Đề tài Nitrogen trong nước

NITROGEN TRONG NƯỚC DANH SÁCH NHÓM  Trương Văn Cương 0517009  Trần Như Ngọc 0517069  Nguyễn Sỹ Nhu 0517070  Nguyễn Thị Minh Phương 0517075  Nguyễn Mai Thy 0517089  Bành Quốc Thạch 0517099  Huỳnh Tiến Thắng 0517100  Võ Anh Tuấn 0517120  Lê Tấn Tài 0517122  Phạm Bảo Ân 0517124 NỘI DUNG TRÌNH BÀY CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG CHƯƠNG 2: CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NITO TRONG NƯỚC CHƯƠNG 4: TÁC ĐỘNG CỦA NITƠ ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG NƯỚC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặc trưng Nitrogen là một nguyên tố hóa học trong có ký hiệu N và số nguyên tử bằng 7 Ở điều kiện bình thường, nó là một chất khí không màu, không mùi, không vị và khá trơ và tồn tại dưới dạng phân tử N2 CHƯƠNG 1: (tt) Nitơ chiếm khoảng 78% khí quyển Trái đất và là thành phần của mọi cơ thể sống Nitrogen là một phi kim, với độ âm điện là 3,0 Nó hóa lỏng ở nhiệt độ 77 K (-196°C) trong điều kiện áp suất khí quyển và đóng băng ở 63 K (-210°C). Nitrogen có 2 đồng vị là là: N14 và N15. Phổ biến nhất là N14 CHƯƠNG 1: (tt) 1.2 Tính chất vật lý Trạng thái vật chất Khí Điểm nóng chảy 63,15 K (-346 °F) Điểm sôi 77,36 K (-320,42 °F) Nhiệt bay hơi 5,57 kJ/mol Nhiệt nóng chảy 0,720 kJ/mol Áp suất hơi 100.000 Pa tại 77 K Nitrogen không duy trì sự cháy Độ âm điện 3,04 (thang Pauling) Nhiệt dung riêng 1039 J/(kg·K) Độ dẫn nhiệt 0,02583 W/(m·K) Năng lượng ion hóa 1.402,3 kJ/mol 2.856 kJ/mol 4.578,1 kJ/mol CHƯƠNG 1: (tt) 1.3 Tính chất hóa học Tác dụng với Hydro  N2 + 3H2 2NH3 + Q Tác dụng với Oxy  N2 + O2 2NO + Q  2NO + O2 2NO2 CHƯƠNG 1: (tt) 1.4 Các hợp chất Nitơ trong tự nhiên Amoniac( NH­3):Amoniac là sản phẩm đầu tiên của sự phân giải chất hữu cơ Amoniac hiện diện trong nước là một chỉ điểm của sự lây nhiễm vi trùng, nước bẩn và chất thải động vật Tiêu chuẩn: NH3 <0,3 mg/lít Tính chất thiên nhiên của chất thải Ammoniac hết sức độc hại và nguy hiểm. CHƯƠNG 1: (tt)  Nitrite (NO2­), Nitrat( NO3­) Nitrit: là sản phẩm thoái hóa của chất hữu cơ sau NH3. Quá trình phân giải NH3 thành NO2 được thực hiện bởi vi khuẩn hiếu khí. Tiêu chuẩn NO2 < 0,1mg/l. Nitrat là sản phẩm cuối cùng của sự phân giải chất hữu cơ chứa nitơ Tiêu chuẩn: NO3 < 10 mg/l. CHƯƠNG 1: (tt) 1.5 Ứng dụng trong sản xuất và công nghiệp  Nó là một tác nhân làm lạnh (cực lạnh), có thể làm cứng ngay lập tức các mô sống khi tiếp xúc với nó  khả năng duy trì nhiệt độ một cách siêu phàm, do nó bay hơi ở 77 K (-196°C hay -320°F) làm cho nó cực kỳ hữu ích trong nhiều ứng dụng khác nhau  Các muối của axít nitric bao gồm nhiều hợp chất quan trọng như xanpet (hay diêm tiêu- trong lịch sử nhân loại nó là quan trọng do được sử dụng để làm thuốc súng) và nitrat amôni, một phân bón hóa học quan trọng.  Các hợp chất nitrat hữu cơ khác, chẳng hạn nitrôglyxêrin và trinitrotoluent (tức TNT), được sử dụng làm thuốc nổ.  Acid nitric được sử dụng làm chất ôxi hóa trong các tên lửa dùng nhiên liệu lỏng CHƯƠNG 2: NITROGEN VÀ CÁC HỢP CHẤT HÒA TAN CỦA NÓ TRONG NƯỚC  Nitơ hiện diện trong môi trường chủ yếu từ các hoạt động nông nghiệp, vì thế nên chúng cũng có trong nước  Sau khi bón phân, cây trồng chỉ sử dụng một phần hợp chất nitơ, vào khoảng 25-30%. Phần còn lại thì ngấm vào đất và đi vào nước ngầm và nước mặt . CHƯƠNG 2 (tt) Nguồn thải nitơ trong nước là phân bón Nitơ còn hiện diện trong nước thải sinh hoạt, khoảng 1/3 nitơ trong nước thải sinh hoạt là nitơ hữu cơ, chủ yếu là urea, số còn lại là muối nitrate. Nước thải sinh hoạt thường chứa không nhiều hơn 3% nitrates và nitrites. CHƯƠNG 2 (tt) CHƯƠNG 2 (tt)  Trong nước nitơ có thể tồn tại ở các dạng chính sau: - Các hợp chất nitơ hữu cơ dạng protêin hay các sản phẩm phân rã. - Amôniac và các muối amôn như NH4OH, NH4NO3, (NH4)2SO4... - Các hợp chất dưới dạng Nitrit NO2-, Nitrat NO3 - Nitơ tự do CHƯƠNG 2 (tt)  Trong nước có thể xảy ra các quá trình biến đổi oxy hóa Vi khuẩn Vi khuẩn Khử nitrat Nitrosomonas Nitrobacte Prôtêin NH3 NO2 NO3 N2 Ôxy hóa Ôxy hóa Khử nitrit CHƯƠNG 2 (tt)  Khi phân tích hàm lượng nitơ trong nước ta thấy: - Nếu nước chứa hầu hết các hợp chất hữu cơ chứa nitơ, amôniăc và NH4OH thì chứng tỏ nước mới bị ô nhiễm, NH3 trong nước sẽ ảnh hưởng nhiễm độc tới cá và các sinh vật. - Nếu nước chứa chủ yếu hợp chất nitơ ở dạng nitrit (NO2) là nước đã bị ô nhiễm một thời gian dài hơn. - Nếu nước chứa chủ yếu hợp chất nitơ ở dạng nitrat (NO3-) chứng tỏ quá trình ôxy hóa đã kết thúc. Nhưng mặt khác khi hàm lượng Nitrat (NO3-) trong nước khá cao có thể gây độc hại với người CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NITƠ TRONG NƯỚC Phương pháp phân tích định lượng:  Nitrogen tồn tại trong nước ở nhiều dạng khác nhau: nitrat, nitric, ammoniac, nitrogen hữu cơ  Nitrogen kjeldahl là hàm lượng nitrogen hữu cơ và nitrogen amniac có trong mẫu. Nitrogen hữu cơ là nitrogen có lien kết hữu cơ ở trạng thái oxy hóa -3 CHƯƠNG 3: (tt) Mẫu cần phân tích Bếp điện Acid boric CHƯƠNG 3: (tt) Cách tiến hành:  _ Lấy mẫu và bảo quản mẫu.  _ Phân tích mẫu.  Vô cơ hóa mẫu  Chưng cất amoniac CHƯƠNG 3: (tt) Tính toán kết quả V1 V2 CN   N HCl14.00671000 V0 CHƯƠNG 3: (tt) Phương pháp đánh giá: - Nếu nước chứa hầu hết các hợp chất hữu cơ chứa nitơ, amôniăc và NH4OH thì chứng tỏ nước mới bị ô nhiễm, NH3 trong nước sẽ ảnh hưởng nhiễm độc tới cá và các sinh vật. - Nếu nước chứa chủ yếu hợp chất nitơ ở dạng nitrit (NO2) là nước đã bị ô nhiễm một thời gian dài hơn. - Nếu nước chứa chủ yếu hợp chất nitơ ở dạng nitrat (NO3-) chứng tỏ quá trình ôxy hóa đã kết thúc. CHƯƠNG 3: (tt) Chỉ tiêu Nitơ thường được biểu thị bằng 3 loại sau: - Tổng Nitơ: bao gồm hàm lượng nitơ hữu cơ NH3-, NO2-, NO3 - Amoni là hàm lượng nitơ ở dạng NH3 và NH4+ - Nitrit, nitrat là hàm lượng nitơ ở các dạng muối nitrit, nitrat. CHƯƠNG 3: (tt) Cách khắc phục:  Các hệ sinh thái tự nhiên ít bị rò rỉ nitơ, dinh dưỡng hầu như được giữ và quay vòng trong hệ thống. Tuy nhiên đất nông nhiệp thì sự xáo trộn làm rò rỉ nhiều chất dinh dưỡng lưu động. Rò rỉ phân bón là một nguồn đưa các chất dinh dưỡng trong nông nghiệp xuống nước mặt và nước ngầm. Việc giảm thiểu mức phân bón có tác dụng làm giảm nồng độ nitrat đến nước ngầm và giảm phú dưỡng tới nước mặt. Việc giảm thiểu mức sử dụng phân đạm là rất quan trọng để giảm hàm lượng nitrat trong nước ngầm. CHƯƠNG 4: TÁC ĐỘNG CỦA NITƠ ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG NƯỚC 4.1 Hiện trạng của Nitơ trong môi trường nước  Hiện trạng của Nitơ trong môi trường nước ngầm Nitơ trong nước vượt quá tiêu chuẩn cho phép (thành phần ni-tơ trong nước dưới 1,5mg/lít) làm ô nhiễm môi trường nước Trong các thành phần ô nhiễm của nước ngầm có các hợp chất ni-tơ vô + - - cơ rất độc hại như: NH4 , NO3 , NO2 Nghiên cứu mẫu nước tại xã Minh Khai (Hoài Đức, Hà Tây), các giếng + khoan đều chứa hơn l5mg NH4 /lít nước, cao gấp 10 lần tiêu chuẩn cho phép của Bộ Y tế (1,5mg/lít). Nguồn cấp nước từ các nhà máy nước sạch của Hà Nội (Pháp Vân, Hạ Đình, Tương Mai) cũng chứa hàm lượng các độc tố ni-tơ đến mức báo động (10-30mg/lít) CHƯƠNG 4: (tt) Hiện trạng của Nitơ trong môi trường nước mặt 12 1999 2000 2001 8 2002 - (mg/l) 2003 3 Loại A NO ộ 4 ng đ ồ N 0 Sông Hồng Sông Cấm Sông Sông Hàn Sông Sài Hương Gòn - Diễn biến nồng độ NO3 trong một số sông chính trên cả nước (Tổng hợp từ số liệu quan trắc các vùng I, II, III Cục Môi trường) TCVN 5942-1995 quy định giới hạn chất lượng nước mặt - Loại A: hàm lượng NO3 <10 mg/l - Loại B: hàm lượng NO3 < 15 mg/l CHƯƠNG 4: (tt) Nitrat và việc cấp nước uống Trong những thập niên gần đây, mức NO3- trong nước uống tăng lên đáng kể. Nguyên nhân là do sự sử dụng phân đạm vô cơ tăng, gây rò rỉ NO3- xuống nước ngầm. Ủy ban châu Âu quy định mức tối đa của NO3- trong nước uống là 50 mg/l, Mỹ là 45 mg/l, Tổ chức sức khoẻ thế giới (WHO): 100 mg/l. CHƯƠNG 4: (tt) 4.2 Tác động của Nitơ đối với môi trường nước  Hiện tượng phú dưỡng Biểu hiện phú dưỡng của các hồ đô thị là nồng độ chất dinh dưỡng N, P cao, tỷ lệ P/N cao do sự tích luỹ tương đối P so với N, sự yếm khí và môi trường khử của lớp nước đáy thuỷ vực, sự phát triển mạnh mẽ của tảo và nở hoa tảo, sự kém đa dạng của các sinh vật nước, đặc biệt là cá, nước có màu xanh đen hoặc đen, có mùi khai thối do thoát khí H2S v.v... Nguyên nhân Nguyên nhân gây phú dưỡng là sự thâm nhập một lượng lớn N, P từ nước thải sinh hoạt của các khu dân cư, sự đóng kín và thiếu đầu ra của môi trường hồ. Hàm lượng dinh dưỡng trong các lưu vực sông cao thường gây nên hiện tượng phú dưỡng, là nguyên nhân chính làm thay đổi hệ sinh thái trong sông Tác động đến môi trường Hầu hết các loài vi tảo biển nở hoa thường đưa đến hậu quả làm cho môi trường xấu đi, hàm lượng oxy hòa tan suy giảm nhanh chóng, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống thủy sinh vật. CHƯƠNG 4: (tt) Nước bị ô nhiễm do phú dưỡng