Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nguồn nước sạch là tài nguyên thiết yếu đối với sự sống của con người, động vật và thực vật. Tuy nhiên, cùng với quá trình phát triển kinh tế – xã hội, các nguồn nước ngầm ngày càng phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng bởi các hợp chất của nitơ, trong đó nitrat ($\text{NO}_3^-$) và nitrit ($\text{NO}_2^-$) là hai chỉ tiêu hóa lý quan trọng hàng đầu để đánh giá chất lượng nguồn nước. Sự tích tụ của các hợp chất này xuất phát từ nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, phân bón hóa học trong nông nghiệp và các bãi chôn lấp rác thải hữu cơ. Khi xâm nhập vào cơ thể người, nitrat bị vi khuẩn đường ruột khử thành nitrit. Ion nitrit có khả năng oxy hóa hemoglobin trong hồng cầu thành methemoglobin ($\text{MetHb}$), làm mất khả năng vận chuyển oxy và gây hội chứng da xanh xao ($\text{methemoglobinemia}$), đặc biệt nguy hiểm đối với trẻ sơ sinh dưới 6 tháng tuổi. Ngoài ra, nitrit còn có thể kết hợp với các amin bậc hai trong thực phẩm để tạo thành hợp chất nitrosamine – tác nhân tiền ung thư gan và dạ dày. Trong hệ sinh thái thủy vực, sự dư thừa nitrat và nitrit là nguyên nhân chính thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng, làm suy giảm lượng oxy hòa tan và gây độc cho các loài thủy sản.

Tại phường Trường Xuân, thành phố Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam – khu vực nội thị có mật độ dân cư tập trung đông đúc và nền kinh tế đan xen giữa nông nghiệp, dịch vụ cùng Cụm công nghiệp – Tiểu thủ công nghiệp Trường Xuân, lượng chất thải sinh hoạt, chất thải chăn nuôi, hóa chất nông nghiệp và nước thải sản xuất phần lớn bị xả thẳng ra môi trường tự nhiên mà chưa qua xử lý đồng bộ. Trong khi đó, hơn 90% số hộ dân trên địa bàn vẫn sử dụng nguồn nước sinh hoạt lấy trực tiếp từ giếng đào hoặc giếng khoan, chỉ qua các biện pháp lọc phèn thô sơ. Thực trạng này tiềm ẩn rủi ro ô nhiễm nguồn nước ngầm cục bộ.

Trước bối cảnh đó, đề tài thực hiện 3 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

  1. Khảo sát tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm tại địa bàn phường Trường Xuân, thành phố Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam.
  2. Xác định chính xác hàm lượng nitrat và nitrit trong các mẫu nước giếng tại phường Trường Xuân bằng phương pháp trắc phổ hấp thụ phân tử UV-Vis, sử dụng thuốc thử brucine sulfate và dung dịch thuốc thử Griess cải tiến.
  3. Từ kết quả khảo sát thực nghiệm, đề xuất các giải pháp khắc phục tình trạng ô nhiễm nhằm cung cấp nguồn nước an toàn cho sinh hoạt của người dân.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hàm lượng ion nitrat ($\text{NO}_3^-$) và nitrit ($\text{NO}_2^-$) trong các mẫu nước sinh hoạt (nước giếng khoan và giếng đào).
  • Phạm vi không gian: Địa bàn phường Trường Xuân, thành phố Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam, với 12 điểm lấy mẫu đại diện tại các khu vực có nguy cơ ô nhiễm cao (khu vực chợ, cây xăng, cụm công nghiệp, đồng rau, đất trồng lúa và chuồng trại gia súc).
  • Thời gian thực hiện: Mẫu được thu thập vào ngày 07/01/2016; tiến hành phân tích nitrit vào ngày 10/01/2016 và nitrat vào ngày 12/01/2016.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận dựa trên các luận điểm hóa học phân tích môi trường và động học chuyển hóa nitơ:

  • Chu trình chuyển hóa nitơ trong nước: Quá trình nitrit hóa biến đổi amoni ($\text{NH}_4^+$) thành nitrit ($\text{NO}_2^-$) nhờ vi khuẩn hiếu khí Nitrosomonas, sau đó tiếp tục được vi khuẩn Nitrobacter oxy hóa thành nitrat ($\text{NO}_3^-$). Quá trình nitrat hóa tiêu tốn khoảng 4,57 g oxy cho 1 g nitơ amoni ở dải nhiệt độ tối ưu 20–30°C. Ngược lại, trong điều kiện yếm khí thiếu oxy hòa tan, vi khuẩn phản nitrat hóa sẽ khử nitrat và nitrit để giải phóng khí $\text{N}_2$, giải phóng oxy phục vụ quá trình oxy hóa chất hữu cơ.
  • Tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật áp dụng: Khóa luận đối chiếu kết quả thực nghiệm với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống QCVN 01:2009/BYT, trong đó:
    • Hàm lượng nitrat tối đa cho phép là 50 mg/L, theo phương pháp thử TCVN 6180:1996 (tương đương ISO 7890-1988).
    • Hàm lượng nitrit tối đa cho phép là 3 mg/L, theo phương pháp thử TCVN 6178:1996 (tương đương ISO 6777-1984).

Về phương pháp luận, tác giả đã tổng quan các kỹ thuật phân tích định lượng nitrat và nitrit:

  • Nhóm phương pháp xác định Nitrat: Phương pháp trắc quang dùng axit phenoldisulfonic (đo ở bước sóng $\lambda = 410\text{ nm}$) hoặc natri salixylat; phương pháp điện hóa (điện cực màng chọn lọc ion trong khoảng $10^{-1} - 10^{-5}\text{ M}$, cực phổ sử dụng dòng xúc tác với nền $\text{ZrOCl}_2$ và $\text{FeSO}_4$, cực phổ gián tiếp thông qua nitro hóa hợp chất thơm như axit sulfosalicylic, phenol, 2,6-xylenol, cực phổ xung vi phân trong nền $\text{NH}_4\text{Cl}$ quét thế từ -1,6 đến -1,1 V); phương pháp phân tích thể tích (chuẩn độ ngược lượng dư $\text{Fe}^{2+}$ bằng $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}$ với chỉ thị ferroin); phương pháp sắc ký trao đổi ion (IEC sử dụng cột Waters IC-Pac Anion HC $150 \times 4\text{ mm}$, đệm lithium borate gluconate và dung môi acetonitrile ở pH = 6, tốc độ dòng 1 mL/phút, detector UV-Vis tại 205 nm).
  • Nhóm phương pháp xác định Nitrit: Phương pháp chuẩn độ oxy hóa khử bằng dung dịch $\text{KMnO}_4$; phương pháp động học xúc tác – trắc quang dựa trên hiệu ứng xúc tác của nitrit đối với tốc độ phản ứng chỉ thị; phương pháp trắc quang tạo phức azo.

Phương pháp thực nghiệm được tác giả lựa chọn áp dụng trong đề tài là phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis dựa trên định luật Lambert – Beer ($A = \varepsilon \cdot l \cdot C$):

  1. Xác định Nitrat bằng thuốc thử Brucine Sulfate: Trong môi trường axit sulfuric ($\text{H}_2\text{SO}_4$) 80% ở nhiệt độ đun cách thủy 100°C trong 60 phút, brucine sulfate kết hợp với $\text{NO}_3^-$ tạo phức màu vàng bền, đo mật độ quang tại bước sóng hấp thụ cực đại $\lambda = 410\text{ nm}$. Thuốc thử được pha chế từ 1 g brucine sulfate và 0,1 g axit sulfanilic trong 70 mL nước cất nóng, bổ sung 3 mL $\text{HCl}$ đậm đặc và định mức thành 100 mL.
  2. Xác định Nitrit bằng thuốc thử Griess cải tiến: Phản ứng giữa $\text{NO}_2^-$ với sulfanilamide (4-aminobenzenesulfonamid) trong môi trường axit orthophosphoric ($\text{H}_3\text{PO}4$) ở pH = 1,9 tạo muối điazoni trung gian. Muối này tiếp tục ghép đôi với $N$-(1-naphthyl)-1,2-diaminoethane dihydrochloride ($\text{C}{10}\text{H}_7\text{-NH-CH}_2\text{-CH}_2\text{-NH}_2\cdot 2\text{HCl}$) tạo phức màu hồng tím, để ổn định 20–30 phút ở nhiệt độ phòng và đo độ hấp thụ tại bước sóng $\lambda = 540\text{ nm}$. Thuốc thử gồm 2 g sulfanilamide hòa tan trong 5 mL $\text{H}_3\text{PO}_4$ đặc và 20 mL nước, bổ sung 0,1 g $N$-(1-naphthyl)-1,2-diaminoethane dihydrochloride rồi định mức thành 50 mL.

Hệ thống thiết bị và hóa chất thực nghiệm bao gồm: máy quang phổ hấp thụ tử ngoại – khả biến UV-Vis điều khiển qua phần mềm Central, cân phân tích độ chính xác 0,0002 g, lò vi sóng 850 W (tần số 2450 MHz), nồi cách thủy 100°C, các dung dịch chuẩn gốc $\text{NaNO}_3$ 1000 mg/L và $\text{NaNO}_2$ 1000 mg/L (được bảo quản bằng 1 mL $\text{CHCl}_3$).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Chương này hệ thống hóa các tài liệu khoa học liên quan đến đề tài:

  • Tính chất hóa học, sinh học và độc học: Phân tích cấu trúc phân tử của $\text{NO}_3^-$ (dạng hình học tam giác đều phẳng, góc liên kết $120^\circ$, độ dài liên kết N–O là 1,218 Å) và $\text{NO}_2^-$. Làm rõ cơ chế gây bệnh methemoglobinemia ở người và động vật thủy sản (làm tổn thương gan tụy, cụt râu ở tôm; rối loạn tuần hoàn, tim mạch và ức chế hormone sinh dục ở cá). Trình bày cơ chế hình thành hiện tượng phú dưỡng nguồn nước do dư thừa dinh dưỡng N và P.
  • Điều kiện tự nhiên và kinh tế – xã hội phường Trường Xuân: Tổng diện tích tự nhiên đạt 473,36 ha, chia làm 7 khối phố với 1.637 hộ dân và 6.659 nhân khẩu. Khí hậu thuộc vùng nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, nhiệt độ trung bình năm 24,2°C (mùa hè 27,8°C, mùa đông 19,5°C), lượng mưa trung bình từ 1.400 đến 1.800 mm/năm (tập trung cao nhất vào tháng 9), độ ẩm trung bình 82%. Về cơ cấu kinh tế, sản xuất nông nghiệp chiếm 70%, công thương nghiệp và dịch vụ chiếm 30%. Hạ tầng kỹ thuật gồm các trục giao thông chính (Trần Cao Vân nối dài, ĐT 616, Duy Tân) và nguồn nước tưới tiêu phụ thuộc vào hệ thống kênh N2, N24 của công trình thủy lợi Phú Ninh.
  • Đánh giá các phương pháp phân tích: So sánh ưu và nhược điểm của các kỹ thuật phân tích thể tích, điện hóa, sắc ký ion và trắc quang. Xác lập cơ sở định luật Lambert – Beer, định luật cộng tính độ hấp thụ quang và phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới phép đo UV-Vis (hàm lượng chất hữu cơ hòa tan, ion sắt $\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}^{3+}$ trên 1 mg/L, độ ổn định nhiệt độ khi đun phản ứng).

Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 2 trình bày toàn bộ quy trình thu thập mẫu, pha chế hóa chất và các thao tác thực nghiệm:

  • Kỹ thuật lấy và bảo quản mẫu: Thu thập 12 mẫu nước giếng sinh hoạt ($S_1$ đến $S_{12}$) tại 12 hộ gia đình trên địa bàn 7 khối phố vào ngày 07/01/2016. Dụng cụ lấy mẫu là chai nhựa polyethylene sạch, tráng rửa 3 lần bằng chính nguồn nước giếng cần lấy, sau khi đã xả nước tự do qua đường ống tối thiểu 5 phút. Mẫu được dán nhãn, vận chuyển về phòng thí nghiệm và bảo quản lạnh ở 2–5°C trong phòng tối.
  • Thông tin các điểm lấy mẫu:
    • $S_1$ (Lê Đình Thắng) và $S_2$ (Trần Quang Thanh): Khu vực chợ Trường Xuân.
    • $S_3$ (Trần Quang Trường) và $S_4$ (Lê Văn Hiến): Khu vực cửa hàng xăng dầu.
    • $S_5$ (Nguyễn Sang) và $S_6$ (Trần Nguyên): Khu vực Cụm công nghiệp – TTCN Trường Xuân.
    • $S_7$ (Lê Văn Hòa) và $S_8$ (Ca Thị Mỹ): Khu vực sản xuất rau xanh.
    • $S_9$ (Nguyễn Thị Nguyện) và $S_{10}$ (Đào Minh Nguyên): Khu vực đất chuyên trồng lúa.
    • $S_{11}$ (Trần Minh Thể) và $S_{12}$ (Lê Văn Dũng): Khu vực chăn nuôi gia súc.
  • Xây dựng dãy chuẩn thực nghiệm:
    • Dãy chuẩn nitrat: Sử dụng dung dịch làm việc $\text{NO}_3^-$ 5 mg/L, pha chế dãy 9 điểm nồng độ từ 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0 đến 5,0 mg/L. Mỗi ống nghiệm bổ sung 2 mL mẫu chuẩn, 2 mL dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$ 80% và 0,15 mL thuốc thử brucine sulfate, đun cách thủy 100°C trong 60 phút, làm nguội về nhiệt độ phòng rồi đo mật độ quang ở bước sóng 410 nm.
    • Dãy chuẩn nitrit: Sử dụng dung dịch làm việc $\text{NO}_2^-$ 0,2 mg/L và 1,0 mg/L, pha chế dãy 8 điểm nồng độ từ 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08; 0,10; 0,20 đến 0,50 mg/L. Mỗi ống nghiệm lấy 10 mL mẫu chuẩn, thêm 0,2 mL thuốc thử Griess cải tiến, lắc đều, để ổn định 20–30 phút và đo mật độ quang ở bước sóng 540 nm.
  • Thiết lập phần mềm Central trên máy UV-Vis: Trình bày chi tiết các bước vận hành máy: thiết lập Workspace, cấu hình Method Editor (đặt bước sóng ấn định, số lần đọc lặp lại), khai báo mẫu trong Analysis Editor, chạy baseline với mẫu trắng (blank), đo kiểm tra dãy chuẩn và đo mẫu thực nghiệm.

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Chương 3 công bố và thảo luận các kết quả thực nghiệm thu được:

  • Đặc tính cảm quan và bảo quản mẫu: Toàn bộ 12 mẫu nước giếng đều đạt trạng thái trong suốt, không màu, không mùi, không vị, không chứa cặn lơ lửng. Khi bảo quản ở nhiệt độ 3–5°C trong bóng tối, nồng độ các ion giữ được độ ổn định qua các ngày phân tích.
  • Thông số máy đo tối ưu: Thời gian đọc tín hiệu ổn định được chọn là 5–10 giây. Bước sóng hấp thụ cực đại nhạy nhất được xác lập là $\lambda = 410\text{ nm}$ đối với phức màu nitrat – brucine sulfate và $\lambda = 540\text{ nm}$ đối với phức màu azo của nitrit.
  • Phương trình đường chuẩn:
    • Đường chuẩn Nitrat: Mật độ quang ($Abs$) tăng tuyến tính theo nồng độ $\text{NO}_3^-$ từ 0 đến 5 mg/L (tương ứng $Abs$ từ 0 đến 1,060). Phương trình đường chuẩn thu được: $A = 4,773 \cdot C + 0,0412$, với hệ số hấp thụ phân tử gam $\varepsilon = 4,773\text{ L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{cm}^{-1}$.
    • Đường chuẩn Nitrit: Mật độ quang ($Abs$) tăng tuyến tính theo nồng độ $\text{NO}_2^-$ từ 0 đến 0,5 mg/L (tương ứng $Abs$ từ 0 đến 0,5016). Phương trình đường chuẩn thu được: $A = 0,9989 \cdot C - 0,0013$, với hệ số hấp thụ phân tử gam $\varepsilon = 0,9989\text{ L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{cm}^{-1}$.
  • Quy trình phân tích chuẩn 5 bước: Đề xuất quy trình chuẩn hóa gồm: (1) Lấy mẫu; (2) Xử lý và lọc mẫu; (3) Lập đường chuẩn; (4) Đo độ hấp thụ quang trên máy UV-Vis; (5) Xử lý thống kê số liệu (làm tròn 4 chữ số thập phân, tính giá trị trung bình qua 3 lần lặp).
  • Kết quả định lượng 12 mẫu nước giếng sinh hoạt:
    • Hàm lượng nitrat dao động trong khoảng từ 0,3386 mg/L đến 11,449 mg/L. Nồng độ cao nhất xuất hiện tại mẫu $S_5$ (11,449 mg/L) và $S_6$ thuộc khu vực Cụm công nghiệp Trường Xuân; nồng độ thấp nhất tại mẫu $S_7$ (0,3386 mg/L) thuộc khu vực đồng rau.
    • Hàm lượng nitrit dao động trong khoảng từ 0,0001 mg/L đến 0,0420 mg/L. Nồng độ cao nhất ghi nhận tại mẫu $S_1$ (0,0420 mg/L) nằm sát khu vực hàng cá chợ Trường Xuân; nồng độ thấp nhất tại mẫu $S_9$ (0,0001 mg/L) thuộc khu đất trồng lúa.
    • Mức độ chênh lệch nồng độ giữa 3 lần đo lặp lại trên cùng một mẫu là không đáng kể, chứng minh độ lặp lại và độ tin cậy cao của quy trình thực nghiệm.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã tổng hợp kết quả phân tích định lượng nitrat và nitrit qua các bảng số liệu thực nghiệm:

Chỉ tiêu thông số Dãy nồng độ chuẩn (mg/L) Bước sóng $\lambda$ (nm) Phương trình đường chuẩn Hệ số hấp thụ $\varepsilon$ Nồng độ trong 12 mẫu nước giếng (mg/L) Ngưỡng tối đa theo QCVN 01:2009/BYT
Nitrat ($\text{NO}_3^-$) 0 – 5,0 410 $A = 4,773 \cdot C + 0,0412$ 4,773 0,3386 – 11,4490 50 mg/L
Nitrit ($\text{NO}_2^-$) 0 – 0,5 540 $A = 0,9989 \cdot C - 0,0013$ 0,9989 0,0001 – 0,0420 3 mg/L

Kết quả đối chiếu quy chuẩn:

  • 100% mẫu nước sinh hoạt khảo sát (12/12 mẫu) đều có hàm lượng nitrat và nitrit nằm dưới ngưỡng giới hạn tối đa cho phép theo QCVN 01:2009/BYT, đủ điều kiện an toàn hóa lý đối với hai chỉ tiêu này cho mục đích sinh hoạt và ăn uống.
  • Sự phân bố nồng độ phản ánh rõ nét tác động từ hoạt động kinh tế bề mặt: khu vực công nghiệp tích tụ nitrat cao hơn đáng kể (mẫu $S_5$, $S_6$), trong khi khu vực chợ có hoạt động xả thải hữu cơ tươi sống làm gia tăng lượng nitrit (mẫu $S_1$).

Các kiến nghị và giải pháp do tác giả đề xuất:

  • Khuyến nghị các hộ dân sinh sống tại khu vực lân cận Cụm công nghiệp Trường Xuân ($S_5, S_6$) và phía sau cửa hàng xăng dầu cần chủ động lắp đặt hệ thống lọc nước chuyên dụng hoặc ưu tiên chuyển sang sử dụng nguồn nước máy đô thị cho mục đích ăn uống trực tiếp.
  • Các hộ dân khu vực chợ ($S_1, S_2$) nên sử dụng nước giếng cho các nhu cầu tưới tiêu, vệ sinh thông thường và dùng nước máy cho nấu nướng.
  • Chính quyền địa phương cần tăng cường kiểm soát việc xả nước thải chưa qua xử lý từ khu vực chợ và cụm công nghiệp ra hệ thống thoát nước chung; đẩy mạnh tuyên truyền người dân sử dụng phân bón hóa học hợp lý và thu gom triệt để chất thải chăn nuôi.

Đóng góp của đề tài:

  • Xây dựng thành công quy trình phân tích trắc quang UV-Vis xác định đồng thời hai chỉ tiêu $\text{NO}_3^-$ và $\text{NO}_2^-$ với lượng hóa chất nhỏ, trang thiết bị phổ thông trong các phòng thí nghiệm, thời gian thực hiện nhanh và độ lặp lại cao.
  • Cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm khách quan về hiện trạng chất lượng nước ngầm tại phường Trường Xuân, phục vụ công tác quản lý tài nguyên môi trường tại địa phương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận còn tồn tại một số hạn chế gắn liền với phạm vi và điều kiện nghiên cứu:

  • Dung lượng mẫu khảo sát còn nhỏ (12 mẫu), tập trung tại 12 hộ gia đình trên địa bàn một phường nên chưa bao quát toàn diện mạng lưới thủy văn ngầm của toàn thành phố Tam Kỳ.
  • Thời gian lấy mẫu thực hiện vào một thời điểm duy nhất (tháng 01/2016 - mùa khô), chưa theo dõi được động thái biến động nồng độ nitrat và nitrit theo chu kỳ các mùa trong năm (đặc biệt là mùa mưa bão có lượng mưa lớn từ tháng 5 đến tháng 10).
  • Nghiên cứu chỉ tập trung vào 2 chỉ tiêu ion vô cơ ($\text{NO}_3^-, \text{NO}_2^-$), chưa mở rộng khảo sát các chỉ tiêu ô nhiễm liên quan khác như amoni ($\text{NH}_4^+$), phosphat ($\text{PO}_4^{3-}$), kim loại nặng hay vi sinh vật (Coliform, E. coli).

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Mở rộng quy mô lấy mẫu trên toàn địa bàn thành phố Tam Kỳ và các vùng lân cận, tiến hành quan trắc định kỳ theo mùa (mùa mưa và mùa khô) để đánh giá quy luật khuếch tán chất ô nhiễm trong tầng chứa nước ngầm.
  • Nghiên cứu kết hợp xác định đồng thời các dạng tồn tại khác của nitơ và các ion kim loại để xây dựng bức tranh tổng thể về chất lượng môi trường nước.
  • Thử nghiệm các mô hình xử lý nitrat, nitrit quy mô hộ gia đình áp dụng cho các nguồn nước có nồng độ nitơ tiệm cận ngưỡng cảnh báo.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên ngành Hóa học (Hóa phân tích, Hóa môi trường), Khoa học Môi trường và Kỹ thuật Môi trường: Tham khảo quy trình thực hành phân tích quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis, kỹ thuật pha chế và bảo quản thuốc thử độc hại (brucine sulfate) và thuốc thử ghép đôi azo (Griess cải tiến).
  • Cán bộ kỹ thuật tại các trung tâm quan trắc môi trường và kiểm nghiệm chất lượng nước: Ứng dụng quy trình 5 bước để xây dựng đường chuẩn và kiểm soát sai số trong phân tích nước sinh hoạt, nước thô và nước thải.
  • Các nghiên cứu sinh, học viên thực hiện đề tài đánh giá chất lượng môi trường cơ sở: Tham khảo phương pháp điều tra, lựa chọn điểm lấy mẫu theo nguồn phát thải đặc trưng (chợ, cụm công nghiệp, nông nghiệp, trạm xăng) và phương pháp xử lý số liệu đo lặp lại.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phép xác định nitrat bằng thuốc thử brucine sulfate lại yêu cầu đun cách thủy ở 100°C trong 60 phút với môi trường axit sulfuric 80%?
Phản ứng tạo phức màu vàng giữa ion nitrat ($\text{NO}_3^-$) và brucine sulfate chỉ xảy ra hoàn toàn và đạt độ nhạy quang học cao trong điều kiện môi trường axit $\text{H}_2\text{SO}_4$ nồng độ cao (80%) kết hợp với việc gia nhiệt ổn định ở 100°C trong thời gian chính xác 60 phút. Nhiệt độ và thời gian đun là yếu tố quyết định đến độ bền và cường độ hấp thụ của phức màu ở bước sóng 410 nm.

2. Thuốc thử Griess cải tiến dùng để định lượng nitrit có thành phần hóa học gồm những chất nào và điều kiện bảo quản ra sao?
Thuốc thử Griess cải tiến được điều chế bằng cách hòa tan 2 g sulfanilamide (4-aminobenzenesulfonamid) trong hỗn hợp 5 mL axit orthophosphoric ($\text{H}_3\text{PO}_4$) đặc và 20 mL nước cất, sau đó bổ sung 0,1 g $N$-(1-naphthyl)-1,2-diaminoethane dihydrochloride và định mức thành 50 mL. Dung dịch thuốc thử này là chất độc, cần được bảo quản trong chai thủy tinh tối màu ở nhiệt độ 2–5°C và có thời hạn sử dụng trong vòng 1 tháng.

3. Khóa luận sử dụng các bước sóng hấp thụ cực đại nào để đo mật độ quang của nitrat và nitrit trên máy UV-Vis?
Máy quang phổ UV-Vis được thiết lập bước sóng đo ấn định là $\lambda = 410\text{ nm}$ đối với phức màu vàng của nitrat với thuốc thử brucine sulfate, và $\lambda = 540\text{ nm}$ đối với phức màu hồng tím của nitrit với thuốc thử Griess cải tiến.

4. Điểm lấy mẫu nào ghi nhận hàm lượng nitrat và nitrit cao nhất trong 12 mẫu khảo sát, nguyên nhân do đâu?
Hàm lượng nitrat cao nhất ghi nhận tại mẫu $S_5$ (11,4490 mg/L) thuộc hộ ông Nguyễn Sang tại khu vực Cụm công nghiệp – TTCN Trường Xuân do ảnh hưởng tích tụ chất thải công nghiệp. Hàm lượng nitrit cao nhất ghi nhận tại mẫu $S_1$ (0,0420 mg/L) thuộc hộ ông Lê Đình Thắng tại khu vực chợ Trường Xuân do vị trí nằm cạnh khu vực hàng cá, tiếp nhận trực tiếp nước rửa và chất thải hữu cơ chưa qua xử lý thấm vào tầng nước ngầm.

5. Tất cả 12 mẫu nước giếng tại phường Trường Xuân có đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt theo quy định hiện hành không?
Theo đối chiếu với QCVN 01:2009/BYT, tất cả 12 mẫu nước giếng đều đạt tiêu chuẩn an toàn về hai chỉ tiêu khảo sát, do nồng độ nitrat cao nhất (11,4490 mg/L) thấp hơn nhiều so với giới hạn tối đa 50 mg/L, và nồng độ nitrit cao nhất (0,0420 mg/L) thấp hơn rất nhiều so với ngưỡng giới hạn tối đa 3 mg/L.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trần Công Thức đã xây dựng thành công quy trình thực nghiệm xác định hàm lượng nitrat và nitrit trong nước sinh hoạt bằng phương pháp trắc quang hấp thụ phân tử UV-Vis sử dụng thuốc thử brucine sulfate và Griess cải tiến. Kết quả phân tích 12 mẫu nước giếng đào và giếng khoan tại phường Trường Xuân, thành phố Tam Kỳ cho thấy 100% mẫu khảo sát đều đạt tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 01:2009/BYT, với hàm lượng nitrat dao động từ 0,3386 đến 11,4490 mg/L và nitrit từ 0,0001 đến 0,0420 mg/L. Mặc dù nguồn nước vẫn đảm bảo an toàn cho mục đích sinh hoạt thông thường, nghiên cứu đã chỉ ra sự gia tăng nồng độ cục bộ tại các khu vực lân cận cụm công nghiệp và chợ dân sinh, từ đó cung cấp căn cứ khoa học thiết thực để khuyến nghị các biện pháp bảo vệ và xử lý nguồn nước ngầm cho cộng đồng địa phương.