CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC,

Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Khóa 2010 – 2014



Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu



Nước trong tự nhiên luôn vận động và chuyển từ trạng thái này sang trạng

thái khác, từ thể lỏng sang thể hơi, rồi thể lỏng sang thể rắn và ngược lại. Vận động

của nước luôn tuân theo một vòng tròn khép kín gọi là vòng tuần hoàn nước, vòng

tuần hoàn này thể hiện rõ sự tồn tại và vận động của nước trên mặt đất, trong lòng

đất và trong bầu khí quyển của trái đất.



Hình 1.1. Vòng tuần hoàn của nước [28]

1.2.



Vai trò của nước

Nước là thành phần quan trọng của các tế bào sinh học và là môi trường của



các quá trình sinh hóa cơ bản như quang hợp.

Hơn 70% diện tích của Trái Đất được bao phủ bởi nước. Lượng nước trên

Trái Đất có vào khoảng 1,38 tỉ km³. Trong đó 97,4% là nước mặn trong các đại

dương trên thế giới, phần còn lại, 2,6% là nước ngọt, tồn tại chủ yếu dưới dạng



Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học



9



Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm



Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Khóa 2010 – 2014



Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu



băng tuyết đóng ở hai cực và trên các ngọn núi, chỉ có 0,3% nước trên toàn thế giới

(hay 3,6 triệu km³) là có thể sử dụng làm nước uống.



Hình 1.2. Tỉ lệ giữa các loại nước trên thế giới [29]

Nước là một dạng tài nguyên thiên nhiên, là một môi trường và cũng là một

môi trường thành phần. Nước đáp ứng được hầu hết các nhu cầu về ăn uống, hoạt

động công nghiệp, năng lượng, nông nghiệp, dịch vụ và vận tải …

Nước được sử dụng trong công nghiệp từ lâu như là nguồn nhiên liệu (cối

xay nước, máy hơi nước, nhà máy thủy điện), như là chất trao đổi nhiệt.



Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học



10



Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm



Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Khóa 2010 – 2014



Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu



Bảng 1.1. Phân bố lượng nước trên thế giới [6]

Thể tích

nước (km3)



Nguồn nước

Đại dương, biển, và vịnh



1.338.000.00

0

Đỉnh núi băng, sông băng, 24.064.000

và vùng tuyết phủ vĩnh cửu

Nước ngầm

23.400.000

Ngọt

10.530.000

Mặn

12.870.000

Độ ẩm đất

16.500

Băng chìm và băng tồn tại 300.000

vĩnh cửu

Các hồ

176.400

Ngọt

91.000

Mặn

85.400

Khí quyển

12.900

Nước đầm lầy

11.470

Sông

2.120

Nước sinh học



1.120



Tổng số



Thể tích

%

% của

nước

nước tổng lượng

(dặm khối) ngọt

nước

321.000.000 -96,5

5.773.000



68,7



5.614.000

2.526.000

3.088.000

3.959

71.970



-30,1

-0,05

0,86



42.320

21.830

20.490

3,095

2.752

509



-0,26

-0,04

0,03

0,00

6

269

0,00

3

332.500.000 --



1,74

1,7

0,76

0,94

0,001

0,022

0,013

0,007

0,006

0,001

0,0008

0,0002

0,0001



1.386.000.00

100

0

Nguồn: Gleick, P. H., 1996: Tài nguyên nước. Bách khoa từ điển về khí hậu và

thời tiết. S.H Scheneide, Nhà xuất bản Đại học OXford, New york.



1.2.1.



Vai trò của nước đối với đời sống con người

Nước là khởi nguồn của sự sống trên trái đất, đồng thời cũng là nguồn để



duy trì sự sống tiếp tục tồn tại nơi đây. Sinh vật không có nước sẽ không thể sống

nổi và con người nếu thiếu nước cũng sẽ không tồn tại.



Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học



11



Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm



Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Khóa 2010 – 2014



Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu



Hình 1.3. Cơ thể con người cần 2 – 2,5 lít nước uống mỗi ngày [30]

Nguồn nước ảnh hưởng tới đời sống con người như [14]:

-



Nước là một thành phần tất yếu trong sinh hoạt và ăn uống của chúng ta.

Nó cần thiết cho sự phát triển và duy trì mọi hoạt động trong cơ thể

chúng ta.



-



Nước đóng vai trò rất quan trọng đối với sự sống vì con người ta không

thể nào sống mà không có nước.



-



Trong những điều kiện mát mẻ không uống nước con người có thể tồn tại

được 7 ngày, nhưng con người có thể sống trên 60 ngày không ăn.



-



Nước chiếm khoảng 75% cơ thể lúc mới sinh và khoảng 60% khi con

người trưởng thành.



Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học



12



Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm



Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Khóa 2010 – 2014



-



Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu



Nước được hiện diện ở tất cả các cơ quan trong con người với tỷ lệ khác

nhau.



-



Cơ thể thiếu nước không chỉ ảnh hưởng tới sức khỏe mà còn tạo ra những

biểu hiện như mất ngủ, mệt mỏi, kém tập trung ...



-



Nước trong cơ thể chúng ta có thể có nguồn gốc từ mọi loại chất lỏng

uống được và thức ăn, nước cũng xuất hiện do kết quả trao đổi chất đạm,

chất béo.



Nước là yếu tố thứ hai quyết định sự sống chỉ sau không khí, vì vậy con

người không thể sống thiếu nước. Nước chiếm khoảng 58 – 67% trọng lượng cơ thể

người lớn và đối với trẻ em lên tới 70 – 75%, đồng thời nước quyết định tới toàn bộ

quá trình sinh hóa diễn ra trong cơ thể con người.

Khi cơ thể mất nước, tình trạng rối loạn chuyển hóa sẽ xảy ra, Protein và

Enzyme sẽ không đến được các cơ quan để nuôi cơ thể, thể tích máu giảm, chất

điện giải mất đi và cơ thể không thể hoạt động chính xác. Tình trạng thiếu nước do

không uống đủ hàng ngày cũng sẽ ảnh hưởng tới hoạt động của não bởi có tới 75 –

80% thành phần mô não được cấu tạo từ nước, điều này gây trí nhớ kém, thiếu tập

trung, tinh thần và tâm lý giảm sút …

Nước cũng là một nguồn cung cấp khoáng chất quan trọng cho cơ thể bởi nó

hòa tan khoáng chất như Flo, Iốt, kẽm, canxi, …, là môi trường cho các phản ứng

sinh hóa và cũng là nguồn nuôi dưỡng, phát tán nòi giống sinh vật. Nước giúp cho

cơ thể duy trì nhiệt độ ổn định để chống chọi với thời tiết, giúp làn da tươi trẻ mịn

màng, giúp cơ thể tràn đầy năng lượng và đẹp hơn.

Không những vậy, nước còn là bộ phận quan trọng của hệ thống bài tiết,

giúp cơ thể thải loại những chất độc tích tụ hàng ngày qua hệ dinh dưỡng và hô hấp.

Việc cung cấp nước đầy đủ sẽ giúp tránh được các bệnh nguy hiểm như sỏi thận,



Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học



13



Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm



Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Khóa 2010 – 2014



Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu



viêm bàng quang, viêm cơ khớp, ung thư và các bệnh khác do độc tố tích lũy lâu

ngày sinh ra.



1.2.2.



Vai trò của nước đối với động - thực vật



Đối với các sinh vật ở cạn, sau nhân tố nhiệt độ, nước (ở cả thể lỏng – dạng

nước và thể khí – độ ẩm trong không khí) là một nhân tố sinh thái vô cùng quan

trọng. Trong lịch sử phát triển của sinh giới trên bề mặt trái đất luôn luôn gắn liền

với môi trường nước. Các sinh vật đầu tiên xuất hiện trong môi trường nước. Quá

trình đấu tranh lên sống ở cạn, chúng cũng không tách khỏi môi trường nước, nước

cần thiết cho quá trình sinh sản. Sự kết hợp của các giao tử hầu hết được thực hiện

trong môi trường nước, nước cần thiết cho quá trình trao đổi chất [13].



Hình 1.4. Thực vật, chồi non nảy mầm nhờ có nước [31]

Nước chứa trong cơ thể sinh vật một hàm lượng rất cao, từ 50 - 90% khối

lượng cơ thể sinh vật là nước, có trường hợp nước chiếm tỷ lệ cao hơn, tới 98% như

ở một số cây mọng nước, ở ruột khoang (ví dụ: thủy tức).



Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học



14



Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm



Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Khóa 2010 – 2014



Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu



Nước là thành phần bắt buộc của tế bào sống. Có nhiều nước thực vật mới

hoạt động bình thường được. Nhưng hàm lượng nước trong thực vật không giống

nhau, thay đổi tùy thuộc loài hay các tổ chức khác nhau của cùng một loài thực vật.

Hàm lượng nước còn phụ thuộc vào thời kỳ sinh trưởng của cây và điều kiện ngoại

cảnh mà cây sống. Vì vậy:

-



Nước là thành phần cấu trúc tạo nên chất nguyên sinh (>90%).

Nếu như hàm lượng nước giảm thì chất nguyên sinh từ trạng thái sol



-



chuyển thành gel và hoạt động sống của nó sẽ giảm sút.

Các quá trình trao đổi chất đều cần nước tham gia. Nước nhiều hay ít sẽ



-



ảnh hưởng đến chiều hướng và cường độ của quá trình trao đổi chất.

Nước là nguyên liệu tham gia vào một số quá trình trao đổi chất.

Sự vận chuyển các chất vô cơ và hữu cơ đều ở trong môi trường nước.

Nước bảo đảm cho thực vật có một hình dạng và cấu trúc nhất định. Do

nước chiếm một lượng lớn trong tế bào thực vật, duy trì độ trương của



-



tế bào cho nên làm cho thực vật có một hình dáng nhất định.

Nước nối liền cây với đất và khí quyển góp phần tích cực trong việc

bảo đảm mối liên hệ khăng khít sự thống nhất giữa cơ thể và môi

trường. Trong quá trình trao đổi giữa cây và môi trường đất có sự tham



-



gia tích cực của ion H+ và OH- do nước phân ly ra.

Nước góp phần vào sự dẫn truyền xung động các dòng điện sinh học ở

trong cây khiến chúng phản ứng mau lẹ không kém một số thực vật bậc



-



thấp dưới ảnh hưởng của tác nhân kích thích của ngoại cảnh.

Nước có một số tính chất hóa lý đặc biệt như tính dẫn nhiệt cao, có lợi

cho thực vật phát tán và duy trì nhiệt lượng trong cây. Nước có sức

căng bề mặt lớn nên có lợi cho việc hấp thụ và vận chuyển vật chất.

Nước có thể cho tia tử ngoại và ánh sáng trông thấy đi qua nên có lợi

cho quang hợp. Nước là chất lưỡng cực rõ ràng nên gây hiện tượng

thủy hóa và làm cho keo ưa nước được ổn định.



Một số thực vật hạ đẳng (rêu, địa y) có hàm lượng nước ít (5 – 7%), chịu

đựng thiếu nước lâu dài, đồng thời có thể chịu đựng được sự khô hạn hoàn toàn.

Thực vật thượng đẳng mọc ở núi đá hay sa mạc cũng chịu được hạn còn đại đa số



Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học



15



Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm



Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Khóa 2010 – 2014



Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu



thực vật nếu thiếu nước lâu dài thì chết. Cung cấp nước cho cây là điều không thể

thiếu được để bảo đảm thu hoạch tốt. Việc thỏa mãn nhu cầu nước cho cây là điều

kiện quan trọng nhất đối với sự sống bình thường của cây. Những khả năng to lớn

theo hướng này nhằm phục vụ sự phát triển và kĩ thuật tưới trong nông nghiệp. Cuối

cùng nước giữ vai trò tích cực trong việc phát tán nòi giống của các sinh vật, nước

còn là môi trường sống của nhiều loài sinh vật [15].

1.2.3.

-



Vai trò của nước đối với sản xuất [12], [16]

Trong nông nghiệp: Tất cả các cây trồng và vật nuôi đều cần nước để

phát triển.



Hình 1.5. Vai trò của nước với nông nghiệp [32]

Từ một hạt cải bắp phát triển thành một cây rau thương phẩm cần 25 lít

nước; lúa cần 4.500 lít nước để cho ra 1 kg hạt. Dân gian ta có câu: “Nhất nước,

nhì phân, tam cần, tứ giống”, qua đó chúng ta có thể thấy được vai trò của nước

trong nông nghiệp. Theo FAO, tưới nước và phân bón là hai yếu tố quyết định hàng



Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học



16



Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm



Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Khóa 2010 – 2014



Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu



đầu là nhu cầu thiết yếu, đồng thời còn có vai trò điều tiết các chế độ nhiệt, ánh

sáng, chất dinh dưỡng, vi sinh vật, độ thoáng khí trong đất, làm cho tốc độ tăng sản

lượng lương thực vượt qua tốc độ tăng dân số thế giới. Đối với Việt Nam, nước đã

cùng với con người làm lên nền Văn minh lúa nước tại châu thổ sông Hồng – cái

nôi Văn minh của dân tộc, của đất nước, đã làm nên các hệ sinh thái nông nghiệp có

năng xuất và tính bền vững vào loại cao nhất thế giới, đã làm nên một nước Việt

Nam có xuất khẩu gạo đứng nhất nhì thế giới hiện nay. Nước Việt Nam theo nghĩa

đen đúng của nó là nước.

- Trong Công nghiệp:

Nước cho nhu cầu sản xuất công nghiệp rất lớn. Nước dùng để làm nguội các

động cơ, làm quay các tubin, là dung môi làm tan các hóa chất màu và các phản ứng

hóa học. Để sản xuất 1 tấn gang cần 300 tấn nước, một tấn xút cần 800 tấn nước.

Người ta ước tính rằng 15% sử dụng nước trên toàn thế giới công nghiệp như: các

nhà máy điện, sử dụng nước để làm mát hoặc như một nguồn năng lượng, quặng và

nhà máy lọc dầu, sử dụng nước trong quá trình hóa học, và các nhà máy sản xuất,

sử dụng nước như một dung môi. Mỗi ngành công nghiêp, mỗi loại hình sản xuất và

mỗi công nghệ yêu cầu một lượng nước, loại nước khác nhau. Nước góp phần làm

động lực thúc đẩy sự phát triển kinh tế. Nếu không có nước thì chắc chắn toàn bộ

các hệ thống sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, … Trên hành tinh này đều ngừng

hoạt động và không tồn tại.

Từ 3.000 năm trước công nguyên, người Ai Cập đã biết dùng hệ thống tưới

nước để trồng trọt và ngày nay con người đã khám phá thêm nhiều khả năng của

nước đảm bảo cho sự phát triển của xã hội trong tương lai: nước là nguồn cung cấp

thực phẩm và nguyên liệu công nghiệp dồi dào, nước rất quan trọng trong nông

nghiệp, công nghiệp, trong sinh hoạt, thể thao, giải trí và cho rất nhiều hoạt động

khác của con người. Ngoài ra nước còn được coi là một khoáng sản đặc biệt vì nó

tàng trữ một nguồn năng lượng lớn và lại hòa tan nhiều vật chất có thể khai thác

phục vụ cho nhu cầu nhiều mặt của con người.

1.3.



Ô nhiễm môi trường nước



Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học



17



Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm



Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Khóa 2010 – 2014



1.3.1.



Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu



Khái niệm ô nhiễm môi trường nước



Ô nhiễm môi trường nước là hiện tượng các vùng nước như sông, hồ, biển,

nước ngầm, ..., bị các hoạt động của con người làm nhiễm các chất có thể gây hại

cho con người và cuộc sống các sinh vật trong tự nhiên.



Hình 1.6. Nước xả thải của công ty Vedan làm ô nhiễm sông Thị Vải [33]

Ô nhiễm môi trường nước là sự thay đổi thành phần và chất lượng nước không

đáp ứng cho các mục đích sử dụng khác nhau, vượt quá tiêu chuẩn cho phép và có

ảnh hưởng xấu đến đời sống con người và sinh vật.

Ô nhiễm nước là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính chất vật lý – hoá học

– sinh học của nước, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho nguồn

nước trở nên độc hại với con người và sinh vật. Làm giảm độ đa dạng sinh vật trong

nước.

Hiến chương châu Âu về nước đã định nghĩa:



Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học



18



Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm



Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Khóa 2010 – 2014



Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu



"Ô nhiễm nước là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng

nước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông

nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho động vật nuôi và các loài hoang dã".

1.3.2.



Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước



Có nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan dẫn đến tình trạng ô nhiễm

môi trường nước như sự gia tăng dân số, mặt trái của quá trình công nghiệp hóa,

hiện đại hóa, cơ sở hạ tầng yếu kém, lạc hậu, nhận thức của người dân về vấn đề

môi trường còn chưa cao, …, đáng chú ý là sự bất cập trong hoạt động quản lý, bảo

vệ môi trường. Nhận thức của nhiều cơ quan quản lý, tổ chức và cá nhân có trách

nhiệm về nhiệm vụ bảo vệ môi trường nước chưa sâu sắc và đầy đủ, chưa thấy rõ ô

nhiễm môi trường nước là loại ô nhiễm gây nguy hiểm trực tiếp, hàng ngày và khó

khắc phục đối với đời sống con người cũng như sự phát triển bền vững của đất

nước.

a) Ô nhiễm tự nhiên [20]



Là do mưa, tuyết tan, lũ lụt, gió bão, …, hoặc do các sản phẩm hoạt động

sống của sinh vật, kể cả xác chết của chúng.

Cây cối, sinh vật chết đi, chúng bị vi sinh vật phân hủy thành chất hữu cơ.

Một phần sẽ ngấm vào lòng đất, sau đó ăn sâu vào nước ngầm, gây ô nhiễm hoặc

theo dòng nước ngầm hòa vào dòng lớn.

Lũ lụt có thể làm nước mất sự trong sạch, khuấy động những chất dơ trong

hệ thống cống rãnh, mang theo nhiều chất thải độc hại từ nơi đổ rác, và cuốn theo

các loại hoá chất trước đây đã được cất giữ.



Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học



19



Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm