- ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI. - TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN. - NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨC CHẾ QUÁ TRÌNH SINH AMONI VÀ HYDROSUNFUA TRONG MÔI TRƢỜNG YẾM KHÍ BẰNG MỘT SỐ. - KHOÁNG CHẤT TỰ NHIÊN. - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC. - 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI. - Chuyên ngành: Hóa môi trường Mã số: 60440120. - NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. - Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong Khoa Hóa học - Đại học Khoa học Tự nhiên đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.. - Tôi xin trân trọng cảm ơn chủ nhiệm Đề tài KC Bộ Khoa học và công nghệ: “Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tiến tiến, phù hợp xử lý suy thoái môi trường nhằm sử dụng bền vững tài nguyên cho các vùng nuôi tôm các tỉnh ven biển Bắc bộ và vùng nuôi cá Tra ở Đồng Bằng Sông Cửu Long” đã tạo điều kiện cho tôi tham gia đề tài và sử dụng số liệu của đề tài vào luận văn nghiên cứu của tôi.. - Năm 2013 diện tích nuôi tôm đạt hơn 65 ngàn ha, gần gấp 2 lần so với năm 2012, sản lượng tăng 56,5%, đạt 230 ngàn tấn.. - Trong những năm qua phong trào chuyển sử dụng đất từ trồng lúa sang nuôi tôm đã xuất hiện tại nhiều địa phương. - Trong bốn vấn đề của hoạt động nuôi tôm bao gồm: thức ăn, giống, kỹ thuật sản xuất và môi trường, vấn đề môi trường đang nổi cộm do hoạt động này chưa thực sự được quan tâm. - Thực tế cho thấy trong nghề nuôi trồng thủy sản đã xuất hiện nhiều bất cập liên quan đến môi trường cần phải giải quyết như dịch bệnh, tồn dư về thuốc kháng sinh, vi sinh vật gây bệnh, ô nhiễm hữu cơ.. - Tình trạng ô nhiễm môi trường đang xảy ra nghiêm trọng trong nuôi trồng thủy sản do phần lớn các chất hữu cơ dư thừa từ thức ăn, phân và các rác thải khác đọng lại dưới đáy ao nuôi. - Ngoài ra, còn các hóa chất, kháng sinh được sử dụng trong quá trình nuôi trồng cũng dư đọng lại mà không được xử lý. - Việc hình thành lớp bùn đáy do tích tụ lâu ngày của các chất hữu cơ, cặn bã là nơi sinh sống của các vi sinh vật gây thối, các vi sinh vật sinh các khí độc như NH 3 , NO 2 , H 2 S, CH 4. - Đáy ao bao gồm lớp nền đất tự nhiên, chất cặn lắng và lượng bùn nhão lỏng do thức ăn dư thừa, chất hữu cơ và phân tôm. - Sự tích tụ cacbon hữu cơ chiếm khoảng 25% lượng cacbon hữu cơ từ thức ăn tôm, một số nghiên cứu tương tự cũng ước lượng khoảng 24% nitơ và 24% phốt pho bị tích tụ lại. - Các chất dinh dưỡng, hữu cơ và cặn bùn có xu hướng lắng tích lại ở đáy ao và tới một mức nào đó chúng ta phải loại bỏ chúng ra khỏi ao nuôi tôm.. - 4 Một nghiên cứu của Lemonnier và Brizard đã nhận thấy việc hút lượng bùn đáy đã làm tăng sản lượng tôm từ 1 đến 6,2 tấn/ha/năm và tăng tỉ lệ sống từ 10 – 60% trong ao nuôi tôm bán thâm canh ở New Caledonia [15].Với mụcđích nghiên cứu và ứng dụng các loại khoáng tự nhiên giảm thiểu ô nhiễm môi trường, hạn chế tối đa khả năng sinh các khí độc NH 3 ,H 2 S,Nox. - với chi phí rẻ, sẵn có tại nhiều vùng của Việt Nam, kết hợp với đề tàiĐề tài KC Bộ Khoa học và công nghệ“Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tiến tiến, phù hợp xử lý suy thoái môitrường nhằm sử dụng bền vững tàinguyên cho các vùng nuôi tôm các tỉnh venbiển Bắc bộ và vùng nuôi cá Tra ởĐồng Bằng Sông Cửu Long. - do viện Môitrường Nông nghiệp thực hiện,đề tài đã tiến hành:“Nghiên cứu khả năng ức chếquá trình sinh khí amoni và hydrosunfua bằng một số khoáng chất tự nhiên”.. - TỔNG QUAN VỀ AMONI (NH 4 ) VÀ HYDROSUNPHUA (H 2 S).. - Nghiên cứu về amoni (NH 4 ) và hydrosunphua (H 2 S):. - Amoni sinh ra trong môi trường nước do sự phân hủy các hợp chất hữucơ có chứa Nitơ. - Trong môi trường nước nó tồn tại ở hai dạng: ammonia (NH 3 ) và ion ammonium NH 4. - Amoniac có thể bị hóa lỏng dưới áp suất khoảng 10atm. - Trong công nghiệp để vận chuyển ammoniac người ta thường sử dụng phương pháp hóa lỏng.. - Amoniac hòa tan tốt trong nước hình thành dạng ion amoni:. - Sự hòa tan của ammoniac trong nước bị ảnh hưởng của các yếu tố: áp suất không khí, nhiệt độ hay các chất hòa tan hoặc lơ lửng. - Amoniac hòa tan dễ dàng trong nước và tồn tại chủ yếu ở dạng ion tại pH trong môi trường tự nhiên của hầu hết các hệ sinh thái. - Ở nồng độ thấp, nồng độ mol tổng của ammoniac hòa tan được tính như sau:. - là nồng độ mol của ammoniac pha phí.. - Có nhiều loại muối ammoniac, trong đó có một số muối sử dụng phổ biến trong công nghiệp như ammonium chloride, ammonium nitrat và ammonium sulfate. - Ngoại trừ các phức tạo với kim loại, các muối amoni cũng có tính tan phân. - 6 ly tốt tương tự như các muối của kim loại kiềm, tuy nhiên lại dễ bị phân hủy bởi nhiệt.. - Các loại muối amoni phổ biến:. - Cũng như các loại muối ammoniac có tính axit mạnh, gốc chloride hydrolyses tan trong nước tạo pH thấp. - Trong chất rắn qua quá trình lưu trữ ammoniac dễ bị thất thoát, còn trong thể lỏng ammonium chloride có khuynh hướng ăn mòn kim loại màu và một số các hợp kim khác, đặc biệt là đồng, đồng thau. - Ammonium nitrate [NH 4 NO 3 ] không tồn tại trong tự nhiên và khá bền, chỉ bị phân hủy ở nhiệt độ rất cao. - Ammonium acetate [CH 3 COONH 4 ] dễ bị phân hủy mất đi NH 3 khi tồn tại trong dung dịch dưới áp suất khí quyển, đặc biệt trong môi trường kiềm.. - Ammonium bicacbonate dễ hình thành hơn và bền hơn, phân hủy dưới 35 0 C tạo thành NH 3 , CO 2 và H 2 O. - Ammonium cacbonate bị phân hủy khi tiếp xúc với không khí tạo thành NH 3 và CO 2 , thành dạng bột trắng và chuyển hóa thành ammonium bicacbonate.. - Lượng Ammoni tự nhiên ở trong nước bề mặt và nước ngầm thường thấp hơn 0,2mg/lít. - Các nguồn nước hiếm khí có thể có nồng độ Ammoni lên đến 3mg/lít. - Nó có nhiều điểm giống các muối kiềm nhưng lại dễ bị phân hủy.. - 7 Các hợp chất thường gặp của ion NH 4 + là: các muối clorua, sunphat, nitrat, oxalat, molypdat và NH 4 OH.. - NH 3 + H 2 O NH 4 OH NH 4. - NH 4 OH là một kiềm yếu, nó kết tủa được một số cation (như Fe 3. - Muối amoni của các axit mạnh như clorua, sunphat, có phản ứng nhẹ vì:. - H 2 O = NH 4 OH + H. - Do đó, các muối amoni này thường dùng trong phân tích để làm giảm pH của dung dịch. - Các muối amoni của axit yếu thế thường phân ly, giải phóng NH 3:. - Tính oxy khử: Ion NH 4 + có thể bị oxy hóa trong môi trường axit bởi nước cường thủy, clo, brom và các chất oxy hóa mạnh khác. - bị oxy hóa trong môi trường kiềm bởi hypoclorit, hypobromit, kalipemanganat... - Độ tan của các muối: hầu hết các muối NH 4 + đều dễ tan, trừ một số ít hợp chất như amoni hexaxyano cobantiat.. - Tác dụng nhiệt: Khi đun nóng hầu hết các muối amoni bị phân hủy. - Một số muối amoni khó bay hơi như (NH 4 ) 2 SO 4 chỉ được loại hết ở nhiệt độ cao.. - Một số các nghiên cứu về chuyển hóa Amoni:. - Theo một nghiên cứu về hình thái và sự di chuyển ammoni có trong nước tại khu vực đầm lầy nước ngọt, ven lưu vực sông Scheldt, Bỉ được xác định định tính cho toàn bộ hệ sinh thái bằng mô hình đánh dấu 15 N. - 8 người ta bổ sung 15 N-NH 4 vào nước ngập (triều lên) của khu đầm lầy nước ngọt rộng 3477m 2 và lần theo dấu vết của quá trình chuyển hóa amoni và thời gian lưu của amoni trong bốn chu trình thủy triều tiếp theo. - Nghiên cứu này đưa ra kết quả các thành phần trong pha nước của hệ thống đầm lầy và so sánh chúng với những thí nghiệm tương tự được tiến hành vào mùa xuân/đầu hè (tháng 5). - Những thay đổi về nồng độ và sự tăng đồng vị của NO 3 , NO 2 , N 2 O, N 2 , NH 4 và các hạt nitơ lơ lửng (SPN) được phân tích cùng với việc sử dụng nghiên cứu về cân bằng khối.. - Cân bằng khối N cho thấy rằng một nửa lượng NH 4 bổ sung vào được chuyển hóa hoặc sử dụng bởi sinh khối của khu đầm lầy, trong khi một nửa còn lại được báo cáo là ở dạng amoni trong suốt thời gian của thủy triều đầu tiên. - Nitrat hóa là một quá trình chuyển hóa quan trọng nhất đối với N, chiếm 17% quá trình chuyển hóa N. - Quá trình chuyển hóa N cả về không gian và thời gian trong pha nước rất giống với những gì thu được vào tháng 5, chứng minh khả năng tái lặp tốt của phương pháp đánh dấu cho toàn hệ sinh thái, nhưng tốc độ tuyệt đối chuyển hóa amoni vào tháng 5 cao gấp 3 lần. - Trong khi bề mặt đầm lầy trong tháng 5 rất thuận lợi cho quá trình nitrat hóa thì nó lại giảm vào tháng 9. - Mặt khác, khử nitơ lại là quá trình quan trọng hơn vào tháng 9. - Những phát hiện trong nghiên cứu này cho thấy rằng amoni trong nước ngập là yếu tố quan trọng cho quá trình loại bỏ amoni trong hệ sinh thái đầm lầy nước ngọt.. - Nguồn điểm của ô nhiễm ammonia vào môi trường nước. - Các nguồn nhân tạo chủ yếu của ammonia trong nước mặt bao gồm các chất thải từ nông nghiệp, quá trình sản xuất phân bón cho cây trồng, luyện gang thép, lọc dầu, thuộc da, sản xuất hóa chất vô cơ, các ngành phi kim, hợp kim,chế biến thực phẩm. - Lượng ammoniac trong nước thay đổi thường xuyên theo sự thay đổi lưu lượng cũng như nồng độ chất thải của các ngành công nghiệp. - Ngoài ra, các thức ăn thừa trong quá trình chăn nuôi gia súc cũng là nguyên nhân gây lên ô nhiễm chất hữu cơ cho nguồn nước dẫn đến ô nhiễm ammoni trong nước thải chăn nuôi. - Chất thải của cá, tép, thức ăn sử dụng cho chăn nuôi thủy sinh còn thừa, cây bị thối rữa… góp phần vào sự hình thành ammoniac trong hồ thủy sinh.Trong công nghiệp, các ngành sản xuất phân. - 9 bón như tổng hợp phân ure, phân bón lá và các thuốc kích thích sinh trưởng … đều thải ra môi trường lượng lớn chất ô nhiễm chứa nitơ, do các quá trình phân hủy sinh học trong môi trường nước chúng tạo ra ammoni.. - Các nguồn mặt ô nhiễm ammonia vào môi trường nước.. - Các nguồn mặt ô nhiễm ammonia cho môi trường nước mặt không đơn giản như là các nguồn điểm ô nhiễm. - Các nguồn mặt bao gồm sự giải phóng các chất vô cơ và hữu cơ không xác định chính xác ở một điểm. - Nó có thể là kết quả của quá trình chảy tràn của nước mưa qua các vùng ô nhiễm các chất hữu cơ, quá trình rửa trôi, xói mòn các chất mùn, các chất dinh dưỡng từ các vùng đất dốc…. - Ngoài ra, trong nông nghiệp thâm canh cao sử dụng rất nhiều phân ure, phân bón lá, các kích thích sinh trưởng chứa nito. - Các phân bổ sung dinh dưỡng này cây không sử dụng hết tích tụ lại trong đất, trong thân cây thông qua nước mưa hoặc nước chảy tràn ra nhập vào môi trường nước, đây cũng là nguồn ô nhiễm mặt đáng chú ý gây nên ô nhiễm ammoni cho môi trường nước.. - Ngày nay hoạt động nông nghiệp gắn liền với chuyên môn hóa, các loại nước công nghiệp, sinh hoạt giàu hợp chất nitơ thải vào môi trường làm cho môi trường nước ngày càng bị ô nhiễm các hợp chất nitơ mà chủ yếu là ammoni.. - Sunfua hydrô H 2 S ở trạng thái hòa tan trong nước. - Nguồn gốc của nó là do sự phân huỷ vật chất hữu cơ trong môi trường khử. - H 2 S gặp trong nước ngầm, nước tự lưu và các nguồn nước khoáng.. - Vũ Ngọc Ban (2007), Giáo trình thực tập Hóa lý, NXB Đại học Quốc gia Hà nội, trang 45-59.. - Phạm Nguyên Chương, Trần Hồng Côn, Nguyễn Văn Nội, Hoa Hữu Thu, Nguyễn Thị Diễm Trang, Hà Sỹ Uyên, Phạm Hùng Việt( 2002), Hóa Kỹ Thuật, NXB Khoa học và Kỹ Thuật, Hà nội.. - Vũ Văn Dũng (2004), Nghiên cứu công nghệ xử lý bùn ao nuôi tôm góp phần làm sạch môi trường nuôi trồng thủy sản và sản xuất phân bón hữu cơ – vi sinh, Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1. - Cao Phương Nam (2007), Khảo sát Ammonia và Hydrosunfulfide trong các mô hình nuôi tôm sú trên các loại đất khác nhau ở tỉnh Cà Mau, Viện Đại học Thủy Lợi và Môi trường – Đại học Thủy Lợi. - Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), Giáo trình công nghệ xử lí nước thải, NXB Khoa học và Kĩ Thuật, Hà nội.. - Nguyễn Thị Ngọc (2011), Nghiên cứu khả năng xử lý amoni trong nước bằng nano MnO 2 – FeOOH mang trên Laterite, Luận văn thạc sỹ khoa học, Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội. - Nguyễn Hữu Phú (1998), Hấp phụ và xúc tác trên bề mặt vô cơ mao quản, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội. - Trương Quốc Phú, Vũ Ngọc Út (2012), Quản lý chất lượng nước ngọt trong ao nuôi cá nước ngọt, Đại học Cần Thơ. - Nguyễn Hồng Sơn (2013), Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tiến tiến, phù hợp xử lý suy thoái môi trường nhằm sử dụng bền vững tài nguyên cho các vùng nuôi tôm các tỉnh ven biển Bắc bộ và vùng nuôi cá Tra ở Đồng Bằng Sông Cửu Long, Đề tài KC Bộ Khoa học và công nghệ