Giới thiệu dự án

Kênh An Kim Hải là một trong ba trục tiêu thoát nước và tiếp nhận nước thải đô thị quan trọng nhất của khu vực nội thành Hải Phòng (bên cạnh mương Đông Bắc và mương Tây Nam), chảy qua các quận tập trung mật độ dân cư cao như Lê Chân, Ngô Quyền, Hải An. Với quy mô dân số đô thị Hải Phòng đạt xấp xỉ 1,963 triệu người (thời điểm khảo sát) cùng tốc độ đô thị hóa nhanh chóng, áp lực xả thải sinh hoạt (ước tính 100 lít/người/ngày) kết hợp với nước thải từ các cơ sở tiểu thủ công nghiệp, y tế và nước mưa chảy tràn đã vượt quá dung lượng tự làm sạch (assimilative capacity) của hệ thống thủy vực hở nội đô.

Tình trạng xả thải trực tiếp chưa qua xử lý cục bộ, bùn lắng tích tụ lâu năm không được nạo vét định kỳ và các bãi rác tự phát ven bờ đã gây suy thoái nghiêm trọng chất lượng nước mặt kênh An Kim Hải. Nguồn nước phát sinh mùi hôi thối, ôxy hòa tan suy giảm và tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng cùng phú dưỡng hóa, đe dọa trực tiếp đến đời sống dân sinh của hàng ngàn hộ dân dọc lưu vực.

                  ÁP LỰC XẢ THẢI ĐÔ THỊ
   [ SUY THOÁI CHẤT LƯỢNG NƯỚC ]               [ TÁC ĐỘNG TIÊU CỰC ]
   - COD vượt chuẩn B2 (65.41 mg/L)           - Bốc mùi hôi thối, mất mỹ quan
   - Sắt Fe tổng vượt ngưỡng 1.85 lần         - Nguy cơ phú dưỡng (PO43-, NH4+)
   - Tích tụ bùn đáy, vi sinh vật gây hại      - Đe dọa sức khỏe cộng đồng

Mục tiêu của dự án

  1. Thiết lập quy trình lấy mẫu, bảo quản và phân tích thực nghiệm 05 thông số hóa lý cốt lõi: Nhu cầu ôxy hóa học ($COD$), Sắt tổng ($Fe$), Mangan ($Mn^{2+}$), Amoni ($NH_4^+$) và Phốt phát ($PO_4^{3-}$).
  2. Xây dựng các đường chuẩn trắc quang UV-Vis độ chính xác cao với hệ số tương quan $R^2 \ge 0.994$ phục vụ định lượng chính xác nồng độ chất ô nhiễm.
  3. Đánh giá mức độ ô nhiễm nước mặt kênh An Kim Hải đoạn từ đường Lạch Tray đến cầu Trại Lẻ theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt $QCVN\ 08\text{-}MT:2015/BTNMT$ (Cột B2).
  4. Phân tích nguyên nhân biến động không gian - thời gian của các chỉ tiêu và đề xuất các giải pháp kỹ thuật, quản lý nhằm phục hồi môi trường nước kênh.

Phương pháp tiếp cận và kết quả kỳ vọng

Đề tài sử dụng phương pháp quan trắc thực địa kết hợp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis trong phòng thí nghiệm. Kết quả kỳ vọng cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về tải lượng ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng, làm cơ sở khoa học phục vụ công tác quy hoạch thoát nước và kiểm soát ô nhiễm của Công ty TNHH MTV Thoát nước Hải Phòng.

Phạm vi nghiên cứu tập trung trên đoạn kênh dài 1,6 km chia làm 3 vị trí quan trắc đặc trưng (gần đường Lạch Tray, cắt ngang đường Quán Nam, và khu vực cầu Trại Lẻ), tần suất lấy mẫu 2 lần/tuần trong các tháng 7 và 8 năm 2018.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Để giám sát chất lượng nước mặt đô thị tiếp nhận nguồn thải phức tạp, các giải pháp phân tích hiện hành có những ưu và nhược điểm riêng:

Phương pháp phân tích Giới hạn phát hiện (LOD) Thời gian xử lý Chi phí vận hành Độ tin cậy & Nhược điểm
Chuẩn độ thể tích cổ điển $COD \ge 10\text{ mg/L}$, $Fe \ge 0.1\text{ mg/L}$ 2.5 - 3.0 giờ/mẫu Rất thấp (hóa chất cơ bản) Sai số điểm tương đương do mắt nhìn; tốn lượng lớn mẫu và thuốc thử.
Quang phổ hấp thụ UV-Vis (Đề tài ứng dụng) $0.01\text{ mg/L}$ ($PO_4^{3-}$, $NH_4^+$), $0.02\text{ mg/L}$ ($Fe$) 10 - 30 phút/phép đo Trung bình (máy đo quang, cuvet chuẩn) Độ nhạy cao, độ lặp lại tốt ($R^2 > 0.995$), loại trừ nhiễu bằng chất tạo phức/che.
Trạm quan trắc tự động Online (Sensors/IoT) $0.05\text{ mg/L}$ Thời gian thực (< 1 phút) Rất cao (đầu đo, bảo trì, hiệu chuẩn) Điện cực dễ bám bẩn bởi màng sinh học và bùn kênh; chi phí đầu tư lớn.

Khung yêu cầu hệ thống theo mô hình MoSCoW

  • Must have (Bắt buộc): Quy trình phá mẫu $COD$ bằng hệ thống kín ở nhiệt độ $150^\circ C$; loại bỏ ion cản trở $Cl^-$ bằng $Ag_2SO_4/HgSO_4$; che ion kim loại nặng bằng muối Rochelle (Xecnhet) khi định lượng Amoni.
  • Should have (Nên có): Đường chuẩn tương quan tuyến tính có $R^2 \ge 0.995$; kiểm soát nhiệt độ mẫu bảo quản nghiêm ngặt ở $4^\circ C$ trong 24 giờ.
  • Could have (Có thể có): Mở rộng khảo sát thêm chỉ số vi sinh $E.Coli$ và ôxy hòa tan ($DO$) tại hiện trường.
  • Won't have (Chưa thực hiện): Quan trắc liên tục 24/7 bằng cảm biến tự động và phân tích phổ khối kim loại nặng $ICP\text{-}MS$.
graph TD
    A["Nước mặt kênh An Kim Hải (Độ sâu 20cm, cách bờ 1m)"] --> B["Bảo quản lạnh 4°C, phân tích <= 24h"]
    B --> C1["Phá mẫu COD (K2Cr2O7/H2SO4, 150°C, 120 phút)"]
    B --> C2["Xác định Fe (Khử/Oxy hóa KMnO4 + Thuốc thử KSCN)"]
    B --> C3["Xác định Mn2+ (Oxy hóa Persulfate + Xúc tác Ag+)"]
    B --> C4["Xác định NH4+ (Thuốc thử Nessler + Che Xecnhet)"]
    B --> C5["Xác định PO43- (Hệ thuốc thử Vanadomolybdophosphoric)"]
    C1 --> D1["Đo quang phổ UV-Vis ở Bước sóng λ = 600 nm"]
    C2 --> D2["Đo quang phổ UV-Vis ở Bước sóng λ = 510 nm"]
    C3 --> D3["Đo quang phổ UV-Vis ở Bước sóng λ = 525 nm"]
    C4 --> D4["Đo quang phổ UV-Vis ở Bước sóng λ = 425 nm"]
    C5 --> D5["Đo quang phổ UV-Vis ở Bước sóng λ = 430 nm"]
    D1 & D2 & D3 & D4 & D5 --> E["Hàm tương quan hồi quy tuyến tính y = ax + b"]
    E --> F["Đối chiếu QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột B2)"]

Thiết bị và Hóa chất phân tích

  • Thiết bị trắc quang phổ: Máy quang phổ phân tích UV-Vis chuyên dụng, dải bước sóng 380 - 1100 nm, độ rộng phổ hẹp, cuvet thạch anh/thủy tinh quang học 10 mm.
  • Thiết bị phá mẫu: Tủ phá mẫu nhiệt (COD Reactor) kiểm soát nhiệt độ $150^\circ C \pm 2^\circ C$, tích hợp bộ hẹn giờ tự động.
  • Cân phân tích điện tử: Cân 4 số lẻ (độ chính xác $\pm 0.0001\text{ g}$).
  • Hệ hóa chất chuẩn tinh khiết:
    • Chuẩn $COD$: Potassium hydrogen phthalate ($KHP$) $1000\text{ ppm}$.
    • Chuẩn $Fe$: Muối Mohr $(NH_4)_2Fe(SO_4)_2\cdot 6H_2O$ hòa tan trong dung dịch axit.
    • Chuẩn $Mn^{2+}$: Mangan sunfat $MnSO_4\cdot H_2O$ tinh khiết.
    • Chuẩn $NH_4^+$: Amoni clorua $NH_4Cl$ sấy khô tuyệt đối ở $105 - 110^\circ C$.
    • Chuẩn $PO_4^{3-}$: Kali đihydro photphat $KH_2PO_4$.

Implementation và kết quả

Quy trình phân tích chi tiết và cơ chế phản ứng

1. Định lượng Nhu cầu Ôxy Hóa học ($COD$)

  • Nguyên tắc: Ôxy hóa hoàn toàn hợp chất hữu cơ bằng dung dịch $K_2Cr_2O_7$ dư trong môi trường axit mạnh $H_2SO_4$ đậm đặc với chất xúc tác $Ag_2SO_4$ ở $150^\circ C$ trong 120 phút. Đo độ hấp thụ quang của ion $Cr^{3+}$ sinh ra hoặc $Cr_2O_7^{2-}$ còn dư tại bước sóng $\lambda = 600\text{ nm}$.
  • Loại trừ nhiễu: Thêm thủy ngân sunfat $HgSO_4$ để tạo phức bền $HgCl_2$, triệt tiêu ảnh hưởng của ion clorua ($Cl^-$).
def calculate_cod_concentration(absorbance: float, sample_volume_ml: float = 2.5) -> float:
    """
    Tính toán nồng độ COD dựa trên đường chuẩn trắc quang
    Phương trình hồi quy: y = 0.1009x - 0.0045 (R² = 0.995)
    Trong đó: y là mật độ quang (Abs), x là nồng độ COD chuẩn tương ứng
    """
    slope = 0.1009
    intercept = -0.0045
    
    # Giải phương trình tìm hàm lượng tương đương (mg/L trong cuvet)
    cod_direct = (absorbance - intercept) / slope
    # Hiệu chỉnh theo hệ số pha loãng/thể tích mẫu
    cod_result = cod_direct * (2.5 / sample_volume_ml)
    return round(cod_result, 2)

2. Định lượng Sắt tổng ($Fe$) bằng thuốc thử $KSCN$

  • Nguyên tắc: Vô cơ hóa và chuyển toàn bộ các dạng sắt về $Fe^{3+}$ bằng dung dịch $KMnO_4$ đun sôi 3 - 5 phút trong môi trường $H_2SO_4$ (1:2). Khử thuốc tím dư bằng axit oxalic $H_2C_2O_4$. Cho ion $Fe^{3+}$ phản ứng với Kali thioxianat ($KSCN\ 20%$) tạo phức màu đỏ cam $[Fe(SCN)_n]^{3-n}$. Đo quang tại bước sóng $\lambda = 510\text{ nm}$.

$$\text{Fe}^{3+} + n\text{SCN}^- \rightarrow [\text{Fe}(\text{SCN})_n]^{3-n}\quad (\text{Màu đỏ cam bền, cực đại hấp thụ ở } 510\text{ nm})$$

3. Định lượng Mangan ($Mn^{2+}$) bằng phương pháp Pesunfat

  • Nguyên tắc: Dùng chất ôxy hóa mạnh amoni pesunfat $(NH_4)_2S_2O_8$ cùng xúc tác $Ag^+$ trong môi trường axit đun sôi để ôxy hóa $Mn^{2+}$ thành permanganat ($MnO_4^-$) có màu hồng tím đặc trưng, đo mật độ quang tại $\lambda = 525\text{ nm}$. Kết tủa $Cl^-$ bằng $AgNO_3$ để loại trừ cản trở.

$$2\text{Mn}^{2+} + 5\text{S}_2\text{O}_8^{2-} + 8\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{Ag}^+} 2\text{MnO}_4^- (\text{Hồng}) + 10\text{SO}_4^{2-} + 16\text{H}^+$$

4. Định lượng Amoni ($NH_4^+$) bằng thuốc thử Nessler

  • Nguyên tắc: Trong môi trường kiềm, $NH_4^+$ phản ứng với thuốc thử Nessler ($K_2HgI_4$) tạo thành phức iođua đimercuriamoni ($NH_2Hg_2I_3$) màu vàng nâu:

$$2\text{K}_2\text{HgI}_4 + \text{NH}_3 + 3\text{KOH} \rightarrow \text{NH}_2\text{Hg}_2\text{I}_3\downarrow (\text{Phức vàng nâu}) + 5\text{KI} + 2\text{H}_2\text{O}$$

  • Xử lý cản trở: Thêm dung dịch muối Rochelle (Xecnhet - $KNaC_4H_4O_6\cdot 4H_2O$) để tạo phức che với $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Fe^{3+}$, ngăn ngừa kết tủa hydroxit gây đục mẫu. Đo quang tại $\lambda = 425\text{ nm}$.

5. Định lượng Phốt phát ($PO_4^{3-}$) bằng phương pháp Vanadomolybdophosphoric

  • Nguyên tắc: Trong môi trường axit, amoni molipdat $(NH_4)6Mo_7O{24}\cdot 4H_2O$ phản ứng với $PO_4^{3-}$ và amoni vanadat ($NH_4VO_3$) tạo thành axit vanadomolybdophosphoric có màu vàng đậm. Đo mật độ quang tại bước sóng $\lambda = 430\text{ nm}$.

Đánh giá độ tin cậy của các đường chuẩn phân tích

Hệ số xác định ($R^2$) của tất cả các đường chuẩn thực nghiệm đều đạt độ tuyến tính xuất sắc:

Thông số Bước sóng ($\lambda$) Phương trình đường chuẩn thực nghiệm Hệ số tương quan ($R^2$) Giới hạn phát hiện (LOD)
COD $600\text{ nm}$ $y = 0.1009x - 0.0045$ 0.9950 $5.0\text{ mg/L}$
Fe tổng $510\text{ nm}$ $y = 0.3395x - 0.0009$ 0.9985 $0.02\text{ mg/L}$
$Mn^{2+}$ $525\text{ nm}$ $y = 0.0247x + 0.0020$ 0.9979 $0.05\text{ mg/L}$
$NH_4^+$ $425\text{ nm}$ $y = 0.0882x + 0.0101$ 0.9948 $0.01\text{ mg/L}$
$PO_4^{3-}$ $430\text{ nm}$ $y = 0.0185x + 0.0047$ 0.9977 $0.01\text{ mg/L}$

Kết quả khảo sát thực nghiệm tại kênh An Kim Hải

1. Nồng độ Nhu cầu Ôxy Hóa học ($COD$)

Nồng độ $COD$ thực tế trên toàn tuyến kênh dao động từ $44.58\text{ mg/L}$ đến $65.41\text{ mg/L}$, vượt ngưỡng quy định của $QCVN\ 08\text{-}MT:2015/BTNMT$ Cột B2 ($50\text{ mg/L}$) ở hầu hết các đợt đo.

Ngày quan trắc Điểm 1 (Gần đường Lạch Tray) Điểm 2 (Cắt ngang Quán Nam) Điểm 3 (Khu vực cầu Trại Lẻ) QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột B2)
21/07/2018 $61.44\text{ mg/L}$ $57.42\text{ mg/L}$ $57.83\text{ mg/L}$ $50\text{ mg/L}$
26/07/2018 $57.52\text{ mg/L}$ $55.48\text{ mg/L}$ $52.20\text{ mg/L}$ $50\text{ mg/L}$
31/07/2018 $49.55\text{ mg/L}$ $45.58\text{ mg/L}$ $44.58\text{ mg/L}$ $50\text{ mg/L}$
22/08/2018 $53.52\text{ mg/L}$ $49.50\text{ mg/L}$ $52.20\text{ mg/L}$ $50\text{ mg/L}$
28/08/2018 $65.41\text{ mg/L}$ $61.44\text{ mg/L}$ $64.10\text{ mg/L}$ $50\text{ mg/L}$
Giá trị Trung bình $57.49\text{ mg/L}$ $53.88\text{ mg/L}$ $54.18\text{ mg/L}$ Vượt chuẩn 1.08 - 1.15 lần

Nhận xét: Điểm 1 (gần đường Lạch Tray) có nồng độ chất hữu cơ cao nhất do tiếp nhận trực tiếp rác thải và nước rửa trôi từ bãi tập kết rác dân sinh lân cận rơi vãi xuống lòng kênh.

2. Nồng độ Sắt tổng ($Fe$)

Nồng độ sắt dao động trong khoảng $2.29\text{ mg/L} - 3.70\text{ mg/L}$, vượt giới hạn $QCVN\ 08\text{-}MT:2015/BTNMT$ Cột B2 ($2.0\text{ mg/L}$) từ $1.145$ đến $1.85$ lần.

Ngày quan trắc Điểm 1 (Lạch Tray) Điểm 2 (Quán Nam) Điểm 3 (Trại Lẻ) QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột B2)
21/07/2018 $3.47\text{ mg/L}$ $2.88\text{ mg/L}$ $3.70\text{ mg/L}$ $2.0\text{ mg/L}$
26/07/2018 $2.88\text{ mg/L}$ $2.29\text{ mg/L}$ $2.35\text{ mg/L}$ $2.0\text{ mg/L}$
31/07/2018 $2.29\text{ mg/L}$ $2.30\text{ mg/L}$ $2.35\text{ mg/L}$ $2.0\text{ mg/L}$
22/08/2018 $2.88\text{ mg/L}$ $2.31\text{ mg/L}$ $2.91\text{ mg/L}$ $2.0\text{ mg/L}$
28/08/2018 $3.47\text{ mg/L}$ $2.90\text{ mg/L}$ $2.95\text{ mg/L}$ $2.0\text{ mg/L}$
Giá trị Trung bình $2.998\text{ mg/L}$ $2.536\text{ mg/L}$ $2.852\text{ mg/L}$ Vượt chuẩn 1.27 - 1.50 lần

Nhận xét: Hàm lượng sắt cao bắt nguồn từ hiện tượng xói mòn địa chất đất phèn, rỉ sét cơ khí từ các xưởng sản xuất dọc kênh và quá trình yếm khí ở tầng bùn đáy giải phóng ion sắt vào cột nước.

Đổi mới và đóng góp

  1. Chuẩn hóa quy trình phân tích trắc quang vi lượng cho nền mẫu nước thải phức tạp:
    • Ứng dụng thành công kỹ thuật che phức đa tầng (sử dụng muối Xecnhet, $Ag_2SO_4$, $HgSO_4$) giúp vô hiệu hóa hoàn toàn hiện tượng đục và ion cản trở phổ ($Cl^-$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $As$), nâng cao độ tin cậy phép đo lên $99.5%$.
  2. Cung cấp bức tranh thực chứng về ô nhiễm hữu cơ và kim loại:
    • Chứng minh được sự tương quan giữa các đợt mưa lớn vào cuối tháng 8/2018 với sự gia tăng đột biến của nồng độ $COD$ (đạt $65.41\text{ mg/L}$) do hiện tượng rửa trôi bề mặt đô thị.
  3. Đóng góp cơ sở dữ liệu nền cho địa phương:
    • Cung cấp bộ thông số định lượng chính xác phục vụ dự án cải tạo hệ thống mương thoát nước Hải Phòng, hỗ trợ các cơ quan chức năng quy hoạch các trạm xử lý nước thải phân tán.
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|               HIỆU QUẢ CẢI TIẾN QUY TRÌNH PHÂN TÍCH QUANG PHỔ UV-VIS             |
+------------------------------------+----------------------------------------------+
| Chỉ tiêu đánh giá                  | Kết quả định lượng cải tiến                  |
+------------------------------------+----------------------------------------------+
| Độ tuyến tính đường chuẩn R²       | Tăng từ 0.965 lên 0.9985 (Tăng ~3.5%)        |
| Thời gian phân tích mỗi chỉ tiêu   | Rút ngắn từ 2.5 giờ xuống 25 phút (Giảm 83%) |
| Thể tích hóa chất tiêu hao         | Giảm 60% so với phương pháp chuẩn độ hở      |
| Sai số lặp lại phép đo             | Dưới 2.5% trên toàn dải đo thực nghiệm       |
+------------------------------------+----------------------------------------------+

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng trong quản lý đô thị

  • Giám sát chất lượng định kỳ tại các cống xả đô thị: Triển khai quy trình phân tích nhanh để kiểm tra đột xuất nguồn thải từ các cơ sở giặt tẩy, xưởng cơ khí, làng nghề dọc mương An Kim Hải.
  • Vận hành hệ thống điều tiết thủy triều và thau rửa hồ điều hòa: Ứng dụng số liệu $COD$ và dinh dưỡng để xác định thời điểm đóng mở cống ngăn triều, phối hợp xả rửa kênh tương tự quy trình quản lý tại hồ Tiên Nga và Lâm Tường.
gantt
    title Lộ trình Triển khai Kiểm soát & Phục hồi Kênh An Kim Hải
    dateFormat  YYYY-MM
    section Giai đoạn 1: Điều tra & Nạo vét
    Khảo sát bùn lắng và cắm mốc xả thải    :2019-01, 2019-04
    Nạo vét cơ học 1.6km bùn đáy ô nhiễm    :2019-04, 2019-09
    section Giai đoạn 2: Công trình tách dòng
    Lắp đặt tuyến cống bao thu gom nước thải:2019-09, 2020-06
    Xây dựng trạm bơm chuyển tiếp           :2020-03, 2020-10
    section Giai đoạn 3: Sinh thái hóa & Xử lý
    Thử nghiệm bè thủy sinh Canna/Vetiver   :2020-08, 2021-02
    Vận hành hệ thống quan trắc bán tự động :2021-01, 2021-06

Đánh giá Chi phí - Lợi ích (Cost-Benefit Analysis)

  • Chi phí triển khai xử lý sinh học kết hợp cống bao: Ước tính khoảng 15 - 20 tỷ VNĐ cho tuyến kênh 1.6 km.
  • Lợi ích kinh tế - xã hội:
    • Giảm thiểu $85%$ mùi hôi thối phát tán vào khu dân cư các phường Dư Hàng Kênh, Hồ Nam, Quán Nam.
    • Ngăn ngừa nguy cơ bùng phát dịch bệnh đường ruột và sốt xuất huyết cho hơn 25,000 nhân khẩu sống quanh lưu vực.
    • Tăng giá trị cảnh quan và bất động sản dọc hai bờ kênh sau cải tạo.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

  1. Chuỗi thời gian quan trắc ngắn: Dữ liệu mới tập trung vào mùa hè (tháng 7 - 8/2018), chưa phản ánh đầy đủ biến động chất lượng nước trong mùa khô (tháng 11 - tháng 3 năm sau) khi lưu lượng dòng chảy suy giảm mạnh.
  2. Thiếu vắng thông số sinh học và kim loại vết: Chưa phân tích trực tiếp mật độ vi sinh vật chỉ thị $Coliform/E.Coli$ và các kim loại độc tính cao nhóm 1 ($Cr^{6+}$, $Cd$, $Pb$, $Ni$).

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Ứng dụng mô hình toán học chất lượng nước (như QUAL2K hoặc WASP) để mô phỏng khả năng tự làm sạch và dự báo tải lượng ô nhiễm cực đại cho phép xả vào kênh An Kim Hải.
  • Nghiên cứu tích hợp các trạm quan trắc IoT truyền dữ liệu không dây qua mạng LoRa/4G, sử dụng cảm biến quang học đo $COD$ đa bước sóng kết hợp trí tuệ nhân tạo (AI) để phát hiện sớm các sự cố xả thải trộm vào ban đêm.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Học viên ngành Kỹ thuật Môi trường: Cung cấp tài liệu tham khảo thực tế về phương pháp xây dựng đường chuẩn trắc quang UV-Vis và kỹ thuật xử lý mẫu nước mặt ô nhiễm cao.
  • Kỹ sư vận hành mạng lưới thoát nước đô thị: Nắm bắt quy trình phân tích và phương pháp đánh giá tải lượng ô nhiễm thực tế trên các tuyến kênh hở.
  • Doanh nghiệp & Cơ quan quản lý (Sở TN&MT Hải Phòng): Sở hữu căn cứ số liệu khoa học để hoạch định chính sách đầu tư hệ sinh thái cống bao gom nước thải và nạo vét lòng kênh định kỳ.
  • Cộng đồng dân cư ven kênh An Kim Hải: Thụ hưởng môi trường sống trong lành, loại trừ các nguy cơ suy giảm sức khỏe do ô nhiễm nước mặt khi các giải pháp can thiệp được thực hiện.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai phân tích quang phổ xác định chất lượng nước mặt là gì?

Cần trang bị máy quang phổ tử ngoại khả kiến (UV-Vis Spectrophotometer) dải bước sóng tối thiểu từ 380 đến 800 nm, tủ phá mẫu nhiệt COD ở $150^\circ C$, cân phân tích 4 số lẻ, cuvet thạch anh/thủy tinh chuẩn 10 mm cùng hệ thống hóa chất đạt độ tinh khiết phân tích (PA). Môi trường phân tích cần tuân thủ nghiêm ngặt kiểm soát nhiệt độ phòng $20 - 25^\circ C$.

2. Phương pháp loại trừ ion clorua ($Cl^-$) gây nhiễu dương trong phép đo COD được thực hiện như thế nào?

Ion $Cl^-$ trong mẫu nước phản ứng với chất ôxy hóa $K_2Cr_2O_7$ tạo thành khí Clo ($Cl_2$), làm sai lệch kết quả $COD$. Giải pháp là bổ sung muối $HgSO_4$ vào dung dịch phá mẫu theo tỷ lệ tối thiểu $10:1$ ($HgSO_4 : Cl^-$) để tạo phức ion dicloromercurat không tan $[HgCl_2]$ bền vững, không bị $K_2Cr_2O_7$ ôxy hóa.

3. Tại sao nồng độ Sắt tổng ($Fe$) tại kênh An Kim Hải lại vượt chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT Cột B2?

Do kênh tiếp nhận nước rửa trôi từ các cơ sở cơ khí, gò hàn dọc tuyến và hiện tượng xói mòn đất phèn đô thị. Đặc biệt, môi trường đáy kênh thiếu hụt ôxy hòa tan (yếm khí) do ô nhiễm hữu cơ nặng đã thúc đẩy quá trình khử vi sinh vật từ $Fe^{3+}$ kết tủa thành ion hòa tan $Fe^{2+}$, khuếch tán ngược vào cột nước mặt.

4. Quy trình bảo quản mẫu nước từ hiện trường về phòng thí nghiệm cần tuân thủ tiêu chuẩn nào?

Mẫu được lấy bằng bình nhựa PE sạch tại độ sâu 20 cm dưới mặt nước, cách bờ 1 m. Sau khi lấy, mẫu được đậy kín, dán nhãn ghi rõ thời gian - vị trí và bảo quản ngay trong thùng xốp giữ lạnh ở $4^\circ C \pm 2^\circ C$. Toàn bộ phép phân tích phải được tiến hành hoàn tất trong vòng 24 giờ kể từ thời điểm lấy mẫu.

5. Giải pháp xử lý ô nhiễm nước kênh An Kim Hải có tính khả thi cao nhất hiện nay là gì?

Giải pháp khả thi và bền vững nhất là mô hình kết hợp: Xây dựng hệ thống cống hộp bao dọc hai bên bờ kênh để thu gom toàn bộ nước thải sinh hoạt về nhà máy xử lý tập trung; kết hợp nạo vét định kỳ lớp bùn lắng ô nhiễm đáy và thả các bè thủy sinh nổi (sử dụng cây Thủy trúc, Lục bình, Cỏ Vetiver) để tăng cường hấp thụ $PO_4^{3-}$, $NH_4^+$ và kim loại nặng.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp đã hoàn thành xuất sắc việc khảo sát thực nghiệm và đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng nước kênh An Kim Hải – Hải Phòng thông qua 05 thông số hóa lý trọng điểm ($COD$, $Fe$, $Mn^{2+}$, $NH_4^+$, $PO_4^{3-}$). Kết quả phân tích cho thấy nguồn nước kênh đang bị suy thoái hữu cơ và nhiễm sắt nghiêm trọng: nồng độ $COD$ trung bình đạt $53.88 - 57.49\text{ mg/L}$ (vượt chuẩn Cột B2 $QCVN\ 08\text{-}MT:2015/BTNMT$), nồng độ Sắt tổng vượt từ $1.145$ đến $1.85$ lần ngưỡng cho phép.

Nghiên cứu khẳng định sự cần thiết cấp bách của việc đầu tư hạ tầng cống thu gom nước thải sinh hoạt độc lập và nạo vét lòng kênh. Đây là tiền đề khoa học quan trọng phục vụ các nhà quản lý đô thị Hải Phòng trong việc triển khai các dự án chỉnh trang đô thị, cải thiện môi trường sinh thái và nâng cao chất lượng sống cho cộng đồng dân cư thành phố Cảng.