Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đánh giá hàm lượng nitrat nitrit trong các nguồn nước cấp cho các nhà máy xử lý nước của tỉnh quảng ninh bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử

Nghiên cứu đánh giá hàm lượng nitrat, nitrit trong nguồn nước cấp cho nhà máy xử lý nước tỉnh Quảng Ninh bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử.

• Tác giả: Hoàng Thị Phương Lan
• Người hướng dẫn: TS. Trương Thị Thảo
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Hóa phân tích
• Đề tài: Nghiên Cứu Đánh Giá Hàm Lượng Nitrat, Nitrit Trong Nguồn Nước Tỉnh Quảng Ninh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Điều kiện tự nhiên, dân cư tỉnh Quảng Ninh
• 1.2. Giới thiệu về nitrat và nitrit
• 1.3. Chu trình sinh hóa của Nitơ trong môi trường
• 1.4. Tính chất lí, hóa học của nitrit, nitrat
• 1.4.1. Tính chất lí, hóa học của nitrit
• 1.4.2. Tính chất lí, hóa học của nitrat
• 2. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 2.1. Các điều kiện của phương pháp phổ hấp thụ phân tử
• 2.2. Các điều kiện xác định nitrit
• 2.3. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn xác định nitrit, kết quả đánh giá phương pháp
• 2.4. Các điều kiện xác định nitrat
• 2.5. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn xác định nitrat, kết quả đánh giá phương pháp
• 2.6. Ứng dụng phân tích mẫu thực tế
• 2.6.1. Xác định hàm lượng nitrit
• 2.6.2. Xác định hàm lượng nitrat
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Hàm Lượng Nitrat Nitrit Tại Quảng Ninh

Nước đóng vai trò thiết yếu cho sự sống, nhưng nguồn nước không an toàn có thể gây ngộ độc và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe. Sự dư thừa hàm lượng nitrit, nitrat trong nước uống gây ra những hệ lụy nghiêm trọng. Nitrat khi vào cơ thể sẽ chuyển hóa thành nitrit, gây cản trở quá trình trao đổi oxy trong máu, dẫn đến thiếu oxy và các vấn đề hô hấp. Đặc biệt, trẻ em dưới 6 tháng tuổi rất dễ bị ảnh hưởng bởi nitrit, gây chậm phát triển và các bệnh về đường hô hấp.

Nitrit còn được khuyến cáo là có khả năng gây ung thư. Do đó, việc nghiên cứu hàm lượng nitrat, nitrit trong nước là vô cùng quan trọng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Theo QCVN 01:2009/BYT, hàm lượng nitrat cho phép trong nước ăn uống không vượt quá 50 mg/l, và nitrit không quá 3 mg/l. Đây là một thách thức lớn trong công nghệ xử lý nước sạch hiện nay.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Việc Đánh Giá Chất Lượng Nước

Việc đánh giá chất lượng nước Quảng Ninh là vô cùng quan trọng, đặc biệt là tại các khu vực nông thôn, nơi nhận thức về nước sạch và vệ sinh môi trường còn hạn chế. Các nhà máy nước tại Quảng Ninh chủ yếu sử dụng nguồn nước mặt từ sông, hồ, mang theo nhiều tạp chất và vi khuẩn. Quy trình xử lý nước hiện tại tập trung vào xử lý kim loại nặng, nhưng chưa thực sự hiệu quả trong việc loại bỏ triệt để nitrit. Do đó, việc xác định hàm lượng nitrit và nitrat trong nguồn nước có ý nghĩa then chốt để đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

1.2. Mục Tiêu Của Nghiên Cứu Về Nitrat Nitrit Trong Nước

Nghiên cứu này hướng đến việc đề xuất một phương pháp phân tích đơn giản, nhanh chóng và có độ nhạy cao để xác định hàm lượng nitrat, nitrit. Các phương pháp phân tích lượng vết như sắc ký, điện hóa, và phân tích dòng chảy có thể được sử dụng. Tuy nhiên, phương pháp trắc quang được ưu tiên vì độ nhạy, độ chọn lọc cao và tính đơn giản, cho phép phân tích hàng loạt mẫu. Luận văn này tập trung vào nghiên cứu đánh giá hàm lượng nitrat, nitrit trong các nguồn nước cấp cho các nhà máy xử lý nước của tỉnh Quảng Ninh bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử.

II. Tổng Quan Về Điều Kiện Tự Nhiên Tỉnh Quảng Ninh

Quảng Ninh là tỉnh miền núi - duyên hải, có địa hình phức tạp với hơn 80% diện tích là đồi núi và hơn hai nghìn hòn đảo. Hệ thống sông ngòi của Quảng Ninh có đến 30 sông, suối dài trên 10 km, nhưng phần lớn đều nhỏ. Các sông lớn bao gồm hạ lưu sông Thái Bình, sông Ka Long, sông Tiên Yên và sông Ba Chẽ. Nước ngập mặn xâm nhập sâu vào vùng cửa sông. Lớp thực vật che phủ thấp dẫn đến xói lở và rửa trôi, làm tăng lượng phù sa và đất đá trôi xuống sông, đặc biệt ở các khu vực khai khoáng. Khí hậu Quảng Ninh là nhiệt đới, có mùa hạ nóng ẩm, mưa nhiều và mùa đông lạnh, ít mưa.

2.1. Đặc Điểm Địa Lý Ảnh Hưởng Đến Chất Lượng Nước

Địa hình đồi núi và hệ thống sông ngòi chằng chịt của Quảng Ninh ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước. Xói lở và rửa trôi từ các hoạt động khai thác khoáng sản và nông nghiệp có thể làm tăng hàm lượng nitrat, nitrit trong nước. Mùa mưa lũ làm gia tăng lượng phù sa và chất ô nhiễm đổ vào sông, gây khó khăn cho quá trình xử lý nước. Sự xâm nhập mặn cũng là một yếu tố cần xem xét, đặc biệt là ở các khu vực ven biển.

2.2. Dân Cư Và Nhận Thức Về Vệ Sinh Môi Trường

Dân số Quảng Ninh đạt gần 1.200 người, với mật độ dân số thấp và phân bố không đều. 47% dân số tập trung ở khu vực nông thôn, miền núi, nơi nhận thức về vệ sinh môi trường và nước sạch còn hạn chế. Điều này đặt ra thách thức trong việc đảm bảo nguồn nước sạch cho toàn dân, đặc biệt là khi nguồn nước sinh hoạt Quảng Ninh có nguy cơ ô nhiễm nitrat nitrit.

III. Nitrat Nitrit Tổng Quan Về Tính Chất Và Tác Động

Nitơ là một nguyên tố phổ biến trong tự nhiên, chiếm 78,03% thể tích không khí. Trong môi trường, nitơ tồn tại ở nhiều trạng thái oxi hóa khác nhau, trong đó nitrat (NO3-) và nitrit (NO2-) là những ion đáng quan tâm vì khả năng gây độc cho con người. Nitrat là dạng bền nhất và thường được tìm thấy nhiều trong nước. Trong nông nghiệp, hợp chất nitơ được sử dụng rộng rãi làm phân bón để nuôi cây trồng. Tuy nhiên, sự dư thừa nitrat và nitrit trong nước có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe.

3.1. Chu Trình Sinh Hóa Của Nitơ Trong Môi Trường Nước

Trong môi trường nước, nitơ là chất dinh dưỡng cần thiết cho nhiều loại sinh vật, nhưng sự dư thừa nitơ có thể dẫn đến ô nhiễm. Các nguồn phát thải nitơ chủ yếu đến từ khí quyển, phân đạm dư thừa, nước thải từ trang trại, khu công nghiệp, dân cư và xe cộ. Nitơ hữu cơ phân hủy thành NH4+, sau đó bị ôxi hóa sinh ra NO3- trong môi trường có O2. Nitơ trở lại khí quyển thông qua quá trình đề nitơ hóa, trong đó NO3- bị khử thành N2 bởi vi khuẩn trong môi trường thiếu ôxi.

3.2. Tính Chất Lý Hóa Học Của Nitrit Và Nitrat

Trong muối nitrit, ion NO2- có khả năng tạo liên kết cho nhận với ion kim loại. Axit nitrơ (HNO2) không bền và dễ bị phân hủy. Trong dung dịch nước, axit nitrơ là một axit yếu và có tính oxi hóa khử. Trong muối nitrat, ion NO3- có cấu tạo hình đa giác đều. Muối nitrat khan của kim loại kiềm khá bền với nhiệt, trong khi các nitrat của kim loại khác dễ phân hủy khi đun nóng. Các muối nitrat dễ bị phân hủy và có tính oxi hóa mạnh.

3.3. Độc Tính Của Nitrit Và Nitrat Đối Với Sức Khỏe

Việc dư thừa hàm lượng nitrit, nitrat trong nước uống gây ra các hậu quả về mặt sức khỏe của người sử dụng. Nitrat vào cơ thể người sẽ tham gia phản ứng khử ở dạ dày và đường ruột do tác dụng của các men tiêu hoá sinh ra nitrit. Nitrit ngăn cản các quá trình hình thành và trao đổi oxy của hemoglobin trong máu dẫn đến việc thiếu hụt oxy trong máu, cơ thể sẽ bị giảm chức năng hô hấp. Đối với trẻ dưới 6 tháng tuổi, nitrit làm chậm quá trình phát triển của trẻ, tích lũy trong cơ thể gây ra các bệnh về đường hô hấp, bệnh da xanh rất nguy hiểm. Nitrit được khuyến cáo là có khả năng gây bệnh ung thư ở người.

IV. Phương Pháp Phân Tích Hàm Lượng Nitrat Nitrit Trong Nước

Việc xác định hàm lượng nitrit trong nước là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng. Có nhiều phương pháp phân tích lượng vết nitrat và nitrit, bao gồm các phương pháp sắc ký, điện hóa và phân tích dòng chảy. Tuy nhiên, phương pháp trắc quang được sử dụng rộng rãi do có độ nhạy và độ chọn lọc cao, đồng thời đơn giản và cho phép phân tích hàng loạt mẫu. Phương pháp này dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch chứa nitrat hoặc nitrit sau khi phản ứng với thuốc thử thích hợp.

4.1. Các Phương Pháp Xác Định Nitrit Trong Phòng Thí Nghiệm

Có nhiều phương pháp để xác định nitrit trong phòng thí nghiệm, bao gồm phương pháp so màu với thuốc thử Griess, phương pháp điện hóa sử dụng điện cực chọn lọc ion, và phương pháp sắc ký ion. Phương pháp so màu với thuốc thử Griess là phổ biến nhất do tính đơn giản và độ nhạy cao. Phương pháp này dựa trên phản ứng của nitrit với axit sulfanilic và N-(1-naphthyl)ethylenediamine dihydrochloride để tạo thành một hợp chất màu azo, có thể đo độ hấp thụ ánh sáng ở bước sóng thích hợp.

4.2. Các Phương Pháp Xác Định Nitrat Trong Phòng Thí Nghiệm

Các phương pháp xác định nitrat trong phòng thí nghiệm bao gồm phương pháp khử nitrat thành nitrit và sau đó xác định nitrit bằng phương pháp so màu, phương pháp sử dụng điện cực chọn lọc ion, và phương pháp sắc ký ion. Phương pháp khử nitrat thành nitrit thường sử dụng kim loại cadmium hoặc kẽm để khử nitrat thành nitrit, sau đó xác định nitrit bằng phương pháp so màu với thuốc thử Griess.

V. Ứng Dụng Phương Pháp Phổ Hấp Thụ Phân Tử Tại Quảng Ninh

Nghiên cứu này tiến hành nghiên cứu đánh giá hàm lượng nitrat, nitrit trong các nguồn nước cấp cho các nhà máy xử lý nước của tỉnh Quảng Ninh bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử. Phương pháp này cho phép xác định hàm lượng nitrit và nitrat một cách nhanh chóng và chính xác. Các mẫu nước được thu thập từ các nhà máy nước khác nhau trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh và được phân tích bằng máy quang phổ hấp thụ phân tử. Kết quả phân tích được so sánh với các tiêu chuẩn chất lượng nước hiện hành để đánh giá mức độ ô nhiễm nitrat nitrit trong nước.

5.1. Quy Trình Lấy Mẫu Và Bảo Quản Mẫu Nước

Việc lấy mẫu và bảo quản mẫu nước đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính chính xác của kết quả phân tích. Mẫu nước cần được lấy tại các vị trí đại diện cho nguồn nước cấp cho nhà máy, và được bảo quản trong các chai nhựa sạch, tối màu. Mẫu nước cần được bảo quản lạnh (4°C) và phân tích trong thời gian sớm nhất để tránh sự thay đổi hàm lượng nitrat, nitrit do hoạt động của vi sinh vật.

5.2. Các Bước Thực Nghiệm Phân Tích Mẫu Nước

Các bước thực nghiệm phân tích mẫu nước bao gồm chuẩn bị dung dịch thuốc thử, pha loãng mẫu nước (nếu cần), phản ứng mẫu nước với thuốc thử, và đo độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch bằng máy quang phổ hấp thụ phân tử. Kết quả đo được so sánh với đường chuẩn để xác định hàm lượng nitrit và nitrat trong mẫu nước.

VI. Kết Quả Nghiên Cứu Và Đề Xuất Giải Pháp Giảm Ô Nhiễm

Kết quả nghiên cứu hàm lượng nitrat, nitrit trong các nguồn nước cấp cho các nhà máy xử lý nước của tỉnh Quảng Ninh cho thấy có sự biến động về hàm lượng nitrit và nitrat giữa các khu vực và thời điểm khác nhau. Một số mẫu nước có hàm lượng nitrat vượt quá tiêu chuẩn cho phép, đặc biệt là trong mùa mưa lũ. Điều này cho thấy cần có các biện pháp để giảm thiểu ô nhiễm nitrat nitrit trong nguồn nước.

6.1. So Sánh Hàm Lượng Nitrat Nitrit Theo Khu Vực Và Thời Gian

Việc so sánh hàm lượng nitrat, nitrit theo khu vực và thời gian giúp xác định các khu vực có nguy cơ ô nhiễm cao và các thời điểm có hàm lượng nitrat, nitrit tăng đột biến. Thông tin này có thể được sử dụng để đưa ra các biện pháp phòng ngừa và kiểm soát ô nhiễm hiệu quả.

6.2. Đề Xuất Các Biện Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Nitrat Nitrit

Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nitrat nitrit bao gồm kiểm soát việc sử dụng phân bón trong nông nghiệp, cải thiện hệ thống xử lý nước thải, bảo vệ rừng đầu nguồn, và nâng cao nhận thức của cộng đồng về vệ sinh môi trường. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu sâu hơn về nguồn gốc nitrat nitrit trong nước để đưa ra các giải pháp phù hợp.

Nội dung chính

## Tổng quan nghiên cứu

Nước là nguồn tài nguyên thiết yếu cho sự sống, tuy nhiên, việc sử dụng nước không đảm bảo vệ sinh an toàn có thể gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng đối với sức khỏe con người. Hàm lượng nitrat (NO3-) và nitrit (NO2-) trong nước uống là một trong những yếu tố quan trọng cần được kiểm soát chặt chẽ. Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống QCVN 01:2009/BYT, hàm lượng nitrat không được vượt quá 50 mg/l và nitrit không vượt quá 3 mg/l. Tỉnh Quảng Ninh, với đặc điểm địa hình miền núi, dân cư phân tán và nguồn nước chủ yếu là nước mặt từ sông, hồ, đang đối mặt với thách thức trong việc kiểm soát hàm lượng các ion này trong nước cấp cho các nhà máy xử lý nước.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hàm lượng nitrat và nitrit trong các nguồn nước cấp cho 12 nhà máy xử lý nước của tỉnh Quảng Ninh trong hai quý đầu năm 2016, sử dụng phương pháp phổ hấp thụ phân tử nhằm cung cấp dữ liệu khoa học phục vụ công tác quản lý và xử lý nước sạch. Nghiên cứu có phạm vi tập trung tại tỉnh Quảng Ninh, với các mẫu nước được lấy từ các nguồn nước mặt và nước trước xử lý tại các nhà máy. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao hiệu quả kiểm soát chất lượng nước, đảm bảo an toàn sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững ngành cấp nước sạch tại địa phương.

## Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

### Khung lý thuyết áp dụng

- **Chu trình sinh hóa của Nitơ trong môi trường nước:** Nitơ tồn tại dưới nhiều dạng hóa học khác nhau như N2, NO3-, NO2-, NH4+, trong đó nitrat và nitrit là các dạng phổ biến và có ảnh hưởng lớn đến môi trường và sức khỏe con người. Quá trình chuyển hóa nitơ trong môi trường nước bao gồm khoáng hóa, oxy hóa và khử nitơ, ảnh hưởng đến sự tích tụ và phân bố các ion nitrat, nitrit.

- **Tính chất hóa học của nitrat và nitrit:** Nitrit có tính oxi hóa và khử, dễ phản ứng tạo phức màu azo trong môi trường axit, trong khi nitrat là ion bền, có thể được khử thành nitrit để phân tích. Đặc tính này là cơ sở cho các phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử.

- **Độc tính và ảnh hưởng sức khỏe:** Nitrit và nitrat có thể gây ra các bệnh lý nghiêm trọng như methemoglobinemia, ung thư, ảnh hưởng đến hệ hô hấp và tiêu hóa, đặc biệt nguy hiểm với trẻ nhỏ dưới 6 tháng tuổi.

- **Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia:** QCVN 01:2009/BYT quy định giới hạn hàm lượng nitrat và nitrit trong nước uống nhằm bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

### Phương pháp nghiên cứu

- **Nguồn dữ liệu:** Mẫu nước được thu thập từ 12 nhà máy xử lý nước tại tỉnh Quảng Ninh trong hai quý đầu năm 2016, bao gồm nước mặt và nước trước xử lý.

- **Phương pháp phân tích:** Sử dụng phương pháp phổ hấp thụ phân tử dựa trên phản ứng tạo phức màu azo với thuốc thử aminobenzen sufonamid và N-(1 naphtyl)-1,2 diamonietan dihidroclorua để xác định nitrit, và phương pháp trắc quang với axit sunfosalixylic để xác định nitrat. Các điều kiện tối ưu như pH, thời gian phản ứng, thể tích thuốc thử và ảnh hưởng của các ion cản trở được khảo sát kỹ lưỡng.

- **Cỡ mẫu và chọn mẫu:** Tổng cộng 24 mẫu nước được lấy trong hai quý, mỗi quý 12 mẫu, đại diện cho các nguồn nước cấp chính của tỉnh.

- **Phân tích số liệu:** Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ), đánh giá độ lặp lại và hiệu suất thu hồi để đảm bảo độ chính xác và tin cậy của phương pháp.

- **Timeline nghiên cứu:** Thực hiện từ đầu năm 2016 đến cuối quý 2 năm 2016, bao gồm giai đoạn lấy mẫu, phân tích và tổng hợp kết quả.

## Kết quả nghiên cứu và thảo luận

### Những phát hiện chính

- **Hàm lượng nitrit:** Nồng độ nitrit trong các mẫu nước dao động từ dưới giới hạn phát hiện đến khoảng 0,35 ppm, thấp hơn nhiều so với giới hạn cho phép 3 mg/l theo QCVN. Trung bình hàm lượng nitrit trong quý 1 và quý 2 năm 2016 lần lượt là khoảng 0,12 ppm và 0,15 ppm.

- **Hàm lượng nitrat:** Nồng độ nitrat trong các mẫu nước dao động từ 5 mg/l đến 45 mg/l, vẫn nằm trong giới hạn cho phép 50 mg/l. Trung bình hàm lượng nitrat trong quý 1 và quý 2 năm 2016 lần lượt là khoảng 30 mg/l và 32 mg/l.

- **Ảnh hưởng của ion cản trở:** Các ion Fe3+, Cl-, PO43- và Mn2+ có ảnh hưởng nhẹ đến kết quả phân tích nhưng không vượt quá sai số cho phép, cho thấy phương pháp có độ chọn lọc cao.

- **Độ nhạy và độ chính xác:** Giới hạn phát hiện (LOD) của phương pháp xác định nitrit là khoảng 0,005 ppm, nitrat khoảng 0,1 ppm. Độ lệch chuẩn tương đối (RSD) dưới 5%, hiệu suất thu hồi đạt 90-110%, đảm bảo độ tin cậy của kết quả.

### Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy hàm lượng nitrit và nitrat trong nguồn nước cấp cho các nhà máy xử lý nước tỉnh Quảng Ninh đều nằm trong giới hạn an toàn theo quy chuẩn quốc gia, tuy nhiên vẫn có sự biến động theo mùa và vị trí lấy mẫu. Nồng độ nitrit thấp hơn nhiều so với nitrat, phù hợp với chu trình sinh hóa chuyển hóa nitrat thành nitrit và các dạng khác trong môi trường nước. So sánh với các nghiên cứu tại các tỉnh miền núi khác, mức độ ô nhiễm nitrit, nitrat tại Quảng Ninh tương đối thấp, phản ánh hiệu quả bước đầu của các quy trình xử lý nước hiện tại.

Phương pháp phổ hấp thụ phân tử được đánh giá là phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm tại địa phương, cho phép phân tích nhanh, chính xác và có khả năng xử lý nhiều mẫu cùng lúc. Việc khảo sát các điều kiện tối ưu và ảnh hưởng của ion cản trở giúp nâng cao độ tin cậy và ứng dụng thực tiễn của phương pháp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường chuẩn, biểu đồ so sánh hàm lượng nitrit, nitrat theo từng quý và bảng tổng hợp kết quả phân tích mẫu thực tế, giúp minh họa rõ ràng xu hướng và mức độ ô nhiễm.

## Đề xuất và khuyến nghị

- **Tăng cường giám sát chất lượng nước:** Thiết lập hệ thống lấy mẫu và phân tích định kỳ tại các nhà máy xử lý nước, tập trung vào các chỉ tiêu nitrit và nitrat để phát hiện sớm các biến động bất thường.

- **Nâng cấp công nghệ xử lý nước:** Áp dụng các công nghệ xử lý chuyên sâu nhằm giảm thiểu hàm lượng nitrit, nitrat trong nước cấp, đặc biệt trong mùa mưa khi nồng độ có xu hướng tăng.

- **Tuyên truyền nâng cao nhận thức:** Phối hợp với các cơ quan y tế và môi trường để nâng cao nhận thức cộng đồng về tác hại của nitrit, nitrat và cách bảo vệ nguồn nước sạch.

- **Đào tạo và trang bị thiết bị:** Đào tạo nhân viên kỹ thuật tại các nhà máy xử lý nước về phương pháp phân tích phổ hấp thụ phân tử, đồng thời trang bị đầy đủ thiết bị để đảm bảo phân tích chính xác, kịp thời.

- **Thời gian thực hiện:** Các giải pháp cần được triển khai trong vòng 1-2 năm tới để đảm bảo chất lượng nước cấp ổn định và an toàn cho người dân.

## Đối tượng nên tham khảo luận văn

- **Cơ quan quản lý môi trường và y tế:** Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy chuẩn và kế hoạch giám sát chất lượng nước.

- **Các nhà máy xử lý nước:** Áp dụng phương pháp phân tích và các khuyến nghị để nâng cao hiệu quả xử lý và kiểm soát chất lượng nước đầu ra.

- **Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành hóa học, môi trường:** Tham khảo phương pháp nghiên cứu, kết quả và phân tích để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về ô nhiễm nước và xử lý nước sạch.

- **Cộng đồng dân cư và tổ chức phi chính phủ:** Nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của việc bảo vệ nguồn nước và tham gia giám sát, phản ánh các vấn đề liên quan đến chất lượng nước.

## Câu hỏi thường gặp

1. **Nitrit và nitrat có ảnh hưởng như thế nào đến sức khỏe con người?**  
Nitrit có thể gây methemoglobinemia, làm giảm khả năng vận chuyển oxy của máu, đặc biệt nguy hiểm với trẻ nhỏ. Nitrat khi vào cơ thể có thể chuyển hóa thành nitrit, gây các bệnh về hô hấp, tiêu hóa và có khả năng gây ung thư.

2. **Phương pháp phổ hấp thụ phân tử có ưu điểm gì?**  
Phương pháp này có độ nhạy cao, chọn lọc tốt, cho phép phân tích nhanh nhiều mẫu cùng lúc với chi phí hợp lý, phù hợp cho các phòng thí nghiệm tại địa phương.

3. **Giới hạn cho phép nitrit và nitrat trong nước uống là bao nhiêu?**  
Theo QCVN 01:2009/BYT, nitrit không vượt quá 3 mg/l và nitrat không vượt quá 50 mg/l trong nước uống.

4. **Làm thế nào để giảm hàm lượng nitrit và nitrat trong nước cấp?**  
Có thể áp dụng các công nghệ xử lý như keo tụ, lọc, khử trùng, và các phương pháp xử lý chuyên sâu như trao đổi ion, màng lọc để loại bỏ các ion này.

5. **Tại sao cần khảo sát ảnh hưởng của các ion cản trở trong phân tích?**  
Các ion như Fe3+, Cl-, PO43- có thể gây sai số trong quá trình phân tích do phản ứng tạo kết tủa hoặc ảnh hưởng đến màu sắc phức hợp, việc khảo sát giúp điều chỉnh phương pháp để đảm bảo kết quả chính xác.

## Kết luận

- Đã thiết lập và tối ưu hóa thành công phương pháp phổ hấp thụ phân tử để xác định hàm lượng nitrit và nitrat trong nguồn nước cấp tại tỉnh Quảng Ninh.  
- Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng nitrit và nitrat đều nằm trong giới hạn an toàn theo quy chuẩn quốc gia.  
- Phương pháp có độ nhạy cao, độ chính xác và độ lặp lại tốt, phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm địa phương.  
- Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho công tác giám sát và quản lý chất lượng nước sạch tại Quảng Ninh.  
- Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý nước và tăng cường giám sát định kỳ nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Triển khai áp dụng phương pháp phân tích tại các nhà máy xử lý nước, đồng thời thực hiện các khuyến nghị về quản lý và nâng cao nhận thức cộng đồng về chất lượng nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 c 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 c 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. 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 c 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,. bị phân hủy thành oxit kim loại tương ứng, NO2 và O2.

Muối nitrat của bạc, vàng, thủy ngân,. bị phân hủy thành kim loại tương ứng, khí NO2 và O2 [9].