Chương 1 TỔNG QUAN 1. Điều kiện tự nhiên, dân cư tỉnh Quảng Ninh Quảng Ninh là một tỉnh ở địa đầu phía đông bắc Việt Nam, có dáng một hình chữ nhật lệch nằm chếch theo hướng đông bắc - tây nam. Phía tây tựa lưng vào núi rừng trùng điệp. Phía đông nghiêng xuống nửa phần đầu vịnh Bắc bộ với bờ biển khúc khuỷu nhiều cửa sông.
Đặc thù là tỉnh miền núi - duyên hải với hơn 80% đất đai là đồi núi, hơn hai nghìn hòn đảo nổi trên mặt biển. Vùng núi được chia làm hai miền: vùng núi miền Đông từ Tiên Yên qua Bình Liêu, Hải Hà, Đầm Hà đến Móng Cái. Vùng núi miền tây từ Tiên Yên qua Ba Chẽ, Hoành Bồ, phía bắc thị xã Uông Bí và thấp dần xuống ở phía bắc huyện Đông Triều. Vùng trung du và đồng bằng ven biển gồm những dải đồi thấp bị phong hoá và xâm thực tạo nên những cánh đồng từ các chân núi thấp dần xuống các triền sông và bờ biển.
Tuy có diện tích hẹp và bị chia cắt nhưng vùng trung du và đồng bằng ven biển thuận tiện cho nông nghiệp và giao thông nên đang là những vùng dân cư trù phú với ngành du lịch và công nghiệp phát triển. Về hệ thống sông ngòi của Quảng Ninh: có đến 30 sông, suối dài trên 10 km nhưng phần nhiều đều nhỏ. Diện tích lưu vực thông thường không quá 300 km2, trong đó có 4 con sông lớn là hạ lưu sông Thái Bình, sông Ka Long, sông Tiên Yên và sông Ba Chẽ. Nước ngập mặn xâm nhập vào vùng cửa sông khá xa.
Lớp thực vật che phủ chiếm tỷ lệ thấp ở các lưu vực nên thường hay bị xói lở, bào mòn và rửa trôi làm tăng lượng phù sa và đất đá trôi xuống khi có lũ lớn do vậy nhiều nơi sông suối bị bồi lấp rất nhanh, nhất là ở những vùng có các hoạt động khai khoáng như ở các đoạn suối Vàng Danh, sông Mông Dương. Ngoài 4 sông lớn trên, Quảng Ninh còn có 11 sông nhỏ, chiều dài các sông từ 15 - 35 km; diện tích lưu vực thường nhỏ hơn 300 km2, chúng được phân bố dọc theo bờ biển, gồm sông Đầm Hà, sông Đồng Cái Xương, sông Đồng Mô, sông Mông Dương, sông Diễn Vọng,…. Tất cả các sông suối ở Quảng Ninh đều ngắn, nhỏ, độ dốc lớn. Lưu lượng và lưu tốc rất khác biệt giữa các mùa.
Mùa đông, các sông cạn nước, có chỗ trơ ghềnh 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com đá nhưng mùa hạ lại ào ào thác lũ, nước dâng cao rất nhanh. Lưu lượng mùa khô 1,45m3/s, mùa mưa lên tới 1500 m3/s, chênh nhau 1. Quảng Ninh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới có một mùa hạ nóng ẩm, mưa nhiều; một mùa đông lạnh, ít mưa và tính nhiệt đới nóng ẩm là bao trùm nhất. Về dân số toàn tỉnh Quảng Ninh: đạt gần 1.200 người, mật độ dân số của Quảng Ninh thấp, hiện là 193 người/km 2, phân bố không đều.
47% dân số toàn tỉnh tập trung ở khu vực nông thôn, miền núi. Hiện nay, các dân tộc thiểu số - chủ nhân của miền núi, nơi có nhiều khó khăn, kinh tế và văn hoá còn chậm phát triển, đang được quan tâm về nhiều mặt và đời sống đã có những thay đổi rõ rệt [8]. Do đó, nhận thức của người dân về vệ sinh môi trường (VSMT) và nước sạch còn nhiều hạn chế. Giới thiệu về nitrat và nitrit Nitơ tồn tại trong thiên nhiên chủ yếu dưới dạng phân tử hai nguyên tử N2 và là một nguyên tố khá phổ biến trong thiên nhiên, chiếm 78,03% thể tích của không khí.
Một cách gần đúng có thể coi thể tích của không khí gồm có 4 phần N2 và một phần O2. Trong phân tử N2, nitơ liên kết với nhau bằng ba liên kết cộng hoá trị. Để phá vỡ liên kết này cần một năng lượng rất lớn khoảng 942 kJ/mol. Điều này giải thích tính trơ của phân tử N2.
Nitơ có trong mọi sinh vật dưới dạng hợp chất hữu cơ phức tạp như protein, axit nucleic, một số sinh tố và kích thích tố, chất màu của máu, clorophin. Nitơ là một trong những nguyên tố dinh dưỡng chính đối với thực vật. Bởi vậy trong nông nghiệp, những lượng lớn hợp chất của nitơ được thường xuyên cung cấp cho đất dưới dạng phân đạm để nuôi cây trồng. Trong nước mưa có một lượng nhỏ axit nitrơ (HNO2) và axit nitric (HNO3) được tạo thành do hiện tượng phóng điện trong khí quyển.
Nitơ tồn tại ở nhiều trạng thái oxi hoá khác nhau 5 3 3 5 3 ở các dạng như NO 3 , NO , NH. Trong các dạng này thì NO3 , NO2 được 2 4 quan tâm hơn cả vì chúng là những ion có khả năng gây độc cho con người. 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ngoài các trạng thái trên nitơ còn tồn tại ở trạng thái khí như N2, NO, N2O. Trong các dạng tồn tại của nitơ thì NO3 , là dạng bền nhất và được tìm thấy nhiều trong nước [9,10].
Chu trình sinh hóa của Nitơ trong môi trường Trong môi trường nước, nitơ là chất dinh dưỡng vô cùng cần thiết cho nhiều loại thực và động vật, nhưng sự dư thừa nitơ (hiện tượng phú dưỡng) sẽ dẫn đến sự ô nhiễm, ảnh hưởng tới môi trường nước. Khí nitơ trong khí quyển có thể bị oxi hóa thành dạng có hoạt tính sinh học hơn và nhiều hơn dưới dạng NO trong các cơn bão, sau đó bị hòa tan vào nước và rơi xuống mặt đất cùng với nước mưa. Các nguồn phát thải nitơ chủ yếu tới từ khí quyển, phân đạm dư thừa, nước thải từ trang trại, cơ sở chăn nuôi, khu công nghiệp, dân cư, xe cộ…[11]. Một vài loại cây có khả năng cố định nitơ từ khí quyển, hầu hết tại mọi thời điểm nitơ vô cơ (NH4+ và NO3-) trong đất thường chỉ tồn tại một lượng nhỏ do sự hấp thụ nhanh của thực vật và vi sinh vật.
Nitơ hữu cơ có thể có nhiều hơn trong đất vì dạng này không thích hợp cho thực vật sử dụng. Đầu tiên nitơ hữu cơ phân hủy thành NH4+ bởi các vi khuẩn gọi là quá trình khoáng hóa. NH4+ sau đó bị ôxi hóa sinh ra NO3- trong môi trường có O2, với NO2- và NO là các dạng trung gian. Nitơ được chuyển hóa vào đất dưới dạng các ion NO3-, một vài trường hợp dưới dạng NH4+, sau đó tới được tầng nước ngầm.
Nitơ trở lại khí quyển từ đất hoặc từ biển thông qua quá trình đề nitơ hóa gồm nhiều bước trong đó NO3- bị khử thành N2 bởi các vi khuẩn trong môi trường thiếu ôxi hình thành các sản phẩm trung gian như NO2, N2O, NO [12]. Nitơ cũng có thể trở lại khí quyển thông qua quá trình ôxi hóa amoni trong môi trường thiếu ôxi, trong đó vi khuẩn ôxi hóa NH4+ cùng với NO2- sinh ra khí N2 và nước. 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tính chất lí, hóa học của nitrit, nitrat 1.
Tính chất lí, hóa học của nitrit Trong muối nitrit nguyên tử N ở trạng thái lai hóa sp2, hai obitan lai hóa tham gia tạo thành liên kết σ với hai nguyên tử O và một obitan lai hoá có cặp electron tự do. Một obitan 2p còn lại không lai hoá của nitơ có một electron độc thân tạo nên liên kết π không định chỗ với hai nguyên tử oxy. Nhờ có cặp electron tự do ở nitơ, ion NO2- có khả năng tạo liên kết cho nhận với ion kim loại. Một phức chất thường gặp là natricobantinitrit Na3[Co(NO2)6].
Đây là thuốc thử dùng để phát hiện ion K+ nhờ tạo thành kết tủa K3[Co(NO2)6] màu vàng. Nitrit kim loại kiềm bền với nhiệt, chúng không phân hủy khi nóng chảy mà chỉ phân hủy ở trên 5000C. Nitrit của kim loại khác kém bền hơn, bị phân hủy khi đun nóng, chẳng hạn như AgNO2 phân hủy ở 1400C, Hg(NO2)2 ở 750C [9, 10]. Axit nitrơ không bền, nhanh chóng bị phân hủy, nhất là khi đun nóng: 3 HNO2 → HNO3 +2NO + H2O Bởi vậy khi khí NO2 tan trong nước thì thực tế tạo nên HNO3 và NO theo phản ứng: 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO Trong dung dịch nước, axit nitrơ là một axit yếu (Kb= 4,5.10-4), hơi mạnh hơn axit cacbonic.
Do không bền, axit nitrơ rất hoạt động về mặt hóa học. Nó vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử. Axit nitrơ oxi hóa được dung dịch HI đến I2, dung dịch SO2 đến H2SO4, ion Fe2+ đến ion Fe3+… còn bản thân nó biến thành NO. Với những chất oxi hóa mạnh như KMnO4, MnO2, PbO2, axit nitrơ bị oxi hóa đến axit nitric.
Các muối nitrit bền nhiệt hơn HNO2 và có thể tồn tại độc lập. Phần lớn các nitrit tan tốt trong nước, trừ AgNO2. Nitrit của các kim loại kiềm nóng chảy không phân hủy. Cũng như ion NO2-, đa số muối nitrit không có màu.
Trong môi trường axit, muối nitrit có tính oxi hóa và tính khử như axit nitrơ. 6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Muối NaNO2 được dùng rộng rãi trong công nghiệp hóa học, nhất là công nghiệp nhuộm azo [9]. Tính chất lí, hóa học của nitrat Trong muối nitrat, ion NO3- có cấu tạo hình đa giác đều với góc ONO bằng 1200 và độ dài liên kết N-O bằng 1,218 A0. Trong đó nguyên tử nitơ ở trạng thái lai hóa sp2, ba obitan lai hóa tạo thành ba liên kết σ với ba nguyên tử oxi.
Obitan 2p còn lại ở nguyên tử nitơ tạo nên một liên kết π không định chỗ với nguyên tử oxi [3,9]. Muối nitrat khan của kim loại kiềm khá bền với nhiệt (chúng có thể thăng hoa trong chân không ở 380 - 500oC). Còn các nitrat của kim loại khác dễ phân hủy khi đun nóng. Nitrat là muối của axit kém bền HNO3.
HNO3 bị thủy phân dưới tác dụng của ánh sáng, dung dịch có màu vàng. Trong nước, HNO3 là axit mạnh nên phân li hoàn toàn. Tất cả các muối nitrat đều tan trong nước và là chất điện li mạnh. Trong dung dịch, chúng phân li hoàn toàn thành các ion.
Ion NO3- không có màu, nên màu của một số muối nitrat là do màu của cation kim loại trong muối tạo nên. Một số muối nitrat như NaNO3, NH4NO3,,. hấp thụ hơi nước trong không khí nên dễ bị chảy rữa. Các muối nitrat dễ bị phân hủy.
Độ bền nhiệt của muối nitrat phụ thuộc vào bản chất của cation tạo muối. Muối nitrat của các kim loại hoạt động mạnh (kali, natri,.) bị phân hủy thành muối nitrit và oxi. Muối nitrat của magie, kẽm, sắt, chì, đồng,.