Khảo sát, đánh giá chất lượng nước mặt tại khu du lịch quốc gia Mộc Châu, tỉnh Sơn La - Phạm Thị Chuyên

TẠP CHÍ KHOA HỌC Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Số 10 (9/2017) tr 39 - 46 39 KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC MẶT TẠI KHU DU LỊCH QUỐC GIA MỘC CHÂU, TỈNH SƠN LA Phạm Thị Chuyên1, Hoàng Nhật Linh1, Nguyễn Thị Ánh Tuyết25 1Trường Đại học Tây Bắc 2Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội Tóm tắt: Khu du lịch quốc gia Mộc Châu có ý nghĩa rất lớn trong việc bảo tồn và phát triển du lịch của tỉnh Sơn La. Với mục đích theo dõi, đánh giá sơ bộ về chất lượng nước mặt tại một số điểm du lịch trọng yếu, bài báo tiến hành phân tích các chỉ số pH, DO, BOD5, TSS, đo hàm lượng sắt tổng bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-Vis trong các mẫu nước lấy tại hồ Bản Áng và thác Dải Yếm tại các vị trí khác nhau theo mùa trong năm. Kết quả hàm lượng sắt và các chỉ số pH, DO, BOD5, TSS của các mẫu nước cho thấy các mẫu đều thoả mãn các tiêu chuẩn chất lượng nước mặt. Từ khóa: Du lịch Mộc Châu, hồ bản Áng, nước mặt, thác Dải Yếm. 1. Mở đầu Bài báo trình bày các kết quả nghiên cứu xác định hàm lượng tổng sắt theo phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-Vis bằng cách tạo phức Fe(II) với 1,10 - phenantrolin. Các điều kiện tạo phức tối ưu là pH = 4, thời gian tạo phức ổn định sau 10 phút, max = 510 nm, ảnh hưởng của Cu2+ và Zn2+ ở nồng độ dưới 4 mg/L đều nhỏ hơn 5%. Đường chuẩn được xây dựng có dạng y = 0,010 + 0,214X. Quy trình được áp dụng để xác định hàm lượng sắt tổng trong các mẫu nước lấy tại hồ Bản Áng và thác Dải Yếm tại các vị trí khác nhau theo mùa trong năm. Kết quả hàm lượng sắt và các chỉ số pH, DO, BOD5, TSS của các mẫu nước cho thấy các mẫu đều thoả mãn các tiêu chuẩn chất lượng nước mặt. 2. Thực nghiệm 2.1. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ Dung dịch: HCl, H2SO4 36N, NH3, Fe(NO3)3 trong HNO3 0,5M, dung dịch MnCl2, dung dịch KI, hồ tinh bột 1%, Cu(NO3)2, Zn(NO3)2, nước cất 2 lần, thuốc thử 1,10 - phenantrolin, hidroxylamin, dung dịch đệm natri axetat. Tất cả các dung dịch đều đạt độ tinh khiết phân tích trở lên. Cân phân tích, cân kĩ thuật, bếp điện, bình định mức, pipet, cốc thủy tinh, đũa thủy tinh, ống đong, lọ đựng mẫu, que khuấy, đèn cồn, máy phân tích phổ hấp thụ phân tử UV-Vis, bình nón, bình tia nước cất. 2.2. Lấy mẫu và xử lí mẫu phân tích] Mẫu nước được lấy trực tiếp tại các điểm khác nhau của địa điểm phân tích để đánh giá theo vị trí, có sự so sánh các chỉ tiêu theo vị trí lấy mẫu. Đồng thời, việc lấy mẫu được phân 5 Ngày nhận bài: 28/11/2016. Ngày nhận kết quả phản biện: 14/02/2017. Ngày nhận đăng: 20/9/2017 Liên lạc: Phạm Thị Chuyên, e - mail: bonghoabattri@gmail.com 40 bổ theo thời gian (theo mùa) để kiểm tra biến thiên của các chỉ tiêu. Các thông số quan trắc tại hiện trường tuân thủ đúng theo các hướng dẫn sử dụng thiết bị quan trắc của các hãng sản xuất. Chai chứa mẫu bằng nhựa sạch, được tráng rửa sạch sẽ bằng hóa chất và tráng lại bằng chính nước mẫu. Lấy mẫu cách mặt nước 0,1 m và tùy theo mẫu cần phân tích chỉ tiêu mà thêm các chất thích hợp rồi bảo quản mẫu theo đúng các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành: - TCVN 5994:1995 (ISO 5667-4: 1987) - Chất lượng nước - Lấy mẫu. Hướng dẫn lấy mẫu ở hồ ao tự nhiên và nhân tạo. - TCVN 6663-6:2008 - Lấy mẫu. Hướng dẫn lấy mẫu ở sông và ở suối. - TCVN 6663-3:2008 - Lấy mẫu. Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu Mẫu được lấy chia làm 3 đợt: Đợt 1: Ngày 28/2/2016 - Mùa lạnh, khô, mực nước vừa Đợt 2: Ngày 8/7/2016 - Mùa mưa, nước hơi đục, mực nước lớn Đợt 3: Ngày 19/11/2016 - Mùa khô, mực nước thấp, nước hơi đục, nhiều váng. Mẫu sau khi lấy xong được đem đến phòng thí nghiệm phân tích trong thời gian sớm nhất để tránh các phản ứng sinh hóa ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Bảng 1. Lấy mẫu phân tích Địa điểm lấy mẫu Ký hiệu mẫu Số mẫu lấy Vị trí lấy mẫu Thác Dải Yếm TDY1 3 Chân thác TDY2 3 Ao nhỏ dưới thác Hồ Bản Áng HBA1 3 Ven bờ, xa khu ăn uống HBA2 3 Sát miệng cống xả thải khu ăn uống,giải trí HBA3 3 Xa bờ, giữa hồ 2.3. Quy trình phân tích Nước hồ (Fe 3+ , Fe 2+ ) Dung dịch chỉ chứa ion Fe2+ Cô cạn 1 lít xuống 10 ml + 1 ml hidroxylamin để khử Fe3+ → Fe2+ Dung dịch phức màu (vàng cam) Đo quang = máy đo mật độ quang (UV – 2004) 1 ml thuốc thử 1,10 - phenantrolin Cho từ từ NH3 đến pH=4 Để ổn định trong 10 phút (được axit hóa bằng HNO3 đến pH =2) 41 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Khảo sát các điều kiện tối ưu 3.1.1. Khảo sát bước sóng hấp thụ cực đại Chuẩn bị dung dịch phức để đo A từ Fe (II) 1.000 mg/L trong môi trường pH = 4, sau 10 phút đem đo độ hấp thụ với các bước sóng được quét tư 400 - 600 nm. Kết quả thu được như sau: Hình 1. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang A theo bƣớc sóng Đồ thị cho thấy bước sóng cực đại max = 510 nm và bước sóng này được chọn cho các phép xác định về sau. 3.1.2. Khảo sát pH tối ưu Đo các giá trị độ hấp thụ quang trong khoảng pH từ 3 đến 9 thu được kết quả sau: Hình 2. Sự phụ thuộc mật độ quang A vào pH của dung dịch đo 42 Dựa vào kết quả khảo sát được có thể thấy rằng trong khoảng pH 3 - 9 thì mật độ quang đo được cao nhất ở pH = 4. 3.1.3. Khảo sát độ bền màu của phức Bảng 2. Sự phụ thuộc mật độ quang A theo thời gian (nồng độ sắt 1,000mg/L, pH = 4) Thời gian bắt đầu đo (phút) 0 5 10 15 20 25 30 Mật độ quang A 0,215 0,218 0,226 0,231 0,230 0,233 0,232 Số liệu trên cho thấy từ 10 phút trở lên độ hấp thụ đo được của dung dịch rất ổn định, do đó mật độ quang được tiến hành đo sau khi tạo phức màu khoảng 10 phút. 3.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của Cu2+ và Zn2+ Đối với phương pháp 1,10 - phenantrolin thì trên lý thuyết, Cu và Zn có ảnh hưởng đến sự tạo phức của Fe2+ tuy nhiên đối tượng nghiên cứu ở đây là nguồn nước thiên nhiên khá sạch và chưa chịu ảnh hưởng nhiều của các hoạt động công nghiệp, nên khảo sát sự ảnh hưởng của đồng và kẽm trong giới hạn hàm lượng nhỏ. Mẫu giả được pha với cùng hàm lượng Cu2+ và Zn 2+ tăng dần từ 0 đến 4 (mg/L). Sau đó đem đo mật độ quang, sai số tương đối thu được đều nhỏ hơn 5%, kết luận trong khoảng nồng độ đó, Cu2+ và Zn2+ đều không ảnh hưởng đến phép xác định hàm lượng sắt tổng bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử. 3.3. Xác định khoảng nồng độ tuyến tính Bảng 3. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính Fe2+ (mg/L) 0 0,01 0,03 0,05 0,1 0,2 0,5 1,0 2,0 4,0 6,0 A 0,001 0,001 0,002 0,005 0,027 0,046 0,112 0,227 0,453 0,851 1,100 Hình 3. Đồ thị sự phụ thuộc A theo C Ghi chú: Khoảng nồng độ tuyến tính là 0,01 mg/L đến 4 mg/L. 3.4. Dựng đường chuẩn Tiến hành dựng đường chuẩn trong khoảng tuyến tính đã xác định ở trên thu được: 43 Hình 4. Đƣờng chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc A theo C trong khoảng tuyến tính 3.5. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp Bảng 4. Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo đối với phức Fe Mẫu 1 2 3 CFe(mg/L) 0,1 2,0 4,0 Lần đo Ai Ai Ai 1 0,028 0,447 0,845 2 0,027 0,432 0,853 3 0,027 0,455 0,864 4 0,026 0,443 0,838 5 0,026 0,431 0,849 6 0,026 0,454 0,868 7 0,026 0,465 0,854 8 0,027 0,471 0,848 9 0,028 0,464 0,855 10 0,027 0,466 0,833 Atb 0,027 0,453 0,851 Stt 7,88.10 -4 0,0142 0,0107 RSD% 2,918 3,135 1,257 Các số liệu tính toán và xử lý cho thấy: Độ lệch chuẩn tương đối đều đạt nhỏ hơn 5% nên có thể kết luận phương pháp không mắc sai số và độ lệch chuẩn rất nhỏ nên phương pháp có độ lặp lại tốt. 3.6. Đánh giá độ thu hồi Để đánh giá hiệu suất thu hồi chúng tôi tiến hành đo mẫu chuẩn tự pha với nồng độ sắt 0,500 mg/L. Kết quả được ghi trong bảng sau 8 lần đo như sau: Ghi chú: Phương trình đường chuẩn dạng: Y=A+B*X Thông số đường chuẩn: Hệ số Giá trị Sai số A 0.010 0.006 B 0.214 0.003 R2 SD N 0.997 0.013 8 44 Bảng 5. Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi STT Độ hấp thụ quang đo A Nồng độ sắt đo được (mg/L) Hiệu suất thu hồi (H%) 1 0,110 0,4974 99,49 2 0,108 0,4881 97,63 3 0,109 0,4928 98,56 4 0,108 0,4881 97,63 5 0,107 0,4835 96,70 6 0,106 0,4788 95,77 7 0,106 0,4788 95,77 8 0,108 0,4881 97,63 Hiệu suất thu hồi trung bình của phương pháp lớn hơn 90% nên đáp ứng yêu cầu của phương pháp phân tích lượng vết kim loại. 3.7. Kết quả phân tích Bảng 6. Kết quả phân tích hàm lƣợng sắt tổng Kí hiệu mẫu Lần 1 Ngày 28/2/2016 Lần 2 Ngày 8/7/2016 Lần 3 Ngày 19/11/2016 RSD % Trung bình mẫu thực (mg/L Fe) QCVN- B1 (mg/L Fe) Hàm lượng Fe trong mẫu thực (mg/L) Hàm lượng Fe trong mẫu thực (mg/L) Hàm lượng Fe trong mẫu thực (mg/L) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 1 Lần 2 Lần 3 HBA1 5,2.10-2 8,6.10-2 4,8.10-2 2,9 4,4 3,2 5,23.10-2 8,2.10-2 4,77.10-2 1,5 5,4.10-2 8,1.10-2 4,9.10-2 5,1.10-2 7,9.10-2 4,6.10-2 HBA2 6,3.10-2 9,2.10-2 8,3.10-2 2,4 2,2 3,6 6,33.10-2 9,27.10-2 8,3.10-2 1,5 6,2.10-2 9,5.10-2 8,6.10-2 6,5.10-2 9,1.10-2 8,0.10-2 HBA3 5,3.10-2 7,8.10-2 6,5.10-2 2,9 1,9 2,4 5,33.10-2 7,97.10-2 6,37.10-2 1,5 5,2.10-2 8,0.10-2 6,4.10-2 5,5.10-2 8,1.10-2 6,2.10-2 Bảng 7. Kết quả phân tích các chỉ tiêu của mẫu nƣớc lấy đợt 1 Kí hiệu mẫu Chỉ tiêu phân tích Cảm quan pH DO (mg/L) BOD5 (20C) (mg/L) TSS (mg/L) TDY1 Nước trong, không mùi, không có vị lạ 7,2 5,2 8,0 21 TDY2 Nước trong, không mùi, không có vị lạ 7,1 4,8 8,2 25 HBA1 Không mùi, nước trong, không có vị lạ 7,0 4,8 8,2 30 HBA2 Mùi hơi nồng , nước hơi đục nhẹ 6,8 4,6 7,6 40 HBA3 Không mùi, nước trong 7,0 4,3 5,3 26 45 Bảng 8. Kết quả phân tích các chỉ tiêu của mẫu nƣớc lấy đợt 2 Kí hiệu mẫu Chỉ tiêu phân tích Cảm quan pH DO (mg/L) BOD5 (20C) (mg/L) TSS (mg/L) TDY1 Nước trong, không có vị lạ, không mùi 7,2 4,8 7,9 26 TDY2 Nước trong, không có vị lạ, không mùi 7,2 4,6 7,8 33 HBA1 Nước trong, không có vị lạ, không mùi, mực nước cao 7,5 5,0 7,5 39 HBA2 Nước hơi đục, không mùi 6,7 4,8 7,3 47 HBA3 Nước trong, không mùi không có vị lạ 7,3 4,9 6,1 37 Bảng 9. Kết quả phân tích các chỉ tiêu của mẫu nƣớc lấy đợt 3 Kí hiệu mẫu Chỉ tiêu phân tích Cảm quan pH DO (mg/L) BOD5 (20C) (mg/L) TSS (mg/L) TDY1 Nước trong, không mùi, không có vị lạ 7,0 5,0 6,6 17 TDY2 Nước trong, không mùi, không có vị lạ 7,3 4,9 6,8 23 HBA1 Nước đục nhẹ, không mùi, không có vị lạ 6,9 5,2 7,1 35 HBA2 Nước đục, có mùi tanh 6,5 5,0 7,5 43 HBA3 Nước trong, không mùi, không có vị lạ 7,2 5,1 7,3 27 Nhận xét: So sánh hàm lượng sắt tổng xác định được với quy chuẩn Việt Nam về chất lượng nước mặt QCVN 08:2008/BTNMT quy định hàm lượng sắt trong nước hồ (loại B1) là 1.500 mg/L nhận thấy: Hàm lượng sắt trong các mẫu nước hồ Bản Áng được phân tích đều thấp hơn ngưỡng cho phép. Các kết quả có sự chênh lệnh qua 3 thời điểm khác nhau. Tại mỗi thời điểm lấy mẫu, lượng sắt tổng trong nước tại miệng cống xả thải đều cao hơn so với lượng sắt tổng trong nước ở 2 vị trí còn lại. Hàm lượng trong lần lấy mẫu thứ 2 có sự tăng mạnh so với lần 1 và lần 3, có sự tăng mạnh là do tháng 7 và trước đó là cao điểm mùa thăm quan du lịch, đồng thời lượng mưa và nước lũ mùa này khá nhiều, kéo theo xuống hồ nên dẫn đến sự thay đổi hàm lượng sắt tổng. QCVN 08:2008/BTNMT về các chỉ tiêu nguồn nước mặt sông hồ như sau: pH: 5,5 - 9; DO ≥ 4 (mg/l); BOD5: <15 (mg/l); TSS: <50 (mg/l). Các chỉ tiêu xác định được trong các mẫu đều thoả mãn QCVN 08:2008/BTNMT. Có sự khác nhau không nhiều về các chỉ tiêu này trong 3 lần lấy mẫu. Tuy nhiên, riêng chỉ tiêu cảm quan có sự thay đổi lớn. Tại lần lấy mẫu thứ 3 nước không trong, nhiều rác và váng nổi. Quan sát môi trường xung quanh cho thấy lượng rác thải trên mặt hồ và mặt thác tăng lên đáng kể và nguồn nước trên đỉnh thác (gần khu kinh doanh dịch vụ) có dấu hiệu ô nhiễm nặng, bốc mùi và nổi bọt. Kết luận và kiến nghị: Sau khi so sánh với QCVN 08: 2008/BTNMT và một số TCVN, QCVN, kết luận: Nước hồ Bản Áng, thác Dải Yếm vẫn trong giới hạn cho phép của các chỉ tiêu phân tích và được đánh giá là chưa ô nhiễm. 46 Do thời gian và nguồn chi phí hạn hẹp của đề tài chỉ cho phép phân tích một số chỉ tiêu nước tại hồ Bản Áng, thác Dải Yếm thuộc khu du lịch quốc gia Mộc Châu. Các chỉ tiêu phân tích trong đề tài chỉ là cơ sở để đánh giá sơ bộ về chất lượng nước mặt của khu du lịch. Để đánh giá toàn diện và chính xác hơn cần phát triển đề tài theo hướng sâu và rộng hơn như: Phân tích hàm lượng một số kim loại nặng khác như Cu, Pb, trong cả lớp bùn của hồ, phân tích thêm các chỉ tiêu như nitrat, E.colivà kéo dài thời gian theo dõi đánh giá. Nhóm tác giả kiến nghị với các cơ quan chức năng tại địa phương cần quan tâm thường xuyên đến vấn đề bảo vệ môi trường nước hồ Bản Áng, thác Dải Yếm nói riêng và môi trường khu du lịch nói chung. Cần đưa ra những biên pháp xử lý phù hợp với những hành vi, hoạt động gây ô nhiễm môi trường. Mỗi người dân và khách đến tham quan, du lịch cần tự nâng cao ý thức bản thân về việc bảo vệ môi trường tại khu du lịch. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Doãn Văn Kiệt, Nguyễn Đình Thoại (2009). Khảo sát một số chỉ tiêu hóa học quan trọng về chất lượng nước cấp sinh hoạt do nhà máy nước Thuận Châu cấp cho dân Thị trấn và đề xuất một số giải pháp, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường. Đại học Tây Bắc. [2] Bộ Tài nguyên và Môi trường (2013). QCVN 08: 2008/BTNMT. Quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước mặt. [3] Armila Rajbhandari and Tara Subedi (2013). Spectrophotometric determination of total iron in rice and maize samples, Scientific World, 11(11). [4] Basheer K. Adebayo, Segun Ayejuyo, Hussein K. Okoro and B. J. Ximba (2011). Spectrophotometric determination of iron (III) in tab water using 8-hydoxyquinoline as a chromogenic reagent, African Journal of Biotechnology, 10(71): 16051-16057. SURVEY AND EVALUATION OF QUALITY SURFACE WATER IN MOC CHAU NATIONAL TOURISM ZONE, SON LA PROVINCE Pham Thi Chuyen, Hoang Nhat Linh 1 , Nguyen Thi Anh Tuyet 2 1 Tay Bac University 2 Hanoi University of Natural Resources and Environment Abstract: Moc Chau National tourism area has a great significance in preserving and developing tourism industry of Son La province. For the purpose of monitoring and preliminary evaluation of surface water quality at some main tourist sites, the article analyzed the indexes such as pH, DO, BOD5, TSS, and measured total iron content by spectral method absorb UV-Vis molecules in the water samples collected at different locations and seasons throughout the year in Ban Ang Lake and Dai Yem waterfall. The results of iron content and pH, DO, BOD5 and TSS indicators of water samples showed that the water quality is in permission standards of QCVN 08:2008/BTNMT. Keywords: Ban Ang lake, Dai Yem waterfall, pollution sources, surface water.