Made in o0KyoShiRo0o
1
Chơng 1: Chỉ thị môi trờng
1.1. Chỉ thị - (indicator) là gì?
Khi bạn bị ốm và sốt, sự tăng thân nhiệt của bạn chính là một chỉ thị. Nồng độ ôxy thấp của
một con sông là chỉ thị cho thấy một lợng lớn chất hữu cơ đã đợc thải vào con sông đó. Một chỉ
thị môi trờng cũng tơng tự nh một thớc đo nhiệt độ môi trờng. Vậy, việc truyền đạt thông
tin chính là chức năng chính của các chỉ thị.
Theo UNEP: Chỉ thị môi trờng (CTMT) là mức độ đo tập hợp một số số liệu về môi trờng
thành một thông tin tổng hợp về một khía cạnh môi trờng của một quốc gia hoặc một địa phơng.
Khi bạn bị ốm và sốt, sự tăng thân nhiệt của bạn chính là một chỉ thị. Nồng độ ôxy thấp của một con
sông là chỉ thị cho thấy một lợng lớn chất hữu cơ đã đợc thải vào con sông đó. Một chỉ thị môi
trờng cũng tơng tự nh một thớc đo nhiệt độ môi trờng. Vậy, việc truyền đạt thông tin chính
là chức năng chính của các chỉ thị. Theo UNEP: Chỉ thị môi trờng (CTMT) là mức độ đo tập hợp
một số số liệu về môi trờng thành một thông tin tổng hợp về một khía cạnh môi trờng của một
quốc gia hoặc một địa phơng.
Theo Luật Bảo vệ môi trờng nớc CHXH Việt Nam (2005): Chỉ thị môi trờng là một
hoặc tập hợp thông số về môi trờng đó chỉ ra đặc trng của môi trờng. Chỉ thị môi trờng là
cơ sở để lợng hóa chất lợng môi trờng, theo dõi diễn biến chất lợng môi trờng, lập báo cáo
hiện trạng môi trờng. Bộ Tài nguyên và môi trờng ban hành bộ chỉ thị môi trờng quốc gia để áp
dụng trong cả nớc.Nhiều chỉ thị môi trờng hợp lại thành một bộ CTMT của một nớc, hoặc
một
vùng, một địa phơng. Thí dụ về một số chỉ thị môi trờng liên quan đến suy thoái tài nguyên
rừng. Chỉ thị áp lực môi trờng: diện tích rừng bị mất trong năm (ha, % tổng diện tích của năm
trớc). Chỉ thị trạng thái môi trờng: tổng diện tích rừng hiện có (ha, % tổng diện tích lãnh thổ). Chỉ
thị đáp ứng của xã hội: Diện tích rừng trồng/năm (ha)

1.2. Chức năng của chỉ thị:
a. Cung cấp thông tin cho các chính trị gia, các nhà hoạch định chính sách:
- Vấn đề đang tiến triển thế nào?
- Các tiến độ đạt đợc so với mục tiêu đề ra?

ngành/ tác nhân/ quy trình đang đóng vai trò nh thế nào?
- Hiện trạng môi trờng (S -State of the Environment ): tình trạng lý, hóa, sinh của môi
trờng Vấn đề đang diễn biến nh thế nào?
- Tác động (I- Impacts) của sự thay đổi hiện trạng môi trờng: Ví dụ: tác động lên hệ sinh
thái, sức khỏe con ngời, kinh tế, sự phát triển Các tác động đang diễn biến nh thế nào?
- Phản hồi (R- Response) từ xã hội với những tác động không mong muốn: Ví dụ: Các hoạt
động của xã hội nhằm bảo vệ môi trờng tính hiệu quả của các biện pháp đáp ứng?
Sơ đồ mô hình DPSIR ( Xem sơ đồ trong bài giảng)
c. Các tiêu chí lựa chọn chỉ thị môi trờng: (liên quan đến việc xem xét mục đích và
chất lợng của chỉ thị)
- Phù hợp về chính sách: đợc kiểm nghiệm thông qua việc xem xét tham khảo các văn bản
chính sách, các kế hoạch, luật định
- Tính sẵn có của dữ liệu: việc thu thập các dữ liệu phục vụ cho chỉ thị cần mang tính khả thi
cả về mặt chuyên môn cũng nh tài chính.
- Có thể so sánh: ví dụ nh so sánh giữa các tỉnh (đánh giá bằng chấm điểm).
- Đợc tài liệu hóa đầy đủ và quản lý đợc chất lợng: tiêu chí này đợc đánh giá thông qua
công tác tài liệu hóa đối với chỉ thị cũng nh mức độ cập nhật các tài liệu này.
- Có cơ sở về mặt khái niệm cũng nh phơng pháp luận. Điều này phải đợc thể hiện trong
các mô tả về phơng pháp luận và công thức sử dụng, các tham khảo khoa học cho phơng pháp
luận và công thức đó, các mô tả này cần phải đa vào phần tài liệu hóa của chỉ thị.
- Cho thấy tiến độ đạt đợc so với mục tiêu đề ra: đợc kiểm nghiệm thông qua các thông tin
trong các văn bản chính sách. Trong trờng hợp thiếu các mục tiêu, có thể sử dụng mức ngỡng.
- Mức độ bao phủ về không gian và thời gian: nhất quán về không gian và có tính đến các
tỉnh phù hợp đối với một vấn đề môi trờng nhất định. Chỉ thị bao phủ một khoảng thời gian đủ để
có thể cho thấy xu hớng theo thời gian.
- Phù hợp với cấp độ tỉnh và mang tính đại diện cho các tỉnh nhằm hỗ trợ việc so sánh.
- Đơn giản và dễ hiểu nhờ có một định nghĩa rõ ràng và thống nhất về chỉ thị, trình bày chỉ
thị một cách hợp lý, luôn luôn có sự đối chiếu giữa các chỉ thị với nhau.
Chỉ thị môi trờng không khí ( Xem sơ đồ trong bài giảng)
Chỉ thị môi trờng đất:

- Cân sản phẩm thu đợc và tính hàm lợng thành phần cần xác định.
+ Một số điều kiện quan trọng trong quá trình phân tích bằng khối lợng:
- Sự kết tủa hoàn toàn: Chọn điều kiện thích hợp để kết tủa hoàn toàn chất cần xác định (kết
tủa trong điều kiện tối u) nh nhiệt độ, dung môi, kích thớc hạt kết tủa tạo thành, lợng thuốc kết
tủa, pH của dung dịch, sự tồn tại chất điện li lạ.
- Độ sạch của kết tủa: Kết tủa tạo thành phải có độ tinh khiết cao, do đó cần chú ý đến sự
hấp phụ và cộng kết của kết tủa.
+ ứng dụng trong phân tích môi trờng
- Ví dụ: phân tích SO
4
2-
trong nớc
Bổ sung dung dịch BaCl2 loãng từ từ vào nớc cần xác định SO
4
2-
đã cho thêm HCl; Đun đến
gần sôi; Để nguội khoảng 12h (hoặc đem đun cách thủy 2-3h); Lọc kết tủa và rửa sạch ion Cl- ;
Nung kết tủa ở 800 900 độ C đến khối lợng không đổi; Cân kết tủa; Tính SO
4
2-
theo công thức hóa
học

2.2.2. Phơng pháp phân tích thể tích
+ Nguyên tắc:
- Để xác định nồng độ chất A, sử dụng dung dịch chứa chất B đã biết trớc nồng độ (dung
dịch chuẩn). Cho dung dịch B tác dụng với dung dịch A theo sơ đồ phản ứng: A + B = C + D. Khi B
tác dụng vừa hết với A thì ngừng lại, không thêm tiếp dung dịch B vào dung dịch A nữa. Dựa vào
V(ddA), V(ddB) và C(ddB), tính đợc C(ddA).
- Quá trình này gọi là quá trình chuẩn độ.

màu của nó xảy ra đúng lúc quá trình chuẩn độ tạo ra bớc nhảy điện thế đó thì có thể xác định
điểm tơng đơng.
+ Các phản ứng oxi hóa khử đợc dùng trong chuẩn độ phải thỏa mãn các điều kiện sau:
- Phản ứng xảy ra nhanh
- Phản ứng hoàn toàn theo một tỷ lệ nhất định, theo chiều hớng xác định
- Không xảy ra phản ứng phụ
- Phải có cách hoặc chất chỉ thị thích hợp để xác định đợc điểm tơng đơng.
Các chất chỉ thị:
- Những chất này nói chung cũng là những chất oxi hóa khử và ngời ta thờng chọn
những chất có E0 (điện thế oxi hóa khử tiêu chuẩn của chất chỉ thị) nằm trong bớc nhảy điện thế
của quá trình chuẩn độ.
- Chất chỉ thị là các chất hữu cơ có tính chất oxi hóa khử, có màu dạng oxi hóa và dạng khử
khác nhau, và thay đổi phụ thuộc vào thế oxi hóa của dung dịch.
- Các chất chỉ thị có khả năng cho phép nhận ra điểm cuối của sự chuẩn độ, nhng sự thay
đổi màu không phụ thuộc vào thế của dung dịch.
Ví dụ: Dùng dd KMnO
4
để chuẩn độ các chất khử nh Fe
2+
, H
2
O
2
, sau điểm tơng đơng
d một giọt dung dịch KMnO
4
thì dd sẽ nhuộm màu hồng.
Dung dịch hồ tinh bột tạo với I
2
tự do một hợp chất màu xanh

+ CO
2
+ H
2
O
Sau đó chuẩn độ lợng Cr
2
O
7
2-
d bằng dung dịch muối Mo (amoni sunfat:
(NH
4
)
2
Fe(SO
4
)
2
.6H
2
O), với chất chỉ thị Feroin dung dịch chuyển từ màu xanh lam sang màu nâu đỏ
nhạt.
Cr
2
O
7
2-
+ 14H
+

-
trong nớc:
Made in o0KyoShiRo0o
5
Chuẩn độ Cl
-
bằng dung dịch AgNO
3
có thể dùng K
2
CrO
4
làm chất chỉ thị vì sau điểm tơng
đơng, Ag
+
d sẽ tạo kết tủa đỏ gạch Ag
2
CrO
4
.
Ag
+
+ Cl
-
' AgCl trắng
2Ag+ + CrO
4
2-
' Ag
2

- B cm bin tớn hiu ra
- B chuyn i tớn hiu
Bộ phát tín hiệu:
- Tín hiệu phát sinh từ chính đối tợng cần phân tích. Ví dụ sự phát bức xạ màu vàng của Na
khi đốt nóng các mẫu có chứa nguyên tố này trong quang kế ngọn lửa.
- Tín hiệu không phát sinh từ mẫu phân tích nhng khi đi qua mẫu phân tích tín hiệu đó bị
biến đổi mà sự biến đổi đó có liên quan đến cấu tạo cũng nh nồng độ các thành phần trong mẫu.
Bộ cảm biến tín hiệu vào: chuyển đổi các tham số hóa học hoặc vật lý thành 1 dạng tín hiệu
khác, thờng là tín hiệu điện.
Bộ cảm biến tín hiệu: là khối thiết bị điện tử thực hiện các thao tác nh khuyếch đại, lọc tín
hiệu.
Bộ chuyển đổi tín hiệu: chuyển các tín hiệu điện đã đợc cải biến thành thông tin có thể đọc
đợc, ghi đợc để từ đó ngời phân tích có thể diễn giải đợc những vấn đề cần tìm hiểu đối với
mẫu phân tích.

Các phơng pháp phân tích bằng công cụ:
- Phơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử
- Phơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
- Phơng pháp quang phổ hấp thụ điện tử
- Phơng pháp p
hân tích theo phổ dao động
- Phơng pháp điện thế/ Phơng pháp điện cực ion chọn lọc
- Phơng pháp phân tích Von Ampe
- Phơng pháp sắc ký

2.3.1. Phơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử
Nguyên tắc:
Sự tạo thành phổ phát xạ: ở trạng thái bình thờng, các electron trong nguyên tử chuyển
động xung quanh hạt nhân trên những orbital với những mức năng lợng bé nhất. Trạng thái này gọi
là trạng thái cơ bản.

tức là vạch phổ xuất hiện cuối cùng khi giảm dần nồng độ chất. Sự thay đổi cờng độ của vạch này
sẽ xác định lợng nguyên tố cần phân tích.
Cờng độ của vạch quang phổ:
+ I: cờng độ của vạch phổ
+ A: hằng số
+ N0: số nguyên tử của nguyên tố ở
trạng thái hơi có trong 1 cm
3
hơi nguyên
tố đó.
+ K: hằng số Bolzman (1,38.10-23J)
+ Ek: thế kích thích
+ T: nhiệt độ
I phụ thuộc N0 (tức cũng là phụ thuộc nồng độ C), thế kích thích, nhiệt độ. Sự phụ thuộc I
vào C đợc biểu diễn bởi hệ thức Lomakin:
I = a.C.b
a, b: là hệ số chỉ sự phụ thuộc điều kiện kích thích và
vạch quang phổ cũng nh trạng thái vật lý của mẫu
nghiên cứu.
C : là nồng độ của nguyên tố cần xác định trong mẫu.

lgI = lga + blgC, là biểu thức cơ sở cho phép phân tích quang phổ định lợng.

=
lgI
lgC
lgI
lgC
Ngun kớch thớch Mu H tỏn sc
B thu v x lý tớn
hiu

Made in o0KyoShiRo0o
7

Nguồn kích thích: Làm cho mẫu chuyển thành hơi, nguyên tử hóa mẫu, kích thích nguyên tử
chuyển lên trạng thái năng lợng cao hơn.
Hệ tán sắc (bộ phận tách tia đơn sắc): Thờng dùng lăng kính hoặc cách tử nhiễu xạ. Bộ
phận này có chức năng phân ly các chùm bức xạ đa sắc thành tia đơn sắc. Detector: Để ghi quang
phổ. Trong các máy quang phổ ngời ta thờng dùng Detector là tế bào quang điện và tốt nhất là
dùng các ống nhân quang (PMT: PhotoMultiplier Tube). Các ống nhân quang vừa có chức năng
chuyển đổi từ ánh sáng thành dòng điện, vừa có chức năng khuếch đại tín hiệu (có thể khuếch đại 1
triệu lần).
Phân tích bằng phơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử:
- Phân tích định tính: so sánh phổ của mẫu với các phổ đồ chuẩn, tìm các vạch phổ cuối
cùng.
- Phân tích định lợng: xây dựng đờng chuẩn giữa nồng độ và cờng độ vạch phổ, từ đó xác
định nồng độ của chất cần phân tích có trong mẫu. Có thể xác định đợc hầu hết các nguyên tố trừ
C, O, H, N.

2.3.2. Phơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
- Nguyên tắc:

trong phép phân tích.

- Nguyên tắc:
Sự hấp thụ bức xạ tử ngoại và trông thấy:
Phân tử của các chất có khả năng hấp thụ một cách chọn lọc các bức xạ chiếu qua nó. Khi
hấp thụ năng lợng bức xạ, trong phân tử xảy ra các bớc chuyển năng lợng của điện tử, bớc
chuyển năng lợng dao động, bớc chuyển năng lợng quay của toàn phân tử è phổ hấp thụ rất phức
tạp, không có dạng vạch sắc nhọn mà là những băng phổ trải rộng.
Sự hấp thụ điện tử: sự hấp thụ bức xạ làm biến đổi năng lợng của điện tử.
Trong phân tử, các e (lớp ngoài) có vai trò khác nhau: tham gia liên kết gọi là điện tử hóa trị,
Made in o0KyoShiRo0o
8
không tham gia liên kết gọi là các điện tử không chia hay điện tử độc thân.
Các e hóa trị có thể tạo liên kết hoặc ; các e không tham gia liên kết ở lớp vỏ e ngoài ký
hiệu là n. Khi e hóa trị tham gia liên kết sẽ tạo thành các obital phân tử: obital liên kết và obital phản
liên kết ( và *, và *). Các e này có thể ở các mức năng lợng khác nhau tùy thuộc các obital
tạo thành; trong đó obital có năng lợng thấp nhất còn obital * có mức năng lợng cao nhất.
Trong điều kiện thờng các phân tử tồn tại ở mức năng lợng thấp (trạng thái cơ bản), các e ở mức
năng lợng thấp nhất. Khi phân tử hấp thụ năng lợng sẽ chuyển từ trạng thái cơ bản sang trạng thái
kích thích, các e từ mức năng lợng thấp chuyển lên mức năng lợng cao
Điều kiện để xảy ra bớc chuyển năng lợng e là : E = hu, E là biến thiên năng lợng
ứng với bớc chuyển, u là tần số bức xạ điện từ. Có thể xảy ra các bớc chuyển *, - *, n -
*, n - *.
Khi phân tử hấp thụ bức xạ điện từ để gây ra các bớc chuyển năng lợng điện tử đã tạo nên hiệu
ứng phổ hấp thụ.
Định luật cơ bản của sự hấp
thụ ánh sáng (định luật Lambe
Bia):IoIbC
+ Hệ thức cơ bản:


n



Made in o0KyoShiRo0o
9

1. Nguồn chiếu sáng
2. Hệ tán sắc
3. Cuvét đựng dung dịch (mẫu)
4. Detectơ (tế bào quan điện, nhân quang)
5. Bộ ghi đo (a. điện kế, b. máy tự ghi hay hiện số, c. máy tính)

Nguồn chiếu sáng: tạo phổ liên tục, nếu đo trong vùng khả kiến thì dùng đèn sợi đốt W. Nếu
cần đo trong vùng tử ngoại thì dùng đèn hiđro, đơteri hay đèn thủy ngân. Nguồn chiếu sáng phải có
cờng độ ổn định.
Hệ tán sắc: Dùng để tách tia đơn sắc, bị hấp thụ mạnh khi qua dung dịch đo. Thờng dùng
lăng kính hoặc tốt hơn là dùng cách tử nhiễu xạ.
Cuvét đựng dung dịch: Trong các máy hiện nay thờng dùng cuvét có khoảng giữa 2 thành
trong 1cm (độ dài b). Nếu cần đo trong vùng ánh sáng tử ngoại thì phải có cuvét là bằng thạch anh.
Detector: Để chuyển ánh sáng thành dòng điện, thờng dùng tế bào quang điện, tốt nhất là nhân
quang điện tử. Các máy trắc quang hiện đại thờng có kèm máy tính để điều khiển các quá trình
chọn điều kiện đo và xử lý kết quả.
Xác định nồng độ theo phơng pháp trắc quang:
Cơ sở là hệ thức A = K.C

Phơng pháp đờng chuẩn.
Phơng pháp vi sai: để xác định một chất có nồng độ là Cx, thì ngời ta lấy một dung dịch
đã biết nồng độ C1 mà C1 < Cx (Cx không lớn hơn C1 nhiều) làm dung dịch so sánh. Lại pha một
dung dịch có nồng độ C2 cũng đã biết chính xác (C2 > C1). Đo A2 của dung dịch này, lấy dung

2
. Khoảng cách giữa 2
nhân nguyên tử A, B là r. khoảng cách r không phải không đổi mà khi A, B dao động theo trục AB,
khoảng cách này sẽ dao động từ giá trị nhỏ nhất rmin đến giá trị lớn nhất rmax quanh giá trị cân
bằng r0 (là giá trị có xác suất lớn nhất của r); dao động này gọi là dao động liên kết hay dao động co
giãn tuần hoàn.
+ Nếu AB bị kéo dãn thành AB, biến thiên khoảng cách là r, khi đó sẽ xuất hiện một lực f
có khuynh hớng kéo A, B trở về vị trí cân bằng; lực f đó gọi là lực hồi phục, f tỷ lệ với r và có
hớng ngợc chiều với chiều chuyển dịch của A,B.
f = - K. r, với K: gọi là hằng số lực (dyn.cm-1)
+ Khi r bé, dao động của A,B đợc coi là dao động điều hòa và hệ A-B gọi là hệ dao động
điều hòa. Tần số dao động của dao động này (tần số dao động riêng) tính theo hệ thức:

M: gọi là khối lợng thu gọn của A,B và đợc tính nh sau:
Tần số dao động càng lớn khi M càng nhỏ và K càng lớn.
Đối với các liên kết bội =, hằng số lực gấp 2, 3 lần liên kết đơn, do đó tần số dao động gấp
2, 3 lần.
Đối với dao động điều hòa, năng lợng dao động chỉ có thể nhận một dãy giá trị gián đoạn,
theo hệ thức:
v: là số lợng tử dao động,
v = 0, 1, 2, 3, ở mức năng lợng dao động thấp
nhất:
v = 0, phân tử vẫn có năng lợng dao động

- Điều kiện hấp thụ bức xạ hồng ngoại:
Để có bớc chuyển năng lợng dao động chỉ cần năng lợng tơng đối bé, tơng đơng với
bức xạ hồng ngoại, do đó thờng gọi phổ dao động là phổ hồng ngoại. Tuy nhiên không phải bất kỳ

M
+
=






+=






+=
2
1
vh
2
1
v
M
K
2
h
E
s
Made in o0KyoShiRo0o

thay đổi momen lỡng cực, hoặc những dao động cơ bản có cùng tần số (dao động suy biến)
Phổ dao động và cấu tạo phân tử:
Các kiểu dao động và tần số dao động liên quan đến cấu trúc phân tử.
Ví dụ: Từ 4000 2500 cm-1: sự hấp thụ đặc trng cho dao động co dãn của nguyên tử H với
các nguyên tử có khối lợng 19.
Ví dụ liên kết C H trong C
C H tần số dao động co dãn liên kết xuất hiện ở 3300 cm-
1, trong hợp chất vòng thơm và cha no ở khoảng 3000 3100 cm-1. Vùng tần số trung gian 2500
1540 cm-1 thờng là vùng cha no.
Ví dụ: Liên kết
có đám phổ hấp thụ ở 2500 2000 cm-1, Liên kết = có đám phổ hấp thụ ở
+

X
X
A
X X
A
X X
A
X
X
A
X
X
A

X
X


Truyn
quang
(%)

100
4000
3000
2000
1000cm
-1
0
S súng

2000 1540 cm-1
+ Tần số dao động của nhóm nguyên tử nào đó trong phân tử ít phụ thuộc vào phần còn lại
đợc gọi là tần số đặc trng cho nhóm đó và thờng dùng để phát hiện các nhóm chức trong phân tử.
Tần số đặc trng của nhóm ít thay đổi thì không có nghĩa là
max hấp thụ không đổi mà là max
dao động trong một vùng phổ khá hẹp, vì thực ra tần số đặc trng cũng chịu nhiều ảnh hởng khác
nh thay đổi trạng thái (khí, lỏng), ảnh hởng của dung môi, tơng tác giữa các phân tử
Bảng tần số dao động hóa trị của một số nhóm nguyên tử
Nhóm
Tn s cm-1 Nhóm Tn s cm-1
O-H 3650-3250
CC
2200
N
-H 3500-2900 C=O 1850-1650
C-H 3300-2700 C=C 1650
S-H 2550 C-O- 1300-1000

Pic ở 1218 cm
-1
: Dao động của tổ hợp nhóm C-(C=O)-C
Hợp chất này là CH
3
(C=O)CH
3

Xác định tạp chất :
Khi một chất có lẫn tạp chất, sự xuất hiện thêm các đám phổ sẽ làm nhòe phổ. Khi tạp chất 1 2

2
3

4
5


, cm
-1
| | | | |
1724
1430
1370

của chất cần đo gọi là cực chỉ thị).
Nh vậy điện thế đo đợc E =
ct ss + j
Trong đó:
ct: thế của

2.3.5.1. Phơng pháp điện thế/các loại điện cực chọn lọc ion
Giới thiệu:
+ Điện cực màng rắn: có thể là màng đồng thể hay dị thể. Cực màng rắn đồng thể thờng
đợc chế tạo từ các loại đơn tinh thể, ví dụ đơn tinh thể LaF3, từ muối nóng chảy đông rắn, từ bột
muối nén dới áp suất cao. Điện cực màng rắn dị thể: tinh thể các chất có khả năng dẫn điện bằng
ion đợc phân bố đều vào khung tạo màng thích hợp nh polietilen, PVC,
( Một số loại điện cực chọn lọc) + Điện cực màng rắn đồng thể tuy cho độ lặp lại và độ chính xác cao nhng khó chế tạo,
điện cực màng rắn dị thể và màng mỏng đễ chế tạo hơn.
+ Điện cực màng lỏng có khả năng trao đổi ion: đó là một màng polime mỏng chứa chất trao
đổi ion.
+ Điện Cực chọn lọc màng lỏng để xác định Ca
2+

c A
g/
A
g
Cl
Điện cực chọn lọc màng rắn Điện cực chọn lọc màng lỏng
C

c CLI
Cc so
Dung dch Dung dch Cc so
Made in o0KyoShiRo0o
14
2
ii
ZC
2
1
=
1
0,5Z
lgf
2
+

=


với lực ion không đổi), lấy một thể tích Vo, đo đợc E1. Sau đó thêm một thể tích rất nhỏ và nồng
độ Ca đã biết. Đo lại điện thế, đợc E2. Từ biểu thức quan hệ nồng độ và điện thế dễ dàng tìm đợc
Cx.
ứng dụng:
Đo pH bằng điện cực thủy tinh:
Điện cực thủy tinh là loại điện cực chọn lọc ion (ion H
+
) ra đời sớm nhất. Màng chọn lọc ion
H
+
là màng thủy tinh có cấu tạo theo sơ đồ hình sau. Sơ đồ mạch đo cũng tơng tự mạch đo điện thế
điện cực chon lọc ion, chỉ khác là dung dịch trong là một dung dịch đệm có xác định. Cũng lập các
phép tính nh đối với điện cực chọn lọc ion, cuối cùng ta sẽ có:
E = const = 0,059 pH (với pH = - lgaH
+
).
Điện cực thủy tinh là điện cực tốt nhất để đo pH trong khoảng pH = 2 10. Từ pH
11,
phép đo không chính xác vì ảnh hởng của các ion Na
+
, K
+
2.3.6. Phơng pháp sắc ký
Nguyên tắc:
Phơng pháp sắc ký là phơng pháp tách các chất dựa vào sự phân bố của chúng giữa hai pha
động và tĩnh tiếp xúc với nhau nhng không trộn lẫn. Trong hệ thống sắc ký pha tĩnh không di
Dung d?ch trong

+ Tùy theo các dạng pha tĩnh và pha động và cơ chế phân bố ngời ta có thể chia các phơng
pháp sắc ký thành một số nhóm chính sau:
- Sắc ký lỏng: Sắc ký lỏng - lỏng; Sắc ký lỏng - rắn
- Sắc ký khí: Sắc ký khí - lỏng; Sắc ký khí - rắn
+ Theo hiện tợng sắc ký: gồm có: sắc ký hấp phụ, sắc ký phân bố, sắc ký trao đổi ion, sắc
ký theo loại cỡ.
- Đặc trng của chất tan: Tốc độ di chuyển của một chất có thể đợc đặc trng bởi hệ số
phân bố D của nó giữa hai pha hoặc bởi các đại lợng về sự lu giữ của chất đó trên pha tĩnh (thời
gian lu, thể tích lu)
Hệ số phân bố:
Hệ số phân bố D đợc xác định bởi ái lực của chất tan đối với hai pha. Trong sắc ký
D là tỷ số nồng độ tổng của chất tan trong pha tĩnh CS và pha động CM:
D= CS/CM
D càng lớn thì chất đó phân bố càng nhiều trong pha tĩnh và di chuyển càng chậm.
Thể tích lu và thời gian lu:
Thời gian lu tr (retention time) là thời gian từ khi nạp chất tan vào cột sắc ký đến khi xuất
hiện nồng độ cực đại ở detector.
Thể tích lu tơng ứng VR (retention volume) tỷ lệ với tR
VR = tR x Fc (trong đó Fc là lu tốc, ml/phút)
Gọi tM là thời gian đi qua cột sắc ký của chất tan không bị lu, thì đó cũng là thời gian lu
của pha động (coi nh thời gian chết). VM gọi là thể tích chết cũng chính là thể tích pha động đi
qua cột.
Ngời ta còn dùng một tham số khác là tỷ số phân bố K, là tỷ số số mol chất tan trong pha tĩnh và
pha động: K= (Cs.Vs)/(Cm.Vm) = D.(Vs/Vm). Trong phơng pháp sắc ký ngời ta thờng phải
chọn điều kiện để điều chỉnh sao cho K nhỏ hơn khoảng 20, nếu không thời gian lu quá dài không
chấp nhận đợc.
t
M

t

Thiết bị GC:613457892
1. B cung cấp khí mang; 2. Bộ điều chỉnh áp suất; 3. Bộ đo lu lợng; 4. Bộ nạp mẫu; 5. Cột sắc
ký; 6. Buồng ổn nhiệt; 7. Detector; 8. Bộ khuếch đại điện tử.
Cột sắc ký: Có hai cột: cột nhồi và cột hở hay cột mao quản.
- Cột nhồi: Thờng chế tạo dạng ống bằng thép không gỉ, thủy tinh. Đờng kính 1,6 9,5
mm, chiều dài khoảng 3m. Trong sắc ký khí rắn vật liệu nhồi cột thờng là Silicagel, polime xốp
hoặc sàng phân tử nh Zeolit. Trong sắc ký khí lỏng chất nhồi cột đóng vai trò chất mang pha lỏng
(pha tĩnh), chất lỏng là chất không bay hơi đợc tẩm lên chất mang thành một lớp mỏng. Chất lỏng
thờng dùng là dầu Silicol, polietilen glycol Chất mang thờng là đất Diatomit, gạch chịu lửa
nghiền.
- Cột mao quản: Thờng dùng là cột mao quản hở, trên thành cột có một lớp chất lỏng
mỏng, đều, đờng kính trong của cột nhỏ hơn 1mm, chiều dài từ 30 90 mm. Cột thờng đợc chế
tạo từ kim loại, thủy tinh hoặc chất dẻo.
Khí mang:
Trong GC, khí mang là khí dùng để vận chuyển các chất khí nghiên cứu qua cột sắc ký, đó
chính là pha động. Khí mang phải là các khí trơ, không tơng tác với mẫu, với pha tĩnh, với các bộ
phận tiếp xúc, phải có độ tinh khiết cao (ít nhất là 99,995%), phải chọn cho phù hợp với Detector và
các yêu cầu khác về phân tích. Ngoài ra phải chọn khí mang có giá thành rẻ và an toàn, tùy từng
trờng hợp có thể dùng N
2
, H
2
, He, Ar, O
2
và không khí.
+ Detector:
Ghi các tín hiệu thu đợc từ quá trình sắc ký, phân tích tín hiệu và biết đợc các chất cần
phân tích, tách.
Trong GC hiện nay ngời ta sử dụng Detector dẫn nhiệt, Detector ion hóa ngọn lửa, Detector
hấp thụ electron

Chơng 3: Phân tích, đánh giá môi trờng nớc
3.1. Khái quát chung về tài nguyên nớc
- Thuỷ quyển - một trong các thành phần cơ bản của môi trờng nớc, bao gồm toàn bộ các đại
dơng, sông suối, ao, nớc ngầm, băng tuyết, hơi ẩm trong đất và trong không khí.
- Khối lợng các loại nguồn nớc rất khác nhau (94% nớc trên trái đất là nớc mặn)
- Tầm quan trọng:
+ Là môi trờng sống
+ Điều hoà khí hậu
- Chu trình nớc tuần hoàn: nớc trên trái đất đợc tuần hoàn theo chu trình, tuỳ theo loại nguồn
nớc mà thời gian luân hồi cơ thể rất ngắn (một vài tuần hoặc kéo dài hàng ngàn năm).
- Thực trạng chung của nguồn tài nguyên nớc:
+ Trữ lợng: dồi dào, phong phú. Việt Nam là một trong những quốc gia có trữ lợng nớc hàng đầu
thế giới.
+ Chất lợng: thiếu nguồn nớc sạch (nớc có thể uống đợc).
+ Xu thế biến đổi: Có dấu hiệu ô nhiễm ở các khu đô thị, khu công nghiệp,

3.1.2. Thành phần hoá học của nguồn nớc
Các hợp chất vô cơ, hữu cơ trong nớc tự nhiên có thể tồn tại ở dạng ion hoà tan, khí hoà tan,
dạng rắn hoặc lỏng. Chính sự phân bố các chất này quyết định bản chất của nớ tự nhiên: ngọt, mặn,
giàu hoặc nghèo dinh dỡng, cứng hoặc mềm, bị ô nhiễm nặng hoặc nhẹ,
a. Các ion hoà tan
Trong nớc tự nhiên có các ion hoà tan: Cl
-
, Na
+
, SO
4
2-
, Mg
2+

S: do sự phân huỷ các hợp chất hữu cơ.
c. Chất rắn hoà tan
Bao gồm vô cơ, hữu cơ v sinh vật:
Chúng đợc phân thnh 02 loại, phụ thuộc vo kích thớc
+ Loại chất rắn có thể lọc đợc d 10-6m: dạng keo: 10-9 - 10-6m, dạng ho tan: < 10-9m.a
+ Loại chất rắn không lọc đợc: d 10-6m tảo, d: 10-5 - 10-6m hạt bùn (lơ lửng), d > 10-5m
cát, sạn (lắng đợc)
- Chất rắn có thể phân loại theo độ bay hơi ở nhiệt độ sấy (103
0
C 105
0
C)
+ Chất rắn bay hơi
+ Chất rắn không bay hơi
d. Chất hữu cơ
- Chất hữu cơ dễ b phân huỷ sinh học: đờng, chất béo, protein ,
- Chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học: PCB, Dioxin,
3.1.3. Thnh phần sinh học của nguồn nớc tự nhiên
- Chỉ thị cho độc tính sinh thái của nguồn nớc
Một số loài sinh vật gây ô nhiễm hoặc làm sạch nguồn nớc tự nhiên
- Vi khuẩn và nấm
- Siêu vi trùng ( Virut)
- Tảo
- Các loại thực vật và vi sinh vật khác

3.2. Các thông số đánh giá chất lợng nguồn nớc
Made in o0KyoShiRo0o
19
3.2.1. C¸c chØ tiªu vật lý
a. NhiÖt ®é

- Phụ thuộc vào các chất hoà tan trong môi trường nước
- Phụ thuộc vào sự phát triển của các thực vật trong nước, vi sinh vật trong nước
- Xác định màu
→ so với thang màu chuẩn: Pt
- Co;Cr – Co
Điển hình:
* Nư
ớc có sắt Fe3+ → có màu
nâu đỏ
* Các hợpc chất hữu cơ dạng humic → màu vàng
* T
ảo lam → xanh

* Nước thải SH, CN: màu xám
→ màu đen

c. Mùi
Việc xác định mùi của nước thải ngày càng trở nên quan trọng, đặc biệt là các phản ứng gây
gắt của dân chúng đối với các công trình xử lý nước thải không được vận hành tốt. Mùi của nước
thải còn mới thường không gây ra các cảm giác khó chịu nhưng một loạt các hợp chất gây mùi khó
chị sẽ được tỏa ra khi nước thải bị phân hủy sinh học dưới điều kiện yếm khí.
- Phụ thuộc vào sản phẩm
phân huỷ các chất hữu cơ
Ví dụ:
+ H2S → mùi trứng thối
+ NH3
→ mùi khai,…

- Phụ thuộc sự phát triển hệ động thực vật trong nước
- Phương pháp xác định:

- Sự phụ thuộc của DO vào các yếu tố:
* Nhi
ệt độ: nhiệt độ c
ao → DO thấp

* Áp suất
* Diện tích bề mặt
* N
ồng độ muối (nồng độ muối cao → DO giảm)

* Sự phát triển của hệ động thực vật (DO biến thiên theo thời gian)
* Hàm lượng các chất hữu cơ
- Phương pháp xác định:
* Phương pháp Winkler
* Đo bằng điện lực
b. Fe
- Tiêu chuẩn:
* Nước cấp sinh hoạt : 0,3mg/l (tiêu chuẩn cũ), 0,5mg/l (tiêu chuẩn mới)
* Nước mặt: 1mg/l
* Nước ngầm: 1-5mg/l
- Sự phụ thuộc hàm lượng Fe: Trong nước ngầm tồn tại ở dạng Fe2+ nhưng khi ra
ngoài không khí tồn tại ở dạng Fe3+. Nồng độ Fe phụ thuộc vào nguồn nước
c. Mn
-Đối với nguồn thải người ta thường ít quan tâm.
-Quan tâm ở nguồn nước cấp
-Tiêu chuẩn: [Mn] ≤ 0.1mg/l (tiêu chuẩn cũ), ≤ 0,5mg/l (tiêu chuẩn mới)
d. Ca – Mg
- Trong nước mặt, thông thường hàm lượng Ca, Mg tương đương với tiêu chuẩn cho
phép
- Trong nước ngầm giá trị (Hàm lượng) Ca, Mg thay đổi tuỳ thuộc vào địa chất,

* Ph thuc vo thit b v sinh
* Ph thuc vo tiờu chun cp nc
- Ch thi: khụng n nh
- Tớch cht, thnh phn:
* Tớnh cht:
Cú mu t trng c n x
ỏm en
Cú mựi hụi.
* Thnh phn:
Cha nhiu hp cht h c khụng bn vng, d b phõn hu sinh hc
(cacbon hydrat, protein, lipit, thc n d th
a,) gõy mựi hụi, mu.

Cha cỏc cht dinh dng N, P
Cha cỏc vi trựng, vi khun gõy bnh.
3.3.2. Nc thi cụng nghip
- Ngun gc: Nc thi t cỏc nh mỏy, xớ nghip, c s sn xut,
- c im thi: tp trung
- Lu lng thi v ch thi: ph thuc vo qui trỡnh cụng ngh
- Tớnh cht, thnh phn: ph thuc vo qui trỡnh cụng ngh, c thự ca tng nh mỏy, xớ
nghip hay c s sn xut.

3.3.3. Nc ma chy trn
- Ngun gc: do nc ma chy trn trờn mt t
- c im ngun thi: ph thuc vo mựa, lng ma.
- Tớnh cht, thnh phn: Cha cht rn (vụ c, hu c), thuc tr sõu, phõn bún, du m,
hoỏ cht, vi trựng, vi khun,
3.3.4. Hot ng tu thuyn v cỏc hot ng khỏc
- Nc thi t cỏc hot ng sinh hot
- Nc thi t cỏc hot ng khỏc: nc ma, t cỏc vựng x lý CTR.

* Xác định các chỉ tiêu cần phân tích
Riêng đối với nớc thải công nghiệp phải xem xét chế độ thải
3.4.2. Các dạng mẫu
Có 02 loại mẫu: Mẫu đơn và mẫu tổ hợp
a. Mẫu đơn
Loại mẫu đợc lấy tại 1 điểm, ở thời điểm cụ thể, chỉ đại diện cho thành phần của nguồn tại
thời điểm và địa điểm đó.
Có thể đại diện cho chất lợng nguồn nớc ở lu vực nếu ở khu vực đó có sự xáo trộn mảnh
liệt theo diện tích, theo chiều sâu đợc coi là đồng nhất.
Lấy mẫu đơn là cách đơn giản nhất để quan trắc các dòng thải. Tuy nhiên phơng pháp này
chỉ đa ra một bức tranh riêng lẻ và tức thời về đối tợng quan trắc. Phơng pháp lấy mẫu này chỉ
thích hợp ở một số điều kiện nhất định khi các đặc trng của dòng thải không biến đổi trong một
khoảng thời gian dài.
b. Mẫu tổ hợp
Mẫu tổ hợp cung cấp thông tin chính xác hơn mẫu đơn vì đặc tính của dòng thải thờng dao
động và rất khó dự đoán.
Có 03 loại mẫu tổ hợp:
1. Tổ hợp theo không gian: Bao gồm các mẫu đơn có thể tích bng nhau và đợc lấy đồng
thời tại các địa điểm khác nhau. Thờng sử dụng để lấy giá trị trung bình cho các mặt cắt ngang
hoặc mặt cắt dọc của dòng nớc. Mẫu đại diện cho chất lợng nớc tại mặt cắt đó, đợc lấy ở thời
điểm nớc đứng, dòng chảy ổn định.
Chú ý: Khi sử dụng mặt cắt trong quá trình khảo sát, phân tích cần phải thu gọp các điểm lấy
mẫu lại để tiết kiệm chi phí cho quá trình khảo sát, phân tích. Cần sử dụng mặt cắt ở các nơi khác
biệt.
2. Mẫu tổ hợp theo thời gian
Bao gồm những mẫu đơn có thể tích bằng nhau và đợc lấy ở các khoảng thời gian bằng
nhau trong một chu kỳ.
Lấy mẫu tổ hợp theo thời gian thờng đợc áp dụng để nghiên cứu chất lợng trung bình của
nguồn nớc theo chu kỳ (ngày đêm, chu kỳ triều,)
3. Mẫu tổ hợp theo lu lợng

Điểm hạ lu phải đủ xa để có sự xáo trộn hoàn toàn, L khoảng 1km. Điểm thợng lu phải
đủ xa để nguồn thải không ảnh hởng đến địa điểm đo.
- Đối với sông chịu ảnh hởng của thủy triều (cửa sông). Khi xác định điểm lấy mẫu cần có
bảng thủy triều để xác định thời điểm lấy mẫu
b. Lấy mẫu nớc ao, hồ (các nguồn nớc đứng)
Tùy theo độ sâu, hình dáng, tùy theo điều kiện cụ thể mà lấy mẫu đơn hay mẫu tổ hợp.
Khi lấy mẫu tổ hợp
có sự thay đổi theo độ sâu:
- Điểm 1: cách mặt nớc 10 - 30cm.
- Điểm 2: cách đáy 100cm.
Nếu lấy mẫu theo độ sâu cần xác định độ giảm nhiệt:
- ở bề mặt
lấy mẫu
- ở tầng suy nhiệt
lấy mẫu
- ở tầng đáy
lấy mẫu
c. Lấy mẫu nớc ngầm (nớc giếng)
- Lấy mẫu bằng bơm: lấy sau khi bơm 20 ữ 30 phút.
- Lấy theo chiều sâu: tơng tự nh lấy mẫu theo các độ sâu khác.
d. Lấy mẫu nớc thải
Địa điểm phải đại diện cho dòng thải cần khảo sát
Có 02 loại nớc thải:
Made in o0KyoShiRo0o
24
- Nớc thải công nghiệp
- Nớc thải đô thị.
Với nớc thải công nghiệp: cần phải xem xét qui trình công nghệ
xác định thời gian lấy
mẫu

Thống nhất vị trí lấy
mẫu
- Lấy mẫu dòng thải công nghiệp cần phải cố định ở một vị trí nhất
định. Sự biến đổi trong kết quả quan trắc không thể quy cho sự thay
đổi vị trí lấy mẫu. Vị trí lấy mẫu cần phải thống nhất và ghi lại trong
báo cáo khảo sát cũn
g
nh báo cáo kết
q
uả cuối cùn
g
.
Khả năng lấy đợc mẫu
và vấn đề an toàn
Các điểm lấy mẫu cần đợc tiếp cận một cách dễ dàng nhằm tránh rơi
ngã gây thơng tích hay nguy hiểm do các hơi khí độc.
Đờng ống lấy mẫu
(ống PVC nối giữa bộ
phận hút và thiết bị)
- Vệ sinh đờng ống trớc khi lấy mẫu nhằm làm sạch các vật liệu còn
lại trong đờng ống để loại trừ sự nhiễm bẩn.
- Thay thế đờng ống theo qui định nhằm tránh sự đóng cặn, sự tồn l-
u các chất hóa học hay hoạt động của vi sinh vật.
- ống lấy mẫu càng ngắn càng tốt vì dễ dàng vệ sinh cũng nh ngăn
cản quá trình biến đổi màu.
Chai lấy mẫu - Làm sạch trớc khi lấy mẫu
- Dán nhãn chai lấy mẫu và ghi các lu ý cũng nh phơng pháp lấy
mẫu để tránh xảy ra nhầm lẫn giữa các chai. (Ví dụ nh tên chơng
trình, ngày lấy mẫu, vị trí lấy mẫu, ngời thực hiện, )
Bảo trì thiết bị lấy mẫu Cần vệ sinh thờng xuyên và kiểm tra thiết bị lấy

Mẫu đợc bảo quản theo TCVN 5993 1995.
Đối với quan trắc dòng thải công nghiệp, lấy một số lợng lớn các mẫu tổ hợp trong thời
gian dài có độ tin cậy cao hơn một mẫu riêng lẻ.
Mẫu thờng đợc bảo quản lạnh ở 40C trong suốt quá trình quan trắc. Tuy nhiên các mẫu
cần đợc chuyển đến phòng thí nghiệm để bảo quản trong tủ lạnh chuyên dụng trong càng sớm càng
tốt và tối đa là sau 24h.
Với chơng trình quan trắc dòng thải công nghiệp, biên bản quan trắc tại hiện trờng cần
phải chuyển cùng với mẫu tới phòng thí nghiệm nhằm cung cấp thông tin về những điều kiện lấy
mẫu tại hiện trờng để phân tích chính xác các mẫu thu đợc. Các dữ liệu hiện trờng sẽ giúp cho
việc chuẩn bị mẫu tổ hợp và lý giải các kết quả phân tích sau này.
Các công việc chuẩn bị trộn mẫu thành mẫu tổ hợp phải tiến hành càng sớm càng tốt. Sau đó,
các mẫu tổ hợp sẽ đợc phân loại theo các chai lu giữ với các biện pháp bảo quản riêng lẻ đối với
từng thông số phân tích.
3.5. Phơng pháp xác định, đánh giá chất lợng môi trờng nớc

3.5.1.
Nhiệt độ
Nhiệt độ của nớc là một đại lợng phụ thuộc vào điều kiện môi trờng và khí hậu.
Sự thay đổi nhiệt độ của nớc phụ thuộc vào từng loại nguồn nớc. Nớc mặt (sông, hồ)
nớc mạch nông có nhiệt độ dao động rất lớn, từ 4 đến 40
o
C, phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu nguồn
nớc. Nớc ngầm có nhiệt độ tơng đối ổn định từ 17 đến 31
o
C, không thay đổi theo mùa. Nơc thải
thải thờng có nhiệt độ cao hơn nớc cấp.
Nhiệt độ có ảnh hởng lớn đến quá trình xử lý sinh học do tác động đến đời sống thủy sinh
và nồng độ oxy hoà tan. Ngoài ra, nhiệt độ ảnh hởng đến độ nhớt và lực cản trong quá trình lắng ù.
Đơn vị đo:
o