1. Nhiệt độ (temperature)

Nhiệt độ nước tự nhiên phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết của lưu vực hay môi trường khu vực. Nước thải công nghiệp, đặc biệt là nước thải nhà máy điện nhiệt, nhà máy điện hạt nhân thường có nhiệt độ cao hơn nước tự nhiên trong lưu vực nhận nước cho nên làm cho nước nóng lên (ô nhiễm nhiệt).

Ảnh hưởng của nhiệt độ cao trong nước: Nhiệt độ cao của nước làm thay đổi các quá trình sinh, hóa, lý học thường của hệ sinh thái nước biểu hiện:

• • • Làm giảm nồng độ oxi trong nước;
    • Phân hủy yếm khí xảy ra mạnh mẽ, gây ra mùi hôi thối do các khí H₂S, CO₂, CH₄, NH₃ … gây ra;
    • Làm thay đổi màu nước.

Để đo nhiệt độ của nước người ta dùng các loại nhiệt kế khác nhau.

2. Độ màu (colour)

Nước tự nhiên thường trong suốt và không màu, nước có màu là do các chất bẩn hòa tan trong nước tạo nên. Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp (nước thải nhà máy dệt, thuộc da, lò mổ, nhà máy giấy…) thường tạo ra màu xám hoặc đen cho nguồn nước.

Để đánh giá màu sắc của nước, người ta dùng phương pháp so màu bằng mắt hoặc bằng phổ kế với các dung dịch chuẩn.

3. Độ đục (turbidity)

Nước tự nhiên sạch thường không chứa các chất rắn lơ lửng nên trong suốt và không màu. Khi chứa các hạt sét, mùn, vi sinh vật, hạt bụi, các hóa chất kết tủa thì nước trở nên đục. Nước đục ngăn cản quá trình chiếu ánh sáng mặt trời xuống đáy thủy vực.

Độ đục của nước được xác định bằng máy đo độ đục. Đơn vị của độ đục: NTU (Nephelometric Turbidity Unit)

Nước mặt thường có độ đục 20-100 NTU, mùa lũ có khi cao tới 500- 600 NTU. Độ đục của nước hồ sạch thường ở mức dưới 25 NTU. Nước thải sinh hoạt phải có độ đục không lớn hơn 5 NTU, nước uống phải có độ đục không lớn hơn 1NTU.

4. Độ cứng (hardness)

Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi, magie có trong nước. Trong xử lý nước thường phân biệt thành 2 loại độ cứng: độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu. Độ cứng tạm thời là độ cứng do các muối bicacbonat của Mg và Ca tạo thành. Khi làm thoáng tốt và ở nhiệt độ cao, các muối bicacbonat tạo kết tủa cacbonat.

Ca(HCO₃)₂ -> CaCO₃ ↓ + CO₂ ↑ + H₂O

Đây là nguyên nhân nước cứng gây hiện tượng đóng cặn ở các đường ống, dụng cụ, thiết bị tiếp xúc với nước, nhất là nước nóng. Kết hợp với các cặn chứa sắt, mangan, silic, cặn ở đường ống thường có màu trắng vàng gạch hoặc nâu.

Độ cứng vĩnh cửu là do các muối Ca, Mg không cacbonat tạo nên (thường là muối sunphat, clorua). Những muối này bền nhiệt nên khi đun nóng không bị kết tủa.

Độ cứng của nước được xác định bằng phương pháp chuẩn độ.Theo giá trị độ cứng tính bằng mg/l CaCO₃ có thể phân loại nước thành:

Bảng 1. Phân loại độ cứng của nước

5. Độ pH

Độ pH của nước được xác định dựa theo công thức: pH = - lg [H⁺]

Nước tinh khiết ở điều kiện thường bị phân ly theo phương trình: H₂O = H⁺ + OH ^–

Và trung hòa về điện tích, tức là [H⁺] = [ OH^-]

Đối với nước tinh khiết thì pH = 7, khi chứa nhiều ion H⁺ hơn OH^- nước có tính axit pH < 7, khi chứa nhiều ion OH^- hơn H⁺ nước có tính kiềm pH > 7.

Ảnh hưởng của độ pH:

• Cá thường không sống được khi nước có pH <4 hoặc pH > 10.
• Sự thay đổi độ pH của nước liên quan đến sự hiện diện các hóa chất axit hoặc kiềm, sự phân hủy chất hữu cơ, sự hòa tan của một số anion SO₄ ^2-, NO₃^-...

Độ pH của nước có thể xác định bằng máy pH – meter hoặc bằng giấy đo pH. Tiêu chuẩn pH cho nước sinh hoạt là 6 – 8,5, cho nước uống là 6,5 – 8,5.

6. Độ dẫn điện (electric conductivity)

Độ dẫn điện của nước liên quan đến sự hiện diện của các ion của các kim loại muối như NaCl, KCl, Na₂SO₄, KNO₃, … trong nước. Tác động ô nhiễm của nước có độ dẫn điện cao thường liên quan đến độc tính độc hại của các ion tan trong nước.

Để xác định độ dẫn điện, người ta dùng các máy đo điện trở hoặc cường độ dòng điện.

7. Chất rắn lơ lửng (Suspended solids – SS)

• • • TSS (total suspended solids): là tổng hàm lượng cặn lơ lửng (mg/l)

Để xác định TSS, người ta làm bay hơi mẫu nước trên nồi cách thủy rồi sấy khô ở 103^oC tới trọng lượng không đổi.

• • • SS (Suspended solids): chất rắn lơ lửng. (mg/l)

Để xác định chất rắn lơ lửng, người ta thường để lắng sau đó lọc qua giấy lọc chuẩn tách ra phần chất lắng: sấy khô ở 103^oC – 105^oC.

• • • DS ( Dissolved Solid): chất rắn hòa tan (mg/l)

Sấy khô một thể tích nước đã biết đã được lọc sach cặn lơ lửng ở nhiệt độ 100 – 105 ^oC và cân lượng cặn còn lại sau khi nước bốc hơi hết gọi là chất rắn hòa tan. Đây chủ yếu là các khoáng chất và một lượng nhỏ các chất hữu cơ hòa tan

Để xác định riêng phần muối khoáng hòa tan, cần nung lượng cặn này ở 500 -800^oC để phần hữu cơ cháy hết, lượng cặn còn lại tính bằng mg/l chính là tổng lượng muối khoáng hòa tan (TKHT).

Bảng 2.. Phân loại tự nhiên theo TKHT

8. Hàm lượng oxy hòa tan DO (dissolved Oxygen)

Oxy tự do hòa tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước (cá, lưỡng cư, thủy sinh, côn trùng…) thường được tạo ra do sự hòa tan oxy từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo. Nồng độ oxy tự do hòa tan trong nước khoảng 8-10 ppm (ppm = mg/l hoặc mg/1kg), và sự dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân hủy các chất, sự quang hợp của tảo. Khi nồng độ DO thấp, các loài sinh vật nước thiếu oxy sẽ giảm hoạt động hoặc chết. Do vậy DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm thủy vực. Có nhiều phương pháp xác định giá trị DO của mẫu nước như phương pháp ion của Winkler và phương pháp điện cực.

9. Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (biochemical oxygen demand – BOD)

Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy mà vi sinh vật dùng để oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước theo phản ứng:

Chất hữu cơ + O₂  CO₂ + H₂O + tế bào mới + sản phẩm trung gian

Để xác định giá trị BOD của mẫu nước người ta tìm giá trị oxy hòa tan DO của mẫu nước trước và sau khi ủ mẫu một thời gian ở nhiệt độ 20^oC. Thông thường thời gian ủ là 5 ngày khi đó khoảng 70 – 80% các chất hữu cơ bị oxy hóa (BOD₅). Theo lý thuyết để oxy hóa gần hết hoàn toàn các chất hữu cơ (98-99%) đòi hỏi sau 20 ngày.

10. Nhu cầu oxy hóa học (chemical oxygen demand – COD)

Nhu cầu oxy hóa học (COD) là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ có trong mẫu nước thành CO₂ và nước.

Như vậy COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa toàn bộ các hợp chất hữu cơ có trong nước, còn BOD chỉ là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học. Thông thường BOD₅/COD = 0,5 – 0,7.

11. Các hợp chất của Nito, Photpho

Các hợp chất của Nito trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên, trong chất thải và trong các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hoặc gián tiếp đưa vào nguồn nước. Các hợp chất này tồn tại dưới dạng amoniac, nitrit, nitrat và cả dạng nguyên tố nito. Các hợp chất Photpho có thể tồn tại trong nước bao gồm các hợp chất photphat khi nguồn nước bị nhiễm bẩn phân rác và các hợp chất hữu cơ, quá trình phân hủy giải phóng ion PO₄^2-. Khi ở trong nước hàm lượng nito, photpho cao sẽ thúc đẩy quá trình phì dưỡng (còn gọi là phú dưỡng).

12. Chỉ tiêu vi sinh

Sinh vật có mặt trong nước ở nhiều dạng khác nhau. Bên cạnh các sinh vật có ích, có nhiều nhóm sinh vật gây bệnh hoặc truyền bệnh cho người và động vật. Trong số này đáng chú ý là các loại vi khuẩn, siêu vi khuẩn, ký sinh trùng gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn, sốt rét, viêm gan B, viêm não Nhật Bản, giun đỏ, trứng giun…

Nguồn gây ô nhiễm sinh học cho môi trường nước chủ yếu là phân, rác, nước thải sinh hoạt, xác chết sinh vật, nước và rác thải bệnh viện… Để đánh giá mức độ ô nhiễm sinh học, người ta dùng chỉ số Coliform. Đây là chỉ số phản ánh số lượng vi khuẩn E.coli trong nước, thường không gây bệnh cho người và sinh vật. Để xác định chỉ số coliform, người ta nuôi cấy mẫu trong dung dịch đặc biệt và đếm số lượng chúng sau một thời gian nhất định. Người ta phân biệt trị số E.coli và chỉ số E.coli. Trị số E.coli là đơn vị thể tích nước có chứa 1 vi khuẩn E.coli, còn chỉ số E.coli là số lượng vi khuẩn E.coli có trong một lít nước.

Tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt ở các nước tiên tiến qui định trị số E.coli không nhỏ hơn 100ml nước, nghĩa là cho phép có 1 vi khuẩn E. coli trong 100ml nước, chỉ số E.coli tương ứng là 10. Tiêu chuẩn vệ sinh Việt Nam qui định chỉ số E.coli của nước thải sinh hoạt phải nhỏ hơn 20.