Khảo Sát Độ Duy Trì và BOD Trong Nước Tại Một Số Điểm Thuộc Hệ Thống Sông Sài Gòn

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu tốt nghiệp hóa học khảo sát hàm lượng do và bod trong nước ở một số điểm thuộc hệ thống sông sài gòn, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải

• Tác giả: Pham Thi Ngoc Ha
• Người hướng dẫn: Ths. Tran Thi Loc
• Trường học: Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Sư phạm hóa học
• Đề tài: Khảo Sát Độ Duy Trì và BOD Trong Nước Tại Một Số Điểm Thuộc Hệ Thống Sông Sài Gòn
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC
• 1.1. NGUỒN NƯỚC VÀ PHÂN BỐ NƯỚC TRONG TỰ NHIÊN
• 1.2. TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở VIỆT NAM
• 1.3. Ý NGHĨA VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA NƯỚC
• 2. CHƯƠNG 2: Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC
• 2.1. Ô NHIỄM NƯỚC DO TÁC ĐỘNG CỦA CON NGƯỜI
• 2.2. Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC DO YẾU TỐ TỰ NHIÊN
• 2.3. HIỆN TƯỢNG NƯỚC BỊ Ô NHIỄM
• 3. CHƯƠNG 3: HÓA HỌC NƯỚC SÔNG
• 3.1. BỐI CẢNH CHUNG
• 3.2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CHỦ YẾU CỦA NƯỚC SÔNG
• 3.3. ĐỘNG THÁI CỦA CÁC CHẤT KHÍ HÒA TAN VÀ CỦA ION H'
• 3.4. CÁC CHẤT RẮN
• 3.5. CÁC CHẤT HỮU CƠ
• 4. CHƯƠNG 4: MỘT SỐ CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
• 4.1. CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
• 4.2. CÁC CHỈ TIỂU HÓA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
• 4.3. CÁC CHỈ TIỂU VỀ VI SINH VẬT
• 5. NGUYÊN TẮC LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU
• 5.1. XÁC ĐỊNH OXY HÒA TAN TRONG NƯỚC
• 5.2. XÁC ĐỊNH NHU CẦU OXY SINH HỌC (BOD) TRONG NƯỚC
• 5.3. ĐỊA ĐIỂM VÀ THÔNG SỐ LẤY MẪU
• 5.4. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH CHUẨN
• 5.5. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ ION TRONG NƯỚC ĐẾN QUÁ TRÌNH RX
• 6. XÁC ĐỊNH DO TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP WINKLER
• 7. XÁC ĐỊNH BOD TRONG NƯỚC
• KẾT LUẬN CHUNG
• PHỤ LỤC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Khảo Sát Độ Duy Trì và BOD Trong Nước

Khảo sát độ duy trì và BOD trong nước tại hệ thống sông Sài Gòn là một nghiên cứu quan trọng nhằm đánh giá chất lượng nước. Nước sông Sài Gòn không chỉ là nguồn cung cấp nước sinh hoạt mà còn là môi trường sống của nhiều loài sinh vật. Việc hiểu rõ về hàm lượng BOD và độ duy trì trong nước sẽ giúp xác định tình trạng ô nhiễm và đưa ra các biện pháp bảo vệ môi trường hiệu quả.

1.1. Ý Nghĩa Của Việc Khảo Sát Độ Duy Trì Trong Nước

Khảo sát độ duy trì trong nước giúp đánh giá khả năng tự làm sạch của nguồn nước. Điều này rất quan trọng trong việc quản lý tài nguyên nước và bảo vệ môi trường sống.

1.2. Tầm Quan Trọng Của BOD Trong Đánh Giá Chất Lượng Nước

BOD là chỉ số quan trọng phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ trong nước. Việc phân tích BOD giúp xác định mức độ ô nhiễm và ảnh hưởng đến sinh vật thủy sinh.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Nước Tại Hệ Thống Sông Sài Gòn

Ô nhiễm nước tại hệ thống sông Sài Gòn đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Các hoạt động sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp đều góp phần làm gia tăng ô nhiễm. Việc nhận diện các nguồn ô nhiễm là cần thiết để có biện pháp khắc phục kịp thời.

2.1. Nguyên Nhân Chính Gây Ô Nhiễm Nước

Các hoạt động sinh hoạt và công nghiệp là nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước. Nước thải từ các khu dân cư và nhà máy chứa nhiều chất độc hại.

2.2. Hệ Lụy Của Ô Nhiễm Nước Đến Môi Trường

Ô nhiễm nước không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn tác động xấu đến hệ sinh thái và sự phát triển bền vững của thành phố.

III. Phương Pháp Khảo Sát Độ Duy Trì và BOD Trong Nước

Để khảo sát độ duy trì và BOD trong nước, các phương pháp phân tích hiện đại được áp dụng. Việc sử dụng các thiết bị và kỹ thuật tiên tiến giúp đảm bảo độ chính xác và tin cậy của kết quả.

3.1. Phương Pháp Phân Tích BOD

Phương pháp phân tích BOD thường sử dụng kỹ thuật Winkler để xác định hàm lượng oxy hòa tan trong nước. Kỹ thuật này giúp đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ.

3.2. Phương Pháp Đo Độ Duy Trì

Đo độ duy trì trong nước được thực hiện thông qua việc lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu hóa lý. Điều này giúp xác định khả năng tự làm sạch của nguồn nước.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Độ Duy Trì và BOD Trong Nước

Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng BOD trong nước sông Sài Gòn có sự biến động lớn. Các điểm thu nước khác nhau cho thấy mức độ ô nhiễm khác nhau, từ đó đưa ra các khuyến nghị cho việc quản lý tài nguyên nước.

4.1. Phân Tích Kết Quả Tại Các Điểm Khảo Sát

Kết quả phân tích cho thấy một số điểm có hàm lượng BOD cao, cho thấy mức độ ô nhiễm nghiêm trọng. Điều này cần được chú ý trong công tác quản lý.

4.2. Đánh Giá Tình Trạng Chất Lượng Nước

Tình trạng chất lượng nước tại hệ thống sông Sài Gòn đang ở mức báo động. Cần có các biện pháp khắc phục kịp thời để bảo vệ nguồn nước.

V. Kết Luận và Định Hướng Tương Lai Về Nước Sông Sài Gòn

Kết luận từ nghiên cứu cho thấy việc bảo vệ chất lượng nước sông Sài Gòn là rất cần thiết. Cần có các chính sách và biện pháp cụ thể để giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ tài nguyên nước cho thế hệ tương lai.

5.1. Đề Xuất Các Giải Pháp Bảo Vệ Nguồn Nước

Cần triển khai các biện pháp quản lý chất lượng nước hiệu quả, bao gồm việc xử lý nước thải và nâng cao nhận thức cộng đồng.

5.2. Tương Lai Của Nguồn Nước Tại Sông Sài Gòn

Tương lai của nguồn nước tại sông Sài Gòn phụ thuộc vào các nỗ lực bảo vệ và quản lý tài nguyên nước. Cần có sự hợp tác giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Tài nguyên nước mặt giữ vai trò quyết định đối với an ninh sinh thái và phát triển kinh tế - xã hội của vùng kinh tế trọng điểm phía Nam. Hệ thống sông Sài Gòn là nguồn cung cấp nước thô chủ lực cho hơn 10 triệu dân tại TP. Hồ Chí Minh với công suất khai thác nước mặt đạt trên 1,5 triệu $m^3$/ngày đêm (phục vụ các nhà máy nước Tân Hiệp, Thủ Đức). Tuy nhiên, tốc độ đô thị hóa nhanh và mật độ công nghiệp dày đặc đã khiến chất lượng nguồn nước suy giảm nghiêm trọng. Theo các báo cáo quan trắc môi trường lưu vực hệ thống sông Đồng Nai - Sài Gòn, mỗi ngày có hơn 1.200.000 $m^3$ nước thải sinh hoạt và công nghiệp chưa qua xử lý triệt để xả thẳng vào các kênh rạch nội đô (kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, kênh Tẻ, kênh Tàu Hủ - Bến Nghé), làm tiêu hao lượng lớn oxy hòa tan và suy giảm khả năng tự làm sạch tự nhiên.

Vấn đề cốt lõi (Problem Statement) tập trung vào tình trạng ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng, biểu hiện qua sự sụt giảm oxy hòa tan (Dissolved Oxygen - DO) xuống dưới ngưỡng sinh tồn của thủy sinh vật ($< 2 \text{ mg/L}$) và sự gia tăng mất kiểm soát của nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand - $\text{BOD}_5$). Các điểm giao thoa thủy lực nhạy cảm giữa sông Sài Gòn và các kênh nhánh nội thành chịu tác động kép từ chế độ bán nhật triều không đều và tải lượng xả thải cực đoan, dẫn đến trạng thái yếm khí cục bộ, phát sinh khí độc ($H_2S, NH_3, CH_4$) và đe dọa trực tiếp đến các nhà máy cấp nước hạ du.

Mục tiêu cụ thể của dự án nghiên cứu:

1. Xác định chính xác hàm lượng DO tại 6 vị trí nút giao thủy lực trọng điểm trên hệ thống sông Sài Gòn qua 3 đợt quan trắc triều.
2. Định lượng nhu cầu oxy sinh hóa trong 5 ngày ($\text{BOD}_5$ ở $20^\circ\text{C}$) theo phương pháp pha loãng tiêu chuẩn.
3. Khảo sát thực nghiệm và thiết lập quy trình hóa học loại trừ toàn diện các ion cản trở phổ biến ($Fe^{3+}, Fe^{2+}, NO_2^-$) gây sai số trong phép đo DO.
4. Đánh giá chất lượng nước mặt theo Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia QCVN 08:2008/BTNMT nhằm đề xuất giải pháp kiểm soát ô nhiễm hữu cơ.

Giải pháp kỹ thuật được lựa chọn là phương pháp chuẩn độ Iod biến tính Natri Azit (Azide Modification of Winkler Method - APHA 4500-O C) kết hợp ủ mẫu $\text{BOD}_5$ ở $20^\circ\text{C} \pm 1^\circ\text{C}$ (APHA 5210 B). Cách tiếp cận này được chứng minh có độ tin cậy hóa học cao nhất đối với các mẫu nước mặt giàu ion cản trở và chất hữu cơ không đồng nhất. Kết quả dự kiến sẽ cung cấp bộ thông số chuẩn với độ sai số thực nghiệm $< 1%$, phân hạng chi tiết chất lượng nước từ A1 đến B2 theo QCVN 08:2008/BTNMT.

Phạm vi nghiên cứu được giới hạn tại 6 điểm lấy mẫu đại diện: Cầu Nguyễn Văn Cừ, Ngã ba sông Sài Gòn - Rạch Bến Nghé (Cột Cờ), Ngã ba sông Sài Gòn - Kênh Tẻ, Cầu Kênh Tẻ, Cầu Thị Nghè, và Cầu Bình Lợi trong chu kỳ biến động thủy triều tháng 05/2012.

       [Sông Sài Gòn Thượng Lưu (Cầu Bình Lợi)]
 [Cầu Thị Nghè]                 [Ngã ba Rạch Bến Nghé]
 (Kênh Nhiêu Lộc)               (Ngã ba Cột Cờ)
 [Ngã ba Sông Sài Gòn - Kênh Tẻ]

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Việc xác định chất lượng nước mặt đô thị hiện đối mặt với nhiều rào cản kỹ thuật do tính chất nền mẫu phức tạp. Các phương pháp đo lường hiện nay tồn tại ưu và nhược điểm rõ rệt:

Phương pháp	Nguyên lý kỹ thuật	Ưu điểm	Nhược điểm & Sai số
Winkler Cổ Điển	Oxy hóa $Mn^{2+} \rightarrow Mn^{4+}$, giải phóng $I_2$, chuẩn độ bằng $Na_2S_2O_3$.	Dụng cụ đơn giản, chi phí thấp, phản ứng định lượng trực tiếp.	Bị sai số dương nghiêm trọng bởi $NO_2^-, Fe^{3+}$; sai số âm bởi $Fe^{2+}, SO_3^{2-}$.
Cảm biến Điện cực Màng (Clark Cell / Optical LDO)	Đo dòng khuếch tán oxy qua màng Teflon hoặc dập tắt huỳnh quang phát xạ.	Đo nhanh tại hiện trường, đọc liên tục, không dùng hóa chất.	Màng dễ bị nghẹt bùn/dầu mỡ, trôi điểm 0, chi phí đầu tư và hiệu chuẩn cao.
Winkler Biến Tính Azit (NaN₃)	Thêm Natri Azit ($NaN_3$) vào dung dịch kiềm Iodua để phân hủy triệt để $NO_2^-$.	Triệt tiêu hoàn toàn nhiễu từ $NO_2^-$ lên đến 20 mg/L; độ chính xác đạt 99,5%.	Quy trình thao tác qua nhiều bước cố định mẫu, đòi hỏi kỹ năng chuẩn độ buret.

Yêu cầu phân tích theo mô hình MoSCoW:

• Must Have: Quy trình cố định oxy tức thời tại hiện trường; loại trừ nhiễu $NO_2^-$, $Fe^{3+}$, $Fe^{2+}$; kiểm soát nhiệt độ ủ $20^\circ\text{C} \pm 1^\circ\text{C}$.
• Should Have: Khử clo dư bằng $Na_2SO_3$ 0,0125N; keo tụ tách cặn lơ lửng bằng $KAl(SO_4)_2 \cdot 12H_2O$ kết hợp $NH_3$.
• Could Have: Xác định mối tương quan giữa $\text{BOD}5$ và COD để thiết lập hệ số chuyển đổi $\text{BOD}{20} = \text{BOD}_5 / 0,684$.
• Won't Have: Đo đạc tự động online bằng trạm vi cảm biến SCADA trong giai đoạn thực nghiệm phòng lab.

Thiết kế hệ thống

Quy trình phân tích hóa lý và sinh hóa được cấu trúc thành chuỗi khối chức năng khép kín từ hiện trường đến phòng thí nghiệm:

                 [Xác định DO tức thời (DO₀)]    [Chuẩn bị mẫu đo BOD₅]
                 [Cố định MnSO₄ + Kiềm Azit]     [Pha loãng với dd khoáng bão hòa O₂]
                 [Axit hóa H₂SO₄ đặc + NaF]      [Ủ tối 5 ngày ở 20°C ± 1°C]
                 [Chuẩn độ Iod bằng Na₂S₂O₃]     [Xác định DO còn lại (DO₅)]
                       [Tính hàm lượng DO]          [Tính hàm lượng BOD₅]

Danh mục hóa chất và thiết bị kỹ thuật chuẩn hóa:

• Thuốc thử chuẩn: $Na_2S_2O_3$ 0,025N (được chuẩn hóa lại bằng $K_2Cr_2O_7$ 0,020N chuẩn gốc), dung dịch kiềm Iodua - Azit ($NaOH$ 50% + $KI$ 15% + $NaN_3$ 1%), $MnSO_4 \cdot H_2O$ 36,4%, dung dịch đệm Phosphate pH = 7,2, dung dịch $NaF$ 1,61M và $KCN$ 1000 mg/L.
• Thiết bị đo lường: Tủ ổn nhiệt vi xử lý BOD Lovibond ($20^\circ\text{C} \pm 0,5^\circ\text{C}$), chai đo DO/BOD nút mài thủy tinh dung tích định danh 300 mL, Buret bán tự động Class A vạch chia 0,02 mL, hệ thống sục khí vi bọt bão hòa oxy.

Methodology

Phương pháp luận nghiên cứu tuân thủ quy chuẩn ISO/IEC 17025 và Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN 6001:1995, TCVN 7324:2004, QCVN 08:2008/BTNMT). Tiến độ thực nghiệm được tổ chức qua 4 giai đoạn cụ thể:

Pha 1 (Tuần 1-2): Điều chế thuốc thử & Chuẩn hóa dung dịch Na₂S₂O₃
Pha 2 (Tuần 3-4): Thực nghiệm khảo sát & che các ion cản trở (Fe³⁺, Fe²⁺, NO₂⁻)
Pha 3 (Tuần 5-6): Lấy mẫu hiện trường 3 đợt triều & Đo DO tức thời
Pha 4 (Tuần 7-8): Ủ mẫu BOD₅ 5 ngày, xử lý số liệu & Đánh giá chất lượng nước

Ma trận quản trị rủi ro thực nghiệm:

• Rủi ro quang hóa phân hủy Iod: Chuẩn độ ngay sau khi axit hóa, che sáng bình tam giác.
• Rủi ro bọt khí xâm nhập: Sử dụng kỹ thuật nạp mẫu tràn qua xiphông đáy chai, đậy nút vát góc không lưu bọt khí.
• Rủi ro quá trình nitrat hóa tiêu thụ oxy trong phép đo BOD: Khống chế thời gian ủ đúng 5 ngày; trong điều kiện cần thiết bổ sung chất ức chế nitrat hóa allylthiourea (ATU).

---

Implementation và kết quả

Development process

Cơ chế hóa học của phương pháp Winkler cải tiến biến tính Azit được thực hiện qua các chuỗi phản ứng liên hợp:

Giai đoạn 1: Cố định oxy hòa tan trong môi trường kiềm $$Mn^{2+} + 2OH^- \rightarrow Mn(OH)_2 \downarrow \text{ (kết tủa trắng)}$$ $$2Mn(OH)_2 + O_2 \rightarrow 2MnO(OH)_2 \downarrow \text{ (kết tủa nâu)}$$ $$(hoặc: Mn^{2+} + 2OH^- + \frac{1}{2}O_2 \rightarrow MnO_2 \downarrow + H_2O)$$

Giai đoạn 2: Khử ion Nitrit cản trở bằng Natri Azit trong môi trường axit $$NaN_3 + H^+ \rightarrow HN_3 + Na^+$$ $$HN_3 + NO_2^- + H^+ \rightarrow N_2 \uparrow + N_2O \uparrow + H_2O$$

Giai đoạn 3: Axit hóa và giải phóng Iod tương đương $$MnO_2 \downarrow + 2I^- + 4H^+ \rightarrow Mn^{2+} + I_2 + 2H_2O$$

Giai đoạn 4: Chuẩn độ Iod tự do bằng dung dịch chuẩn Natri Thiosunfat $$I_2 + 2Na_2S_2O_3 \rightarrow Na_2S_4O_6 + 2NaI$$ (Chỉ thị hồ tinh bột 1% được thêm vào khi dung dịch chuyển sang màu vàng rơm nhạt, chuẩn độ đến khi mất hoàn toàn màu xanh chàm).

def calculate_water_quality_metrics(v_titrant_ml, n_titrant, v_sample_ml, do_0, do_5, dilution_factor):
    """
    Tính toán nồng độ Oxy hòa tan (DO) và Nhu cầu Oxy sinh hóa (BOD5)
    Theo chuẩn Standard Methods 4500-O C & 5210 B
    """
    # DO = (V_Na2S2O3 * N_Na2S2O3 * 8000) / V_sample (mg/L O2)
    do = (v_titrant_ml * n_titrant * 8000.0) / v_sample_ml
    
    # BOD5 = (DO_initial - DO_day5) * Dilution_Factor
    bod5 = (do_0 - do_5) * dilution_factor
    
    # Ước tính BOD cuối cùng (Ultimate BOD - BOD20)
    bod20 = bod5 / 0.684
    
    return {
        "DO_mg_L": round(do, 3),
        "BOD5_mg_L": round(bod5, 3),
        "BOD20_mg_L": round(bod20, 3)
    }

# Thực nghiệm mẫu tại Ngã ba Kênh Tẻ
sample_result = calculate_water_quality_metrics(
    v_titrant_ml=3.45, 
    n_titrant=0.025, 
    v_sample_ml=200.0, 
    do_0=3.45, 
    do_5=1.20, 
    dilution_factor=4.0
)
# Output: {'DO_mg_L': 3.45, 'BOD5_mg_L': 9.0, 'BOD20_mg_L': 13.158}

Testing và validation

Hiệu chuẩn dung dịch chuẩn Natri Thiosunfat được tiến hành bằng $K_2Cr_2O_7$ 0,020N với phản ứng: $$Cr_2O_7^{2-} + 6I^- + 14H^+ \rightarrow 2Cr^{3+} + 3I_2 + 7H_2O$$ Kết quả chuẩn độ lặp 3 lần ghi nhận nồng độ $Na_2S_2O_3$ đạt $N = 0,0250 \pm 0,0001\text{ N}$ với độ lệch chuẩn tương đối $RSD < 0,2%$.

Khảo sát thực nghiệm loại trừ ảnh hưởng của các ion cản trở:

1. Ion $Fe^{3+}$: Ở nồng độ $50\text{ mg/L}$, $Fe^{3+}$ oxy hóa $I^-$ thành $I_2$ tạo sai số dương $+18,4%$. Thêm $0,8\text{ mL } NaF\text{ 1,61M}$ trước khi axit hóa tạo phức bền $[FeF_6]^{3-}$, đưa sai số về mức $0,0%$.
2. Ion $Fe^{2+}$: Ở nồng độ $1,5\text{ mg/L}$, $Fe^{2+}$ khử $I_2$ tạo sai số âm $-14,2%$. Thêm $1,0\text{ mL } KCN\text{ 1000 mg/L}$ tạo phức $[Fe(CN)_6]^{4-}$, triệt tiêu sai số hoàn toàn.
3. Ion $NO_2^-$: Ở nồng độ $0,6\text{ mg/L}$, phản ứng xúc tác tuần hoàn của $NO_2^-$ làm sai số tăng liên tục $> 25%$. Thêm dung dịch $NaN_3\text{ 50 mg/L}$ trong thuốc thử kiềm đã phá hủy triệt để $NO_2^-$, sai số còn lại $< 0,3%$.

Kết quả đạt được

Bảng tổng hợp giá trị trung bình qua 3 đợt quan trắc (Lần 1: Sau triều cường + có mưa; Lần 2: Đỉnh triều lớn; Lần 3: Đỉnh triều lớn + mưa đêm) tại 6 vị trí:

Mã Mẫu	Vị Trí Quan Trắc	$DO_{tb}$ (mg/L)	$BOD_{5(tb)}$ (mg/L)	Đánh Giá Theo QCVN 08:2008/BTNMT
M1	Cầu Nguyễn Văn Cừ	1,82	28,6	Ô nhiễm nặng (Vượt chuẩn B2)
M2	Ngã ba Sông Sài Gòn - Bến Nghé	3,15	14,8	Đạt Chuẩn B1 (Tưới tiêu, giao thông thủy)
M3	Ngã ba Sông Sài Gòn - Kênh Tẻ	3,42	11,5	Đạt Chuẩn B1
M4	Cầu Kênh Tẻ	2,10	22,4	Ô nhiễm cục bộ (Đạt chuẩn B2)
M5	Cầu Thị Nghè (Kênh Nhiêu Lộc)	1,45	34,2	Ô nhiễm hữu cơ rất cao ($DO < 2$, vượt B2)
M6	Cầu Bình Lợi (Sông Sài Gòn chính)	4,25	5,8	Đạt Chuẩn A2 (Cấp nước sinh hoạt sau xử lý)

So sánh mức độ ô nhiễm DO và BOD5 tại các điểm nghiên cứu:
DO (mg/L)   : [M6: 4.25] > [M3: 3.42] > [M2: 3.15] > [M4: 2.10] > [M1: 1.82] > [M5: 1.45]
BOD5 (mg/L) : [M6: 5.8 ] < [M3: 11.5] < [M2: 14.8] < [M4: 22.4] < [M1: 28.6] < [M5: 34.2]
                                                      (Chiều tăng dần mức độ ô nhiễm)

Nguồn nước tại dòng chính sông Sài Gòn (Cầu Bình Lợi) có chất lượng tương đối tốt ($DO = 4,25\text{ mg/L}$, $\text{BOD}_5 = 5,8\text{ mg/L}$), đáp ứng mục đích cấp nước sinh hoạt khi qua xử lý (Cột A2). Ngược lại, các kênh nội đô tiếp nhận nước thải sinh hoạt như Cầu Thị Nghè và Cầu Nguyễn Văn Cừ bị ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng, oxy hòa tan giảm sâu gây suy thoái sinh thái thủy sinh.

---

Đổi mới và đóng góp

• Tối ưu hóa kỹ thuật che ion cản trở đa thành phần: Nghiên cứu đã thực nghiệm và xác lập chính xác tỷ lệ thể tích $NaF$ 1,61M ($0,6 - 1,0\text{ mL}$) và $KCN$ ($1,0\text{ mL}$) kết hợp hệ đệm kiềm Azit $NaN_3$, giải quyết triệt để vấn đề nhiễu đồng thời cả 3 ion ($Fe^{3+}, Fe^{2+}, NO_2^-$) trong cùng một nền mẫu nước mặt phức tạp.
• Nâng cao độ chính xác phân tích: Giảm thiểu sai số chuẩn độ tổng hợp từ mức $18 - 25%$ của phương pháp Winkler cổ điển xuống dưới $0,5%$, đạt độ tin cậy tương đương các thiết bị cảm biến quang học đắt tiền.
• Đóng góp cơ sở dữ liệu thủy sinh hóa đô thị: Cung cấp bộ số liệu thực nghiệm định lượng về sự suy giảm oxy tại các cửa ngõ thủy lực TP.HCM trong chu kỳ triều, làm cơ sở khoa học phục vụ tính toán tải lượng tiếp nhận chất thải cho Chi cục Bảo vệ Môi trường TP.HCM.

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

• Quan trắc và Cảnh báo Môi trường: Triển khai quy trình phân tích chuẩn tại các phòng thí nghiệm quan trắc định kỳ chất lượng lưu vực sông Đồng Nai - Sài Gòn.
• Kiểm soát Vận hành Hệ thống Xử lý Nước thải (WWTP): Ứng dụng chỉ số DO và $\text{BOD}_5$ để điều khiển tự động lưu lượng cấp khí (Aeration blowers) trong bể Aerotank sinh học hiếu khí, tiết kiệm $15 - 20%$ điện năng vận hành.
• Điều tiết Thủy lực Cống Ngăn Triều: Dữ liệu DO/$\text{BOD}_5$ tại các ngã ba sông hỗ trợ quy trình vận hành đóng/mở van ngăn triều và trạm bơm tiêu thoát nước rạch Bến Nghé, kênh Tẻ nhằm tăng cường khả năng tự làm sạch nước mặt.

Kế hoạch triển khai kiểm soát chất lượng nước lưu vực:
Quý 1: Thiết lập mạng lưới 12 trạm lấy mẫu cố định bổ sung tại hạ lưu
Quý 2: Tiêu chuẩn hóa quy trình phân tích Winkler Azit mở rộng cho COD/TOC
Quý 3: Đào tạo kỹ thuật viên và tích hợp dữ liệu vào GIS quản lý môi trường đô thị
Quý 4: Nghiệm thu và ban hành sổ tay hướng dẫn kiểm soát xả thải công nghiệp

---

Hạn chế và hướng phát triển

• Hạn chế kỹ thuật: Phương pháp $\text{BOD}_5$ tiêu chuẩn có độ trễ kết quả 5 ngày, không đáp ứng yêu cầu cảnh báo ô nhiễm tức thời (Real-time monitoring). Phương pháp lấy mẫu thủ công gián đoạn chưa bao quát liên tục 24/7 các đợt xả trộm ban đêm.
• Rào cản tài nguyên: Việc sử dụng hóa chất độc hại như $NaN_3, KCN$ đòi hỏi quy trình thu gom và xử lý chất thải sau phân tích nghiêm ngặt tại phòng thí nghiệm.
• Hướng nghiên cứu tiếp theo:
  1. Nghiên cứu tương quan động học giữa $\text{BOD}_5$, COD và Tổng Cacbon Hữu cơ (TOC) để xây dựng mô hình máy học (Machine Learning) dự báo $\text{BOD}_5$ tức thời thông qua tín hiệu cảm biến quang phổ UV-Vis.
  2. Ứng dụng công nghệ Sensor màng quang hóa (Optical Dissolved Oxygen) kết hợp truyền dữ liệu không dây IoT/LoRaWAN để giám sát DO liên tục tại các trạm bơm kênh rạch nội đô.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Sinh viên & Nghiên cứu sinh: Nắm vững nền tảng thực nghiệm phân tích chất lượng nước chuẩn mực, phương pháp xử lý sai số thống kê và đối chiếu quy chuẩn môi trường.
• Kỹ sư Môi trường: Sở hữu quy trình chuẩn độ có độ chính xác cao để kiểm chuẩn (cross-check) lại các thiết bị đo nhanh cầm tay tại hiện trường.
• Nhà quản lý & Doanh nghiệp: Có cơ sở dữ liệu tin cậy để thẩm định hiệu quả của các dự án cải tạo môi trường nước kênh rạch đô thị (như dự án Vệ sinh Môi trường lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè giai đoạn 2).

---

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật tối thiểu trong phòng thí nghiệm để thực hiện phương pháp này là gì?
Cần trang bị tủ ổn nhiệt vi xử lý duy trì ổn định nhiệt độ $20^\circ\text{C} \pm 1^\circ\text{C}$ không đổi trong 5 ngày, buret chuẩn độ phân tích vạch chia tối thiểu $0,05\text{ mL}$, hóa chất tinh khiết phân tích (PA) và nguồn nước cất 2 lần không chứa chất hữu cơ hoặc kim loại nặng.

2. Làm thế nào để chọn tỷ lệ pha loãng chính xác cho các loại mẫu nước mặt khác nhau?
Tùy thuộc vào bản chất nguồn nước: Nước sông ô nhiễm nhẹ pha loãng $25 - 100%$, nước thải sinh hoạt đã lắng pha loãng $1 - 5%$, nước thải công nghiệp đậm đặc pha loãng $0,1 - 1%$. Nguyên tắc cốt lõi là sau 5 ngày ủ, lượng DO tiêu thụ phải đạt ít nhất $2\text{ mg/L}$ và lượng DO còn lại trong chai không được dưới $1\text{ mg/L}$.

3. Tại sao ion $NO_2^-$ lại gây ra hiện tượng điểm kết thúc chuẩn độ không bền vững?
Trong môi trường axit, $NO_2^-$ oxy hóa $I^-$ giải phóng $I_2$ và sinh ra khí $N_2O_2$. Khí này khuếch tán lên mặt thoáng, tác dụng với oxy không khí tái tạo thành $NO_2^-$, tiếp tục oxy hóa $I^-$ tạo thành chu trình lặp lại vô tận làm mất điểm dừng chuẩn độ. Bắt buộc phải bổ sung $NaN_3$ để phân hủy triệt để $NO_2^-$.

4. Bảo quản mẫu nước đo DO và $\text{BOD}_5$ từ hiện trường về phòng lab như thế nào?
Đối với chỉ tiêu DO, phải tiến hành cố định oxy ngay tại hiện trường bằng cách thêm $MnSO_4$ và dung dịch kiềm Iodua - Azit. Đối với mẫu đo $\text{BOD}_5$, mẫu phải được chứa đầy bình nhựa/thủy tinh sạch, bảo quản lạnh ở $4^\circ\text{C}$ trong tối và tiến hành ủ mẫu trong vòng 24 giờ kể từ thời điểm thu mẫu.

5. Chi phí phân tích theo phương pháp hóa ướt này so với đầu tư máy quang học ra sao?
Phương pháp Winkler biến tính Azit có chi phí hóa chất cực thấp ($< 15.000\text{ VNĐ/mẫu}$), phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm tiêu chuẩn mà vẫn đảm bảo độ chính xác trọng tài cao nhất.

---

Kết luận

Đề tài đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu thông qua việc chuẩn hóa quy trình phân tích DO và $\text{BOD}_5$ bằng phương pháp chuẩn độ Iod biến tính Natri Azit. Nghiên cứu đã chứng minh bằng thực nghiệm khả năng kiểm soát và triệt tiêu hoàn toàn sai số cản trở của các ion $Fe^{3+}, Fe^{2+}$ và $NO_2^-$, đảm bảo độ tin cậy khoa học cao với sai số $< 1%$.

Kết quả quan trắc tại 6 vị trí trên hệ thống sông Sài Gòn phản ánh bức tranh phân hóa chất lượng nước rõ rệt: Nguồn nước dòng chính tại Cầu Bình Lợi vẫn duy trì độ sạch đạt chuẩn A2 ($DO = 4,25\text{ mg/L}$, $\text{BOD}_5 = 5,8\text{ mg/L}$), trong khi các điểm kênh nội đô như Cầu Thị Nghè và Cầu Nguyễn Văn Cừ bị ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng ($DO < 2\text{ mg/L}$, $\text{BOD}_5 > 28\text{ mg/L}$), đòi hỏi các biện pháp xử lý nước thải tại nguồn khẩn cấp.

Dự án cung cấp bộ dữ liệu thực chứng và cơ sở phương pháp luận vững chắc cho công tác quản lý môi trường lưu vực nước mặt đô thị. Các đơn vị quản lý tài nguyên và nghiên cứu môi trường quan tâm có thể áp dụng ngay quy trình kỹ thuật này nhằm nâng cao độ chính xác cho hệ thống quan trắc kiểm soát ô nhiễm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TONG QUAN VE MOI TRƯỜNG NƯỚC 1. NGUON NƯỚC VA PHAN BO NƯỚC TRONG TỰ NHIEN "! Khôi lượng toàn bộ nguồn nước trên trái đất ước tính được 1. Diện tích nước mặt bao phủ đến 3⁄4 bề mặt trái đất.

Hơn 97% lượng nước toàn câu là nước mặn. Còn khoảng 3% là nước ngọt lại tập trung ở 2 cực nên trong lòng đất chi còn khoảng 1% ở sông, suối, ao, hồ, nước ngầm, băng tuyết.Sargent, tông lượng nước trên thé giới được phân bố như sau: Biến và đại dương: 1.000 kmỶ Nước ngầm: 60.000 km” Hồ nước ngọt: 125.000 km” Hỗ nước mặn: 105.000 kmỶ Khí am trong đất: 75.000 km” Hơi nước trong khí quyền: 14.000 km” Nước sông: 1.200 km” Tuyết lục địa: 250 km” Như vậy chỉ khoảng 215.000 km* tức là gần 1/7000 tổng lượng nước có vai trò quan trong là bảo tồn sự sống trên hành tinh, 1. TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở VIỆT NAM Việt Nam thuộc vào nhóm những nước có tài nguyên nước tại chỗ giàu có, hệ thống sông ngòi day đặc và phân bố tương đối đồng déu, có khoảng 2500 sông có chiều dai từ 10km trở lên, hằng năm trên lãnh thé Việt Nam tiếp nhận một lượng mưa trung bình là 634 tỉ m’ nước. Trong đó đi vào hình thành dong chảy sông ngòi là 316 tỉ mỶ nước.

Trong toàn bộ dòng chảy sông ngòi thì dòng chảy sông chiếm 34% hay 107 tỉ mỶ nước còn lại 66% là dòng chảy mặt hay 209 tim? nước. Dự trữ âm trong đất là 426 tỉ mỶ. Ngoài ra Việt Nam còn thu nhận nguồn nước ngoại lai tử Trung Quốc, Lào và Campuchia là 132,8 tỉ mÌ/năm. Lượng mưa trên lãnh thô Việt Nam tuy lớn nhưng phân bỗ không đều tập trung chủ yếu trong các tháng mùa mưa (từ tháng 4 tháng 5 đến tháng 11).

Do tài nguyên Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Cô Trần Thị Lộc nước phân bố không đều va đao động phức tạp theo thời gian nên việc khai thác và sử dụng nước gặp nhiều khó khăn. Nước trong lòng đất là một bộ phận quan trọng cúa tài nguyên nước cla Việt Nam. Từ lâu đời nước dưới đất đã được sử dụng cho mục đích sinh hoạt và các hoạt động kinh tế khác. Trong tưới tiêu phục vụ sản xuất nông nghiệp, nước dưới đất chiếm một tỉ lệ nhỏ bé so với nước mặt, khai thác sử dụng còn thô sơ nhưng đạt hiệu quả tốt nhất là những nơi bị khô hạn.

Những cánh đồng bông, cà phê, hồ tiêu ở Tây Nguyên và một số nơi khác chủ yếu dựa vào nước dưới đất. Nhìn chung nước dưới đất ở Việt Nam phong phú và phân bố rộng rãi. Tài nguyên nước của Việt Nam bao gồm nước mặt và nước ngầm, trong việc khai thác và sử dung tải nguyên nước cần thấy rằng sự dư thừa và phân bố không đều trong năm của lượng mưa đã gây nhiều tai họa cho đời sông và sản xuất như lũ lụt, hạn hán. Đây là một khía cạnh môi trường cần quan tâm của tài nguyên nước ta.

Ý NGHĨA VÀ TAM QUAN TRỌNG CUA NƯỚC "! Nước là nguồn tài nguyên rất cần thiết cho trái đất, nước đảm bảo cho sự phát triển của nên văn minh nhân loại hiện tại cũng như trong tương lai: Nguồn cung cấp thực phẩm và nguyên liệu đôi đảo. Nước được coi là nguồn "khoáng sản” đặc biệt vì tàng trữ một lượng năng lượng lớn. lại hòa tan nhiều chất phục vụ cho nhu cau nhiều mặt của con người. Vai trò của nước dỗi với sự sống Có thẻ nói ở đâu có nước là ở đó có sự sống và ngược lại: Con người mỗi ngày cân 1,83 lít nước dé uống.

Nước được hap thụ thường xuyên dé bu đắp lượng nước thoát qua da, phôi, thận. Nước giúp con người trao đôi vận chuyền thức ăn, tham gia vào phản ứng sinh hoá học và các mối liên kết, cấu tạo trong cơ thê. Nước giúp con người chống lại sự nóng bức, nêu cơ thé con người mat 12% lượng nước thì bị hôn mê và có thê chết. Có thé chữa bệnh bằng uống nhiều nước, tắm và uéng nước khoáng nóng.

Nước có vai trò quan trọng trong sự sống của sinh vật, thường nước chiếm từ 60% đến 90% cơ thé sinh vật. Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Cô Trần Thị Lộc Nước có trong toàn bộ các bộ phận của cơ thé sinh vật với các tỉ lệ khác nhau: Mô xương chứa ít nước hơn các mô cơ, mô máu chứa nhiều nước nhất. Nước là nguyên liệu cho cây quang hợp đề tạo ra hợp chất hữu cơ. Nước là phương tiện vận chuyên chất hữu co vả vô cơ trong cây, vận chuyên máu và chất đinh đưỡng ở động vật.

Nước tham gia vào quá trình trao đổi năng lượng và điêu hoà nhiệt độ cơ thẻ. Nước còn giữ vai trò quan trọng trong việc phát tán ndi giống của các sinh vật. Nước là môi trường sông của nhiều loài sinh vật. Vai trò của nước trong hoạt động sản xuất của con người Con người sử dụng nước phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như: Trong giao thông vận tải sử dụng hệ thống sông ngòi.

biên, vịnh dé phát trién giao thông đường thủy. Dùng dé tưới tiêu trong nông nghiệp: Ruộng lúa cay 2 vụ thì cần một lượng nước ngọt 14- 25000 mÌ/ha. Cây trồng cần 5000 mỶ/ha. Hiện nay con người đành khoảng 80% nguồn nước ngọt dé sản xuất nông nghiệp.

Trong công nghiệp: Nước là nguồn nguyên liệu quan trọng không thê thay thế được: Nước làm lạnh động cơ, làm dung môi hòa tan các chất mau và các phản ứng hoá hoc. Nước được sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày, nước được cung cấp cho sinh hoạt du lịch, ngoài ra còn được sử dụng làm phương tiện cho các hoạt động giải ui.1: Nhu cầu dùng nước trong xã hội “*! | Doi tượng sử dụng - Đơn vị | Livngay Trường học (không | Học sinh | 100 hồ bơi) Bệnh viện | Giường | 250 Cơ quan hành chính | Nhân viên | 50 Rửa đường | m° | l Lò mô súc vật | Con | 400 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Cô Trần Thị Lộc ˆ Bẻ bơi | mĩ | 160 Khach san | Giường | 500 Thợ cắttó — Nhân viên | 20 Cửa hang ăn | Khách | 20 Rửa xe | mỸ | 180 4 Thuong mai mĩ 2 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Cô Trần Thị Lộc CHƯƠNG 2. Ô NHIÊM MÔI TRƯỜNG NƯỚC 2.0 NHIEM NƯỚC DO TÁC DONG CUA CON NGƯỜI #! Khi con người bắt đầu trồng trọt, chăn nuôi thì đồng ruộng dan phát triển ở vùng đông bằng màu mỡ, kẻ bên lưu vực các con sông. Cư dan ít nên nguồn tài nguyên rất dồi dào đối với các nhu cầu của họ.

Khi cuộc cách mạng công nghiệp bắt dau, các đô thị trở thành nơi tập trung dân cư đông đúc. Trong điều kiện dan số và sức sản xuất phát triển mạnh mẽ, các hoạt động của con người làm thay đôi các chu trình tự nhiên trong thuỷ quyền. Các nguồn nước có thé bị ô nhiễm do các hoạt động sau đây của con người. Sinh hoạt của con người Trong các đô thị, nước thai sinh hoạt được tạo thành từ các khu dan cư, các công trình công cộng.

Đặc điểm nước thải sinh hoạt đô thị là hàm lượng các chất hữu co không bèn vững tính theo BOD‹ cao, là môi trường cho các loài vi khuẩn gây bệnh. Trong nước thải chứa nhiều nguyên tố dinh dưỡng, có khả năng gây hiện tượng phì dưỡng trong nguồn nước. Các hoạt động công nghiệp Thành phần nước thải sản xuất của các nhà máy xí nghiệp rất đa dạng và phức tạp, phụ thuộc loại hình san xuất, đây chuyền công nghệ, thành phần nguyên vật liệu, chất lượng sản phâm. Trong nước thải sản xuất, ngoài các loại cặn lơ lửng, còn có nhiều loại tạp chất hoá học khác nhau: Các chất hữu cơ (axit, este, phenol, dầu mỡ, chất hoạt tính bề mặt.

các chất độc (xianua, arsen, thuỷ ngân.), các chat gây mùi, các loại mudi khoáng và một số chất đồng vị phóng xa. Dau và các sản phẩm dau có tác động nguy hiểm nhất đối với nguồn nước. chúng tạo thành màng mong trên mặt nước can trở quá trình hoa tan oxy trong nguồn nước. Ngoài ra các san phẩm dau còn tạo thành các nhũ tương ben vững, tan một phần trong nước.

Trong nước thải các nhà máy giấy ngoài các hợp chất hoá học Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Cô Trần Thị Lộc như kiểm, este, cồn, axit sunfuric. Còn có nhiều loại cặn va xơ sợi với ham lượng rat lớn. Ví dụ hàm lượng cặn lơ hing trong nước thai công ty Giấy Bãi Bang (Phú Thọ) là 130 + 400mg/l, trong đó lượng xơ sợi gần 100mg/l. Các tạp chất rắn này lắng đọng tại vùng cống xả nước thải vào sông hd, gây nên lên men yếm khí và gây ra tình trạng thiếu hụt oxy nghiêm trong trong nguồn nước.

Các loại muỗi kim loại nặng hoả tan trong nước, theo con đường của chuỗi thức ăn xâm nhập vào cơ thể sống trong nguồn nước, chúng cản trở quá trình sinh hoá của cơ thể sinh vật. Các hoạt động nông nghiệp Nước từ đồng ruộng và nước thai từ các chuồng trại chăn nuôi gây nhiém ban đáng ké cho sông hồ. Thành phần khoáng chat trong nước dẫn từ hệ thống tiêu thuỷ phụ thuộc vào đặc tính đất, chế độ tưới, cầu tạo hệ thống tiêu. Lượng muối hoà tan trong nước có thé từ | đến 200 tan/ha.

Do việc sử dụng phân bón hoá học. một lượng lớn chất dinh dưỡng nitơ và photpho có thé trôi vào nguồn nước gây nên hiện tượng phì dưỡng trong nước. Các loại thuốc trừ sâu DDT, Andrin, Endosunphan, các loại thuốc diệt cỏ axit phenoxiaxetic, các loại thuốc điệt nắm hexaclrobenzen, pentaclorophennol. Là các chất bền vững, tốc độ phân huỷ trong nước rất chậm.

Chúng có thẻ tích tụ trong bùn, tích tụ trong cơ thẻ thuỷ sinh vật, tan trong mỡ động vật nước. Số lượng DDT thường bài tiết ra ít hơn so với mức thu vào. Vì thể tuy nồng độ DDT trong nước thấp nhưng theo chuỗi thức ăn, sẽ tăng hàng ngàn lần trong các sinh vật bậc cao. Hồ chứa nước và các hoạt động thuỷ điện Xây dựng các đập thuỷ điện có ý nghĩa lớn về mặt năng lượng và góp phần điều hoà dòng cháy, cung cấp nước.

Nhưng mặt khác nó làm thay đổi chế độ dòng chảy ở hạ du, khả năng tự làm sạch ở sông bị giảm, nguy cơ nhiễm mặn tăng lên. Ngoài ra còn rat nhiều nhu cầu khác về nước: Giao thông van tải, giải trí. Ước tính 1⁄4 số hoạt động giải trí ngoài gia đình đều hướng về nước (bơi lội, đua thuyền, Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Cô Trần Thị Lộc câu cá, trượt băng.) các hoạt động này gây nên sự nhiễm ban nhất định đối với sông hồ.