Tổng quan về amoni
Amoni trong môi tr−ờng n−ớc [5]
Amoni là sản phẩm phụ độc hại phát sinh từ quá trình trao đổi chất của động vật và sự phân hủy tự nhiên của chất thải thực vật Trong môi trường nước, amoni tồn tại dưới dạng phân tử (NH3) và ion (NH4 +), phụ thuộc vào pH, nhiệt độ và độ mặn, trong đó pH có ảnh hưởng lớn nhất Sự hiện diện của amoni trong nước là dấu hiệu cho thấy nguồn nước đang bị ô nhiễm, do đó cần kiểm soát chặt chẽ các chỉ tiêu khác như nitrat, nitrit và vi sinh vật để bảo vệ sức khỏe Theo quy định QCVN 2008/BTNMT, nước mặt loại A cần tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về amoni.
Mức độ an toàn của amoni, nitrit và nitrat trong nước rất quan trọng cho sức khỏe của cá và sinh vật nước Đối với loại A, nồng độ amoni từ 0,1-0,2 mg N/l, nitrit từ 0,01-0,02 mg N/l và nitrat từ 2-5 mg N/l là chấp nhận được Trong khi đó, loại B cho phép amoni từ 0,5-1,0 mg N/l, nitrit từ 0,04-0,05 mg N/l và nitrat từ 10-15 mg N/l Đặc biệt, amoni có độ độc cao phụ thuộc vào pH nước, với mức tổng amoni (NH3 + NH4 +) khoảng 0,25 mg/L có thể gây hại cho cá Riêng dạng phân tử NH3, chỉ cần nồng độ rất thấp từ 0,01 - 0,02 mg/L cũng đủ để giết chết cá.
Bảng 1 Dạng tồn tại của amoni phụ thuộc vào pH (tỷ lệ nồng độ %) [19] pH 6 7 8 9 10 11
Quỹ Lương thực Thế giới (FAO) quy định mức amoni cho nước nuôi cá, cụ thể là dưới 0,2 mg/L đối với họ cá Salmonid (cá hồi) và dưới 0,8 mg/L đối với họ cá Cyprinid (cá chép).
Amoni là một chất không bền, khi ở dạng ion, nó có khả năng lấy oxy trong nước để chuyển hóa thành nitrat, gây độc hại cho hệ sinh thái thủy sinh Sự hiện diện của amoni trong nước làm giảm pH và nồng độ oxy, ảnh hưởng tiêu cực đến sự sống của các loài thủy sinh.
Tác động của amoni tới nguồn nước và sức khỏe con người
Theo tài liệu của Tổ chức y tế thế giới WHO có thể tóm tắt ảnh h−ởng của N- amoni trong n−íc cÊp nh− sau:
Amoni trong nước làm giảm hiệu quả và độ tin cậy của quá trình clo hóa sát trùng, bước cuối cùng trong quy trình xử lý nước để đảm bảo nước sạch về mặt vi sinh Sự kết hợp giữa clo tự do và amoni tạo ra cloramin, có tác dụng sát khuẩn kém hơn hàng trăm lần so với clo Hơn nữa, amoni còn làm giảm khả năng xử lý mangan bằng công nghệ truyền thống.
N-amoni không chỉ là nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật và tảo trong nước mà còn gây ra sự phát triển nhanh chóng của chúng trong nguồn nước bị ô nhiễm Sự gia tăng này ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng nước, thể hiện qua các yếu tố cảm quan như độ trong, màu sắc, mùi và vị.
Amoni trong nước có thể bị oxy hóa thành nitrit (NO2 -) và nitrat (NO3 -), trong đó nitrit là chất độc hại có thể chuyển hóa thành nitroamin, gây nguy cơ ung thư Hàm lượng nitrit cao trong nước uống là mối quan tâm lớn, đặc biệt đối với trẻ em dưới 6 tuổi, vì nó có thể gây bệnh methemoglobin, dẫn đến tình trạng da xanh xỉn, kích thích, hôn mê và có thể tử vong nếu không được chữa trị kịp thời, thường được gọi là hội chứng Blue Syndrome (BBS).
Tiêu chuẩn về hàm lượng các hợp chất nitơ trong nước cấp tại Việt Nam được quy định rất nghiêm ngặt, tương tự như các tiêu chuẩn quốc tế Cụ thể, theo quy định tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống 1329/2002/QĐ-BYT, chỉ tiêu amoni cho phép là 1,5 mg/l, trong khi QCVN 01/02:2009/BYT quy định mức 3 mg/l Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), mức an toàn cũng là 1,5 mg/l, còn Liên minh châu Âu (EU) quy định mức thấp hơn, chỉ 0,5 mg/l.
Bùn thải hoặc đi xử lý
Clo hãaLắng tiếp xúc Lọc
Hiện trạng về ô nhiễm amoni trong một số nguồn n−ớc ở Hà Nội
N−íc ngầm Vào hệ phân phối
Hình 1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại các nhà máy nước Hà Nội
Mặc dù có nhiều nghiên cứu cảnh báo về tình trạng ô nhiễm amoni trong nguồn nước ngầm, hầu hết các nhà máy nước tại Hà Nội vẫn sử dụng quy trình công nghệ truyền thống để xử lý nước cấp Công nghệ này có khả năng loại bỏ hoàn toàn sắt trong nước ngầm và xử lý đồng thời sắt và mangan ở mức độ nhất định Tuy nhiên, các thiết kế công nghệ hiện tại chưa được trang bị đầy đủ để đối phó với các nguy cơ ô nhiễm amoni, ô nhiễm từ nước thải công nghiệp và sinh hoạt, cũng như các vấn đề liên quan đến clo trong quá trình sát trùng.
Bảng 2 Hàm l−ợng các hợp chất nitơ tr−ớc và sau xử lý ở nhà máy n−ớc T−ơng Mai và Pháp Vân ( 2/2003-4/2003) [3]
Chỉ tiêu chất l−ợng Đơn vị Kết quả xác định
Tr−ớc xử lý sắt Sau xử lý sắt NMN T−ơng Mai
Bảng 2 cho thấy hàm lượng amoni trong nước sau xử lý giảm không đáng kể, trong khi hàm lượng NO2 - lại tăng lên đáng kể, từ 0-0,06 mg/l trong nước thô lên 0,98 mg/l tại nhà máy nước Tương Mai và từ 0,048 mg/l lên 1,46 mg/l tại nhà máy nước Pháp Vân Dù chưa có đủ chứng cứ để đánh giá tác hại của amoni đối với sức khỏe con người, nhưng tác hại của NO2 - đã được xác định rõ ràng Hàm lượng NO2 - trong nước uống vượt quá 3 mg/l (theo QCVN/01/BYT 2009) có thể gây hại cho hồng cầu ở trẻ em.
Nguồn nước mặt đang chịu ảnh hưởng nghiêm trọng từ ô nhiễm, chủ yếu do nước thải từ hoạt động sản xuất công nghiệp, sinh hoạt, các làng nghề, lò mỏ, rác thải và canh tác nông nghiệp Ô nhiễm amoni đang ở mức đáng báo động, với nước thải từ các nguồn này có hàm lượng amoni cao, như nước rác đạt 500 mg/l và nước thải lò mỏ 100 mg/l Nếu không được xử lý, tình trạng này sẽ dẫn đến phú dưỡng cho nguồn nước trong thời gian ngắn.
Tình trạng ô nhiễm amoni trong nguồn nước hiện nay đòi hỏi nghiên cứu các phương pháp xử lý hiệu quả nhằm cải thiện chất lượng nước Cần thiết phải phát triển hoặc nâng cấp các nhà máy nước với công nghệ tiên tiến, đảm bảo sản xuất nước đạt tiêu chuẩn chất lượng và giá cả hợp lý, đặc biệt là đối với chỉ tiêu N-amoni.
Các ph−ơng pháp hiện hành cho xử lý amoni trong n−ớc
Hiện nay, một số phương pháp xử lý amoni phổ biến bao gồm clo hóa đến điểm đột biến, trao đổi ion, thổi khí ở pH cao và ozon hóa với xúc tác.
Br - , lọc nano, thẩm thấu ng−ợc (RO), ph−ơng pháp sinh học và ph−ơng pháp điện thẩm tách.
1.1.4.1 Phương pháp clo hóa đến điểm đột biến
Clo gần nh− là hóa chất duy nhất có khả năng oxy hóa amoni thành N2 ở nhiệt độ phòng Khi hòa tan clo hoặc các hợp chất clo trong nước, dạng tồn tại của clo sẽ phụ thuộc vào pH của nước, có thể là HClO hoặc ClO - theo các phương trình hóa học tương ứng.
Cl2 + H2O (pH