Chỉ số DO là một trong những thông số quan trọng phản ánh chất lượng nước và sức khỏe của các hệ sinh thái thủy sinh. Việc đo lường nồng độ oxy hòa tan giúp đánh giá môi trường nước đang ở trạng thái hiếu khí hay kỵ khí, từ đó hỗ trợ các quá trình xử lý nước thải hiệu quả. Cùng Nhất Tín khám phá chi tiết về chỉ số DO, ý nghĩa và các phương pháp xác định chỉ số này trong bài viết sau nhé.
1. Chỉ số DO là gì?
Chỉ số DO (Dissolved Oxygen) là lượng oxy hòa tan trong nước dưới dạng oxy tự do mà các sinh vật thủy sinh sử dụng để hô hấp. DO phản ánh trực tiếp chất lượng nước vì nó cho biết môi trường nước đang đủ oxy để duy trì các quá trình sống hay đang suy giảm do ô nhiễm hữu cơ, phân hủy kỵ khí. Giá trị DO phụ thuộc vào đặc tính vật lý – hóa học của nước (nhiệt độ, độ mặn, áp suất, cặn lơ lửng) và các hoạt động sinh học như hô hấp, phân hủy, quang hợp.
Ý nghĩa của chỉ số DO đối với môi trường nước:
- Xác định môi trường hiếu khí hay kỵ khí: Chỉ số DO cao cho thấy nước còn sạch, vi sinh hiếu khí hoạt động mạnh; DO thấp phản ánh nước đang chịu ô nhiễm hữu cơ, chuyển dần sang trạng thái phân hủy kỵ khí.
- Duy trì sự sống của sinh vật thủy sinh: Cá, tôm, lưỡng thể, thủy sinh, vi sinh hiếu khí đều cần DO để hô hấp; chỉ số DO càng thấp, nguy cơ suy kiệt hoặc chết càng cao.
- Là chỉ số nền trong đánh giá ô nhiễm: DO giúp kiểm tra BOD và theo dõi hiệu quả xử lý nước thải, từ đó nhận diện sớm tình trạng suy giảm chất lượng nước.
Các mức DO thường gặp và ý nghĩa:
- 0 mg/L – mức nguy hiểm tuyệt đối: Nước hoàn toàn không có oxy hòa tan, chuyển sang phân hủy kỵ khí, thường có mùi hôi và màu đen; không loài thủy sinh nào có thể tồn tại.
- 4–5 mg/L – mức oxy thấp: Vẫn duy trì được sự sống nhưng nhiều loài nhạy cảm bị stress hoặc suy yếu; đây là dấu hiệu nước bắt đầu chịu tác động từ chất hữu cơ.
- Khoảng 7–9 mg/L – mức bão hòa tự nhiên: Nước còn sạch, ít ô nhiễm; phù hợp cho vi sinh hiếu khí và các hệ thủy sinh phát triển ổn định.
- Khoảng 8 mg/L – mức tốt, lý tưởng: Nước cung cấp đủ oxy cho phần lớn sinh vật thủy sinh, duy trì môi trường nước cân bằng và khỏe mạnh.
2. Tầm quan trọng của chỉ số DO trong đánh giá và xử lý nước thải
Chỉ số DO phản ánh tức thời chất lượng nước thải, duy trì điều kiện sống cho vi sinh vật xử lý và giúp kiểm soát mùi, bệnh, hiệu suất xử lý cũng như chất lượng nước sau xử lý. Các ý nghĩa chính của chỉ số DO trong đánh giá và xử lý nước thải cụ thể như sau:
- Kiểm soát mùi hôi: Nếu thiếu oxy, nước thải chuyển sang phân hủy kỵ khí và tạo ra các hợp chất gây mùi như H₂S, mercaptan. Duy trì chỉ số DO đủ cao giúp hạn chế hoàn toàn hiện tượng này.
- Ngăn ngừa vi khuẩn gây bệnh: Môi trường giàu oxy làm ức chế nhiều nhóm vi khuẩn gây bệnh, hỗ trợ giảm nguy cơ phát tán mầm bệnh trong hệ thống xử lý.
- Tối ưu hóa xử lý hiếu khí: Trong các bể hiếu khí, vi sinh vật cần DO (thường 2–4 mg/L) để phân hủy chất hữu cơ. Chỉ số DO thấp làm giảm tốc độ xử lý, gây tồn dư chất hữu cơ và làm giảm hiệu suất hệ thống.
- Bảo đảm hoạt động đúng của xử lý kỵ khí: Ở các giai đoạn kỵ khí, chỉ số DO phải duy trì gần bằng 0; sự xuất hiện oxy sẽ ức chế vi sinh vật kỵ khí và làm rối loạn quá trình phân hủy.
- Hỗ trợ quá trình nitrat hóa – khử nitrat: Nitrat hóa cần oxy để chuyển amoni thành nitrat; khử nitrat cần môi trường thiếu oxy để tạo khí nitơ. Quản lý chỉ số DO giúp vận hành đúng cả hai giai đoạn.
- Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải: Nồng độ DO sau xử lý phản ánh lượng chất hữu cơ còn lại. Chỉ số DO cao chứng tỏ nước sạch hơn, ít ô nhiễm, sẵn sàng để xả ra môi trường.
- Đảm bảo chất lượng nước sau xử lý: Chỉ số DO là chỉ tiêu quan trọng trong các tiêu chuẩn nước thải; duy trì DO phù hợp cho thấy nước đầu ra an toàn, không gây suy giảm oxy cho nguồn tiếp nhận.
3. Cách xác định chỉ số DO
3.1. Dùng phương pháp Winkler
Phương pháp Winkler là một kỹ thuật hóa học dùng để xác định lượng oxy hòa tan trong nước bằng cách chuyển oxy trong mẫu thành iod, sau đó chuẩn độ để tính ra nồng độ DO. Nguyên tắc cơ bản là oxy hòa tan sẽ phản ứng với mangan (Mn²⁺) tạo thành MnO₂, sau đó trong môi trường axit, MnO₂ oxy hóa I⁻ thành I₂, và lượng I₂ này được chuẩn độ bằng Na₂S₂O₃ để tính ra DO.
Quy trình đo DO bằng phương pháp Winkler có thể tóm tắt qua các bước chính sau:
- Cố định mẫu: Oxy hòa tan trong nước được cố định ngay khi lấy mẫu bằng hỗn hợp MnSO₄, KI và NaN₃, phản ứng với Mn²⁺ tạo MnO₂.
- Hòa tan và giải phóng I₂: Thêm acid sulfuric hoặc phosphoric, MnO₂ sẽ oxy hóa I⁻ thành I₂.
- Chuẩn độ: I₂ giải phóng được chuẩn độ bằng Na₂S₂O₃ với chỉ thị hồ tinh bột. Lượng Na₂S₂O₃ tiêu thụ được dùng để tính DO theo công thức: DO (mg/L) = (VTB × N / VM) × 8 × 1.000
Trong đó:
- VTB: thể tích trung bình dung dịch Na₂S₂O₃ 0,01N trong các lần chuẩn độ
- N: nồng độ đương lượng gam của Na₂S₂O₃
- VM: thể tích mẫu nước chuẩn độ
- 8: đương lượng gam oxy
- 1.000: hệ số chuyển đổi thành lít
Phương pháp Winkler có ưu điểm nổi bật là độ chính xác cao, ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường và không phụ thuộc vào thiết bị điện tử, nên rất hữu ích trong các nghiên cứu hoặc các phòng thí nghiệm cần dữ liệu chuẩn xác. Tuy nhiên, nhược điểm là quy trình thực hiện phức tạp, mất thời gian và đòi hỏi kỹ thuật thao tác chuẩn để tránh sai số do phản ứng phụ hoặc nhiễm oxy từ không khí. Ngoài ra, mẫu có nhiều chất khử như sulfite, sắt (II) hoặc hữu cơ mạnh có thể làm sai lệch kết quả nếu không xử lý trước.
3.2. Sử dụng máy đo điện cực
Sử dụng máy đo điện cực là phương pháp rất phổ biến để xác định nồng độ oxy hòa tan ngay tại hiện trường. Điện cực của máy đo DO hoạt động theo nguyên tắc: dòng điện xuất hiện trong điện cực tỷ lệ với lượng oxy hòa tan khuếch tán qua màng, và lượng oxy khuếch tán này cũng tỷ lệ với nồng độ DO. Đo cường độ dòng điện cho phép xác định chính xác lượng oxy hòa tan trong nước.
3.3. Sử dụng máy đo DO
Máy đo DO giúp kiểm soát chất lượng nước, đảm bảo môi trường sống cho các sinh vật thủy sinh. Quy trình thực hiện gồm các bước chính:
- Vệ sinh điện cực: Làm sạch điện cực trước khi đo để đảm bảo độ chính xác.
- Hiệu chuẩn máy: Sử dụng dung dịch hiệu chuẩn đi kèm, sau đó rửa sạch điện cực.
- Đo chỉ số DO: Nhúng điện cực vào mẫu nước và khuấy nhẹ, tránh bọt khí bám trên điện cực.
- Đọc kết quả: Chờ giá trị trên màn hình ổn định, sau đó ghi nhận kết quả DO.
4. Yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ số DO trong nước
Nồng độ oxy hòa tan trong nước chịu tác động của nhiều yếu tố tự nhiên và nhân tạo, quyết định chất lượng nước và khả năng duy trì sự sống cho sinh vật thủy sinh. Dưới đây là các yếu tố chính:
4.1. Các yếu tố tự nhiên
Các yếu tố tự nhiên trực tiếp tác động đến lượng oxy hòa tan trong nước bao gồm:
- Nhiệt độ: Khi nước nóng lên, oxy khó hòa tan hơn vì các phần tử nước ép chặt các phân tử oxy ra khỏi khoảng trống giữa chúng. DO trong nước thường thấp nhất vào mùa hè. Trong nước ngọt, oxy chủ yếu đến từ quang hợp thực vật (~60%) và oxy hòa tan từ không khí (~40%).
- Độ mặn: Nước mặn chứa nhiều muối, các phân tử muối chiếm chỗ giữa các phân tử nước, làm giảm khả năng hòa tan oxy.
- Áp suất khí quyển: Áp suất cao giúp nước giữ nhiều phân tử oxy hơn; áp suất thấp làm oxy dễ thoát ra ngoài, ví dụ trước những cơn mưa lớn.
- Dòng chảy: Nước chảy mạnh tiếp xúc nhiều với không khí, giúp tăng lượng oxy hòa tan.
- Hoạt động của thực vật và sinh vật thủy sinh: Ban ngày, thực vật thải ra oxy nhờ quang hợp; ban đêm hoặc khi thiếu ánh sáng, thực vật và sinh vật tiêu thụ oxy, làm thay đổi nồng độ DO.
4.2. Các yếu tố nhân tạo
Các hoạt động con người cũng ảnh hưởng trực tiếp đến DO:
- Chất thải công nghiệp: Chứa nhiều chất hữu cơ khiến vi sinh vật tiêu thụ nhiều oxy để phân hủy, giảm DO trong nước.
- Chất thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt chứa chất hữu cơ cũng làm vi sinh vật tiêu thụ oxy, hạ nồng độ DO.
- Dầu tràn: Dầu phủ mặt nước như một tấm chắn, ngăn oxy từ không khí hòa tan vào nước, làm giảm DO.
Tóm lại, chỉ số DO không chỉ giúp đánh giá chất lượng nước mà còn là công cụ quan trọng để kiểm soát hiệu quả xử lý nước thải và duy trì môi trường sống cho sinh vật thủy sinh. Việc theo dõi nồng độ DO đúng cách sẽ giúp hạn chế mùi hôi, ngăn ngừa vi khuẩn gây bệnh và tối ưu hóa các quá trình hiếu khí – kỵ khí trong hệ thống xử lý.
Với kinh nghiệm lâu năm trong lĩnh vực quan trắc nước, Nhất Tín đồng hành cùng doanh nghiệp trong việc quan trắc nước thải, đảm bảo tuân thủ các quy định của pháp luật hiện hành.
Ưu điểm khi sử dụng dịch vụ của Nhất Tín:
- Thiết bị đo DO hiện đại, kết quả nhanh và chính xác.
- Giải pháp linh hoạt, phù hợp từng hệ thống xử lý.
- Giám sát liên tục, cảnh báo biến động sớm.
- Hỗ trợ tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường quốc gia và quốc tế.
- Báo cáo minh bạch, dễ theo dõi và quản lý.
Liên hệ Nhất Tín:
- Hotline/Zalo: 0975 191 409
- Email: Info@nt-tech.vn
