THỦY QUYỂN
1. Chu trình và đặc điểm của nước trong tự nhiên
3. Sự hòa tan của các khí trong nước
2. Hóa học của nước tự nhiên
4. Sự tạo phức chất trong nước tự nhiên và nước thải
5. Ô nhiễm môi trường nước
6. Các chỉ tiêu đánh giá nước thải - các phương pháp xác định các
chỉ tiêu
7. Xử lí các chất ô nhiễm trong nước bằng phương pháp hóa học
THỦY QUYỂN
Nước là một trong số các chất lỏng dị thường nhất
Nhiệt độ sôi của nước ở 1atm là 100°C, trong khi đó CH
4
là -161,5°C;
NH
3
là -33,3°C; heptan (100 đ.v.C) là 98,4°C, H
2
S là – 60,75°C
THỦY QUYỂN
Nước là một trong số các chất lỏng dị thường nhất
Khi nước đá nóng chảy thành nước lỏng thì thể tích giảm
Nhiệt dung của nước rất lớn (1cal/g.°C) so với các chất lỏng khác
Nhiệt hóa hơi của nước rất lớn 540 cal/g làm cho khí hậu ôn hòa
THỦY QUYỂN
Nước là một trong số các chất lỏng dị thường nhất
Nước có sức căng bề mặt rất lớn
THỦY QUYỂN
Nước là một trong số các chất lỏng dị thường nhất
Nước có thể hòa tan đước các chất khí
THỦY QUYỂN

Hồ nước mặn, biển nội địa 104 0,008
Sông 1,25 0,0001
Độ m trong đất 67 0,05
Nước ngầm 8.350 0,61
Băng ở các cực 29.200 2,14
Tổng vùng lục địa 37.800 2,8
Khí quyển (hơi nước) 13 0,001
Các đại dương 1.320.000 97,3
Tổng cộng 1.360.000 100
THỦY QUYỂN
Tài Nguyên nước (tt)
THỦY QUYỂN
Tài Nguyên nước (tt)
THỦY QUYỂN
 Hầu hết các chất khí thường gặp trong môi trường đều có mặt trong nước.
 Độ tan của các khí trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất.

Oxy hòa tan (
dissolved oxygen
-
DO) đóng một vai trò rất quan trọng:
Sự hòa tan của các khí trong nước

Oxy hòa tan (
dissolved oxygen
-
DO) đóng một vai trò rất quan trọng:
cần thiết cho sinh vật thủy sinh phát triển, nó là điều kiện không thể thiếu
được cho các quá trình phân hủy hiếu khí của vi sinh vật.
 CO

, … → ô nhiễm nước và không khí.
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
1. Sự hòa tan oxi trong nước (tt)
Độ tan của oxi trong nước tuân theo định luật Henry:
[O
2
]
aq
= k.p
O2
k: hệ số hòa tan của oxi trong nước (ở 25
°
C, k= 1,3.10
-
3
mol/L.atm)
k: hệ số hòa tan của oxi trong nước (ở 25
°
C, k= 1,3.10
-
3
mol/L.atm)
Vậy ở 25°C: [O
2
]
aq
= 1,3.10
-3
mol/L.atm x 0,21 atm = 2,7.10

2
ở lớp bề mặt tuân theo định
luật Henry
- Hệ CO
3
2-
/ CO
2
trong nước đóng vai trò rất quan trọng vì nó tham gia
vào quá trình trao đổi giữa khí quyển và nước trên lớp nước bề mặt.
- Nguồn cung cấp CO
2
hoà tan trong nước: từ không khí, sản phẩm của
quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ và sự thải ra trong quá trình hô
hấp của vi sinh vật.
luật Henry
-Trong nước, khí CO
2
có thể tồn tại ở dạng tự do hoặc ở dạng kết hợp
với nước. CO
2
kết hợp với nước phụ thuộc vào giá trị pH của nước.
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
2. Sự hòa tan của CO
2
trong nước (tt)
CO
2aq
+ H

+
]
[HCO
3
-
]
K
2
=
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
2. Sự hòa tan của CO
2
trong nước (tt)
Luôn có sự cân bằng động giữa các dạng tồn tại của carbon vô cơ
trong nước: carbon vô cơ tổng
C
T
= [CO
2aq
] + [HCO
3
-
] + [CO
3
2-
]
[CO
2aq
] =

2
+ K
1
[H
+
] + K
1
.K
2
C
T
[CO
3
2-
] =
K
1
.K
2
[H
+
]
2
+ K
1
[H
+
] + K
1
.K

trong nước (tt)
Sự ổn định của nước phụ thuộc vào trạng thái cân bằng:
2HCO
3
-
↔ CO
3
2-
+ CO
2
+ H
2
O
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
2. Sự hòa tan của CO
2
trong nước (tt)
Nếu lượng CO
2
hòa tan trong nước lớn hơn CO
2
cân bằng : hòa tan các
hợp chất có chứa CO
3
2-
như bê tông:
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
2. Sự hòa tan của CO

1.1. Chất rắn
Hóa học của nước tự nhiên
chất rắn hòa tan và được đánh giá thông qua thông số tổng chất rắn hòa tan (TDS)
 Tổng chất rắn hòa tan thường được xác định trực tiếp bằng cách làm bay hơi đến
khô kiệt mẫu nước sau khi đã lọc bỏ chất rắn lơ lửng. Khối lượng phần cặn khô
còn lại chính là TDS của nước. TDS thường được biểu diễn bằng đơn vị mg/L
Các chất vô cơ hòa tan
 Nước tự nhiên là dung môi tốt
để hòa tan hầu hết các axit, bazơ
Thành phần Nước biển Nước sông hồ
Nồng độ
(mg/L)
Thứ tự Nồng độ (mg/L) Thứ tự
Các ion chính
Cl
-
19340 1 8 5
Na
+
10770 2 6 6
SO
4
2-
2712 3 11 4
Mg
2+
1294 4 4 7
Ca
2+
412 5 15 2

µg/L µg/L
B 4500 1 10 15
Si 5000 2 13100 3
F 1400 3 100 12
N 250 4 230 11
P 35 5 20 13
Mo 11 6 1 18
Zn 5 7 20 14
Fe 3 8 670 9
Cu 3 9 7 17
Mn 2 10 7 16
Ni 2 11 0,3 19
Al 1 12 400 10
 Nồng độ các ion hòa tan trong
nước biển cao hơn rất nhiều so
với trong nước sông
Nước biển
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
1.1. Chất rắn
Hóa học của nước tự nhiên
Tỷ lệ thành phần các cấu tử chính ổn định
Tỷ lệ Na
+
/Cl
-
: 0,55 - 0,56
Tỷ lệ Mg
2+
/Cl

3
2-
- Tác dụng đệm của hệ đệm B(OH)
3
/ B(OH)
4
-
- Cân bằng trao đổi giữa các cation hòa tan trong nước biển với lớp silicat
trầm tích ở đáy đại dương:
3Al
2
Si
2
O
5
(OH)
4(S)
+ 4SiO
2(S)
+ 2K
+
+ 2Ca
2+
+ 9H
2
O ⇌
⇌⇌
⇌ 2KCaAl
2
Si

 Các loại sinh vật tồn tại trong nguồn nước tự nhiên chủ yếu là vi khuẩn, vi rút, nấm,
tảo, cây cỏ, động vật nguyên sinh, động vật đa bào, các loại nhuyễn thể, các loại
động vật có xương sống.
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
động vật có xương sống.
 Tùy theo vị trí phân bố trong cột nước từ bề mặt đến đáy có các loại sinh vật sau:
- Phiêu sinh vât: động vật phiêu sinh, thực vật phiêu sinh, tảo
- Cá
- Sinh vật bám
- Sinh vật đáy
I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Vi khuẩn
Vi khuẩn (bacteria): thực vật đơn bào, 0,5 – 5,0 µm
Dị dưỡng
Tự dưỡng
Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ →
tự làm sạch của nước
a. Vi khuẩn dị dưỡng: sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn năng
lượng và nguôn cacbon để thực hiện quá trình sinh tổng hợp
I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Vi khuẩn
Vi khuẩn hiếu khí: cần oxi hòa tan khi phân

I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Vi khuẩn
b. Vi khuẩn tự dưỡng
: có khả năng oxi hóa hợp chất vô cơ để thu năng
lượng và dùng khí CO
2
làm nguồn cacbon cho quá trinh sinh tổng hợp
Phản ứng cố định nitơ:
Rhizobium
I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Vi khuẩn
Phản ứng nitrat hóa:
Nitromonas
Nitromonas
Nitrobacter
I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Vi khuẩn
Chuyển hóa Fe
2+
thành Fe
3+

4
3-
+ NH
3
tế bào mới + O
2
hv
I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Tảo
Hiện tượng phú dưỡng ( eutrophical)
Hồ Xuân Hương Đà Lạt
là hiện tượng trong nước thừa các
chất dinh dưỡng( N,P từ nước thải SH),
tạo điều kiện thuận lợi cho tảo phát triển
I.2. Thành phần sinh học
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Tảo
Thủy triều đỏ là các đợt nở hoa bùng
phát của tảo biển, tấn công và làm
tổn thương hàng loạt đối với động
vật biển giáp xác và thân mềm do
chúng sinh ra độc tố
2. Vai trò của vi sinh vật trong các chuyển hóa hóa học
của môi trường nước
 Các vi sinh vật, vi khuẩn, nấm mốc và tảo đóng vai trò trung gian tạo điều kiện
cho nhiều chuyển hóa hóa học xảy ra trong nước và đất. Vi sinh vật thông qua

:
{CH
2
O} + O
2
(k) → CO
2
+ H
2
O
-
Hô hấp kỵ khí:
quá tr
ì
nh oxy hóa chất hữu cơ sử dụng nguồn oxy kết hợp như NO
3
-
,
2.1. Phản ứng chuyển hóa cacbon
2. Vai trò của vi sinh vật trong các chuyển hóa hóa học
của môi trường nước
THỦY QUYỂN
Hóa học của nước tự nhiên
-
Hô hấp kỵ khí:
quá tr
ì
nh oxy hóa chất hữu cơ sử dụng nguồn oxy kết hợp như NO
3
,

-Quá trình phân hủy các hợp chất hydrocacbon: các hợp chất hydrocacbon lớn
có thể bị
Micrococcus
,
Pseudomonas
,
Mycobacterium
và
Nocardia
oxy hóa trong
2.1. Phản ứng chuyển hóa cacbon
2. Vai trò của vi sinh vật trong các chuyển hóa hóa học
của môi trường nước
THỦY QUYỂN
Hóa học của nước tự nhiên
có thể bị
Micrococcus
,
Pseudomonas
,
Mycobacterium
và
Nocardia
oxy hóa trong
điều kiện hiếu khí. Nhờ có quá trình này mà chất thải dầu mỏ có thể bị phân hủy
trong nước và trong đất.
- Sự phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ:
như các quá trình xảy ra trong quá trình
xử lý nước thải đô thị. Có thể biểu diễn sự phân hủy này bằng phản ứng đại diện sau:
{CH

4
+
-Nitrat hóa (nitrification): là quá trình oxi hóa NH
3
hoặc NH
4
+
thành NO
3
-
(do vi khuẩn Nitrozomonas và Nitrobacter):
NH
3
+ 3/2O
2
→ H
+
+ NO
2
-
+ H
2
O (Nitrozomonas)
NO
2
-
+ 1/2O
2
→ NO
3

2
-
bị khử thành N
2
trong điều kiện không có oxy tự do dẫn tới sự tuần hoàn của N
2
trong khí quyển:
4NO
3
-
+ 5{CH
2
O} + 4H
+
→ 2N
2
+ 5CO
2
+ 7H
2
O
denitrat hóa cũng có thể tạo thành NO và N
2
O