Đang tải... (xem toàn văn)
Sơ lược: Đại cương về môi trường Ô nhiễm khí quyển Hoá học địa quyển Hóa học thủy quyển Ô nhiễm môi trường nước Khái quát môi trường Việt NamSơ lược: Đại cương về môi trường Ô nhiễm khí quyển Hoá học địa quyển Hóa học thủy quyển Ô nhiễm môi trường nước Khái quát môi trường Việt Nam bài giảng hóa kỹ thuật môi trường (Thủy quyển)
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 Nước là một trong số các chất lỏng dị thường nhất Nước hòa tan được nhiều chất điện li và các chất hữu cơ ưa nước THỦY QUYỂN Nước là một trong số các chất lỏng dị thường nhất THỦY QUYỂN Vai trò của nước « Nước là máu sinh học của trái đất. Nước quý hơn vàng » (Pierre Fruhling) Nước là điều kiện cần thiết để hình thành đời sống động thực vật Nước chiếm 65 – 68% trọng lượng cơ thể, nếu mất 12% nước sẽ dẫn đến hôn mê và có thể chết Nước cần cho sinh hoạt hàng ngày của con người Nước cần cho sản xuất công nghiệp: sx 1 tấn dầu mỏ cần 10 m 3 nước; 1 tấn sợi tổng hợp cần 5600 m 3 nước; nhà máy nhiệt điện công suất 1 triệu kW cần 1,2 – 1,6 tỉ m 3 nước/năm THỦY QUYỂN Tài Nguyên nước Vị trí Thể tích (x10 12 m 3 ) Tỉ lệ (%) Vùng lục địa Hồ nước ngọt 125 0,009 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 2 hòa tan trong nước cũng đóng một vai trò quan trọng: Nồng độ CO 2 ảnh hưởng trực tiếp đến nhiều tính chất, quá trình hóa học, sinh học của nước như độ kiềm, độ axit, quá trình quang hợp. THỦY QUYỂN Sự hòa tan của các khí trong nước 1. Sự hòa tan oxi trong nước Nghiên cứu sự hòa tan của oxi trong nước có vai trò quan trọng: chỉ số DO (Dessolved Oxygen) cho biết mức độ nhiễm bẩn và khả năng tự làm sạch của nguồn nước Độ hòa tan của oxy phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, độ mặn của nước Độ hòa tan của oxy vào nước phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc giữa hai pha oxy và nước: mức độ xáo trộn gây ra bởi dòng chảy, gió trên mặt thoáng của dòng chảy… THỦY QUYỂN Sự hòa tan của các khí trong nước 1. Sự hòa tan oxi trong nước (tt) Mùa hè: nhiệt độ tăng → độ hòa tan của oxi vào nước giảm + quá trình oxi hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơ tăng mạnh → thiếu hụt oxi trong nước. Mùa đông: nhiệt độ giảm → độ hòa tan của oxi vào nước tăng, nhưng quá Mùa đông: nhiệt độ giảm → độ hòa tan của oxi vào nước tăng, nhưng quá trình oxi hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơ giảm → quá trình tự làm sạch của nước xảy ra chậm. Nếu trong nước chứa lượng lớn các chất hữu cơ → lượng oxi trong nước không đủ cho quá trình phân hủy hiếu khí → DO = 0 → quá trình phân hủy yếm khí xảy ra → H 2 S, CH 4 , … → 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 -4 mol/L = 8,7 mg/L Lượng oxy hòa tan của không khí vào nước theo nhiệt độ và độ mặn ở 1atm THỦY QUYỂN Sự hòa tan của các khí trong nước 1. Sự hòa tan oxi trong nước (tt) T°C DO (mmg/L) T°C DO(mmg/L) 0 ppm salinity 5 ppm salinity 0 ppm salinity 5 ppm salinity 10 11.28 10.92 22 8.73 8.48 12 10.77 10.43 24 8.40 8.16 14 10.29 9.98 26 8.09 7.87 16 9.86 9.56 28 7.81 7.59 18 9.45 9.17 30 7.54 7.33 20 9.08 8.81 31 7.41 7.21 THỦY QUYỂN Sự hòa tan của các khí trong nước 1. Sự hòa tan oxi trong nước (tt) Nguồn bổ sung oxy là từ không khí. Chúng hòa tan vào nguồn nước qua mặt thoáng của nguồn nước. Ngoài ra còn có một lượng oxy bổ sung vào nước nguồn do quá trình quang hợp của thực vật sống trong nước THỦY QUYỂN Sự hòa tan của các khí trong nước 2. Sự hòa tan của CO 2 trong nước - CO 2 là một khí dễ hòa tan trong nước và độ hòa tan trong nước tăng lên theo chiều giảm của nhiệt độ. Nồng độ CO 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 2 O ↔ HCO 3 - + H + [HCO 3 - ].[H + ] [CO 2aq ] K 1 = HCO 3 - ↔ CO 3 2- + H + [CO 3 2- ].[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 ] = [H + ] 2 [H + ] 2 + K 1 [H + ] + K 1 .K 2 C T [HCO 3 - ] = K 1 .[H + ] [H + ] 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 2 C T [...]... qua cho nhi u chuy n hóa hóa h c x y ra trong nư c và đ t Vi sinh v t thông qua nhi u ph n l ng Nhi u lo i vi sinh v t tham gia vào nhi u chu trình chuy n hóa c a các nguyên t trong môi trư ng, vì v y các chu trình này đư c g i là chu trình sinh đ a hóa THỦY QUYỂN Hóa h c c a nư c t nhiên 2 Vai trò c a vi sinh v t trong các chuy n hóa hóa h c c a môi trư ng nư c 2.1 Ph n ng chuy n hóa cacbon Vi sinh... -Denitrat hóa (denitrification): là quá trình trong đó NO3- và NO2- b kh trong đi u ki n không có oxy t 4NO3- + 5{CH2O} + 4H+ → 2N2 + 5CO2 + 7H2O denitrat hóa cũng có th t o thành NO và N2O THỦY QUYỂN Hóa h c c a nư c t nhiên nhiên 2 Vai trò c a vi sinh v t trong các chuy n hóa hóa h c c a môi trư ng nư c Hóa h c c a nư c t 2.2 Ph n ng chuy n hóa nitơ THỦY QUYỂN 2 Vai trò c a vi sinh v t trong các chuy n hóa. .. trình Hóa h c c a nư c t này cung c p kho ng 80% lư ng CH4 cho khí quy n THỦY QUYỂN 2 Vai trò c a vi sinh v t trong các chuy n hóa hóa h c c a môi trư ng nư c 2.1 Ph n ng chuy n hóa cacbon -Quá trình phân h y các h p ch t hydrocacbon: các h p ch t hydrocacbon l n có th b Micrococcus, Pseudomonas, Mycobacterium và Nocardia oxy hóa trong có th b Micrococcus, Pseudomonas, Mycobacterium và Nocardia oxy hóa. .. ra trong quá trình x {CH2O} + O2(k) → CO2 + H2O + sinh kh i THỦY QUYỂN Hóa h c c a nư c t nhiên 2 Vai trò c a vi sinh v t trong các chuy n hóa hóa h c c a môi trư ng nư c 2.2 Ph n ng chuy n hóa nitơ N2 t khí quy n đư c tham gia c a vi sinh v t Quá trình này d a vào 4 chuy n hóa quan tr ng: Chu trình nitơ là m t trong các quá trình hóa h c quan tr ng nh t trong nư c và đ t có s -C đ nh nitơ (nitrogen... 4NH4+ -Nitrat hóa (nitrification): là quá trình oxi hóa NH3 ho c NH4+ thành NO3(do vi khu n Nitrozomonas và Nitrobacter): nhiên NH3 + 3/2O2 → H+ + NO2- + H2O (Nitrozomonas) Hóa h c c a nư c t NO2- + 1/2O2 → NO3- (Nitrobacter) THỦY QUYỂN NO3- thành NO2-: tu n hoàn c a N2 trong khí quy n: thành N2 2 Vai trò c a vi sinh v t trong các chuy n hóa hóa h c c a môi trư ng nư c 2.2 Ph n ng chuy n hóa nitơ - Kh... QUYỂN Hóa h c c a nư c t nhiên 2 Vai trò c a vi sinh v t trong các chuy n hóa hóa h c c a môi trư ng nư c 2.1 Ph n ng chuy n hóa cacbon l p tr m tích b ng l p tr m tích b ng -Quá trình t o metan: các ch t h u cơ có th b vi khu n t o metan như Methanobacterium chuy n thành metan trong đi u ki n thi u khí Methanobacterium chuy n thành metan trong đi u ki n thi u khí ng oxy hóa kh , trong đó ch t oxy hóa. .. oxy hóa sulfua có th ch u đư c môi trư ng axit và r t nguy hi m m khai thác qu ng t o thành axit sulfuric Axit t o thành s hòa tan nhi u kim cho môi trư ng Ví d , các vi khu n lo i này có th oxy hóa pyrite FeS2 trong nư c rò r t lo i trong qu ng và cu i cùng đi vào các ngu n nư c ng m, nư c m t và gây ô nhi m chúng THỦY QUYỂN Hóa h c c a nư c t nhiên 2 Vai trò c a vi sinh v t trong các chuy n hóa hóa... n thương hàng lo t đ i v i đ ng Hóa h c c a nư c t v t bi n giáp xác và thân m m do chúng sinh ra đ c t THỦY QUYỂN nhiên nhiên 2 Vai trò c a vi sinh v t trong các chuy n hóa hóa h c c a môi trư ng nư c Các vi sinh v t, vi khu n, n m m c và t o đóng vai trò trung gian t o đi u ki n ng khác nhau t o thành nhi u lo i tr m tích và các khoáng v t sa cho nhi u chuy n hóa hóa h c x y ra trong nư c và đ t... oxy hóa trong đi u ki n có oxy phân t THỦY QUYỂN 2 Vai trò c a vi sinh v t trong các chuy n hóa hóa h c c a môi trư ng nư c 2.1 Ph n ng chuy n hóa cacbon d ng ngu n oxy k t h p như NO3-, d ng ngu n oxy k t h p như NO , d ng oxy phân t - Hô h p k khí: quá trình oxy hóa ch t h u cơ s - Hô h p k khí: quá trình oxy hóa ch t h u cơ s SO42-…, không s - S phân h y sinh kh i: vi khu n ho c n m m c phân h y xác... QUYỂN nhiên Hóa h c c a nư c t 1.Thành ph n c a nư c t I.2 Thành ph n sinh h c Vi khu n Ferrobacilus nhiên Hóa h c c a nư c t Gallionella Chuy n hóa Fe2+ thành Fe3+ THỦY QUYỂN 1.Thành ph n c a nư c t I.2 Thành ph n sinh h c Vi khu n nhiên nhiên THỦY QUYỂN nhiên Hóa h c c a nư c t 1.Thành ph n c a nư c t I.2 Thành ph n sinh h c T o nhiên - T o quang h p là VSV ch a nhi u cacbon nh t trong môi trư ng . ppm salinity 10 11 .28 10. 92 22 8.73 8.48 12 10.77 10.43 24 8.40 8.16 14 10 .29 9.98 26 8.09 7.87 16 9.86 9.56 28 7.81 7.59 18 9.45 9.17 30 7.54 7.33 20 9.08 8.81 31 7.41 7 .21 THỦY QUYỂN Sự hòa. 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 5 O 16 (H 2 O) 6(S) + 6H + Các chất hữu cơ Trong nguồn nước. - Sr 2+ 9 9 - - Các nguyên tố vết µg/L µg/L B 4500 1 10 15 Si 5000 2 13100 3 F 1400 3 100 12 N 25 0 4 23 0 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