra theo daïng khaùc:

Al(OH)3 Al(OH)2O- + H+ AlO2 + H+ +H2O Trong tröôøng hôïp naøy, nhaân cuûa haït haáp phuï caùc anion Al(OH)2O- vaø AlO2, tích ñieän aâm. Caùc ion H+ lieân keát vôùi caùc ion OH- cuûa dung dòch vaø ñöôïc thay theá bôûi caùc ion kim loaïi kieàm ôû lôùp khueách taùn beân ngoaøi: {m[Al(OH)3] n Al(OH)2O- ; (n-x) Na+} xNa+

söï pepti hoaù hoaù hoïc xaûy ra khi cho theâm moät löôïng nhoû dung dòch axit Clohydric HCl vaøo keát tuûa (caën) hydrooxyt saét Fe(OH)3 vaø treân beàm maët cuûa caùc haït keát tuûa coù chaát laøm beàn cho haït keo Fe(OH)3 ñöôïc taïo neân: Fe(OH)3 + HCl FeOCl + 2H2O Coøn söï pepti hoaù baèng caùch röûa keát tuûa thöôøng ñuôïc tieán haønh baèng caùch taùch chaát ñieän ly gaây keo tuï ra khoûi keát tuûa. Keát quaû cuûa vieäc taùch naøy laø lôùp ñieän keùp quanh caùc haït nôùi roäng ra, löïc ñaåy P daàn thaéng löïc huùt Q vaø nhôø coù chuyeån ñoäng Browm, caùc haït taùch rôøi nhau ñeån phaân boå ñeàu daàn vaøo moâi tröôøng coù nghóa laø dung dòch keo ñuôïc taïo neân. Toác ñoä pepti hoaù phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá nhö noàng ñoä vaø tính chaát hoaù hoïc cuûa chaát pepti hoaù (FeCl3, HCl, …), löôïng vaø traïng thaùi cuûa keát tuûa, nhieät ñoä, söï xaùo troän v.v…

10 HEÄ VI DÒ THEÅ Goàm: huyeàn phuø, nhuõ töông, boït Coù kích thöôùc haït δ > 10-4 mm. Heä khoâng beàn vöõng, tuy nhieân coù nhieàu tính chaát gioáng heä keo. Döôùi ñaây chuùng ta tìm hieåu moät vaøi heä vi dò theå raát phoå bieán. Huyeàn phuø



Huyeàn phuø- chaát lô löûng thuoäc heä vi dò theå trong ñoù: - Pha phaân taùn laø chaát raén coù kích thöôùc haït lôùn hôn haït keo. - Moâi tröôøng phaân taùn – chaát loûng Huyeàn phuø khoâng beàn – caùc haït deã daøng laéng döôùi taùc duïng troïng löïc. Huyeàn phuø khoâng coù aùp suaát thaåm thaáu, khoâng coù khaû naêng khueách taùn. Khi caùc haït coù kích thöôùc töông ñoái nhö nhau ñöôïc goïi laø heä ñôn phaân taùn. Khi heä coù caùc haït coù nhieàu kích thöôùc khaùc nhau ñöôïc goïi laø heä ña phaân taùn Neáu laø heä ñôn phaân taùn thì quùa trình laéng tuaân theo ñònh luaät STOKES: “ Vôùi nhieät ñoä = const, vaän toác laéng cuûa haït lô löûng tyû leä thuaän vôùi bình phöông baùn kính cuûa chuùng:

V = ηρρ )(

81 21 − d2g

Trong ñoù: v - toác ñoä laéng cuûa haït lô löûng, cm/s ρ1: tæ troïng cuûa haït lô löûng, g/cm3 ρ2: tæ troïng cuûa chaát loûng, g/cm3 η: heä soá nhôùt ñoäng hoïc, g/cm.s d: ñöôøng kính cuûa haït lô löûng g: gia toác troïng tröôøng, cm/s2 (a) (b) Hình 2.7. Ñöôøng cong laéng trong heä phaân taùn Vôùi heä ñôn phaân taùn Ñöôøng cong laéng trong heä ñôn phaân taùn (a) : toác ñoä laéng phuï thuoäc thôøi gian OA giai ñoaïn ñaàu laø ñöôøng thaúng vaø AB : khi laéng hoaøn toaøn. Vôùi heä ña phaân taùn Soá löôïng chaát laéng khoâng phuï thuoäc tæ leä thuaän vôùi thôøi gian. Thôøi gian ñaàu chaát lô löûng laéng do nhöõng chaát coù kích thöôùc lôùn ( OA’) Ngoaøi tính chaát khoâng beàn do laéng, huyeàn phuø coøn coù tính chaát khoâng beàn taäp hôïp : döôùi aûnh höôûng cuûa chaát ñieän ly (keo tuï) chuùng taäp hôïp thaønh boâng keát tuûa vaø quaù trình laéng nhanh hôn. Trong tröôøng hôïp boâng khoâng thaám öôùt bôûi moâi tröôøng chuùng bò noåi leân beà maët. Hieän töôïng naøy goïi laø tuyeån noåi. Gía trò theá ñieän ñoäng cuûa caùc haït huyeàn phuø trong heä cuõng xaáp xæ baèng theá dieän ñoäng ξ cuûa haït keo ñieån hình. Gioáng nhö heä keo, huyeàn phuø coù theå cheá taïo baèng nhöõng phöông phaùp phaân taùn vaø ngöng tuï. Aûnh höôûng cuûa chaát ñieän ly tôùi toác ñoä laéng cuûa caùc haït kích thöôùc lôùn, töông töï toác ñoä keo tuï trong dung dòch keo.

A B

0

Hie

äu qu

aû la

éng, %

Thôøi gian

100

Hie

äu qu

aû la

éng, %

0Thôøi gian

A

B


Phoøng döï aùn vaø moâi tröôøng coâng nghieäp – Sites II 32D

Nöôùc

N

Daàu

10.1. Nhuõ töông Nhuõ töông laø heä vi dò theå, trong ñoù pha phaân taùn vaø moâi tröôøng phaân taùn ñeàu laø chaát loûng. Hai chaát loûng naøy khoâng hoøa troän laãn nhau, chaát loûng naøy phaân taùn vaøo chaát loûng kia döôùi daïng gioït nhoû. - Thöôøng 1 pha laø nöôùc, pha kia laø chaát loûng höõu cô; daàu Bezen, kerosin (goïi chung laø

“daàu”) khoâng hoøa troän vôùi nöôùc. - Coù 2 loaïi nhuõ töông : Daàu trong nöôùc D/N Nöôùc trong daàu N/D - Nhuõ töông loaõng: chöùa 0,1% pha phaân taùn ( coù δ ≈ δ haït keo 10-5 cm) - Nhuõ töông ñaäm ñaëc; pha phaân taùn chieám 75% theå tích. - Nhuõ töông raát ñaäm ñaëc; pha phaân taùn chieám > 75% theå tích, coù daïng hình toå ong. Hình 2.8. Daïng gioït trong nhuõ töông raát ñaäm ñaëc Do söï saép xeáp chaët cheõ giöõa caùc gioït cuûa heä nhuõ töông naøy neân khoâng coù khaû naêng laéng. Nhuõ töông coù ñoä beàn taäp hôïp gioáng nhö heä keo. Vì chuùng cuõng coù naêng löôïng töï do treân beà maët phaân chia. Chuùng coù khaû naêng dính keát caùc gioït rieâng bieät vaø coù theå taùch thaønh hai lôùp: + 1 lôùp laø chaát loûng cuûa pha phaân taùn; + Lôùp kia laø chaát loûng cuûa moâi tröôøng phaân taùn. Tính beàn vöõng cuûa nhuõ töông ñöôïc ñaëc tröng bôûi: - Theå tích phaân lôùp cuûa chuùng; hoaëc - Thôøi gian toàn taïi cuûa caùc gioït khi tieáp xuùc nhau. Tính beàn vöõng cuûa nhuõ töông phuï thuoäc: - Baûn chaát vaø soá löôïng chaát nhuõ hoùa (laø chaát coù khaû naêng haáp phuï leân beà maët gioït vaø

ngaên caûn quaù trình taäp hôïp giöõa caùc pha ñeå oån ñònh nhuõ töông): + Chaát hoaït hoùa beà maët chöùa nhoùm phaân cöïc ion – nhö xaø phoøng; + Caùc chaát cao phaân töû; + Chaát nhuõ hoùa daïng raén (boät). - Caùc chaát nhuõ hoùa öa nöôùc tan vaøo nöôùc toát hôn vaøo cacbuahydro – taïo neân nhuõ töông

D/N; - Caùc chaát nhuõ hoùa kî nöôùc, thì ngöôïc laïi vaø taïo neân N/D; - Taùc duïng nhuõ hoùa cuûa caùc chaát nhuõ hoùa phuï thuoäc vaøo söï phaân boá caùc phaàn phaân cöïc vaø khoâng phaân cöïc cuûa caùc phaân töû chaát nhuõ hoùa. Taùc duïng nhuõ hoùa laø toát khi söï phaân boá cuûa caùc phaàn phaân cöïc vaø khoâng phaân cöïc khaù ñoàng ñeàu vôùi hai pha phaân taùn. XEÙT SÖÏ OÅN ÑÒNH NHUÕ TÖÔNG BAÈNG XAØ PHOØNG: _ Ñoái vôùi nhuõ töông D/N:



+ Phaàn phaân cöïc cuûa phaân töû xaø phoøng cuûa kim loaïi kieàm höôùng vaøo moâi tröôøng phaân taùn. + Phaàn khoâng phaân cöïc höôùng vaøo gioït daàu. - Ñoái vôùi nhuõ töông N/D: Quùa trình phaân boá ngöôïc laïi: phaàn phaân cöïc (xaø boâng) phaân boá vaøo gioït nöôùc,phaàn khoâng phaân cöïc höôùng vaøo moâi tröôøng phaân taùn. - Ñoái vôùi caùc phaân töû nhuõ hoùa daïng raén (boät): + Ñaát seùt, thaïch cao, oxyt saét,... caàn coù ñoä phaân taùn cao vaø khaû naêng thaám öôùt toát. + Nhuõ hoùa daïng raén cho keát quaû thaáp hôn so vôùi xaø phoøng vaø caùc chaát cao phaân töû. + Ñoái vôùi loaïi thaám öôùt toát bôûi moâi tröôøng phaân taùn, thì phaàn lôùn caùc haït raén ñöôïc phaân boá phía ngoaøi gioït laøm ngaên caûn söï keát dính khi va chaïm. + Ñoái vôùi loaïi thaám öôùt toát bôûi pha phaân taùn, thì phaàn lôùn caùc haït phaân boá vaøo beân trong gioït vaø nhuõ töông khoù beàn . • Tính beàn cuûa nhuõ töông phuï thuoäc : - Ngoaøi söï phaân boá caùc haït raén ôû treân beà maët gioït maø coøn. - Coù xuaát hieän lôùp ñieän keùp cuûa chaát nhuõ hoùa treân ranh giôùi

chaát nhuõ hoùa- moâi tröôøng pha phaân taùn luoân coù söùc caên beà maët neân caùc gioït nhuõ töông khi va chaïm thöôøng keát dính nhau.

- Hieän töôïng ñaëc tröng cuûa nhuõ töông laø söï ÑAÛO PHA: laø quaù trình chuyeån pha phaân taùn thaønh moâi tröôøng phaân taùn vaø ngöôïc laïi.

- Ñeå phaù vôõ nhuõ töông; coù theå + Duøng phöông phaùp hoùa hoïc löïa choïn; + Taùc ñoäng cô hoïc phaù vôû maønh baûo veä cuûa chaát nhuõ hoùa. + Ñun noùng ñeå khöû haáp phuï lôùp chaát nhuõ hoùa treân beà maët gioït laøm taêng soá va chaïm coù hieäu quaû. 10.2. Boït Boït laø heä phaân taùn raát thoâ vaø raát ñaäm ñaëc khoâng khí trong chaát loûng. - Neáu noàng ñoä khoâng khí trong heä nhoû vaø caùc boït khoâng khí khoâng lieân keát vôùi nhau maø

chuyeån ñoäng töï do thì ñoù khoâng phaûi laø boït maø laø nhuõ töông khí trong chaát loûng K/L. - Do boït coù chöùa pha khí, chuùng eùp leân nhau neân caùc boùng khí trong boït maát daïng hình

caàu maø thaønh hình ña daïng- caáu taïo theo kieåu toå ong. - Caùc loaïi boït ñöôïc cheá taïo baèng caùch phaân taùn trong chaát loûng khi coù chaát taïo boït (chaát

laøm beàn boït) - Khi thoåi khí qua chaát loûng – thu ñöôïc boït nhöng khoâng beàn, vaø khi thoåi qua nöôùc saïch

thì khoâng coù hieän töôïng taïo boït.

10.2.1. Tính beàn taäp hôïp cuûa boït Tính beàn cuûa boït phuï thuoäc vaøo: - Noàng ñoä chaát taïo boït; - Nhieät ñoä; - Ñoä nhôùt cuûa dung dòch



- Chaát ñieän ly - pH

Tính beàn cuûa boït ñaëc tröng baèng thôøi gian toàn taïi cuûa boït. Theo thôøi gian caùc maøng giöõa caùc boùng khí trong boït moûng daàn do söï chaûy cuûa chaát

loûng – Boùng khí vôõ, boït tan vaø cuoái cuøng coøn laïi moät pha loûng- laø dung dòch chaát taïo boït trong nöôùc - Chaát taïo boït laøm chaäm söï chaûy cuûa chaát loûng. - Xaø boâng coù khaû naêng taïo boït beàn hôn so vôùi röôïu vaø axit , vì trong phaân töû cuûa chuùng

coù nhoùm sinh ion. - Noàng ñoä chaát taïo boït caøng lôùn thì thôøi gian toàn taïi cuûa boït caøng laâu. + Ñoä beàn cuûa boït phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä Khi nhieät ñoä taêng laøm boït ít beàn hôn – vì laøm taêng vaän toác phaù vôû boït, vaø do söï giaûi haáp phuï caùc chaát taïo boït khoûi beà maët phaân caùch pha vaø do söï giaûm ñoä nhôùt cuûa moâi tröôøng phaân taùn daãn ñeán söï chaûy khoûi maøng cuûa chaát loûng xaûy ra nhanh hôn. + Khi theâm chaát ñieän ly – tính beàn cuûa boït giaûm nhöng khoâng maát hoaøn toaøn tính beàn. + Taêng ñoä nhôùt – laøm taêng ñoä beàn cuûa boït.

10.2.2. Phöông phaùp cheá taïo vaø phaù vôõ boït Cheá taïo baèng 2 Caùch: 1) Cho caùc boùng khoâng khí ñi qua dung dòch chaát taïo boït; 2) Khuaáy cô hoïc dung dòch chaát taïo boït vôùi khoâng khí. Phaù vôõ boït hoaëc ngaên caûn söï taïo thaønh boït: - Cho vaøo chaát choáng taïo boït (laø nhöõng chaát coù tính hoaït ñoäng beà maët cao; röôïu Amylic,

Octylic, Este,...); - Naâng nhieät ñoä cuûa boït

10.2.3. ÖÙng duïng trong thöïc teá cuûa ngaønh kyõ thuaät moâi tröôøng - Trong phöông phaùp tuyeån noåi ñeå xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp: Boït loâi keùo caùc chaát baån (daàu, môõ,...) trong nöôùc thaûi noåi leân vaø töø ñoù loaïi boû deã daøng. - Söï taïo boït vaø sau ñoù phaù vôõ boït coù theå laøm saïch moät soá chaát loûng khoûi caùc chaát hoaït

tính beà maët laãn trong ñoù chuùng bò chuyeån vaøo boït. - Baèng caùch ñoù coù theå trích laáy hoaït tính beà maët coù gía trò chöùa trong nöôùc thaûi coâng

nghieäp.



Chöông Ba HOÙA HOÏC CUÛA KHÍ QUYEÅN 3.1. VAI TROØ CUÛA KHÍ QUYEÅN Khí quyeån laø lôùp khoâng khí treân beà maët traùi ñaát, khoâng coù giôùi haïn, tuy nhieân so vôùi chieàu daøy cuûa traùi ñaát (ñöôøng kính traùi ñaát khoaûng 6500km) thì noù laïi nhö moät lôùp da raát moûng bao quanh quaû ñaát. Khoái löôïng cuûa khí quyeån vaøo khoaûng 5 x 1015taán, trong ñoù 99% naèm ôû lôùp döôùi 30km so vôùi maët ñaát do söùc huùt cuûa löïc traùi ñaát. Trong khí quyeån coù khoaûng 50 hôïp chaát hoaù hoïc ñöôïc taïo neân bôûi haøng loaït caùc phaûn öùng caân baèng trong ñoù. Khí quyeån coù vai troø: - Cung caáp O2 vaø CO2 caàn thieát duy trì söï soáng treân traùi ñaát, ngaên chaën caùc tia töû ngoaïi gaàn (λ = 300 nm), cho caùc tia trong vuøng khaû kieán –tia troâng thaáy (λ = 400-800 nm), tia hoàng ngoaïi gaàn (λ = 2500 nm), vaø soùng radio (λ = 0,1 - 40 μm) ñi vaøo traùi ñaát. - Giöõ caân baèng nhieät löôïng cuûa traùi ñaát (thoâng qua quaù trình haáp thuï tia töû ngoaïi phaùt xaï töø maët trôøi vaø phaûn xaï tia nhieät töø traùi ñaát). - Laø moâi tröôøng ñeå vaän chuyeån nöôùc töø ñaïi döông vaøo ñaát lieàn, tham gia vaøo quaù trình tuaàn hoaøn nöôùc. Khoâng khí coù yù nghóa voâ cuøng to lôùn ñoái vôùi con ngöôøi. Trong moät ngaøy moät ngöôøi caàn khoaûng 1,8 - 2,5 lít nöôùc uoáng, 1,4 kg thöùc aên nhöng caàn moät löôïng khoâng khí khoaûng 14 kg töông ñöông 12m3 khoâng khí. Con ngöôøi coù theå khoâng uoáng 2 ñeán 4 ngaøy, khoâng aên 2 tuaàn nhöng khoâng theå thieáu khoâng khí trong vaøi phuùt. Ngöôøi ta coù theå ñun soâi nöôùc, naáu chín thöùc aên ñeå haïn cheá aûnh höôûng do oâ nhieãm nhöng hoï phaûi thôû khoâng khí xung quanh ngay caû luùc khoâng khí ñoù bò oâ nhieãm. Chính vì vaäy maø khoâng khí coù vai troø raát quan troïng ñoái vôùi con ngöôøi. Baûng 3.1. chæ ra löôïng khoâng khí saïch moät ngöôøi caàn ñeå thôû haøng ngaøy. Baûng 3.1. Nhu caàu khoâng khí sinh hoùa ñoái vôùi con ngöôøi

Traïng thaùi lít/phuùt lít/ngaøy lb/ngaøy kg/ngaøy Nghæ ngôi Lao ñoäng nheï Lao ñoäng naëng

7,4 28 43

10.600 40.400 62.000

26 98,5 152

12 45 69

OÂ nhieãm khoâng khí laø gì ? Söï hieän dieän trong khí quyeån moät hay nhieàu chaát oâ nhieãm nhö buïi, khoùi, khí, chaát bay hôi... laøm thay ñoåi thaønh phaàn khoâng khí saïch coù taùc haïi tôùi söùc khoûe coäng ñoàng, coù nguy cô gaây taùc haïi tôùi ñoäng thöïc vaät, vaät lieäu ôû quy moâ lôùn hay nhoû. Söï oâ nhieãm khoâng khí coù theå toùm taét nhö sau: Nguoàn thaûi chaát oâ nhieãm → Vaøo khí quyeån → Nguoàn tieáp nhaän - Nguoàn gaây oâ nhieãm goàm caùc nguoàn di ñoäng (taøu thuyeàn, oâ toâ, xe gaén maùy, maùy bay) vaø coá ñònh (oáng khoùi nhaø maùy, loø ñoát chaát thaûi) thaûi ra caùc chaát oâ nhieãm. - Khí quyeån laø moâi tröôøng trung gian ñeå vaän chuyeån chuyeån hoùa chaát oâ nhieãm. - Nguoàn tieáp nhaän chaát oâ nhieãm laø con ngöôøi, ñoäng thöïc vaät, vaät lieäu. Chaát oâ nhieãm khoâng khí laø gì? Laø nhöõng chaát gaây ra oâ nhieãm khoâng khí coù taùc haïi tôùi moâi tröoøng noùi chung.



Caùc taùc nhaân gaây oâ nhieãm bao goàm chaát thaûi coù theå ôû daïng raén, loûng hoaëc khí vaø caùc daïng naêng löôïng nhö nhieät ñoä, tieáng oàn. 3.2. ÑAËC TÍNH CUÛA CAÙC TAÀNG KHÍ QUYEÅN Khí quyeån ñöôïc chia thaønh caùc taàng döïa treân söï bieán thieân nhieät ñoä theo chieàu cao (Gradien nhieät ñoä), goàm hai phaàn chính: phaàn trong (goàm caùc taàng ñoái löu, taàng bình löu, taàng trung gian vaø taàng nhieät) vaø phaàn ngoaøi (goàm taàng ñieän ly). Ñoä cao (km)

100 Thermosphere 80 Mesosphere

60 Stratopause

40 Stratoshere 20 Tropopause Troposphere

150 200 250 300 (0K) nhieät ñoä Hình 3.1. Söï thay ñoåi nhieät ñoä theo ñoä cao 3.2.1. Taàng ñoái löu (troposphere) Lôùp khí quyeån thaáp nhaát ñöôïc goïi laø taàng ñoái löu, chieám khoaûng 70% khoái löôïng khí quyeån naèm ôû ñoä cao töø 0 ñeán 15 km so vôùi maët bieån. Lôùp naøy ñöôïc ñaëc tröng baèng söï giaûm nhieät ñoä theo chieàu cao (6,4oC/km). Haàu nhö caùc hieän töôïng khí quyeån chi phoái ñaëc ñieåm thôøi tieát ñeàu xaûy ra treân taàng ñoái löu. Thaønh phaàn chuû yeáu laø khí nitô, oxy, cacbonic, hôi nöôùc. Treân lôùp ñoái löu laø lôùp chuyeån tieáp (tropopause), lôùp naøy coù ñaëc ñieåm laø nhieät ñoä khoâng ñoåi theo chieàu cao (-55oC). 3.2.2. Taàng bình löu laø (Statosphere) Taàng bình löu laø taàng naèm treân tropopause, caùch maët ñaát khoaûng 15 - 50km, ñöôïc ñaëc tröng baèng söï taêng nhieät ñoä theo chieàu cao, nhieät ñoä töø -56 ñeán -2oC. Thaønh phaàn khoâng khí taïi lôùp bình löu gioáng nhö thaønh phaàn khoâng khí taïi möïc nöôùc bieån. Tuy nhieân, coù hai ñieåm khaùc bieät chính laø: + Noàng ñoä hôi nöôùc taïi taàng bình löu thaáp hôn töø 1000 ñeán 10.000 laàn (khoaûng 2-3 ppm). + Noàng ñoä oâzoân cao hôn 1.000 laàn so vôùi ôû möïc nöôùc bieån (10 ppm). Taàng naøy coù teân goïi laø taàng oâzoân, coù vai troø ngaên chaën tia cöïc tím töø maët trôøi xuoáng traùi ñaát. Oâzoân ñoùng vai troø quan troïng, noù nhö moät lôùp maøng bao boïc vaø baûo veä traùi ñaát khoûi ñoäc haïi cuûa tia töû ngoaïi. Vì söï xaùo troän yeáu neân caùc chaát hoaù hoïc naèm ôû taàng naøy thöôøng toàn löu khaù laâu. Söï taêng nhieät ñoä ôû taàng bình löu ñöôïc giaûi thích laø do Oâzoân ôû ñaây haáp thuï tia töû ngoaïi vaø toaû nhieät: O3 + hν (λ = 220 – 330 nm) O2 + O + Q 3.2.3. Taàng trung gian (Mesosphere) Taàng naøy ôû ñoä cao töø 50 –85 km, nhieät ñoä thay ñoåi töø -2 ñeán – 920C. Taàng naøy ngaên caùch vôùi taàng bình löu baèng lôùp taïm döøng, nhieät ñoä giaûm theo chieàu cao. Nguyeân nhaân do khaû naêng haáp thuï tia töû ngoaïi cuûa O3 bò giaûm (do noàng ñoä cuõng giaûm)> Thaønh phaàn chuû yeáu laø O2

+, NO+, O+, vaø N2. 3.2.4. Taàng nhieät (thermosphere)



Taàng naøy coøn ñöôïc goïi laø taàng ion, ôû ñoä cao töø 85 –100km, nhieät ñoä töø –92 ñeán 12000C. Do taùc duïng cuûa böùc xaï maët trôøi, nhieàu phaûn öùng hoaù hoïc xaûy ra vôùi oâxy, nitô, hôi nöôùc, caùcbonic… taïo thaønh caùc ion nhö: O2

+, NO+, O+, e-, NO2+…

3.2.5. Taàng ngoaøi hay taàng ñieän ly (exosphere) Taàng naøy bao quanh traùi ñaát ôû ñoä cao treân 800km. Nhieät ñoä taàng naøy taêng nhanh tôùi khoaûng 17000C. Taàng naøy coù maët caùc ion oâxy O+, heli He+, hydro H+.

10.2.4. 3.3. THAØNH PHAÀN KHOÂNG KHÍ SAÏCH - KHOÂ Khoâng khí ñöôïc caáu taïo töø nhieàu khí khaùc nhau, trong ñoù thaønh phaàn chính laø khí N2 chieám khoaûng 78,9% theå tích, khí O2 chieám khoaûng 20,9% theå tích, tieáp theo laø Argon, khí cacbonic, ngoaøi ra coøn moät soá khí khaùc ôû daïng veát. Trong khoâng khí cuõng luoân toàn taïi moät löôïng hôi nöôùc khoâng coá ñònh. Lôùp khí quyeån bao quanh traùi ñaát laø moâi tröôøng ñeå truyeàn böùc xaï maët trôøi vaøo traùi ñaát (hoàng ngoaïi, töû ngoaïi, rôn ghen, tia gamma. Phaàn lôùn böùc xaï naøy naèm trong khoaûng böôùc soùng 200 – 2000 nm moät nöûa soá naøy coù böôùc soùng 380 – 870nm laø tia maø maét ngöôøi coù theå nhìn thaáy ñöôïc. Chæ coù 45% toång löôïng naêng löôïng maët trôøi laø tôùi ñöôïc traùi ñaát coøn 24,5% bò khí quyeån haáp thuï, 30,5% bò phaûn xaï bôûi maây vaø beà maët traùi ñaát.

Maëc duø coù nhieàu quaù trình hoaù lyù xaûy ra trong khí quyeån, nhöng thaønh phaàn khí quyeån gaàn beà maët traùi ñaát gaàn nhö khoâng thay ñoåi, ñöa ra trong baûng 3.2.

Baûng 3.2. Thaønh phaàn khoâng khí saïch

Khí Coâng thöùc Thaønh phaàn (ppm) Thôøi gian löu ôû taàng ñoái löu (naêm)

Ni tô N2 780,840 6.000000 OÂxy O2 209,460 4500 Argon Ar 9,340 - Cacbon ñioxit

CO2 315 2 - 4

Neâon Ne 18 - Heâli He 5,2 - Meâ tan CH4 1,0 - 1,5 7 Krypton Kr 1,1 - Nitô Oxit N2O 0,5 200 Hyñroâ H2 0,5 - Xeânoân Xe 0,08 -

Thôøi gian löu coù theå ñöôïc ñònh nghóa nhö sau:

quyeån khítrong ñimaát hoaëc rasinh ñoä toácquyeånkhítrongcoùlöôïng löu gian Thôøi =

Thôøi gian löu ñoùng vai troø quan troïng trong vieäc xaùc ñònh moät chaát coù phaân boá roäng trong moâi tröôøng hay khoâng. Moät chaát duø laø töï nhieân hay nhaân taïo thì thôøi gian löu cuõng lieân quan chaët cheõ vôùi vieäc phaân boá trong moâi tröôøng. Moät chaát hoaø troän toát, nghóa laø phaân boá troäng trong moâi tröôøng thì seõ coù thôøi gian löu daøi, vaø ngöôïc laïi. Ví duï CFCs coù thôøi gian löu daøi, taïo neân moät vaán ñeà moâi tröôøng toaøn caàu. Ngöôïc laïi, caùc khí acid chæ toàn taïi vaøi ngaøy trong khí quyeån vaø möa acid vì vaäy chæ mang tính chaát khu vöïc. 3.3.1 Oxygen



Toång löôïng oxygen coù trong khí quyeån taïi moät thôøi ñieåm vaøo khoaûng 1,8x1019mol hoaëc 1,2x1018 kg. Quaù trình chính sinh ra oxy trong khí quyeån laø phaûn öùng quang hôïp (5,0x1015

mol/naêm, töùc 4,0x1014 kg/naêm). Quaù trình quang hôïp haàu nhö caân baèng vôùi caùc quaù trình tieâu thuï oxy, ñoù laø quaù trình hoâ haáp, phaân huûy chaát höõu cô vaø quaù trình ñoát caùc nhieân lieäu hoùa thaïch.

Oxygen coù thôøi gian toàn löu laâu trong khí quyeån (vaøi nghìn naêm). Ñieàu naøy coù nghóa laø noù ñöôïc phaân boá ñeàu trong khí quyeån, khoâng coù söï thay ñoåi veà aùp suaát rieâng phaàn cuûa O2 giöõa nôi naøy vaø nôi khaùc. 3.3.2 Nöôùc Taïi moät thôøi ñieåm baát kyø, chæ coù khoaûng 7x1014 mol nöôùc toàn taïi ôû daïng khí so vôùi khoaûng 9,5x1019 mol toàn taïi treân beà maët ôû daïng loûng. Vôùi löôïng boác hôi töø ñaïi döông (2,2x1016

mol/naêm) vaø töø caùc soâng hoà (3,5x1015 mol/naêm) so vôùi löôïng nöôùc ngöng tuï treân maët ñaát (5,5x1015 mol/naêm) vaø treân caùc ñaïi döông (1,9x1016 mol/naêm), coù theå tính ñöôïc thôøi gian toàn löu trung bình cuûa nöôùc trong khí quyeån laø 3x10-2 naêm (10 ngaøy). Vaø vì vaäy, ngöôïc laïi vôùi oxy, nöôùc phaân boá khoâng ñeàu trong khí quyeån, veà caû khoâng gian vaø thôøi gian.

AÙp suaát rieâng phaàn cöïc ñaïi cuûa nöôùc ñaït ñöôïc taïi moät nhieät ñoä nhaát ñònh ñöôïc goïi laø aùp suaát hôi baõo hoaø (hoaëc aùp suaát hôi caân baèng). AÙp suaát hôi baõo hoøa taêng nhanh theo nhieät ñoä.

t, oC p(H2O), atm t, oC p(H2O), atm t, oC p(H2O), atm

-20 0,00102 0 0,00603 20 0,02307

-15 0,00163 5 0,00861 25 0,03126

-10 0,00257 10 0,01188 30 0,04187

-15 0,00396 15 0,01683 35 0,05418

Ñoä aåm töông ñoái laø moät ñaïi löôïng thöôøng söû duïng, theå hieän phaàn traêm cuûa aùp suaát hôi baõo hoøa. Chuù yù laø ñoä aåm töông ñoái khoâng theå hieän moät löôïng hôi nöôùc coá ñònh, aùp suaát hôi nöôùc thay ñoåi theo nhieät ñoä. 3.3.3. Nitrogen Khí quyeån chöùa khoaûng 3,9x1018 kg nitrogen. Nguoàn tieâu thuï N2 chuû yeáu laø quaù trình coá ñònh nitô sinh hoïc (2x1011kg/naêm), quaù trình saûn sinh NO do seùt vaø do quaù trình ñoát (7x1010

kgN/naêm).

N2 + O2 ⎯⎯ →⎯ caoot 2NO

Ngoaøi ra, caùc quaù trình coâng nghieäp cuõng coá ñònh theâm khoaûng 5x1010 kg/naêm.

N2 + 3H2 ⎯⎯⎯⎯ →⎯ Coxt 450, 2NH3

Nitô coù trong nöôùc vaø ñaát ôû daïng NH4+ hoaëc NO3

- ñöôïc chuyeån hoùa sinh hoïc thaønh caùc protein vaø nucleic acid. Quaù trình phaân huûy caùc chaát naøy döôùi taùc duïng cuûa vi khuaån laïi giaûi phoùng nitô vaø khí quyeån ôû daïng N2 vaø N2O.

Do toác ñoä sinh ra vaø maát ñi cuûa N2 raát nhoû so vôùi löôïng coù trong khí quyeån neân thôøi gian toàn löu cöûa N2 laø raát lôùn (≈107 naêm). 3.3.4. Carbon dioxide



Löôïng CO2 coù trong khí quyeån laø 1,4x1016 mol. Ngöôïc laïi vôùi oxy, nguoàn saûn sinh chuû yeáu cuûa CO2 trong khí quyeån laø quaù trình hoâ haáp, quaù trình ñoát vaø quaù trình phaân huûy chaát höõu cô. Quang hôïp laø quaù trình tieâu thuï CO2 quan troïng (1,5x1015mol/naêm). Beân caïnh ñoù, vì CO2 deã tan trong nöôùc neân cuõng caàn keå ñeán quaù trình trao ñoåi CO2 vôùi ñaïi döông. Haøng naêm ñaïi döông söû duïng heát 7x1015mol vaø traû laïi vaøo khí quyeån 6x1015 mol CO2. Keát quaû laø thôøi gian löu cuûa CO2 trong khí quyeån khoaûng 2 naêm. Tuy nhieân, caùc nghieân cöùu gaàn ñaây cho thaáy luïc ñòa tieâu thuï nhieàu CO2 hôn caùc ñaïi döông.

Keát quaû giaùm saùt noàng ñoä CO2 qua nhieàu naêm cho thaáy noàng ñoä CO2 trong khí quyeån khoâng ñoàng ñeàu vaø coù xu höôùng taêng daàn.

Hình 3.2 – Keát quaû giaùm saùt noàng ñoä CO2 taïi traïm Mauna Loa (Hawaii) trong giai ñoaïn 1958 – 1990 ÔÛ Baéc baùn caàu, keát quaû quan traéc cho thaáy noàng ñoä CO2 cao nhaát vaøo thaùng 4 vaø thaáp nhaát vaøo thaùng 10 haøng naêm, trong khi ôû Nam baùn caàu thì ngöôïc laïi. Lyù do noàng ñoä CO2 cuõng nhö caùc khí nhaø kính khaùc khoâng ngöøng gia taêng vaãn laø moät vaán ñeà ñang ñöôïc tranh caõi. Löôïng phaùt thaûi CO2 taêng do löôïng nhieân lieäu hoùa thaïch söû duïng ngaøy caøng taêng ñaõ quaù roõ. Ñieàu coøn chöa xaùc ñònh ñöôïc laø lieäu löôïng tieâu thuï CO2 coù giaûm ñi hay khoâng. Khaû naêng coù theå laø quaù trình phaù röøng, ñaëc bieät laø caùc röøng möa nhieät ñôùi ñaõ cuøng luùc laøm taêng löôïng CO2 phaùt thaûi do ñoát sinh khoái vaø giaûm löôïng CO2 tieâu thuï do quaù trình quang hôïp. 3.3.5 Hydrogen Hydrogen chieám moät phaàn raát nhoû cuûa khí quyeån (0,5ppmv). Toaøn boä khí quyeån chöùa 180.000 taán H2 vaø löôïng tieâu thuï haøng naêm laø 90.000 taán, vaø vì vaäy thôøi gian löu cuûa H2 trong khí quyeån laø 2 naêm. Cuõng nhö CO2, khí hydro hoøa troän khaù toát trong khí quyeån vaø noàng ñoä bieán ñoåi theo chu kyø naêng, taêng cao vaøo thaùng 4 vaø giaûm maïnh vaøo thaùng 10. Beân caïnh ñoù, noàng ñoä H2 trong khí quyeån cuõng taêng vaøo khoaûng 0,6%/naêm. Tuy nhieân, khaùc vôùi CO2, chu kyø bieán ñoåi noàng ñoä H2 ôû Baéc baùn caàu vaø Nam baùn caàu cuøng pha vôùi nhau. 3.3.6. Söï hình thaønh cuûa khí quyeån nguyeân thuûy Thaønh phaàn phaàn khí quyeån hieän nay ñöôïc duy trì chuû yeáu bôûi caùc quaù trình sinh hoïc chöù khoâng chæ rieâng quaù trình hoùa hoïc. Vaäy thì, khí quyeån nguyeân thuûy coù thaønh phaàn nhö theá naøo vaø ñaõ bieán ñoåi ra sao?

Khí phaùt ra khi traùi ñaát hình thaønh ñöôïc laøm nguoäi nhanh choùng daãn ñeán vieäc khí quyeån coù chöùa raát nhieàu N2, H2O vaø CO2, ñoàng thôøi coù moät löôïng ít hôn NH3 vaø CH4. Khi ñoù, thaønh



phaàn cuûa khí quyeån ñöôïc bieán ñoåi chæ bôûi caùc phaûn öùng hoùa hoïc, ñaëc bieät laø caùc phaûn öùng quang hoùa.

Khí quyeån nguyeân thuûy ñöôïc hình thaønh töø caùc phaûn öùng pha khí ôû böôùc soùng ngaén:

H2O ⎯⎯⎯⎯⎯ →⎯ < nm240,h λν H. + .OH

CO2 ⎯⎯⎯⎯⎯ →⎯ < nm240,h λν CO. + .O

Caùc phaûn öùng sau laïi chuyeån hidro vaø oxy ôû daïng nguyeân töû taïo ra töø caùc phöông trình treân thaønh nöôùc.

2HO. ⎯→⎯ H2O + O.

2O. ⎯→⎯M O2

2H. ⎯→⎯M H2

2H2 + O2 ⎯→⎯ 2H2O

Taát caû caùc phaûn öùng treân chuyeån naêng löôïng maët trôøi thaønh nhieät löôïng vaø laøm taêng daàn nhieät ñoä cuûa khí quyeån.

Caùc phaûn öùng treân cuõng cho thaáy söï caân baèng giöõa H2O vôùi H., H2, O. vaø O2. Moät yeáu toá caàn ñöôïc quan taâm laø toác ñoä caùc phaân töû khí thoaùt khoûi baàu khí quyeån cuûa traùi ñaát. Chæ caùc phaàn töû khí nheï nhaát môùi coù nhieàu khaû naêng thoaùt khoûi löïc huùt cuûa traùi ñaát. Tuy nhieân, ngay caû khi chæ coù moät löôïng raát nhoû nguyeân töû hydro thoaùt ra khoûi khí quyeån, söï caân baèng giöõa hydro vaø oxy seõ bò phaù huûy vaø löôïng oxy seõ taêng daàn trong khí quyeån.

Löôïng oxy dö ra so vôùi hydroâ seõ baét ñaàu oxy hoùa caùc kim loaïi ôû daïng khöû coù trong ñaù vaø nöôùc. Caùc nhaø khoa hoïc cho raèng löôïng oxy trong khí quyeån taêng cuøng vôùi söï tieán hoùa cuûa caùc vi khuaån quang toång hôïp. Khi aùp suaát rieâng phaàn cuûa oxy trong khí quyeån taêng, ozone baét ñaàu ñöôïc hình thaønh, ñoùng vai troø loïc caùc böùc xaï coù böôùc soùng trong khoaûng 250 – 320nm.

O. + O2 ⎯→⎯M O3

Vaø khi p(O3) taêng ñeán baèng khoaûng 10% cuûa hieän nay, söï soáng baét ñaàu chuyeån töø moâi tröôøng nöôùc leân vuøng nöôùc caïn vaø sau ñoù laø leân ñaát lieàn nhö ngaøy nay.

3.4. CAÙC LOAÏI PHAÛN ÖÙNG TRONG KHÍ QUYEÅN

Caùc chaát oâ nhieãm sau khi thoaùt ra khoûi nguoàn thaûi ñi vaøo khí quyeån coù theå bò bieán ñoåi veà löôïng hoaëc cuõng coù theå chuyeån thaønh caùc chaát khaùc laø caùc quaù trình: pha loaõng, sa laéng (sa laéng khoâ vaø sa laéng öôùt), caùc chaát phaûn öùng vôùi nhau.

Caùc thaønh phaàn trong khí quyeån coù theå tham gia vaøo phaûn öùng hoùa hoïc thuaàn tuùy döôùi ñieàu kieän ñoàng theå hoaëc dò theå. Naêng löôïng caàn thieát ñeå tieán haønh caùc phaûn öùng giöõa nhöõng thaønh phaàn chính trong taàng ñoái löu nhieàu khi quaù lôùn. Ngöôïc laïi, phaûn öùng cuûa caùc chaát taïo thaønh do keát quaû tröïc tieáp hay giaùn tieáp cuûa caùc quaù trình quang hoùa trong khí quyeån (caùc goác H, O, OH...) vôùi caùc chaát trong khí quyeån yeâu caàu naêng löôïng hoaït hoùa raát nhoû.

Vieäc nghieân cöùu caùc phaûn öùng hoùa hoïc hoaëc quang hoùa, caùc quaù trình vaän chuyeån vaø phaùt taùn hoaëc tích tuï caùc chaát oâ nhieãm coù yù nghóa quan troïng ñoái vieäc nghieân cöùu quaù trình hình thaønh vaø bieán ñoåi caùc chaát oâ nhieãm trong khí quyeån. 3.4.1. Phaûn öùng hoùa hoïc trong khí quyeån



Laø caùc phaûn öùng xaûy ra chuû yeáu do caùc va traïm coù hieäu quaû giöõa caùc taùc nhaân phaûn öùng coù maët trong khí quyeån gaây ra. - Phaûn öùng keát hôïp - Phaûn öùng trao ñoåi - Phaûn öùng oxi hoùa-khöû…. Ngoaøi ra cuõng coøn coù caùc quaù trình hoøa tan, sa laéng…

- Sa laéng khoâ: laø quaù trình thanh loïc baèng caùch haáp thu (haáp thuï hoaëc haáp phuï) caùc chaát ôû beà maët traùi ñaát nhôø thaûm thöïc vaät, hoøa tan caùc chaát trong nöôùc maët (soâng , hoà, ao, nöôùc bieån).

- Sa laéng öôùt: laø thanh loïc nhôø möa. Caùc phaûn öùng coù theå xaûy ra ôû caùc pha ñoàng theå hoaëc dò theå. 3.4.2. Phaûn öùng quang hoùa trong khí quyeån Khaùi nieäm quaù trình quang hoùa laø haøng loaït nhöõng phaûn öùng xaûy ra trong ñoù naêng löôïng caàn thieát cho phaûn öùng ñöôïc chuyeån ñeán do nhöõng tia quang phoå töø vuøng aùnh saùng khaû kieán ñeán nhöõng tia cöïc tím. Caùc nguyeân töû, phaân töû haáp thuï photon neân chuyeån sang traïng thaùi kích thích, hoaït tính cuûa chuùng phaân bieät bôûi traïng thaùi cô baûn ban ñaàu. Naêng löôïng tia mang ñeán phaàn lôùn ôû giaù trò lôùn hôn naêng löôïng hoaït hoùa cuûa phaûn öùng nhieät vaø phaûn öùng hoùa hoïc. Trong nhieàu tröôøng hôïp lôùn hôn naêng löôïng lieân keát hoùa hoïc. Trong khí quyeån coù raát nhieàu thaønh phaàn tham gia quaù trình quang hoaù. Moät soá nguyeân taéc cuûa phaûn öùng quang hoaù nhö sau: - Phaûn öùng quang hoaù chæ xaûy ra vôùi caùc phaàn töû coù khaû naêng haáp thuï caùc phoâtoân maø noù gaëp. - Moãi phoâtoân ñöôïc haáp thuï coù theå kích hoaït chæ vôùi moät phaàn töû duy nhaát ôû quaù trình quang hoaù ñaàu tieân. - Theo qui luaät haáp thu naêng löôïng thì tröôùc heát caùc phoâtoân ñöôïc haáp thuï bôûi caùc phaàn töû ôû nhöõng traïng thaùi coù naêng löôïng thaáp, do ñoù ñoái vôùi quaù trình quang hoaù thì nhöõng traïng thaùi kích ñoäng naêng löôïng thaáp raát coù yù nghóa. Hieäu quaû haáp thuï quang hoaù ñöôïc ñònh nghóa qua möùc haáp thuï ϕ cuûa moät quaù trình quang hoaù: ϕ = (soá phaân töû tham gia phaûn öùng) / (soá phoâtoân bò haáp phuï) Ñoái vôùi phaûn öùng phaân li quang hoùa: AB + hν A + B Toác ñoä phaûn öùng phuï thuoäc vaøo cöôøng ñoä phaùt xaï aùnh saùng maët trôøi; beà maët haáp thuï, cöôøng ñoä haáp thuï cuûa chaát tham gia phaûn öùng. Moät soá phaûn öùng phaân li quang hoùa: O3 + hν (λ < 360 nm) -------> O2 + O NO2 + hν (λ < 420 nm) -------> NO + O CH2O + hν (λ < 360 nm) -------> H2 + CO - Khoùi quang hoùa:

Trong khí quyeån, ôû taàng ñoái löu, haøm löôïng oâzoân thaáp khoaûng 50ppb, ôû ñoä cao saùt maët bieån, haøm löôïng oâzoân khoaûng 20 - 40 ppb vaø ñaït cöïc ñaïi vaøo muøa heø töø 40 - 60 ppb. OÂzoân tham gia vaøo phaûn öùng quang hoùa vaø cuøng vôùi saûn phaåm cuûa quaù trình quang hoùa laø caùc goác hoaït tính nhö: OH, NO, O, O2, HO2,… laïi tieáp tuïc tham gia phaûn öùng vôùi caùc hôïp chaát hydrocarbua (laø nhöõng chaát khoâng haáp thuï soùng ngaén), caùc oâxít nitô trong khí quyeån seõ hình thaønh nhieàu chaát oâ nhieãm thöù caáp nhö andehyt, vaø peroxyl acetyl nitrat hay PAN (C2H3O5N), taäp hôïp taát caû caùc chaát treân taïo thaønh khoùi quang hoùa trong khí quyeån.



Nhö vaäy khoùi quang hoùa ñöôïc khôûi ñaàu bôûi tia maët trôøi cuøng vôùi söï phaân li cuûa NO2 thaønh NO vaø O laø böôùc quan troïng nhaát, tieáp theo laø hình thaønh O3, vaø NO2.

Tính chaát vaät lyù cuûa noù laø khoùi coù maøu vaøng –naâu, laøm giaûm taàm nhìn cuøng vôùi söï coù maët cuûa nhöõng chaát coù haïi tôùi hoâ haáp, gaây chaûy nöôùc maét. Maøu vaøng –naâu laø do NO2 trong khi taùc nhaân kích thích goàm ozoân, andehyde maïch thaúng, hôïp chaát nitathöõu cô. Boán ñieàu kieän quan troïng tröôùc khi xaûy ra vieäc hình thaønh khoùi quang hoùa:

NOx + tia naéng + hydrocacbon + nhieät ñoä treân 180C. Khoùi quang hoùa laàn ñaàu tieân ñöôïc ñöôïc quan taâm ôû Los Angeles, California (Myõ) vaøo nhöõng naêm 1940. Cô cheá cuûa söï hình thaønh khoùi quang hoùa

1) Phaûn öùng quang hoùa cô baûn taïo nguyeân töû oâxi

NO2 + hν (λ < 420 nm) ⎯→ NO + O

2) Caùc phaûn öùng vôùi oâxi

O2 + O ⎯→ O3

O3 + NO ⎯→ NO2 + O2

Do phaûn öùng thöù hai xaûy ra raát nhanh neân noàng ñoä O3 vaãn coøn thaáp cho ñeán khi noàng ñoä NO giaûm xuoáng. Xe oâtoâ phaùt thaûi NO coù taùc duïng giöõ O3 ôû noàng ñoä thaáp oån ñònh.

3) Söï hình thaønh saûn phaåm cuûa caùc goác hydrocarbon töï do

O + RH ⎯→ R. + nhieàu saûn phaåm khaùc

O3 + RH ⎯→ R. + nhieàu saûn phaåm khaùc

4) Caùc phaûn öùng daây chuyeàn nhaân leân, phaân nhaùnh vaø keát thuùc

NO + ROO. ⎯→ NO2 + nhieàu saûn phaåm

NO2 + R. ⎯→ saûn phaåm (ví duï nhö PAN)

Moät soá daây chuyeàn phaûn öùng cuûa caùc chaát, hidrocarbon phaûn öùng vôùi caùc goác O, O3, HO.:

RH + O + O2 ⎯→ ROO. + HO.

RH + HO. + O2 ⎯→ ROO. + H2O

C==C + HO. ⎯⎯→ R⎯C⎯C. ⎯→ saûn phaåm oâxi hoùa

C==C + O ⎯→ R⎯C⎯C. ⎯→ saûn phaåm oâxi hoùa

R R

R R

OH R

R R

nhanh

R R

R R

O. R

R R

R R

R R

O O O

R R



C==C + O3 ⎯→ R⎯C⎯C⎯R ⎯→ saûn phaåm oâxi hoùa

Phaûn öùng quang hoùa meâtan

Nhieàu phaûn öùng lieân quan ñeán söï oâxi hoùa hidrocarbon trong khí quyeån ñöôïc nghieân cöùu baèng caùch xem xeùt söï oâxi hoùa meâtan. Gioáng nhö caùc chaát hidrocarbon khaùc, meâtan phaûn öùng vôùi moät nguyeân töû oâxi (thoâng thöôøng laø saûn phaåm cuûa phaûn öùng quang hoùa NO2) taïo ra goác hydroxyl quan troïng vaø goác alkyl.

CH4 + O ⎯→ H3C. + HO.

Goác metyl sinh ra phaûn öùng vôùi phaân töû oâxi taïo ra goác peroxyl raát hoaït ñoäng:

H3C. + O2 ⎯→ H3COO.

CH4 + HO. ⎯→ H3C. + H2O

H3COO. + NO ⎯→ H3CO. + NO2

H3CO. + O3 ⎯→ raát nhieàu saûn phaåm khaùc nhau. H3CO. + O2 ⎯→ CH2O + HOO. Toång quan veà söï hình thaønh khoùi quang hoùa:



Hình 3.4. Söï hình thaønh khoùi quang hoùa

Naêng löôïng maët

trôøi

Haáp thu naêng löôïng maët trôøi bôûi NO2 sinh ra NO vaø nguyeân töû oâxi

NO phaûn öùng vôùi O3 hoaëc goác ROO. Taïo

ra NO2

OÂxi nguyeân töû phaûn öùng vôùi O2 taïo thaønh oâzoân

Nguyeân töû oâxi, HO., vaø oâzoân phaûn öùng vôùi caùc hidrocarbon taïo thaønh caùc goác hidrocarbon

töï do phaûn öùng ngöôïc laïi

Goác hidrocarbon töï do phaûn öùng theâm nhö NO2 taïo ra PAN,

aldehyt, vaø vaø caùc thaønh phaàn khoùi khaùc

hν

NO

O2

ONO2

NO

O

O3

O3

NO2

Hidrocarbon

phaûn öùng ngöôïc laïi

Caùc goác

Hidrocarbon tö do

Caùc goác Hidrocarbon töï do



3.5. SÖÏ HÌNH THAØNH CAÙC CHAÁT OÂ NHIEÃM TRONG KHÍ QUYEÅN 3.5.1. Caùc nguoàn phaùt sinh ra caùc chaát oâ nhieãm khoâng khí Döïa vaøo nguoàn phaùt sinh coù theå chia thaønh hai nhoùm chính: töï nhieân vaø nhaân taïo.

a. Nguoàn töï nhieân

1. OÂ nhieãm do hoaït ñoäng cuûa nuùi löûa

Hoaït ñoäng cuûa nuùi löûa phun ra moät löôïng khoång loà caùc chaát oâ nhieãm nhö tro buïi, khí SOx NOx, coù taùc haïi naëng neà vaø laâu daøi tôùi moâi tröôøng.

2. OÂ nhieãm do chaùy röøng

Chaùy röøng do caùc nguyeân nhaân töï nhieän cuõng nhö caùc hoaït ñoäng thieáu yù thöùc cuûa con ngöôøi, chaát oâ nhieãm nhö khoùi, buïi, khí SOx NOx, CO, THC

3. OÂ nhieãm do baõo caùt

Hieän töôïng baõo caùt thöôøng xaûy ra ôû nhöõng vuøng ñaát trô vaø khoâ khoâng coù lôùp phuû thöïc vaät. Ngoaøi vieäc gaây ra oâ nhieãm buïi, noù coøn laøm giaûm taàm nhìn.

4. OÂ nhieãm do ñaïi döông

Do quaù trình boác hôi nöôùc bieån coù keùo theo moät löôïng muoái ( chuû yeáu laø NaCl) bò gioù ñöa vaøo ñaát lieàn. Khoâng khí coù noàng ñoä muoái cao seõ coù taùc haïi tôùi vaät lieäu kim loaïi.

5. OÂ nhieãm do phaân huûy caùc chaát höõu cô trong töï nhieân

Do quaù trình leân men caùc chaát höõu cô khu vöïc baõi raùc, ñaàm laày seõ taïo ra caùc khí nhö metan (CH4), caùc hôïp chaát gaây muøi hoâi thoái nhö hôïp chaát nitô (ammoniac – NH3), hôïp chaát löu huyønh ( hydrosunfua – H2S, mecaptan) vaø thaäm trí coù caû caùc vi sinh vaät.

b. Caùc nguoàn nhaân taïo

Nguoàn oâ nhieãm do hoaït ñoäng cuûa con ngöôøi taïo neân nhö:

- OÂ nhieãm do saûn xuaát coâng nghieäp vaø tieåu thuû coâng nghieäp: ví duï caùc nhaø maùy saûn xuaát hoùa chaát, saûn xuaát giaáy, luyeän kim loaïi, nhaø maùy nhieät ñieän (söû duïng caùc nhieân lieäu than, daàu …). Hoaït ñoäng noâng nghieäp söû duïng phaân boùn, phun thuoác tröø saâu dieät coû. noâng nghieäp. Dòch vuï thöông maïi: chôï buoân baùn. Caùc nguoàn treân coù theå coi laø caùc nguoàn coá ñònh.

- OÂ nhieãm giao thoâng do khí thaûi oâ toâ, xe maùy, taøu thuûy, xe löûa, maùy bay…. Coi laø caùc nguoàn löu ñoäng.

- OÂ nhieãm do sinh hoaït: do ñoát nhieân lieäu phuïc vuï sinh hoaït, phuïc vuï vui chôi giaûi trí. Baûng 3.3. Caùc nguoàn thaûi ra caùc chaát oâ nhieãm ñaëc tröng STT Ngaønh saûn xuaát Caùc chaát oâ nhieãm ñaëc tröng

1 Nhaø maùy nhieät ñieän, loø nung, noài hôi ñoát baèng nhieân lieäu

Buïi, SOx, NOx, COx, hydrocacbon aldehyt.

2 Cheá bieán thöïc phaåm . Saûn xuaát nöôùc ñaù . Cheá bieán haït ñieàu

Buïi, muøi Oàn, NH3 (neáu duøng gas ammoniac) Buïi, muøi hoâi, caùc phenol

3 Thuoác laù Buïi, muøi hoâi, nicoâtin 4 Deät, nhuoäm Buïi, hôïp chaát höõu cô 5 Giaáy Buïi, muøi hoâi 6 Saûn xuaát hoùa chaát



STT Ngaønh saûn xuaát Caùc chaát oâ nhieãm ñaëc tröng . Axit sunfuric . Superphotphat . Amoniac . Keo, sôn, vecni . Xaø boâng, boät giaët . Loïc daàu

SOx Buïi, HF, H2SiF6 , SO3 NH3 Buïi, hôïp chaát höõu cô bay hôi Buïi, kieàm Caùc hydrocacbon, buïi, COx , SOx , NOx .

7 Saønh söù, thuyû tinh, vaät lieäu xaây döïng Buïi, COx , HF 8 Luyeän kim, loø ñuùc Buïi, SO2 , COx , NOx , 9 Nhöïa, cao su, chaát deûo Buïi, muøi hoâi, dung moâi höõu cô, SO2

10 Thuoác tröø saâu Buïi, muøi hoâi, dung moâi höõu cô, TBVTV

11 Thuoäc da Muøi hoâi (do caùc hôïp chaát sunlfua, mecaptan, amoniac)

12 Bao bì Muøi hoâi cuûa caùc dung moâi höõu cô, buïi 13 Khí thaûi giao thoâng Buïi, chì, NOx , SOx , COx , hôïp chaát

höõu cô 14 Khí thaûi do ñoát phuïc vuï sinh hoaït Buïi, muøi hoâi, COx.

Baûng 3.4. Ñaùnh giaù nguoàn thaûi toaøn caàu caùc chaát oâ nhieãm khoâng khí Chaát oâ nhieãm Löôïng thaûi (trieäu taán/naêm)

Nguoàn thaûi töï nhieân Nguoàn thaûi nhaân taïo Buïi Sô caáp Thöù caáp: do caùc khí taïo thaønh

Muoái töø nöôùc bieån bay hôi: 908 Buïi ñaát ñaù: 182 Ñoäng ñaát, nuùi löûa, chaùy röøng: 7 Toång coäng: 1097 Sulphaùt töø H2S: 182 Nitrat töø NOx : 390 Amonium: 245 Terpenes: 182 Toång coäng: 999

Toång coäng: 84 Sulphaùt töø SO2: 133Nitrat töø NOx : 27 Phaûn öùng quang hoùa töø HC: 25 Toång coäng: 185

SO2 Theå hieän qua S Söï phaân huûy sinh hoïc H2S: 90 Phaân huûy sulphat töø nöôùc bieån: 40 Toång coäng: 130

Than: 92 Daàu hoûa: 26 Luyeän kim: 14 Toång coäng: 132

NOx NO : 455 N2O : 537

Theå hieän qua NO2 Ñoát than ñaù: 24.4 Hoùa daàu: 0.6Ñoát xaêng:



Chaát oâ nhieãm Löôïng thaûi (trieäu taán/naêm) 6.8 Daàu khaùc: 12.8 Khí thöï nhieân: 1.9 Ñoát khaùc : 1.4 Toång coäng: 47.9

CO - Söï oxi hoùa CH4, vaø formaldehyde: 3000 - Söï phaân giaõ vaø toång hôïp chlorophill : 90 - Phaûn öùng oxi hoùa quang hoùa terpen: 54 - Töø ñaïi döông: 220 Toång coäng: 3364

Toång coäng: 400

Hydrocacbons

CH4 : 1450 Terpenes: 170 Toång coäng: 1620

Toång coäng: 88

Nguoàn :C.S.Rao. Environmental Pollution Control Engineeering. Second print.1994

3.5.2. Phaân loaïi caùc chaát oâ nhieãm khoâng khí Coù nhieàu caùch phaân loaïi khaùc nhau veà caùc chaát oâ nhieãm khoâng khí.

a. Theo nguoàn goác phaùt sinh

- Caùc chaát gaây oâ nhieãm sô caáp

Laø nhöõng chaát tröïc tieáp thoaùt ra töø caùc nguoàn vaø töï chuùng ñaõ coù ñaëc tính ñoäc haïi. Ví duï nhö khí SO2 , NO, H2S, NH3, CO, HF.

- Caùc chaát gaây oâ nhieãm thöù caáp

Bao goàm nhöõng chaát ñöôïc taïo ra trong khí quyeån do töông taùc hoùa hoïc giöõa caùc chaát gaây oâ nhieãm sô caáp vôùi caùc chaát voán laø thaønh phaàn cuûa khí quyeån. Ví duï SO3, H2SO4, MeSO4, NO2, HNO3 ...

b. Döïa vaøo traïng thaùi vaät lyù

+ Khí nhö SO2 , NO, H2S, NH3, CO, NO2, SO3

+ Hôi (loûng) nhö hôi dung moâi höõu cô

+ Particulate matter: caùc haït nhö buïi, khoùi, thöôøng coù kích thöôùc töø 0,1 ñeán 100 μm.

+ OÂ nhieãm vaät lyù: Bao goàm caùc yeáu toá vi khí haäu (nhieät ñoä, ñoä oàn, rung, aùnh saùng, ñoä aåm, toác ñoä gioù...), oâ nhieãm chaát phoùng xaï.

3.5.3. Caùc chaát oâ nhieãm trong khí quyeån

3.5.3.1. Buïi trong khí quyeån



Buïi laø nhöõng chaát ôû daïng raén hay loûng coù kích thöôùc khaùc nhau, ñöôïc hôïp thaønh töø nhieàu chaát khaùc nhau. Nhöõng haït buïi nhoû nhôø söï vaän chuyeån cuûa khí quyeån coù theå ñöa ñi khaép nôi trong khí quyeån, ngay caû baéc cöïc, vuøng caùch xa caùc nguoàn oâ nhieãm cuûa khu coâng nghieäp, cuõng phaûi chòu ñöïng söông muø baéc cöïc töø thaùng möôøi ñeán thaùng naêm moãi naêm. Buïi ñöôïc ñaëc tröng baèng thaønh phaàn hoùa hoïc, thaønh phaàn khoaùng cuõng nhö phaân boá kích thöôùc haït vaø phuï thuoäc nguoàn goác phaùt sinh.

Caùc Sol khí laø nhöõng phaàn töû raén hoaëc loûng coù ñöôøng kính nhoû hôn 1 μm. Caùc haït buïi vôùi kích thöôùc töø 0,001 ñeán 10 μm noùi chung ôû daïng lô löûng trong khoâng khí gaàn nhöõng nguoàn oâ nhieãm nhö baàu khí quyeån cuûa ñoâ thò, caùc nhaø maùy coâng nghieäp, ñöôøng cao toác, vaø caùc nhaø maùy phaùt ñieän. Caùc haït haït toàn taïi beàn vöõng trong khí quyeån.

- Caùc haït buïi coù kích thöôùc < 0,1μm thuoäc loaïi kích thöôùc beù, thöôøng sinh ra töø quaù trình thieâu ñoát. Toác ñoä laéng < 8 x 10-7m/s.

- Caùc haït buïi coù kích thöôùc < 0,1 - 1 μm thuoäc loaïi kích thöôùc trung bình, thöôøng sinh ra töø quaù trình thieâu ñoát, sol khí quang hoùa. Toác ñoä laéng trung bình.

- Caùc haït buïi coù kích thöôùc > 1μm thuoäc loaïi kích thöôùc beù, thöôøng sinh ra töø quaù trình saûn xuaát coâng nghieäp, giao thoâng , töï nhieân. Toác ñoä laéng > 10 x 10-5m/s.

Baûng 3.5. Nguoàn goác vaø thaønh phaàn cuûa buïi Nguoàn phaùt sinh Daïng buïi Thaønh phaàn chính Saûn xuaát naêng löôïng Buïi tro, boà hoùng Caùc oxít kim loaïi, muoái kim loaïi,

caùc bon

Saûn xuaát than Buïi than Caùc bon Luyeän kim Buïi loø Oxit kim loaïi, kim loaïi, phuï gia,

quaëng Xaây döïng Buïi khoaùng Xi maêng, thaïch cao Cheá bieán goã Buïi goå Xenlulo Coâng nghieäp deät Buïi sôïi Vaûi boâng , vaûi sôïi nhaân taïo.

1. Taùc ñoäng vaät lyù cuûa buïi leân khí quyeån

Nhöõng haït buïi nhoû coù khaû naêng keo tuï laø taùc nhaân laøm giaûm quaù trình khueách taùn. Caùc haït buïi nhoû hôn keát laïi vôùi nhau taïo thaønh nhöõng haït lôùn hôn coù kích thöôùc ñuû lôùn ñeå laéng xuoáng, ñaây laø moät trong hai cô cheá cuûa quaù trình taùch buïi khoûi khí quyeån. Moät cô cheá khaùc laø kyõ thuaät loïc saïch baèng nöôùc möa vaø moät daïng khaùc laø ngöng hôi nöôùc trong khí quyeån. Buïi cuõng coù taùc ñoäng trôû laïi vôùi khí trong khí quyeån.

Kích thöôùc haït buïi thöôøng theå hieän ôû ñöôøng kính haït buïi, ñoâi khi ngöôøi ta bieåu thò baèng baùn kính haït. Toác ñoä laéng buïi laø moät haøm phuï thuoäc kính thöôùc haït buïi vaø khoái löôïng rieâng. Toác ñoä laéng raát quan troïng trong vieäc xaùc ñònh aûnh höôûng cuûa buïi trong khí quyeån. Vôùi nhöõng haït buïi hình caàu coù ñöôøng kính lôùn hôn vaø xaáp xæ 1 μm, quaù trình laéng tuaân theo ñònh luaät Stock:

V = ηρ−ρ

.18).(d.g 21

2

(8.1)

V: toác ñoä laéng, cm/s. g: gia toác troïng tröôøng, cm/s2.



ρ1: khoái löôïng rieâng cuûa haït buïi, g/cm3. ρ2: khoái löôïng rieâng cuûa khoâng khí, g/cm3. μ: ñoä nhôùt cuûa khoâng khí, poise. d: ñöôøng kính haït

Ñònh luaät Stock cuõng coù theå söû duïng ñeå bieåu thò aûnh höôûng cuûa ñöôøng kính cuûa moät haït buïi coù daïng khoâng hình caàu baát kyø. Nhöõng ñöôøng kính naøy ñöôïc goïi laø ñöôøng kính Stock.

Haàu heát caùc loaïi sol khí thì khoâng bieát ñöôïc ñöôøng kính vaø khoái löôïng rieâng. Neáu giaû söû khoái löôïng rieâng cuûa khoâng khí laø 1 g/cm3, thì ñöôøng kính tính theo phöông trình 8.1 ñöôïc goïi laø ñöôøng kính sa laéng ruùt goïn.

2. Quaù trình hình thaønh buïi vaät lyù

Caùc haït buïi nhoû, ñöôïc hình thaønh do caùc haït buïi lôùn hôn thöôøng coù kích thöôùc treân 1μm vôõ ra. Ví duï quaù trình phaùt ra buïi khi nghieàn than, hình thaønh chaát loûng daïng buïi trong thaùp laøm maùt, vaø cuoán buïi baån töø ñaát khoâ.

Raát nhieàu buïi daïng sol khí phaùt taùn coù nguoàn goác töï nhieân, ví duï nhö hôi loûng boác leân töø nöôùc bieån, gioù cuoán buïi, vaø buïi nuùi löûa. Tuy nhieân, moät phaàn raát lôùn buïi laø do hoaït ñoäng cuûa con ngöôøi ñaäp nhoû vaät lieäu vaø phaân taùn chuùng vaøo trong khí quyeån.

3. Quaù trình hoùa hoïc hình thaønh buïi

Haàu heát caùc quaù trình hoùa hoïc hình thaønh buïi ñeàu laø quaù trình chaùy noå, trong ñoù goàm ñoát chaùy daàu cuûa nhaø maùy ñieän, loø ñoát raùc, hoûa taùng, caùc loø söôûi, beáp loø trong nhaø, loø nung xi maêng, ñoäng cô ñoát trong, chaùy röøng, vaø nuùi löûa phun. Buïi coù nguoàn goác töø quaù trình chaùy noå coù kích thöôùc trong khoaûng 1 μm. Nhöõng buïi nhoû nhö vaäy raát deã daøng ñi vaøo tuùi phoåi, tích tuï vaø gaây beänh nguy hieåm, cuõng nhö kim loaïi naëng vaø Asen.

a. Buïi voâ cô

OÂxít kim loaïi taïo thaønh laø buïi voâ cô chuû yeáu trong khí quyeån. Chuùng ñöôïc taïo ra khi caùc nhieân lieäu chaùy coù chöùa kim loaïi trong ñoù. Ví duï: oâxít saét ñöôïc hình thaønh trong quaù trình ñoát chaùy pyrite:

3FeS2 ® + 8O2 ⎯→ Fe3O4 ® + 6SO2 (K)

Chaát höõu cô coù Vanadi trong daàu caën ñöôïc chuyeån hoùa thaønh Vanadi oâxít.

Moät phaàn Canxicarbonat trong moät phaàn nhoû cuûa thanh ñaù ñöôïc chuyeån thaønh Canxi oâxít vaø ñöôïc phaùt thaûi qua oáng khoùi ra khí quyeån.

CaCO3 ⎯→ CaO + CO2

Quaù trình hình thaønh söông khí thoâng thöôøng lieân quan ñeán söï oâxi hoùa SO2 trong khí quyeån thaønh axít sulfuric, moät chaát huùt aåm laøm ngöng tuï nöôùc trong khí quyeån thaønh nhöõng gioït loûng lôùn.

2SO2 + O2 + 2H2O ⎯→ 2H2SO4

Vôùi söï coù maët cuûa khí oâ nhieãm coù tính bazô nhö NH3 hoaëc CaO, axít sulfuric phaûn öùng taïo thaønh muoái.

Nhieät ñoä



H2SO4 + 2NH3 ⎯→ (NH4)2SO4

Thaønh phaàn cuûa buïi voâ cô, tæ leä giöõa caùc nguyeân toá trong khí quyeån phaûn aûnh moái lieân heä phong phuù cuûa caùc nguyeân toá trong nguoàn goác caùc chaát. Nguoàn goác phaùt sinh caùc chaát cho thaáy ñöôïc thaønh phaàn caùc nguyeân toá. Ví duï: ôû vuøng duyeân haûi ven bieån tieáp nhaän chaát oâ nhieãm SO2 coù theå cho thaáy söï khoâng bình thöôøng veà noàng ñoä cao cuûa sulfat noàng ñoä thaáp cuûa clorua, phaûn öùng döôùi ñaây cho thaáy ñieàu ñoù.

2SO2 + O2 + 2H2O ⎯→ 2H2SO4

H2SO4 + 2NaCl ⎯→ Na2SO4 + 2HCl

Thaønh phaàn cuûa buïi voâ cô ñöôïc tìm thaáy trong khí quyeån oâ nhieãm laø muoái, oâxít, hôïp chaát cuûa nitô, hôïp chaát cuûa löu huyønh, caùc kim loaïi khaùc nhau, caùc chaát phoùng xaï. Nguoàn goác cuûa caùc nguyeân toá thöôøng gaëp nhö sau: • Al, Fe, Ca, Si: coù nguoàn goác töø ñaát phaùt taùn leân, buïi ñaù, söï chaùy cuûa than ñaù. • C: quaù trình chaùy khoâng heát cuûa nhieân lieäu chaát höõu cô. • Na, Cl: söông töø bieån, Cl töø quaù trình ñoát chaát thaûi polymer coù chöùa goác Cl. • Sb, Se: caùc nguyeân toá deã bay hôi, coù theå töø söï ñoát daàu, than ñaù hoaëc caùc chaát thaûi. • V: söï ñoát chaùy daàu caën. • Zn: xuaát hieän ôû löôïng buïi nhoû, coù theå töø quaù trình ñoát chaùy. • Pb: söï ñoát chaùy caùc nhieân lieäu coù chöùa chì hoaëc caùc chaát thaûi coù chì. b. Buïi höõu cô

Buïi höõu cô coù theå xuaát hieän töø caùc nguoàn goác raát khaùc nhau nhö töø thöïc vaät, quaù trình chaùy nhieân lieäu.

Moät phaàn ñaùng keå cuûa buïi höõu cô ñöôïc sinh ra töø ñoäng cô ñoát trong vôùi caùc quaù trình toång hôïp caùc chaát ôû nhieät ñoä cao vaø caùc hôïp chaát nitô. Caùc saûn phaåm naøy goàm hôïp chaát chöùa nitô vaø saûn phaåm oâxi hoùa cuûa chaát höõu cô. Daàu boâi trôn vaø nhöõng chaát theâm vaøo noù cuõng coù theå sinh ra buïi höõu cô.

Caùc hydrocarbon thôm ña nhaân (PAH) trong caùc haït höõu cô coù theå gaây ung thö. Caùc thaønh phaàn cuûa PAH thöôøng coù trong khí quyeån vôùi noàng ñoä 20μg/m3. Chuùng ñöôïc taïo thaønh khi ngöng caùc parafin baäc cao coù trong nhieân lieäu vaø caùc thöïc vaät. caùc parafin cao phaân töû ñöôïc ngöng tuï ñeán C10H22 theo phaûn öùng:

C10H22 ⎯→ ⎯→ PAH

Phaàn lôùn caùc PAH ñöôïc haáp thuï treân nhöõng phaàn töû muoäi boà hoùng, saûn phaåm sinh ra töø quaù trình ñoát nhieân lieäu, chieám 50% soá löôïng caùc haït ôû vuøng ñoâ thò.

Veà maët hoùa hoïc, muoäi than laø saûn phaåm ngöng tuï cuûa quaù trình phaân huûy carbua hydro. Muoäi than haáp phuï caùc hydro carbua maïch voøng vaø caùc oâxít kim loaïi khaùc. Thaønh phaàn hydro cuûa muoäi boà hoùng vaøo khoaûng 1 - 3% vaø oâxi khoaûng 5 - 10% do quaù trình oâxi hoùa caùc phaàn cuûa beà maët.

Vì beà maët rieâng cuûa haït boà hoùng lôùn neân noù ñoùng vao troø nhö moät chaát mang ñoái vôùi caùc chaát höõu cô vaø caùc oâxít kim loaïi gaây ñoäc nhö benzopyren, Mn, Ni, Mg,…

-H



3.5.3.2. Khí CO

Khí CO laø moät khí ñoäc, coù noàng ñoä trong khí quyeån khoaûng 0,1 ppm, coù khoái löôïng toång coäng trong khí quyeån xaáp xæ 500 trieäu taán vôùi thôøi gian löu laïi trong khí quyeån trung bình laø 36 ñeán 110 ngaøy.

Do söï phaùt thaûi CO töø ñoäng cô ñoát trong laø cao nhaát, taäp trung nhieàu vaøo thaønh thò ôû thôøi ñieåm löôïng ngöôøi ñoå ra ñöôøng lôùn nhaát, nhö giôø cao ñieåm. Taïi thôøi ñieåm ñoù, noàng ñoä CO trong khí quyeån coù theå leân cao töø 50 ñeán 100 ppm. Noàng ñoä CO cao ôû thaønh thò do maät ñoä giao thoâng cao vaø toác ñoä gioù thaáp. Khí quyeån ôû thaønh thò coù noàng ñoä CO trung bình cao hôn vaøi ppm so vôùi caùc vuøng xa hôn.

Thôøi gian toàn taïi cuûa CO trong khí quyeån khoâng lôùn, toái ña laø 4 thaùng. Ñieàu naøy do CO phaûn öùng vôùi caùc goác hydroxyl cô baûn HO.:

CO + HO. ⎯→ CO2 + H

Phaûn öùng sinh ra hydroperoxyl:

O2 + H ⎯→ HOO.

HO. ñöôïc taùi sinh töø phaûn öùng sau:

HOO. + NO ⎯→ HO. + NO2

HOO. + HOO. ⎯→ H2O2 + O2

H2O2 + hν ⎯→ 2HO.

Meâtan cuõng lieân quan ñeán chu trình CO trong khí quyeån. Caùc vi sinh vaät ñaát cuõng laøm giaûm noàng ñoä CO trong khí quyeån.

Taùc haïi cuûa CO ñoái vôùi con ngöôøi khi noù taùc duïng vôùi hoàng caàu taïo ra moät chaát beàn vöõng laøm giaûm khaû naêng haáp thuï oâxi cuûa hoàng caàu trong maùu, töø ñoù gaây ngaït thôû.

HbO2 + CO HbCO + O2

Con ngöôøi nhaïy caûm vôùi CO hôn ñoäng vaät. Ngoä ñoäc nheï gaây thieáu maùu, ngoä ñoäc naëng gaây co giaät, lieät tay chaân vaø coù theå töû vong.

3.5.3.3. Khí SO2 vaø chu trình sulfur

Hôïp chaát löu huyønh ñi vaøo trong khí quyeån lôùn nhaát töø hoaït ñoäng cuûa con ngöôøi. Gaàn 100 trieäu taán caùc hôïp chaát qui ra löu huyønh moãi naêm ñi vaøo khí quyeån, chuû yeáu töø quaù trình ñoát than vaø daàu naëng.

Khoái löôïng lôùn nhaát coù nguoàn goác coù nguoàn goác töï nhieân, chuû yeáu taïo ra H2S laø töø nuùi löûa vaø söï phaân huûy caùc chaát höõu cô vaø söï bieán ñoåi muoái sulfat. Khoái löôïng thaûi vaøo töø quaù trình sinh hoïc coù theå laø 1 trieäu taán /naêm. H2S ñi vaøo khí quyeån nhanh choùng chuyeån thaønh SO2 theo phaûn öùng:

2H2S + 3O2 ⎯→ 2SO2 + 2H2O

Ban ñaàu H2S ñöôïc chuyeån thaønh daïng ion bôûi caùc goác hydroxyl.

H2S + HO. ⎯→ HS. + H2O

Tieáp theo laø hai phaûn öùng taïo SO2

HS. + O2 ⎯→ HO. + SO

SO + O2 ⎯→ SO2 + O

⎯→ ←⎯



Quaù trình ñoát quaëng pyrít saét cuõng sinh ra SO2 theo phaûn öùng:

4FeS2 + 11O2 ⎯→ 2Fe2O3 + 8SO2

Chu trình cuûa khí SO2 trong khí quyeån:

Trong khí quyeån, SO2 coù theå bò oâxi hoùa bôûi phaûn öùng vôùi nöôùc. Quaù trình oâxi hoùa SO2 trong pha coù nöôùc khaù phöùc taïp. Trong caùc quaù trình sau, {O} ñaëc tröng cho taùc nhaân oâxi hoùa nhö H2O2, HO. hoaëc O3. S(IV) ñaëc tröng cho goác HSO3

-, SO32-, SO2 (trong pha loûng)

{O} + S(IV)(L) ⎯→ 2H+ + SO42-

Khoâng coù chaát xuùc taùc, phaûn öùng vôùi oâxi hoøa tan:

1/2 O2 + SO2 (L) + H2O ⎯→ H2SO4 (L)

Phaûn öùng vôùi H2O2

SO2 (L) + H2O2(L) ⎯→ H2SO4 (L)

Phaûn öùng vôùi oâzoân

SO32- (L) + O3 (L) ⎯→ SO4

2- (L) + O2

Phaûn öùng chaäm laïi vôùi HSO3-, vaø SO2. Toác ñoä oâxi hoùa cuûa SO2 bôûi oâzoân taêng khi pH

taêng.toác ñoä oâxi hoùa SO2 trong nöôùc nhanh khi coù maët cuûa NH3 taïo thaønh bisulfit:

NH3 + SO2 + H2O ⎯→ NH4+ + HSO3

-

SO2 coù theå phaûn öùng vôùi dolomit nhö sau:

CaCO3.MgCO3 + SO2 + 1/2O2 ⎯→ CaSO4 + MgO + 2CO2

Hoaëc phaûn öùng vôùi saûn phaåm cuûa quaù trình nung voâi:

CaCO3 ⎯→ CaO + CO2

CaO + SO2 ⎯→ CaSO3 hoaëc coù theå taïo thaønh CaSO4

SO2 laø moät trong nhöõng nguoàn gaây oâ nhieãm chính trong khí quyeån, SO2 laø khí töông ñoái naëng neân thöôøng ôû gaàn maët ñaát, ngang vôùi taàm sinh hoaït cuûa con ngöôøi. SO2 coù khaû naêng hoøa tan trong nöôùc cao hôn caùc khí gaây oâ nhieãm khaùc neân deã phaûn öùng vôùi cô quan hoâ haáp cuûa con ngöôøi vaø ñoäng vaät. Khi haøm löôïng thaáp, SO2 laøm söng nieâm maïc, khi haøm löôïng cao ( ≥ 0,5 mg/m3) gaây töùc thôû, ho, vieâm ñöôøng hoâ haáp. Vôùi caùc coâng trình xaây döïng baèng ñaù, SO2 gaây phaù huûy caùc coâng trình xaây döïng vaø taïo ra möa acid laøm haïi muøa maøng.

5.3.3.4. Nitô oâxít trong khí quyeån

Maëc duø nitô chieám thaønh phaàn lôùn nhaát trong khí quyeån nhöng noù hoaït ñoäng yeáu bôûi naêng löôïng lieân keát phaân töû nitô khaù lôùn (E= 942 kj/mol). Quaù trình phaân ly quang hoùa cuûa nitô chæ xaûy ra ôû taàng bình löu vaø ñoøi hoûi caùc photoân coù böôùc soùng λ < 169 nm.

Döôùi taùc duïng cuûa caùc tia soùng ngaén λ < 100 nm, coù theå xaûy ra caùc phaûn öùng quang hoùa phöùc taïp nhö sau:

N2 hν N2+ + e-

N2+ + O2 NO+ + NO

NO+ + e- N0 + O



Caùc oâxít nitô goàm NO, N2O3, NO2, N2O5,… trong ñoù coù hai daïng quan troïng vaø phoå bieán nhaát laø NO, NO2, thöôøng ñöôïc vieát taét laø NOx . Caùc chaát naøy ñi vaøo trong khí quyeån töø quaù trình sau:

- Ñoát nhieân lieäu ôû nhieät ñoä cao - Quaù trình oâxi hoùa nitô khí quyeån do tia seùt, hoaëc oâ xi khoâng khí döôùi taùc duïng cuûa

caùc tia töû ngoaïi. - Do nuùi löûa vaø do quaù trình phaân huûy vi sinh vaät hoaëc caùc quaù trình saûn xuaát

hoùa chaát coù söû duïng hôïp chaát cuûa nitô. Trong ñieàu kieän coù phoùng ñieän ôû nhieät ñoä cao ta coù phöông trình sau:

N2 + O2 2NO

ÔÛ beà maët traùi ñaát döôùi taùc duïng cuûa caùc vi sinh vaät N2O ñöôïc hình thaønh. ÔÛ taàng ñoái löu N2O coù phaûn öùng yeáu, khi khueách taùn leân taàng bình löu vaø bò haáp thuï caùc tia töû ngoaïi soùng ngaén hoaëc bò phaân ly bôûi nguyeân töû oâxy ta coù chuoãi phaûn öùng sau:

Trong khí quyeån, vôùi taùc ñoäng cuûa phaûn öùng quang hoùa:

N2O + hν ⎯→ N2 + O

N2O + O ⎯→ N2 + O2

N2O + O ⎯→ 2NO

Phaûn öùng cuûa NO vôùi oxy phaân töû xaûy ra töông ñoái chaäm, nhöng caùc chaát coù tính oxy hoùa maïnh nhö O3, HO2

- vaø RO2- ôû taàng bình löu phaûn öùng xaûy ra töông ñoái nhanh.

NO + O2 NO2 ( chaäm)

NO + O3 NO2 + O2 (nhanh)

NO + O3 NO2 + O2 (nhanh)

Trong khí quyeån, Nitô dioâxít phaûn öùng taïo thaønh acid nitric, caùc muoái nitraùt voâ cô, höõu cô. NO2 haáp thuï tia cöïc tím vaø quang phoå khaû kieán ôû taàng ñoái löu. Vôùi böôùc soùng 398 nm, phaûn öùng xaûy ra:

NO2 + hν ⎯→ NO + O

Vôùi böôùc soùng treân 430 nm, NO2 + hν ⎯→ NO2*

Caùc phaûn öùng qua laïi giöõa NO, NO2, HNO3 ñöôïc bieåu dieãn treân hình sau:

HOO. + NO ⎯→ NO2 + HO. HO. + NO2 ⎯→ HNO3

ROO. + NO ⎯→ NO2 + RO.

NO + O3 ⎯→ NO2 + O2

O + NO ⎯→ hν + NO2 NO2 + HO. ⎯→ hν + HNO3

NO laø khí khoâng maøu, khoâng muøi, khoâng tan trong nöôùc. NO coù theå gaây nguy hieåm cho ngöôøi do taùc duïng vôùi hoàng caàu trong maùu, laøm giaûm khaû naêng vaän chuyeån oâxi, gaây thieáu maùu. NO ôû noàng ñoä thaáp raát khoù bò oâxi hoùa thaønh NO2, khi ôû haøm löôïng cao deã bò oâxi hoùa thaønh NO2 bôûi oâxi khoâng khí.

NO NO2

HNO3



NO2 laø khí maøu naâu nhaït, muøi xoác coù heå ñöôïc phaùt hieän ôû noàng ñoä 0,12 ppm. NO2 gaây nguy hieåm cho tim, phoåi vaø gan. NO2 taùc duïng vôùi nöôùc taïo möa acid gaây haïi muøa maøng, laøm phai thuoác nhuoäm, aên moøn kim loaïi.

3.5.3.5. OÂxy vaø caùc hôïp chaát oâxy

Trong khí quyeån oâ xy ôû daïng phaân töû vaø caùc hôïp chaát khaùc nhau.

Quaù trình tieâu toán oâ xy: goàm caùc phaûn öùng oâ xy hoùa coù söï tham gia cuûa oâ xy.

N2 + O2 -----> NOx

CH4 + O2 -----> CO2 + H2O

Quaù trình sinh ra oâ xy:

Thöïc vaät laïi giaûi phoùng oâ xy vaøo khí quyeån nhôø phaûn öùng quang hoùa

CO2 + H2O ( + hν) -----> CH2O + O2

O3 + hν -----> O2 + O

O3 + O -----> O2 + O2

3.5.3.6. Caùc chaát oâ nhieãm höõu cô

Caùc hôïp chaát cuûa hydro vaø cacbon, cuõng nhö caùc hôïp chaát höõu cô noùi chung chieám khaù nhieàu trong caùc chaát gaây oâ nhieãm khoâng khí. chuùng sinh ra chuû yeáu do quaù trình chaùy khoâng hoaøn toaøn ôû caùc ñoäng cô, quaù trình saûn xuaát ôû caùc nhaø maùy loïc daàu, quaù trình khai thaùc, vaän chuyeån nhieân lieäu daàu, xaêng, caùc söï coá roø ræ ñöôøng oáng daãn khí ñoát, trong nhieàu ngaønh coâng nghieäp söû duïng caùc dung moâi höõu cô nhö sôn, in, deät, nhuoäm,… Ngöôøi ta ñaõ phaùt hieän ra haøng nghìn hôïp chaát höõu cô khaùc nhau coù theå gaây oâ nhieãm khoâng khí. Chuùng coù theå laø caùc hôïp chaát höõu cô bay hôi, toàn taïi trong caùc haït raén hoaëc loûng. Chuùng bao goàm nhieàu loaïi töø caùc hôïp chaát höõu cô ñôn giaûn nhö meâtan ñeán caùc hidrocacbon thôm, röôïu, andehyt, keton, ester, daãn xuaát halogen, caùc hôïp chaát coù chöùa löu huyønh, nitô,…

Caùc hôïp chaát höõu cô raát ñoäc ñoái vôùi cô theå ngöôøi. Moät soá hôïp chaát höõu cô nhö benzen, PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) coù theå laø nguyeân nhaân gaây beänh ung thö. Moät soá hôïp chaát höõu cô halogen laø xuùc taùc cho quaù trình phaân huûy oâzoân ôû taàng bình löu. Moät soá chaát höõu cô hoaït tính laïi xuùc tieán cho quaù trình phaân hoùa vaät chaát vaø ñaëc bieät laø moät soá chaát höõu cô gaây oâ nhieãm muøi nhö mercaptan, andehyt.

Muøi xuaát hieän trong moät soá ngaønh coâng nghieäp nhö thuoäc da, giaáy, hoùa chaát, cheá bieán raùc, cheá bieán thöïc phaåm. muøi coù theå do caùc hôïp chaát cuûa nitô nhö NH3, amin sinh ra. Hoaëc do caùc hôïp chaát cuûa löu huyønh nhö H2S, mercaptan hoaëc do acid beùo, acid amin cuõng nhö caùc hôïp chaát lieân keát cacbonyl gaây neân.

PCDD (polyclorin dibenzo - p - dioxins vaø dibenzofurans) laø hôïp chaát höõu cô ñoäc haïi. Ñoù laø nhöõng lieân keát cuûa eâte thôm (voøng phenyl) vôùi moät hoaëc hai nguyeân töû oâxi vaø caùc lieân keát clo ôû caùc möùc ñoä khaùc nhau. Soá löôïng vaø vò trí cuûa caùc nguyeân töû clo aûnh höôûng ñeán tính chaát hoùa hoïc vaø ñoä ñoäc cuûa chaát naøy.

O

(Cl)1-8

O

(Cl)1-8O

O

OClCl

Cl

Cl



PCDFs PCDDs TCDD, a PCDD

Caùc hôïp chaát dibenzo - p - dioxin vaø furan sinh ra trong quaù trình ñoát chaùy caùc chaát höõu cô coù chöùa clo nhö clobenzen, phenol, biphenyl hoaëc clo - biphenyl ete. Ngoaøi ra coøn sinh ra do phaûn öùng cuûa caùc chaát höõu cô khaùc vôùi clo trong quaù trình clo hoùa hoaëc nhöõng phaûn öùng chaùy khoâng hoaøn toaøn cuûa caùc chaát chöùa dioxin.

Söï bieán ñoåi caùc hôïp chaát höõu cô chöùa löu huyønh

CH3⎯SH : metanthiol CH2=CH⎯CH2⎯SH : 2 - Propen- 1- thiol

: Benzenthiol H3C⎯S⎯CH3 : Dimetyl sulfit

: Thiophen H3C⎯CH2⎯SS⎯CH3 : Etyl metyl disulfit

Caùc chaát naøy taùc duïng vôùi taùc nhaân oâxi hoùa oâxi taïo ra caùc goác töï do, ví duï:

CH3SH + O ⎯→ H3C. + HSO.

3.6. MOÄT SOÁ AÛNH HÖÔÛNG TOAØN CAÀU CUÛA OÂ NHIEÃM KHÍ QUYEÅN

3.6.1 Möa axít

Möa axit laø söï keát hôïp cuûa möa, söông muø, tuyeát, möa ñaù vôùi oxit löu huyønh, oxit nitô sinh ra do quaù trình ñoát chaùy caùc nhieân lieäu khoaùng taïo thaønh axit sunfuric, axit nitric coù noàng ñoä loaõng (pH < 5,6), roài theo möa tuyeát rôi xuoáng maët ñaát. Töø nhöõng naêm 1950, nöôùc Myõ ñaõ xuaát hieän caùc traän möa axit. Naêm 1979, ôû Trung Quoác, möa axit laàn ñaàu tieân xuaát hieän, chuû yeáu ôû khu vöïc soâng Tröôøng Giang, phía Ñoâng cao nguyeân Thanh Haûi vaø boàn ñòa Töù Xuyeân. Theo döï baùo, ñeán giöõa theá kyû XXI, haøm löôïng khí SO2 trong khí quyeån seõ taêng gaáp ñoâi so vôùi hieän nay.

Caùc nguy haïi cuûa möa axit chuû yeáu laø laøm cho soâng hoà bò axit hoaù, caây coái bò khoâ heùo, caùc loaïi caù bò cheát, ñe doaï söùc khoûe con ngöôøi. Döïa vaøo di chuyeån cuûa gioù, maây möa axit coù theå ñi töø vuøng naøy ñeán vuøng khaùc neân phaïm vi nguy haïi caøng roäng lôùn.

- Röøng bò huûy dieät. Möa axit laøm toån thöông laù caây, trôû ngaïi quaù trình quang hôïp, laøm cho laù caây bò vaøng uùa vaø rôi ruïng. Möa axit laøm cho chaát dinh döôõng trong ñaát bò tan maát, coù taùc duïng phaù hoaïi söï coá ñònh ñaïm cuûa vi sinh vaät vaø söï phaân giaûi caùc chaát höõu cô, laøm giaûm ñoä maøu môõ cuûa ñaát. Möa axit coøn caûn trôû söï sinh tröôûng cuûa boä reã laøm suy giaûm khaû naêng choáng beänh vaø saâu haïi. Toaøn chaâu AÂu ñaõ coù khoaûng 14% röøng bò nhöõng côn möa axit taøn phaù, rieâng nöôùc Ñöùc bò taøn phaù tôùi 50%. Röøng treân theá giôùi bò möa axit taøn phaù, toån thaát veà goã haèng naêm ñaõ vöôït quaù 10 tæ ñoâ la.

- Nöôùc hoà bò axit hoaù. Möa axit laøm oâ nhieãm nguoàn nöôùc trong hoà vaø phaù hoûng caùc loaïi thöùc aên, uy hieáp söï sinh toàn cuûa caùc loaøi caù vaø caùc sinh vaät khaùc trong nöôùc. ÔÛ Thuïy Ñieån coù hôn 9 vaïn hoà thì 22% hoà ñaõ bò axit hoaù vôùi möùc ñoä khaùc nhau; 80% nöôùc hoà cuûa mieàn Nam Na Uy bò axit hoaù.

- Saûn löôïng noâng nghieäp bò giaûm. Möa axit laø yeáu khaû naêng quang hôïp cuûa caây, phaù hoaïi caùc toå chöùc beân trong, khieán cho caây troàng moïc raát khoù khaên. Möa axit coøn öùc cheá

SH

S



vieäc phaân giaûi caùc chaát höõu cô vaø coá ñònh ñaïm trong ñaát, röûa troâi caùc nguyeân toá dinh döôõng trong ñaát (Ca, Mg, K) laøm cho ñaát bò ngheøo hoaù. Theo ñieàu tra cuûa Nhaät Baûn, möa axit laøm moät soá caây nguõ coác vaø luùa mì bò giaûm tôùi 30% saûn löôïng. Möa axit coøn hoaø tan caùc kim loaïi ñoäc haïi (Hg, Cd, Al...) do ñoù laøm giaûm giaù trò söû duïng cuaû saûn phaåm noâng nghieäp, thaäm chí khoâng theå duøng ñöôïc.

Hình 3.5 Chu trình taïo möa axít trong khí quyeån

- Laøm toån haïi ñeán söùc khoeû con ngöôøi. Khí SO2 laø chaát chuû yeáu gaây ra möa axit, raát nguy hieåm cho söùc khoûe con ngöôøi. Khi hít phaûi SO2 vôùi noàng ñoä nhaát ñònh hoâ haáp seõ bò kích thích maïnh. Lieàu SO2 gaây nguy hieåm sau 30 ñeán 60 phuùt hít thôû laø 260-130 mg/m3. Ñoäc tính chung cuûa SOx laø roái loaïn chuyeån hoaù protein vaø ñöôøng, thieáu vitamin B vaø C, öùc cheá enzym oxydaza. Haáp thu löôïng lôùn SO2 coù khaû naêng gaây beänh cho heä taïo huyeát vaø taïo ra methemoglobin taêng cöôøng quaù trình oâxy hoùa Fe2+ thaønh Fe3+.

- Gaây ra aên moøn caùc vaät kieán truùc. Thaønh coå Aten noåi tieáng, töôïng nhaân sö cuûa Ai caäp, do bò nhöõng traän möa axit maø ngaøy caøng bò xaâm thöïc hoûng daàn.

3.6.2 Hieäu öùng nhaø kính

Nhieät ñoä beà maët trung bình cuûa traùi ñaát ñöôïc quyeát ñònh bôûi söï caân baèng giöõa naêng löôïng maët trôøi chieáu xuoáng traùi ñaát vaø naêng löôïng böùc xaï nhieät töø beà maët traùi ñaát vaøo vuõ truï. Böùc xaï nhieät cuûa maët trôøi laø böùc xaï soùng ngaén deã daøng xuyeân qua lôùp khí nhaø kính (CO2, NOx, CH4, CFC,..), coøn böùc xaï nhieät töø traùi ñaát laø böùc xaï nhieät soùng daøi neân khoâng theå xuyeân qua lôùp khí nhaø kính naøy, do ñoù noù laøm cho nhieät ñoä khí quyeån quanh traùi ñaát noùng leân (laø +15oC thay vì -30oC) vaø ñöôïc goïi laø hieäu öùng nhaø kính. Ñaây hieån nhieân khoâng phaûi laø vaán ñeà maø theá giôùi ñang baøn luaän treân caùc phöông tieän truyeàn thoâng. Theo ñoù, hieäu öùng nhaø kính laø söï gia taêng (theo döï baùo) tyû leä löu giöõ naêng löôïng ôû laïi taàng ñoái löu daãn ñeán vieäc nhieät ñoä khí quyeån taêng leân tôùi möùc coù haïi tôùi moâi tröôøng, khí haäu toaøn caàu.

Treân cô sôû caùc soá lieäu thoáng keâ khoa hoïc, nhieàu chuyeân gia vaø toå chöùc coù uy tín treân theá giôùi ñaõ ghi nhaän nhieät ñoä traùi ñaát ñaõ noùng leân khoaûng 0,5oC trong 100 naêm qua vaø hoï cho raèng chieàu höôùng nhieät ñoä seõ taêng tieáp tuïc trong theá kyû tôùi. Theo döï ñoaùn cuûa UÛy ban Theá giôùi veà Moâi tröôøng vaø Phaùt trieån cuûa Lieân hôïp quoác, nhieät ñoä cuûa traùi ñaát trong theá kyû tôùi seõ taêng töø 1,5 ñeán 4,5oC so vôùi nhieät ñoä hieän nay.

Coù nhieàu nguyeân nhaân laøm cho traùi ñaát noùng leân, trong ñoù moät phaàn laø do haäu quaû cuûa nhöõng hoaït ñoäng cuûa con ngöôøi.

SO2, NO2

SO2 naéng, H2O H2SO4

NO2 HNO3

Möa axít



-H+ -H+ Ca+

- Gia taêng soá löôïng caùc khí nhaø kính nhö CO2, CFC, oâzoân (O3), NO2, N2O... Tæ leä taùc ñoäng cuûa chuùng trong hieäu öùng nhaø kính laø: CO2: 50%, CFC: 20%, CH4: 16%, O3:8%, N2O:6%. Caùc khí naøy khoâng haáp thu caùc böùc xaï cuûa maët trôøi neân caùc böùc xaï hoàng ngoaïi töø traùi ñaát bò caùc khí nhaø kính haáp thu, ngaên khoâng cho naêng löôïng thoaùt ra ngoaøi khoâng gian, khieán cho nhieät ñoä khí quyeån taêng leân, sinh ra hieäu öùng nhieät.

Caùc khí nhaø kính laø caùc khí coù khaû naêng haáp thu böùc xaï hoàng ngoaïi. Nhö ñaõ trình baøy ôû phaàn tröôùc, khí nitô, oxy vaø argon khoâng phaûi khí nhaø kính.

Carbon dioxide, CO2

Cho ñeán nay, CO2 laø khí nhaø kính ñöôïc quan taâm nhieàu nhaát. AÙp suaát rieâng phaàn cuûa CO2 khoâng ngöøng taêng hôn 30 naêm qua vaø khoâng coù daáu hieäu seõ khöïng laïi. Hieän nay, p(CO2) xaáp xæ khoaûng 350 ppmv.

Neáu löôïng nhieân lieäu hoùa thaïch tieâu thuï taêng 1% moãi naêm thì p(CO2) ñöôïc döï ñoaùn laø seõ ñaït treân 600 ppmv trong voøng 1 theá kyû. Caùc nhaø maùy nhieät ñieän chaïy baèng than ñaù ñöôïc xem laø nguoàn tieâu thuï nhieân lieäu hoùa thaïch chuû yeáu.

CO2 ôû taàng ñoái löu cuõng ñöôïc caùc ñaïi döông tieâu thuï qua moät chuoãi phöùc taïp caùc phaûn öùng caân baèng lieân quan ñeán CO2 (khí) vaø CaCO3 (raén).

CO2 (k) H2CO3 (l) HCO3- (l) CO3

2- (l) CaCO3 (r)

Löôïng CO2 hoøa tan ôû caùc ñaïi döông coù theå baèng 60 laàn löôïng CO2 trong khí quyeån neáu giaû söû raèng ñaïi döông coù theå haáp thu haàu heát löôïng CO2 ñöa theâm vaøo khí quyeån. Tuy nhieân, toác ñoä haáp thu CO2 vaøo vuøng nöôùc maët ôû caùc ñaïi döông khaù chaäm (t1/2 1,3 naêm) ñoàng thôøi toác ñoä hoøa troän giöõa vuøng nöôùc maët (0 – 100m saâu) vaø vuøng nöôùc saâu laïi coøn chaäm hôn (t1/2 khoaûng 35 naêm). Vì vaäy, nöôùc maët chæ coù khaû naêng haáp thu moät phaàn nhoû trong löôïng CO2 taêng theâm.

Nöôùc

Traùi ñaát noùng leân, moät haäu quaû ñöôïc baùo tröôùc cuûa vieäc gia taêng hieäu öùng nhaø kính, seõ laøm taêng löôïng nöôùc trung bình coù trong khí quyeån vì löôïng boác hôi töø ñaïi döông seõ nhieàu hôn (aùp duaát hôi nöôùc baõo hoøa taêng theo nhieät ñoä). Vaø ñeán löôït noù, löôïng hôi nöôùc taêng leân naøy seõ laøm taêng hieäu quaû haáp thu böùc xaï hoàng ngoaïi.

Caùc khí vi löôïng

Caùc khí naøy bao goàm CH4, N2O, O3, vaø CFCs toàn taïi trong khí quyeån vôùi noàng ñoä nhoû hôn haøng traêm laàn so vôùi CO2 vaø hôi nöôùc. Ñieàu naøy coù theå seõ gaây nhaàm töôûng laø möùc ñoä haáp thu böùc xaï hoàng ngoaïi cuûa chuùng khoâng ñaùng keå so vôùi CO2 vaø nöôùc. Thaät ra moãi loaïi khí nhaø kính haáp thu böùc xaï taïi moät vuøng hoàng ngoaïi rieâng, vaø moät soá coù khaû naêng haáp thu böùc xaï ôû vuøng böôùc soùng maø CO2 vaø H2O cho ñi xuyeân qua. Beân caïnh ñoù, hieäu quaû haáp thu böùc xaï hoàng ngoaïi cuûa caùc khí naøy haàu heát ñeàu cao hôn CO2. Vaø cuoái cuøng, noàng ñoä cuûa chuùng trong khí quyeån taêng nhanh hôn CO2 veà maët phaàn traêm.

Methane, CH4

Noàng ñoä methane trong taàng ñoái löu vaøo khoaûng 1,7ppmv nhöng toác ñoä taêng ñeán 1 – 2%/naêm. Nguoàn taïo ra CH4 chuû yeáu laø phaân huûy yeám khí. Caùc vuøng ñaát ngaäp nöôùc laø nguoàn töï nhieân quan troïng nhaát. Hoaït ñoäng saûn xuaát noâng nghieäp cuûa con ngöôøi ñöa vaøo



khí quyeån moät löôïng lôùn methane. Löôïng methane phaùt sinh töø gia suùc xaáp xæ gaàn baèng, vaø töø caùc ñoàng luùa thì baèng 2/3 löôïng phaùt sinh töø caùc vuøng ñaát ngaäp nöôùc.

Hình 3.6. Dieãn bieán noàng ñoä CH4 trong khí quyeån Baûng 3.6. Nguoàn goác cuûa methane trong khí quyeån

Ñaát ngaäp nöôùc 150 Ñaïi döông, hoà... 35 Gia suùc 120 Ruoäng luùa 95 Caùc nguoàn khaùc 150

Chloroflourcarbons, CFCs Caùc hôïp chaát naøy cuõng laø taùc nhaân gaây phaù huûy ozone ôû taàng bình löu. Cuõng nhö N2O, CFC khoâng bò maát ñi ôû taàng ñoái löu. Cho ñeán naêm 1984, noàng ñoä ôû taàng ñoái löu cuûa 3 loaïi CFCs thöông maïi chính (CFCl3, CF2Cl2, vaø CHF2Cl) taêng moãi loaïi khoaûng 6%/naêm.

Hôïp chaát Thôøi gian toàn löu, naêm

Tieàm naêng suy giaûm taàng ozone

Tieàm naêng laøm noùng traùi ñaát do Carbon halogen hoaù

HFC – 32 (CH2F2) 6,7 0 0,094 HFC – 125 (CF3CF2H) 26 0 0,58 HFC – 134a (CF3CFH2) 14 0 0,27 HFC – 143a (CF3CH3) 40 0 0,74 HCFC – 22 (CHF2Cl) 14 0,047 0,36 HCFC – 123 (CF3CCl2H) 1,5 0,016 0,019 HCFC – 124 (CF3CFClH) 6,0 0,018 0,096 HCFC – 141b (CFCl2CH3) 7,1 0,085 0,092 HCFC – 142a (CF2ClCH3) 17,8 0,053 0,036 CFC – 11 (CFCCl3) 60 1,0 1,0 CFC – 12 (CF2Cl2) 105 0,95 3,1 CO2 0,00076



Nitrous oxide, N2O Caáu truùc N=N=O coù moment löôõng cöïc vaø haáp thu toát böùc xaï hoàng ngoaïi. Noàng ñoä N2O hieän nay laø 300ppbv vaø ñang taêng vôùi toác ñoä 0,2%/naêm. Khoâng coù nguoàn tieâu thuï N2O ôû taàng ñoái löu maø chæ phaùt taùn vaøo taàng bình löu, nôi N2O bò phaân huûy do quaù trình quang hoùa hoaëc phaûn öùng vôùi caùc nguyeân töû oxy ôû traïng thaùi kích hoaït. Quaù trình khöû nitrate sinh hoïc laø nguoàn phaùt sinh chính, nhöng quaù trình ñoát cuõng goùp moät phaàn ñöa N2O vaøo khí quyeån. Ozone vaø carbon monoxide Caû hai hôïp chaát naøy coù cuøng tính chaát laø noàng ñoä raát thaáp trong taàng ñoái löu chöa bò oâ nhieãm nhöng cao hôn raát nhieàu trong moâi tröôøng khoâng khí bò oâ nhieãm. Ozone laø moät trong nhöõng khí nhaø kính hoaït ñoäng maïnh.

3.6.3 Söï suy giaûm taàng oâzoân

Vaán ñeà suy giaûm taàng oâzoân do vieäc ñöa vaøo baàu khí quyeån moät soá khí thaûi coâng nghieäp coù taùc duïng laøm suy giaûm taàng oâzoân laø moät hieän thöïc raát ñaùng lo ngaïi. Hieän nay, taàng oâzoân treân khí quyeån traùi ñaát ngaøy caøng moûng ñi. Ngöôøi ta ñaõ phaùt hieän nhöõng loã thuûng taàng oâzoân ngaøy caøng to leân. Theo Hoïc vieän Khoâng gian Hoa Kyø, treân cô sôû nhöõng döõ lieäu veä tinh, phaàn lôùn Baéc Myõ, haàu heát caùc nöôùc Trung AÂu, Ñòa Trung Haûi, Niu Dilaân, Nam Phi, Nam UÙc, Achentina vaø Chi Leâ ñang chòu aûnh höôûng naëng cuûa maät ñoä böùc xaï cöïc tím ngaøy moät daøy ñaëc vaø nam Cöïc laø nôi chòu taùc ñoäng naëng nhaát. Döï ñoaùn trong 5 naêm nöõa, phaàn lôùn luïc ñòa chaâu AÂu, Baéc vaø Nam Myõ, OÂxtraâylia vaø Nam Phi seõ chòu taùc ñoäng naëng neà cuûa vieäc suy giaûm taàng oâzoân.

Chính baûn thaân hoaït ñoäng cuûa con ngöôøi ñaõ phaù hoaïi caân baèng taàng oâzoân:

- Vieäc söû duïng roäng raõi chaát CFC. CFC laø hôïp chaát hoaù hoïc ñöôïc söû duïng phoå bieán trong ngaønh oâ toâ, duøng roäng raõi trong quaù trình laïnh, chaát phun söông trong coâng nghieäp, chaát taïo boït cuûa chaát deûo... vaø noù theo khí thaûi thoaùt ra ngoaøi khí quyeån. CFC khi chòu böùc xaï maïnh cuûa tia töû ngoaïi bò phaân giaûi taïo thaønh nguyeân töû clo töï do, chính nguyeân töû naøy phaân huûy O3 thaønh O2. Moät nguyeân töø clo coù theå phaân huûy 100.000 phaân töû oâzoân laøm maát ñi moät löôïng O3 raát ñaùng keå. Ñoàng thôøi chaát CFC bay töï do trong khí quyeån coù theå toàn taïi ñöôïc töø 10 ñeán gaàn 100 naêm. Do ñoù, CFC gaây taùc haïi raát nguy hieåm ñoái vôùi taàng oâzoân.

Caùc phaûn öùng do khí CFC gaây ra ñoái vôùi taàng oâzoân nhö sau:

CFC Cl*

Cl* + O3 ClO* + O2

ClO Cl* + O

- Hôïp chaát oxit nitô. Hôïp chaát naøy coù trong khoùi thaûi cuûa maùy bay, oâtoâ, khí thaûi coâng nghieäp vaø trong phaân boùn hoaù hoïc (chuû yeáu laø phaân ñaïm). Oxit nitô phaûn öùng vôùi oâzoân laøm cho oâzoân giaûm ñi 25%.

ClO* + NO2 Cl-O-N O

O

Hieän nay, saûn löôïng caùc chaát hoaù hoïc coù chöùa CFC cuûa caùc nöôùc treân theá giôùi ñaõ leân tôùi 1 trieäu taán moãi naêm, trong ñoù caùc nöôùc phaùt trieån chieám 85%. Tính cho ñeán nay ñaõ coù

hυ

hυ



15 trieäu taán hôïp chaát CFC ñöôïc thaûi vaøo khí quyeån, noàng ñoä clo trong khí quyeån ñaõ leân ñeán 3ppm. Hieän nay chæ coù moät phaàn raát nhoû trong soá ñoù ñaõ coù tham gia phaù hoaïi taàng oâzoân (vì phaûi 10 naêm sau hôïp chaát CFC môùi ñeán ñöôïc taàng oâzoân). Döï kieán ñeán naêm 2030, noàng ñoä clo trong khí quyeån seõ leân tôùi 6ppm.

Taàng oâzoân trong khí quyeån ôû traïng thaùi bình thöôøng ngaên ñöôïc 90% tia töû ngoaïi coù haïi cho moïi sinh vaät treân haønh tinh do maët trôøi chieáu xuoáng traùi ñaát. Taàng oâzoân bò phaù hoaïi, tia böùc xaï töû ngoaïi chieáu tröïc tieáp xuoáng maët ñaát, gaây beänh ung thö cho ngöôøi vaø ñoäng vaät treân ñaát lieàn vaø trong bieån, laøm bieán ñoåi gien cuûa caùc sinh vaät, huûy haïi heä sinh thaùi treân traùi ñaát.

Döï baùo ñeán naêm 2000, taàng oâzoân trong khí quyeån cuûa traùi ñaát giaûm ñi 5-10%, rieâng soá ngöôøi cheát vì ung thö da ôû Myõ seõ taêng 1,5 trieäu ngöôøi, soá ngöôøi ñuïc thuûy tinh theå seõ taêng leân tôùi 1 trieäu ngöôøi.

Phöông saùch baûo veä taàng oâzoân coù hieäu quaû nhaát laø töøng böôùc giaûm daàn vaø ñi tôùi caám haún vieäc saûn xuaát vaø söû duïng CFC vaø caùc hôïp chaát hoaù hoïc phaù hoaïi taàng oâzoân. Nhieäm vuï caáp baùch laø nghieân cöùu caùc chaát thay theá hoaëc kyõ thuaät thay theá. Moät giaûi phaùp môùi laø duøng phöông phaùp lade vôùi cöôøng ñoä cao ñeå taêng nhanh toác ñoä hình thaønh oâzoân trong taàng bình löu. 3.6.4. Bieán ñoåi khí haäu Caùc döõ lieäu töø Nam cöïc cho thaáy coù moái quan heä maät thieát giöõa nhieät ñoä khu vöïc vaø noàng ñoä CO2 trong khí quyeån trong hôn 160.000 naêm qua, p(CO2) caøng cao thì nhieät ñoä ôû taàng ñoái löu caøng cao. Haàu heát caùc taùc giaû ñeàu cho laø söï gia taêng noàng ñoä caùc khí nhaø kính laøm cho khí haäu aám daàn leân, maëc duø quy moâ cuûa söï bieán ñoåi naøy coøn laø vaán ñeà ñang tranh caõi.

Maëc duø vieäc gia taêng noàng ñoä CO2 ñöôïc chuù yù nhieàu nhaát nhöng caùc thoâng tin gaàn ñaây cho raèng caùc khí nhaø kính khaùc (CH4, O3, N2O, CFCs) tuy ôû noàng ñoä nhoû nhöng aûnh höôûng keát hôïp cuûa chuùng coù theå ngang baèng vôùi cuûa CO2. Döïa treân möùc phaùt thaûi, hieäu suaát haáp thu böùc xaï vaø thôøi gian löu trong khí quyeån, möùc ñoä tham gia cuûa caùc khí nhaø kính naøy vaøo vieäc aám leân cuûa traùi ñaát ñöôïc ñaùnh giaù nhö sau: CO2 50%, CH4 20%, CFCs 20%, vaø N2O laø 5%. Möùc ñoä aám daàn leân cuûa traùi ñaát ñöôïc döï baùo taêng trong khoaûng 1 – 3oC trong voøng 50 – 100 naêm tôùi.

Hình 3.7. Dieãn bieán nhieät ñoä khí quyeån theo thôøi gian



Taát caû caùc yeáu toá treân cuøng goùp phaàn laøm cho thieân nhieân maát ñi khaû naêng töï ñieàu chænh voán coù cuûa mình. Traùi ñaát noùng leân coù theå mang laïi nhöõng taùc ñoäng baát lôïi sau ñaây:

- Möïc nöôùc bieån daâng cao. Do baêng tan vaø theå tích nöôùc taêng leân do nhieät ñoä taêng laøm möïc nöôùc bieán seõ daân cao theâm töø 25 ñeán 140 cm töông öùng vôùi nhieät ñoä taêng leân töø 1,5 ñeán 4,5oC vaø seõ nhaán chìm moät vuøng ven bieån roäng lôùn cuûa caùc quoác gia coù bieån laøm maát ñi nhieàu vuøng saûn xuaát noâng nghieäp daãn ñeán tình traïng ñoùi ngheøo treân theá giôùi, ñaëc bieät laø caùc nöôùc ñang phaùt trieån, laøm trôû ngaïi nhieàu ñeán hoaït ñoäng kinh teá cuûa nhieàu nöôùc.

- Thôøi tieát treân traùi ñaát seõ bò ñaûo loän. ÔÛ Baéc baùn caàu, muøa ñoâng trôû neân ngaén vaø aåm öôùt, muøa heø keùo daøi vaø khoâ. Khu vöïc caän nhieät ñôùi seõ khoâ hôn vaø khu vöïc nhieät ñôùi seõ aåm öôùt hôn so vôùi hieän nay. Thieân tai dieãn ra vôùi quy moâ lôùn vaø nghieâm troïng hôn. Haïn haùn, luõ luït, baõo seõ xaûy ra thöôøng xuyeân hôn vaø maïnh hôn... Moät soá vuï oâ nhieãm khoâng khí treân theá giôùi Ñòa ñieåm, thôøi gian Hoaøn caûnh OÂ nhieãm Taùc haïi Thung luõng Meuse (Bæ), 12.1930

Muøa ñoâng, söông muø, thung luõng, yeân

tónh.

Buïi, SOx, CO

Söông axit sunfuric

Nhoùi ngöïc.

60 ngöôøi cheát

Donora (Hoa Kyø),

11.1948

Muøa ñoâng, söông muø, loøng chaûo

Buïi, SOx, CO


Nhoùi ngöïc.

22 ngöôøi cheát

LosAngeles (Hoa Kyø) muøa heø 1951

Muøa heø , yeân tónh, loøng chaûo

NOx,caùc chaát oxihoùa, hydrocacbon

400 ngöôøi cheát.

Ngöùa maét döõ doäi

Luaân Ñoân (Anh), 12.1952

Muøa ñoâng, söông muø, loøng chaûo,

khoâng gioù.

Buïi, SOx, CO


4000 ngöôøi cheát.

Beänh nhaân bò nhoùi ngöïc

Luaân Ñoân (Anh), 12.1962

Muøa ñoâng, söông muø, loøng chaûo,

khoâng gioù.

Buïi, SOx, CO


Nhoùi ngöïc.

340 ngöôøi cheát

Yokaichi (Nhaät Baûn) 6.1963

Muøa heø, söông muø, khoâng gioù

SOx, H2S


Beänh nhaân bò nhoùi ngöïc taêng cao

Tokyo (Nhaät Baûn) 7.1970

Muøa heø, yeân tónh NOx,caùc chaát oxihoùa, hydrocacbon

Beänh nhaân bò ngöùa maét döõ doäi taêng cao

11.540 ngöôøi

Bhopal (Aán Ñoä)1984 Lieân Hieäp Saûn Xuaát Phaân Boùn

Khí Methyl iso cyanat

khoaûng 2 trieäu ngöôøi bò nhieãm ñoäc, 5 nghìn ngöôøi cheát

3.7. PHÖÔNG PHAÙP GIAÙM SAÙT CHAÁT LÖÔÏNG KHOÂNG KHÍ Sô ñoà chung laáy maãu khoâng khí:



Boä phaän thu maãu Khoâng khí Ñaàu thu maãu (impinger chöùa dung dòch haáp thuï hoaëc oáng than hoaït tính) Bôm huùt Ño nhieät ñoä vaän toác doøng khí Gas meter, rotameter 1. Ñaàu thu maãu (probe colletor) : thu khí vaø khoâng cho buïi lôùn ñi vaøo dung dòch haáp thu 2. Bình röûa khí (Impinger): coù theå tích khaùc nhau, coù ñaàu suïc khí thöôøng hoaëc thuûy tinh xoáp ñeå taêng khaû naêng phaân taùn khí trong dung dòch, taêng hieäu quaû thu khí. 3. Ño doøng khí (rotameter): ñeå ñieàu chænh vaän toác doøng khí khi laáy maãu. 4. Ño nhieät ñoä doøng khí.

Phöông phaùp phaân tích vaø thieát bò thu maãu caùc thoâng soá khoâng khí TT Chæ tieâu Thieát bò thu maãu Phöông phaùp phaân tích

1 Buïi High Volume Air - Haõng SIBATA (Nhaät)

Phöông phaùp khoái löôïng theo TCVN 5067 –1995

2 SO2 DESAGA (Ñöùc) Phöông phaùp TCM (Tetra Chlorids Mercuric) treân maùy so maøu TCVN 5971-1995

3 NO2 DESAGA (Ñöùc) Phöông phaùp Griss Saltzman so maøu - TCVN 6137 - 1996 (ISO 6768 - 1985)

4 CO Chai chuyeân duïng Phöông phaùp saéc kyù khí (ISO 8186 - 1989) hay phöông phaùp so maøu (TCVN 352 - 1989)

5 NH3 DESAGA (Ñöùc) Haáp thuï baèng dung dòch axít sunfuric loaõng, phaân tích treân maùy so maøu.

6 H2S DESAGA (Ñöùc) Haáp thuï baèng dung dòch cadmi hydroxit, phaân tích treân maùy so maøu.

7 Caùc chaát höõu cô

Thieát bò laáy maãu laø DESAGA (Ñöùc)

Phaân tích tích treân maùy saéc kyù khí Perkin Elmer, saûn xuaát taïi Myõ.

3.7.1 . Giaùm saùt chaát löôïng khoâng khí xung quanh (ambient air monitoring) Ví duï: ôû Myõ qui ñònh soá traïm giaùm saùt khí xung quanh toái thieåu nhö sau:

Chaát oâ nhieãm Phöông phaùp Daân soá ( x 1000) Soá traïm toái thieåu Buïi Hi-Vol < 100

100 - 1000 1000 - 5000

> 5000

4 4 + 0,6 x4

7,5 + 0,25x 7,5 16 + 0,16x4

SO2 Pararoaniline < 100 100 - 1000

1000 - 5000 > 5000

2 2,5 + 0,5x2 6 + 0,15x2

11 + 0,05x2 CO < 100

100 - 5000 > 5000

1 1+0,5x1

6 + 5,05x1 NO2 < 100

100 - 5000 3

4 + 0,6x3



> 5000 10 e. Vò trí ñeå ñaàu thu maãu - Theo qui ñònh taïm thôøi cuûa Boä KHCN&MT Vieät Nam thì caùc ñaàu thu maãu khí caàn cao trung bình 1,5m so vôùi maët ñaát. - Theo tieâu chuaån cuûa Myõ thì ñaàu thu maãu caùch maët ñaát nhö sau: Buïi toång coäng: 2 - 15m; PM10 : 2 - 7m; SO2 : 3 - 15m; CO : 3 (+ -) 0,5m; NO2 : 3 - 15m; Pb: 2 - 15m; O3 : 3 - 15m; Caùc khí khaùc noùi chung : 2 - 7m. - Caùc ñieåm ño phaûi khoâng bò aûnh höôûng bôûi caùc yeáu toá phaûn xaï cuûa caùc vaät caûn xung quanh (töôøng, caây coái...). 3.7.2. Giaùm saùt vaø laáy maãu oáng khoùi 1. Muïc ñích - Xaùc ñònh ñöôïc noàng ñoä, taûi löôïng cuûa caùc chaát chaát oâ nhieãm phaùt thaûi töø moät nguoàn cuï theå. - Töø ñoù xaùc ñònh ñöôïc khaû naêng, möùc ñoä gaây oâ nhieãm do chính nguoàn ñoù gaây ra tôùi moâi tröôøng. - Thoâng qua giaùm saùt nguoàn thaûi coù theå ñaùnh giaù hieäu quaû coâng ngheä (hieäu quaû cuûa quaù trình ñoát). - Phuïc vuï coâng taùc qui hoaïch moâi tröôøng. 2. Moät soá khaùi nieäm 1. Loã tieáp caän: moät loã treân thaønh oáng daãn (hoaëc oáng khoùi) qua ñoù ñaàu laáy maãu ñöôïc ñöa vaøo ñeå thöïc hieän vieäc laáy maãu. 2. Laáy maãu tích tuï: söï laáy moät maãu toå hôïp baèng caùch laáy laàn löôït ôû caùc ñieåm laáy maãu trong moät khoaûng thôøi gian yeâu caàu. 3. Laáy maãu rieâng leû: thu thaäp vaø laáy ra caùc maãu rieâng bieät töø moãi ñieåm laáy maãu. 4. Aùp suaát hieäu duïng: ñoä cheânh leäch aùp suaát giöõa ñieåm laáy maãu vaø khoâng khí xung quanh ôû cuøng ñoä cao. 5. Laáy maãu ñaúng toác: laáy maãu sao cho höôùng vaø vaän toác khí ñi vaøo muõi laáy maãu gioáng nhö höôùng vaø toác ñoä cuûa doøng khí ôû trong oáng daãn taïi ñieåm laáy maãu. 6. Maët phaúng laáy maãu: maët phaúng thaúng goùc vôùi ñöôøng taâm cuûa oáng daãn ôû vò trí laáy maãu. 7. Ñöôøng laáy maãu: ñöôøng naèm treân maët phaúng laáy maãu, doïc theo noù caùc ñieåm laáy maãu ñöôïc ñònh vò, vaø giôùi haïn bôûi thaønh trong cuûa oáng daãn. 8. Ñieåm laáy maãu: moät vò trí treân ñöôøng laáy maãu, ôû ñoù maãu ñöôïc laáy ra. 9. Ñöôøng kính thuûy löïc: kích thöôùc ñaëc tröng cuûa tieát dieän oáng daãn, ñöôïc ñònh nghóa baèng 4 x dieän tích maët phaúng laáy maãu Chu vi maët phaúng laáy maãu 3. Nguyeân taéc laáy maãu - Muõi laáy maãu ñöôïc ñaët trong oáng daãn, höôùng vaøo doøng khí ñang chuyeån ñoäng trong khoaûng thôøi gian nhaát ñònh (rieâng laáy maãu buïi phaûi laáy ôû ñieàu kieän ñaúng toác). Vì coù söï phaân boá khoâng ñoàng ñeàu (nhaát laø buïi), neân phaûi laáy maãu ôû nhieàu ñieåm. - Choïn vò trí laáy maãu: ôû ñoaïn oáng daãn ñeàu, thaúng, xa caùc ñoaïn cong (ñeå traùnh roái loaïn doøng khí), thoâng thöôøng ñieåm laáy maãu caùch ñieåm khí vaøo (hoaëc ñoaïn gaáp) toái thieåu 5 laàn ñöôøng kính thuûy löïc. - Soá ñieåm laáy maãu vaø vò trí laáy maãu: Ngöôøi ta chia ñieän tích maët laáy maãu thaønh caùc phaàn baèng nhau. Ñieåm laáy maãu seõ naèm trong caùc ñieän tích ñoù.



1. Muõi laáy maãu 2. Ñaàu laáy maãu 3. Boä thu buïi 4. Boä laøm laïnh (hoaëc boä thu khí) 5. Ño doøng khí 6. Van chænh doøng khí 7. Bôm Sô ñoà chung heä thoáng laáy maãu nguoàn 4. Choïn maùy moùc duïng cuï, caùc thoâng soá caàn ño khi laáy maãu nguoàn Caùc thoâng soá caàn ño: + Vaän toác doøng khí (m/giaây) + Löu löôïng khí (m3/ph) + Ñöôøng kính oáng thaûi (m) + Dieän tích maët laáy maãu (m2) + Aùp suaát (aùp suaát toång coäng, aùp suaát tónh, aùp suaát khí quyeån) Caùc vaán ñeà caàn löu yù: + Nhieät ñoä khí thaûi, tính chaát khí thaûi lieân quan tôùi ñoä beàn thieát bò laáy maãu ( aûnh höôûng tôùi ñoä chòu nhieät, aên moøn thieát bò). + Ñieåm söông cuûa nöôùc (deã ngöng tuï trong khi laáy maãu), traùnh söï ngöng tuï hôi nöôùc trong oáng laáy maãu gaây sai soá. + Tính ñoäc haïi ñoái vôùi ngöôøi thao taùc (nhieät ñoä, khí ñoäc). 5. Laáy maãu trong oáng khoùi Veà nguyeân taéc laáy maãu buïi vaø khí trong nguoàn thaûi laø khaù gioáng nhau, tuy nhieân laáy maãu khí thì khoâng ñoøi hoûi phaûi laáy maãu ôû ñieàu kieän ñaúng toác. Ngaøy nay ñeå ño caùc chaát oâ nhieãm trong khí thaûi haàu nhö ngöôøi ta söû duïng caùc thieát bò ño nguoàn chuyeân duïng nhö : TESTO -350, TESTO - 360 ... (duøng ñeå ño caùc chæ tieâu nhieät ñoä, vaän toác doøng khí, SOx, NOx, CO, CO2, O2,THC) Coøn caùc chæ tieâu rieâng bieät khaùc coù theå laáy maãu theo caùc tieâu chuaån rieâng. Luùc naøy trong heä thoáng laáy maãu seõ coù caùc bình haáp thuï (impinger). Trong ña soá caùc oáng thaûi ôû caùc nguoàn oâ nhieãm ñaëc bieät hoaëc gaàn vuøng nhaïy caûm thì ngöôøi ta ñaët caùc thieát bò giaùm saùt lieân tuïc taïi nguoàn ñeå theo doõi noàng ñoä chaát oâ nhieãm nguy haïi tröôùc khi thaûi ra moâi tröôøng.

• • • • • • • • • • • • • • • •

• • • • • • • • • •

•••••

•••••

0,316R 0,548R

0,707R

0,837R 0,916RR

3 4

5

6

7 1

2



- Laáy maãu buïi trong oáng thaûi + Ñoái vôùi oáng daãn troøn: Söï ñònh vò cuûa caùc ñieåm laáy maãu treân moãi ñöôøng kính phuï thuoäc ñoä daøi, soá ñieåm Ñoái vôùi oáng daãn troøn, hai ñöôøng laáy maãu thì khoaûng caùch cuûa moãi ñieåm laáy maãu tôùi thaønh oáng coù theå bieåu dieãn baèng: Xi = Ki x d ( Ki laø heä soá theo phaàn traêm)

Ñöôøng kính oáng daãn Soá ñöôøng kính laáy Soá ñieåm laáy maãu (m) maãu toái thieåu Keå caû taâm ñieåm Khoâng keå taâm ñieåm

< 0,35 2 1 0,35 - 0,70 2 5 4 0,70 - 1,0 2 9 8 1,0 - 2,0 2 13 12

> 2 2 17 16 + Ñoái vôùi oáng daãn vuoâng goùc:

Dieän tích maët phaúng laáy maãu (m2)

Soá toái thieåu caùc khoaûng chia treân caùc caïnh

Soá ñieåm laáy maãu

< 0,09 1 0,09 - 0,38 2 4 0,38 - 1,5 3 9

> 1,5 4 16

3.8. MOÄT SOÁ ÑÔN VÒ BIEÅU DIEÃN NOÀNG ÑOÄ CAÙC CHAÁT TRONG MOÂI TRÖÔØNG KHOÂNG KHÍ - Noàng ñoä cuûa chaát oâ nhieãm khoâng khí ñöôïc bieåu thò baèng caùc ñôn vò: μg/m3; mg/l; mg/m3, g/m3; ppm(phaàn trieäu theå tích); ppb - Quan heä giöõa ppm vaø mg/m3



M laø troïng löôïng phaân töû cuûa chaát khí. Hieäu chænh noàng ñoä caùc chaát trong khí thaûi

Noàng ñoä caùc chaát oâ nhieãm trong khí thaûi thoâng thöôøng ñöôïc ñöa veà cuøng moät ñieàu kieän chuaån theo 3% , 7%, 11% O2 hoaëc 12% CO2 khí khoâ (% theå tích khí khoâ).

- Noàng ñoä chuaån theo oâxy Pn = Pm x (21 – n)/(21 – Y)

Trong ñoù : Pn = noàng ñoä ñaõ hieäu chuaån theo n% O2 (n = 3,7,9,11) Pm = noàng ñoä ño ñöôïc

Y = noàng ñoä oâxy ño ñöôïc trong khí thaûi - Noàng ñoä chuaån theo 12% CO2

P12 = Pm x 12/[CO2]m

Trong ñoù:P12 = noàng ñoä chaát oâ nhieãm ôû 12% CO2 Pm = noàng ñoä ño ñöôïc trong ñieàu kieän laáy maãu



[CO2]m = noàng ñoä CO2 ño ñöôïc trong khí thaûi trong ñieàu kieän thu maãu 3.9. TIEÂU CHUAÅN CHAÁT LÖÔÏNG MOÂI TRÖÔØNG KHOÂNG KHÍ XUNG QUANH VAØ KHÍ THAÛI Ñeã giöõ gìn moâi tröôøng trong laønh, caùc toå chöùc quoác teá vaø nhieàu quoác gia ñaõ xaây döïng caùc tieâu chuaån chaát löôïng moâi tröôøng. Tieâu chuaån chaát löôïng moâi tröôøng laø noàng ñoä giôùi haïn hoaëc toái ña cuûa caùc chaát oâ nhieãm cho pheùp trong moâi tröôøng xung quanh hoaëc ñöôïc pheùp thaûi ra moâi tröôøng. Caùc tieâu chuaån moâi tröôøng vieät nam veà khoâng khí ñöa ra trong phuï luïc cuoái chöông. 3.10. OÂ NHIEÃM KHOÂNG KHÍ TÖØ CAÙC NGUOÀN NHAÂN TAÏO 1. OÂ nhieãm khoâng khí töø caùc hoaït ñoäng cuûa giao thoâng 2. OÂ nhieãm khoâng khí do quaù trình ñoát nhieân lieäu trong saûn xuaát coâng nghieäp a. Thaønh phaàn cuûa nhieân lieäu Ñoái vôùi thaønh phaàn nhieân lieäu thöôøng ñöôïc bieåu dieãn döôùi caùc daïng: - Thaønh phaàn höõu cô Ch + Hh + Oh + Nh = 100% - Thaønh phaàn chaùy Cc + Hc + Oc + Nc + Sc = 100% - Thaønh phaàn khoâ Ck + Hk + Ok + Nk + Sk + Ak = 100% - Thaønh phaàn söû duïng Cd + Hd + Od + Nd + Sd + Ad + Wd = 100% - Cacbon (C) laø thaønh phaàn chaùy chuû yeáu trong nhieân lieäu. 1kg cacbon khi chaùy toûa ra khoaûng 8.000 kCal. Nhieân lieäu raén chöùa nhieàu cacbon hôn nhieân lieäu loûng vaø khí, nhöng thaønh phaàn chaát boác (chaát trôï chaùy) ít hôn. Than, goã caøng giaø thì haøm löôïng cacbon caøng cao, chaát boác trong nhieân lieäu caøng thaáp caøng khoù chaùy. - Hydro (H) laø thaønh phaàn chaùy thöù hai cuûa nhieân lieäu. 1kg hydro khi chaùy toûa ra nhieät löôïng lôùn gaáp boán laàn 1kg than. Than caøng non thì löôïng hydro caøng nhieàu, neân caøng deã baét löûa. Nhieân lieäu loûng vaø khí coù nhieàu hydro hôn nhieân lieäu raén. - Löu huyønh (S) cuõng laø thaønh phaàn chaùy song phaàn löu huyønh chaùy ñöôïc toûa nhieät ít, coøn phaàn khoâng chaùy ñöôïc seõ taïo thaønh tro. Saûn phaåm chaùy cuûa löu huyønh taïo thaønh khí SOx, gaëp hôi nöôùc coù khaû naêng taïo thaønh axít gaây aên moøn caùc thieát bò. Khí SOx laø daïng khí ñoäc, löu huyønh laø nguyeân toá coù haïi trong nhieân lieäu. - OÂxy vaø nitô laø chaát voâ ích. Noù laøm giaûm thaønh phaàn chaùy cuûa nhieân lieäu. Nhieân lieäu caøng non, oâxy caøng nhieàu. - Ñoä tro (A) cuõng laø yeáu toá tieâu cöïc cho nhieân lieäu. Ñoä tro cao laøm giaûm thaønh phaàn chaát chaùy, gaây khaû naêng ñoùng keát ôû caùc trung taâm buoàng ñoát vaø ñaùy loø, tro deã phuû leân beà maët tieáp nhieät cuûa buoàng löûa gaây giaûm hieäu quaû ñoát. - Ñoä aåm cuûa nhieân lieäu (W) theå hieän möùc ñoä chöùa nöôùc trong nhieân lieäu. Ñoä aåm lôùn, thaønh phaàn chaát chaùy giaûm laøm nhieät trò seõ giaûm vaø khi ñoát nhieân lieäu, nhieät bò hao phí moät phaàn ñeå laøm bay hôi nöôùc.

10.2.5. b. Ñaëc tính cuûa moät soá nhieân lieäu Baûng 3.8. Nhöõng chæ tieâu kyõ thuaät cuûa daàu mazuùt (Theo ΓOCT 10585 - 75) STT Caùc chæ tieâu kyõ thuaät Ñôn vò Loaïi daàu mazuùt

tính M-40 M-100 M-200 1 Ñoä nhôùt qui öôùc ôû 80oC vaø ôû 100oC - 8 15 6,9-9,5 2 Ñoä tro % < 0,15 < 0,15 < 0,3 3 Haøm löôïng caùc taïp chaát cô giôùi % < 1 < 2,5 < 2,5



4 Haøm löôïng nöôùc % < 2 < 2 < 1 5 Haøm löôïng löu huyønh

- Ñoái vôùi mazuùt ít löu huyønh - Ñoái vôùi mazuùt löu huyønh cao - Ñoái vôùi mazuùt löu huyønh trung bình

% % % %

< 0,5 < 3,5 < 2

0,5 3,5 < 2

< 0,5 3,5 < 2

6 Nhieät ñoä buøng chaùy trong cheùn hôû oC 90 110 140 7 Nhieät ñoä ñoâng ñaëc: (khoâng lôùn hôn)

- Nhieân lieäu töø daàu moû khoâng coù parafin - Nhieân lieäu töø daàu moû coù parafin

oC oC 5oC

+10 +25

+25 +42

+26 +42

8 Nhieät trò thaáp tính ñoåi ra NL khoâ - Mazuùt coù ít löu huyønh - Mazuùt coù nhieàu löu huyønh

MJ/Kg 40,55 40,00

40,40 39,85

40,20 39,75

9 Khoái löôïng rieâng ôû 20oC (khoâng lôùn hôn)

g/cm3 - 1,015 -

Baûng 3.9. Nhieät löôïng vaø tæ troïng cuûa moät soá chaát ñoát

Loaïi nhieân lieäu Tæ troïng, kg/l Nhieät löôïng, Kcal/kg

Than coác - 7.380 Than daàu - 7.200 Than antraxit - 6.810 Than non ( 35% aåm) - 3.990 Raùc sinh hoaït 0,3 -0,4 2.220 Goã ( 40% aåm) 0,5 - 0,7 2.880 Daàu FO 0,9 - 0,96 9.980 Daàu DO 0,845 9.300 Daàu hoûa 0,8 9.120 Xaêng 0,74 8.620

Baûng 3.10. Thaønh phaàn nhieân lieäu, % KL Caùc chaát Goã Than

buøn Than non (than naâu)

Than bitum

Than antraxit

Daàu Khí

Caùc bon 52,3 57 55 75,8 82,1 86 75 Hydro 6,3 5,5 4,4 5,0 2,3 10 24 Oxy 40,5 31 13 7,4 2,0 Nitô 0,1 1,5 1,0 1,5 2,8 0.6 1 Löu huyønh < 0,1 0,2 1,7 1,6 0,6 3 veát Tro 0,8 4,8 24,9 8,7 12,2 0.4 -

Thaønh phaàn khí ñoát cuûa Vieät Nam hieän nay tính theo tyû leä % vol nhö sau: CO2 : 1,07% N2 : 2,45% Methane : 80,8% Ethane : 14,3% Propane : 1,11% i-Butane : 0,11% n-Butane : 0,08% Khí khaùc : 0,08% Baûng 3.11. Taûi löôïng caùc chaát oâ nhieãm trong quaù trình ñoát coâng nghieäp



10.2.6. (kg/taán nhieân lieäu) Ngaønh CN Buïi (C) SO2 NOx CO THC SO3

Khí töï nhieân Noài hôi nhoû 0,061 20S 11,3f 0,82 0,036 Noài hôi CN 0,061 20s 2,87 0,72 0,118 Ñoát phuïc vuï sinh hoaït

0,061 20s 2,05 0,41 0,160

Turbin khí 0,287 0,224/Nm3

20S 15,6/Nm3

8,91 6,62/Nm3

2,36 1,84/Nm3

0,863 0,673/Nm3

Khí hoùa loûng (LPG) liquefired petroleum gas Noài hôi CN 0,06 0,07 2,9 0,71 0,12 Ñoát phuïc vuï sinh hoaït

0,06 0,07 2,05 0,42 0,17

Daàu DO Noài hôi CN 0,28 20S 2,84 0,71 0,35 0,28S Maùy phaùt ñieän

0,71 20S 9,62 2,19 9,79

Daàu FO Noài hôi nhoû P 20S 8,5 0,64 0,127 0,25S Noài hôi CN P 20S 7,0 0,64 0,163 0,25S

Nhieân lieäu khaùc Than ñaù 5A 19,5S 9,0 0,3 0,055 Cuûi (noøi hôi) 3,6 0,075 0,34 13 0,85 Raùc (ñoát hôû) 8 - 3 42 21,5

Ghi chuù: f = 0,3505 - 0,005235 L + 0,0001173 L2 ( L laø taûi troïng trung bình cuûa noài hôi thoâng thöôøng 87%). P = 0,4 + 1,32S A laø haøm löôïng phaàn traêm cuûa tro trong nhieân lieäu. 3. OÂ nhieãm khoâng khí töø caùc hoaït ñoäng ñoát chaát thaûi

10.2.6.1.1.1 Baûng 3.12. Thaønh phaàn hoùa hoïc trung bình cuûa moät soá chaát thaûi Thaønh phaàn Thaønh phaàn hoùa hoïc (%KL)

Cacbon Hydro OÂxy Nitô Löu huyønh Khaùc - Beänh phaåm* 50,8 9,35 39,85 veát - - Giaáy 45,4 6,1 44,0 0,3 0,12 - - Carton 44,0 5,9 44,6 0,3 0,2 5,0 - Plastic 59,8 8,3 19 1,0 0,3 6,0 - Vaûi 55,0 6,6 31,2 4,6 0,15 - - Cao su 78,0 10,0 - - 2,0 10,0 - Thöïc phaåm 41,7 5,8 27,6 2,8 0,25 - Raùc vöôøn 49,2 6,5 36,1 2,9 0,35 -



Ghi chuù: * beänh phaåm khoâ, khoâng tính tro 4. OÂ nhieãm khoâng khí töø baõi choân laáp CTRSH OÂâ nhieãm moâi tröôøng khoâng khí phaùt sinh töø baõi caùc baõi choân laáp raùc gaây aûnh höôûng tôùi chaát löôïng khoâng khí keå töø trong quaù trình thu gom, vaän chuyeån, choân laáp cho ñeán sau khi ñoùng cöûa baõi. Tuøy kyõ thuaät choân laáp ñöôïc aùp duïng maø möùc ñoä oâ nhieãm moâi tröôøng khoâng khí ôû caùc möùc ñoä khaùc nhau. Nguyeân taéc Phaân huûy raùc thaûi ñoâ thò taïi caùc baõi choân laáp hieän nay ñeàu thöïc hieän theo phöông phaùp sinh hoïc. Theo thôøi gian, vi khuaån seõ phaân huyû caùc hôïp chaát höõu cô thaønh nhöõng saûn phaåm cô baûn: NH3, H2S, mecaptan, VOC, CO2, CH4... - Nguyeân lyù phaân huûy raùc taïi baõi choân laáp moâ taû nhö sau:

Chaát höõu cô + H2O + Chaát dinh döôõng → Chaát höõu cô môùi + Muøn + CH4 + CO2 +NH3 + H2S + Mecaptan …

Caùc chaát khí cô baûn hình thaønh töø baõi choân laáp: caùc khí cô baûn sinh ra töø baõi choân laáp ñöa ra trong baûng 3.13. Baûng 3.13. Caùc khí ñaëc tröng sinh ra töø baõi choân laáp raùc

Caùc loaïi khí cô baûn Thaønh phaàn % (theå tích) Meâ tan - CH4 Caùcbon dioxit - CO2 Ni tô - N2 Oâxy - O2 Amoâniaùc NH3 Hydrosunphua - H2S vaø mecaptan Hydro - H2 Oâxít cacbon - CO Caùc thaønh phaàn khaùc

45 – 60 40 - 60 2 - 5 0,1 – 1,0 0,1 – 1,0 0 – 1,0 0 – 0,2 0 – 0,2 0,01 – 0,6

(Nguoàn: Martin N. Sara. Standard Handbook for Solid and Hazardous Waste Facility Assessment. Lewis Publishers, and imprint of CRC Press. 1994) Ngoaøi caùc chaát treân ngöôøi ta coøn tìm ra raát nhieàu caùc chaát höõu cô khaùc ñöôïc sinh ra töø caùc baõi choân laáp raùc vôùi noàng ñoä raát thaáp: nhö aceâtoân = 6838 ppm; benzen = 2057 ppm; toâluen = 34000 ppm; xylen = 2651 ppm .



caùc tieâu chuaån moâi tröôøng vieät nam veà khoâng khí

TIEÂU CHUAÅN VIEÄT NAM TCVN 5937-1995 Chaát löôïng khoâng khí

Tieâu chuaån chaát löôïng khoâng khí xung quanh (Air quannlity - Ambient Air Quanlity Standards)

1. Phaïm vi aùp duïng 1.1. Tieâu chuaån naøy quy ñònh giaù trò giôùi haïn caùc thoâng soá cô baûn (bao goàm buïi lô löûng, CO, NO2, SO2, O3 vaø chì) trong khoâng khí xung quanh. 1.2. Tieâu chuaån naøy aùp duïng ñeå ñaùnh giaù möùc chaát löôïng khoâng khí xung quanh vaø giaùm saùt tình traïng oâ nhieãm khoâng khí. 2. Giaù trò giôùi haïn Giaù trò giôùi haïn caùc thoâng soá cô baûn trong khoâng khí xung quanh cho trong baûng P1. Baûng P1. Giaù trò giôùi haïn caùc thoâng soá cô baûn trong khoâng khí xung quanh

(mg/m3) TT Thoâng soá Trung bình

1 giôø Trung bình

8 giôø Trung bình

24 giôø 1 CO 40 10 5 2 NO2 0,4 - 0,1 3 SO2 0,5 - 0,3 4 Pb - - 0,005 5 O3 0,2 - 0,06 6 Buïi lô löûng 0,3 - 0,2

Chuù thích: phöông phaùp laáy maãu, phaân tích, tính toaùn xaùc ñònh caùc thoâng soá cuï theå ñöôïc quy ñònh trong caùc TCVN töông öùng.

TIEÂU CHUAÅN VIEÄT NAM TCVN 5938-1995

Chaát löôïng khoâng khí Noàng ñoä toái ña cho pheùp cuûa moät soá chaát ñoäc haïi trong khoâng khí xung quanh 1. Phaïm vi aùp duïng 1.1. Tieâu chuaån naøy quy ñònh noàng ñoä toái ña cho pheùp cuûa moät soá chaát ñoäc haïi trong khoâng khí xung quanh bao goàm ñaát voâ cô, höõu cô... sinh ra do caùc hoaït ñoäng kinh teá cuûa con ngöôøi. 1.1. Tieâu chuaån naøy aùp duïng ñeå ñaùnh giaù ñònh möùc chaát löôïng khoâng khí vaø giaùm saùt tình traïng oâ nhieãm khoâng khí chung quanh. 1.3. Tieâu chuaån naøy khoâng aùp duïng ñoái vôùi phaïm vi caùc cô sôû saûn xuaát coâng nghieäp. 2. Giaù trò giôùi haïn 1.1. Noàng ñoä toái ña cho pheùp cuûa moät soá chaát ñoäc haïi trong khoâng khí xung quanh cho trong baûng P2.



Baûng P2. Noàng ñoä toái ña cho pheùp cuûa moät soá chaát ñoäc haïi trong khoâng khí xung quanh (mg/m3)

TT Teân chaát Coâng thöùc hoùa hoïc Trung bình ngaøy ñeâm

1 laàn toái ña

1 Acrylonitril CH2=CHCN 0,2 5 2 Ammonium NH3 0,2 - 3 Aniline C6H5NH2 0,03 0,05 4 Anhydrit vanadic V2O5 0,002 0,05 5 Asen (hôïp chaát voâ cô tính

theo As) As 0,003 -

6 Asen hydrua (Asin) AsH3 0,002 - 7 Axit axetic CH3COOH 0,06 0,2 8 Axit clohydric HCl 0,06 - 9 Axit nitric HNO3 0,15 0,4

10 Axit sulfuric H2SO4 0,1 0,3 11 Benzen C6H6 0,1 1,5 12

Buïi chöùa SiO2 : • Dianas 85-90% SiO2 • Gaïch chòu löûa 50% SiO2 • Ximaêng 10% SiO2 • Dolomit 8% SiO2

0,05 0,1 0,1

0,15

0,15 0,3 0,3 0,5

13 Buïi chöùa amiaêng 0 0 14 Cadmi (khoùi goàm oxit vaø kim

loaïi tính theo Cd) 0,001 0,003

15 Cacbon disunfua CS2 0,005 0,03 16 Cacbontetraclorua CCl4 2 4 17 Clorofoc CHCl3 0,02 - 18 Chì tetraetyl Pb(C2H5)4 0 0,005 19 Clo Cl2 0,03 0,1 20 Benzidin NH2 (C6H4)2NH2 0 0 21 Crom kim loaïi vaø caùc hôïp

chaát Cr 0,0015 0,0015

22 1,2-dicloetan C2H4Cl2 1 3 23 DDT C8H11Cl4 0,5 - 24 Hydroflorua HF 0,005 0,02 25 Fomaldehyt HCHO 0,012 0,012 26 Hydrosunfua H2S 0,008 0,008 27 Hydroxyanua HCN 0,01 0,01 28 Mangan vaø caùc hôïp chaát (tính

theo MnO2) Mn/MnO2 0,01 -

29 Niken (kim loaïi vaø caùc hôïp chaát)

Ni 0,001 -

30 Naphta 4 - 31 Phenol C6H5OH 0,01 0,01 32 Styren C6H5CH=CH2 0,003 0,003 33 Toluen C6H5CH3 0,6 0,6



TT Teân chaát Coâng thöùc hoùa hoïc Trung bình ngaøy ñeâm

1 laàn toái ña

34 Tricloetylen ClCH=CCl2 1 4 35 Thuûy ngaân (kim loaïi vaø caùc

hôïp chaát) Hg 0,0003 -

36 Vinylclorua ClCH=CH2 - 13 37 Xaêng 1,5 5,0 38 Tetracloetylen C2Cl4 0,1 -

Chuù thích: Phöông phaùp laáy maãu, phaân tích, tính toaùn xaùc ñònh töøng thoâng soá cuï theå ñöôïc quy ñònh trong caùc TCVN töông öùng.

TIEÂU CHUAÅN VIEÄT NAM TCVN 5939-1995 Tieâu chuaån khí thaûi coâng nghieäp ñoái vôùi buïi vaø caùc hôïp chaát voâ cô

1. Phaïm vi aùp duïng 1.1. Tieâu chuaån naøy quy ñònh giaù trò noàng ñoä toái ña cuûa caùc chaát voâ cô vaø buïi khí thaûi coâng nghieäp (tính baèng mg/m3 khí thaûi) khi thaûi vaøo khoâng khí chung quanh. 1.2. Tieâu chuaån naøy aùp duïng ñeå kieåm soaùt noàng ñoä caùc chaát voâ cô vaø buïi trong thaønh phaàn khí thaûi coâng nghieäp tröôùc khi thaûi vaøo khoâng khí xung quanh. 2. Giaù trò giôùi haïn 2.1. Danh muïc vaø giaù trò giôùi haïn noàng ñoä cuûa caùc chaát voâ cô vaø buïi trong khí thaûi coâng nghieäp khi xaû vaøo khí quyeån phaûi phuø hôïp vôùi quy ñònh trong baûng P4. 2.2. Giaù trò giôùi haïn ôû coät A aùp duïng cho caùc cô sôû ñang hoaït ñoäng. Giaù trò giôùi haïn ôû coät B aùp duïng cho taát caû caùc cô sôû keå töø ngaøy cô quan quaûn lyù moâi tröôøng quy ñònh. 2.3. Ñoái vôùi khí thaûi cuûa moät soá hoaït ñoäng saûn xuaát, kinh doanh, dòch vuï ñaëc thuø, khi thaûi vaøo khí quyeån theo tieâu chuaån rieâng.

Baûng P4. Giaù trò giôùi haïn toái ña cho pheùp cuûa buïi vaø caùc hôïp chaát voâ cô trong khí thaûi coâng nghieäp (mg/m3)

TT Thoâng soá Giaù trò giôùi haïn A B

01 Buïi khoùi: • Naáu kim loaïi • Beâtoâng nhöïa • Ximaêng Caùc nguoàn khaùc

400 500 400 600

200 200 100 400

02 Buïi: • Chöùa Silic • Chöùa Amiaêng

100

0

50 0

03 Antimon 40 25 04 Asen 30 10 05 Cadmi 20 1 06 Chì 30 10 07 Ñoàng 150 20 08 Keõm 150 30 09 Clo 250 20



TT Thoâng soá Giaù trò giôùi haïn 10 HCl 500 200 11 Flo, axít HF (caùc nguoàn) 100 10 12 H2S 6 2 13 CO 1500 500 14 SO2 1500 500 15 NOX (caùc nguoàn) 2500 1000 16 NOX (cô sôû saûn xuaát axít) 4000 1000 17 H2SO4 (caùc nguoàn) 300 35 18 HNO3 2000 70 19 Amoniac 300 100

TIEÂU CHUAÅN VIEÄT NAM TCVN 5940-1995 Tieâu chuaån khí thaûi coâng nghieäp ñoái vôùi caùc chaát höõu cô

1. Phaïm vi aùp duïng 1.1. Tieâu chuaån naøy quy ñònh giaù trò toái ña noàng ñoä cuûa caùc chaát höõu cô trong khí thaûi coâng nghieäp (tính baèng mg/m3) khi thaûi vaøo khoâng khí xung quanh. Khí thaûi coâng nghieäp noùi trong tieâu chuaån naøy laø khí thaûi do quaù trình saûn xuaát, kinh doanh, dòch vuï vaø caùc hoaït ñoäng khaùc taïo ra. 1.2. Tieâu chuaån naøy duøng ñeå kieån soaùt noàng ñoä caùc chaát höõu cô trong thaønh phaàn khí thaûi coâng nghieäp tröôùc khi thaûi vaøo khoâng khí xung quanh. 2. giaù trò giôùi haïn 2.1. Teân, coâng thöùc hoùa hoïc vaø giaù trò giôùi haïn noàng ñoä cuûa caùc chaát höõu cô trong khí thaûi coâng nghieäp xaû vaøo khí quyeån phaûi phuø hôïp vôùi quy ñònh trong baûng P5. 2.2. Ñoái vôùi khí thaûi cuûa moät soá hoaït ñoäng saûn xuaát, kinh doanh, dòch vuï ñaëc thuø, khi thaûi vaøo khí quyeån phaûi theo quy ñònh ôû caùc baûng tieâu chuaån rieâng.

Baûng P5. Giôùi haïn thaûi toái ña cho pheùp caùc chaát höõu cô vaøo khoâng khí (mg/m3) TT Teân Coâng thöùc hoùa hoïc Giôùi haïn toái ña 1 Axeton CH3COCH3 2400 2 Acetylen tetrabromua CHBr2CHBr2 14 3 Acetaldehyd CH3CHO 270 4 Acroleine CH2=CHCHO 1,2 5 Amylacetat CH3COOC5H11 525 6 Anilin C6H5NH2 19 7 Anhydrit acetic (CH3 CO)2O 360 8 Bezidin NH2 (C6H4)2NH2 0 9 Benzen C6H6 80

10 Benzyl clorua C6H5CH2Cl 5 11 Butadien C4H6 2200 12 Butan C4H10 2350 13 Butyl acetat CH3COOC4H9 950 14 n-Butanol C4H9OH 300 15 Butylamin CH3(CH2)2CH2NH2 15



TT Teân Coâng thöùc hoùa hoïc Giôùi haïn toái ña 16 Creson (o-, m-, p- ) CH3C6H4OH 22 17 Clobenzen C6H5Cl 350 18 Cloroform CHCl3 240 19 β-Cloropren CH2=CClCH=CH2 15 20 Clopicrin CCl3NO2 0,7 21 Cyclohexan C6H12 1300 22 Cyclohexanol C6H11OH 410 23 Cyclohexanon C6H10O 400 24 Cyclohexen C6H10 1350 25 Dietylamin (C2H5)2NH 75 26 Diflodibrommetan CF2Br2 860 27 o-Diclobenzen C6H4Cl2 300 28 1,1-Dicloetan CHCl2CH3 400 29 1,2-Dicloetylen ClCH=CHCl 790 30 1,2-Diclodiflometan CCl2F2 4950 31 Dioxan C4H8O2 360 32 Dimetylanilin C6H5 N(CH3)2 25 33 Dicloetyl ete (ClCH2CH2)2O 90 34 Dimetylformamit (CH3)2NOCH 60 35 Dimetylsunfat (CH3)2SO4 0,5 36 Dimetylhydrazin (NH3)2NNH2 1 37 Dinitrobenzen (o-, p-, m-) C6H4(NO2)2 1 38 Etylaxetat CH3COOC2H5 1400 39 Etylamin CH3CH2NH2 45 40 Etylbenzen CH3CH2C6H5 870 41 Etylbromua C2H5Br 890 42 Etylendiamin NH2CH2CH2NH2 30 43 Etylendibromua CHBr=CHBr 190 44 Etanol C2H5OH 1900 45 Etylacrilat CH2= CHCOOC2H5 100 46 Etylen clohydrin CH2ClCH2OH 16 47 Etylen oxyt CH2OCH2 20 48 Etyl ete C2H5OC2H5 1200 49 Etyl clorua CH3CH2Cl 2600 50 Etylsilicat (C2H5)4SiO4 850 51 Etanolamin NH2CH2CH2OH 45 52 Fufuryl C4H3OCHO 20 53 Formaldehyt HCHO 6 54 Fufuryl C4H3OCH2OH 120 55 Flotriclometan CCl3F 5600 56 n-Heptan C7H16 2000 57 n-Hexan C6H14 450 58 Isopropylamin (CH3)2CHNH2 12



TT Teân Coâng thöùc hoùa hoïc Giôùi haïn toái ña 59 Isobutanol (CH3)2CHCH2OH 360 60 Metylaxetat CH3 COO CH3 610 61 Metylacrylat CH2=CHCOO CH3 35 62 Metanol CH3OH 260 63 Metylaxetylen CH3C=CH 1650 64 Metylbromua CH3Br 80 65 Metylcyclohecxan CH3C6H11 2000 66 Metylcyclohecxanol CH3C6H10OH 470 67 Metylcyclohecxanon CH3C6H9O 460 68 Metylclorua CH3Cl 210 69 Metylen Clorua CH2Cl2 1750 70 Metyl Clorofom CH3CCl3 2700 71 Monometylanilin C6H5NHCH3 9 72 Metannolamin HO CH2NH2 31 73 Naphtalen C10H8 150 74 Nitrobenzen C6H5NO2 5 75 Nitroetan CH3 CH2NO2 310 76 Nitroglycerin C3H5(NO2)3 5 77 Nitrometan CH3NO2 250 78 2-Nitropropan CH3 CHNO2 CH3 1800 79 Nitrotoluen NO2C6H4 CH3 30 80 Octan C8H18 2850 81 Pentan C5H12 2950 82 Pentanon CH3CO(CH2)2CH3 700 83 Phenol C6H5OH 19 84 Phenylhydrazin C6H5NHNH2 22 85 Tetracloetylen CCl2=CCl2 670 86 Propanol CH3CH2CH2OH 980 87 Propylaxetat CH3COOC3H7 840 88 Propylendiclorua CH3CHClCH2Cl 350 89 Propylenoxyt C3H6O 240 90 Propylen Ete C3H5O C3H5 2100 91 Pyrindin C5H5N 30 92 Pyren C16H10 15 93 Quinon C6H4O2 0,4 94 Styren C6H5 CH= CH2 420 95 Tetrahydrofural C4H8O 590 96 1,1-2,2-Tetracloetan Cl2HCCHCl2 35 97 Tetraclometan CCl4 65 98 Toluen C6H5CH3 750 99 Tetranitrometan C(NO2)4 8

100 Toluidin CH3C6H4NH2 22 101 Toluen-2,4-Diisocyanat CH3C6H3(NCO)2 0,7



TT Teân Coâng thöùc hoùa hoïc Giôùi haïn toái ña 102 Trietylamin (C2H5)3N 100 103 1,1,2-Tricloetan CHClCH2Cl 1080 104 Tricloetylen ClCH=CCl2 110 105 Triflobrommetan CBrF3 6100 106 Xylen (o-, m-, p-) C6H4(CH3)2 870 107 Xylidin (CH3)2C6H3NH2 50 108 Vinylclorua CH2=CHCl 150 109 Vinyltoluen CH2 =CHC6H4CH3 480

Chuù thích: Phöông phaùp laáy maãu, phaân tích, tính toaùn ñeå xaùc ñònh giaù trò noàng ñoä caùc chaát höõu cô cuï theå trong khí thaûi coâng nghieäp ñöôïc quy ñònh trong caùc TCVN töông öùng.



DANH MUÏC TIEÂU CHUAÅN BAÉT BUOÄC BAN HAØNH KEØM THEO QUYEÁT ÑÒNH SOÁ 35/2002/QÑ-BKHCNMT NGAØY 25/6/2002

******************************** 10.3. Khí thaûi coâng nghieäp – Tieâu chuaån thaûi theo thaûi löôïng

Coâng thöùc tính noàng ñoä chaát oâ nhieãm:

C (mg/Nm3) = TCth ⋅ KQ ⋅ KCN ⋅ KV

Trong ñoù: − C laø noàng ñoä toái ña cho pheùp cuûa chaát oâ nhieãm trong khí thaûi ñöôïc phaùt thaûi ra, tính

baèng miligam treân meùt khoái khí thaûi ôû ñieàu kieän tieâu chuaån (mg/Nm3). − TCth laø caùc giaù trò noàng ñoä toái ña cho pheùp (mg/Nm3) cuûa chaát oâ nhieãm, theo TCVN

5939 – 1995 (ñoái vôùi chaát thaûi voâ cô) vaø TCVN 5940 – 1995 (ñoái vôùi chaát thaûi höõu cô). − KCN : heä soá theo trình ñoä coâng ngheä cuûa thieát bò − KQ : heä soá theo quy moâ nguoàn thaûi − KV : heä soá phaân vuøng − Caùc heä soá KCN, KQ, KV coù theå thay ñoåi tuøy theo yeâu caàu, muïc tieâu kieåm soaùt oâ nhieãm

cuûa caùc cô quan quaûn lyù moâi tröôøng coù thaåm quyeàn (xem theâm phuï luïc A cuûa TCVN 6994:2001).

Caùc heä soá:

Caáp coâng ngheä: Tieâu chuaån thaûi theo thaûi löôïng chia coâng ngheä thaønh 3 caáp öùng vôùi 3 giaù trò cuûa KCN (laø heä soá töông öùng vôùi trình ñoä coâng ngheä) nhö sau:

− Coâng ngheä caáp A: aùp duïng cho caùc cô sôû saûn xuaát coâng nghieäp coù caùc thieát bò môùi, hieän ñaïi, töông ñöông vôùi trình ñoä coâng ngheä hieän thôøi cuûa theá giôùi, KCN = 0,6.

− Coâng ngheä caáp B: aùp duïng cho caùc cô sôû saûn xuaát coâng nghieäp ñang hoaït ñoäng (caáp C) sau khi ñöôïc ñaàu tö caûi tieán, baûo döôõng, naâng caáp thieát bò, coâng ngheä theo yeâu caàu cuûa cô quan quaûn lyù moâi tröôøng ñeå tuaân thuû tieâu chuaån thaûi, hoaëc sau khi phaûi caûi tieán thieát bò, coâng ngheä theo nhu caàu cuûa saûn xuaát hoaëc laø thieát bò saûn xuaát caáp A nhöng ñöôïc vaän haønh, hoaït ñoäng töø sau khi Luaät baûo veä moâi tröôøng coù hieäu löïc ñeán thôøi ñieåm tieâu chuaån naøy ñöôïc coâng boá aùp duïng, KCN = 0,75.

− Coâng ngheä caáp C: aùp duïng cho caùc cô sôû saûn xuaát coâng nghieäp ñang hoaït ñoäng nhöng ñöôïc laép ñaët vaän haønh töø thaùng 1 naêm 1994 trôû veà tröôùc (ñöôïc xaây döïng tröôùc khi Luaät baûo veä moâi tröôøng coù hieäu löïc, KCN = 1.

Quy moâ nguoàn thaûi: Tieâu chuaån thaûi theo thaûi löôïng chia löu löôïng thaûi thaønh 3 caáp öùng vôùi 3 giaù trò cuûa KQ (ñaëc tröng cho quy moâ nguoàn thaûi) nhö sau: − Neáu löu löôïng Q coù giaù trò nhoû hôn 5000 m3/h (Q < 5000 m3/h) thì laáy KQ = 1 (öùng vôùi

löu löôïng Q1).

− Neáu löu löôïng Q coù giaù trò baèng hoaëc lôùn hôn 5000 m3/h ñeán nhoû hôn 20000 m3/h (5000 m3/h ≤ Q < 20000 m3/h), thì laáy KQ = 0,75 (öùng vôùi löu löôïng Q2).

− Neáu löu löôïng Q coù giaù trò baèng hoaëc lôùn hôn 20000 m3/h (Q ≥ 20000 m3/h) thì laáy KQ = 0,5 (öùng vôùi löu löôïng Q3).



Phaân vuøng: Tieâu chuaån thaûi theo thaûi löôïng quy ñònh heä soá phaân vuøng KV cho töøng khu vöïc/vuøng. Tuøy thuoäc vaøo chính saùch vaø muïc tieâu kieåm soaùt oâ nhieãm (ví duï laáy söï an toaøn cho söùc khoûe cuûa coäng ñoàng laø muïc ñích cao nhaát) cuõng nhö khuyeán khích hay khoâng khuyeán khích vieäc ñaàu tö coâng nghieäp ñoái vôùi töøng khu vöïc/vuøng cuï theå maø aùp duïng caùc heä soá KV töông öùng. Coù theå laáy caùc giaù trò cuûa KV nhö sau: − KV = 1 laø giaù trò heä soá cuûa vuøng coâng nghieäp taäp trung, taïi ñoù noàng ñoä caùc chaát oâ nhieãm

ñaõ xöû lyù (ñuùng theo möùc qui ñònh cuûa tieâu chuaån thaûi) phaùt thaûi töø caùc xí nghieäp coâng nghieäp sau khi phaân taùn vaøo khí quyeån coù noàng ñoä cuûa chuùng trong khoâng khí khoâng vöôït quaù möùc qui ñònh cuûa tieâu chuaån chaát löôïng khoâng khí xung quanh.

− KV = 1,2 ñeå öu tieân, hoaëc khuyeán khích ñaàu tö neáu soá nguoàn thaûi taïi khu vöïc noâng thoân mieàn nuùi coøn ít vaø ñôn leû.

− KV = 0,8 cho caùc khu vöïc ñoâ thò ñoâng daân, coù nhieàu coâng trình vaên hoùa, kieán truùc caàn ñöôïc öu tieân baûo veä…

− Hoaëc KV coù caùc giaù trò khaùc theo yeâu caàu thöïc teá cuûa quaûn lyù.



TCVN 6991 : 2001 CHAÁT LÖÔÏNG KHOÂNG KHÍ – KHÍ THAÛI COÂNG NGHIEÄP – TIEÂU CHUAÅN THAÛI

THEO THAÛI LÖÔÏNG CUÛA CAÙC CHAÁT VOÂ CÔ TRONG KCN Baûng P6. Noàng ñoä cho pheùp cuûa chaát voâ cô trong khí thaûi coâng nghieäp öùng vôùi löu löôïng khaùc nhau vaø trình ñoä coâng ngheä, thaûi ra trong khu coâng nghieäp (Kv = 1)

Ñôn vò tính baèng miligam treân meùt khoái khí thaûi ôû ñieàu kieän tieâu chuaån (mg/Nm3)

Teân Coâng ngheä caáp A

KCN = 0,6

Coâng ngheä caáp B

KCN = 0,75

Coâng ngheä caáp C

KCN = 1

Q1

KQ=1

Q2

KQ=0,75

Q3

KQ=0,5

Q1

KQ=1

Q2

KQ=0,75

Q3

KQ=0,5

Q1

KQ=1

Q2

KQ=0,75

Q3

KQ=0,5

1. Antimon 15 11,25 7,5 18,75 14,0625 9,375 25 18,75 12,5

2. Asen 6 4,5 3 7,5 5,625 3,75 10 7,5 5

3. Cadmi 0,6 9,45 0,3 0,75 0,5625 0,375 1 0,75 0,5

4. Chì 6 4,5 3 7,5 5,625 3,75 10 7,5 5

5. Ñoàng 12 9 6 15 11,25 7,5 20 15 10

6. Keõm 18 13,5 9 22,5 16,875 11,25 30 22,5 15

7. Clo 12 9 6 15 11,25 7,5 20 15 10

8. HCl 120 90 60 150 112,5 75 200 150 100

9. Flo, HF (caùc nguoàn)

6 4,5 3 7,5 5,625 3,75 10 7,5 5

10. H2S 1,2 0,9 0,6 1,5 1,125 0,75 2 1,5 1

11. CO 300 225 150 375 281,25 187,5 500 375 250

12. SO2 300 225 150 375 281,25 187,5 500 375 250

13. NOx (caùc nguoàn)

600 450 300 750 562,5 375 1000 750 500

14. NOx (cô sôû SX axit)

600 450 300 750 562,5 375 1000 750 500

15. H2SO4 21 15,75 10,5 26,25 196875 13,125 35 26,25 17,5

16. HNO3 42 31,5 21 52,5 39,375 26,25 70 52,5 35

17. NH3 60 45 30 75 56,25 37,5 100 75 50

TCVN 6992 : 2001 CHAÁT LÖÔÏNG KHOÂNG KHÍ – TIEÂU CHUAÅN THAÛI THEO THAÛI LÖÔÏNG CUÛA

CAÙC CHAÁT VOÂ CÔ TRONG VUØNG ÑOÂ THÒ Baûng P7. Noàng ñoä cho pheùp cuûa chaát voâ cô trong khí thaûi coâng nghieäp öùng vôùi löu löôïng khaùc nhau vaø trình ñoä coâng ngheä, thaûi ra trong vuøng ñoâ thò (Kv = 0,8)





KCN = 0,6


KCN = 0,75


KCN = 1

Q1

KQ=1

Q2

KQ=0,75

Q3

KQ=0,5

Q1

KQ=1

Q2

KQ=0,75

Q3

KQ=0,5

Q1

KQ=1

Q2

KQ=0,75

Q3

KQ=0,5

1. Antimon 12 9 6 15 11,25 7,5 20 15 10

2. Asen 4,8 3,6 2,4 6 4,5 3 8 6 4

3. Cadmi 0,48 0,36 0,24 0,6 0,45 0,3 0,8 0,6 0,4

4. Chì 4,8 3,6 2,4 6 4,5 3 8 6 4

5. Ñoàng 9,6 7,2 4,8 12 9 6 16 12 8

6. Keõm 14,4 10,8 7,2 18 13,5 9 24 18 12

7. Clo 9,6 7,2 4,8 12 9 6 16 12 8

8. HCl 96 72 48 120 90 60 160 120 80


4,8 3,6 2,4 6 4,5 3 8 6 4

10. H2S 0,96 0,72 0,48 1,2 0,9 0,6 1,6 1,2 0,8

11. CO 240 180 120 300 225 150 400 300 200

12. SO2 240 180 120 300 225 150 400 300 200


480 360 240 600 450 300 800 600 400


480 360 240 600 450 300 800 600 400

15. H2SO4 16,8 12,6 8,4 21 15,75 10,5 28 21 14

16. HNO3 33,6 25,2 16,8 42 31,5 21 56 42 28

17. Amoniac 48 36 24 60 45 30 80 60 40

TCVN 6993 : 2001 CHAÁT LÖÔÏNG KHOÂNG KHÍ – KHÍ THAÛI COÂNG NGHIEÄP – TIEÂU CHUAÅN THAÛI THEO THAÛI LÖÔÏNG CUÛA CAÙC CHAÁT HÖÕU CÔ TRONG VUØNG NOÂNG THOÂN VAØ

MIEÀN NUÙI Baûng P8. Noàng ñoä cho pheùp cuûa chaát voâ cô trong khí thaûi coâng nghieäp öùng vôùi löu löôïng khaùc nhau vaø trình ñoä coâng ngheä, thaûi ra trong vuøng noâng thoân vaø mieàn nuùi (Kv = 1,2)



KCN = 0,6


KCN = 0,75


KCN = 1

Q1

KQ=1

Q2

KQ=0,75

Q3

KQ=0,5

Q1

KQ=1

Q2

KQ=0,75

Q3

KQ=0,5

Q1

KQ=1

Q2

KQ=0,75

Q3

KQ=0,5

1. Antimon 18 13,5 9 22,5 16,875 11,25 30 22,5 15



2. Asen 7,2 5,4 3,6 9 6,75 4,5 12 9 6

3. Cadmi 0,72 0,54 0,36 0,9 0,675 0,45 1,2 0,9 0,6

4. Chì 7,2 5,4 3,6 9 6,75 4,5 12 9 6

5. Ñoàng 14,4 10,8 7,2 18 13,5 9 24 18 12

6. Keõm 21,6 16,2 10,8 27 20,25 13,5 36 27 18

7. Clo 14,4 10,8 7,2 18 13,5 9 24 18 12

8. HCl 144 108 72 180 135 90 240 180 120


7,2 5,4 3,6 9 6,75 4,5 12 9 6

10. H2S 1,44 1,08 0,72 1,8 1,35 0,9 2,4 1,8 1,2

11. CO 360 270 180 450 337,5 225 600 450 300

12. SO2 360 270 180 450 337,5 225 600 450 300


720 540 360 900 675 450 1200 900 600


720 540 360 900 675 450 1200 900 600

15. H2SO4 25,2 18,9 12,6 31,5 23,625 15,75 42 31,5 21

16. HNO3 50,4 37,8 25,2 63 47,25 31,5 84 63 42

17. NH3 72 54 36 90 67,5 45 120 90 60



Chöông Boán HOÙA HOÏC CUÛA THUÛY QUYEÅN

4.1. CHU TRÌNH VAØ ÑAËC ÑIEÅM CUÛA NÖÔÙC TRONG TÖÏ NHIEÂN 4.1.1. Thaønh phaàn cuûa nöôùc töï nhieân

Nöôùc coù coâng thöùc hoaù hoïc laø H2O, trong phaân töû cuûa noù coù hai nguyeân töû hydroâ vaø moät nguyeân töû oâxy. Nöôùc coù phaân töû löôïng M = 18 ñvC laø nöôùc thöôøng, chieám 99,8%. Nöôùc coù phaân töû löôïng M ≥ 19 ñvC laø nöôùc naëng, chieám 0,2%.

Nöôùc trong töï nhieân coù theå toàn taïi ôû ba daïng: loûng, raén, hôi, ôû nhieät ñoä thöôøng nöôùc ôû theå loûng. Phaân töû nöôùc coù moâmen löôõng cöïc cao, haèng soá ñieän moâi cao.

Caáu taïo cuûa phaân töû nöôùc goàm hai lieân keát σ laø s-p coù daïng:

Trong nöôùc, caùc phaân töû nöôùc thöôøng khoâng toàn taïi rieâng reõ maø taïo thaønh töøng nhoùm phaân töû bôûi lieân keát hydro:

M H2O < -------- > (H2O)m

m thay ñoåi theo nhieät ñoä, ôû theå hôi m = 1, ôû theå raén m = 5, 6, .... ÔÛ aùp suaát khí quyeån 1at noù soâi ôû 1000C vaø ñoâng ñaëc ôû 00C, tæ troïng laø 1kg/lit, nhieät

dung rieâng 1cal/gam0C, nhieät bay hôi 540 cal/g, söùc caêng beà maët cuûa nöôùc laø 73 dyn/cm3 vaø ñoä nhôùt laø 0,01 poise ôû 200C.

Nöôùc laø khoaùng chaát phoå bieán nhaát treân beà maët traùi ñaát, noù bao phuû ¾ beà maët traùi ñaát. Toång löôïng nöôùc töï nhieân treân traùi ñaát laø 1.386 trieäu km3 (97,5% laø nöôùc maën). Nöôùc ngoït chæ chieám 35 trieäu km3. Nhu caàu söû duïng nöôùc treân theá giôùi laø 3,900 trieäu km3.

Nöôùc ñoùng vai troø quan troïng trong nhieàu quaù trình, dieãn ra trong töï nhieân vaø trong cuoäc soáng cuûa con ngöôøi. Nöôùc chieám tôùi 80% trong vaät theå soáng, ôû ñoäng vaät cao caáp nöôùc chieám tôùi 60 – 70%, caùc sinh vaät döôùi bieån nhö söùa bieån, moät soá loaïi taûo, nöôùc chieám tôùi 90%, nhöng trong caùc vi khuaån baøo töû daïng beàn vöõng thì nöôùc chæ chieám khoaûng 50% KL.

Trong coâng nghieäp, ngöôøi ta söû duïng nöôùc laøm nguyeân lieäu vaø nguoàn naêng löôïng, laøm dung moâi, laøm chaát taûi nhieät vaø duøng ñeå vaän chuyeån nguyeân vaät lieäu...

Tính bình quaân thì haøng naêm moät ngöôøi duøng khoaûng 250m3. Nöôùc töï nhieân laø nöôùc maø chaát löôïng vaø soá löôïng cuûa noù ñöôïc hình thaønh döôùi aûnh

höôûng cuûa caùc quaù trình töï nhieân khoâng coù söï taùc ñoäng cuûa con ngöôøi. Nöôùc töï nhieân laø dung moâi toát ñeå hoaø tan caùc chaát nhö: axít, bazô, muoái. Tuøy theo ñoä

khoaùng, nöôùc chia ra laøm: nöôùc ngoït (löôïng muoái <1g/l), nöôùc lôï (10-50 g/l) vaø nöôùc muoái (>50 g/l).

Nöôùc ngoït chia laøm: nöôùc khoaùng ít (ñeán 200mg/l), khoaùng trung bình (200-500mg/l), nöôùc khoaùng cao (töø 500-1000 mg/l).

Ñoä maën coù theå ñöôïc xaùc ñònh qua ñoä daãn ñieän (EC), EC ñöôïc ño qua ñôn vò micro Siemen/cm (μS/cm).

Ñoä maën (0/00 hoaëc ppt) = K.EC (μS/cm).1000 K = 0,50 - 0,85 (tuøy töøng vuøng) 1 mS/cm = 100 mS/m = 1000 μS/cm

H H

O

α=1050



4.1.2. Chu trình nöôùc toaøn caàu Nguoàn nöôùc trong töï nhieân luoân ñöôïc luaân hoài theo chu trình thuyû vaên (hình 4.1). Nguoàn

nöôùc ngoït chæ chieám moät tæ leä raát nhoû (< 3%). Trong ñoù phaàn nöôùc ngoït coù theå khai thaùc ñöôïc chæ coù 200.000 km3.

Hình 4.1. Chu trình nöôùc toaøn caàu haøng naêm. 10.3.1.1.1 10.3.1.1.2 Baûng 4.1. Chu trình luaân hoài cuûa caùc nguoàn nöôùc

Nguoàn Thôøi gian luaân hoài Nguoàn Thôøi gian luaân hoài Hôi aåm khoâng khí Soâng suoái Hôi aåm ñaát Nöôùc ñaàm laày

8 ngaøy 16 ngaøy 1 naêm 5 naêm

Hoà nöôùc ngaàm Ñaïi döông

Baêng vónh cöûu

17 naêm 1.400 naêm 2.500 naêm

4.2. SÖÏ HOAØ TAN CUÛA CAÙC KHÍ TRONG NÖÔÙC

Nöôùc coù khaû naêng hoaø tan raát nhieàu chaát khí (tröø khí meâtan - CH4) cuõng nhö chaát raén. Khi noàng ñoä chaát tan caøng lôùn thì nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch caøng cao, nhieät ñoä ñoùng baêng caøng thaáp. Caùc khí hoaø tan trong nöôùc theo caùc caùch nhö: söï haáp thuï cuûa khoâng khí vaøo nöôùc (oâxy, caùcbonic) hoaëc do quaù trình sinh hoaù trong nöôùc. Ñoä tan cuûa moät chaát khí trong nöôùc tuaân theo ñònh luaät Henry:

ai = K.pi K : haèng soá Henry ( ñôn vò: mol.L-1

.atm-1). Pi : aùp suaát rieâng phaàn cuûa chaát i ai : noàng ñoä chaát i trong chaát loûng. Baûng 4.2. Giaù trò K cuûa moät soá khí ôû 250C

Khí K (mol.L-1.atm-1) Khí K (mol.L-1

.atm-1) H2 N2

CO2

7,8 x 10-4 6,5 x 10-4

3,4 x 10-2

CO O2 O3

9 x 10-4

1,3 x 10-3 1,3 x 10-2

Hôi nöôùc trong khoâng khí 13.000km3

Möa treân ñaát lieàn 110.000km3

Möa treân bieån 390.000km3

Boác hôi töø bieån 430.000km3

Ñaïi döông 1.348x106km3

Nöôùc ngaàm 8 trieäu km3

Chaûy traøn töø ñaát40.000 km3

Soâng hoà 200.000 km3

Baêng tuyeát 29 trieäu km3

Boác hôi töø ñaát lieàn70.000 km3



4.2.1. Söï hoaø tan cuûa oxi vaøo nöôùc Trong lónh vöïc moâi tröôøng nöôùc, nghieân cöùu söï hoøa cuûa oxi trong nöôùc coù moät yù nghóa

quan troïng. Thoâng qua noàng ñoä oxi hoaø tan trong nöôùc (DO) ngöôøi ta coù theå bieát ñöôïc möùc ñoä nhieãm baån hoaëc khaû naêng töï laøm saïch cuûa moät con soâng, ao, hoà…

Trong khí quyeån chöùa 0.21 atm O2, töø baûng treân ta coù theå tính ñöôïc löôïng oâ xy hoøa tan ôû trong nöôùc:

[O2] = KxP(O2) = 1,3 x 10-3mol.L-1.atm-1 x 0,21atm = 2,7x10-4 mol.L-1

. Chuyeån sang mg/l ta coù: [O2] = 2,7x10-4 mol.L-1x 32 g mol-1 x 1000 mg.g-1 = 8,7 mg/l Ñoä tan cuûa khí taêng khi nhieät ñoä giaûm vaø aùp suaát taêng. Söï hoaø tan cuûa caùc chaát khí vaøo nöôùc chæ tôùi moät giaù trò giôùi haïn:ví duï ñoä hoaø tan cuûa

oâxy trong nöôùc (DO) phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä nöôùc, aùp suaát khí quyeån vaø caû ñoä maën. Döïa vaøo giaù trò DO ngöôøi ta coù theå ñaùnh giaù ñöôïc möùc ñoä nhieãm baån cuûa nguoàn nöôùc. Ñoä baõo hoaø cuûa oâxy trong nöôùc ñöa ra trong baûng 4.3.

Oxy hoaø tan coù yù nghóa lôùn ñoái vôùi quaù trình töï laøm saïch cuûa doøng soâng (phaân huûy oâ nhieãm höõu cô trong ñieàu kieän töï nhieân) vaø trong vieäc baûo veä nguoàn lôïi thuûy saûn (neáu oxy hoaø tan giaûm döôùi 50% möùc baõo hoaø seõ laøm haïi ñeâùn moät soá loaïi toâm, caù).

Baûng 4.3. Ñoä baõo hoaø cuûa oxy trong nöôùc ôû ñieàu kieän khí quyeån coù 20,90%

O2 vaø aùp suaát 760 mmHg. Noàng ñoä Cl- (mg/l) 11 Nhieä

t ñoä (0C)

0 5000 10000 Cheânh leäch theo

(100mg/l Cl-) Aùp suaát hôi baõo hoøa p (mmHg)

0 5

10 15 20 22 24 26 27 28 29 30

14,6 12,8 11,3 10,2 9,2 8,8 8,5 8,2 8,1 7,9 7,8 7,6

13,8 12,1 10,7 9,7 8,7 8,4 8,1 7,8 7,7 7,5 7,4 7,3

13,0 11,4 10,1 9,1 8,3 8,0 7,7 7,4 7,3 7,1 7,0 6,9

0,017 0,010 0,012 0,010 0,009 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008

5 7 9

13 18 22 22 25 27 28 30 32

Neáu aùp suaát khí quyeån khaùc 760 mmHg thì DO baõo hoaø ñöôïc tính theo coâng thöùc:

Pk - P

C’s = Cs x

760 - P

Trong ñoù: C’

s: DO baõo hoaø nhieät ñoä ño taïi aùp suaát P (mg/lít). Cs : DO baõo hoaø ño taïi aùp suaát 760 mmHg (mg/lít). Pk : aùp suaát khí quyeån (mmHg) p: aùp suaát hôi nöôùc baõo hoaø ôû nhieät ñoä ño (theo baûng 4.3), (mmHg)



4.2.2. Söï hoaø tan cuûa CO2 trong nöôùc

Moät soá chaát khí vöøa ñöôïc haáp thuï töø khoâng khí vöøa coù theå ñöôïc taïo thaønh trong moâi tröôøng nöôùc. Chaúng haïn khí cacbonic (CO2) maëc duø chæ chieám 0,03% trong khí quyeån nhöng vai troø cöïc kyø quan troïng trong nöôùc vì khi naøy phaûn öùng vôùi nöôùc taïo thaønh caùc ion bicacbonat (HCO3

- ) vaø cacbonat (CO32-). CO2 ñöôïc haáp thuï töø khí quyeån vaø cuõng ñöôïc taïo

ra trong nöôùc do phaân huûy caùc chaát höõu cô nhôø vi sinh vaät. Noàng ñoä CO2 trong nöôùc phuï thuoäc vaøo ñoä pH: Axit cacbonic laø axit yeáu coù 2 baäc phaân ly:

H2CO3 H+ + HCO3- (4.1)

HCO3- H+ + CO3

2- (4.2)

Söï caân baèng cuûa phaûn öùng phaân ly ñöôïc ñaëc tröng baèng caùc haèng soá K1 vaø K2

fH [ H+] fHCO3 [HCO3-]

K1 = [CO2] fE [ H+] fCO3 [CO3

2-] K2 = fHCO3 [- HCO3

-]

Trong ñoù fH, fHCO3, fCO3 – heä soá hoaït ñoä caùc ion H+, HCO3-, CO3

2- trong nöôùc. Töø phöông trình (4.3) vaø (4.4) ta thaáy töông quan haøm löôïng giöõa caùc hôïp chaát CO2,

HCO3- vaø CO3

2- taïi moät nhieät ñoä nhaát ñònh phuï thuoäc vaøo ion H+, nghóa laø phuï thuoäc vaøo ñoä pH cuûa nöôùc.

Töông quan naøy ñöôïc bieåu dieãn treân bieåu ñoà hình (4.2) Hình 4.2. Bieåu ñoà töông quan haøm löôïng cuûa CO2, HCO3

- vaø CO32- ôû nhieät ñoä 250C

vôùi caùc giaù trò pH khaùc nhau.

(4.3)

(4.4)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0

pH

Noàn

g ño

ä pha

ân tö

û hôïp

cha

át car

boni

c th

eo to

ång h

aøm

löôïn

g cu

ûa ch

uùng,

% −23CO

2CO töï do

−3HCO

pH =

8,4



Bieåu ñoà hình 4.2 cho thaáy: Khi pH < 4 trong nöôùc chæ toàn taïi CO2; Khi pH < 8, 4 trong nöôùc coù CO2 vaø HCO3

-; Khi pH > 8,4 löôïng CO2 bò trieät tieâu vaø trong nöôùc song song toàn taïi HCO3

- vaø CO32-

Khi pH > 12 trong nöôùc chæ coø ion CO3- .

Söï oån ñònh cuûa nöôùc phuï thuoäc vaøo traïng thaùi caân baèng giöõa caùc daïng hôïp chaát cuûa axit cacbonic theo phöông trình:

2HCO3- CO3

2- + CO2 + H2O (4.5)

Theo phöông trình (4.5), coù theå thaáy raèng, ñeå ñaûm baûo cho phöông trình caân baèng, khi trong nöôùc coù 1 löôïng ion HCO3

- naøo ñoù thì phaûi coù 1 löôïng CO2 töông öùng toàn taïi. Löôïng CO2 caàn coù ñoù goïi laø löôïng CO2 caân baèng. Neáu nöôùc coù löôïng CO2 hoaø tan vöôït quaù löôïng CO2 caàn baèng, thì khi tieáp xuùc vôùi caùc vaät lieäu coù chöùa CaCO3 nhö beâtoâng, CaCO3 seõ bò hoaø tan do phaûn öùng vôùi CO2 theo phöông trình:

CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 (4.6) Löôïng CO2 tham gia phaûn öùng treân goïi laø CO2 xaâm thöïc. Ngöôïc laïi, neáu nöôùc coù löôïng

CO2 hoaø tan thaáp hôn löôïng caân baèng thì moät phaàn HCO3 seõ bò phaân huûy ñeå taïo thaønh CO2 vaø CO3

2- Töông töï nhö vaäy, khi löôïng CO3

2- trong nöôùc vöôïc quaù löôïng caân baèng, noù seõ keát hôïp vôùi caùc ion Ca2+ vaø Mg2+ … hoaø tan theo phaûn öùng:

Ca2+ + CO32- CaCO3 (4.7)

Muoái CaCO3 khoù hoaø tan, deã keát baùm, laéng ñoïng trong caùc oáng daãn nöôùc laøm giaûm khaû naêng vaän chuyeån cuûa caùc ñöôøng oáng.

Nöôùc coù haøm löôïng CO2 hoaø tan ñuùng baèng haøm löôïng CO2 caân baèng goïi laø nöôùc oån ñònh. Vieäc ñaùnh giaù söï oån ñònh cuûa nöôùc ñöôïc thöïc hieän baèng caùch xaùc ñònh haøm löôïng CO2 caân baèng vaø CO2 töï do.

4.3. HOAÙ HOÏC CUÛA NÖÔÙC TÖÏ NHIEÂN 4.3.1. Hoùa hoïc nöôùc soâng 4.3.1.1. Ñaëc ñieåm chung

Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc soâng ñöôïc quyeát ñònh bôûi ñaëc tính voán coù cuûa con soâng aáy, bao goàm caùc yeáu toá sau:

- Nguoàn nöôùc cung caáp cho soâng; - Caáu taïo ñòa chaát cuûa löu vöïc soâng; - Khí töôïng, thuûy vaên cuûa löu vöïc soâng; - Khí haäu cuûa khu vöïc soâng; - Toác ñoä doøng chaûy cuûa soâng… Ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc soâng thöôøng nhoû hôn caùc loaïi nguoàn nöôùc khaùc vì nöôùc soâng

tieáp xuùc vôùi caùc taàng nham thaïch trong thôøi gian ngaén do nöôùc soâng luoân chuyeån ñoäng, khaû naêng hoøa tan caùc chaát raát thaáp. ÔÛ töøng khu vöïc nhaát ñònh thì thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc soâng töông ñoái ñoàng ñeàu do nöôùc lieân tuïc chaûy neân khaû naêng troän laãn raát cao. Coøn thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa con soâng thì raát phöùc taïp vì soâng chaûy raát nhieàu khu vöïc maø ôû ñoù caû thoå nhöôõng, khí töôïng thuûy vaên, khí haäu… ñeàu raát khaùc nhau.



Cuõng nhö caùc nguoàn nöôùc khaùc, thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc soâng cuõng bao goàm caùc ion hoaø tan, chaát lô löûng, caùc sinh vaät, caùc chaát khí hoøa tan vaø caùc chaát höõu cô.

Döïa vaøo ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc soâng, ngöôøi ta soâng thaønh 4 caáp: - Soâng caáp I coù ñoä khoaùng hoùa raát thaáp: < 200 mg/l - Soâng caáp II coù ñoä khoaùng hoùa trung bình: 200 – 500 mg/l - Soâng caáp III coù ñoä khoaùng hoùa cao: 500 – 1.000 mg/l - Soâng caáp IV coù ñoä khoaùng hoùa raát cao: >1.000 mg/l Haàu heát caùc con soáng treân traùi ñaát ñeàu laø soâng caáp I hoaëc caáp II, raát ít soâng caáp III hoaëc

caáp IV. 4.3.1.2. Caùc nguoàn cung caáp nöôùc cho soâng

Coù hai nguoàn chính cung caáp nöôùc cho soâng laø nguoàn nöôùc treân maët ñaát vaø nöôùc ngaàm. a.Nguoàn nöôùc treân maët ñaát - Nöôùc möa: tröø nhöõng côn möa coù tính chaát ñaëc bieät, coøn noùi chung nöôùc möa laø nöôùc coù ñoä khoaùng hoùa raát thaáp. Do vaäy nguoàn nöôùc möa cung caáp cho soâng thöôøng laøm cho ñoä khoaùng hoùa nöôùc soâng giaûm ñi.

Nhöng cuõng phaûi chuù yù laø nöôùc möa rôi xuoáng maët ñaát thì chuùng tuï taäp laïi taïo thaønh doøng chaûy cung caáp nöôùc cho soâng. Nhö vaäy trong quaù trình ñoù nöôùc ñaõ hoøa tan caùc chaát trong ñaát neân chuùng ta phaûi chuù yù ñeán tính khí haäu cuûa khu vöïc tröôùc khi möa. Khu vöïc coù möa seõ cung caáp nöôùc cho soâng maø tröôùc ñoù ñang laø muøa haïn haùn hay luõ luït thì khaû naêng cung caáp caùc chaát cho soâng laø raát khaùc nhau. - Nöôùc tuyeát vaø baêng: muøa ñoâng tuyeát rôi xuoáng phuû treân maët ñaát thaønh caùc taàng lôùp khaùc nhau. Muøa xuaân, tuyeát tan ra. Loaïi nöôùc naøy coù ñoä khoaùng hoùa cuõng raát thaáp. Maët khaùc khi nöôùc tuyeát chaûy treân maët ñaát chuùng chæ hoøa tan raát ít caùc chaát treân maët ñaát vì nhieät ñoä coøn raát thaáp. Nhö vaäy nguoàn nöôùc naøy chaûy vaøo soâng thöôøng laøm cho ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc soâng giaûm ñi. Nöôùc tuyeát cung caáp cho soâng caùc ion chuû yeáu thöôøng laø Ca2+, Mg2+, HCO3

- vì caùc ion naøy thöôøng coù treân maët ñaát. b. Nöôùc ngaàm

Nöôùc ngaàm do tieáp xuùc raát toát vaø laâu vôùi caùc nham thaïch, ñaát neân thöôøng coù ñoä khoaùng hoùa cao. Nöôùc ngaàm coù ôû trong caùc taàng ñòa chaát khaùc nhau vaø coù thaønh phaàn hoùa hoïc khaùc nhau neân khi chaûy ra soâng cuõng laøm cho thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc soâng thay ñoåi. - Nöôùc trong taàng ñaát boài: loaïi nöôùc naøy tuï taäp trong ñaát boài. Thöôøng laø nöôùc soâng trong muøa luõ luït daâng cao leân, bò giöõ laïi trong taàng ñaát boài, khi nöôùc soâng xuoáng thaáp thì nöôùc naøy thaám töø ñaát boài boå sung cho soâng. Ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc naøy phuï thuoäc vaøo taàn suaát luõ, thôøi gian nöôùc ngaäp vaø thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa taàng ñaát boài. Thoâng thöôøng thì nöôùc trong ñaát boài coù ñoä khoaùng hoùa cao hôn nöôùc treân maët ñaát. Nhöng cuõng coù tröôøng hôïp ngöôïc laïi, khi nöôùc maët laøm suït lôû ñaát hoaëc chaûy treân vuøng ñaát vöøa qua muøa khoâ haïn thì chuùng laïi hoøa tan nhieàu caùc chaát trong ñaát, laøm cho thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc maët thay ñoåi nhieàu, ñoä khoaùng hoùa laïi cao hôn taàng nöôùc ngaàm trong ñaát boài. - Nöôùc trong taàng ñaát ngaàm: loaïi nöôùc trong taàng saâu thöôøng coù ñoä khoaùng hoùa raát cao. Loaïi nöôùc naøy thöôøng laø nguoàn cung caáp nöôùc cho soâng veà muøa khoâ, khi nöôùc soâng xuoáng raát thaáp.

Töø söï phaân tích caùc nguoàn nöôùc cung caáp nöôùc cho soâng chuùng ta thaáy thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa nöôùc soâng coù thay ñoåi coù tính chaát muøa vuï vaø theo thôøi gian cuûa muøa, vuï aáy. Khi nguoàn nöôùc maët laø nguoàn chuû yeáu cung caáp cho soâng thì ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc soâng giaûm ñi vaø ngöôïc laïi khi nguoàn nöôùc cung caáp chuû yeáu cho soâng laø nöôùc ngaàm thì ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc soâng seõ taêng leân.



4.3.1.3. Aûnh höôûng cuûa khí haäu ñeán ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc soâng Khí haäu coù theå aûnh höôûng lôùn ñeán nguoàn cung caáp nöôùc cho soâng: khí haäu coù theå gaây ra

haïn haùn, luõ luït, möa gioù…, taïo ra caùc khu vöïc khaùc nhau nhö nhieät ñôùi, oân ñôùi, haøn ñôùi…. Taát caû nhöõng yeáu toá ñoù laøm cho löôïng nöôùc cung caáp cho soâng thay ñoåi, thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc soâng cuõng thay ñoåi.

Nhö vaäy laø moãi con soâng ñeàu coù ñoäng thaùi thuûy hoùa trung bình laø nôi toång hoøa caùc ñieàu kieän hình thaønh thaønh phaàn hoùa hoïc cuøng ñaëc tính bieán hoùa cuûa nhöõng ñieàu kieän naøy trong löu vöïc cuûa noù. 4.3.1.4. Söï lieân quan giöõa ñoä khoaùng hoùa vôùi caùc ion trong nöôùc soâng

Ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc soâng thay ñoåi khoâng nhöõng laøm cho haøm löôïng caùc ion thay ñoåi maø coøn laøm cho tyû leä haøm löôïng cuûa caùc ion cuõng thay ñoåi.

Nhìn chung ñoái vôùi caùc con soâng coù ñoä khoaùng hoùa trung bình vaø thaáp, khi ñoä khoaùng taêng leân thì haøm löôïng cuûa caùc ion cuõng taêng leân töông öùng, ñaëc bieät laø haøm löôïng Cl- vaø HCO3

- taêng raát nhanh. Ñoái vôùi caùc con soâng coù ñoä khoaùng hoùa cao, khi ñoä khoaùng hoùa taêng leân thì haøm löôïng

cuûa caùc ion cuõng taêng theo, nhöng ñaëc bieät haøm löôïng HCO3- laïi giaûm.

4.3.1.5. Söï lieân quan giöõa löu löôïng cuûa soâng vaø ñoä khoaùng hoùa Löu löôïng cuûa soâng phuï thuoäc vaøo caùc nguoàn cung caáp nöôùc cho noù. Vaøo muøa möa löu

löôïng cuûa caùc con soâng raát cao nhöng veà muøa khoâ löu löôïng cuûa chuùng laïi thaáp. Thoâng thöôøng khi löu löôïng cuûa soâng cao thì ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc soâng laïi giaûm vì nöôùc cung caáp cho soâng luùc naøy chuû yeáu do nöôùc möa hoaëc baêng tuyeát tan.

Khi löu löôïng cuûa soâng thaáp thì ñoä khoaùng hoùa cuûa soâng thöôøng taêng cao vì nguoàn cung caáp nöôùc soâng chuû yeáu laø nöôùc ngaàm.

Tuy nhieân söï thay ñoåi treân laïi phuï thuoäc vaøo ñoä lôùn cuûa soâng. Thöôøng laø soâng lôùn thì tyû leä söï thay ñoåi giöõa löu löôïng vaø ñoä khoaùng hoùa thaáp, coøn caùc con soâng nhoû thì tyû leä treân laïi raát cao. 4.3.1.6. Caùc chaát trong nöôùc soâng

Caùc chaát albumin sinh vaät khi bò phaân raõ thöôøng taïo ra trong nöôùc soâng caùc ion nhö NO3-

, NO2-, NH4

+, PO43- , Fe2+, Fe3+, Si…

- Ion NO3-

Ñoái vôùi nöôùc soâng khoâng bò oâ nhieãm, haøm löôïng NO3- khoâng cao chæ khoaûng 0,1 – 0,5

mg/l. Nhöng khi bò oâ nhieãm haøm löôïng naøy coù theå leân > 10 mg/l. Veà muøa haï do hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät taêng cao neân haøm löôïng NO3

- raát nhoû, thaäm chí coù khi baèng khoâng. Nhöng veà muûa ñoâng nhu caàu söû duïng NO3

- cuûa vi sinh vaät ít vaø cuøng vôùi söï phaân giaûi chaát höõu cô laøm cho haøm löôïng NO3

- taêng leân. - Ion NO2

- Trong nöôùc soâng haøm löôïng NO2

- ít hôn nhieàu so vôùi haøm löôïng NO3-. Haøm löôïng NO2

- chæ vaøo khoaûng 0,01 mg/l. Chæ khi nöôùc soâng bò oâ nhieãm thì haøm löôïng naøy coù theå taêng leân > 0,05 mg/l. - Ion NH4

+ Haøm löôïng NH4

+ trong nöôùc soâng thöôøng khoâng vöôït quaù 0,1 mg/l. Tröôøng hôïp nöôùc soâng bò oâ nhieãm thì haøm löôïng NH4

+ coù theå leân > 1 mg/l. - Hôïp chaát Photpho

Haøm löôïng caùc hôïp chaát photpho trong nöôùc soâng thöôøng khoâng quaù 0,05 – 0,1 mgP/l. - Caùc ion saét



Haøm löôïng cuûa caùc hôïp chaát saét trong nöôùc soâng thöôøng thay ñoåi roäng tuyø theo khu vöïc. Veà muøa möa haøm löôïng Fe trong nöôùc soâng laø thaáp nhaát, coøn veà muøa khoâ thì haøm löôïng saét trong nöôùc soâng cao hôn. - Hôïp chaát cuûa silic

Haøm löôïng cuûa caùc hôïp chaát chöùa silic trong nöôùc soâng bieán ñoåi trong phaïm vi töø 2 – 6 mgSi/l. Trong nöôùc soâng coù ñoä khoaùng hoùa thaáp thöôøng haøm löôïng Si cao.

Khi nöôùc ngaàm laø nguoàn nöôùc cung caáp chuû yeáu cho nöôùc soâng thì haøm löôïng Si cuõng taêng leân. - Caùc hôïp chaát höõu cô

Caùc chaát höõu cô coù trong nöôùc soâng toàn taïi döôùi daïng traïng thaùi caùc chaát muïc naùt bò xoái töø ñaát vaø ñaàm laày chaûy vaøo soâng vaø caùc saûn vaät ñöôïc phaân giaûi töø caùc chaát höõu cô taïo ra. Ñeå xaùc ñònh haøm löôïng caùc chaát höõu cô toàn taïi trong nöôùc ngöôøi ta duøng ñaïi löôïng chæ ñoä oxy hoùa cuûa nöôùc, vieát taét laø COD.

Ñoä oxy hoùa cuûa nöôùc laø soá miligram oxy caàn thieát ñeå oxy hoùa heát caùc chaát höõu cô coù trong moät lít nöôùc. Nhö vaäy qua löôïng oxy caàn duøng coù theå tính ra haøm löôïng caùc chaát höõu cô coù trong nöôùc.

Döïa vaøo ñoä oxy hoùa ngöôøi ta chia nöôùc soâng ra caùc loaïi sau: - Nöôùc soâng coù COD raát thaáp: COD ≤ 2 mg/l - Nöôùc soâng coù COD thaáp: COD = 2 – 5 mg/l - Nöôùc soâng coù COD trung bình: COD = 5 – 10mg/l - Nöôùc soâng coù COD hôi cao: COD = 10 – 20 mg/l - Nöôùc soâng coù COD cao: COD = 20 – 30mg/l - Nöôùc soâng coù COD raát cao: COD >30 mg/l Ñoä oxy hoùa cuûa nöôùc soâng cuõng bieán ñoåi theo vò trí cuûa soâng, theo muøa vuï, thôøi tieát, khí

haäu, theo ñòa chaát, ñòa lyù thuûy vaên… cuûa löu vöïc soâng. - Caùc chaát khí hoøa tan vaø cuûa ion H+

Haøm löôïng cuûa caùc chaát khí hoøa tan vaøo nöôùc phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá: + Baûn chaát cuûa chaát khí; + Nhieät ñoä cuûa nöôùc; + Cöôøng ñoä cuûa caùc quaù trình quang hôïp trong nöôùc; + Thaønh phaàn cuûa nöôùc boå sung cho soâng; + Aùp suaát rieâng phaàn cuûa caùc khí treân beà maët nöôùc; Haøm löôïng oxy trong nöôùc soâng phuï thuoäc raát nhieàu yeáu toá: Nhìn chung veà muøa haï, haøm löôïng oxy trong nöôùc soâng vaøo khoaûng 6 – 8 mg/l vì nhieät

ñoä cao; Veà muøa ñoâng haøm löôïng oxy taêng leân ít vaøo khoaûng 8 – 12 mg/l vì nhieät ñoä cuûa nöôùc

thaáp; Haøm löôïng naøy coøn phuï thuoäc vaøo sinh vaát soáng trong nöôùc neân coøn phuï thuoäc vaøo khí

haäu cuûa khu vöïc soâng chaûy qua. Veà muøa ñoâng haøm löôïng cuûa CO2 cao vì vi sinh vaät trong nöôùc ít hoaït ñoäng neân löôïng

CO2 tieâu thuï ít, ñoàng thôøi nguoàn nöôùc chính cung caáp cho soâng veà muøa ñoâng laø nöôùc ngaàm thöôøng coù nhieàu CO2.

Veà muøa haï nhieät ñoä cao, hoaït ñoäng cuûa caùc sinh vaät nhieàu neân haøm löôïng CO2 giaûm nhieàu, chæ vaøo khoaûng 1 – 3 mg/l. Thaäm chí coù luùc khoâng coøn CO2 trong nöôùc, neân sinh vaät phaûi laáy CO2 trong khoâng khí.

Haøm löôïng H+ trong nöôùc soâng cuõng phuï thuoäc nhieàu vaøo vuï muøa.



Giaù trò pH haàu heát caùc con soâng trong muøa ñoâng töø 6,8 ñeán 7,8 coøn trong muøa haï cao hôn, töø 7,8 ñeán 8,8.

Caùc con soâng ñöôïc boå sung nöôùc baèng nguoàn nöôùc cuûa caùc ñaàm laày thì thöôøng coù pH thaáp (pH <6). Caùc con soâng ôû khu vöïc nhieät ñôùi vaøo muøa haï ñoä pH coù theå taêng tôùi 9. 4.3.1.7. Tính khoâng ñoàng ñeàu veà thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc soâng - Tính khoâng ñoàng ñeàu veà thaønh phaàn hoùa hoïc theo chieàu daøi cuûa soâng:

Ñoä daøi cuûa caùc con soâng treân traùi ñaát raát khaùc nhau nhöng nhìn chung nöôc soâng khaùc haún caùc nguoàn nöôùc khaùc vì soâng naøo cuõng coù ñoä daøi vaøi traêm km tôùi haøng nghìn km.

Do soâng coù ñoä daøi nhö vaäy neân theo chieàu daøi cuûa soâng, thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc soâng raát khoâng ñoàng ñeàu. Söï khoâng ñoàng ñeàu naøy do caùc yeáu toá:

+ Soâng chaûy qua caùc khu vöïc coù caáu taïo ñòa chaát, tình hình ñòa lyù, thuûy vaên khaùc nhau; + Nguoàn nöôùc cung caáp cho soâng doïc theo chieáu daøi cuûa soâng raát khaùc nhau; + Hoaït ñoäng cuûa sinh vaät hai beân bôø soâng doïc theo chieàu daøi cuûa soâng cuõng raát khaùc nhau…

- Tính khoâng ñoàng ñeàu veà thaønh phaàn hoùa hoïc theo chieàu roäng cuûa soâng Tuøy thuoäc vaøo ñoä roäng cuûa soâng maø thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc soâng thay ñoåi nhieàu

hay ít. Thoâng thöôøng caùc soâng coù ñoä roäng lôùn, toác ñoä doønh chaûy nhoû thì söï khaùc bieät veà thaønh

phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc roäng theo chieàu roäng laø khaù roõ reät. Caùc con soâng nhoû, ñoä roäng heïp, toác ñoä doøng chaûy cao thöôøng thaønh phaàn hoùa hoïc ít khaùc

nhau theo chieàu roäng. Söï khaùc bieät veà thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc soâng theo chieàu roäng cuûa soâng do moät soá

nguyeân nhaân sau: + Caáu taïo ñòa chaát, thoå nhöôõng cuûa hai bôø soâng khaùc nhau; + Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa caùc nguoàn nöôùc cung caáp cho soâng ôû khu vöïc hai bôø soâng khaùc nhau; + Hoaït ñoäng cuûa daân cö, coâng nghieäp… cuûa hai bôø soâng khaùc nhau.

4.3.2. Hoùa hoïc nöôùc hoà 4.3.2.1. Ñaëc ñieåm cuûa nöôùc hoà

Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc hoà coù quan heä chaët cheõ vôùi thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc ngaàm vaø nöôùc caùc con soâng cung caáp nöôùc cho hoà. Noù cuõng bò phuï thuoäc vaøo caùc ñieàu kieän veà khí haäu, ñòa chaát thuûy vaên, thoå nhöôõng, daân cö… vuøng hoà.

Tuy nhieân khi nghieân cöùu thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc hoà ngöôøi ta thaáy coù nhieàu ñieåm khaùc nhau giöõa nöôùc hoà vaø nöôùc soâng nhö ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc hoà thöôøng cao hôn nöôùc soâng, tính khoâng ñoàng ñeàu veà thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc hoà theo chieàu daøi, chieàu roäng, ñoä saâu cuõng roõ raøng hôn nöôùc soâng…

Söï khaùc bieät aáy coù theå do caùc nguyeân nhaân sau: - Dieän tích, ñoä saâu cuûa hoà khaùc soâng. Ñoä luaân chuyeån cuûa nöôùc trong hoà keùm hôn

soâng. Do ñoù söï trao ñoåi nöôùc cuûa hoà chaäm hôn cuûa soâng raát nhieàu; - Nhieät ñoä cuûa nöôùc hoà khaùc nöôùc soâng. Söï khaùc bieät nhieät ñoä theo ñoä saâu cuûa nöôùc

hoà cuõng khaùc nöôùc soâng; - Söï bay hôi cuûa nöôùc hoà, söï keát tuûa chaát vaø hoøa tan chaát trong hoà cuõng khaùc soâng…

Do caùc ñaëc ñieåm treân cuûa nöôùc hoà so vôùi nöôùc soâng chuùng ta thaáy caùc ñieàu kieän veà khí haäu aûnh höôûng tôùi thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc hoà lôùn hôn nhieàu so vôùi nöôùc soâng. 4.3.2.2. Söï ñieàu tieát cuûa hoà



Tính ñieàu tieát cuûa hoà phuï thuoäc vaøo ñoä lôùn cuûa hoà. Ñoái vôùi caùc hoà lôùn thì tính ñieàu tieát raát cao, tyû leä nöôùc chaûy vaøo raát nhoû so vôùi löôïng

nöôùc coù trong hoà neân thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa hoà töông ñoái oån ñònh, raát ít phuï thuoäc tröïc tieáp cuûa thaønh phaàn nöôùc cung caáp cho hoà. Maët khaùc nhieät ñoä cuûa hoà khaù oån ñònh, bieán ñoåi chaäm, söï khaùc bieät nhieät ñoä theo ñoä saâu cuõng khaùc nhau vaø oån ñònh…

Taát caû nhöõng ñieàu kieän ñoù laøm cho thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc trong nhöõng hoà lôùn oån ñònh.

Ñoái vôùi nhöõng hoà nhoû tính ñieàu tieát thaáp. Ôû nhöõng hoà naøy tyû leä nöôùc cung caáp cho hoà so vôùi löôïng nöôùc trong hoà khaù cao neân thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa hoà phuï thuoäc nhieàu vaø tröïc tieáp vaøo thaønh phaàn hoùa hoïc caùc nguoàn nöôùc cung caáp cho hoà. Vì vaäy thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc caùc hoà nhoû keùm oån ñònh hôn. 4.3.2.3. Ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc hoà

Ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc hoà phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá: cöôøng ñoä bay hôi cuûa nöôùc hoà, löu löôïng nöôùc chaûy vaøo, chaûy ra, thaønh phaàn hoùa hoïc caùc nguoàn nöôùc cung caáp cho hoà, tính thaám cuûa hoà, löôïng muoái keát tuûa trong hoà…

Nhö vaäy ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc hoà cuõng thay ñoåi theo muøa, theo thôøi tieát. Caên cöù vaøo ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc hoà, ngöôøi ta chia hoà ra laøm 3 loaïi:

- Hoà nöôùc ngoït: ñoä khoaùng hoùa < 1 g/l; - Hoà nöôùc kieàm: ñoä khoaùng hoùa 1 ÷ 35 g/l; - Hoà nöôùc maën: ñoä khoaùng hoùa > 35 g/l.

1. Hoà nöôùc ngoït vaø hoà nöôùc kieàm Cuõng gioáng nhö nöôùc soâng, caùc chaát hoøa tan trong hoà nöôùc ngoït vaø hoà nöôùc kieàm chia

thaønh 5 nhoùm: a. Nhöõng ion chuû yeáu nhaát: Trong nhieàu tröôøng hôïp, khi ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc hoà

ngoït ñaït tôùi 500 mg/l thì nöôùc hoà thuoäc loaïi canxi hydro cacbonat, coù nghóa laø haøm löôïng Ca2+ vaø HCO3

- laø chuû yeáu. Khi ñoä khoaùng hoùa cuûa hoà nöôùc ngoït vaø hoà nöôùc kieàm taêng leân thì haøm löôïng SO4

2- vaø Cl- baét ñaàu chieám öu theá, haøm löôïng Ca2+, Mg2+ giaûm xuoáng, haøm löôïng Na+ taêng leân…

b. Caùc chaát khí hoøa tan: Caùc khí hoøa tan trong hoà chuû yeáu laø O2, CO2 vaø coøn coù theå coù H2S do phaân giaûi caùc chaát höõu cô maø coù.

Haøm löôïng O2, CO2 hoøa tan trong nöôùc hoà bieán ñoåi theo muøa, theo ñoä saâu vaø theo caû ngaøy, ñeâm vì nhieät ñoä cuûa nöôùc hoà thay ñoåi theo caùc yeáu toá ñoù.

Thoâng thöôøng veà muøa haï haøm löôïng O2 vaø CO2 trong nöôùc hoà thaáp vì nhieät ñoä cuûa nöôùc hoà cao, hoaït ñoäng sinh hoùa cuõng cao. Veà muøa ñoâng thì ngöôïc laïi, haøm löôïng O2 vaø CO2 cao hôn.

Theo ñoä saâu cuûa hoà haøm löôïng caùc khí hoøa tan cuõng thay ñoåi. Veà muøa haï haøm löôïng caùc khí hoøa tan taêng daàn theo ñoä saâu vì nhieät ñoä cuûa nöôùc hoà

giaûm daàn theo ñoä saâu, hoaït ñoäng cuûa sinh vaät cuõng giaûm daàn theo ñoä saâu. Coøn veà muøa ñoâng thì haøm löôïng caùc khí hoøa tan laïi giaûm daàn theo ñoä saâu vì nhieät ñoä taêng daàn theo ñoä saâu.

Theo ngaøy ñeâm, ñoái vôùi nhöõng hoà maø hoaït ñoäng cuûa sinh vaät laø yeáu, söï thay ñoåi haøm löôïng khí hoøa tan chæ phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä thì ban ngaøy löôïng khí hoøa tan giaûm, ban ñeâm haøm löôïng khí hoøa tan taêng. Coøn ñoái vôùi caùc hoà coù söï hoaït ñoäng cuûa caùc quaù trình quang hôïp thì ban ngaøy löôïng O2 taêng, CO2 giaûm coøn ban ñeâm löôïng O2 giaûm, CO2 laïi taêng.

Ñoä pH cuûa nöôùc hoà coù lieân quan chaët cheõ vôùi haøm löôïng CO2.



Nhìn chung veà muøa haï pH cuûa nöôùc hoà thöôøng cao hôn veà muøa ñoâng. Nhöõng ngaøy noùng cuûa muøa haï, nöôùc hoà coù theå coù pH lôùn hôn 8.

Theo ñoä saâu cuûa hoà giaù trò pH thöôøng giaûm daàn. c. Caùc chaát baét nguoàn töø vi sinh vaät: do sinh vaät phaân huyû taïo thaønh, haøm löôïng caùc chaát

do sinh vaät taïo ra trong hoà cuõng töông töï nhö trong soâng. Thöïc teá laø veà muøa ñoâng haøm löôïng NO3

-, NO2-, NH4

+ vaø P taêng leân cao. Ngöôïc laïi veá muøa haï chuùng giaûm ñi, ñaëc bieát laø NO3

- vaø NO2-, chuùng luoân bò tieâu hao do taùc duïng ñoàng hoùa cuûa sinh vaät.

Trong hoà cuõng coù nhöõng ñieåm khaùc trong soâng vì coù söï phaân taàng nhieät ñoä cuûa nöôùc trong hoà theo ñoä saâu.

Ôû taàng nöôùc maët söï hoaït ñoäng sinh hoùa raát cao. Taàng nöôùc ñaùy hoà do coù söï phaân giaûi caùc hôïp chaát höõu cô raát maïnh neân haøm löôïng caùc chaát coù nguoàn goác sinh vaät khaùc nhau giöõa caùc taàng trong nöôùc hoà.

Neáu nöôùc hoà khoâng coù söï xaùo troän thì veà muøa haï haøm löôïng caùc chaát taïo ra töø sinh vaät ôû taàng nöôùc maët laø thaáp nhaát coøn ôû taàng ñaùy thì cao hôn. Veà muøa ñoâng haøm löôïng caùc chaát ñoù ôû taàng nöôùc maët laïi taêng leân.

Söï toàn taïi haøm löôïng caùc chaát coù nguoàn goác sinh vaät coøn phuï thuoäc vaøo loaïi hoà. Giöõa caùc hoà coù söï hoaït ñoäng phong phuù cuûa sinh vaät vôùi caùc hoà coù söï hoaït ñoäng ngheøo naøn veà sinh vaät cuõng khaùc nhau veà haøm löôïng caùc chaát ñoù.

d. Caùc nguyeân toá vi löôïng: kim loaïi naëng (Cu, Pb, Zn, Cr, Ni… caû TBVTV). e. Caùc chaát höõu cô: Deã phaân huûy sinh hoïc vaø khoù phaân huyû sinh hoïc

Nhö vaäy, neáu xeùt veà thaønh phaàn caùc ion trong nöôùc cuûa hai loaïi hoà treân thì chuùng khoâng ñoàng nhaát vaø möùc ñoä khoâng ñoàng nhaát cuûa caùc hoà khaùc nhau cuõng khaùc nhau. Nguyeân nhaân cuûa tính khoâng ñoàng nhaát ñoù coù theå do:

- Caùc chaát trong hoà bieán ñoåi theo thôøi tieát, muøa vuï; - Nguoàn cung caáp nöôùc cho hoà khoâng ñoàng nhaát; - Nhieät ñoä trong hoà khoâng ñoàng nhaát theo ñoä saâu; - Taùc ñoäng sinh thaùi trong hoà khoâng ñoàng nhaát theo ñoä saâu; - Hình daïng cuûa hoà.

Thí duï: Caân baèng cacbonat cuûa nöôùc hoà thöôøng bieán ñoåi theo ñoä saâu: Ôû taàng nöôùc maët do taùc duïng quang hôïp cuûa sinh vaät taêng cao, löôïng CO2 giaûm ñi neân

toàn taïi caân baèng: HCO3

- H+ + CO32-

Do ñoù laøm cho pH cuûa taàng nöôùc maët cuûa hoà cao. Ôû ñoä saâu hôn toàn taïi caân baèng: CO2 + H2O HCO3

- + H+ Vaø nhö vaäy laøm cho pH cuûa nöôùc ôû taàng saâu thaáp hôn so vôùi taàng nöôùc maët. Neáu trong hoà coù caùc hôïp chaát cuûa saét thì cuõng coù söï phaân taàng roõ reät cuûa caùc hôïp chaát

naøy theo ñoä saâu. Ôû taàng maët do coù nhieàu O2 hoaø tan neân saét toàn taïi ôû daïng Fe(OH)3 keát tuûa laéng xuoáng ñaùy hoà daãn ñeán haøm löôïng Fe ôû taàng nöôùc maët raát nhoû, chæ chöøng vaøi phaàn traêm mg/l. Ôû taàng ñaùy do thieáu O2 nhieàu CO2 thì moät phaàn Fe(OH)3 taïo ra caùc hôïp chaát saét tan, phaân boá trong taàng ñaùy laøm cho haøm löôïng saét taêng cao, coù hoà haøm löôïng saét ôû taàng ñaùy leân tôùi 30 ÷ 40 mg/l. Söï cung caáp nöôùc ngaàm vaøo caùc taàng ñaùy cuûa nöôùc hoà cuõng gaây söï khaùc bieät haøm löôïng cuûa taàng ñaùy vôùi taàng nöôùc maët. 2. Hoà nöôùc nhaân taïo



Hoà chöùa nöôùc nhaân taïo ñöôïc xaây döïng ñeå baét caùc doøng chaûy treân maët ñaát phuïc vuï nhu caàu kinh teá quoác daân moät caùch hôïp lyù hôn nhö: cung caáp nöôùc töôùi cho noâng nghieäp, cho daân sinh, cho giao thoâng vaän taûi, haïn cheá luõ luït, cung caáp naêng löôïng, thay ñoåi khí haäu, du lòch…

Khi hoà xaây döïng xong baét ñaàu tröõ nöôùc thì ôû giai ñoaïn ñaàu tieân thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc hoà phuï thuoäc hoaøn toaøn vaøo thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nguoàn nöôùc cung caáp cho hoà. Tieáp theo thôøi kyø naøy, do loøng hoà khoâng ñöôïc doïn saïch, coøn raát nhieàu sinh vaät neân khi bò ngaäp nöôùc, caùc sinh vaät bò cheát, thoái röõa seõ cung caáp cho nöôùc hoà löôïng chaát höõu cô raát cao, luùc naøy nöôùc hoà coù theå bò oâ nhieãm naëng, haøm löôïng caùc chaát NO3

-, NO2-, H2S taêng leân raát

nhieàu. Khi caùc sinh vaät bò ngaäp trong loøng hoà bò cheát vaø phaân giaûi heát, hoaït ñoäng sinh hoïc trong

hoà seõ oån ñònh vaø thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc trong hoà cuõng oån ñònh. Baét ñaàu töø thôøi gian naøy ñoäng hoùa cuûa caùc chaát trong hoà nöôùc nhaân taïo laïi gioáng hoà nöôùc ngoït.

Trong quaù trình söû duïng hoà nhaân taïo, vieäc duy trì laâu daøi chaát löôïng nöôùc toát laø nhieäm vuï raát quan troïng. Ñeå ñaûm baûo cho hoà coù ñoä khoùang hoùa thaáp nhaát, saïch seõ nhaát chuùng ta caàn chuù yù laøm caùc coâng vieäc sau:

- Cuoái muøa khoâ neân thaùo heát nöôùc hoà. Muoán thaùo kieät nöôùc hoà caàn thieát keá coáng thoaùt nöôùc sao cho thaùo ñöôïc heát lôùp nöôùc ôû ñaùy hoà. Coù theå keát hôïp vôùi vieäc veùt buøn, laøm veä sinh loøng hoà;

- Tích nöôùc laïi vaøo muøa möa; - Giöõ veä sinh moâi tröôøng toaøn khu vöïc hoà.

3. Hoà nöôùc maën Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc trong hoà nöôùc maën gioáng nhö hoà nöôùc ngoït vaø hoà nöôùc

kieàm. Noù cuõng noù cuõng bao goàm caùc ion chuû yeáu nhö laø Cl-, SO42-, HCO3

-, CO32-, Na+, K+,

Mg2+, Ca2+, nhöng haøm löôïng cuûa caùc chaát trong hoà nöôùc maën cao hôn raát nhieàu so vôùi hoà nöôùc ngoït vaø hoà nöôùc kieàm. Coù moät soá hoà nöôùc maën haøm löôïng cuûa caùc chaát coù theå ñaït tôùi traïng thaùi baõo hoøa.

Vì trong hoà nöôùc maën ñoä khoaùng hoùa raát cao, neân nhieät ñoä trong hoà naøy bieán ñoåi trong moät khoaûng raát roäng. Nhieät ñoä naøy coù theå dao ñoäng töø 2530K ñeán 2930K, caù bieät hoà coù theå leân tôùi 3530K.

Söï taïo muoái cuûa hoà: thaønh phaàn ion cuûa nöôùc hoà nöôùc maën töï nhieân khoâng ngöøng thay ñoåi do bò aûnh höôûng cuûa söï thay ñoåi ñieàu kieän khí töôïng, thuûy vaên. Söï bieán ñoåi naøy coù theå chia ra: Söï bieán ñoåi coù tính chaát thöôøng xuyeân; Söï bieán ñoåi coù tính chaát tuaàn hoaøn thöôøng dieãn ra theo caùc quaù trình;

Cuoái muøa khoâ noàng ñoä caùc muoái raát lôùn, vöôït quaù möùc baõo hoøa neân chuùng keát tinh thaønh caùc lôùp muoái ôû ñaùy hoà.

Vaøo muøa möa, do ñöôïc cung caáp nöôùc möa vaø caùc nguoàn nöôùc khaùc neân muoái ôû ñaùy hoà tan ra vaø boå sung cho thaønh cuûa nöôùc hoà.

Haøm löôïng muoái cuõ tan ra khoâng heát laïi coù löôïng muoái môùi keát tinh phuû leân. Daàn daàn caùc lôùp muoái naøy ngaøy caøng daøy, taïo thaønh lôùp muoái traàm tích coá ñònh, ngöôøi ta goïi laø lôùp traàm tích goác.

Trong quaù trình keát tinh cuûa muoái trong hoà, thöôøng nhöõng muoái coù ñoä hoøa tan nhoû nhaát seõ keát tinh tröôùc roài ñeán caùc loaïi muoái coù ñoä hoøa tan cao hôn. Söï keát tinh naøy coù theå taïo ra ñoä taäp trung raát lôùn cuûa moät loaïi muoái naøo ñaáy neân coù theå tao ra caùc moû muoái sau khi hoà ñaõ bò caïn kieät. Rieâng muoái NaCl thöôøng coù nhieàu nhaát trong caùc hoà nöôùc maën cho neân chuùng ta thaáy coù raát nhieàu moû muoái aên treân traùi ñaát.



Nhö vaäy hoà nöôùc maën thöôøng coù ôû nhöõng vuøng ñaát chua, maën maø ôû ñoù löôïng nöôùc boác hôi cao hôn löôïng löôïng nöôùc möa cung caáp cho hoà.

Trong hoà nöôùc maën ngöôøi ta coù theå khai thaùc nhieàu nguyeân lieäu quyù nhö NaCl, Na2SO4.10H2O, Mg, K, Cl2, Br2, I2… ñöôïc söû duïng roäng raõi trong neàn kinh teá quoác daân 4.3.3. Hoùa hoïc nöôùc ngaàm 4.3.3.1. Ñaëc ñieåm hình thaønh thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa nöôùc ngaàm

Nöôùc ngaàm laø nöôùc ôû theå loûng chöùa ñaày trong caùc loã hoång cuûa ñaát vaø nham thaïch taïo neân voû quaû ñaát. Thaønh phaàn cuûa ñaát vaø nham thaïch raát phöùc taïp neân khi nöôùc ngaàm tieáp xuùc vôùi caùc thaønh phaàn naøy thì thaønh phaàn nöôùc ngaàm bò chi phoái chuû yeáu bôûi thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa ñaát vaø nham thaïch chöùa noù neân cuõng raát phöùc taïp.

Sau ñaây chuùng ta nguyeân cöùu moät soá ñaëc ñieåm chung cuûa quaù trình hình thaønh thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc ngaàm: 1. Nöôùc ngaàm tieáp xuùc tröïc tieáp vaø hoaøn toaøn vôùi ñaát vaø nham thaïch: nöôùc ngaàm coù theå laø caùc maøng moûng bao phuû caùc phaàn töû nhoû beù cuûa cuûa ñaát, nham thaïch; laø chaát loûng ñöôïc chöùa ñaày trong caùc oáng mao daãn nhoû beù giöõa caùc haït ñaát, ñaù; nöôùc ngaàm coù theå taïo ra caùc tia nöôùc nhoû trong caùc taàng ngaám nöôùc; thaäm chí noù coù theå taïo ra khoái nöôùc ngaàm raát daøy trong caùc taàng ñaát, nham thaïch.

Thôøi gian tieáp xuùc cuûa nöôùc ngaàm vôùi ñaát vaø nham thaïch laïi raát daøi neân taïo ñieàu kieän cho caùc chaát ôû trong ñaát vaø nham thaïch tan trong nöôùc ngaàm. Nhö vaäy thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc ngaàm chuû yeáu phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa caùc taàng ñaát, nham thaïch chöùa noù. 2. Caùc loaïi ñaát, nham thaïch cuûa voû quaû ñaát chia thaønh caùc taàng lôùp khaùc nhau. Moãi taàng lôùp ñoù coù thaønh phaàn hoùa hoïc khaùc nhau. Giöõa caùc taàng, lôùp ñaát, nham thaïch thöôøng coù caùc lôùp khoâng thaám nöôùc. Vì vaäy nöôùc ngaàm cuõng ñöôïc chia thaønh caùc taàng, lôùp khaùc nhau vaø thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa caùc taàng lôùp ñoù cuõng khaùc nhau. 3. Aûnh höôûng cuûa khí haäu ñoái vôùi nöôùc ngaàm khoâng ñoàng ñeàu.

Nöôùc ngaàm ôû taàng treân cuøng, saùt maët ñaát chòu aûnh höôûng cuûa khí haäu. Caùc khí hoøa tan trong taàng nöôùc ngaàm naøy do nöôùc möa, nöôùc soâng, nöôùc hoà… mang ñeán. Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc ngaàm taàng naøy chòu aûnh höôûng nhieàu cuûa thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc maët do ñoù cuõng chòu aûnh höôûng nhieàu cuûa khí haäu.

Traùi laïi nöôùc ngaàm ôû taàng saâu laïi ít hoaït khoâng chòu aûnh höôûng cuûa khí haäu. Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc ngaàm thuoäc taàng naøy chòu aûnh höôûng tröïc tieáp cuûa thaønh phaàn hoùa hoïc taàng nham thaïch chöùa noù.

Caên cöù theo ñoä sau cuûa taàng nöôùc ngaàm maø chia ra laøm 3 taàng nöôùc ngaàm. - Nöôùc taàng treân: taàng nöôùc naøy naèm treân maët goác xaâm thöïc vaø do nöôùc maët ñaát thaám töø treân xuoáng. Nöôùc trong taàng naøy giao löu maïnh. Thaønh phaàn hoùa hoïc chòu aûnh höôûng cuûa nguoàn nöôùc maët, cuûa thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa taàng ñaát chöùa noù vaø cuûa caû khí haäu. - Nöôùc taàng giöõa: nöôùc taàng naøy chaäm giao löu, ít chòu aûnh höôûng cuûa khí haäu. - Nöôùc taàng döôùi: nöôùc ôû taàng naøy khoâng chòu aûnh höôûng cuûa nöôùc maët ñaát neân khoâng chòu aûnh höôûng cuûa khí haäu. 4. Thaønh phaàn cuûa nöôùc ngaàm khoâng nhöõng chòu aûnh höôûng veà thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa taàng nham thaïch chöùa noù maø coøn phuï thuoäc vaøo tính chaát vaät lyù cuûa caùc taàng nham thaïch ñoù.



ÔÛ caùc taàng saâu khaùc nhau, nham thaïch coù nhieät ñoä vaø aùp suaát khaùc nhau neân nöôùc chöùa trong caùc taàng nham thaïch ñoù cuõng coù nhieät ñoä vaø aùp suaát khaùc nhau.

Vì vaäy nöôùc ngaàm ôû caùc taàng raát saâu coù theå coù aùp suaát haøng ngaøn N/m2 vaø nhieät ñoä coù theå lôùn hôn 3730K. 5. Nöôùc ngaàm ít chòu aûnh höôûng cuûa sinh vaät nhöng chòu aûnh höôûng cuûa vi sinh vaät.

Ôû caùc taàng sau do khoâng coù oxy vaø aùnh saùng neân vi sinh vaät hieám khí hoaït ñoäng maïnh, chi phoái nhieàu ñeán thaønh phaàn cuûa nöôùc ngaàm. Vì vaäy thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc ngaàm chöùa nhieàu chaát coù nguoàn goác vi sinh vaät.

Taát caû 5 ñaëc ñieåm treân ñaõ goùp phaàn quyeát ñònh tính chaát vaø thaønh phaàn cuûa nöôùc ngaàm. Qua ñoù chuùng ta thaáy nhöõng ñaïêc ñieåm cô baûn cuûa thaønh phaàn cô baûn cuûa nöôùc ngaàm laø:

- Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc ngaàm raát phöùc taïp. Noù chòu aûnh höôûng cuûa caû caùc tính chaát vaät lyù laãn thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa taàng ñaát nham thaïch chöùa noù. Trong nöôùc ngaàm chöùa taát caû caùc nguyeân toá caáu taïo neân lôùp voû traùi ñaát nhöng haøm löôïng cuûa caùc nguyeân toá ñoù trong caùc taàng nöôùc ngaàm khaùc nhau laø raát khaùc nhau.

- Ñoä khoaùng hoùa cuûa caùc loaïi nöôùc ngaàm cuõng raát khaùc nhau. - Ñoäng thaùi thuûy hoùa cuûa caùc lôùp nöôùc ngaàm ôû taàng saâu chöa ñöôïc nghieân cöùu nhieàu

thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa chuùng thay ñoåi raát chaäm, thöôøng phaûi döïa theo nieân ñaïi cuûa ñòa chaát ñeå döï ñoaùn. 4.3.3.2. Söï phaân taàng cuûa nöôùc ngaàm

Caên cöù theo ñoä saâu cuûa taàng nöôùc ngaàm ngöôøi ta chia ra 3 loaïi nöôùc ngaàm 1. Nöôùc taàng treân

Nöôùc töø maët ñaát thaám xuoáng taïo ra taàng nöôùc ngaàm naøy, sau ñoù laïi ñöôïc thaùo tieâu ra ra soâng, hoà. Vì vaäy, nöôùc taàng naøy giao löu maïnh.

Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc taàng treân phuï thuoäc vaøo: - Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nguoàn nöôùc maët; - Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa lôùp ñaát chöùa noù; - Khí haäu, thôøi tieát… Do söï bay hôi cuûa nöôùc maët ñaát, nöôùc ngaàm ôû taàng treân coù theå theo caùc mao daãn leân tôùi

gaàn hoaëc thaäm chí leân tôùi maët ñaát mang theo nhieàu muoái khoaùng, khi nöôùc bay hôi ñeå laïi phaàn muoái khoaùng naøy cho ñaát. Ñaây laø moät trong nhöõng yeáu toá quan troïng laøm cho ñaát ôû vuøng khoâ haïn bieán daàn thaønh ñaát chua maën. 2. Nöôùc taàng giöõa

Nöôùc ôû taàng naøy naèm beân döôùi maët goác xaâm thöïc, phuï thuoäc chaët cheõ vaøo möùc ñoä boäc loä veà ñòa chaát thuûy vaên.

Do nham thaïch saép xeáp theo kieåu höôùng taø cho neân nöôùc maët ñaát töï chaûy theo aùp löïc töø meùp höôùng taø loä thieân treân maët ñaát xuoáng taïo ra taàng nöôùc ngaàm naøy. Nöôùc töø treân ñaát thaám xuoáng tôùi taàng nöôùc ngaàm naøy thöôøng raát chaäm, ñaëc bieät laø vôùi taàng nham thaïch ít thaám nöôùc. Vì vaäy, nöôùc taàng naøy laø nöôùc chaäm giao löu.

Nhö vaäy laø nöôùc vaø nham thaïch taùc duïng maät thieát vôùi nhau trong moät thôøi gian daøi neân thaønh phaàn nguyeân thuûy cuûa nöôùc ban ñaàu bò thay ñoåi nhieàu. Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc töï chaûy theo aùp löïc bò thay ñoåi phuï thuoäc vaøo vò trí maø noù toàn taïi, ñoä khoaùng hoùa thöôøng taêng leân theo ñoä saâu, taêng daàn töø khu vöïc nguoàn nöôùc boå sung cho tôùi choã saâu taïo neân boàn ñòa töû chaûy.

Nöôùc töï chaûy laáy töø caùc loã khoan leân thì thaønh phaàn hoùa hoïc khoâng ñoåi. Nhöng nguoàn nöôùc naøy do aùp löïc töï chaûy leân maët ñaát vaø troän laãn vôùi caùc nguoàn nöôùc khaùc nhau neân thaønh phaàn hoùa hoïc seõ thay ñoåi.



3. Nöôùc taàng döôùi Nöôùc taàng naøy caùch bieät hoøan toaøn vôùi nöôùc maët ñaát vaø haàu nhö khoâng giao löu. Coù nhieàu giaû thieát khaùc nhau veà nguoàn goác cuûa taàng nöôùc naøy: - Do nöôùc ôû taàng treân thaám xuoáng trong caùc nieân ñaïi ñòa chaát raát daøi maø coù, - Do nöôùc bieån thaám vaøo maø coù, - Do nöôùc töø raát laâu bò choân vuøi bôûi caùc taàng nham thaïch hình thaønh maø coù, - Do döôùi aùp löïc raát lôùn maø nöôùc trong caùc nham thaïch hay buøn taùch ra maø coù…

4.3.3.3. Nöôùc khoaùng 1. Khaùi nieäm veà nöôùc khoaùng

Nöôùc laø loaïi nöôùc ngaàm coù chöùa nhieàu chaát coù tính chaát kích thích veà phöông dieän sinh hoïc.

Caùc loaïi nöôùc naøy ñöôïc duøng trong vieäc ñieàu döôõng söùc khoûe vaø chöõa beänh. Nöôùc ngaàm coù ñoä khoaùng hoùa lôùn hôn 1g/l coù theå goïi laø nöôùc khoaùng. Khi ñoä khoaùng hoùa lôùn hôn 50g/l thì goïi laø nöôùc maën.

2. Söï phaân loaïi nöôùc khoaùng Ngöôøi ta thöôøng caên cöù vaøo haøm löôïng moät soá chaát coù taùc duïng kích thích sinh hoïc trong

nöôùc khoaùng ñeå phaân loaïi nöôùc khoaùng. Thí duï: - Nöôùc carbonic: Haøm löôïng CO2 töï do toái thieåu ñeå ñöôïc goïi laø nöôùc khoaùng laø 0,250g/l. Haøm löôïng CO2 töï do xaáp xæ baèng 0,750g/l môùi goïi laø nöôùc khoaùng carbonic - Nöôùc Hydro sunfua: Haøm löôïng H2S toái thieåu 0,001g/l Haøm löôïng H2S toái thieåu ñeå ñöôïc goïi laø nöôùc hydro sufua laø 0,01g/l

Thöïc ra, giôùi haïn giöõa nöôùc nhaït vaø nöôùc khoaùng khoâng roõ reät. Coù nhöõng loaïi nöôùc coù ñoä khoaùng hoùa raát thaáp nhöng coù chöùa moät soá chaát coù taùc duïng chöõa beänh neân vaãn ñöôïc goïi laø nöôùc khoaùng.

Thoâng thöôøng ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc nhoû hôn 0,5g/l goïi laø nöôùc nhaït. Ñoä khoaùng hoùa töø 0,5 – 1g/l laø nöôùc chuyeån tieáp töø nöôùc nhaït sang nöôùc khoùang. Coøn ñoä khoaùng hoùa lôùn hôn 1g/l ñaõ aûnh höôûng ñeán vò cuûa nöôùc. Ngöôøi ta cuõng coù theå phaân loaïi nöôïc khoaùng theo nhieät ñoä: - Nöôùc laïnh: nhieät ñoä cuûa nöôùc thaáp hôn 2530K - Nöôùc aám: nhieät ñoä cuûa nöôùc 253 – 3100K - Nöôùc noùng: nhieät ñoä cuûa nöôùc lôùn hôn 3150K Nhö vaäy, thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc khoaùng raát khaùc nhau vaø coù taùc duïng raát khaùc

nhau. 4.3.3.4. Nöôùc coù thaønh phaàn ñaëc bieät

Trong nöôùc ngaàm coù loaïi chöùa raát ít caùc ion vaø khoâng oån ñònh. Ñaëc bieät trong loaïi nöôùc naøy coù chöùa haøm löôïng ion H+ cao neân goïi laø nöôùc axit vaø giaù trò pH cuûa noù thöôøng nhoû hôn 4.

Nguoàn goâùc cuûa loaïi nöôùc naøy laø do caùc hôïp chaát cuûa S trong nham thaïch bò oxy hoùa daàn taïo thaønh H2SO4 tan trong nöôùc. Quaù trình naøy thöôøng xaûy ra ôû caùc taàng nöôùc ngaàm ôû sau döôùi ñaát, cuõng coù theå xaûy ra trong nham thaïch traàm tích ôû lôùp treân cuøng do hoaït ñoäng cuûa nuùi löûa cung caáp.



11.1. 4.3.4. Hoùa hoïc nöôùc bieån 4.3.4.1. Caùc ñaëc ñieåm cuûa nöôùc bieån

Nöôùc bieån chieám 99% toaøn boä löôïng nöôùc treân traùi ñaát noù bao phuû 71% beà maët traùi ñaát. Theå tích nöôùc bieån khoaûng 1304.106km3.

Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc bieån töông ñoái ñoàng ñeàu theo thôøi gian vaø khoâng gian. Nguyeân nhaân cuûa tính ñoàng ñeàu naøy laø: - Söï bay hôi cuûa nöôùc bieån töông ñoái ñoàng ñeàu - Söï giao löu cuûa nöôùc bieån raát toát. Ñoù laø söï giao löu bôûi caùc doøng haûi löu chuyeån ñoäng theo höôùng ngang hoaëc höôùng ñöùng. Ñoù laø hoaït ñoäng thuûy trieàu, cuûa soùng bieån, cuûa söû chaûy troïng löïc…

Caùc yeáu toá treân laøm cho nöôùc bieån ñöôïc troän laãn vôùi nhau khaù ñeàu neân thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc bieån khaù ñoàng ñeàu.

Nöôùc bieån coù ñoä khoùang hoùa raát cao, thöôøng vaøo khoaûng 35g/l. noàng ñoä muoái trong nöôùc bieån lôùn hôn trong nöôùc ngoït 2000 laàn.

Vì bieån vaø caùc ñaïi döông thoâng nhau neân thaønh phaàn caùc chaát trong chuùng töông ñoái ñoàng nhaát. Haøm löôïng muoái coù theå coù khaùc bieät trong caùc ñaïi döông nhöng tæ leä veà nhöõng thaønh phaàn chính thì haàu nhö khoâng ñoåi.

Nhìn chung trong nöôùc bieån coù taát caû caùc chaát maø trong nöôùc soâng, nöôùc hoà coù nhöng haøm löôïng cuûa chuùng trong nöôùc bieån khaùc raát nhieàu so vôùi nöôùc soâng, hoà. 4.3.4.2. Caùc ion chuû yeáu coù trong nöôùc bieån 1. Caùc ion chuû yeáu

Ñoä khoaùng hoùa cuûa nöôùc bieån hoaøn toaøn phuï thuoäc vaøo löôïng caùc ion chuû yeáu coù trong nöôùc bieån. Trong nöôùc bieån Na+, Cl-, Mg++ chieám 90%; K+, Ca++, SO4

- - chieám 3%; caùc chaát coøn laïi chieám 7% toång löôïng caùc chaát.

Haøm löôïng caùc ion chuû yeáu coù trong nöôùc bieån coù moät thöù töï xaùc ñònh: - Veà anion: Cl- > SO4

2- > HCO3- + CO3

2-. - Veà cation: Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ Nhö vaäy thöù töï treân cuûa nöôùc bieån traùi ngöôïc vôùi nöôùc soâng.

2. Tính oån ñònh veà thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc bieån Haøm löôïng caùc ion trong nöôùc bieån raát oån ñònh veà maët tæ leä giöõa chuùng. ÔÛ Ñaïi Taây Döông tyû leä Na/Cl = 0,55 – 056. ÔÛ Thaùi Bình Döông vaø Ñòa Trung Haûi tæ leä Mg/Cl = 0.06 – 0.07 vaø K/Cl = 0.02. Do tính oån ñònh nhö vaäy neân ngöôøi ta chæ caàn ño löôïng Cl- trong nöôùc bieån laø coù theå tính

haøm löôïng cuûa caùc ion khaùc. Thaønh phaàn chuû yeáu cuûa nöôùc bieån ñöôïc chæ ra treân baûng 4.4. Baûng 4.4. Caùc thaønh phaàn chuû yeáu cuûa nöôùc bieån

STT Chaát Haøm löôïng STT Chaát Haøm löôïng 1 Na 10.500 16 S 2.460 2 K 380 17 Cl 18.980 3 Be 0,00005 18 Br 65 4 Mg 1.270 19 I 0,06 5 Ca 400 20 Fe 0,01 6 Ba 0,03 21 Zn 0,01 7 B 20 22 C 28 8 Al 0,01 23 Cu 0,003 9 Si 3 24 Mn 0,002



10 Sn 0,003 25 Co 0,0005 11 Pb 0,003 26 Ni 0,0005 12 N 0,6 27 Ag 0,0003 13 P 0,07 28 Cd 0,0001 14 As 0,003 29 Cr 0,00005 15 Bi 0,0002 30 Hg 0,00003 Nguyeân nhaân cuûa tính oån ñònh veà tæ leä giöõa caùc ion laø do nöôùc bieån coù tính giao löu raát

maïnh neân khaû naêng troän laãn laø raát cao. Vaû laïi theå tích nöôùc bieån raát lôùn, moät söï thay ñoåi nhoû, cuïc boä seõ khoâng aûnh höôûng ñeán thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc bieån.

Ñaïi döông laø nôi laéng ñoïng cuûa nhieàu vaät theå, saûn phaåm cuûa nhieàu quaù trình ñòa hoùa cuøng nhö caùc chaát thaûi do hoïat ñoäng cuûa con ngöôøi thaûi vaøo. Ñaïi döông chaáp nhaän quaù trình tuaàn hoaøn laïi töø nhöõng luïc ñòa, söï hoùa tan vaø bay hôi caùc chaát trong khí quyeån. Ñaïi döông cuõng laø moâi tröôøng soáng quan troïng cuûa nhieàu sinh vaät treân traùi ñaát.

Chuùng ta coù theå coi nöôùc bieån laø dung dòch cuûa 0.5 mol NaCl. 0.05 mol MgCl2 vaø vi löôïng cuûa taát caû caùc chaát trong toaøn caàu. 3. Heä soá kieàm

Trong caùc loaïi ion chuû yeáu cuûa nöôùc bieån thì HCO3- vaø CO3

2- coù tính oån ñònh keùm nhaát vì caùc ion naøy ñöôïc soâng mang tôùi thöôøng xuyeân vaø laïi raát deã taïo keát tuûa trong nöôùc bieån. Heä soá kieàm laø ñaïi löôïng bieåu thò möùc ñoä hoøa loaõng cuûa nöôùc bieån. - ÔÛ nhöõng vuøng cöûa soâng heä soá kieàm raát cao khoaûng 760 - ÔÛ ñaïi döông heä soá kieàm vaøo khoaûng 660 – 680 - ÔÛ khu vöïc coù nguoàn nöôùc luïc ñòa ñoå ra bieån caøng nhieàu thì heä soá kieàm taêng leân, coù theå

lôùn hôn 1.000 4. Nguyeân nhaân hình thaønh thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc bieån

Nöôùc bieån laø saûn phaåm cuûa caùc taùc duïng bieán chaát phöùc taïp cho ñeán nay nguoàn goác hình thaønh thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc bieån vaãn chöa ñöôïc giaûi thích ñaày ñuû.

Ngöôøi ta thöôøng cho raèng bieån vaø ñaïi döông laø saûn phaåm cuûa söï keát hôïp nhöõng khoái löôïng khoång loà cuûa caùc axit vaø bazô töø nhöõng gian ñoaïn ñaàu cuûa söï hình thaønh traùi ñaát. Caùc axit HCl, H2SO4 vaø khí CO2 sinh ra trong loøng traùi ñaát do söï hoaït ñoäng cuûa nuùi löûa keát hôïp vôùi caùc bazô sinh ra do quaù trình phong hoùa caùc loaïi ñaù thôøi nguyeân thuûy taïo thaønh muoái vaø nöôùc.

Toång löôïng muoái hoøa tan trong nöôùc bieån treân toaøn theá giôùi vaøo khoaûng 46.1015 taán. Vôùi khoái löôïng muoái lôùn nhö vaäy thì chæ coù theå trong thôøi gian voâ cuøng daøi môùi coù theå tích tuï ñuû. 4.3.4.3. Ñoä maën cuûa nöôùc bieån

Ñoä maën cuûa nöôùc bieån ñöôïc ño baèng toång haøm löôïng caùc ion coù trong nöôùc bieån. Ñoä maën cuûa nöôùc bieån laø moät ñaïi löôïng coù yù nghóa raát lôùn trong vieäc nghieân cöùu nöôùc

bieån. Töø ñoä maën cuûa nöôùc bieån ngöôøi ta coù theå tính ra ñöôïc haøm löôïng caùc chaát coù trong nöôùc bieån. 1. Coâng thöùc tính ñoä maën

Trong nöôùc bieån thì tæ leä veà haøm löôïng cuûa caùc ion laø oån ñònh. Vì vaäy, chæ caàn ño chính xaùc haøm löôïng cuûa moät loaïi ion naøo ñoù thì coù theå suy ra haøm löôïng cuûa caùc ion khaùc vaø do vaäy coù theå xaùc ñònh ñoä maën cuûa nöôùc bieån.

Qua nhieàu coâng trình ño ñaïc tæ mæ cuûa nhieàu nhaø nghieân cöùu veà thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc bieån ngöôøi ta ñi ñeán keát luaän laø coù theå döïa vaøo haøn löôïng ion Cl- coù trong nöôùc bieån ñeå xaùc ñònh ñoä maën cuûa nöôùc bieån theo coâng thöùc thöïc nghieäm:



S = 0,034 + 1,8050.Cl Vôùi S laø ñoä maën cuûa nöôùc bieån. Haøm löôïng Cl- coù nhieàu nhaát trong nöôùc bieån vaø cuõng deâ xaùc ñònh nhaát neân noù ñöôïc söû

duïng ñeå tính ñoä maën. 2. Nhaän xeùt chung veà ñoä maën cuûa nöôùc bieån

Trong nöôùc bieån, haøm löôïng caùc ion gaàn nhö khoâng ñoåi neân ñoä maën cuûa noù cuõng haàu nhö khoâng thay ñoåi.

Tuy nhieân ñoä maën cuûa caùc ñaïi döông cuõng coù dao ñoäng. Söï dao ñoäng naøy phuï thuoäc vaøo quaù trình caân baèng cuûa söï boác hôi vaø ngöng tuï cuûa nöôùc bieån. Quaù trình naøy phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá nhö vò trí ñòa lyù, khí haäu, muøa…. Chaúng haïn ôû bieån vuøng nhieät ñôùi coù ñoä maën S = 35,7; ôû cöïc Baéc vaø cöïc Nam S = 34,5.

Hoaëc laø ôû phía Baéc Ñaïi Taây Döông vaøo thaùng 3 S = 36,7 nhöng vaøo thaùng 12 thì S = 36. Ñoä maën cuûa nöôùc bieån coøn thay ñoåi theo ñoä saâu. Ngöôøi ta nhaän thaáy raèng töø maët cuûa ñaïi

döông tôùi ñoä saâu khoaûng 5.000 m ñoä maën dao ñoäng trong khoaûng töø 36,5 ñeán 34,9. 4.4. PHAÂN LOAÏI CAÙC CHAÁT TRONG NÖÔÙC TÖÏ NHIEÂN

4.4.1. Caùc ion tan trong nöôùc daïng voâ cô Vì nöôùc töï nhieân laø dung moâi toát ñeå hoaø tan caùc chaát neân trong ñoù toàn taïi nhieàu caùc ion

(anion vaø cation). Nhö caùc ion kim loaïi: K+, Na+, Ca2+, Mg2+…. phi kim loaïi, caùc goác axit sunfat (SO4

2-), clorua (Cl-), nitrat (NO3-)

Khoái löôïng phaân töû gam (phaân töû gam, mol) vaø khoái löôïng töông ñöông (ñöông löôïng gam) cuûa caùc ion chính trong nöôùc ñöôïc neâu trong baûng 4.5. Baûng naøy coù theå ñöôïc söû duïng trong vieäc tính khoái löôïng, noàng ñoä caùc ion trong phaân tích nöôùc.

Thaønh phaàn nöôùc bieån töông ñoái ñoàng nhaát. Trong khí ñoù nöôùc soâng coù thaønh phaàn khoâng ñoàng nhaát giöõa caùc löu vöïc vaø giöõa caùc vò trí trong töøng löu vöïc. Trong thöïc teá haøm löôïng nguyeân toá hoaù hoïc trong nöôùc soâng phaân boá phuï thuoäc vaøo ñaëc ñieåm khí haäu, ñòa chaát, ñòa maïo vaø vò trí thuûy vöïc.

12 Baûng 4.5. Ñaëc ñieåm moät soá ion hoaø tan trong nöôùc

13 Teân ion Coâng thöùc Phaân töû gam

Ñieän tích Ñöông löôïng gam

Amoni Hydrooxyl Bicacbonat Orthophosphat Orthophosphat monohydro Orthophosphat dihydro Cacbonat Bisulphat Sulphat BisulphIt Nitrit Nitrat Hypoclorua

NH4+

OH-

HCO3-

PO43-

HPO42-

H2PO4-

CO32-

HSO4-

SO42-

SO32-

NO2-

NO3-

OCl-

18,0 17,0 61,0 95,0 96,0 97,0 60,0 97,0 96,0 80,0 46,0 62,0 51,5

1+ 1- 1- 3- 2- 1- 2- 1- 2- 2- 1- 1- 1-

18,0 17,0 61,0 31,7 48,0 97,0 30,0 97,0 48,0 40,0 46,0 62,0 51,5



4.4.2. Caùc chaát raén

Caùc chaát raén bao goàm caùc thaønh phaàn voâ cô, höõu cô vaø sinh vaät ñöôïc phaân chia thaønh 2 loaïi döïa theo khích thöôùc: chaát raén coù theå loïc vaø chaát raén khoâng theå loïc. Baûng 4.6. Phaân loaïi chaát raén theo khích thöôùc

Chaát raén coù theå loïc Chaát raén khoâng theå loïc 0,1nm 1nm 1μm 2μm 20μm 1mm 1cm

10-9m 10-10m 10-6m 10-3m 10-2m

Chaát raén hoøa tan

14 Chaát raén daïng keo

Chaát raén lô löûng

Haït caùt Vi khuaån 2μm 20μm

Taûo Buøn Chaát raén coù theå loïc ñöôïc: coù ñöôøng kính ≤10-3mm (1μm) trong ñoù coù hai loaïi: chaát raén

daïng keo coù khích thöôùc töø 10-6 ñeán 10-4 mm vaø chaát raén hoaø tan (caùc ion phaân töû hoaø tan) coù khích thöôùc nhoû hôn 10-6mm, vi khuaån thuoäc loaïi chaát raén daïng keo.

Chaát raén khoâng theå loïc ñöôïc: coù ñöôøng kính lôùn hôn 10-3mm. Taûo, haït buøn laø caùc loaïi chaát raén lô löûng coù kích thöôùc 10-2 – 10-3mm, saïn caùt thuoäc loaïi chaát raén coù theå laéng, coù khích thöôùc lôùn hôn 10-2 mm.

Caùc chaát raén coø coù theå ñöôïc phaân loaïi döïa theo ñoä bay hôi ôû nhieät ñoä saáy 1300-1050C, theo ñoù coù theå phaân thaønh chaát raén bay hôi vaø chaát raén khoâng bay hôi. 4.4.3. Caùc chaát höõu cô

Caùc chaát höõu cô laø caùc chaát coù nguyeân töû cacbon (C ) taïo lieân keát C-H trong phaân töû. Trong nguoàn nöôùc töï nhieân neáu bò oâ nhieãm do chaát thaûi sinh hoaït, chaát thaûi coâng nghieäp, chaát thaûi töø caùc phöông tieän giao thoâng thuûy vaø caùc hoaït ñoäng khaùc thì noàng ñoä chaát höõu cô trong nöôùc seõ taêng cao. Döïa vaøo khaû naêng bò phaân huûy do caùc vi sinh vaät trong nöôùc ta coù theå phaân chaát höõu cô thaønh 2 nhoùm:

- Caùc chaát höõu cô deã bò phaân huûy sinh hoïc (hoaëc caùc chaát tieâu thuï oxy) nhö caùc chaát ñöôøng (cacbonhydrat), chaát beùo, protein, daàu môõ thöïc, ñoäng vaät. Trong moâi tröôøng nöôùc chaát naøy deã bò vi sinh phaân huûy taïo ra khí cacbonic vaø nöôùc.

- Caùc chaát höõu cô khoù bò phaân huûy sinh hoïc nhö caùc hôïp chaát clo höõu cô DDT, Lindane, Aldrine, polyclorobiphenyl (PCB)… caùc hôïp chaát ña voøng ngöng tuï (nhö pyren, naphtalen, amthraxen, dioxin…). Ñaây laø caùc chaát coù ñoäc tính cao, laïi beàn vöõng trong moâi tröôøng neân coù khaû naêng gaây taùc haïi cho ñôøi soáng sinh vaät vaø söùc khoeû con ngöôøi. 4.4.4.Moät soá phöùc chaát trong nöôùc

Trong nöôùc töï nhieân toàn taïi nhieàu chaát coù khaû naêng tham gia taïo phöùc voâ cô cuõng nhö höõu cô. Ví duï: natrietylendiaminetetraacetat (EDTA) coù khaû naêng taïo phöùc vôùi nhieàu ion kim loaïi (Ca, Mg, Fe, Al, Ni, Mn ...). Phöùc saét vôùi hôïp chaát xianua ...Caùc hôïp chaát humic (muøn) laø moät trong nhöõng phöùc chaát quan troïng. Noù ñöôïc taïo neân qua söï phaân huûy cuûa thöïc vaät, thöôøng naèm ôû lôùp buøn laéng trong ñaàm laày hoaëc trong lôùp traàm tích cuûa nöôùc. Cho tôùi nay ngöôøi ta cuõng chöa bieát roõ raøng veà ñaëc tính cuõng nhö caáu truùc cuûa hôïp chaát humic. Khi saûn phaåm laø chaát bò keát tuûa thu ñöôïc töø quaù trình axít hoùa caùc hôïp chaát humic thì ta coù axít humic. Caùc hôïp chaát humic thöôøng chöùa 45 – 55% C; 35 – 45% O; 3 –6% H; 1 – 5% N; vaø



0 –1% S. Khi phaân huûy caùc hôïp chaát humic ngöôøi ta thu ñöôïc moät soá saûn phaåm ñieån hình nhö: Catec nol; Syring aldehyde; 3,5-dihydroxybenzoic axit. 14.1. 4.4.5. Thaønh phaàn sinh hoïc cuûa nöôùc töï nhieân

Thaønh phaàn vaø maät ñoä caùc loaïi cô theå soáng trong nguoàn nöôùc phuï thuoäc chaët cheõ vaøo ñaëc ñieåm, thaønh phaàn hoaù hoïc nguoàn nöôùc, cheá ñoä thuûy vaên vaø ñòa hình nôùi cö truù.

Caùc loaïi vi sinh vaät toàn taïi trong nguoàn nöôùc töï nhieân chuû yeáu laø vi khuaån, naám, sieâu vi truøng, taûo, caây coû, ñoäng vaät nguyeân sinh, ñoäng vaät ña baøo, caùc loaïi nhuyeãn theå vaø caùc loaïi ñoäng vaät coù xöông soáng. Tuøy theo vò trí phaân boá trong coät nöôùc töø beà maët ñeán ñaùy soâng, hoà coù caùc loaøi sinh vaät sau:

- Phieâu sinh (plankton) trong ñoù coù ñoäng vaät phieâu sinh (zooplankton) vaø thöïc vaät phieâu sinh, taûo (phytoplankton). Nhieàu loaøi vi sinh coù giaù trò laøm nguoàn thöùc aên cho toâm caù, ñoàng thôøi moät soá loaøi coù khaû naêng chæ thò oâ nhieãm nöôùc, chaát löôïng nöôùc: Caù; Sinh vaät baùm; Sinh vaät ñaùy (benthos). Moät soá loaøi sinh vaät ñaùy coù giaù trò kinh teá ñoàng thôøi chæ thò chaát oâ nhieãm vaø xöû lyù oâ nhieãm. Moät soá loaøi sinh vaät coù yù nghóa veà chæ thò oâ nhieãm nguoàn nöôùc ñöôïc giôùi thieäu sau ñaây. 4.4.4.1. Vi khuaån vaø naám

Vi khuaån (bacteria) laø caùc loaïi thöïc vaät ñôn baøo, khoâng coù maøu coù kích thöôùc töø 0,5 –5,0 μm, chæ coù theå quan saùt qua kính hieån vi. Vi khuaån coù daïng hình que, hình caàu hoaëc hình xoaén, chuùng coù theå toàn taïi ôû daïng ñôn leû, daïng caëp hoaëc daïng lieân keát thaønh maïch daøi.

Vi khuaån sinh saûn theo cô cheá phaân baøo: moät teá baøo ñöôïc phaân chia thaønh 2 teá baøo môùi. Chu kyø phaân baøo khoaûng 15-30 phuùt trong ñieàu kieän thuaän lôïi veà dinh döoõng, oxy, nhieät ñoä…

Vi khuaån ñoùng vai troø raát quang troïng trong vieäc phaân huûy chaát höõu cô, hoã trôï quaù trình laøm saïch cuûa nöôùc töï nhieân, do vaäy chuùng coù yù nghóa raát lôùn veà maët sinh thaùi. Phuï thuoäc vaøo nguoàn dinh döôõng, vi khuaån ñöôïc chia thaønh 2 nhoùm chính: vi khuaån dò döôõng vaø vi khuaån töï ñöôõng. 1. Caùc vi khuaån dò döôõng

Vi khuaån dò döôõng (heterophic) laø vi khuaån söû duïng caùc chaát höõu cô laøm nguoàn naêng löôïng vaø nguoàn carbon ñeå thöïc hieän quaù trình sinh toång hôïp.

Coù 3 nhoùm vi khuaån dò döôõng: - Caùc vi khuaån hieáu khí (aerobes) caàn oxy hoaø tan khi phaân huûy chaát höõu cô ñeà sinh

saûn vaø phaùt trieån. - Caùc vi khuaån kî khí (anaerrobes) oxy hoaù chaát höõu cô trong ñieàu kieän hoaøn toaøn

khoâng caàn coù oxy vì chuùng söû duïng oxy lieân keát trong caùc hôïp chaát khaùc nhö nitrat vaø sulphat.

- Caùc vi khuaån tuyø nghi (facutative) laø nhoùm vi khuaån coù theå phaùt trieån trong ñieàu kieän coù hoaëc khoâng coù oxy töï do. Vi khuaån tuyø nghi luoân coù maët trong caùc heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi kî khí vaø hieáu khí.

14.1.1. Sô ñoà phaân huõy chaát höõu cô caùc loaïi vi khuaån dò döôõng nhö sau - Vi khuaån hieáu khí:

Chaát höõu cô + O2 CO2 + H2O + naêng löôïng

- Vi khuaån kî khí: Chaát höõu cô + NO3 CO2+ N2 + naêng löôïng Chaát höõu cô + SO4

2- CO2+ H2S + naêng löôïng Chaát höõu cô axit höõu cô + CO2+ H2O+ naêng löôïng



CH4 + CO2 + naêng löôïng

Naêng löôïng giaûi phoùng ñöôïc söû duïng cho toång hôïp teá baøo môùi, phaùt trieån vi khuaån vaø 1 phaàn ñöôïc thoaùt ra ôû daïng nhieät. Quaù trình toång hôïp cuûa vi khuaån dò döôõng ñöôïc theå hieän nhö sau:

Toång hôïp: Naêng löôïng + chaát höõu cô teá baøo môùi Hoâ haáp Maát nhieät

2. Caùc vi khuaån töï döôõng (autotrophic) Laø caùc vi khuaån coù khaû naêng oxy hoaù chaát voâ cô ñeå thu naêng löôïng vaø söû duïng khí

CO2 laøm nguoàn carbon cho quaù trình sinh toång hôïp. Thuoäc nhoùm naøy coù vi khuaån nitrit hoaù,

vi khuaån löu huyønh, vi khuaån saét… thí duï quaù trình dinh döôõng cuûa vi khuaån nitrit hoaù (Nitrosomonas vaø Nitrobacter ) nhö sau:

2NH4+ + O2

Nitrosomonas 2NO2 + 4H+ + 2H20 + naêng löôïng NO2 + O2 Nitrobacter 2NO3

- + naêng löôïng Caùc phaûn öùng treân xaûy ra deã daøng ôû nhieät ñoä 5 - 400 C vaø pH 5,5 - 9,0. Caùc vi khuaån töï döôõng coù trong caùc heä thoáng xöû lyù sinh hoïc baäc hai trong ñieàu kieän

taûi löôïng höõu cô thaáp vaø coù nhieät ñoä aám. Caùc vi khuaån saét coù khaû naêng oxy hoaù saét hoaø tan trong nöôùc taïo ra saét khoâng tan. Fe2+ (tan) + O2 vi khuaån saét Fe3+ + naêng löôïng. Caùc vi khuaån Leptohrix vaø Crenothrix laøm keát tuûa saét (II) hydroxit thaønh Fe(OH)3,

taïo thaønh vaùng maøu vaøng ñoû. Caùc vi khuaån löu huyønh coù khaû naêng chòu ñöôïc pH thaáp vaø coù theå oxy hoaù H2S trong

nöôùc thaønh axit sulfuric (H2SO4) gaây aên moøn vaät lieäu xaây döïng ôû caùc coâng trình thuûy vaø heä thoáng caáp thoaùt nöôùc.Sô ñoà chuyeån hoaù trong chu trình löu huøynh ôû vuøng cöûa soâng vôùi söï tham gia cuûa moät soá vi khuaån löu huyønh ñöôïc theå hieän trong hình 4.4.

S höõu cô

Sulphat SO4

2- HSO4-

S nguyeân toá Caùc sulphua saét, FeS2

Sulphat S2- HS- H2S

Thaïch cao CaSO4.2H2O



Hình 4.4. Söï chuyeån hoaù trong chu trình löu huyønh ôû heä sinh thaùi cöûa soâng vôùi söï tham gia cuûa vi khuaån.

Naám vaø men laø caùc loaïi thöïc vaät khoâng coù khaû naêng quang hôïp. Men coù theå chuyeån hoaù ñöôøng thaønh röôïu vaø phaùt trieån teá baøo môùi. Ôû moät soá vuøng nöôùc tuø naám vaø men coù theå phaùt trieån maïnh.

Caùc vi khuaån vaø naám, men deã daøng ñöôïc phaùt hieän baèng kính hieån vi quang hoïc. 4.4.4.2. Sieâu vi truøng Trong nguoàn nöôùc töï nhieân thöôøng toàn taïi caùc loaïi sieâu vi truøng (virus). Chuùng coù khích thöôùc cöïc nhoû (20-100 nanomet -nm) neân chæ phaùt hieän ñöôïc baèng kính hieån vi ñieän töû. Sieâu vi truøng laø loaïi kyù sinh noäi baøo. Chuùng chæ coù theå sinh soâi trong teá baøo cuûa vaät chuû vì chuùng khoâng coù heä thoáng chuyeån hoaù ñeå töï sinh saûn. Khi xaâm nhaäp vaøo teá baøo vaät chuû, sieâu vi truøng thöïc hieän chuyeån hoaù teá baøo ñeå toång hôïp protein vaø axit nucleic cuûa sieâu vi truøng môùi. Chính vì cô cheá sinh saûn naøy nhieàu loaïi sieâu vi truøng laø taùc nhaân gaây beänh hieåm ngheøo cho con ngöôøi vaø cho caùc loaøi ñoäng vaät. 4.4.4.3. Taûo

Taûo laø loaøi thöïc vaät ñôn giaûn nhaát coù khaû naêng quang hôïp. Chuùng khoâng coù reã, thaân, laù. Coù loaïi taûo coù caáu truùc ñôn baøo chæ phaùt hieän baèng kính hieån vi, coù loaïi coù daïng nhaùnh daøi coù theå quang saùt ñöôïc baèng maét. Taûo thuoäc loaïi thöïc vaät phuø du (phytoplankton).

Taûo laø loaïi sinh vaät töï döôõng, chuùng söû duïng cacbonic hoaëc bicacbonat laøm nguoàn carbon vaø söû duïng chaát dinh döôõng voâ cô nhö phosphat vaø hôïp chaát cuûa nitô ñeå phaùt trieån theo sô ñoà:

CO2 + PO43- + NH3 Naêng löôïng maët trôøi Phaùt trieån teá baøo môùi + O2

Trong quaù trình phaùt trieån cuûa taûo coù söï tham gia cuûa moät soá nguyeân toá vi löôïng nhö magieâ, bo, coban vaø canxi. Moät soá taûo lam, luïc coù khaû naêng coá ñònh nitô khi muoái nitô voâ cô khoâng ñuû. Taûo coù maøu xanh laø do coù chaát dieäp luïc (chlorophyll). Chlorophyll ñoùng vai troø quan troïng trong quaù trình quang hôïp.

Taûo phaùt trieån maïnh trong nguoàn nöôùc aám, chöùa nhieàu chaát dinh döôõng (nitô, phospho) töø nöôùc thaûi sinh hoaït, nöôùc thaûi coâng nghieäp thöïc phaåm vaø phaân boùn. Do vaäy nhieàu loaïi taûo coù theå ñöôïc söû duïng laø chæ thò sinh hoïc ñeå ñaùnh giaù chaát löôïng nöôùc töï nhieân. 4.4.4.4. Caùc loaøi sinh vaät khaùc 1. Thöïc vaät lôùn: trong nguoàn nöôùc coøn coù caùc loaïi thöïc vaät lôùn (macrophytes) nhö caùc loaïi beøo, lau saäy. Chuùng cuõng phaùt trieån maïnh ôû vuøng nöôùc tuø haõm chöùa nhieàn chaát dinh döôõng. Do vaäy cuøng vôùi taûo, rong, beøo laø caùc thöïc vaät chæ thò cho hieän töôïng phuù döôõng hoaù (eutrophication). 2. Ñoäng vaät ñôn baøo: ñoäng vaät ñôn baøo (protozoa) laø caùc loaøi ñoäng vaät trong nöôùc chæ coù moät teá baøo vaø cuõng ñöôïc sinh saûn theo cô cheá phaân baøo. Chuùng söû duïng chaát höõu cô daïng raén laøm thöïc phaãm. Protozoa ñoùng vai troø quan troïng trong daây chuyeàn thöïc phaåm. 3. Caù: caù laø ñoäng vaät maùu laïnh. Coù nhieàu loaïi caù khaùc nhau cuøng toàn taïi trong moät thuûy vöïc vôùi caùc ñaëc ñieåm khaùc nhau veà hình theå, nguoàn thöùc aên, nôi sinh saûn phaùt trieån vaø khaû naêng thích nghi vôùi moâi tröôøng, chính vì vaäy maø nhieàu loaøi caù coù theå ñöôïc söû duïng nhö chæ thò sinh hoïc ñeå xaùc ñònh chaát löôïng nöôùc vaø oâ nhieãm nguoàn nöôùc. Caùc nguyeân sinh ñoäng vaät, ñoäng vaät ña baøo, caùc loaøi nhuyeãn theå vaø toâm, caù laø thaønh phaàn ñoäng vaät thöôøng coù maët trong nguoàn nöôùc töï nhieân. Söï phaùt trieån cuûa chuûng loaïi vaø soá löôïng caù theå cuûa ñoäng vaät trong nöôùc phuï thuoäc roõ reät vaøo chaát löôïng nöôùc vaø möùc ñoä oâ nhieãm nöôùc. Do vaäy nhieàu loaøi thuûy sinh ñoäng vaät chæ thò cho ñaëc ñieåm chaát löôïng nöôùc.



Thí duï nguoàn nöôùc bò oâ nhieãm do caùc chaát höõu cô daãn ñeán suy giaûm noàng ñoä oxy hoaø tan seõ ñöôïc chæ thò baèng söï suy giaûm tröôùc heát moät soá chuûng loaïi vaø soá caù theå caùc loaøi ñoäng vaät soáng ôû taàng nöôùc treân sau ñoù ñeán caùc loaøi ñoäng vaät soáng ôû taàng ñaùy. Vieäc axit hoaù nguoàn nöôùc ñeán ñoä pH = 4,5 - 5 laøm suy giaûm löôïng tröùng caù vaø caùc loaïi toâm, caù nhoû so vôùi nguoàn nöôùc coù pH trung tính. Ñoä pH giaûm döôùi 4 haàu heát caùc loaïi caù aên noåi bò bieán maát. Vieäc thay ñoåi ñoä maën cuûa nguoàn nöôùc cuõng deã daøng ñaùnh giaù qua vieäc xaùc ñònh söï toàn taïi vaø phaùt trieån caùc thuûy ñoäng vaät (caù). 14.2.

14.3. 4.5. CHAÁT LÖÔÏNG NÖÔÙC VAØ SÖÏ OÂ NHIEÃM NGUOÀN NÖÔÙC 4.5.1. Chaát löôïng nöôùc

Chaát löôïng nöôùc ñöôïc ñaùnh giaù thoâng qua noàng ñoä (haøm löôïng) caùc taùc nhaân hoaù-lyù, sinh hoïc coù trong nöôùc qua caùc tieâu chuaån qui ñònh cho töøng muïc ñích söû duïng. Ngöôøi ta chia nöôùc thaønh:

Nöôùc coâng nghieäp (nöôùc laøm laïnh, nöôùc coâng ngheä vaø nöôùc naêng löôïng). Nöôùc caáp cho sinh hoaït (aên uoáng, taém giaët). Nöôùc phuïc vuï noâng nghieäp, nuoâi troàng thuûy saûn. Nöôùc phuïc vuï du lòch, giao thoâng… Moãi muïc ñích söû duïng ñeàu coù tieâu chuaån rieâng, ví duï: nöôùc coâng nghieäp thöôøng phuïc

vuï cho vieäc laøm nguoäi caùc saûn phaåm loûng vaø khí trong thieát bò truyeàn nhieät. Trong tröôøng hôïp nöôùc khoâng tieáp xuùc vôùi doøng vaät chaát vaø khoâng bò oâ nhieãm maø chæ ñöôïc ñun noùng. Trong coâng nghieäp, löôïng nöôùc laøm nguoäi chieám khoaûng 65-80% löôïng nöôùc söû duïng.

Nöôùc coâng ngheä ñeå taïo moâi tröôøng, nöôùc röûa vaø nöôùc phaûn öùng. Nöôùc röûa ñeå röûa caùc saûn phaåm khí, loûng, raén. Nöôùc phaûn öùng coù trong thaønh phaàn taùc chaát phaûn öùng. Nöôùc coâng ngheä tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi saûn phaåm neân noù coù theå bò oâ nhieãm bôûi caùc chaát ñoù. Nöôùc naêng löôïng ñöôïc duøng ñeå taïo hôi vaø ñun noùng thieát bò, nhaø xöôûng, saûn phaåm.

4.5.2. Söï nhieãm baån nguoàn nöôùc Nguoàn nöôùc coù theå laø soâng, hoà (töï nhieân, nhaân taïo), bieån laø nôi tieáp nhaän caùc nguoàn nöôùc (coù theå laø nöôùc thaûi). OÂ nhieãm nguoàn nöôùc do 2 caùch:

- Söï nhieãm baån töï nhieân: Do söï phaùt trieån vaø cheát ñi cuûa ñoäng, thöïc vaät trong nguoàn nöôùc, hoaëc do nöôùc möa loâi keùo chaát oâ nhieãm treân maët ñaát vaøo nguoàn nöôùc.

- Söï nhieãm baån nhaân taïo: Chuû yeáu do xaû nöôùc thaûi sinh hoaït, coâng nghieäp vaøo nguoàn nöôùc.

Nguoàn nöôùc bò oâ nhieãm coù nhöõng daáu hieäu ñaëc tröng nhö sau: + Thay ñoåi tính chaát lyù hoïc: Thay ñoåi ñoä maën, ñoä trong, xuaát hieän muøi, maøu. Xuaát hieän caùc chaát noåi, caën laéng. + Thay ñoåi thaønh phaàn hoùa hoïc : pH, caùc chaát höõu cô, voâ cô, caùc chaát ñoäc haïi. Giaûm löôïng oxy hoøa tan. Xuaát hieän caùc loaïi vi truøng gaây beänh.

Do taùc ñoäng cuûa caùc hoaït ñoäng soáng, nöôùc bò nhieãm baån bôûi caùc chaát khaùc nhau vaø laøm chaát löôïng nöôùc xaáu ñi. Chaát löôïng nöôùc thay ñoåi theo caùc khuynh höôùng sau:

1. Giaûm ñoä pH cuûa nöôùc ngoït do oâ nhieãm bôûi caùc axit sunfuaric vaø axit nitric töø khí quyeån, taêng haøm löôïng sunfat (SO4

2-) vaø nitrat (NO3-) trong nöôùc.

2. Taêng noàng ñoä caùc ion Ca2+, Mg2+, Si4+ trong nöôùc ngaàm vaø nöôùc soâng do röûa vaø hoøa tan baèng nöôùc möa hoaëc nöôùc bò axit hoaù caùc quaëng cacbonat vaø caùc quaëng khaùc.



3. Taêng haøm löôïng caùc ion kim loaïi naëng nhö chì, cadmi, thuyû ngaân, asen, keõm vaø caùc photphat (PO4

3-), nitrat (NO3-), nitrit (NO3

2-)... trong nöôùc töï nhieân. 4. Taêng haøm löôïng muoái trong nöôùc beà maët vaø nöôùc ngaàm do söï xaâm nhaäp cuûa

chuùng cuøng vôùi nöôùc thaûi, töø khí quyeån vaø do röûa chaát thaûi raén (ví duï haøm löôïng muoái trong nöôùc cuûa nhieàu soâng haøng naêm taêng 30-50 mg/l, töø 1000 taán chaát thaûi thaønh phoá coù ñeán 8 taán muoái tan xaâm nhaäp vaøo nöôùc ngaàm).

5. Taêng haøm löôïng caùc hôïp chaát höõu cô trong nöôùc, tröôùc tieân laø caùc chaát beàn sinh hoïc (chaát hoaït ñoäng beà maët, thuoác saùt truøng, saûn phaåm phaân raõ cuûa chuùng vôùi caùc chaát ñoäc haïi, gaây ung thö, ñoät bieán gen khaùc).

6. Giaûm haøm löôïng oxi trong nöôøc töï nhieân, tröôùc heát laø do caùc quaù trình oxi hoùa caùc chaát höõu cô trong nöôùc.

7. Giaûm ñoä trong suoát cuûa nöôùc do caùc chaát keo, caùc chaát lô löûng, daàu môõ… (trong nöôùc baån, caùc virut vaø vi khuaån phaùt trieån nhanh vaø trôû thaønh nhaân toá kích thích maàm beänh).

8. Nöôùc töï nhieân bò nhieãm caùc ñoàng vò phoùng xaï cuûa caùc nguyeân toá hoùa hoïc. 5.4.3. Söï bieán ñoåi cuûa caùc taùc nhaân gaây oâ nhieãm trong moâi tröôøng töï nhieân

Khi ñöôïc ñöa vaøo moâi tröôøng, caùc taùc nhaân oâ nhieãm chòu taùc ñoäng cuûa nhieàu yeáu toá vaät lyù, hoùa hoïc cuõng nhö sinh hoïc, chuùng coù theå bò chuyeån sang caùc daïng khaùc thoâng qua caùc phaûn öùng hoùa-sinh, haáp thuï, haáp phuï...Quaù trình dieãn ra khaù phöùc taïp.

Nguoàn phaùt sinh --------> moâi tröôøng ------> ñoái töôïng nhaän (tieáp suùc, haáp thuï, phaûn öùng...laøm suy giaûm noàng ñoä chaát ban ñaàu)

Ví duï: quaù trình töï laøm saïch cuûa caùc chaát oâ nhieãm, quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi baèng thöïc vaät nöôùc, quaù trình pha loaõng nöôùc thaûi trong töï nhieân.

Quaù trình bieán ñoåi cuûa caùc chaát trong töï nhieân phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá: - Phöông thöùc ñöa chaát oâ nhieãm vaøo moâi tröôøng (daïng nguoàn, löu löôïng, thaønh

phaàn cuûa chaát oâ nhieãm). - Tính chaát vaät lyù vaø hoùa hoïc cuûa chaát oâ nhieãm (ñoä tan, daïng toàn taïi:khí, loûng hay

raén, tính chaát deã phaân huûy hay khoù phaân huûy. Ví duï: caùc chaát höõu cô trong nöôùc thaûi sinh hoaït deã daøng bò phaân huûy bôûi caùc vi sinh vaät: C4H10O3N + O2 (khi coù maët cuûa vi sinh vaät) ----> CO2 + H2O + NH3 C4H10O3N: laø coâng thöùc chung cuûa chaát oâ nhieãm trong nöôùc thaûi sinh hoaït. NH3 + H2O (pH < 7) -----> NH4

+ ( daïng ñoäc vôùi toâm caù) -----> bò oâ xy hoùa chuyeån sang daïng NO3

- ít ñoäc vôùi toâm caù hôn. Nhieàu chaát höõu cô toàn taïi trong nöôùc raát laâu nhö DDT 20-30 naêm. Chính vì vaäy maø hieän nay DDT coøn phaùt hieän trong nöôùc maët cuûa nhieàu nôi nhö Ñoàng Nai, Baø ròa_Vuõng Taøu, Caùc tænh ÑBSCL. - Ñieàu kieän moâi tröôøng maø chaát oâ nhieãm ñöôïc ñöa vaøo... + Dieän tích beà maët. + Ñoä saâu + Ñoä pH + Doøng chaûy + Nhieät ñoä + Noàng ñoä caùc chaát khaùc - Söï chuyeån chaát oâ nhieãm giöõa caùc loaøi sinh vaät qua daây truyeàn thöïc phaåm.



Daây chuyeàn thöïc phaåm laø con ñöôøng truyeàn naêng löôïng (chaát dinh döôõng) töø cô theå sinh vaät naøy ñeán cô theå sinh vaät khaùc.

Moät soá ví duï: 1. AÙnh saùng maët trôøi quang hôïp Taûo ÑV. phuø du CO2, NH3, PO4

3+ (SV.saûn xuaát) (SV tieâu thuï baäc 1) Caù lôùn Caù nhoû (SV tieâu thuï baäc 3) (SV tieâu thuï baäc 2) Sô ñoà ñôn giaûn daây chuyeàn thöïc phaåm trong heä sinh thaùi nöôùc 2. DDT trong luùa mì ------> chuoät ñoàng ------> Chim öng Sô ñoà ñôn giaûn daây chuyeàn thöïc phaåm trong heä sinh thaùi caïn



Chöông naêm CAÙC NGUOÀN vaø taùc nhaân GAÂY OÂ NHIEÃM NÖÔÙC Nöôùc thaûi coù theå ñöôïc phaân loaïi theo nguoàn goác phaùt sinh cuûa chuùng nhö : - Nöôùc thaûi sinh hoaït, sinh ra trong quaù trình sinh hoaït haøng ngaøy cuûa con ngöôøi. - Nöôùc thaûi saûn xuaát, sinh ra do hoaït ñoäng saûn xuaát noùi chung. - Nguoàn nöôùc gaây oâ nhieãm coù theå laø nöôùc möa chaûy traøn. - Ngoaøi ra caên cöù vaøo tính chaát cuûa nguoàn thaûi nöôùc thaûi coù theå phaân loaïi thaønh: - Nguoàn ñieåm (nöôùc thaûi cuûa caùc cô sôû coâng nghieäp, thaønh phoá, caùc khu daân cö ...). - Nguoàn khoâng ñieåm (nöôùc möa chaûy traøn, nöôùc thaûi noâng ngö nghieäp, ngö nghieäp …).

5.1. CAÙC NGUOÀN NÖÔÙC CHÍNH COÙ KHAÛ NAÊNG GAÂY OÂ NHIEÃM

5.1.1. Nöôùc thaûi sinh hoaït Caùc loaïi nöôùc thaûi sinh hoaït sinh ra töø caùc nguoàn nhö: töø caùc hoä gia ñình, beänh vieän,

khaùch saïn, coâng sôû, tröôøng hoïc. - Nöôùc thaûi töø caùc duïng cuï veä sinh nhö hoá xí, chaäu röûa, boàn taém, giaët bao goàm caû

nöôùc thaûi sinh lyù cuûa ngöôøi. - Nöôùc thaûi töø nhaø beáp: nöôùc röûa, nöôùc thaûi töø nhaø aên... - Nöôùc röûa nhaø, saân, ñöôøng phoá...

14.3.1. Thaønh phaàn, tính chaát nöôùc thaûi sinh hoaït

Ñaëc ñieåm chung cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït laø chuùng chöùa khoaûng 58% chaát höõu cô vaø 42% chaát khoaùng. Ñaëc ñieåm cô baûn cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït laø haøm löôïng cao caùc chaát höõu cô khoâng beàn sinh hoïc (nhö cacbonhydrat, protein, môõ); chaát dinh döôõng (photphat, nitô); vi truøng; chaát raén vaø muøi.

Thaønh phaàn vaø tính chaát nhieãm baån cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït phuï thuoäc vaøo taäp quaùn sinh hoaït, möùc soáng cuûa ngöôøi daân, möùc ñoä hoaøn thieän cuûa thieát bò, traïng thaùi laøm vieäc cuûa thieát bò thu gom nöôùc thaûi...

Soá löôïng nöôùc thaûi thay ñoåi tuøy theo ñieàu kieän tieän nghi cuoäc soáng, taäp quaùn duøng nöôùc cuûa töøng daân toäc. Töông öùng vôùi nhu caàu duøng nöôùc, soá löôïng nöôùc thaûi caùc khu daân cö dao ñoäng trong khoaûng töø 130 ñeán 150 lít/ngöôøi/ngaøy Nöôùc thaûi sinh hoaït coù chöùa caën baõ, caùc chaát raén goàm chaát raén voâ cô nhö ñaát caùt, muoái voâ cô, chaát raén höõu cô nhö vi khuaån, ñoäng vaät nguyeân sinh, taûo, phaân raùc; caùc chaát höõu cô nhö thöïc phaåm, daàu môõ… (theå hieän qua caùc chæ tieâu BOD hay COD), caùc chaát dinh döôõng (theå hieän qua caùc chæ tieâu N vaø P) vaø vi sinh. Thaønh phaàn nöôùc thaûi sinh hoaït thay ñoåi theo thôøi gian, ngöôøi ta quy öôùc moät giaù trò bình quaân nhö sau: Theo tính toaùn thoáng keâ cuûa nhieàu quoác gia ñang phaùt trieån khoái löôïng chaát oâ nhieãm haøng ngaøy do moãi ngöôøi ñöa vaøo moâi tröôøng (neáu khoâng xöû lyù) ñöôïc ñöa ra trong baûng 5.1. Baûng 5.1. Taûi löôïng oâ nhieãm nöôùc thaûi sinh hoaït



Taùc nhaân oâ nhieãm Taûi löôïng (g/ngaøy)

Taùc nhaân oâ nhieãm Taûi löôïng (g/ngaøy)

BOD5 45 - 54 Amoâni 2,4 - 4,8 COD ( dicromate) 1.8* BOD Toång Phospho 0,8 - 4,0 Chaát raén lô löûng (SS) 200 Toång coliform 106 - 109 Daàu môõ 10 - 30 Fecal coliform 105 - 106 Toång Nitô 6 - 12 Tröùng giun saùn 103

Ví duï: Tính noàng ñoä caùc chaát oâ nhieãm trong nöôùc thaûi sinh hoaït cuûa moät khaùch saïn A. Khaùch saïn coù coâng suaát hoaït ñoäng 450 ngöôøi, neáu moãi ngaøy trung bình moãi ngöôøi moãi ngaøy söû duïng 200 lít nöôùc (theo tieâu chuaån khaùch saïn) thì noàng ñoä caùc chaát oâ nhieãm trong nöôùc thaûi sinh hoaït ñöôïc tính nhö sau : 450 ngöôøi * 50 g /ngaøy BOD = -------------------------- = 250 mg/l. 90 m3 COD = BOD * 1,8 = 450 mg/l. 450 ngöôøi * 200 g/ngaøy SS - Toång chaát raén = ---------------------------- = 1.000 mg/l. 90 m3 nöôùc 450 ngöôøi * 10 g/ngaøy Daàu môõ = ------------------------------ = 50 mg/l. 90 m3 So saùnh haøm löôïng chaât oâ nhieãm trong nöôùc thaûi vôùi tieâu chuaån nöôùc thaûi cuûa Boä KH - CN - MT Vieät Nam 1995 ta coù baûng döôùi ñaây: Baûng 5.2 . So saùnh nöôùc thaûi sinh hoaït chöa xöû lyù vaø tieâu chuaån nöôùc thaûi.

Chaát oâ nhieãm Haøm löôïng (mg/l)

Tieâu chuaån thaûi loaïi C (mg/l)

Vöôït tieâu chuaån ( laàn )

BOD5 COD Toång chaát raén Daàu môõ Vi truøng

250 450

1000 50

106 - 109

100 200 100 10

10.000

2.5 2.25 10 5

100 - 100.000

Trong nöôùc thaûi sinh hoaït coøn coù moät soá hoaù chaát ñoäc haïi nhö chaát taåy röûa (xaø phoøng, chaát taåy röûa toång hôïp), thuoác taåy (chaát oxy hoaù…), thuoác nhuoäm, thuoác uoán toùc (chaát höõu cô coù voøng)…Döôùi ñaây laø noàng ñoä cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït qua caùc keát quaû thoáng keâ cuûa nhieàu nguoàn ôû Vieät Nam.

Baûng 5.3. Noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong nöôùc thaûi sinh hoaït Chaát oâ nhieãm Noàng ñoä chaát oâ nhieãm (mg/l) Tieâu chuaån nguoàn

Chöa xöû lyù Qua beå töï hoaïi loaïi B (mg/l)



BOD5 450 - 540 100 - 200 50 SS 700 - 1450 80 - 160 100 Toång N 60 - 120 20 - 40 60 Amoâni 24 - 48 5 - 15 1 (tính theo N) Vi sinh (MPN/100 ml) Toång coliform 106 -109 Giaûm ñöôïc Vi truøng Fecal coliform 105 -106 25 - 75% 10.000 MPN/100 ml Tröùng giun saùn 103

So saùnh noàng ñoä caùc chaát oâ nhieãm chính trong nöôùc thaûi sinh hoaït ñaõ qua xöû lyù baèng beå töï hoaïi vôùi tieâu chuaån nöôùc thaûi (TCVN 5945-1995) loaïi B cho thaáy nöôùc thaûi sinh hoaït sau khi xöû lyù baèng beå töï hoaïi vaãn coù haøm löôïng BOD5 vöôït tieâu chuaån 2-4 laàn. Nöôùc thaûi sau khi xöû lyù baèng beå töï hoaïi vaãn chöa ñöôïc pheùp thaûi tröïc tieáp ra soâng nguoàn nöôùc tieáp nhaän loaïi A,B hoaëc C.

5.1.2. Nöôùc möa Vaøo muøa möa, nöôùc möa chaûy traøn qua caùc khu vöïc daân cö, nhaø maùy, baõi chöùa nguyeân vaät lieäu... seõ cuoán theo caùc chaát raén, caùc chaát höõu cô. Neáu khoâng quaûn lyù toát nöôùc chaûy traøn naøy seõ taùc ñoäng tieâu cöïc ñeán nguoàn nöôùc beà maët, nöôùc ngaàm vaø ñôøi soáng thuûy sinh trong khu vöïc. Noàng ñoää caùc chaát oâ nhieãm trong nöôùc möa chaûy traøn öôùc tính khoaûng 0.5-1.5 mgN/1, 0.004-0.03 mg P/l, 10-20 mg COD/l, 10-20 mgTSS/l. So vôùi nöôùc thaûi, nöôùc möa khaù saïch, vì vaäy coù theå taùch rieâng bieät ñöôøng nöôùc möa ra khoûi nöôùc thaûi vaø thaûi tröïc tieáp ra coáng thoaùt. Ñöôøng thoaùt nöôùc möa caàn coù boä phaän chaén raùc tröôùc khi ñoå ra coáng thoaùt traùnh taéc ngheõn ñöôøng coáng.

Löu löôïng cöïc ñaïi cuûa nöôùc möa chaûy traøn ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: Q = 0,278 KIA Trong ñoù:

Q: Löu löôïng cöïc ñaïi cuûa nöôùc möa chaûy traøn (m3/s) K: Heä soá chaûy traøn, phuï thuoác vaøo ñaëc ñieåm beà maët ñaát (baûng 5.4) I : Cöôøng ñoä möa trung bình trong khoaûng thôøi gian coù löôïng möa cao nhaát (mm/giôø) A: Dieän tích löu vöïc (km2).

Baûng 5.4. Heä soá nöôùc möa chaûy traøn K (theo tình hình thöïc teá ôû Myõ) Ñaëc ñieåm beà maët K

- Vuøng thò töù phuï thuoäc vaøo pH 0,70 – 0,95 - Vuøng daân cö (khu taäp theå) 0,50 – 0,70 - Vuøng nhaø daân rieâng leû 0,30 – 0,50 - Khu coâng vieân, nghóa trang 0,10 – 0,25 - Ñöôøng coù laùt nhöïa, beâ toâng 0,80 – 0,90 - Baõi coû, phuï thuoäc vaøo ñoä doác vaø taàng ñaát 0,10 – 0,25

5.1.3. Nöôùc thaûi coâng, noâng nghieäp

Soá löôïng vaø thaønh phaàn nöôùc thaûi phuï thuoäc daïng saûn xuaát trình baøy trong caùc baûng sau:

Baûng 5.5. Caùc taùc nhaân oâ nhieãm ñieån hình trong nöôùc thaûi caùc ngaønh coâng nghieäp Coâng nghieäp Chaát oâ nhieãm chính Chaát oâ nhieãm phuï

• Cheá bieán söõa BOD, pH, SS Maøu, toång P, N, TOC, ñoä ñuïc, T0



• Cheá bieán ñoà hoäp, rau, quaû ñoâng laïnh

BOD, COD, pH, SS, TDS. Maøu, toång P, N, TOC, T0

• Cheá bieán bia, röôïu

BOD, pH, SS, chaát raêùn coù theå laéng, N, P.

TDS, maøu, ñoä ñuïc, boït noåi

• Cheá bieán thòt BOD, pH, SS, chaát raén coù theå laéng, daàu môõ, ñoä ñuïc

NH4+, TDS, P, maøu

• Xay boät BOD, SS, T0 COD, pH, TOC, TDS, • Luyeän theùp Daàu môõ, pH, NH4

+, CN-, phenol, SS, Fe, Sn, Cr, Zn, T0

Clo, SO42-, T0

• Cô khí COD, daàu môõ, SS, CN-, Cr, Zn, Ni, Pb, Cd

• Thuoäc da BOD5, COD, SS, maøu, kim loaïi naëng, NH4

+, daàu môõ, phenol, sulphua.

N, P, TDS, toång Coliform

• Xi maêng COD, pH, SS, T0 Croâmat, P, Zn, Sulphua, TDS, • Saûn xuaát kính COD, pH, SS BOD, croâmat, Zn, Cu, Cr, Fe, Sn,

NO3-, TDS.

• Saûn xuaát phaân hoaù hoïc

- Phaân ñaïm NH4+, TDS, NO3

-, SO42-, ureâ Ph, PO4

3-, SO42-, hôïp chaát höõu cô

- Phaân laân TDS, F, pH, P, SS Al, Fe, Hg, N, SO42-, Uranium

• Hoaù chaát höõu cô BOD, COD, pH, TSS, TDS, daàu noåi

Ñoä ñuïc, clo höõu cô, P, kim loaïi naëng, phenol, T0

• Hoaù chaát voâ cô Ñoä axit, ñoä kieàm, toång chaát raén, SS, TDS, Cl-, SO4

2-, pH BOD5, COD, TOC, phenol, F, silicat, CN-, Kim loaïi naëng, T0

• Hoaù daàu NH4+, BOD, Cr, COD, daàu,

pH, phenol, SS, TDS, sulphua, T0

CL-, CN-, Pb, N, P, TOC, Zn, ñoäc ñuïc.

• Nhieät ñieän BOD, Cl2, daàu, pH, SS,T0 Cu, Fe, TDS, Zn Baûng 5.6. Soá löôïng vaø thaønh phaàn nöôùc thaûi cuûa moät soá ngaønh saûn xuaát

Ngaønh coâng nghieäp Chaát oâ nhieãm trong nöôùc thaûi Noàng ñoä (mg/lít) • Cheá bieán söõa Toång chaát raén 4.516 Chaát raêùn lô löûng (SS) 560 Nitô höõu cô 73,2 Natri 807 Caxi 112 Kali 116 Phospho 59 BOD5 1890 • Loø moå Chaát raêùn lô löûng (SS) 820 Nitô höõu cô 154 BO5 996 - Moå heo Chaát raêùn lô löûng (SS) 717



Nitô höõu cô 122 BOD5 1045 - Hoãn hôïp Chaát raêùn lô löûng (SS) 929 Nitô höõu cô 324 BOD5 2240 • Thuoäc da Toång chaát raén tan 6000-8000 BOD5 9000 NaCl 3000 Toång ñoä cöùng 1600 Sulphua 120 Protein 1000 Croâm 30-70

Baûng 5.7. Theå tích vaø thaønh phaàn nöôùc thaûi caùc xí nghieäp cheá bieán thòt Loaïi hình saûn xuaát Theå tích nöôùc Thaønh phaàn (mg/lít)

thaûi/ñoäng vaät (m3) SS N höõu cô BOD • Loø moå - Moå heo 0,54 717 122 1045 - Moå boø 1,50 820 154 996 - Hoãn hôïp 1,35 929 324 2240 • Xöôûng cheá bieán

(hoãn hôïp) 3,77 457 113 635

14.4. 5.2 . CAÙC TAÙC NHAÂN GAÂY OÂ NHIEÃM NGUOÀN NÖÔÙC VAØ TAÙC HAÏI

Nöôùc thaûi sinh hoaït coù chöùa caùc taùc nhaân oâ nhieãm höõu cô (BOD, COD) , SS, T-N, T-P, daàu môõ, vi truøng gaây beänh. Nöôùc thaûi coâng nghieäp chöùa caùc chaát oâ nhieãm khaùc nhau, tuøy thuoäc vaøo ngaønh saûn xuaát, caùc nguyeân lieäu, saûn phaåm....

Ñeå thuaän lôïi cho vieäc giaùm saùt vaø khoáng cheá oâ nhieãm, ngöôøi ta coù theå phaân loaïi thaønh caùc nhoùm nhö sau:

1. Nhoùm caùc chaát höõu cô goàm coù: - Caùc chaát höõu cô khoâng beàn sinh hoïc hoaëc caùc chaát tieâu thuï oâ xy. - Caùc chaát höõu cô beàn sinh hoïc. - Taùc nhaân daàu môõ (ñoäng thöïc vaät vaø daàu khoaùng) thöôøng ñöôïc xeùt rieâng. 2. Nhoùm caùc taùc nhaân voâ cô - Caùc kim loaïi naëng - Caùc muoái voâ cô hoøa tan ít ñoäc haïi. - Caùc khí voâ cô hoøa tan - Chaát raén khoâng hoøa tan 3. Vi truøng 4. Caùc chaát phoùng xaï 5. Caùc chaát coù muøi (voâ cô hoaëc höõu cô).

5.2.1. Nhoùm caùc chaát höõu cô 1. Caùc chaát höõu cô deã bò phaân huûy sinh hoïc (hoaëc caùc chaát tieâu thuï oxi): thuoäc nhoùm naøy coù:



- Cacbonhydrat: ñöôøng ñôn (monosacharit), ñöôøng keùp (disacharit), tinh boät thaønh phaàn goàm C, H, O. - Protein: laø caùc axít amin maïch daøi goàm caùc nguyeân toá C, H, O, N, P. - Chaát beùo vaø chaát höõu cô khaùc : caùc este, ancol, axetoân...khaû naêng phaân huûy do vi sinh chaäm.

Ñaây laø chaát gaây oâ nhieãm naëng nhaát ôû caùc khu daân cö, khu coâng nghieäp cheá bieán thöïc phaåm. - Phaân huûy hieáu khí Chaát höõu cô + O2 (hoøa tan) CO2 + H2O + naêng löôïng - Phaân huûy kò khí Chaát höõu cô + O2 (hoøa tan) CO2 + H2O + naêng löôïng 2. Caùc chaát khoù phaân huûy sinh hoïc: hydrocacbon voøng thôm, caùc hôïp chaát ña voøng ngöng tuï, caùc clo höõu cô nhö: polychlophenol(PCP), polychlobiphenyl (PCB), DDT, dioxin.... Caùc chaát naøy coù ñoäc tính cao ñoái vôùi sinh vaät vaø con ngöôøi. Chuùng laïi coù khaû naêng toàn löu laâu daøi trong moâi tröôøng vaø cô theå sinh vaät neân coù tính tích luõy vaø gaây taùc haïi laâu daøi ñeán ñôøi soáng sinh vaät. 3. Taùc ñoäng cuûa caùc chaát höõu cô tôùi moâi tröôøng Vieäc oâ nhieãm höõu cô seõ daãn ñeán suy giaûm noàng ñoä oâxy hoøa tan trong nöôùc do vi sinh vaät söû duïng oâxy hoøa tan ñeå phaân huûy caùc chaát höõu cô. Noàng ñoä o xy hoøa tan döôùi 50% baõo hoøa coù khaû naêng gaây aûnh höôûng tôùi söï phaùt trieån cuûa toâm, caù. Oxy hoøa tan giaûm khoâng chæ gaây taùc haïi nghieâm troïng ñeán taøi nguyeân thuûy sinh maø coøn laøm giaûm khaû naêng töï laøm saïch cuûa nguoàn nöôùc.

BOD5 laø thoâng soá hieän ñöôïc söû duïng ñeå ñaùnh giaù möùc ñoä oâ nhieãm höõu cô, BOD5 cuõng ñoàng thôøi theå hieän noàng ñoä oâxy hoaø tan caàn thieát ñeå vi sinh vaät trong nöôùc phaân huûy hoaøn toaøn chaát höõu cô. Ñoái vôùi nöôùc maët nguoàn loaïi A, tieâu chuaån DO laø ≥ 6mg/l vaø tieâu chuaån BOD5 laø < 4mg/l (TCVN 5942-1995).

14.4.1. 4. Moät soá chaát höõu cô coù ñoäc tính cao trong moâi tröôøng nöôùc Caùc chaát höõu cô ñoäc tính cao thöôøng laø caùc chaát beàn vöõng, khoù bò vi sinh phaân huûy.

Moät soá coù taùc duïng tích luõy vaø toàn löu laâu daøi trong moâi tröôøng vaø trong cô theå thuûy sinh vaät neân gaây oâ nhieãm laâu daøi ñoàng thôøi taùc haïi ñeán heä sinh thaùi nöôùc, ñoù laø chaát policlophenol (PCP), policlobiphenyl (PCB), caùc hydrocacbon ña voøng nhöng tuï, hôïp chaát dò voøng N hoaëc O. Caùc chaát naøy thöôøng coù trong nöôùc thaûi coâng nghieäp vaø nguoàn nöôùc caùc vuøng noâng, laâm nghieäp söû duïng nhieàu thuoác tröø saâu, thuoác kích thích sinh tröôûng, dieät coû... Moät soá chaát tieâu bieåu laø: - Caùc hôïp chaát phenol Phenol vaø caùc chaát daãn xuaát phenol coù trong nöôùc thaûi coâng nghieäp. Caùc hôïp chaát phenol laøm cho nöôùc coù muøi, ñoàng thôøi gaây taùc haïi cho heä sinh thaùi vaø söùc khoûe daân chuùng. Giaù trò LD 50 (1) cuûa pentaclorophenol laø 27 mg/Kg ñoái vôùi chuoät. Moät soá phenol coù khaû naêng gaây ung thö. Theo quy ñònh cuûa Toå chöùc Y teá Theá giôùi (WHO) haøm löôïng 2,4-triclophenol vaø pentaclophenol trong nöôùc uoáng khoâng quaù 1μg/l. Tieâu chuaån nöôùc thuûy saûn cuûa FAO ñoái quy ñònh noàng ñoä caùc phenol <5mg/l doái vôùi caùc loaïi caù hoï salmonid vaø cyprinid.

Caùc hôïp chaát phenol coù theå ñöôïc ñònh löôïng baèng phöông phaùp traéc quang: ôû pH 7,9 caùc phenol phaûn öùng vôùi 4-aminopyrin khi coù theâm kali ferricyanua taïo maøu duøng

VSV hieáu khí

VSV kò khí



chlorophorm chieát chaát maøu vaø do haáp thuï quang ôû 460nm. Ñoä nhaïy cuûa phöông phaùp ñeán 1μg phenol/l. Caùc hôïp chaát phenol coøn ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông phaùp saéc kí khí loûng. - Caùc thuoác baûo veä thöïc vaät höõu cô

Hieän nay, coù haøng traêm thuoác dieät saâu raày naám moác phaùt quang coû daïi ñöôïc söû duïng trong noâng nghieäp. Caùc nhoùm hoùa chaát chính laø photpho-höõu cô, clo-höõu cô, cacbamat, phenoxi axetic vaø pyrethroid toång hôïp. Haàu heát caùc chaát naøy coù ñoäc tính cao ñoái vôùi ngöôøi vaø ñoäng vaät. Nhöõng chaát trong soá ñoù, ñaëc bieät laø clo-höõu cô, coù ñoä beàn vöõng cao trong moâi tröôøng vaø khaû naêng tích luõy trong cô theå sinh vaät. Do vaäy, vieäc quaûn liù vaø giaùm saùt thuoác baûo veä thöïc vaät phaûi ñöôïc quan taâm ñaëc bieät. Quy ñònh cuûa WHO veà haøm löôïng toái ña cuûa caùc thuoác baûo veä thöïc vaät vaø caùc chaát chaát höõu cô trong nöôùc uoáng laø ñöôïc trong baûng 5.8.

Baûng 5.8. Quy ñònh cuûa WHO veà noàng ñoä cho pheùp cuûa TBVTV trong nöôùc uoáng Teân hoùa chaát Noàng ñoä, mg/l Teân hoùa chaát Noàng ñoä, mg/l Aldrin vaø dieldrin 0,03 Methoxiclo 30 Clordan 0,3 Lindan 33 DDT 1,0 2.4 - D 100 Heptaclo 0,1 1.3 diclobenzen 0,1 Hexaclobenzen 0,01 Benzo-a-pyren 0,01

Nguoàn: WHO, 1984 - Tannin vaø lignin: lignin vaø tannin laø caùc hoùa chaát coù nguoàn goác thöïc vaät. Lignin coù

nhieàu trong nöôùc thaûi caùc nhaø maùy saûn xuaát boät giaáy, coøn tannin coù trong nöôùc thaøi coâng nghieäp thuoäc da, caùc chaát naøy gaây cho nguoàn nöôùc coù maøu (naâu, ñen), coù ñoäc tính ñoái vôùi thuûy sinh vaø gaây suy giaûm chaát löôïng nöôùc caáp cho noâng nghieäp, sinh hoaït, du lòch. Caû hai loaïi hôïp chaát lignin vaø tannin ñeàu coù chöùa caùc nhoùm -OH gaén vôùi voøng thôm neân coù theå phaûn öùng vôùi caùc axit tungstophotphoric vaø molipdophotphoric taïo thaåm maøu xanh. Döïa vaøo tính chaát naøy ta coù theå xaùc ñònh baèng phöông phaùp traéc quang ñöôïc ñoàng thôøi lignin vaø tannin trong nöôùc thaûi.

- Daàu khoaùng: nöôùc thaûi chöùa daàu khi xaû vaøo nguoàn nöôùc, phaàn lôùn daàu loang nhanh treân maët nöôùc taïo thaønh maøng daàu, chæ moät phaàn nhoû khoâng ñaùng keå hoaø tan trong nöôùc. Caën daàu khi laéng xuoáng ñaùy soâng, hoà seõ bò phaân huûy moät phaàn, phaàn coøn laïi tích tuï trong buøn ñaùy gaây oâ nhieãm cho sinh vaät nöôùc, bao goàm caû toâm caù, aûnh höôûng tôùi muïc ñích caáp nöôùc sinh hoaït, nuoâi troàng thuûy saûn vaø du lòch. Khi haøm löôïng daàu trong nöôùc cao hôn 0,2mg/l, nöôùc coù muøi hoâi khoâng duøng ñeå aên uoáng ñöôïc.

OÂ nhieãm daàu daãn ñeán giaûm khaû naêng töï laøm saïch cuûa caùc nguoàn nöôùc do gieát cheát caùc sinh vaät phieâu sinh, sinh vaät ñaùy tham gia vaøo quaù trình töï laøm saïch. Nöôùc thaûi nhieãm daàu coøn gaây caïn kieät oâ xy cuûa nguoàn nöôùc do tieâu thuï oâ xy cho quaù trình oâ xy hoaù hydrocacbon vaø che maët thoaùng khoâng cho oâ xy taùi naïp töø khoâng khí vaøo nguoàn nöôùc. Khi haøm löôïng daàu trong nguoàn nöôùc 0,1-0,5mg/l seõ laøm giaûm naêng suaát vaø chaát löôïng cuûa caù. Tieâu chuaån daàu trong caùc nguoàn nöôùc nuoâi caù khoâng vöôït quaù 0,05mg/l, tieâu chuaån oâ xy hoaø tan laø > 4mg O2/l.

OÂ nhieãm daàu giaøu löu huyønh coøn coù theå gaây cheát caù neáu haøm löôïng Na2S trong nöôùc ñaït tôùi 3-4 mg/l. Moät soá loaøi caù nhaïy caûm coù theå bò cheát khi haøm löôïng Na2S nhoû hôn 1 mg/l.

Ngoaøi ra, daàu trong nöôùc seõ bò chuyeån hoaù thaønh caùc hôïp chaát ñoäc haïi khaùc ñoái vôùi con ngöôøi vaø thuûy sinh nhö phenol, caùc daãn xuaát clo cuûa phenol. Tieâu chuaån phenol cho nguoàn nöôùc caáp cho sinh hoaït laø 0,001mg/l, ngöôõng chòu ñöïng cuûa caù laø 10-15mg/l.



Kinh nghieäm nhieàu nöôùc treân theá giôùi cho thaáy oâ nhieãm nguoàn nöôùc do daàu vaø caùc saûn phaåm phaân huûy cuûa noù coù theå gaây toån thaát raát lôùn cho ngaønh caáp nöôùc, thuûy saûn, du lòch vaø caùc ngaønh kinh teá quoác daân khaùc. 5. Caùc thoâng soá ñaùnh giaù chung caùc chaát höõu cô

Ñeå ñaùnh giaù möùc ñoä oâ nhieãm do chaát höõu cô trong nöôùc, ngöôøi ta caàn duøng caùc thoâng soá sau:

- Toång cacbon höõu cô (TOC): laø tæ leä giöõa khoái löôïng cacbon so vôùi khoái löôïng hôïp chaát. Nhö vaäy ñôn vò theå hieän laø gam hoaëc miligam cacbon theo khoái löôïng.

- Nhu caàu oxi liù thuyeát (ThOD): laø löôïng oxi caàn ñeå oxi hoùa moät chaát. ThOD ñöôïc tính döïa theo phöông trình phaûn öùng vaø ñôn vò theå hieän laø gam hoaëc miligam oxi theo theå tích. Ví duï: Tính TOC vaø ThOD cuûa quaù trình oxi hoùa ñöôøng:

C12H12O11 + 12 O2 = 12CO2 + 12H2O Phaân töû löôïng cuûa ñöôøng M = 342; cacbon C = 12; oxi O2 = 32

TOC = 12× 12342

= 0,421 nghóa laø coù 0,421g cacbon trong 1g ñöôøng; neáu dung dòch

ñöôøng coù noàng ñoä 100g/m3 thì TOC laø 42,1g/m3.

ThOD = 12× 32342

= 1,123 nghóa laø ñeå oxi hoùa hoaøn toaøn 1g ñöôøng phaûi tieâu toán 1,123g

oxi; neáu dung dòch ñöôøng laø 100g/m3 thì ThOD laø 112,3 g/m3

- Thoâng soá kali pecmanganat: thoâng soá naøy theå hieän söï oxi hoùa cuûa chaát höõu cô baèng chaát oxi hoùa laø kali pecmanganat. Ñôn vò ño laø gam KMnO4 tieâu thuï treân moät ñôn vò theå tích.

Thoâng soá naøy coù öu ñieåm laø vieäc ño toán ít thôøi gian (ñoä 1-2 giôø), thöôøng ñöôïc duøng ñeå ñaùnh giaù nöôùc uoáng, nöôùc soâng. Nhöôïc ñieåm cuûa thoâng soá laø khoâng phaûn aùnh ñaày ñuû löôïng chaát höõu cô, vì chæ khoaûng 60-70% chaát höõu cô bò KMnO4 phaân huûy.

- Nhu caàu oxu hoaù hoïc (COD): laø löôïng chaát oxi hoùa (theå hieän baèng g hoaëc mg O2 theo ñôn vò theå tích) caàn ñeå oxi hoùa chaát höõu cô trong nöôùc.

Hieän nay, taùc nhaân oxi hoùa maïnh nhö kali bicromat (K2Cr2O7) thöôøng ñöôïc duøng ñeå xaùc ñònh COD, vì chaát naøy coù theå oxi hoùa ñeán 95-100% chaát höõu cô.

Caùch xaùc ñònh COD: ñun hoài löu maãu nöôùc vôùi löôïng ñaõ bieát K2Cr2O7 0,25N trong H2SO4 50% vôùi Ag2SO4 laøm xuùc taùc. Ñeå ngaên ngöøa söï oxi hoùa cuûa Cl- (vaø caùc ion halogen), caàn theâm HgSO4 ñeå taïo thaønh HgCl2 beàn vöõng. Sau hai giôø hoài löu, löôïng bicromat dö ñöôïc chuaån ñoä baèng Fe(NH4)2(SO4)2 vôùi chaát chæ thò ferroin.

- Nhu caàu oxi sinh hoùa (BOD): laø löôïng oxi (theå hieän baèng g hoaëc mg O2 theo ñôn vò theå tích) do vi sinh vaät hieáu khí tieâu thuï ñeå oxi hoùa sinh hoïc caùc chaát höõu cô trong boùng toái ôû ñieàu kieän chuaån veà nhieät ñoä vaø thôøi gian xaùc ñònh. Nhö vaäy BOD phaûn aùnh ñöôïc löôïng chaát höõu cô deã bò phaân huûy coù trong nöôùc.

Thoâng soá BOD coù taàm quan troïng thöïc teá vì ñoù laø cô sôû ñeå thieát keá vaø vaän haønh heä thoáng xöû lí nuôùc thaûi; BOD coøn laø thoâng soá cô baûn ñeå ñaùnh giaù möùc ñoä oâ nhieãm cuûa nguoàn nöôùc: giaù trò cuûa BOD caøng lôùn nghóa laø möùc ñoä oâ nhieãm höõu cô caøng cao.

Theo quy ñònh cuûa Boä Y Teá, nöôùc ñöôïc duøng trong sinh hoaït coù giaù trò BOD5 < 4mg/l. Tieâu chuaån nöôùc thuûy saûn cuûa FAO quy ñònh giaù trò BOD laø < 10mg/l cho caùc loaïi caù hoï cyprinid. Vì giaù trò cuûa BOD phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä vaø thôøi gian oån nhieät neân vieäc xaùc ñònh BOD caàn tieán haønh ôû ñieàu kieän tieâu chuaån, thí duï ôû nhieät ñoä 200C trong thôøi gian oån



nhieät 5 ngaøy (BOD520

) hoaëc coù theå ôû nhieät ñoä 300C trong thoøi gian oån nhieät 3 ngaøy (BOD330

). Thôøi gian caàn thieát ñeå thöïc hieän quaù trình o xy hoùa sinh hoùa phuï thuoäc vaøo noàng ñoä

baån cuûa chaát thaûi (coù theå laø 1,2,3,4,5,6,...20 ngaøy hoaëc laâu hôn. Tuy nhieân quaù trình oxy hoùa giai ñoaïn ñaàu xaûy ra nhanh sau ñoù giaûm daàn. Ví duï nöôùc thaûi sinh hoaït hoaëc coâng nghieäp coù thaønh phaàn höõu cô töông töï thì sau 5 ngaøy ñeâm löôïng oxy tieâu hao laø 87%, qua 20 ngaøy ñeâm 99%. Trong thöïc teá ñeå oxy hoùa ñaït 100% caàn 100 ngaøy. Vì vaäy ngöôøi ta qui öôùc BOD20 laø oxy hoùa hoaøn toaøn.

BOD thöôøng xaùc ñònh theo phöông phaùp pha loaõng: duøng caùc bình Winkler chöùa ñaày maãu nöôùc ñaõ pha loaõng vaø xaùc ñònh oxi hoøa tan (DO) theo moät trong hai caùch:

a. ÔÛ thôøi ñieåm baét ñaàu vaø thôøi ñieåm keát thuùc giai ñoaïn oån nhieät trong tuû kính ôû nhieät ñoä 200C trong ngaøy ñeâm lieân tuïc.

b. Trong bình chöùa maãu ñaõ pha loaõng vaø trong bình chæ chöùa nöôùc duøng ñeå pha loaõng sau khi caû hai bình ñaõ oån nhieät. Duøng coâng thöùc tính ra ñöôïc noàng ñoä BOD trong maãu nöôùc. - Söï khaùc nhau giöõa caùc thoâng soá COD vaø BOD

Caû hai thoâng soá ñeàu xaùc ñònh löôïng chaát höõu cô coù khaû naêng bò oxi hoùa coù trong nöôùc maët, ngaàm hoaëc nöôùc thaûi nhöng chuùng khaùc nhau veà yù nghóa.

BOD chæ theå hieän löôïng chaát höõu cô deã bò phaân huûy sinh hoïc, nghóa laø caùc chaát höõu cô coù theå bò oxi hoùa nhôø vai troø cuûa vi sinh vaät.

COD laø theå hieän toaøn boä caùc chaát höõu cô coù theå bò oxi hoùa baèng taùc nhaân hoùa hoïc. Do vaäy tæ soá COD/BOD luoân luoân lôùn hôn 1. Ñoái vôùi nöôùc thaûi sinh hoaït thì COD thöôøng baèng 1,7 –1,8 BOD.

Thí duï trò soá trung bình veà COD vaø BOD cuûa caùc loaïi nöôùc thaûi coâng nghieäp ôû nöôùc Anh ñöôïc neâu trong baûng 5.9.

Baûng 5.9. Trò soá BOD vaø COD trung bình trong nöôùc thaûi coâng nghieäp Ngaønh coâng nghieäp COD (mg/l) BOD (mg/l) (COD/BOD) Hoùa chaát 1.500 580 2,58 Thöïc phaåm 3.970 2242 1,77 Deät 1.303 592 2,20 Giaáy 991 588 1,69 Boät giaët 5.790 2640 2,19 Hoùa daàu 3.844 1745 2,20 Cao su 380 119 2,59

Tæ soá COD/BOD caøng cao neáu trong nguoàn coù caùc chaát ñoäc öùc cheá vi sinh vaät. Khi ñoù giaù trò BOD ño ñöôïc seõ raát thaáp hoaëc baèng khoâng nhöng giaù trò COD laïi caøng cao. Do vaäy khoâng theå töø COD tính ra ñöôïc BOD hoaëc ngöôïc laïi. Chæ trong tröôøng hôïp duy nhaát khi thaønh phaàn cuûa moät nguoàn nöôùc töï nhieân hoaëc nöôùc thaûi khoâng chöùa chaát ñoäc vaø oån ñònh, ta coù theå xaùc ñònh qua thöïc nghieäm ñöôïc moät heä soá chuyeån ñoåi töø COD thaønh BOD hoaëc ngöôïc laïi. - Söï oxi hoùa nitô

Caùc thoâng soá COD, KMnO4, BOD duøng theå hieän löôïng oxi caàn coù ñeå oxi hoùa löôïng caùc cacbon trong chaát höõu cô. Trong chaát thaûi coøn coù caùc hôïp chaát chöùa nitô coù khaû naêng bò khöû thaønh ion anmoni. Ion naøy coù nhu caàu oxi ñeå chuyeån hoùa ñeán nitrat. Thí duï, quaù trình oxi hoùa nöôùc thaûi sinh hoaït coù thaønh phaàn toång quaùt laø C4H10O3N xaûy ra nhö sau:



C4H10O3N + 4,25O2 → 4CO2 + 3,5H2O + NH3

120 136 17 ThOD cho noàng ñoä 500g/m3 chaát höõu cô trong nöôùc thaûi laø:

ThOD = 136120

500× = 566 gO2/m3

Khi naøo nguoàn nöôùc beà maët NH3 bò vi khuaån oxi hoùa thaønh nitrit vaø tieáp tuïc thaønh nitrat:

NH4+ + 3

2O2 NO2

- + 2H+ + H2O

NO2- + 1

2O2 NO3

-

NH4+ + 2O2 → NO3

- + 2H+ + H2O Nhö vaäy, löôïng oxi caàn tieâu toán ñeå oxi hoùa amoni laø:

64120

500× = 266 gO2/m3 Giaù trò naøy baèng 47% ThOD coù nghóa laø söï coù maët cuûa

nitô laøm taêng ñaùng keå nhu caàu oxi cuûa nöôùc oâ nhieãm. Do ñoù, ñeå xaùc ñònh nhu caàu oxi hoùa rieâng veà maët cacbon, ngöôøi ta phaûi theâm caùc chaát öùc cheá vi sinh nitrit hoùa vaøo maãu nöôùc.

14.4.2. 5.2.2. Caùc taùc nhaân voâ cô

14.4.3. 1. Caùc kim loaïi naëng - Chì (Pb): Laø kim loaïi naëng coù ñoäc tính ñoái vôùi naõo vaø coù theå gaây cheát ngöôøi neáu bò

nhieãm ñoäc naëng. Chì coù khaû naêng tích luõy laâu daøi trong cô theå. Trong nöôùc soâng hoà coù löôïng veát chì (ñoä 1-50mg/l), nöôùc bieån khoâng oâ nhieãm coù

noàng ñoä chì 0,03μg/l. Chì trong nöôùc ñöôïc xaùc ñònh baèng hai phöông phaùp: quang phoå haáp thuï nguyeân töû

hay chieát traéc quang vôùi thuoác thöû dithizon trong cloroform, ño maät ñoä quang ôû 510nm. - Thuûy ngaân (Hg): Thuûy ngaân voâ cô, höõu cô ñeàu cöïc ñoäc ñoái vôùi con ngöôøi vaø thuûy

sinh. Noàng ñoä cho pheùp cuûa WHO ñoái vôùi thuûy ngaân trong nöôùc uoáng laø 1μg/l. Tieâu

chuaån nöôùc nuoâi caù cuûa moät soá quoác gia chæ cho pheùp noàng ñoä thuûy ngaân döôùi 0,5μg/l. Thuûy ngaân trong nöôùc ñöôïc xaùc ñònh baèng hai phöông phaùp: quang phoå haáp thuï

nguyeân töû hoaëc chieát traéc quang vôùi dithizon trong chloroform, ño maät ñoä quang ôû 492nm. - Asen (As): laø chaát ñoäc cöïc maïnh coù taùc duïng tích luõy vaø gaây ung thö. Nöôùc töï

nhieân coù chöùa veát asen vôùi noàng ñoä khoaûng 10μg/l. Tieâu chuaån cho pheùp cuûa WHO trong nöôùc uoáng laø 50μg/l. Tieâu chuaån Haø Lan laø 5μg/l. Tieâu chuaån nöôùc nuoâi caù cho pheùp laø noàng ñoä asen döôùi 25μg/l.

Ngoaøi caùc kim loaïi naëng keå treân haøng loaït nguyeân toá khaùc coù ñoäc tính raát cao nhö cadmi, crom, selen, niken... laø caùc taùc nhaân gaây haïi taøi nguyeân thuûy sinh vaø söùc khoûe con ngöôøi ngay ôû noàng ñoä thaáp.

14.4.4. 2. Caùc chaát raén lô löûng Caùc chaát raén lô löûng haïn cheá ñoä saâu taàng nöôùc ñöôïc aùnh saùng chieáu xuoáng, gaây aûnh höôûng tôùi quaù trình quang hôïp cuûa taûo, rong reâu... Chaát raén lô löûng cuõng laø taùc nhaân gaây aûnh höôûng tieâu cöïc ñeán taøi nguyeân thuûy sinh ñoàng thôøi gaây taùc haïi veà maët caûm quan (taêng ñoä ñuïc nguoàn nöôùc) vaø gaây boài laéng. Caùc chaát raén trong nguoàn nöôùc töï nhieân ñöôïc taïo ra trong quaù trình xoùi moøn, phong hoùa ñòa chaát, do

Nitrobacter

Nitrosomonat



nöôùc chaûy traøn töø ñoàng ruoäng. ÔÛ vuøng cöûa soâng chaát raén ñöôïc taïo thaønh do quaù trình keo tuï caùc ion voâ cô khi gaëp nöôùc maën. Chaát raén ñöôïc ñöa vaøo nguoàn nöoùc töï nhieân töø nöôùc thaûi sinh hoaït. Chaát raén coù khaû naêng gaây trôû ngaïi cho phaùt trieån thuûy saûn, caáp nöôùc sinh hoaït neáu chuùng coù noàng ñoä cao. Tieâu chuaån cuûa WHO ñoái vôùi nöôùc uoáng khoâng chaáp nhaän toång chaát raén tan (TDS) cao hôn 1200mg/l. 14.4.4.1.1.1.1 Xaùc ñònh caùc chaát raén - Chaát raén toång coäng: Coâ maãu nöôùc vaø laøm khoâ caën thu ñöôïc 103-105oC ñeán troïng löôïng khoâng ñoåi, tính ra ñôn vò mg/l. Phaàn caën naøy neáu tieáp tuïc nung ôû 550oC vaø caân laïi seõ tìm ñöôïc toång chaát raén bay hôi vaø chaát raén coøn laïi (toång chaát raén bay hôi baèng troïng löôïng chaát raén tröôùc khi nung tröø ñi troïng löôïng chaát raén coøn laïi sau khi nung). - Chaát raén coù theå loïc vaø chaát raén khoâng theå loïc: duøng giaáy loïc tieâu chuaån loïc maãu nöôùc. Phaàn nöôùc loïc ñöôïc coâ vaø saáy khoâ ôû 105-105oC (hoaëc 180oC). Caân phaàn caën ñaõ khoâ tính ñöôïc troïng löôïng chaát raén coù theå loïc phaàn caën treân giaáy ñöôïc saáy khoâ ôû 103-105oC, caân laïi seõ tính ñöôïc löôïng chaát raén khoâng theå loïc. 3. Caùc chaát muoái voâ cô Caùc ion voâ cô coù noàng ñoä raát cao trong nöôùc töï nhieân, ñaëc bieät laø nöôùc bieån. Trong nöôùc thaûi töø khu daân cö luoân coù moät löôïng khaù lôùn. Caùc ion Cl-, SO4

2-, PO43-, Na+, K+.

Baûng 5.10. Haøm löôïng chaát voâ cô trong nöôùc thaûi sinh hoaït ôû Myõ (mg/l) Caùc hôïp chaát Noàng ñoä, mg/l Caùc hôïp chaát Noàng ñoä, mg/l

Cl- 20 - 50 K+ 7 - 15 SO4

2- 15 - 30 CaCO3 15 - 40 NO3

- 20 - 40 B 0,1 - 0,4 PO4

3- 20 - 40 Toång chaát raén tan 100 - 300 Na+ 0 - 70 Toång chaát kieàm 100 - 150

Nguoàn: Metcalf, 1972 Trong nöôùc thaûi coâng nghieäp, ngoaøi caùc ion coøn coù theå coù caùc chaát voâ cô coù ñoäc tính cao nhö: Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr, F coøn coù moät soá chaát voâ cô tieâu bieåu trong nöôùc thaûi: - Amoni (NH4

+): trong nöoùc beà maët töï nhieân vuøng khoâng oâ nhieãm coù löôïng veát amoni (döôùi 0,05 ppm). Noàng ñoä amoni trong nöôùc ngaàm cao hôn nhieàu. Löôïng amoni trong nöôùc thaûi töø khu daân cö vaø nöôùc thaûi caùc nhaø maùy hoùa chaát, cheá bieán thöïc phaåm, söõa coù theå leân tôùi 10-100mg/l. Theo quy ñònh veà nöôùc beà maët cuûa Haø Lan, löôïng ammoni treân 5 mg/l ñöôïc xem laø oâ nhieãm naëng. Tieâu chuaån nöôùc thuûy saûn cuûa FAO yeâu caàu noàng ñoä ammoni < 0,2mg/l ñoái vôùi loaïi caù salmonid vaø 0,8mg/l ñoái vôùi loaïi caù cyprinid. Ammoni trong nöôùc ñöôïc xaùc ñònh baèng thuoác thöû nestler trong moâi tröôøng kieàm maïnh. Döïa vaøo maøu cuûa saûn phaåm phaûn öùng ta coù theå ñònh löôïng baèng phöông phaùp traéc quang.

- Nitrat (NO3-): laø saûn phaåm cuoái cuøng cuûa söï phaân huûy caùc chaát chöùa Nitô coù trong

chaát thaûi cuûa ngöôøi vaø ñoäng vaät. Trong nöôùc töï nhieân noàng doä nitrat thöôøng döôùi 5mg/l. Nöôùc soâng MeâKoâng thöôøng coù nitrat 0,5mg/l. ÔÛ vuøng oâ nhieãm do chaát thaûi, phaân boùn, noàng ñoä nitrat cao treân 10mg/l laø moâi tröôøng dinh döôõng toát cho söï phaùt trieån taûo, rong gaây aûnh höôûng ñeán chaát löôïng nöôùc sinh hoaït vaø thuûy saûn. Treû con uoáng nöôùc nhieàu nitrat (NO3

-) coù theå aûnh höôûng ñeán maùu (chöùng methaemoglobinaemia). Theo quy ñònh cuûa WHO nitrat trong nöôùc uoáng khoâng quaù 10mg/l.

Nitrat trong nöôùc coù theå xaùc ñònh baèng phoå töû ngoaïi ôû 275 nm trong moâi tröôøng axit (HCl) hoaëc baèng ñieän cöïc choïn loïc nhaïy caûm vôùi nitrat. Ngoaøi ra, coù theå khöû nitrat thaønh



nitrit roài taïo maøu vôùi sunfanilamid N(1-naphtyl)-etylendiamin vaø xaùc ñònh baèng phöông phaùp traéc quang ôû 540nm.

- Nitrit (NO2-): laø saûn phaåm trung gian cuûa quaù trình oxy hoùa amoni (NH4

+) trong nöôùc thaønh nitrat. Ñaây laø moät taùc nhaân coù haïi tôùi söùc khoûe con ngöôøi vì khi vaøo cô theå noù coù khaû naêng keát hôïp vôùi hoàng caàu (hemoglobin) trong maùu sau ñoù chuyeån thaønh methemoglobin vaø cuoái cuøng chuyeån thaønh methemoglobiamine laø chaát öùc cheá vieäc lieân keát vaø vaän chuyeån oxy, gaây beänh thieáu oxy trong maùu vaø sinh ra beänh maùu traéng:

4HbFe2+O2 + 4NO2- + 2H2O -------> 4HbFe3+OH + 4NO3

- + O2

hemoglobin methemoglobin Nitrit trong moâi tröôøng axít yeáu coù theå niro hoùa caùc amin vaø amít thaønh nitosamin laø nguyeân nhaân gaây ung thö, sinh quaùi thai. pH < 4 R2NH + HNO2 -----------> H2O + R2N-NO nitosamin

Hình 5.1 Bieán thieân noàng ñoä caùc hôïp chaát nitô trong nöôùc

- Photphat: cuõng nhö nitrat, photphat laø chaát dinh döôõng cho söï phaùt trieån rong taûo. Noàng ñoä photphat trong nguoàn nöôùc khoâng oâ nhieãm thöôøng <0,01mg/l. Giaù trò naøy ôû soâng Meâkoâng thöôøng <0,05 mg/l nhöng ôû caùc keânh raïch bò oâ nhieãm nöôùc thaûi sinh hoaït vaø coâng nghieäp noàng ñoä photphat coù theå leân tôùi treân 5mg/l. Photphat laø chaát coù nhieàu trong phaân ngöôøi, saûn xuaát laân, thöïc phaãm. Photphat khoâng phuï thuoäc loaïi hoùa chaát ñoäc haïi ñoái vôùi con ngöôøi. Theo quy ñònh cuûa Haø Lan, photphat trong nöôùc uoáng toái ña laø 6mg/l. WHO khoâng quy ñònh ñoái vôùi hoùa chaát naøy.

Coù 3 traïng thaùi toàn taïi cuûa photphat: orthophotphat, (PO43-) meta hoaëc poliphotphat

PO3- vaø photphat coù lieân keát höõu cô. Vieäc xaùc ñònh orthophotphat döïa vaøo phaûn öùng vôùi

molipdat ammoni trong moâi tröôøng axit, taïo maøu. Meta photphat ñöôïc thuûy phaân thaønh orthophotphat, coøn photphat höõu cô ñöôïc oxi hoùa, vaø thuûy phaân thaønh orthophotphat roài phaân tích nhö treân.

- Sunphat (SO4): Caùc nguoàn nöôùc töï nhieân, ñaëc bieät nöôùc bieån vaø nöôùc pheøn coù noàng ñoä sunphat cao. Nöôùc soâng Meâkoâng ôû vuøng khoâng nhieãm maën coù noàng ñoä sunphat nhoû hôn 50mg/l. Nöôùc ôû vuøng coù moû thaïch cao, quaëng chöùa löu huyønh, nöôùc möa axit vaø nöôùc thaûi coâng nghieäp coù nhieàu sunfat. Nöôùc coù noàng ñoä sunphat cao seõ gaây seùt ræ ñöôøng oáng vaø caùc

NH4

+ NO3

- NO2

-

1

0.5

0 Thôøi gian

Cch

aátkh

öû



coâng trình beâtoâng. ÔÛ noàng ñoä cao sunphat coøn taùc haïi ñeán caây troàng. Quy ñònh nöôùc thuûy lôïi cuûa Myõ haïn cheá noàng ñoä chaát naøy döôùi 1000mg/l.

Sunphat trong nöôùc ñöôïc phaân tích baèng moät trong hai phöông phaùp. Phöông phaùp troïng löôïng döïa theo tính chaát cuûa sunphat taïo bari sunphat vôùi BaCl2 trong moâi tröôøng axit. Tuûa ñöôïc loïc, nung vaø caân, töø ñoù tính ñöôïc noàng ñoä sunphat. Cuõng coù theå döïa vaøo vieäc taïo tuûa theo phaûn öùng treân sunphat coù theå coøn ñöôïc xaùc ñònh theo phöông phaùp ño cuïc boä ñuïc baèng ñuïc keá hay quang keá ôû 420 nm.

- Clorua (Cl-): laø moät trong caùc ion quan troïng trong nöôùc vaø nöôùc thaûi. Vò maën cuûa nöôùc laø do ion Cl- taûo ra. Nöôùc coù Cl- vôùi löôïng 250mg/l coù theå gaây caûm giaùc maën. Neáu cation laø Ca2+, Mg2+ thì ôû noàng ñoä cao ñeán 1000mg/l cuõng khoâng cho vò maën. Noàng ñoä cho pheùp Cl- trong nöôùc uoáng theo quy ñònh cuûa WHO laø 250mg/l, theo quy ñònh cuûa coäng ñoàng kinh teá chaâu AÂu laø 25mg/l. Nöôùc maën vôùi noàng ñoä Cl-, Na+ vaø Bo cao coù khaû naêng gaây taùc haïi ñeán caây troàng. Tieâu chuaån cuûa FAO ñoái vôùi thuûy lôïi cho thaáy neáu noàng ñoä Cl- döôùi 142mg/l thì caây troàng khoâng bò aûnh höôûng xaáu; noàng ñoä Cl- treân 10 meg/l (355mg/l) gaây taùc haïi naëng ñeán caây troàng. Cl- trong nöôùc coù theå ñöôïc xaùc ñònh baèng chuaån ñoä vôùi baïc nitrat laøm chaát chæ thò laø cromat.

14.4.5. 5.2.3. Maøu Nöôùc töï nhieân coù theå coù maøu vì caùc liù do:

- Caùc chaát höõu cô trong caây coû bò phaân raõ. - Nöôùc coù saét vaø mangan daïng keo hoaëc daïng hoøa tan.

- Nöôùc coù chaát thaûi coâng nghieäp (crom, tannin, lingin ...) Maøu thöïc cuûa nöôùc laø maøu taïo ra do caùc chaát hoøa tan hoaëc ôû daïng haït keo. Maøu beân

ngoaøi (bieåu kieán) cuûa nöôùc laø maøu do caùc chaát lô löûng trong nöôùc taïo neân. Trong thöïc teá, ngöôøi ta chæ xaùc ñònh maøu thöïc cuûa nöôùc, nghóa laø sau khi ñaõ loïc boû caùc chaát khoâng tan.

Maøu ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông phaùp so maøu vôùi caùc dung dòch chuaån cloroplatinat/coban).

14.4.6. 5.2.4. Muøi Nöôùc coù muøi laø do caùc nguyeân nhaân: - Coù chaát höõu cô töø coáng raõnh khu daân cö, xí nghieäp cheá bieán thöïc phaåm. - Coù nöôùc thaûi coâng nghieäp hoùa chaát, cheá bieán daàu môõ. - Coù caùc saûn phaåm phaân huûy caây coû, rong taûo, ñoäng vaät. Moät soá chaát coù muøi ñöôïc neâu trong baûng 5.11. Baûng 5.11. Moät soá chaát coù muøi Chaát coù muøi Coâng thöùc Muøi

Ammoni NH3 Ammonia Phaân C8H5NHCH3 Phaân Hydrosunfua H2S Tröùng thoái Sunfua höõu cô (CH3)2S, CH3SSCH3 Baép caûi röõa Mercaptan CH3SH, CH3(CN2)3SH Hoâi Amin CH3NH2, (CH3)3N Caù öôn Diamin NH2(CH2)4NH Thòt thoái Clo Cl2 Noàng Phenol C6H5-OH Xoác ñaëc tröng cuûa pheânol



Vieäc xaùc ñònh muøi theo quy trình tieâu chuaån töông ñoái phöùc taïp. Ñeå ñaùnh giaù sô boä veà muøi coù theå duøng moät phöông phaùp ñôn giaûn do vieän söùc khoûe Trung Quoác ñeà xuaát theo quy trình:

- Laáy maãu nöôùc cho vaøo bình ñeán phaân nöûa theå tích. - Ñaäy naép, laéc 10-20 giaây. - Môû naép vaø ngöûi muøi, ghi cheùp ñoä muøi theo caùc möùc: khoâng muøi, muøi nheï, muøi trung bình, muøi naëng, muøi raát naëng. - Ñeå khöû muøi ñaäy naép laïi vaø ñun caùch thuûy ñeán 60oC, laéc môû naép, vaø ngöûi laïi.

14.4.7. 5.2.5. Caùc vi truøng trong nöôùc Trong phaân ngöôøi hoaëc ñoäng vaät coù chöùa nhieàu loaïi vi truøng gaây beänh (nhö vi truøng

taû, lò, thöông haøn) vaø tröùng giun saùn. Trong thöïc teá khoâng theå xaùc ñònh taát caû caùc loaïi vi truøng naøy ñoái vôùi töøng maãu nöôùc vì phöùc taïp vaø toán thôøi gian. Do ñoù thoâng thöôøng trong nghieân cöùu oâ nhieãm ta khoâng xaùc ñònh caùc loaïi vi truøng gaây beänh maø xaùc ñònh maãu nöôùc coù bò oâ nhieãm phaân hay khoâng. Muoán vaäy ta chæ caàn xaùc ñònh moät vaøi vi sinh chæ thò cho oâ nhieãm phaân. Coù 3 nhoùm vi sinh chæ thò oâ nhieãm phaân:

- Nhoùm coliform ñaëc tröng laø Escherichia coli (E.coli) - Nhoùm streptococci ñaëc tröng laø Streptococcus faecalis.

- Nhoùm clostridia khöû sulphit ñaëc tröng laø Clostridium perfringens. Söï coù maët caùc vi sinh naøy chæ ra raèng nöôùc bò oâ nhieãm phaân, nhö vaäy coù yù nghóa laø

coù theå coù vi truøng gaây beänh ñöôøng ruoät trong nöôùc vaø ngöôïc laïi neáu khoâng coù caùc vi sinh chæ thò phaân coù yù nghóa laø coù theå khoâng coù vi truøng gaây beänh ñöôøng ruoät.

Trong 3 nhoùm vi sinh vaät chæ thò treân, nhoùm coliform thöôøng ñöôïc phaân tích vì: - Chuùng laø nhoùmvi sinh quan troïng nhaát trong vieäc ñaùnh giaù veä sinh nguoàn nöôùc vaø coù ñaày ñuû caùc tieâu chuaån cuûa loaïi vi sinh chæ thò liù töôûng.

- Chuùng coù theå ñöôïc xaùc ñònh trong ñieàu kieän thöïc ñòa. - Vieäc xaùc ñònh coliform deã daøng hôn xaùc ñònh caùc vi sinh chæ thò khaùc. Chaúng haïn caùc quy trình xaùc ñònh streptococci caàn thôøi gian oån nhieät laâu coøn vieäc xaùc ñònh clostridia caàn phaûi tieán haønh ôû 80oC laø leân men hai laàn neân trong ñieàu kieän thöïc ñòa khoù xaùc ñònh hai loaïi vi sinh chæ thò naøy.

Trong nhoùm coliform coù moät soá loaïi coù khaû naêng leân men lactose khi nuoâi caáy ôû 35oC hoaëc 37oC taïo ra axit, aldehit vaø khí trong voøng 48 giôø. Coù moät soá loaïi laïi coù khaû naêng leân men lactose ôû 44oC hoaëc 44,5oC (nhoùm coliform chòu nhieät). Thuoäc loaïi naøy coù E.Coli.

14.4.8. 5.12.6. Phöông phaùp thu maãu, phaân tích chaát löôïng nöôùc (coù taøi lieäu rieâng)

Phöông phaùp, thieát bò thu maãu vaø phöông phaùp phaân tích caùc thoâng soá chæ thò oâ nhieãm nöôùc trình baøy trong baûng 5.12.

Baûng 5.12. Phöông phaùp laáy maãu phaân tích caùc thoâng soá oâ nhieãm nöôùc STT Chæ tieâu Kyõ thuaät baûo quaûn maãu nöôùc Phöông phaùp phaân tích

1 pH Chai ñöïng baèng PE hoaëc thuûy tinh, laøm laïnh 2 0C ñeán 5 0C

Ño nhanh taïi hieän tröôøng baèng maùy daõ ngoaïi TOA – Nhaät

2 EC Chai ñöïng baèng PE, laøm laïnh 20C ñeán 50C

Ño nhanh taïi hieän tröôøng baèng maùy daõ ngoaïi TOA – Nhaät

3 Ñoä ñuïc Chai ñöïng baèng PE hoaëc thuûy tinh Ño nhanh taïi hieän tröôøng baèng



maùy daõ ngoaïi TOA – Nhaät 4 SS Chai ñöïng baèng PE hoaëc thuûy tinh Söû duïng maùy DR/700

COLORIMETER - Haõng Hach 5 DO Chai ñöïng baèng PE hoaëc thuûy tinh,

coá ñònh oxy taïi choã Ño nhanh taïi hieän tröôøng baèng maùy daõ ngoaïi TOA – Nhaät

6 BOD5 Chai ñöïng baèng PE hoaëc thuûy tinh, laøm laïnh 20C ñeán 50C vaø ñeå nôi toái

Xaùc ñònh baèng phöông phaùp aùp keá- Maùy Aqualytic AL214 (Ñöùc)

7 COD Chai ñöïng baèng PE hoaëc thuûy tinh, axit hoùa pH < 2 baèng H2SO4, laøm laïnh 20C ñeán 50C vaø ñeå nôi toái

Oxy hoùa baèng K2Cr2O7, sau ñoù duøng phöông phaùp chuaån ñoä.

8 NH4+ Chai ñöïng baèng PE hoaëc thuûy tinh,

axit hoùa pH< 3 baèng H2SO4, laøm laïnh 20C ñeán 50C vaø ñeå nôi toái

So maøu treân maùy UV/VIS Lambda 11,duøng thuoác thöû Hypoclorit - Haõng Perkin Elmer

9 NO3- Chai ñöïng baèng PE, axit hoùa pH<2

hoaëc laøm laïnh 20C ñeán 50C So maøu treân maùy UV/VIS Lambda 11 - Haõng Perkin Elmer

10 PO43- Chai ñöïng baèng thuûy tinh, laøm laïnh

20C ñeán 50C So maøu treân maùy UV/VIS Lambda 11 - Haõng Perkin Elmer

11 Toång Fe Chai ñöïng baèng PE, loïc ngay khi laáy maãu, axit hoùa ñeán pH<2

Phoå haáp thu nguyeân töû - Maùy AAS - 200 Varian (Myõ)

12 Kim loaïi naëng

Chai ñöïng baèng PE Phoå haáp thu nguyeân töû - Maùy AAS - 200 Varian (Myõ)

13 Hg Chai ñöïng baèng thuûy tinh bossilicat, axit hoùa ñeán pH<2

Phoå haáp thu nguyeân töû - Maùy AAS - 200 Varian (Myõ)

14 Daàu môõ Chai ñöïng baèng thuûy tinh, laøm laïnh 20C ñeán 50C

Ño phaùt huyønh quang - maùy Shimazu RF 1051

15 Coliform Bình chöùa tieät truøng, laøm laïnh 20C ñeán 50C

Phöông phaùp nhaân oáng, theo tieâu chuaån TCVN 6187 - 1996

5.3. ÑAÙNH GIAÙ ÑOÄC TÍNH CUÛA CAÙC CHAÁT OÂ NHIEÃM

5.3.1. Ñoäc tính caáp Ñoäc tính caáp ñöôïc xaùc ñònh qua thoâng soá LD50 (lieàu gaây cheát 50% ñoäng vaät thöïc

nghieäm) hoaëc LC50 (noàng ñoä gaây cheát 50% soá ñoäng vaät thöïc nghieäm). LD50 (ñôn vò: mg/kg caân naëng cuûa ñoäng vaät thöïc nghieäm) ñöôïc söû duïng ñoái vôùi ñoäng

vaät treân caïn (choù, meøo, chuoät…), LC50 (ñôn vò: mg/l) ñöôïc söû duïng ñeå ñaùnh giaù ñoäc tính cuûa chaát oâ nhieãm ñoái vôùi thuûy sinh.

Döïa theo giaù trò LD50 Toå chöùc Y teá theá giôùi (WHO) phaân loaïi ñoäc tính cuûa caùc hoaù chaát theo baûng 5.13. Giaù trò LD50 caøng thaáp ñoäc tính caøng cao.

Baûng 5.13. Phaân loaïi hoaù chaát qua ñoäc tính theo WHO LD50, chuoät (mg/kg caân naëng)

Caáp ñoäc Oral Qua da Raén Loûng Raén Loûng IA (raát ñoäc) < 5 < 20 < 10 < 40 IB (ñoäc cao) 5-20 20 -200 10-100 40 – 400 II (ñoäc trung bình) 50-500 200 -2000 100 – 1000 400 – 4000 III (ít ñoäc) > 500 >2000 > 1000 > 4000



Trong moâi tröôøng nöôùc, ñoäc tính cuûa hoaù chaát ñoái vôùi toâm, caù, ñoäng vaät phieâu sinh ñöôïc ñaùnh giaù qua caùc giaù trò LC50. Giaù trò naøy caøng thaáp ñoäc tính caøng cao.

Trong thöïc teá caùc loaïi thuûy sinh khaùc nhau coù ñoä nhaïy caûm khaùc nhau ñoái vôùi töøng chaát oâ nhieãm. Thí duï ñoäc tính (LC50) cuûa moät soá hoaù chaát baûo veä thöïc vaät ñoái vôùi caùc loaïi caù ôû ÑBSCL ñöôïc moät soá cô quan nghieân cöùu ñöa ra trong baûng 5.14.

Caàn löu yù raèng coù moät soá loaïi hoaù chaát BVTV coù ñoäc tính raát cao ñoái vôùi con ngöôøi, ñoäng vaät coù vuù vaø vôùi caùc loaøi thuûy sinh (nhö DDT vaø caùc loaïi höõu cô: Lindane, Aldrine, phospho höõu cô: Methyl Parathion, Basudine…). Trong khi ñoù moät soá loaïi hoaù chaát BVTV ít coù ñoäc ñoái vôùi con ngöôøi nhöng laïi raát ñoäc ñoái vôùi toâm, caù (nhö caùc loaïi pyrethroid toång hôïp: Decis, Cypermethrin), baûng 5.15.

Phöông phaùp xaùc ñònh LC50 ñaõ ñöôïc neâu trong nhieàu taøi lieäu quoác teá. Ôû Vieät Nam vieäc nghieân cöùu ñoäc tính sinh thaùi (nöôùc) ñaõ ñöôïc thöïc hieän trong nhieàu naêm taïi Trung taâm Baûo veä Moâi tröôøng (xaùc ñònh LC50 cuûa caùc thuoác BVTV, nöôùc thaûi coâng nghieäp, xaùc ñònh noàng ñoä ngöôõng taùc duïng vaø noàng ñoä an toaøn.

Giaù trò LC50 thöôøng ñöôïc thöïc hieän trong voøng 96 giôø (ñoái vôùi caù) hoaëc 48 giôø (ñoái vôùi ñoäng vaät phuø du nhö loaïi Daphnia magna).

5.3.2. Ñoäc tính maõn Nhieàu loaïi hoaù chaát khi ôû noàng ñoä hoaëc lieàu löôïng thaáp khoâng gaây ñoäc tính caáp (gaây

cheát hoaëc gaây taùc haïi coù theå quan saùt ñöôïc) nhöng cuõng coù khaû naêng tích luyõ. Neáu ñoäng vaät thöôøng xuyeân bò oâ nhieãm hoaù chaát naøy (nhieãm ñoäc maõn tính) coù khaû naêng bò aûnh höôûng ñeán heä thoáng di truyeàn, daãn ñeán gaây ñoät bieán, ung thö hoaëc aûnh höôûng phoâi thai.

Taùc ñoäng khieåu naøy khoâng theå xaùc ñònh qua caùc thoâng soá LD50, LC50 maø caàn nghieân cöùu dieãn bieán veà sinh hoaù, sinh lyù, hình theå, di truyeàn …. qua nhieàu theá heä.

Caùc phöông phaùp nghieân cöùu ñoäc tính maõn ñaõ ñöôïc trình baøy trong caùc taøi lieäu cuûa WHO, EPA vaø nhieàu taùc giaû (Hayes, 1982; Kramers, 1984; moriaty, 1983).

14.4.9. Baûng 5.14. Moät soá hoaù chaát BVTV coù ñoäc tính ñoái vôùi ñoäng vaät soáng trong nöôùc ôû ÑBSCL.

Hoaù chaát Ñoäng vaät thöïc nghieäm LC50 (mg/l) 1. Parathion methyl

( Vofatox, Methaphos) Caù Loøng tong ( Rasbosa sp.) Caù Baûy maøu (Poecilia reticulata) Caù Vaøng (Carassius auratus)

6,5 6,4 9,6

2. Bassa (BPMC, Fenobcarb)

Caù Loøng tong ( Rasbosa sp.) Caù Vaøng (Carassius auratus)

9,8 20,0

3. Methamidophos ( Monitor, Tamaron)

Caù Loøng tong ( Rasbosa sp.) Teùp Gaïo (Macrobrachium lanchesteri)

23 0,05

4. Padan (Cartap)


0,35 0,18

5. Cidi M (Phenthaote + Trebon)


0,038 0,001

6. Sherpa (Cypermthrin)

Caù Baûy maøu (Poecilia reticulata) Caù Loøng tong ( Rasbosa sp.) Teùp Gaïo (Macrobrachium lanchesteri)

0,10 0,03

0,0004 7. Sherzol

(Phosalone + Cypermethrin) Caù Baûy maøu (Poecilia reticulata) Caù Loøng tong ( Rasbosa sp.)

0,054 0,0075



Teùp Gaïo (Macrobrachium lanchesteri) 0,0006 Ghi chuù: Ñieàu kieän thí nghieäm: T0 = 250, Clo dö <0,1mg/l; Ñoä cöùng (CaCo3) < 50mg/l; pH = 7,2 – 7,5; ñoä daãn ñieän = 30 – 50 μS/cm, oxy hoaø tan > 6mg/l.

Baûng 5.15. Ñoäc tính cuûa moät soá hoaù chaát BVTV ñoái vôùi ñoäng vaät thuûy sinh. Thuoác BVTV Ñoäng vaät thuûy sinh Ñieàu kieän thöïc

nghieäm 96 giôø – LC50

(mg/l) 1. 2,4 –D-isooctyl ester

Caù Hoài (Salmo gairdameri) Khoâng roõ 62 – 153

CaùHoài (Salmo gairdameri) 70C, ñoä cöùng 44, pH = 7,1

0,0047

Caù Vaøng (Carassius auratus) 250C, ñoä cöùng 20, pH = 7,1

0,036

2. DDT

Caù Cheùp (Cyprinus carpio) 180C, ñoä cöùng 44, pH = 7,1

0,097

3. Lindane Nhieàu loaøi caùc vaø nhuyeãn theå Khoâng roõ 0,001 – 0,150 4. Decis CaùHoài (Salmo gairdameri) Khoâng roõ 0,00039 5. Trebon Caù Vaøng (Carassius auratus)

Caù Cheùp (Cyprinus carpio) Khoâng roõ 1,73*

5,00* 6. Basudin Caù Cheùp (Cyprinus carpio)

Caù Vaøng (Carassius auratus) Boï nöôùc (Daphnia fulex)

Khoâng roõ 3,2+*

5,1* 0,08*

7. Parathion Methyl

Caù Cheùp (Cyprinus carpio) Boï nöôùc (Daphnia fulex)

Khoâng roõ 7,5* 0,0005*

8. DDVP (Dichlorvos)

Caù Cheùp (Cyprinus carpio) Caù Vaøng (Carassius auratus) Boï nöôùc (Daphnia fulex)

Khoâng roõ > 40* 10 - 40*

2,8 9. Phosalone Caù Vaøng (Carassius auratus)

Boï nöôùc (Daphnia fulex Khoâng roõ 1,2*

0,05*

10. Bassa Caù Vaøng (Carassius auratus) Boï nöôùc (Daphnia fulex

Khoâng roõ 16*

0,32 Ghi chuù: * Möùc giôùi haïn trung bình coù theå chòu ñöôïc (mg/l) 48 giôø ñoái vôùi caù vaø 3 giôø ñoái vôùi boï nöôùc (Daphnia fulex).



Chöông Saùu XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI BAÛO VEÄ MOÂI TRÖÔØNG

6.1. THAØNH PHAÀN VAØ TÍNH CHAÁT NÖÔÙC THAÛI

Sau khi söû duïng cho muïc ñích sinh hoaït, coâng nghieäp, noâng nghieäp… nöôùc thaûi coù chöùa caùc thaønh phaàn ñoäc haïi, coù khaû naêng gaây oâ nhieãm tôùi moâi tröôøng. Vì vaäy nöôùc thaûi caàn thieát phaûi xöû lyù tröôùc khi chuùng ñöôïc xaû vaøo nguoàn nöôùc. Tuøy theo yeâu caàu cuûa nguoàn tieáp nhaän maø möùc ñoä xöû lyù nöôùc thaûi coù yeâu caàu ôû caùc möùc ñoä khaùc nhau (nguoàn tieáp nhaän loaïi A, B, C…..). Hoaëc möùc ñoä xöû lyù phuï thuoäc vaøo noàng ñoä baån cuûa nöôùc thaûi, khaû naêng pha loaõng giöõa nöôùc thaûi vôùi nöôùc nguoàn vaø caùc yeâu caàu veà maët veä sinh.

Ñeå thieát keá caùc coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi, tröôùc tieân caàn phaûi bieát thaønh phaàn cuûa chuùng. Theo traïng thaùi lyù hoïc, caùc chaát baån trong nöôùc thaûi ñöôïc chia thaønh 3 nhoùm sau:

Nhoùm 1: goàm caùc chaát khoâng tan ôû daïng lô löûng kích thöôùc lôùn (nhöõng haït coù kích thöôùc >10-1mm) vaø ôû daïng huyeàn phuø, nhuõ töông, boït (nhöõng haït coù ñöôøng kính töø 10-1 ñeán 10-4mm).

Nhoùm 2: goàm caùc chaát ôû daïng keo (nhöõng haït coù ñöôøng kính töø 10-4 ñeán 10-6mm). Nhoùm 3: goàm caùc chaát hoaø tan ôû daïng haït phaân töû. Nhöõng haït naøy coù ñöôøng kính <

10-6 mm. Chuùng khoâng taïo thaønh pha rieâng bieät vaø trôû thaønh heä moät pha hay coøn goïi laø dung dòch thaät. Theo baûn chaát, caùc chaát baån trong nöôùc thaûi bao goàm: caùc chaát baån höõu cô, voâ cô, vi sinh vaät vaø sinh vaät. - Caùc chaát baån voâ cô trong nöôùc thaûi sinh hoaït chieám khoaûng 42%: goàm coù caùt, caùc haït ñaát seùt, xi maêng, xæ quaëng, caùc muoái khoaùng, caùc axít voâ cô, kieàm voâ cô, caùc daàu khoaùng… - Caùc chaát baån höõu cô trong nöôùc thaûi sinh hoaït chieám khoaûng 58%: goàm caùc chaát höõu cô thöïc vaät vaø höõu cô ñoääng vaät. ▫ Caùc chaát höõu cô thöïc vaät coù trong nöôùc thaûi sinh hoaït goàm caën baõ thöïc vaät, rau hoa quaû, giaáy… Nguyeân toá hoaù hoïc chính cuûa daïng chaát baån naøy laø cacbon. ▫ Caùc chaát höõu cô ñoäng vaät coù trong nöôùc thaûi sinh hoaït goàm: caùc chaát baøi tieát cuûa con ngöôøi vaø ñoäng vaät, caën baõ xaùc ñoäng vaät… Ñaëc ñieåm cuûa chuùng laø chöùa moät haøm löôïng lôùn nitô. - Nhieãm baån vi sinh vaät vaø sinh vaät laø do nhieàu loaïi vi sinh vaät vaø sinh vaät taïo neân: caùc loaïi naám men, naám moác, rong taûo nhoû vaø vi khuaån. Trong soá ñoù coù caùc vi khuaån gaây beänh, thí duï taùc nhaân gaây beänh thöông haøn, phoù thöông haøn, lò… Daïng chaát baån naøy ñaëc tröng cho nöôùc thaûi sinh hoaït vaø moät vaøi loaïi nöôùc thaûi coâng nghieäp khaùc (ví duï nöôùc thaûi cuûa xí nghieäp moå gia suùc, nhaø maùy da, xí nghieäp chaá thuoác sinh vaät). Veà thaønh phaàn hoaù hoïc thì chuùng thuoäc nhoùm caùc chaát baån höõu cô.

Nöôùc thaûi coâng nghieäp aûnh höôûng raát lôùn ñeán thaønh phaàn nöôùc thaûi chung cuûa thaønh phoá, thò traán. Bôûi vaäy, caàn phaûi ñaùnh giaù ñuùng möùc töøng loaïi nöôùc thaûi coâng nghieäp ñeå trong nhieàu tröôøng hôïp coù theå phaûi xöû lyù cuïc boä loaïi nöôùc thaûi naøy tröôùc khi xöû lyù chung vôùi nöôùc thaûi sinh hoaït.

Khi xeùt veà thaønh phaàn nöôùc thaûi caàn phaûi hieåu moät khaùi nieäm quan troïng laø noàng ñoä baån cuûa nöôùc thaûi, ñoù laø löôïng chaát baån chöùa trong moät ñôn vò theå tích ñöôïc tính baèng mg/l hoaëc g/m3.



6.1.1. Caùc taïp chaát khoâng hoaø tan trong nöôùc thaûi Ñeå nghieân cöùu caùc chaát khoâng hoaø tan trong nöôùc thaûi thöôøng phaûi tieán haønh phaân tích chuùng baèng caùch loïc qua giaáy loïc. Phaàn caùc chaát khoâng hoaø tan bò giöõ laïi ôû giaáy loïc ñöôïc goïi laø chaát lô löûng. Haøm löôïng chaát lô löûng ñöôïc xaùc ñònh sau khi ñaõ saáy khoâ ôû 105oC (xaùc ñònh theo troïng löôïng) vaø ñöôïc tính theo mg/l.

Tuyø theo kích thöôùc haït, troïng löôïng rieâng cuûa chuùng vaø toác ñoä cuûa doøng chaûy maø caùc chaát lô löûng coù theå laéng xuoáng ñaùy, noåi leân maët nöôùc hoaëc ôû traïng thaùi lô löûng.

Caùc chaát lô löûng ñöôïc chia laø 2 loaïi: chaát lô löûng khoâng laéng ñöôïc vaø chaát lô löûng laéng ñöôïc. Ñoái vôùi phaàn lôùn caùc haït ôû traïng thaùi phaân taùn nhoû, do löïc caûn cuûa moâi tröôøng raát lôùn so vôùi troïng löïc cuûa haït, cho neân chuùng khoâng laéng ñöôïc maø ôû traïng thaùi lô löûng.

Caùc chaát lô löûng laéng ñöôïc laø nhöõng chaát khoâng hoaø tan, laéng xuoáng ñaùy bình sau khi ñeå laéng yeân 2 giôø trong ñieàu kieän PTN. Neáu quy öôùc raèng: löôïng caën laéng sau 2 giôø laø 100% thì löôïng caën laéng qua moät thôøi gian xaùc ñònh thöôøng ñöôïc tính baèng phaàn traêm theå tích toaøn boä löôïng caën ñoù. Soá phaàn traêm naøy bieåu dieãn hieäu suaát laéng cuûa caùc chaát lô löûng trong nöôùc thaûi.

Treân hình 6.1 theå hieän caùc ñöôøng cong laéng ñieån hình cuûa caùc chaát lô löûng.

Hình 6.1 - Ñöôøng cong laéng cuûa chaát lô löûng cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït

0102030405060708090

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Thôøi gian laéng, phuùt

Hie

äu su

aát la

éng, %

3

2

1

1 – Noàng ñoä ban ñaàu cuûa chaát lô löûng 0,5 – 1,5 mg/l 2 – Noàng ñoä ban ñaàu cuûa chaát lô löûng 3,5 – 4,7 mg/l 3 – Noàng ñoä ban ñaàu cuûa chaát lô löûng 5,5 – 16,3 mg/l

Ngoaøi caùc chaát laéng ñöôïc, trong nöôùc thaûi coøn chöùa caùc taïp chaát noåi coù troïng löôïng rieâng nhoû hôn troïng löôïng rieâng cuûa nöôùc (môõ, daàu, daàu moû…). Khi laéng, caùc chaát naøy noåi leân beà maët coâng trình.

Khi tính toaùn, thieát keá caùc coâng trình xöû lyù neáu khoâng coù caùc soá lieäu phaân tích hoaù hoïc maãu nöôùc thaûi cuûa ñoái töôïng thieát keá thì coù theå tính theo löôïng chaát baån tieâu chuaån.

Hoãn hôïp nöôùc thaûi sinh hoaït vaø nöôùc thaûi coâng nghieäp theo caáu truùc, thöôøng chöùa caën daïng trung gian giöõa daïng haït vaø daïng boâng, nhöng nghieâng nhieàu veà daïng boâng hôn.

Caën cuûa nhieàu loaïi nöôùc thaûi coâng nghieäp khaùc nhau coù thaønh phaàn khaùc nhau.



Baát kyø loaïi caën naøo ñeàu bao goàm caùc chaát khoâng hoaø tan vaø nöôùc. Tyû leä giöõa troïng löôïng cuûa nöôùc trong caën vaø troïng löôïng toång coäng cuûa caën ñöôïc goïi laø ñoä aåm cuûa caën. Ñoä aåm cuûa caën thöôøng ñöôïc tính baèng phaàn traêm vaø ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch caân caën töôi vaø caën ñaõ saáy khoâ ôû nhieät ñoä 105oC.

Caën laéng sau 2 giôø cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït thöôøng coù ñoä aåm ban ñaàu 97 – 98%. Neáu sau ñoù ñeå laéng tieáp tuïc thì caën bò neùn vaø ñoä aåm cuûa chuùng coù theå giaûm ñeán 93 – 95%. Coøn haøm löôïng chaát khoâ trong moät ñôn vò theå tích caën coù theå taêng töø 2,5% ñeán 5 – 7%. Khi neùn theå tích caën töôi seõ giaûm xuoáng tyû leä nghòch vôùi haøm löôïng chaát khoâ trong caën.

Theå tích caën coù theå ñöôïc tính theo coâng thöùc:

2

112 100

100PPWW

−−

= (6.1a)

Trong ñoù: W1 – Theå tích caën öùng vôùi ñoä aåm P1%; W1 – Theå tích caën cuøng loaïi öùng vôùi ñoä aåm P2%;

Thí duï: Caàn xaùc ñònh theå tích caën W2 vôùi ñoä aåm 90% neáu vôùi ñoä aåm P1 = 97% caën coù theå tích 150m3.

32 45

9010097100150 mW =

−−= (6.1b)

Ghi chuù: Coâng thöùc naøy chæ ñuùng (öùng duïng) vôùi ñieàu kieän ñoä aåm cuûa caën >80%. Nhö ñaõ trình baøy ôû treân, caùc chaát khoâng hoaø tan chöùa trong nöôùc thaûi goàm caùc chaát

höõu cô vaø voâ cô. Ñeå xaùc ñònh haøm löôïng caùc chaát ñoù, trong thöïc teá ngöôøi ta tieán haønh nhö sau: tröôùc tieân saáy khoâ caën ôû 105oC ñeå xaùc ñònh caùc troïng löôïng chaát khoâ tuyeät ñoái, sau ñoù nung ôû nhieät ñoä 600oC ñeå xaùc ñònh caùc chaát tro (khi nung, caùc chaát höõu cô chaùy heát, caùc chaát voâ cô coøn laïi ôû daïng tro).

Ñoä tro cuûa caën ñöôïc xaùc ñònh baèng tyû soá giöõa troïng löôïng coøn laïi vaø troïng löôïng toång coäng cuûa chaát khoâ tuyeät ñoái. Ñoä tro cuûa caën ñöôïc xaùc ñònh baèng tyû soá giöõa troïng löôïng chaát tro coøn laïi vaø troïng löôïng cuûa chaát khoâ tuyeät ñoái. Ñoä tro cuûa caën cuõng tính theo phaàn traêm. Phaàn toån thaát khi nung laø löôïng cuûa chaát khoâng tro (100% tröø ñoä tro).

Trong caën cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït, caùc chaát tro chieám khoaûng 20 – 30% coøn caùc chaát khoâng tro chieám khoaûng 70 – 80%. 6.1.2. Caùc chaát keo, caùc chaát hoaø tan trong nöôùc thaûi

Heä keo trong nöôùc thaûi coù theå chia laøm hai loaïi: keo öa nöôùc vaø keo kî nöôùc. Keo öa nöôùc ñöôïc ñaëc tröng baèng khaû naêng lieân keát cuûa caùc haït phaân taùn vôùi phaân töû

nöôùc (moâi tröôøng phaân taùn). Chuùng thöôøng laø nhöõng lieân keát höõu cô coù troïng löôïng phaân töû lôùn: hydro cacbon (xen-lu-loâ, tinh boät), caùc protit (anbumin, hemoglobin, cazein cuûa söõa, keo ñoäng vaät vaø keo caù), xaø phoøng phaàn lôùn caùc chaát nhuoäm höõu cô, caùc vi sinh vaät…

Keo kò nöôùc khoâng coù khaû naêng lieân keát giöõa caùc haït phaân taùn vôùi nöôùc. Caùc keo kò nöôùc thöôøng gaëp: ñaát seùt, hydroxit saét, nhoâm, silic…

Thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa caùc chaát keo vaø caùc chaát hoaø tan trong nöôùc thaûi chòu aûnh höôûng raát lôùn cuûa caùc chaát protit, chaát beùo vaø hydrat cacbon cuûa thöïc phaåm. Ngoaøi ra chuùng chòu aûnh höôûng cuûa caùc bicacbonat, sunfat, clorua chöùa trong nöôùc caáp.

Löôïng keo chöùa trong nöôùc thaûi sinh hoaït chieám khoaûng 30 – 40% löôïng caùc chaát lô löûng.

Trong quaù trình trao ñoåi chaát, caùc protit trong cô theå soáng seõ taïo thaønh ureâ CO(NH2)2.



Döôùi aûnh höôûng cuûa vi khuaån gaây thoái röûa trong nöôùc thaûi, ureâ bò phaân huyû taïo thaønh cacbonat amoân theo phöông trình:

CO(NH2)2 + 2H2O = (NH4)2CO3 (6.2a) vaø cacbonat amoân coù theå bò phaân huyû taïo thaønh amoniac:

(NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O (6.2b) Haøm löôïng caùc chaát hoaø tan ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch laøm boác hôi phaàn nöôùc ñaõ loïc

qua giaáy loïc. Phaàn thu ñöôïc sau khi laøm boác hôi ñöôïc saáy khoâ vaø ñem caân. Trong thaønh phaàn nöôùc thaûi, ngoaøi caùc chaát baån höõu cô coøn coù nitô, phoátpho, kali,

löu huyønh, natri, clo, flo… ôû daïng muoái, thaäm trí caû caùc chaát phoùng xaï. 6.1.3. Söï nhieãm baån vi khuaån vaø sinh vaät 14.5. 1. Caùc chæ tieâu vi sinh Trong nöôùc thieân nhieân coù raát nhieàu loaïi vi truøng, sieâu vi truøng, rong, taûo vaø caùc ñôn baøo. Chuùng xaâm nhaäp vaøo nöôùc töø moâi tröôøng xung quanh hoaëc soáng vaø phaùt trieån trong nöôùc. Tuyø theo caùc loaïi vi sinh ñöôïc phaân ra thaønh 2 nhoùm coù haïi vaø voâ haïi. Nhoùm coù haïi goàm caùc vi truøng gaây beänh vaø caùc loaïi rong, reâu, taûo vaø caàn loaïi boû khoûi nöôùc tröôùc khi söû duïng. - Vi truøng gaây beänh thöôøng coù trong nöôùc laø: vi truøng lò, thöông haøn, dòch taû, baïi lieät v.v… Muïc ñích cuûa vieäc kieåm tra chaát löôïng nöôùc theo chæ tieâu vi truøng laø nhaèm ñaùnh giaù möùc ñoä nhieãm baån vaø khaû naêng gaây beänh cuûa nguoàn nöôùc. - Nguoàn goác vi truøng gaây beänh trong nöôùc laø do söï nhieãm baån raùc, phaân ngöôøi vaø ñoäng vaät. Trong ngöôøi vaø ñoäng vaät luoân luoân coù loaïi vi khuaån E.coli sinh soáng vaø phaùt trieån. Ñoù laø loaïi vi khuaån ñöôøng ruoät voâ haïi thöôøng xuyeân ñöôïc baøi tieát qua phaân ra ngoaøi moâi tröôøng. Söï coù maët cuûa E.coli chöùng toû nguoàn nöôùc ñaõ bò nhieãm baån phaân raùc vaø coù khaû naêng toàn taïi caùc loaïi vi truøng gaây beänh. Soá löôïng E.coli nhieàu hay ít tuyø thuoäc vaøo möùc ñoä nhieãm baån cuûa phaân, raùc vaøo nguoàn nöôùc. - Vieäc xaùc ñònh söï coù maët cuûa caùc vi truøng gaây beänh thöôøng raát khoù khaên vaø maát nhieàu thôøi gian do söï ña daïng veà chuûng loaïi, vì vaäy trong thöïc teá thöôøng aùp duïng phöông phaùp xaùc ñònh chæ soá vi truøng ñaëc tröng thoâng qua nhoùm tröïc khuaån ñieån hình laø vi khuaån coâli trong moät ñôn vò theå tích nöôùc: coâli – indek vaø coâli – tit. + Coâli – indek: laø ñaïi löôïng duøng ñeå tính soá tröïc khuaån ñöôøng ruoät trong moät lít chaát loûng. + Coâli – tit: laø theå tích nhoû nhaát (tính baèng ml) coù chöùa moät tröïc khuaån ñöôøng ruoät. - Ñaëc tính cuûa vi khuaån E.coli laø coù khaû naêng toàn taïi cao hôn caùc loaïi vi truøng gaây beänh khaùc, do ñoù sau khi xöû lyù thaáy trong nöôùc khoâng coøn phaùt hieän vi khuaån E.coli chöùng toû caùc loaïi vi khuaån khaùc ñaõ bò tieâu dieät heát. - Maët khaùc, vieäc xaùc ñònh soá löôïng vi khuaån E.coli thöôøng ñôn giaûn vaø nhanh choùng, cho neân loaïi vi khuaån naøy ñöôïc choïn laøm vi khuaån ñaëc tröng trong vieäc xaùc ñònh möùc ñoä nhieãm baån vi truøng gaây beänh cuûa nöôùc. Ngoaøi ra, trong moät soá tröôøng hôïp soá löôïng vi khuaån hieáu khí vaø kî khí cuõng ñöôïc xaùc ñònh ñeå tham khaûo theâm trong vieäc ñaùnh giaù möùc ñoä nhieãm baån cuûa nguoàn nöôùc. 14.5.1.1 2. Caùc loaïi rong taûo

Caùc loaïi rong taûo phaùt trieån trong nöôùc laøm cho nöôùc bò nhieãm baån höõu cô vaø laøm cho nöôùc coù maøu xanh. Trong maët nöôùc coù raát nhieàu loaïi rong taûo sinh soáng, caùc loaïi gaây haïi chuû yeáu vaø khoù loaïi tröø laø nhoùm dieäp luïc vaø taûo ñôn baøo. Trong kyõ thuaät xöû lyù vaø cung caáp nöôùc, hai loaïi taûo treân thöôøng vöôït qua beå laéng vaø ñoïng laïi treân beà maët beå loïc laøm cho toån thaát loïc taêng nhanh. Khi phaùt trieån trong caùc ñöôøng



oáng daãn nöôùc rong taûo coù theå laøm taéc oáng, ñoàng thôøi coøn laøm cho nöôùc coù tính aên moøn do quaù trình hoâ haáp thaûi ra khí cacbonic. Vì vaäy ñeå traùnh taùc haïi cuûa rong taûo, caàn coù caùc bieän phaùp phoøng ngöøa söï phaùt trieån cuûa chuùng ngay taïi nguoàn nöôùc.

6.1.4. Quaù trình hieáu khí, quaù trình yeám khí Caùc chaát baån höõu cô laø moâi tröôøng raát thích nghi ñeå phaùt trieån vi khuaån noùi chung vaø

vi khuaån gaây beänh noùi rieâng. Vì vaäy, nhieäm vuï cuûa xöû lyù nöôùc thaûi laø loaïi boû vaø khöû ñoäc caùc chaát baån chöùa trong nöôùc thaûi vaø ñaëc bieät laø caùc chaát höõu cô gaây nguy hieåm veà maët veä sinh.

Nhôø coù caùc quaù trình sinh hoaù maø caùc lieân keát höõu cô phöùc taïp bò phaân giaûi thaønh CO2 vaø H2O. Quaù trình naøy ñöôïc goïi laø quaù trình khoaùng hoaù caùc lieân keát höõu cô. Quaù trình khoaùng hoaù xaûy ra döôùi taùc duïng cuûa caùc vi khuaån. Chuùng söû duïng caùc chaát höõu cô nhö caùc chaát taïo hình trong quaù trình dinh döôõng ñeå xaây döïng thaân theå cuûa vi khuaån (nguyeân sinh chaát, maøng voû). Ngoaøi ra chuùng söû duïng caùc chaát höõu cô nhö chaát taïo naêng löôïng ñeå hoaøn thaønh chöùc naêng soáng cuûa chuùng.

Trong lónh vöïc caáp thoaùt nöôùc, vi khuaån ñöôïc chia laøm hai nhoùm: vi khuaån hieáu khí vaø vi khuaån yeám khí. Vi khuaån hieáu khí caàn oxy trong quaù trình hoaït ñoäng coøn vi khuaån yeám khí khoâng caàn oxy (kò oxy).

Quaù trình khoaùng hoaù caùc chaát höõu cô döôùi taùc duïng cuûa caùc vi khuaån hieáu khí ñöôïc goïi laø quaù trình sinh hoaù hieáu khí. Trong quaù trình sinh hoaù hieáu khí dieãn ra söï oxy hoaù caùc chaát höõu cô chöùa cacbon, nitô, phot pho, löu huyønh thaønh caùc muoái khoaùng töông öùng vaø axit cacbonic.

Quaù trình khoaùng hoaù caùc chaát höõu cô döôùi taùc duïng cuûa caùc vi khuaån yeám khí ñöôïc goïi laø quaù trình sinh hoaù yeám khí. Saûn phaåm cuûa quaù trình naøy laø caùc loaïi khí metan CH4, khí cacbonic CO2, hydro sunfua H2S, amoniac NH3, hydro H2 vaø moät soá caùc saûn phaåm trung gian cuûa quaù trình phaân giaûi nhieàu chaát höõu cô khaùc nhau.

Trong kyõ thuaät xöû lyù nöôùc thaûi, quaù trình sinh hoaù hieáu khí ñöôïc öùng duïng ñeå laøm saïch nöôùc thaûi chöùa caùc chaát baån höõu cô ôû daïng hoaø tan vaø daïng keo. Quaù trình sinh hoaù yeám khí ñöôïc öùng duïng ñeå cheá bieán vaø khöû ñoäc caën trong nöôùc thaûi, ngoaøi ra quaù trình yeám khí coøn ñöôïc öùng duïng ñeå xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp chöùa caùc chaát höõu cô vôùi haøm löôïng lôùn. 6.1.5. Quaù trình nitraùt hoaù vaø khöû nitraùt 1. Quaù trình nitrat hoaù

Quaù trình nitraùt hoaù laø quaù trình oxy hoaù sinh nitô cuûa muoái amoân ñaàu tieân thaønh nitrit vaø sau ñoù thaønh nitrat trong ñieàu kieän thích öùng (coù oxy vaø treân 4oC)).

Vi khuaån tham gia quaù trình goàm coù 2 nhoùm: - Vi khuaån nitrít oxy hoaù amoniac thaønh nitrit hoaøn thaønh giai ñoaïn thöù nhaát; - Vi khuaån nitrat oxy hoaù nitrit thaønh nitrat, hoaøn thaønh giai ñoaïn thöù hai;

Caùc phaûn öùng ñöôïc bieåu dieãn qua caùc phöông trình sau: 2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O 2HNO2 + O2 = 2HNO3

hoaëc: (NH4)2CO3 + 3O2 = HNO2 + CO2 + 3H2O 2HNO2 + O2 = 2HNO3

Toác ñoä cuûa gia ñoaïn thöù nhaát xaûy ra nhanh gaáp 3 laàn so vôùi toác ñoä giai ñoaïn 2.



Baèng thöïc nghieäm ngöôøi ta chöùng minh raèng löôïng oxy tieâu hao ñeå oxy hoaù 1mg nitô cuûa muoái amoân ôû giai ñoaïn taïo nitrít laø 3,43mg O2, coøn ôû giai ñoaïn taïo nitraùt laø 4,5mg O2.

Söï coù maët cuûa nitrat trong nöôùc thaûi phaûn aùnh möùc ñoä khoaùng hoaù hoaøn toaøn caùc chaát baån höõu cô.

Quaù trình nitrat hoaù coù moät yù nghóa quan troïng trong kyõ thuaät xöû lyù nöôùc thaûi. Tröôùc tieân, noù phaûn aùnh möùc ñoä khoaùng hoaù caùc chaát höõu cô nhö ñaõ trình baøy ôû treân. Nhöng quan troïng hôn laø quaù trình nitrat hoaù tích luyõ ñöôïc moät löôïng O2 döï tröõ coù theå öùng duïng ñeå oxy hoaù caùc chaát höõu cô khoâng chöùa nitô khi löôïng oxy töï do (oxy hoaø tan) ñaõ tieâu hao hoaø toaøn cho quaù trình ñoù. 2. Quaù trình khöû nitrat Quaù trình khöû nitraùt laø quaù trình taùch oxy ra khoûi nitrit, nitrat döôùi taùc duïng cuûa caùc vi khuaån yeám khí (vi khuaån khöû nitrat). Oxy ñöôïc taùch ra töø nitrit vaø nitrat ñöôïc duøng laïi ñeå oxy hoaù caùc chaát höõu cô. Löôïng oxy ñöôïc giaûi phoùng trong quaù trình khöû nitrít N2O3 laø 1,71 mg O2/1mg nitô; coøn trong quaù trình khöû nitrat N2O5 laø 2,85 mg O2/1mg nitô. Nitô ñöôïc taùch ra ôû daïng khí seõ bay vaøo khí quyeån. 6.1.6. Nhu caàu oxy cho quaù trình sinh hoaù vaø quaù trình hoaù hoïc 1. Nhu caàu oxy cho quaù trình sinh hoùa

Nhu caàu oxy cho quaù trình sinh hoaù laø löôïng oxy tieâu hao ñeå oxy hoaù hieáu khí caùc chaát höõu cô trong moät khoaûng thôøi gian xaùc ñònh vaø ñöôïc kí hieäu baèng caùc chöõ BOD hoaëc moät soá taøi lieäu kí hieäu laø NOS.

BOD ñöôïc tính baèng mg/l hoaëc g/m3. Caên cöù vaøo ñaïi löôïng BOD coù theå ñaùnh giaù ñöôïc möùc ñoä nhieãm baån cuûa nöôùc thaûi vaø

nguoàn nöôùc bôûi caùc chaát höõu cô (ôû daïng keo hoaø tan vaø lô löûng khoâng laéng ñöôïc. BOD caøng lôùn thì nöôùc thaûi (hoaëc nöôùc nguoàn) bò nhieãm baån caøng cao vaø ngöôïc laïi.

Thôøi gian caàn thieát ñeå thöïc hieän quaù trình oxy hoaù sinh hoaù phuï thuoäc vaøo noàng ñoä baån cuûa nöôùc thaûi. Thôøi gian ñoù coù theå laø 1, 2, 3, 5…, 20 ngaøy ñeâm hoaëc laâu hôn nöõa (vaø kí hieäu laø BOD1, BOD2, BOD3, BOD5,… BOD20…). Tuy nhieân, möùc ñoä oxy hoaù caùc chaát höõu cô khoâng ñieàu hoaø theo thôøi gian. Thôøi gian ñaàu, quaù trình oxy hoaù xaûy ra vôùi cöôøng ñoä maïnh hôn vaø sau ñoù giaûm daàn. Thí duï vôùi nöôùc thaûi sinh hoaït vaø nöôùc thaûi moät soá ngaønh coâng nghieäp coù thaønh phaàn gioáng vôùi nöôùc thaûi sinh hoaït, thì löôïng oxy tieâu hao ñeå oxy hoaù caùc chaát höõu cô trong vaøi ngaøy ñaàu chieám 21%, qua 5 ngaøy ñeâm chieám 87% vaø qua 20 ngaøy ñeâm 99%. Trong thöïc teá, quaù trình oxy hoaù ñaït 100% phaûi coù moät thôøi gian daøi khoaûng 100 ngaøy ñeâm bôûi vaäy, ngöôøi ta quy öôùc BOD hoaøn toaøn BODht laø BOD20.

Ñeå kieåm tra söï laøm vieäc cuûa caùc coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi thöôøng duøng BOD5 qua 5 ngaøy ñeâm. Khi bieát ñöôïc BOD5, coù theå tính ñöôïc BOD20 baèng caùch chia cho heä soá bieán ñoåi.

BOD20 = BOD5 : 0,68 Khi thieát keá caùc coâng trình xöû lyù vieäc xaùc ñònh BOD laø raát caàn thieát. Ñoái vôùi nöôùc

thaûi sau khi laéng: BOD20 baèng 40g O2 tính cho moät ngöôøi trong ngaøy ñeâm. BOD20 cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït phuï thuoäc vaøo tieâu chuaån thoaùt nöôùc. Tieâu chuaån thoaùt

nöôùc caøng cao thì BOD20 cuûa nöôùc thaûi caøng nhoû. 2. Nhu caàu oxy cho quaù trình hoùa hoïc

Theo nghieân cöùu cuûa Baziakina N.A thì ngay BOD20 cuõng khoâng ñaëc tröng moät caùch ñaày ñuû veà löôïng toång quaùt caùc chaát höõu cô trong nöôùc thaûi, vì chöa tính ñeán caùc chaát höõu cô beàn vöõng khoâng bò oxy hoaù baèng phöông phaùp sinh hoaù vaø cuõng chöa tính ñeán moät phaàn chaát höõu cô tieâu hao ñeå phaùt trieån vi khuaån. Do ñoù ñeå ñaùnh giaù moät caùch ñaày ñuû löôïng oxy



caàn thieát ñeå oxy hoaù taát caû caùc chaát baån höõu cô trong nöôùc thaûi, ngöôøi ta öùng duïng caùc phöông phaùp oxy hoaù bicromat (hoaëc ñoä oxy hoaù ioâdot).

Löôïng oxy caàn thieát ñeå oxy hoaù hoaù hoïc caùc chaát höõu cô neâu treân ñöôïc goïi laø nhu caàu oxy hoaù quaù trình hoaù hoïc, COD.

Theo Baziakina N.A, BOD20 cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït baèng 86% COD. Ñoái vôùi nöôùc thaûi coâng nghieäp thì tyû leä ñoù coù theå khaùc. Thí duï nöôùc thaûi cuûa moät vaøi loaïi coâng nghieäp hoaù chaát coù BOD20 baèng 20% COD,…

Khi thieát keá caùc coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp hoaëc hoãn hôïp nöôùc thaûi sinh hoaït vaø coâng nghieäp caàn thieát phaûi xaùc ñònh BOD20 vaø COD. 6.1.7. Ñoä phaûn öùng cuûa nöôùc thaûi

Ñoä phaûn öùng cuûa nöôùc thaûi coù moät yù nghóa quan troïng trong quaù trình xöû lyù. Ñoä phaûn öùng cuûa nöôùc thaûi ñöôïc bieåu dieãn qua ñaïi löôïng pH (kyõ hôn xem giaùo trình “cô sôû hoaù hoïc cuûa caùc quaù trình xöû lyù nöôùc thieân nhieân vaø nöôùc thaûi”).

Nöôùc thaûi sinh hoaït coù pH= 7,2 – 7,6. Nöôùc thaûi coâng nghieäp coù pH raát khaùc nhau phuï thuoäc töøng loaïi coâng nghieäp. Moâi tröôøng thuaän lôïi nhaát ñeå vi khuaån phaùt trieån laø moâi tröôøng coù pH töø 7 ñeán 8.

Vi khuaån nitrít phaùt trieån thuaän lôïi nhaát vôùi pH = 4,8 – 8,8, coøn vi khuaån nitrat vôùi pH = 6,5 – 9,3.

Vi khuaån löu huyønh coù theå toàn taïi trong moâi tröôøng coù pH = 1 – 4. Caùc coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi laøm vieäc bình thöôøng vôùi pH trong giôùi haïn töø 7 ñeán

7,6. Roõ raøng laø giaù trò pH coù yù nghóa quan troïng chaúng nhöõng trong nhieàu khaâu coâng ngheä

xöû lyù nöôùc thaûi maø coøn trong khaâu quaûn lyù caùc coâng trình. 6.1.8. Ñoä oån ñònh töông ñoái cuûa nöôùc thaûi

Trong nöôùc thaûi luoân coù chöùa moät löôïng oxy do söï hoaø tan cuûa khoâng khí töø beân ngoaøi vaøo cuõng nhö coù chöùa moät löôïng oxy lieân keát do keát quaû cuûa quaù trình nitraùt hoaù vaø khöû nitraùt. Nhöõng löôïng oxy vöøa neâu treân ñöôïc öùng duïng trong quaù trình sinh hoaù. Tyû leä giöõa löôïng oxy coù trong nöôùc thaûi vôùi löôïng oxy caàn thieát ñeå oxy hoaù caùc chaát höõu cô ñöôïc goïi laø ñoä oån ñònh töông ñoái cuûa nöôùc thaûi.

Ñoä oån ñònh naøy coù lieân quan maät thieát vôùi thôøi gian thoái röõa chaát loûng vaø coù theå tính theo coâng thöùc:

( )tK1101100.S −−= (6.3a) Trong ñoù: S – Ñoä oån ñònh töông ñoái cuûa nöôùc thaûi.

T – Thôøi gian thoái röõa chaát loûng Sau khi thay giaù trò K1 = 0,1 thì phöông trình (6.3a) coù daïng:

( )t1100.S 794,0−= (6.3b) Nhö vaäy, ño oån ñònh laø 50% vaø nhieät ñoä 20oC thì söï thoái röõa baét ñaàu töø ngaøy thöù ba.

Khi ñoä oån ñònh 80% baét ñaàu töø ngaøy thöù baûy. Khi ñoä oån ñònh 99% baét ñaàu töø ngaøy thöù hai möôi.

ÔÛ nhieät ñoä döôùi 20oC ñoä oån ñònh coù giaù trò lôùn hôn. Ñoä oån ñònh caøng lôùn thì taùc haïi do thoái röõa caøng ít. Ñoái vôùi nöôùc thaûi sinh hoaït daãn ñeán traïm laøm saïch, ñoä oån ñònh nhoû hôn 11%, coøn nöôùc thaûi sau khi qua xöû lyù sinh hoïc, ñoä oån ñònh taêng ñeán 99%. 6.1.8. Xaùc ñònh noàng ñoä baån cuûa nöôùc thaûi

Trong quaù trình tính toaùn caùc coâng trình xöû lyù, nhö ñaõ trình baøy ôû treân caàn phaûi bieát thaønh phaàn cuûa nöôùc thaûi qua phaân tích hoaù hoïc. Tuy nhieân trong nhieàu tröôøng hôïp,



khi thieát keá traïm xöû lyù nöôùc thaûi cho thaønh phoá, thò traán hoaëc tieåu khu… nhöõng nôi aáy laïi chöa coù heä thoáng thoaùt nöôùc ñang coù ñeå coù theå laáy maãu nöôùc phaân tích veà thaønh phaàn cuûa chuùng.

Thoâng thöôøng, khi thieát keá hay quy hoaïch caùc khu daân cö, caùc xí nghieäp coâng nghieäp thì ñoàng thôøi phaûi thieát keá heä thoáng thoaùt nöôùc (goàm maïng löôùi thoaùt nöôùc vaø traïm xöû lyù). Trong tröôøng hôïp thieát keá caùc coâng trình xöû lyù cho xí nghieäp coâng nghieäp coù theå tham khaûo caùc soá lieäu veà thaønh phaàn nöôùc thaûi cuûa loaïi xí nghieäp coâng nghieäp töông töï. Khi thieát keá khoâi phuïc hoaëc caûi taïo nhöõng thaønh phoá thì thaønh phaàn cuûa nöôùc thaûi phaûi ñöôïc xaùc ñònh baèng tính toaùn.

Ñeå tính toaùn caàn phaûi bieát ñaëc tính cuûa caùc chaát baån cuõng nhö soá löôïng cuûa chuùng trong 1 ngaøy ñeâm tính cho 1 ngöôøi coù theå söû duïng heä thoáng thoaùt nöôùc. Löôïng caùc chaát baån ñoù coù theå laáy theo baûng 6.1 (hoaëc baûng 15 trong quy phaïm taïm thôøi HC 10-9-72).

Baûng 6.1. Haøm löôïng baån cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït tính cho moät ngöôøi trong ngaøy ñeâm

Thaønh phaàn caùc chaát baån Löôïng baån tính baèng g/ng.ngñ

Chaát lô löûng BOD5 trong nöôùc ñaõ laéng BOD20 trong nöôùc ñaõ laéng Nitô cuûa muoái amoân Phoát phaùt (P2O5) Clorua (Cl)

65 35 40 8

1,7 9

Ngoaøi ra cuõng caàn thieát phaûi bieát tieâu chuaån cuûa thoaùt nöôùc (l/ng.nñ) Ñoái vôùi nhöõng vuøng daân cö khoâng coù heä thoáng thoaùt nöôùc, khi tính toaùn haøm

löôïngbaån cuûa nöôùc thaûi caàn laáy baèng 33% haøm löôïng baån neâu ôû baûng 1.1. Tieâu chuaån thoaùt nöôùc trong tröôøng hôïp naøy laáy khoaûng 20 – 30l/ng.ngñ.

Haøm löôïng chaát baån cuûa nöôùc thaûi töø caùc coâng trìnyh coâng coäng (nhaø taém, nhaø giaët, nhaø aên, tröôøng hoïc, beänh vieän, nhaø treû, caâu laïc boä…) laáy theo baûng 6.1. Xaùc ñònh noàng ñoä baån cuûa nöôùc thaûi

Noàng ñoä baån cuûa nöôùc thaûi ñöôïc xaùc ñònh theo chaát lô löûng vaø theo NOS. Noàng ñoä baån cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït theo chaát lô löûng ñöôïc tính theo coâng thöùc:

qaC o

sh1000.

= mg/l hoaëc g/m3 (6.4)

Trong ñoù: ao – Haøm löôïng baån cuûa chaát lô löûng, g/ng.ngñ q – Tieâu chuaån thoaùt nöôùc, l/ng.ngñ

Noàng ñoä baån cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït theo BOD ñöôïc tính theo coâng thöùc:

qaLsh

1000.1= mg/l hoaëc g/m3 (6.5)

Trong ñoù: a1 – Haøm löôïng BOD, g/ng.ngñ



Nhieàu tröôøng hôïp, nöôùc thaûi sinh hoaït ñöôïc troän laãn vôùi nöôùc thaûi coâng nghieäp vaø do ñoù coù aûnh höôûng ñeán thaønh phaàn cuûa nöôùc thaûi. Trong tröôøng hôïp ñoù, caàn xaùc ñònh noàng ñoä baån hoãn hôïp cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït vaø nöôùc thaûi coâng nghieäp.

Noàng ñoä baån cuûa hoãn hôïp nöôùc thaûi sinh hoaït vaø coâng nghieäp theo chaát lô löûng ñöôïc tính theo coâng thöùc:

CNsh

CNCNshshhh QQ

QCQCC

++

=..

mg/l hoaëc g/m3 (6.6)

Trong ñoù: Csh, CCN – Noàng ñoä baån theo chaát lô löûng cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït vaø coâng

nghieäp, mg/l; Qsh, QCN – Löu löôïng trung bình cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït vaø coâng nghieäp,

l/ngñ hoaëc m3/ng.ñ Noàng ñoä baån cuûa hoãn hôïp nöôùc thaûi sinh hoaït vaø coâng nghieäp theo BOD ñöôïc tính

theo coâng thöùc:

CNsh

CNCNshshhh QQ

QLQLL

++

=..

mg/l hoaëc g/m3 (6.7)

Trong ñoù: Lsh, LCN – BOD cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït vaø nöôùc thaûi coâng nghieäp, mg/l;

Daân soá töông ñöông Aûnh höôûng cuûa nöôùc thaûi coâng nghieäp ñöôïc theå hieän qua vieäc xaùc ñònh daân soá töông

ñöông. Daân soá töông ñöông laø daân soá gaây ra moät löôïng baån töông ñöông vôùi löôïng chaát baån do nöôùc thaûi coâng nghieäp taïo neân.

Daân soá töông ñöông ñöôïc xaùc ñònh theo chaátlô löûng vaø theo BOD vaø ñöôïc tính nhö sau:

- Daân soá töông ñöông theo chaát lô löûng:

0

.aQC

N CNCN=tñ (6.8)

- Daân soá töông ñöông theo BOD:

1

.aQL

N CNCN=tñ (6.9)

Daân soá tính toaùn ñeå thieát keá traïm xöû lyù ñöôïc tính baèng toång daân soá thaønh phoá vaø daân soá töông ñöông.

6.1.9. Söû duïng nöôùc thaûi Nöôùc thaûi thöôøng ñöôïc xem laø loaïi nöôùc baån, nguy hieåm veà maët veä sinh. Tuy nhieân,

khi nghieân cöùu kyõ veà thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa chuùng ta thaáy laø trong nöôùc thaûi coù chöùa nhöõng saûn phaåm quyù coù ích cho noâng nghieäp.

Trong nöôùc thaûi sinh hoaït coù chöùa moät löôïng khaù lôùn nitô, kali, phoátpho, canxi… laø nhöõng chaát phaân boùn coù giaù trò ñoái vôùi noâng nghieäp.

Moät phaàn lôùn kali vaø nitô toàn taïi trong nöôùc thaûi ôû daïng hoaø tan, coøn phoát pho ôû daïng caën laéng.

Thaønh phaàn phaân boùn trong nöôùc thaûi raát lôùn. Baèng thöïc nghieäm ngöôøi ta tính ñöôïc raèng trong 1000m3 nöôùc thaûi coù chöùa moät löôïng nitô töông ñöông vôùi löôïng nitô trong 17,5 taán phaân boùn, löôïng kali öùng vôùi löôïng kali trong 6 taán phaân boùn vaø löôïng phoát phaùt baèng löôïng phoát pho trong 5,6 taán phaân boùn. Trong ñieàu kieän nöôùc ta, söû duïng nöôùc thaûi coù thaønh phaàn nhö vaäy cho noâng nghieäp coù yù nghóa quan troïng. Khoù khaên laø ôû choã nghieân cöùu caùch



taän duïng nöôùc thaûi nhö theá naøo cho phuø hôïp vôùi ñieàu kieän canh taùc cuõng nhö ñieàu kieän veä sinh cho nhaân daân. Khoù khaên ñoøi hoûingöôøi laøm coâng taùc caáp thoaùt nöôùc nghieân cöù vaø tìm ra nhöõng bieän phaùp toát nhaát nhaèm giaûi quyeát hai vaán ñeà cô baûn laø: naêng suaát canh taùc vaø vaán ñeà töï laøm saïch cuûa nöôùc thaûi.

Caën laéng cuûa nöôùc thaûi sau khi ñaõ leân men cuõng coù theå duøng laø phaân boùn. Trong thaønh phaàn cuûa caën leân men cuõng coù moät löôïng ñaùng keå nitô, phoát pho, kali, natri, voâi…

Nöôùc thaûi coâng nghieäp coù theå chöùa nhieàu chaát hoaù hoïc khaùc nhau, trong ñoù coù caû caùc chaát gaây taùc haïi ñoái vôùi thöïc vaät.

Trong tröôøng hôïp ñoù, neáu duøng nöôùc thaûi coâng nghieäp ñeå töôùi ruoäng caàn coù bieän phaùp ñeå haï noàng ñoä chaát ñoäc haïi ñeán giôùi haïn cho pheùp. Beân caïnh caùc chaát coù haïi ñoù, trong nöôùc thaûi coù chöùa caùc chaát coù lôïi. Thí duï: nöôùc thaûi cuûa moät vaøi xí nghieäp deät coù chöùa nitô vaø nöôùc taûhi cuûa nhieàu loaïi coâng nghieäp khaùc coù chöùa caùc nguyeân toá vi löôïntg, chuùng goùp phaàn vaøo vieäc laøm taêng naêng suaát caây troàng.

Nöôùc thaûi sinh hoaït nhö ñaõ neâu treân, coù chöùa caû caùc vi khuaån gaây beänh, do ñoù tröôùc khi söû duïng töôùi ruoäng, theo nguyeân taéc caàn tieán haønh laéng trong voøng 1,5 – 2h ñeå caùc tröùng giun saùn trong nöôùc thaûi bò loaïi hoaø toaøn. Noùi moät caùch khaùc, nöôùc thaûi sinh hoaït sau khi ñaõ xöû lyù sô boä ñeå loaïi tröø nhöõng nguy hieåm cuûa vi khuaån gaây beänh, vieäc söû duïng nöôùc thaûi ñeå töôùi vaø boùn ruoäng seõ coù hieäu quaû ñaùng keå.

Nöôùc thaûi sinh hoaït ñoâi khi ñöôïc söû duïng vaøo muïc ñích nuoâi caù. 6.1.10. Quaù trình töï laøm saïch cuûa nguoàn nöôùc Khaû naêng khöû ñöôïc caùc chaát baån trong nguoàn nöôùc ñöôïc goïi laø khaû naêng töï laøm saïch cuûa nguoàn nöôùc. Noù theå hieän qua hai quaù trình: - Quaù trình xaùo troän (pha loaõng) thuaàn tuùy lyù hoïc giöõa nöôùc thaûi vôùi nguoàn nöôùc. - Quaù trình khoaùng hoùa caùc chaát höõu cô nhieãm baån trong nguoàn nöôùc

Keát quaû cuûa hai quaù trình treân laø noàng ñoä cuûa chaát baån trong nguoàn nöôùc bò giaûm xuoáng. Ñoái vôùi nguoàn nöôùc coù doøng chaûy (soâng, suoái) nöôùc thaûi ñöôïc pha loaõng vôùi nguoàn nöôùc vaø troâi theo ñeán moät khoaûng caùch naøo ñoù. Treân khoaûng daøi ñoù ngöôøi ta thöôøng chia thaønh nhöõng vuøng nhö sau:

- Vuøng coáng xaû nöôùc thaûi - Vuøng xaùo troän hoaøn toaøn giöõa nöôùc thaûi vaø nöôùc soâng - Vuøng nhieãm baån naëng nhaát. Haøm löôïng oâxy hoøa tan trong nguoàn ñaït giaù trò nhoû nhaát. - Vuøng phuïc hoài laïi quaù trình bình thöôøng. Quaù trình laøm saïch coi nhö ñaõ keát thuùc.

Cöôøng ñoä cuûa quaù trình töï laøm saïch phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá: toác ñoä doøng chaûy, ñieàu kieän laøm thoaùng, ñoä saâu nguoàn nöôùc, nhieät ñoä ....thuûy sinh, thaønh phaàn hoùa lyù cuûa nöôùc nguoàn...

6.2. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP LAØM SAÏCH NÖÔÙC THAÛI Muïc ñích cuûa quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi laø loaïi bôùt caùc chaát oâ nhieãm coù trong nöôùc thaûi ñeán möùc ñoä chaáp nhaän ñöôïc theo tieâu chuaån quy ñònh. Möùc ñoä yeâu caàu xöû lyù nöôùc thaûi tuøy thuoäc vaøo caùc yeáu toá sau: - Xöû lyù ñeå taùi söû duïng. - Xöû lyù quay voøng. - Xöû lyù ñeå xaû ra ngoaøi moâi tröôøng. Ñeå xaùc ñònh möùc ñoä yeâu caàu xöû lyù ñoái vôùi nöôùc thaûi, moät coâng vieäc heát söùc quan troïng. Bôûi neáu xaùc ñònh sai coù theå naûy sinh hai vaán ñeà sau: - Gaây oâ nhieãm nguoàn nöôùc moät caùch töø töø.



- Chi phí xöû lyù nöôùc thaûi quaù toán keùm gaây phöông haïi veà kinh teá. Möùc ñoä caàn thieát xöû lyù nöôùc thaûi phuï thuoäc vaøo: - Noàng ñoä baån cuûa nöôùc thaûi - Khaû naêng töï laøm saïch cuûa nguoàn nöôùc tieáp nhaän. - Yeâu caàu veà maët veä sinh moâi tröôøng. Ñieàu quan troïng tröôùc heát laø phaûi naém ñöôïc thaønh phaàn tính chaát cuûa nöôùc thaûi. Vaán ñeà xöû lyù nöôùc nhö theá naøo khoâng phaûi laø vaán ñeà mang tính thôøi söï veà maët coâng ngheä nöõa. Vaán ñeà caàn quan taâm laø phaûi ñaûm baûo tính khaû thi veà maët kyõ thuaät cuõng nhö veà maët kinh teá. Toång quan caùc bieän phaùp xöû lyù nöôùc thaûi coù theå chia ra laøm ba nhoùm chính nhö sau : Xöû lyù baèng phöông phaùp cô hoïc Xöû lyù baèng phöông phaùp hoùa -lyù. Xöû lyù baèng phöông phaùp vi sinh. 6.2.1. Xöû lyù baèng phöông phaùp cô hoïc Nhieäm vuï - Laø ñeå loaïi caùc taïp chaát cô hoïc ra khoûi nöôùc thaûi, goàm caùc coâng trình sau ñaây: a. Saøng raùc hoaëc song chaén raùc Phöông phaùp saøng raùc nhaèm loaïi caùc maûnh lôùn nhö laù caây, que... ra khoûi nöôùc thaûi tröôùc caùc coâng ñoaïn xöû lyù tieáp theo vôùi muïc ñích baûo veä caùc thieát bò nhö bôm... Thieát bò saøng raùc coù theå ñöôïc chia thaønh hai loaïi: - Saøng raùc: thanh chaén, thanh chaén töï ñoäng, quay... - Saøng keát hôïp vôùi caét raùc, thieát bò naøy seõ loaïi caùc raùc lôùn ñoàng thôøi caét caùc maûnh raùc nhoû thaønh caùc maûnh nhoû hôn. - Tuøy thuoäc vaøo muïc ñích vaø tính chaát cuûa raùc kích thöôùc (ñoä môû) cuûa caùc khe hôû coù theå choïn trong khoaûng 1 - 5 mm. Song chaén raùc nhaèm ñeå loaïi raùc thoâ hôn. b. Beå laéng caùt Taùch caùc taïp chaát voâ cô chuû yeáu laø caùt vaø ñöôïc boá trí tröôùc beå laéng. Söû duïng beå laéng caùt ñeå traùnh aûnh höôûng xaáu tôùi caùc coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi nhö : Khoù xaû caën töø beå laéng, traùnh khoù khaên trong caùc coâng trình xöû lyù caën ôû beå meâtan, töï hoaïi..., - Goàm caùc beå laéng caùt ngang - Beå laéng caùt ñöùng

- Beå laéng caùt thoåi khí. c. Beå laéng Nhieäm vuï laø giöõ laïi caùc chaát khoâng tan trong nöôùc thaûi chuû yeáu daïng höõu cô ( 80%) sau khi ñaõ qua beå laéng caùt. Sau beå laéng haøm löôïng caën lô löûng caàn < 150 mg/l. Baûn chaát cuûa phöông phaùp laéng laø döïa treân löïc troïng löïc cuûa caùc haït ñeå taùch chuùng ra khoûi nöôùc thaûi. Vaän toác laéng cuûa caùc haït phuï thuoäc vaøo raát nhieàu yeáu toá khaùc nhau nhö : - Ñoä nhôùt cuûa nöôùc thaûi . - Kích thöôùc vaø khoái löôïng rieâng cuûa caùc haït. - Maät ñoä cuûa caùc haït (hay noàng ñoä) - Cheá ñoä doøng chaûy (v)... - Beå laéng nöôùc thaûi thöôøng ñöôïc thieát keá döôùi daïng hình chöõ nhaät, hoaëc hình troøn ...

Phaân loaïi theo chöùc naêng vaø vò trí trong coâng ngheä xöû lyù: - Beå laéng ñôït 1 : Ñaët tröôùc coâng trình xöû lyù sinh hoïc.



- Beå laéng ñôït 2 : Ñeå laéng buøn hoaït tính, maømg vi sinh vaät - Beå laéng ñôït 3 khi coù xöû lyù sinh hoïc baäc 2. Theo höôùng chuyeån ñoäng cuûa nöôùc ta coù : - Beå laéng ngang. - Beå laéng ñöùng.

- Beå laéng li taâm. d. Loïc nöôùc thaûi Phöông phaùp loïc nöôùc thaûi thöôøng ít ñöôïc aùp duïng roäng raõi do giaù thaønh xöû lyù cao. Tuy nhieân trong moät soá tröôøng hôïp khi keát hôïp xöû lyù vôùi thu hoài taùi söû duïng moät soá thaønh phaàn quí hieám trong nöôùc thaûi hoaëc caàn thieát phaûi taùi söû duïng nöôùc phöông phaùp naøy vaãn ñöôïc aùp duïng. 6.2.2. Caùc phöông phaùp xöû lyù hoùa lyù Baûn chaát cuûa quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp hoùa lyù laø aùp duïng caùc quaù trình vaät lyù vaø hoùa hoïc ñeå loaïi bôùt caùc chaát oâ nhieãm ra khoûi nöôùc thaûi. Chuû yeáu ñeå xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp. Giai ñoaïn xöû lyù hoùa lyù coù theå laø giai ñoaïn xöû lyù ñoäc laäp hoaëc xöû lyù cuøng vôùi caùc phöông phaùp cô hoïc, hoùa hoïc, sinh hoïc trong coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi hoaøn chænh. Xöû lyù hoùa lyù goàm : - Phöông phaùp keát tuûa taïo boâng caën - Tuyeån noåi. - Haáp phuï - Trung hoøa - OÂxy hoùa a. Keát tuûa, taïo boâng caën. Phöông phaùp aùp duïng moät soá chaát nhö pheøn nhoâm, pheøn saét, polymer coù taùc duïng keát dính caùc chaát khueách taùn trong dung dòch thaønh caùc haït coù kích côõ vaø tyû troïng lôùn hôn roài laéng ñeå loaïi bôùt caùc chaát oâ nhieãm ra khoûi nöôùc thaûi.

Vieäc löïa choïn chaát taïo boâng hay keo tuï phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn vaø tính chaát cuûa nöôùc thaûi cuõng nhö cuûa chaát khueách taùn caàn loaïi. Trong moät soá tröôøng hôïp caùc chaát phuï trôï nhaèm chænh cho giaù trò pH cuûa nöôùc thaûi toái öu cho quaù trình taïo boâng vaø keo tuï.

Trong moät soá tröôøng hôïp phöông phaùp naøy cho pheùp loaïi bôùt maøu cuûa nöôùc thaûi neáu keát hôïp aùp duïng moät soá chaát phuï trôï khaùc. b. Tuyeån noåi. Ñaây laø phöông phaùp ñöôïc aùp duïng töông ñoái roäng raõi nhaèm loaïi caùc chaát raén lô löûng mòn , daàu môõ ra khoûi nöôùc thaûi. Phöông phaùp tuyeån noåi thöôøng ñöôïc aùp duïng trong xöû lyù nöôùc thaûi chöùa daàu, nöôùc thaûi coâng nghieäp thuoäc da, döôïc phaåm v.v... Baûn chaát cuûa quaù trình tuyeån noåi ngöôïc laïi vôùi quaù trình laéng vaø ñöôïc aùp duïng trong tröôøng hôïp quaù trình laéng xaûy ra raát chaäm hoaëc raát khoù thöïc hieän. Caùc chaát lô löûng, daàu, môõ seõ ñöôïc noåi leân treân beà maët cuûa nöôùc thaûi döôùi taùc duïng naâng cuûa caùc boït khí. Caùc phöông phaùp tuyeån noåi thöôøng ñöôïc aùp duïng laø : - Tuyeån noåi chaân khoâng. - Tuyeån noåi aùp löïc (tuyeån noåi khí tan ) - Tuyeån noåi cô giôùi. - Tuyeån noåi vôùi cung caáp khoâng khí qua caùc vaät lieäu xoáp. - Tuyeån noåi ñieän - Tuyeån noåi sinh hoïc - Tuyeån noåi hoùa hoïc



Trong ñoù phöông phaùp tuyeån noåi khí tan thöôøng ñöôïc aùp duïng nhieàu hôn. c. Quaù trình haáp phuï vaø haáp thuï Quaù trình haáp phuï vaø haáp thuï: laø quaù trình thu huùt moät chaát naøo ñoù töø moâi tröôøng baèng vaät theå raén hoaëc loûng. Chaát coù khaû naêng thu huùt ñöôïc goïi laø chaát haáp phuï hay haáp thuï coøn chaát bò thu huùt ñöôïc goïi laø chaát bò haáp phuï hoaëc chaát bò haáp thuï.

Phöông phaùp haáp phuï ñöôïc öùng duïng roäng raõi ñeå laøm saïch trieät ñeå chaát höõu cô trong nöôùc thaûi, neáu noàng ñoä caùc chaát naøy khoâng cao vaø chuùng khoâng bò phaân huûy bôûi vi sinh hoaëc chuùng raát ñoäc nhö thuoác dieät coû, phenol, thuoác saùt truøng, caùc hôïp chaát nitô voøng thôm, chaát hoaït ñoäng beà maët, thuoác nhuoäm... Chaát haáp phuï: thöôøng laø than hoaït tính, caùc chaát toång hôïp vaø chaát thaûi cuûa moät soá ngaønh saûn xuaát (tro, xæ, maït cöa...). chaát haáp phuï voâ cô nhö ñaát seùt, silicagen, keo nhoâm.. d. Trung hoøa Nöôùc thaûi chöùa caùc axit hoaëc kieàm voâ cô tröôùc khi thaûi vaøo heä thoáng nöôùc hoaëc tröôùc khi söû duïng trong caùc quaù trình coâng ngheä caàn ñöôïc trung hoøa. Nöôùc ñöôïc cho laø trung tính khi noù coù ñoä pH = 6,5 - 8,5. Trung hoøa coù theå ñöôïc tieán haønh baèng nhieàu caùch khaùc nhau: troän nöôùc thaûi axit vaø kieàm vôùi nhau, cho theâm taùc chaát, loïc nöôùc axit qua vaät kieäu trung hoøa, haáp thuï caùc khí axit baèng nöôùc kieàm hoaëc haáp thuï amoniac baèng nöôùc axit. Choïn phöông phaùp trung hoøa phuï thuoäc vaøo theå tích vaø noàng ñoä nöôùc thaûi. - Trung hoøa baèng caùch troän Phöông phaùp naøy ñöôïc öùng duïng neáu trong moät nhaø maùy hoaëc caùc nhaø maùy laân caän coù nöôùc thaûi axit vaø kieàm khoâng bò oâ nhieãm bôûi caùc caáu töû khaùc. Ngöôøi ta troän nöôùc axit vaø kieàm vaøo nhau ñeå trung hoøa - Trung hoùa baèng caùch cho theâm taùc chaát: kieàm hoaëc caùc taùc nhaân coù tính axít töông öùng. - Trung hoøa baèng loïc nöôùc axit qua vaät lieäu trung hoøa Trong tröôøng hôïp naøy ñeå trung hoøa nöôùc axit ngöôøi ta cho loïc nöôùc qua lôùp magezit (MgCO3), ñolomit (CaCO3. MgCO3), CaCO3, chaát thaûi raén (xæ, tro). Ngöôøi ta söû duïng thieát bò loïc ñöùng coù lôùp haït CaCO3 hoaëc ñolomit kích thöôùc 30 - 80 mm, vôùi chieàu cao lôùp loïc 0,85 - 1,2 m vaän toác khoâng ñöôïc lôùn hôn 5 m/s vaø thôøi gian tieáp xuùc khoâng nhoû hôn 10 phuùt. Vaän toác trong thieát bò naèm ngang laø 1 - 3 m/s. e. Oâ xy hoùa vaø khöû Ñeå laøm saïch nöôùc ngöôøi ta söû duïng caùc chaát oâ xy hoùa sau: clo khí vaø loûng, dioâ xyt clo, clorat canxi, hypoclorua canxi vaø natri, pemanganat kali, bicromat kali, oâ xy giaø, oâ xy cuûa khoâng khí, ozoân, piroluzit MnO2. Trong quaù trình oâ xy hoùa, caùc chaát oâ nhieãm ñoäc haïi, chöùa trong nöôùc thaûi, do phaûn öùng hoùa hoïc, chuyeån thaønh chaát ít ñoäc hôn vaø ñöôïc loaïi ra khoûi nöôùc. Phöông phaùp naøy yeâu caàu chi phí lôùn, vì vaäy noù chæ ñöôïc öùng duïng khi chaát oâ nhieãm khoâng theå loaïi ñöôïc baèng caùc phöông phaùp khaùc. Ví duï, xöû lí caùc xianua, caùc hôïp chaát tan cuûa asen... - Oâ xy hoùa baèng clo Clo vaø caùc chaát chöùa clo hoaït tính laø chaát oâ xy hoùa phoå bieán nhaát. Chuùng ñöôïc öùng duïng ñeå laøm saïch nöôùc khoûi H2S, hydrosunfua, caùc hôïp chaát metyl, löu huyønh, caùc phenol, caùc xianua... Khi cho clo vaøo nöôùc seõ hình thaønh hypoclorit vaø axit clohydric Cl2 + H2O = HOCl + HCl



Sau ñoù dieãn ra söï phaân li hypoclorit, khi pH = 4 phaân töû clo gaàn nhö khoâng coù: HOCl -----> H+ + OCl-

Caùc nguoàn clo hoaït tính coù theå laø clorat canxi, hypoclorit, caùc clorat, dioâ xyt clo. - Oâ xy hoùa baèng H2O2

H2O2 laø chaát loûng khoâng maøu, ñöôïc öùng duïng ñeå oâ xy hoùa caùc nitric, andehyt, phenol, xianua, chaát thaûi chöùa löu huyønh, thuoác nhuoäm hoaït hoùa... Oâ xy giaø ñoäc, noàng ñoä giôùi haïn cho pheùp trong nöôùc laø 0,1mg/l. - Oâ xy hoùa baèng oâ xy cuûa khoâng khí Ngöôøi ta söû duïng oâ xy cuûa khoâng khí ñeå oâ xy hoùa caùc hôïp chaát saét (II) thaønh saét (III) vôùi söï taïo thaønh hidroâ xyt saét keát tuûa. Phaûn öùng oâ xy hoùa nhö sau: 4Fe2+ + O2 + 2H2O = 4Fe3+ + 4OH-

Fe3+ + 3H2O = Fe(OH) 3 + 3H+

Quaù trình oâ xy hoùa dieãn ra khi suïc khoâng khí qua nöôùc thaûi. Coù theå ñôn giaûn hoùa vieäc suïc khí baèng caùch cho nöôùc ôû daïng gioït rôi trong khoâng khí xuoáng beà maët vaät lieäu loïc. Khi caùc gioït loûng tieáp xuùc vôùi khoâng khí seõ xaûy ra quaù trình oâ xy hoùa saét. Oâ xy hoùa trong khoâng khí cuõng ñöôïc duøng ñeå oâ xy hoùa nöôùc thaûi sunfit cuûa caùc nhaø maùy xenluloâ, cheá bieán daàu moû vaø hoùa daàu. - Ozoân hoùa Oâ xy hoùa baèng ozoân cho pheùp ñoàng thôøi khöû maøu, khöû muøi, tieät truøng vaø vò laï cuûa nöôùc. Baèng ozoân hoùa coù theå xöû lí phenol, saûn phaåm daàu moû, sunfuahydric, caùc hôïp chaát asen, chaát hoaït hoùa beà maët, caùc xianua, thuoác nhuoäm, caùc hydrocacbon thôm gaây ung thö, thuoác saùt truøng... Ozoân - khí maøu tím nhaït. Trong töï nhieân noù ô ûthöôïng taàng khí quyeån. ÔÛ nhieät ñoä = -111,90 C ozoân hoùa loûng coù maøu xanh ñaäm. Ozoân raát ñoäc, noàng ñoä toái ña cho pheùp trong khu vöïc laøm vieäc laø 0,0001mg/m3. Ozoân oâ xy hoùa taát caû kim loaïi, ngoaïi tröø vaøng, chuyeån chuùng thaønh oâ xyt. 14.5.1.2 6.2.3. Xöû lyù baèng phöông phaùp vi sinh

12.2.3.1. Caùc phöông phaùp chung * Nguyeân taéc chung Baûn chaát cuûa quaù trình xöû lyù caùc chaát oâ nhieãm trong nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc laø söû duïng khaû naêng soáng – hoaït ñoäng cuûa caùc vi sinh vaät ñeå phaân huûy caùc hôïp chaát höuõ cô coù trong nöôùc thaûi. Chuùng söû duïng caùc chaát höõu cô vaø moät soá chaát khoaùng laøm nguoàn dinh döôõng vaø taïo naêng löôïng. Caên cöù vaøo tính chaát hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät coù theå chia phöông phaùp sinh hoïc ra thaønh 3 nhoùm chính nhö sau : - Caùc phöông phaùp hieáu khí (aerobic). - Caùc phöông phaùp kò khí (anaerobic). - Caùc phöông phaùp thieáu khí (anoâ xyc). * Caùc phöông phaùp hieáu khí Caùc phöông phaùp hieáu khí döïa treân nguyeân taéc laø caùc vi sinh vaät hieáu khí phaân huûy caùc chaát höõu cô trong ñieàu kieän coù oxy hoøa tan. Chaát höõu cô + O2 H2O + CO2 + NH3 + Naêng löôïng Caùc chaát dinh döôõng ÔÛ ñieàu kieän hieáu khí, NH4

+ cuõng bò loaïi nhôø quaù trình nitrat hoùa cuûa vi sinh vaät töï döôõng.

vi sinh vaät



NH4

+ + 2 O2 NO3- + 2 H+ + H2O + naêng löôïng

Caùc phöông phaùp xöû lyù thöôøng hay söû duïng : - Phöông phaùp buøn hoaït tính (activated sludge). - Phöông phaùp phaân huûy sinh hoïc ñeäm coá ñònh (fixed bed bioreactor). - Phöông phaùp loïc sinh hoïc (trickling filter). - Phöông phaùp ao oån ñònh (ao hieáu khí, ao tuøy nghi). * Caùc phöông phaùp xöû lyù kî khí. Thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå xöû lyù nöôùc thaûi coù noàng ñoä caùc chaát höõu cô ñaäm ñaëc (BOD töø 10.000 – 20.000 mg/l) hoaëc loaïi boû caùc chaát höõu cô coù trong phaàn caën cuûa nöôùc thaûi baèng vi sinh vaät tuøy nghi vaø vi sinh kî khí trong ñoù öu theá laø caùc vi sinh vaät kî khí. Quaù trình phaân huûy kò khí caùc hôïp chaát höõu cô thöôøng xaûy ra theo hai quaù trình chính : - Quaù trình leân men acid : Thuûy phaân vaø chuyeån hoùa caùc saûn phaåm thuûy phaân (nhö acid beùo, ñöôøng...) thaønh caùc acid vaø röôïu maïch ngaén hôn vaø cuoái cuøng thaønh khí cacbonic (CO2). - Quaù trình leân men methan : Phaân huûy caùc chaát höõu cô thaønh khí methan (CH4) vaø cacbonic (CO2). Chaát höõu cô + H2O CO2 + CH4 vaø caùc saûn phaåm khaùc ( trong quaù trình phaân huûy kî khí thöôøng keùo theo caùc saûn phaåm nhö: N2, H2, H2S, NH3, indol, mecaptan) Hieän nay xu höôùng aùp duïng phöông phaùp phaân huûy kò khí coù thu hoài naêng löôïng (biogas) ñang ñöôïc aùp duïng roäng raõi do moät soá nguyeân nhaân sau : + Theå tích coâng trình nhoû, chieám ít maët baèng. + Chi phí vaän haønh thaáp. + Coù khaû naêng thu hoài naêng löôïng. Caùc phöông phaùp kò khí thöôøng hay söû duïng : - Kî khí kieåu tieáp xuùc (Anaerobic Contact). - Beå phaûn öùng kò khí coù ñeäm daõn (Fluidized Bed) - Kî khí kieåu ñeäm buøn doøng chaûy ngöôïc (Upflow Anaerobic Sludge Blanket). * Caùc phöông phaùp thieáu khí (anoâ xyc) Caùc phöông phaùp xöû lyù thieáu khí thöôøng ñöôïc aùp duïng ñeå loaïi caùc chaát dinh döôõng nhö N&P, caùc yeáu toá gaây hieän töôïng buøng noå taûo trong nöôùc beà maët, ra khoûi nöôùc thaûi . Nguyeân taéc laø trong ñieàu kieän thieáu oxy hoøa tan (haøm löôïng oâ xy hoøa tan trong heä thoáng xöû lyù ñöôïc giöõ ôû möùc xaáp xæ 1 mg/L), vieäc khöû nitrat hoùa seõ xaûy ra : NO3

- Visinh NO2-

NO2- + chaát höõu cô Visinh N2 + CO2 + H2O

Trong thöïc teá, tuøy thuoäc vaøo ñaëc tröng nöôùc thaûi, ñieàu kieän maët baèng, kinh phí, tieâu chuaån thaûi,... coù theå choïn moät hoaëc nhieàu phöông phaùp keát hôïp ñeå xaây döïng moät coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi thích hôïp vaø coù hieäu quaû cao. 6.2.3.2. Caùc coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc Caùc quaù trình xöû lí sinh hoïc coù theå dieãn ra trong ñieàu kieän töï nhieân vaø trong caùc coâng trình nhaân taïo.

vi sinh vaät

vi sinh vaät



Trong ñieàu kieän töï nhieân vieäc xöû lí xaûy ra treân caùc caùnh ñoàng töôùi, caùnh ñoàng loïc vaø caùc ao sinh hoïc. Caùc coâng trình nhaân taïo laø caùc beå thoâng khí (aerotank) vaø caùc thieát bò loïc sinh hoïc. Kieåu coâng trình xöû lí ñöôïc choïn phuï thuoäc vò trí nhaø maùy, ñieàu kieän khí haäu, nguoàn caáp nöôùc, theå tích nöôùc thaûi coâng nghieäp vaø sinh hoaït, thaønh phaàn vaø noàng ñoä chaát oâ nhieãm. Trong caùc coâng trình nhaân taïo, caùc quaù trình xöû lí xaûy ra vôùi toác ñoä lôùn hôn trong ñieàu kieän töï nhieân. a. Xöû lí nöôùc thaûi trong ñieàu kieän töï nhieân 1. Caùnh ñoàng töôùi Ñoù laø khu ñaát ñöôïc chuaån bò rieâng bieät ñeå söû duïng ñoàng thôøi cho hai muïc ñích: xöû lí nöôùc thaûi vaø gieo troàng. Xöû lí nöôùc thaûi trong ñieàu kieän töï nhieân dieãn ra döôùi taùc duïng cuûa heä vi thöïc vaät döôùi ñaát, maët trôøi, khoâng khí vaø döôùi aûnh höôûng cuûa thöïc vaät. Trong ñaát caùnh ñoàng töôùi coù vi khuaån, men, naám, reâu taûo, ñoäng vaät nguyeân sinh vaø ñoäng vaät khoâng xöông soáng. Nöôùc thaûi chöùa chuû yeáu laø vi khuaån. Trong lôùp ñaát tích cöïc xuaát hieän söï töông taùc phöùc taïp cuûa caùc vi sinh vaät coù baäc caïnh tranh. Soá löôïng vi sinh vaät trong ñaát caùnh ñoàng töôùi phuï thuoäc vaøo thôøi tieát trong naêm. Vaøo muøa Ñoâng, soá löôïng vi sinh vaät nhoû hôn raát nhieàu so vôùi muøa heø. Neáu treân caùc caùnh ñoàng khoâng gieo troàng caây noâng nghieäp vaø chuùng chæ ñöôïc duøng ñeå xöû lí sinh hoïc nöôùc thaûi thì chuùng ñöôïc goïi laø caùc caùnh ñoàng loïc nöôùc. Caùc caùnh ñoàng töôùi sau xöû lí sinh hoïc nöôùc thaûi, laøm aåm vaø boùn phaân ñöôïc söû duïng ñeå gieo troàng caây coù haït vaø caây aên töôi, coû, rau cuõng nhö ñeå troàng caây lôùn vaø caây nhoû (caây daïng buïi, khoùm). Caùc caùnh ñoàng töôùi coù caùc öu ñieåm sau so vôùi caùc aerotank: 1. Giaûm chi phí ñaàu tö vaø vaän haønh 2. Khoâng thaûi nöôùc ra ngoaøi phaïm vi dieän tích töôùi 3. Baûo ñaûm ñöôïc muøa caây noâng nghieäp lôùn vaø beàn 4. Phuïc hoài ñaát baïc maøu. 2. Ao sinh hoïc Ao sinh hoïc laø daõy ao goàm nhieàu baäc, qua ñoù nöôùc thaûi chaûy vôùi vaän toác nhoû, ñöôïc laéng trong vaø xöû lí sinh hoïc. Caùc ao ñöôïc öùng duïng ñeå xöû lí sinh hoïc vaø xöû lí boå sung trong toå hôïp vôùi caùc coâng trình xöû lí khaùc. Ao ñöôïc chia ra laøm ao vôùi söï thoâng khí töï nhieân vaø nhaân taïo. Ao vôùi söï thoâng khí töï nhieân khoâng saâu (0,5 -1m), ñöôïc ñun noùng bôûi maët trôøi vaø ñöôïc gieo caùc vi sinh vaät nöôùc. Vi khuaån söû duïng oâ xy sinh ra töø reâu, rong, taûo trong quaù trình quang hôïp cuõng nhö oâ xy töø khoâng khí ñeå oâ xy hoùa caùc chaát oâ nhieãm. Reâu taûo ñeán löôït mình tieâu thuï CO2 , photphat vaø nitrat amon, sinh ra töø söï phaân huûy sinh hoïc caùc chaát höõu cô. Ñeå hoaït ñoäng bình thöôøng caàn phaûi ñaït giaù trò pH vaø nhieät ñoä toái öu. b. Xöû lí nöôùc thaûi trong caùc coâng trình nhaân taïo 1. Xöû lí trong caùc aerotank Vieäc xöû lí nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoùa trong ñieàu kieän nhaân taïo ñöôïc tieán haønh trong caùc beå thoâng khí (aerotank). Aerotank laø teân goïi cuûa beå chöùa nöôùc baèng beâ toâng coát saét ñöôïc thoâng khí. Quaù trình xöû lí trong caùc aerotank dieãn ra theo doøng nöôùc thaûi ñöôïc suïc khí vaø troän vôùi buøn hoaït tính (quaàn theå caùc vi sinh vaät). Trong thöïc teá suïc khí coù hai nhieäm vuï: khuaáy troän buøn hoaït tính vôùi nöôùc thaûi vaø cung caáp oâ xy ñeå vi sinh vaät khoaùng hoùa soáng vaø hoaït ñoäng. 2. Beå loïc sinh hoïc

Beå loïc sinh hoïc laø coâng trình trong ñoù nöôùc thaûi ñöôïc loïc qua lôùp vaät lieäu coù kích thöôùc haït lôùn. Lôùp vaät lieäu ñöôïc bao phuû bôûi maøng vi sinh vaät. Vi sinh trong maøng sinh hoïc oâ xy



hoùa caùc chaát höõu cô, söû duïng chuùng laøm nguoàn dinh döôõng vaø naêng löôïng. Nhö vaäy, chaát höõu cô ñöôïc taùch ra khoûi nöôùc coøn khoái löôïng cuûa maøng sinh hoïc taêng leân. Maøng sinh vaät cheát ñöôïc cuoán troâi theo nöôùc vaø ñöa ra khoûi thieát bò loïc sinh hoïc. Vaät lieäu ñeäm laø vaät lieäu coù ñoä xoáp cao, khoái löôïng rieâng nhoû vaø beà maët rieâng phaàn lôùn nhö ..... Maøng sinh hoïc ñoùng vai troø nhö buøn hoaït tính. Noù haáp thuï vaø phaân huûy caùc chaát höõu cô trong nöôùc thaûi. Cöôøng ñoä oâ xy hoùa trong thieát bò loïc sinh hoïc thaáp hôn trong aerotank. - Beå loïc sinh hoïc nhoû gioït: loaïi naøy coù naêng suaát thaáp nhöng baøo ñaûm xöù liù tuaàn hoaøn. Taûi troïng thuûy löïc cuûa chuùng laø 0,5 ñeán 3m3/ (m2. ngaøy ñeâm). Chuùng ñöôïc aùp duïng ñeå xöû lí nöôùc vôùi naêng suaát ñeán 100m3/ngaøy.ñeâm neáu BOD khoâng lôùn hôn 200 mg/l. - Beå loïc sinh hoïc cao taûi hoaït ñoäng vôùi taûi troïng thuûy löïc 10-30m3/(m2.ngaøy ñeâm), lôùn hôn thieát bò loïc sinh hoïc nhoû gioït 10-15 laàn. Nhöng noù khoâng baûo ñaûm xöû lí sinh hoïc tuaàn hoaøn. Ñeå hoøa tan oâ xy toát hôn ngöôøi ta tieán haønh thoâng khí.



6.3. SÔ ÑOÀ COÂNG NGHEÄ XÖÛ LYÙ NÖÔÙC CAÁP, NÖÔÙC THAÛI - CHÖÙC NAÊNG NHIEÄM VUÏ CAÙC COÂNG TRÌNH ÑÔN VÒ 6.3.1. Sô ñoà khoái coâng ngheä xöû lyù nöôùc maët

Caùc coâng trình trong heä thoáng: 1- Coâng trình thu nöôùc vaø traïm bôm caáp I 2- Beå troän hoùa chaát 3- Beå phaûn öùng 4- Beå laéng (laéng caùc chaát keo tuï) 5- Beå loïc (loïc laïi caùc chaát keo tuï soùt) 6- Beå chöùa 7- Traïm bôm caáp II 8- Ñaøi nöôùc 9- Vaøo maïng löôùi caáp nöôùc

1 2 3 4 5 6 7 1

Cl2 8

9



6.3.2. Sô ñoà toång quaùt traïm xöû lyù nöôùc thaûi ñoâ thò & khu daân cö Khí neùn Khöû truøng Caën töôi Buøn hoaït tính

Buøn dö Nöôùc trong töø beå Methane

Buøn caën

Laøm phaân boùn Chöùc naêng caùc coâng trình ñôn vò: 1- Song chaén raùc 1’-

Maùy nghieàn raùc 2- Beå laéng caùt 2’-

Thieát bò laøm raùo nöôùc 3- Beå laéng ñôït I 4- Beå Aeroten or Biophine (oxy hoía chaát höõu cô) 4’-

Beå xöû lyù sinh hoïc baäc II (neáu caàn) 5- Beå laéng ñôït II 5’-

Beå laéng sinh hoïc ñôït III (neáu caàn) 6- Beå tieáp xuùc (dieät khuaån vôùi thôøi gian tieáp xuùc > 30 phuùt) 7- Beå Methane

7’ – Heä thoáng chöùa khí ñoát. 7” – Noài hôi cung caáp nhieät cho beå Methane.

8- Laøm raùo nöôùc cuûa buøn (saân phôi buøn hoaëc maùy neùn buøn) ñeå laøm phaân boùn. 9- Heä thoáng neùn buøn (laøm giaûm troïng buøn ñeán ñoä aåm thích hôïp, ñöa veà chung vôùi caën töôi

cho phaân huûy trong beå Methane) 10- Beå laøm thoaùng sô boä baèng khí neùn

1 3 4 5 6

1’

2

5’

4’

8

72’

9

10Nguoàn Thaûi Nguoàn tieáp nhaän

7”

7’

Documents

Giao trinh hoa ky thuat moi truong