Nghiên cứu các thông số đặc trưng liên quan đến mức độ phát thải khí H2S trên sông Tô Lịch - Nguyễn Hữu Huấn

Nội dung text: Nghiên cứu các thông số đặc trưng liên quan đến mức độ phát thải khí H2S trên sông Tô Lịch - Nguyễn Hữu Huấn

1. Tp chí Khoa h c HQGHN: Các Khoa h c Trái t và Môi tr ng, T p 32, S 1S (2016) 186-191 Nghiên c u các thông s c tr ng liên quan n m c phát th i khí H 2S trên sông Tô L ch Nguy n H u Hu n*, Nguy n Xuân H i Khoa Môi tr ường, Tr ường Đại h ọc Khoa h ọc T ự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguy ễn Trãi, Thanh Xuân, Hà N ội Nh n ngày 26 tháng 5 n m 2016 nh s a ngày 28 tháng 7 n m 2016; chp nh n ng y 06 ng 9 nm 2016 Tóm t t: H u h t các nghiên c u v h th ng c p thoát n c, môi tr ng n c trên các sông Vi t Nam ch a quan tâm, xem xét n s hình thành và kh n ng phát th i m t s khí c có nh hng s c kho con ng i. Các nghiên c u v khí hy rosunfua (H 2S) và các ch t h u c ơ bay h ơi có ch a l u hu nh còn thi u nh l ng, v i xu h ng thiên v nh tính và ki m kê. Các h n ch nói trên là do nhi u y u t chi ph i, trong ó có y u t thi u các thi t b có th quan tr c c mc phát th i khí t m t n c, t ng p n c. Bài báo này c p n nghiên c u c i ti n h p ly m u kín quan tr c và nh l ng m t s thông s c tr ng liên quan n m c phát th i khí H 2S t n c sông Tô L ch. Từ khoá: H p l y m u khí, phát th i khí, hy rosunfua, sông Tô L ch. 1. M u∗∗∗ chung, t t c các dòng sông này u ang b ô nhi m n ng do t i l ng l n c a các ch t h u c ơ, Khí hy rosunfua (H 2S) là khí c h i, gây vô c ơ, vi sinh v t Các con sông này, n c sông nh h ng n s c kh e c a ng i dân. H 2S u có m u en (do l ng ch t h u c ơ trong n c còn c bi t n v i khái ni m ph thông là cao), b c mùi hôi th i (mùi khí H 2S) và gây nh “mùi tr ng th i”, và gây ô nhi m mùi nghiêm hng tr c ti p t i v sinh môi tr ng, c nh quan tr ng. Các h p ch t liên quan n ô nhi m mùi ô th c ng nh s c kho c a nhân dân [4-6]. t h th ng thoát n c th i bao g m: 18 h p Vi t Nam, ã có m t s nghiên c u v h ch t ch a l u hu nh, 11 h p ch t nit ơ, 3 axít, 7 th ng c p thoát n c, môi tr ng n c trên các hp ch t là andehyt và xeton. Trong ó H 2S có sông, tuy nhiên ch a c p, chú ý n s hình mùi th ng tr trong các h p ch t gây mùi nói trên, thành và kh n ng phát th i m t s khí c có ngay c tr ng h p không ph i là ch t gây mùi nh h ng s c kho con ng i. Các nghiên c u chính, thì v n c s d ng ánh giá nh là v khí H 2S và các ch t h u c ơ bay h ơi có ch a ch th ô nhi m mùi t n c th i [1-3]. lu hu nh còn thi u nh l ng, v i xu h ng Khu v c trung tâm Thành ph Hà N i có thiên v nh tính và ki m kê. Các h n ch nói bn con sông óng vai trò nh là h th ng kênh trên là do nhi u y u t chi phi, trong ó y u t thoát n c c p I bao g m: Sông Tô L ch, sông thi u các thi t b có th quan tr c c s L, sông Sét và sông Kim Ng u. Theo ánh giá phát th i khí t m t n c, t ng p n c là m t ___ trong nh ng nguyên nhân hàng u d n n các ∗ Tác gi liên h . T.: 84-915518168 nghiên c u còn thi u tính nh l ng. Email: nhhuan@hus.edu.vn 186 186
2. N.H. Hu ấn, N.X. Hải / Tạp chí Khoa h ọc ĐHQGHN: Các Khoa h ọc Trái đấ t và Môi tr ường, T ập 32, S ố 1S (2016) 186-191 187 2. Ph ơ ng pháp nghiên c u Rs = R o – R i – R c (2.2 ) Da trên cân b ng v t ch t ( 2.2 ), m c K th a các nghiên c u tr c ây, nghiên phát th i H 2S c tính toán theo công th c cu này ã thi t k , c i ti n thi t b l y m u (2.3 ) nh sau: quan tr c m c phát th i khí H 2S t m t n c RH2S = (R o-Ri-Rc)*V/S/t (2.3) phù h p v i iu ki n th c t Vi t Nam, qua Trong ó: ó hoàn thi n kh n ng áp d ng ph ơ ng pháp 2 RH2S là l ng phát th i H 2S (g S/m /h); ly m u quan tr c m c phát th i khí H 2S t Ro là t ng l ng H 2S có trong h p l y m u mt n c, ng th i m ra c ơ h i áp d ng cho quy i v g S; vi c quan tr c m c phát th i c a các ch t khí Rc là l ng H 2S trong không khí có s n khác t môi tr ng t và t ng p n c. trong h p l y m u quy i v g S; Ly m u và phân tích H 2S trong n c: Các Ri là l ng H 2S tu n hoàn vào h p l y m u mu n c c l y và b o qu n theo TCVN quy i v g S (R i =0); 6663 – 14:2000. Ph ơ ng pháp xác nh sunfua V là th tích h p l y m u (m 3); và sunfat theo TCVN 4567-1988. S là di n tích ti p xúc v i b m t phát th i Ly m u quan tr c m c phát th i khí ca h p l y m u (m 2); H2S: Ph ơ ng pháp l y m u o m c phát th i t là th i gian l y m u (h). khí t m t n c và t c Feng (1997) mô t Nghiên c u ánh giá v ph ơ ng pháp s nh trong hình 1 [7]. dng h p l y m u o m c phát th i khí t b mt phát th i, Rochette và Nikita (2008) ã xu t thi t k c ơ b n c a h p ly m u ph i áp ng c yêu c u chi u cao c a h p không nh hơn 10 cm, m c ng p sâu vào b m t phát th i ( t, n c) là t 5 cm tr lên [8]. Nghiên c u này s d ng h p l y m u v i các thông s chính nh sau: dài x r ng x cao (m) là 0,50x0,26x0,20, trong ó ph n ng p vào Hình 1. S ơ mô t cân b ng v t ch t trong h p l y trong n c là 0,07 m, chi u cao h u d ng c a mu kín. hp l y m u là 0,13 m, th tích h u d ng là Da trên cân b ng v t ch t Feng (1997) a 0,0169 m 3, di n tích m t thoáng là 0,13 m 2 ra ph ơ ng trình 2.1 và 2.2 [7]: (Hình 2). Ro = R i + R c + R s (2.1 ) Hình 2. Thi t k h p l y m u quan tr c phát th i khí H 2S.
3. 188 N.H. Hu ấn, N.X. Hải / Tạp chí Khoa h ọc ĐHQGHN: Các Khoa h ọc Trái đấ t và Môi tr ường, T ập 32, S ố 1S (2016) 186-191 Th i gian thu m u: 10 phút. Tc b ơm hút l y m u: 2 L/phút. Dung d ch h p th : chì axetat 10% Hình 3. S ơ b trí l y m u quan tr c m c phát th i khí H 2S. K th a các nghiên c u tr c ây, ph ơ ng Nguyên t ắc phân tích: H2S c c nh pháp l y m u và quan tr c m c phát th i khí to thành k t t a PbS. K t t a c hoà tan H2S c th c hi n nh sau [7, 8, 9]: bng HCl. Sau ó c chu n ng c l ng I Lấy m ẫu: Thi t b l y m u bao g m: Máy t d b ng dung d ch natri thiosunfat 0,01 N. ly m u Kimoto-HS7 c k t n i v i H p l y Sơ v trí quan tr c mu trên m t sông Tô L ch theo s ơ mô t Da trên hi n tr ng tiêu thoát n c vào trong hình 3. sông Tô Lich, m u quan tr c m c phát th i khí H 2S c l y t i 8 v trí (Hình 4, B ng 1). Hình 4. L y m u quan tr c m c phát th i khí H 2S trên sông Tô L ch.
4. N.H. Hu ấn, N.X. Hải / Tạp chí Khoa h ọc ĐHQGHN: Các Khoa h ọc Trái đấ t và Môi tr ường, T ập 32, S ố 1S (2016) 186-191 189 Bng 1. V trí quan tr c m c phát th i khí H 2S trên sông Tô L ch TT V trí l y m u Ta 1 Hoàng Qu c Vi t 21 002’45,31” N 105 048’19,17” E 2 Cu Gi y 21 001’49,56” N 105 048’05,51” E 3 Tr n Duy H ng 21 000’55,67” N 105 048’16,15” E 4 Ngã T S 21 000’06,87” N 105 049’04,90” E 5 Cu Kh ơ ng ình 21 059’34,69” N 105 048’50,99” E 6 Cu L 20 058’49,01” N 105 049’08,64” E 7 Cu D u 20 058’20,14” N 105 049’30,35” E 8 p Thanh Li t 20 057’26,81” N 105 048’37,20” E Th i gian và iu ki n khí t ng th i im Kt qu quan tr c m c phát th i H 2S t i 8 v ly m u trí trên sông Tô L ch c trình bày trong b ng 2. Các m u phân tích n c, và không khí c Mc phát th i H 2S t n c th i trên sông Tô ly t i th i im 30/3/2013. Các thông s khí Lch vào môi tr ng không khí dao ng trong tng, iu ki n th i ti t khi l y m u là phù h p ph m vi t 0,254 gS/m 2/h n 0,660 gS/m 2/h, giá vi n nh khí quy n c p C, vào mùa hè. tr trung bình là 0,430 ± 0,13 gS/m 2/h. Mc phát th i c a H 2S t n c sông Tô Lch là 0,430 gS/m 2/h cao h ơn kho ng 8,5 l n 3. K t qu nghiên c u và th o lu n so v i m c phát th i trung bình c a H 2S t t ng p n c, và b ng kho ng 0,72 l n so v i m c 3.1 Phát th ải H 2S trên sông Tô L ịch phát th i H 2S t h n nh y m khí (B ng 3). Bng 2. M c phát th i H 2S t n c sông Tô L ch V trí l y m u TT Thông s 1 2 3 4 5 6 7 8 H S trong n c sông 1 2 0,332 0,413 0,544 0,621 0,479 0,322 0,465 0,354 (mmol/L) H S trong h p l y 2 2 380 430 680 846 614 326 612 520 mu (µgS/m 3) H S trong không khí 3 2 122 132 146 142 130 126 138 134 (µgS/m 3) Phát th i H S g 4 2 0,296 0,335 0,530 0,660 0,479 0,254 0,477 0,405 S/m 2/h Bng 3. So sánh m c phát th i c a H 2S trong n c sông Tô L ch v i các nghiên c u tr c ây Ngu n phát th i H S Giá tr TT 2 Ngu n Tên ngu n Thông s chính (g S/m 2/h) pH = 7,6÷8,8 1 t ng p n c H2S = 0,5 mmol/L 0,0504 [10] T = 18÷30 0C pH = 6,9 ÷7,6 2 H n nh y m khí H2S = 0,01-0,22 mmol/L 0,594 [11] T = 18,2÷26,9 0C pH = 7,17 ÷ 7,23 Kt qu th c 3 Sông Tô L ch H S = 0,322÷0,61 mmol/L 0,430 2 nghi m T = 23,2 ÷25,1 0C
5. 190 N.H. Hu ấn, N.X. Hải / Tạp chí Khoa h ọc ĐHQGHN: Các Khoa h ọc Trái đấ t và Môi tr ường, T ập 32, S ố 1S (2016) 186-191 3.2. Th ời gian t ồn l ưu c ủa H 2S trong môi 4. K t lu n tr ường n ước và không khí S d ng h p l y m u kín t i 8 v trí quan tr c m c phát th i khí H S t n c sông Tô Trong môi tr ng n c, n ng H 2S b 2 gi m ch y u là do các quá trình phát th i vào Lch, trong iu ki n môi tr ng có n nh không khí, b ô xi hóa và k t t a v i kim lo i. khí quy n c p C và vào mùa hè, nghiên c u ã nh l ng c m c phát th i khí H S t Theo m t s nghiên c u, H 2S có th t n t i 2 trong môi tr ng n c v i th i gian t vài phút mt n c trên sông Tô L ch và m t s c n vài gi , th m chí m t vài ngày tùy vào iu tr ng khác nh sau: ki n Eh, DO, pH [12, 13]. Mc phát th i khí H 2S t n c sông Tô 2 Hàm l ng H S trung bình trong n c sông Lch dao ng t 0,254 gS/m /h n 0,660 2 2 2 Tô L ch (B ng 2) là 0,441 mol/m 3, sâu gS/m /h, giá tr trung bình là 0,430 gS/m /h. tng l y m u là 0,25 m, t ơ ng ơ ng 110,32 Th i gian t n l u trung bình c a H 2S trong 2 tng n c m t trên sông Tô L ch c xác nh mmol/m . M c phát th i H 2S trên sông Tô L ch 2 là 0,430 gS/m /h t ơ ng ơ ng 12,64 là 8,7 h. Th i gian t n l u trung bình c a H 2S 2 trong môi tr ng không khí ven sông Tô L ch mmol/m /h. Th i gian l u c a H 2S trong n c sông Tô L ch c c tính là 110,32/12,64 = c xác nh là 12,16 h. cao nh h ng 8,7 gi . ca khí H 2S x p x 136 m. Trong không khí, H 2S không b n v ng và b ô xy hóa thành SO 2, th i gian t n l u c a H 2S trong không khí thay i ph thu c vào iu Tài li u tham kh o ki n khí h u. US EPA (2006) công b th i gian tn l u c a H S thay i theo mùa và t kho ng [1] P. Gostenlow, S.A. Parson, and R.M. Sturetz, 2 Odour measurements for sewage treatment 1 ngày (mùa hè) cho n 42 ngày (mùa ông) works, Water Research 35 (2001) 579. [14]. [2] C.C.K. Lawrence, and K.B. Derek, Assessment Theo Balls và Liss (1983) t c lan truy n of odorous emission from sewage pumpstations, ca H 2S trong không khí c c tính là 11,2 International Journal of Environmental Studies m/h [15]. Nh v y sau 1 gi l ng H 2S phát 26 (1985) 223. th i t n c s lan truy n vào 1 th tích không [3] R.M. Stuetz, R.A. Fenner, and G. Engin, khí là ½ hình c u có bán kính r = 11,2 m, v i Assessment of odours from sewage treatment giá tr th tích V = 2.941 m 3. V y n ng tính works by an electronic nose, H2S analysis and toán trung bình 1 gi c a H S do phát th i t 1 olfactometry, Water Research 33 (1999) 453. 2 m2 mt n c sông Tô L ch trong không khí là [4] Nguyen Huu Huan, Nguyen Xuan Hai, Tran 3 3 Yem, Nguyen Nhan Tuan, Meti-Lis model to 0,430 gS / 2.941 m = 146 µgS/m . estimate H2S emission rates from Tolich river, Giá tr o c c a H 2S trong không khí Vietnam, ARPN Journal of Engineering and 3 trung bình là 134 µgS/m . c tính th i gian Applied Sciences 7 (2012) 1473. lu (gi ) c a H 2S trong không khí là: 146 / (146 [5] Nguyen Huu Huan, Nguyen Xuan Hai, Tran -134) = 12,16 h. Yem, Nguyen Nhan Tuan, Factors effect to the Thông th ng, i v i ngu n ng và m t sunfua generation in the Tolich river, Vietnam, có th b qua y u t khu ch tán ngang [16, 17], ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences 8 (2013) 190. do v y cao nh h ng c a khí H S c c 2 [6] Tran Thi Viet Nga, Tran Hoai Son, The tính là: application of A/O-MBR system for domestic H = 14,7 h * 11,2 m/h = 136,3 m wastewater treatment in Hanoi, Journal of Trong ó v n t c di chuy n c a khí H 2S là Vietnamese Environment 1 (2011) 19. 11,2 m/h [18]. [7] X. Feng, Y Chen, and W. Zhu W, Vertical fluxes of volatile mercury over soil surface in
6. N.H. Hu ấn, N.X. Hải / Tạp chí Khoa h ọc ĐHQGHN: Các Khoa h ọc Trái đấ t và Môi tr ường, T ập 32, S ố 1S (2016) 186-191 191 Guizhou Province, China, Journal of [13] J.S. Vida, R. Elvyra, and Z. Vaclova (2002), Environmental Sciences 9 (1997) 241. The chemistry of sulfur in anoxic zones of the [8] P. Rochette, and S.E. Nikita, Chamber Baltic Sea, Environmental Research, Measurements of Soil Nitrous Oxide Flux: Are Engineering and Management 3 (2002) 55. Absolute Values Reliable?, Soil Science Society [14] US EPA, Toxicological profile for hydrogen of America Journal 72 (2007) 331. sulfide, U.S. Department of Health and Human [9] ATSM D4084, Standard test method for services, Agency for toxic substances and analysis of hydrogen sulfide in gaseous fuels disease registry, United State, 2006. (Lead Acetate reaction rate method), 2012. [15] P.S. Liss, and P.G. Slater, Flux of gases across [10] M.H. Hansen, K. Ingvorsen, and B.B. the air-sea interface, Nature, 247 (1974) 181. Jorgensen, Mechanisms of hydrogen sulphide [16] R.J Smith, Dispersion of odours from ground release from coastal marine sediments to the level agricultural sources, Journal of Agricultural atmosphere, Limnology and Oceanography 23 Engineering Research 54 (1993) 187. (1978) 68. [17] R.J. Smith, A Gaussian model for estimating [11] H. Toprak, Hydrogen sulphide emission rates odour emission from area sources, Mathematical originating from anaerobic waste stabilization Computing Modelling 21 (1995) 23. ponds, Environmental Technology 18 (1997) 795. [18] A. Lederer, Some observations on the formation [12] K.Y. Chen, and J.C. Morris, Kinetics of of hydrogen sulphide in sewage, American oxidation of aqueous sulfide by O2, Journal of Public Health 3 (1913) 552. Environmental Science and Technology 6 (1972) 529. Research on the Specific Parameters Related to the Emission Rate of H 2S in To Lich River Nguyen Huu Huan, Nguyen Xuan Hai Faculty of Environmental Sciences, VNU University of Science, 334 Nguyen Trai, Thanh Xuan, Hanoi, Vietnam Abstract: In Viet Nam, most of studies on sewerage system and river water have not focused to the generation and the emission of some toxic gases, that affect people's health. The studies on hydrogen sulfide (H 2S) and volatile organic sulfur compounds do not toward on the quantitative, but only focused on qualitative and inventory. The above mentioned constrains are lead by many factors, including lack of equipment to measure the rate of gases emission from the water, wetlands. This study conducted on the improved flux chamber to quantitatively measure specific parameters related to the emission rate of H 2S from To Lich river water. Keywords: Flux chamber, gases emission, hydrogen sulfide, To Lich river.