AMONI TRONG NƯỚC LÀ GÌ? NGUỒN GỐC VÀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Trả lời nhanh: Amoni (NH₄⁺) là ion hòa tan của nitơ, tồn tại cân bằng với amonia (NH₃) tùy theo pH và nhiệt độ. Amoni có thể đến từ quá trình phân hủy chất hữu cơ tự nhiên hoặc từ nước thải, chăn nuôi, phân bón. Nước có amoni vẫn có thể hoàn toàn trong. QCVN 01-1:2024/BYT giới hạn amoni (tính theo N) ở 1 mg/L; muốn biết chính xác phải xét nghiệm.

Nước nhìn trong không có nghĩa bên trong chỉ tồn tại H₂O. Trong nước có thể tồn tại nhiều ion hòa tan mà mắt thường hoàn toàn không thể nhận biết. Amoni trong nước là một ví dụ điển hình.

Amoni có thể xuất hiện trong nước mặt, nước ngầm và đặc biệt là một chỉ tiêu cần quan tâm khi đánh giá một số nguồn nước giếng khoan. Nó có thể hình thành từ các quá trình tự nhiên trong môi trường, nhưng cũng có thể liên quan đến nước thải, chất thải chăn nuôi, hoạt động nông nghiệp và các nguồn chứa nitơ khác.

Điều đáng chú ý là một nguồn nước chứa amoni vẫn có thể nhìn hoàn toàn trong. Vì vậy, muốn biết nước có amoni hay không, chúng ta không thể chỉ nhìn, ngửi hay nếm mà phải thực hiện phép phân tích phù hợp.

1. Amoni trong nước là gì?

1.1. Amonia NH₃ và ion amoni NH₄⁺

Trong nước, amonia tồn tại trong cân bằng giữa hai dạng chính là amonia không ion hóa (NH₃) và ion amoni (NH₄⁺). Có thể biểu diễn cân bằng này một cách đơn giản:

NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻

Tỷ lệ giữa NH₃ và NH₄⁺ phụ thuộc đáng kể vào pH và nhiệt độ của nước. Trong nhiều điều kiện pH thường gặp của nước tự nhiên, phần lớn amonia tồn tại dưới dạng ion NH₄⁺. Khi pH tăng, tỷ lệ NH₃ không ion hóa có thể tăng lên.

Sự khác biệt này đặc biệt quan trọng khi nói về cách xử lý amoni trong nước, bởi NH₄⁺ là một ion mang điện tích dương trong khi NH₃ là phân tử trung hòa. Do đó, khả năng xử lý của một công nghệ có thể thay đổi theo pH, nhiệt độ và trạng thái hóa học của amonia trong nước.

1.2. “Amoni tính theo N” trên phiếu xét nghiệm nghĩa là gì?

Khi đọc kết quả xét nghiệm nước, chúng ta thường gặp cách ghi “Amoni (NH₃ và NH₄⁺ tính theo N)”.

“Tính theo N” có nghĩa kết quả được biểu thị theo khối lượng nitơ có trong các dạng amonia/amoni, thay vì khối lượng toàn bộ phân tử NH₃ hoặc ion NH₄⁺. Đây là chi tiết quan trọng khi đối chiếu kết quả xét nghiệm với một quy chuẩn.

QCVN 01-1:2024/BYT hiện cũng sử dụng cách biểu thị NH₃ và NH₄⁺ tính theo N. (Nguồn: vbpl.vn)

2. Amoni trong nguồn nước đến từ đâu?

2.1. Quá trình phân hủy vật chất hữu cơ chứa nitơ

Nitơ là một thành phần tự nhiên của protein, amino acid và nhiều hợp chất hữu cơ. Khi vật chất hữu cơ chứa nitơ bị vi sinh vật phân hủy, một phần nitơ có thể được chuyển thành amonia/amoni.

Do đó, sự xuất hiện của amoni trong nước không phải lúc nào cũng đồng nghĩa với việc vừa xảy ra một sự cố ô nhiễm. Nó có thể liên quan đến các quá trình sinh địa hóa tự nhiên diễn ra trong đất, trầm tích và tầng chứa nước.

Trong những môi trường thiếu oxy, quá trình chuyển tiếp amonia sang các dạng oxy hóa cao hơn có thể bị hạn chế, tạo điều kiện để amonia tích tụ trong môi trường nước.

2.2. Nước thải, chăn nuôi và hoạt động nông nghiệp

Bên cạnh nguồn tự nhiên, hoạt động của con người cũng có thể đưa một lượng đáng kể các hợp chất nitơ vào môi trường.

Nước thải sinh hoạt, chất thải chăn nuôi, phân bón nông nghiệp và một số hoạt động công nghiệp đều có thể góp phần làm tăng tải lượng nitơ trong đất và nguồn nước. Health Canada ghi nhận nồng độ amonia trong nước mặt có thể thay đổi theo khu vực, mùa và chịu ảnh hưởng của các nguồn như dòng chảy từ đất nông nghiệp, nước thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt. Một số nguồn nước ngầm sâu trong điều kiện địa chất đặc thù cũng có thể có nồng độ amonia cao. (Nguồn: Health Canada)

Điều đó cũng có nghĩa khi xét nghiệm một giếng khoan và phát hiện NH₄⁺ trong nước, không nên chỉ từ một con số mà kết luận ngay nguyên nhân. Để xác định nguồn phát sinh cần xem xét đồng thời điều kiện địa chất, cấu tạo giếng, môi trường xung quanh và các chỉ tiêu hóa học khác.

3. Vì sao nước có amoni vẫn có thể hoàn toàn trong?

3.1. Amoni không phải là cặn lơ lửng

Đây chính là mối liên hệ giữa bài này và chủ đề “Nước nhìn trong có đồng nghĩa với nước sạch?”.

Cát, bùn hoặc một số dạng kết tủa có thể tạo thành những hạt đủ lớn để làm nước trở nên đục. NH₄⁺ thì khác. Nó tồn tại trong nước ở cấp độ ion hòa tan.

Do đó, nước chứa amoni không nhất thiết phải đục, có màu hay xuất hiện cặn mà chúng ta có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Một cốc nước nhìn trong vì vậy không cho phép chúng ta kết luận rằng nồng độ amoni bằng 0.

Tuy nhiên, cũng không nên suy luận theo chiều ngược lại rằng nước trong chắc chắn có amoni. Cách hiểu chính xác là: độ trong không phải phép thử để xác định amoni trong nước.

3.2. Không thể dùng TDS để xác định riêng amoni

Một sai lầm khác là sử dụng bút TDS để kết luận nước có hay không có amoni.

TDS phản ánh tổng lượng chất rắn hòa tan theo cách đo hoặc ước tính của thiết bị, nhưng không cho chúng ta biết riêng nồng độ từng ion. Vì vậy, một giá trị TDS không thể trả lời câu hỏi “trong nước có bao nhiêu mg/L amoni?”.

Muốn xác định amoni, cần sử dụng phương pháp phân tích dành cho amonia/amoni. QCVN 01-1:2024/BYT hiện liệt kê các phương pháp thử tương ứng, bao gồm phương pháp trắc phổ, sắc ký ion và các phương pháp phân tích amonia khác.

4. Amoni ảnh hưởng đến sức khỏe như thế nào?

4.1. Không nên hiểu amoni đơn giản là một “chất cực độc”

Đây là phần cần đặc biệt thận trọng khi phổ biến kiến thức về nước.

WHO hiện nêu rằng amonia trong nước uống không có ý nghĩa sức khỏe trực tiếp tức thời và vì vậy không đề xuất một giá trị hướng dẫn dựa trên sức khỏe riêng cho amonia trong nước uống. (Nguồn: WHO)

Điều này không có nghĩa chúng ta có thể bỏ qua nồng độ amoni trong nguồn nước. Nó chỉ có nghĩa lý do kiểm soát amoni không nên được diễn giải thành “NH₄⁺ trong nước là chất cực độc trực tiếp đối với con người”.

Thực tế, amonia còn được tạo ra trong chính cơ thể trong quá trình chuyển hóa. Health Canada cho biết lượng amonia được tạo ra trong đường tiêu hóa cao hơn đáng kể so với lượng phơi nhiễm từ các môi trường khác. (Nguồn: Health Canada)

Vấn đề đáng quan tâm của amoni trong hệ thống nước nằm nhiều hơn ở ảnh hưởng của nó đến quá trình xử lý và những biến đổi tiếp theo của các hợp chất nitơ.

4.2. Amoni có thể ảnh hưởng đến quá trình khử trùng

Khi amonia có mặt trong nước, nó có thể phản ứng với chlorine. Điều này làm thay đổi trạng thái của chlorine và có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình khử trùng.

Health Canada ghi nhận amonia trong nước thô làm tăng nhu cầu chất oxy hóa và có thể làm giảm hiệu quả khử trùng. Nó cũng có thể ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa một số thành phần như sắt, mangan và asen vì làm giảm lượng chlorine còn sẵn có cho những phản ứng này. (Nguồn: Health Canada)

WHO cũng nêu ba vấn đề đáng chú ý liên quan đến amonia trong hệ thống nước: ảnh hưởng đến hiệu quả khử trùng, có thể dẫn đến hình thành nitrit trong hệ thống phân phối và gây các vấn đề về mùi vị hoặc một số quá trình xử lý. (Nguồn: WHO)

5. Từ amoni đến nitrit và nitrat

5.1. Quá trình nitrat hóa diễn ra như thế nào?

Trong những điều kiện phù hợp, các vi sinh vật nitrat hóa có thể oxy hóa amonia/amoni. Quá trình này được gọi là nitrification – nitrat hóa.

Có thể hình dung quá trình một cách đơn giản: NH₃/NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻

Ở bước đầu, amonia được oxy hóa thành nitrit (NO₂⁻). Sau đó, nitrit tiếp tục được oxy hóa thành nitrat (NO₃⁻).

Điểm cần lưu ý là đây là một quá trình sinh học xảy ra khi có điều kiện phù hợp, không phải cứ phát hiện NH₄⁺ trong một cốc nước thì toàn bộ amoni lập tức biến thành nitrit.

5.2. Vì sao nitrit cần được quan tâm?

WHO nhấn mạnh khả năng amonia dẫn đến hình thành nitrit trong hệ thống phân phối là một trong những lý do cần kiểm soát amonia, dù bản thân amonia ở mức thường gặp không phải nguyên nhân để WHO thiết lập một giá trị hướng dẫn sức khỏe riêng. (Nguồn: WHO)

Việt Nam cũng quản lý nitrit và nitrat như những thông số riêng. Theo QCVN 01-1:2024/BYT, giới hạn đối với nitrit tính theo N là 0,9 mg/L, còn nitrat tính theo N là 11 mg/L đối với nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt. Quy chuẩn cũng lưu ý khi nitrit và nitrat đồng thời có mặt, cần xem xét tổng tỷ lệ nồng độ của chúng so với giới hạn tương ứng. (Nguồn: Thư viện Pháp luật)

Vì vậy, thay vì viết một câu quá đơn giản như “amoni gây bệnh”, cách hiểu đầy đủ hơn là amoni là một chỉ tiêu quan trọng của chất lượng nước và có thể tham gia những quá trình hóa học – sinh học làm thay đổi chất lượng nước.

6. Bao nhiêu amoni trong nước được xem là vượt giới hạn tại Việt Nam?

6.1. Quy định trong QCVN 01-1:2024/BYT

Theo QCVN 01-1:2024/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt, ngưỡng giới hạn cho phép đối với:

Amoni (NH₃ và NH₄⁺ tính theo N): 1 mg/L. (Nguồn: vbpl.vn)

Amoni nằm trong nhóm A, cùng với những thông số cơ bản như Coliform tổng số, E. coli hoặc Coliform chịu nhiệt, màu sắc, mùi, pH, độ đục, asen, clo dư tự do và permanganat. Bộ Y tế cho biết QCVN 01-1:2024/BYT có 10 thông số nhóm A và 89 thông số nhóm B. (Nguồn: Bộ Y tế)

Cần lưu ý đây là quy chuẩn đối với nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt. Không nên đổi tên văn bản này thành “quy chuẩn nước uống trực tiếp”.

6.2. Muốn biết chính xác phải xét nghiệm nước

Nếu một gia đình sử dụng nước giếng và muốn biết nguồn nước có amoni hay không, cách đáng tin cậy là lấy mẫu và thực hiện phép phân tích phù hợp.

Một kết quả xét nghiệm không chỉ trả lời “có amoni hay không”, mà quan trọng hơn là cho biết nồng độ amoni là bao nhiêu.

Từ đó chúng ta mới có cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý. Và đây chính là câu hỏi tiếp theo:

Nếu NH₄⁺ là một ion hòa tan mà lọc cặn thông thường không thể đơn giản giữ lại, chúng ta phải làm thế nào để loại bỏ amoni khỏi nước?

→ Đọc tiếp: Cách xử lý amoni trong nước – Công nghệ nào có thể loại bỏ NH₄⁺?