Mưa acid_K16M pptx

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khí hậu: phát thải các chất ô nhiễm vào không khí, các chất đó được trộn lẫn được khuếch tán tại chỗ hay di chuyển, hay biến đổi hoá học như thế nào đó

LỜI MỞ ĐẦU

Ô nhiễm không khí đã và đang trở thành vấn đề cấp bách đòi hỏi phải quan tâm giải quyết không chỉ đối với các nước công nghiệp phát triển, mà còn đối với các nước đang phát triển như Việt Nam Chúng ta đều biết, nước mưa khi rơi xuống sẽ quét phần không khí mà nó đi qua do đó nước mưa không chỉ chứa đựng các chất hoá học có trong mây mà còn kéo theo các chất ô nhiễm có sẵn trong không khí.

Do vậy biến đổi hoá học nước mưa theo không gian và thời gian giúp chúng ta mô

tả về khí hậu không những cho một vùng mà cho cả một lãnh thổ Có rất nhiều yếu

tố ảnh hưởng đến khí hậu: phát thải các chất ô nhiễm vào không khí, các chất đó được trộn lẫn được khuếch tán tại chỗ hay di chuyển, hay biến đổi hoá học như thế nào đó trong không khí, và cuối cùng chúng ở trạng thái nào đó trong nước mưa Như vậy, toàn bộ quá trình từ phát thải đến rơi xuống mặt đất chúng ta không thể kiểm soát hết được, nếu có thể kiểm soát được chúng ta sẽ có những bức tranh tương đối toàn diện về ô nhiễm không khí mà trong đó hoá học nước mưa đóng góp một phần quan trọng Một trong những hậu quả nghiệm trong của ô nhiễm không khí là mưa acid Mưa acid đã gây tác hại nặng nề cho môi trường, hệ sinh thái và con người Chúng ta phải phải đặt biệt chú ý đến mưa acid bởi vì nó dễ dàng vượt khỏi rào chắn thiên nhiên Vì các chất acid và tiền thân của nó như khí

dễ dàng di chuyển đến nhưng nơi khác, thường là di chuyển xa nơi thải ra nó, và các chất hóa học này không dừng lại ở bất kỳ các quốc gia nào, nên các quốc gia, khu vực đang phát triển và kém phát triển hơn thường chịu ảnh hưởng của mưa acid nặng hơn những quốc gia, khu vực phát triển Vậy mưa acid là gì?

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MƯA ACID

Mưa acid là cái tên thông thường dùng để chỉ sự lắng đọng khô hay lắng đọng ướtcủa các hợp chất có tính acid từ trong khí quyển lên trên bất cứ thứ gì trên mặt đất: đất,nước mặt, cây cối, con người, súc vật và những tòa nhà…

Độ acid được đo bằng thang pH (thang logarith), trong đó pH = 7 để chỉ các dungdịch trung tính Thông thường pH = 5,6 (pH= 5,6 là mức pH của nước bão hoà khí CO2)được coi là cơ sở để xác định mưa acid Điều này có nghĩa là bất kỳ một trận mưa nào

có độ acid thấp hơn 5,6 được gọi là mưa acid

Hình 1 Mưa acid

1.2 HIỆN TRẠNG MƯA ACID

1.2.1 Hiện trạng mưa acid trên thế giới

Mưa acid đang là vấn đề lo ngại cho khoa học và lãnh vực công cộng Trước đâyviệc nghiên cứu mưa acid chưa được chú ý mà chỉ có một số người tìm hiểu hoặc liênquan đối với những tác động tiềm tàng bởi sự hóa chua đối với hệ sinh thái thiên nhiên.Nhưng những sự kiện này thay đổi rất nhanh

Đến đầu thập niên 1970 đã diễn ra hàng loạt các hội nghị ở Sockholm “Hội nghịcủa liên hợp quốc về vấn đề con người” Cũng ở hội nghĩ này, chính quyền Thụy Điển đã

công bố những kết quả mới nghiên cứu, được tóm tắt với nhan đề “ô nhiễn không khí đã

vượt qua biên giới các quốc gia” Các nghiên cứu khoa học này đã được sự ủng hộ mạnh

mẽ của các tổ chức môi trường phi chính phủ, các công nghiệp và cả chính quyền đã banhành nhiều điều luật khác nhau để kiểm soát sự ô nhiễm Do chính những hoạt động nàynên vấn đề “mưa acid” được hiểu rõ hơn, bởi chính con người đã làm suy thoát môitrường sống của chính mình

Mưa axit được phát hiện lần đầu tiên ở nước Anh vào cuối thế kỷ XIX, sau đó là

ở Bắc Mỹ, Châu Âu và nhiều nơi khác trên thế giới

Vào năm 1967, một cây cầu ở Ohio (Hoa Kỳ) đã bất ngờ đổ sập làm chết hàngchục người Nguyên nhân của thảm họa này được các nhà khoa học xác định là do “AcidRain” – mưa acid Vào năm 1979, một trận mưa như trút nước xuống khu vực Wheeling(West Virginia, Hoa Kỳ) trận mưa đó được ghi vào kỷ lục thế giới, vì một lý do cực kỳnguy hại đó là trận mưa có nồng độ acid cao nhất trong lịch sử được ghi nhận pH khoảng1,7 Bạn hãy tưởng tượng nước mưa đó có nồng độ acid tương đương với dung dịch aciddùng để đổ bình acquy cho xe hơi (theo VieleSage, 1982) Một trận mưa acid khác ởNew England có độ pH thấp không kém (pH = 2,4) đã làm lớp vỏ sơn của các xe ô tô đỗngoài trời mưa bị ăn mòn trực tiếp và tróc ngay tại chỗ Hằng năm, mưa acid “đốt” củanước Mỹ 5 tỷ USD

Trên toàn thế giới, mức khí thải CO2 từ than đá năm 2010 chiếm 41%, dầu 34%,phần còn lại là từ khí đốt và sản xuất xi-măng Ở Mỹ, chỉ tính riêng năm 1977, đất nướcnày đã thải vào bầu khí quyển 31 triệu tấn oxit sulfur và 22 triệu tấn oxit nitro 80% oxitsulfur là do hoạt động của các thiết bị tạo năng lượng, 15% là do hoạt động đốt cháy củacác ngành công nghiệp khác nhau, và 5% từ các nguồn khác Còn đối với oxit nito, 1/3 là

do hoạt động của các máy phát năng lượng, 1/3 khác là do hoạt động đốt nhiên liệu đểchuyển hóa thành năng lượng và phần còn lại cũng do các nguồn khác nhau Cho đến

500 lần so với độ acid trong tự nhiên Ngay tại thủ đô London, mưa acid đang tàn phánghiêm trọng các công trình nghệ thuật bằng đá từ thế kỉ 18, 19, như nghị viện Anh, Tuviện Westminter và nhà thờ Saint Paul.

Ở khu vực Bắc Âu thảm họa mưa acid năm 1959 biến 15.000 hồ thành những hồchết do nồng độ acid quá cao Cơn mưa acid đầu tiên được chỉ ra là vào những năm 50thế kỉ 20 tại Na-Uy, khiến rất nhiều loài cá trong các hồ của Na-Uy bị thoái hóa.Tại ThụyĐiển, 4.000 hồ không hề có cá, 9.000 hồ bị mất một phần lớn các loài cá đang sinh sống,trong khi đó có tới 20.000 hồ khác cũng bị ảnh hưởng bởi mưa acid

Năm 1984, khu rừng Đen nổi tiếng của Đức bị mưa acid tàn phá nghiêm trọng.Tại Đức, hơn một nửa các cánh rừng của miền tây nước này hiện nay đang ở trong nhữngmức độ bị phá hủy khác nhau và giá trị lượng cây gỗ bị hủy hoại bởi mưa acid ước tínhđạt 800 triệu đô la hàng năm

Hiện nay việc nghiên cứu, đặc biệt là giám sát mưa acid ở nhiều nước trên thế giới đãtrở nên rất bài bản và quy củ Nhiều nước đã có luật liên quan đến phát thải khí gây mưaaxit như nước Mỹ và nhiều nước đang triển khai các mạng lưới nhằm tìm hiểu và đánhgiá mức độ tham gia của các chất ô nhiễm không khí đến lưu vực (chất lượng nước) vàsinh thái như ở các nước trong Liên minh châu Âu

1.1.2 Việt Nam

Việt Nam mặc dù công nghiệp và đô thị chưa ở mức cao trên thế giới và khu vực,nhưng lại có tiềm năng mưa acid cao đó là do mức tăng trưởng mạnh về kinh tế và mặtkhác nước ta có đường biên giới đất liền và biển rất lớn Số liệu hoá học nước mưa những

Hà Nội và Hồ Chí Minh tần suất xuất hiện mưa acid thấp hơn các vùng khác Bởi, lắngđọng acid mang tính lan truyền và phụ thuộc vào những phản ứng hoá học xảy ra trongkhí quyển, do vậy không phải khu nào phát thải lên thì khu đó hứng chịu

Tại Việt Nam, mưa acid chỉ được phát hiện ở Lào Cai vào cuối năm 2002 Tỷ lệ sốmẫu mưa acid ở các tỉnh miền Đông Nam Bộ (Biên Hoà, thành phố Hồ Chí Minh, BìnhDương) là lớn nhất (chiếm 27 – 29% số mẫu nước mưa) Trung tâm Khí tượng Thủy vănquốc gia quan trắc về nước mưa hóa nói chung còn Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn

và Môi trường tập trung nghiên cứu lắng đọng acid (lắng đọng ướt hay còn gọi là mưaacid và lắng đọng khô)

Nhận định về tính chất của mưa acid, ông Dương Hồng Sơn cho rằng: “Mưa acid

là do ô nhiễm không khí, mà ô nhiễm không khí thì không có biên giới Cho nên ô nhiễmxảy ra ở các quốc gia khác nhưng cũng có thể ảnh hưởng sang tận Việt Nam Trong một

đề tài nghiên cứu gần đây, tôi thấy rằng có tới 30-50% lượng lưu huỳnh lắng đọng – chấtgây ô nhiễm không khí và tạo mưa acid tại miền Bắc Việt Nam có xuất xứ từ các quốcgia lân cận Bởi thế, ô nhiễm không khí nói chung và mưa acid nói riêng đều mang tínhxuyên quốc gia” Một kết luận gây bất ngờ của Viện Khoa học Khí tượng và Thủy vănnói rằng, tần suất mưa acid tại các khu công nghiệp hay đô thị lớn chưa chắc đã lớn hơn.Lắng đọng acid mang tính lan truyền và phụ thuộc vào các phản ứng hóa học trong khíquyển nên cả khu đó và khu lân cận đều hứng chịu

1.2 ĐỊNH NGHĨA MƯA ACID

Mưa acid là cái tên thông thường dùng để chỉ sự lắng đọng khô hay lắng đọng ướtcủa các hợp chất có tính acid từ trong khí quyển lên trên bất cứ thứ gì trên mặt đất: đất,nước mặt, cây cối, con người, súc vật và những tòa nhà…

Độ acid được đo bằng thang Ph (thang logarith), trong đó Ph = 7 để chỉ các dungdịch trung tính Thông thường Ph = 5,6 (Ph 5,6 là mức Ph của nước bão hoà khí CO2)được coi là cơ sở để xác định mưa acid Điều này có nghĩa là bất kỳ một trận mưa nào có

độ acid thấp hơn 5,6 được gọi là mưa acid

Hình 2 Thang đo Ph

1.3 CƠ CHẾ HÌNH THÀNH

Cơ chế hình thành mưa acid là cơ chế hình thành những chất hoá học hình thànhlên acid, đó là SO2, NOx, các chất này từ các nguồn khác nhau được thải vào bầu khíquyển Trong khí quyển những chất này trải qua nhiều phản ứng hoa học khác nhau, kếthợp với nước tạo thành các hạt acid sulfuric (H2SO4), acid nitơric (HNO3) Khi trời mưa,

tuyết, các hạt acid này tan trong nước mưa, hoặc lắng đọng trong tuyết làm độ pH giảm,gây mưa acid

Hình 3 Sơ đồ cơ chế hình thành mưa acid

Quá trình acid hóa chủ yếu do 3 hợp chất, đó là SO2 và NO2 (tác động trực tiếp),

và NH3 (tác động gián tiếp) Quá trình acid hóa nghĩa là sự thêm ion H+ vào môi trường.Các hợp chất có thể acid hoá môi trường có khả năng tao trực tiếp một ion hydro, ví dụ:

H2SO4, HNO3 Các chất ô nhiễm có tiềm năng acid nếu chúng có thể biến đổi hóa họcthuần túy hay sinh hóa thành một hợp chất acid như H2SO4 (SO2), HNO3 (NO2), HNO3

(NH3)

2SO2 + O2 -> 2SO3 (1)

SO3+ H2O -> H2SO4 (2)

Phản ứng số 2 xảy ra với tốc độ nhanh, trong khi phản ứng số 1 xảy ra rất chậm,

do đó loại phản ứng số 2 này cũng đóng vai trò không quan trọng trong việc chuyển đổi

SO2 thành acid sulfuric Một số phản ứng khác cũng đóng vai trò không quan trọng trongviệc chuyển đổi SO2 thành acid sulfuric bao gồm phản ứng oxy hóa bởi sản phẩm củaphản ứng alkene - ozone, oxy hóa bởi phản ứng của các chất NxOy, oxy hóa bởi gốcperoxy

Chỉ có loại phản ứng sau đây đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi SO2

thành acid sulfuric, phản ứng diễn ra như sau:

HO + SO2(+M) -> HOSO2(+M)Phản ứng này diễn ra với tốc độ rất nhanh, gốc hydroxy cần cho phản ứng đượctạo ra bởi quá trình phân hủy quang học ozone

• Ở pha lỏng

Ở pha lỏng SO2 tồn tại ở 3 dạng :

Phản ứng oxy hóa SO2 ở pha lỏng nhờ vào các xúc tác kim loại như ion Fe3+, Mn2+

hoặc kết hợp của 2 ion trên Tuy nhiên, phản ứng oxy hóa SO2 bởi ozone quan trọng hơn

vì nó không cần xúc tác và hàm lượng ozone trong khí quyển cao hơn hàm lượng oxynguyên tử trong khí quyển Quá trình oxy hóa SO2 ở pha lỏng chiếm ưu thế nhất là quátrình oxy hóa bởi hydrogen peroxide, phản ứng này tạo nên một chất trung gian (A-), cóthể là peroxymonosulfurous acid ion, phản ứng diễn ra như sau:

Hình 5

1.3.3 Đối với NH 3 (tác động gián tiếp)

Sự biến đổi NH3 có thể xảy ra trong đất dưới ảnh hưởng của các giống vi khuẩnnhư Nitrosomonas, Azotobanter Quá trình này gọi là quá trình nitrát hóa Vì NH3 có tínhkiềm nó sẽ trung hòa các hợp chất acid tạo thành muối (NH3)2SO4, NH4NO3 Trong quátrình nitrat hóa trong đất các phân tử hydro một lần nữa được phóng thích:

(NH4)2SO4 + 4O2 → 2HNO3 + H2SO4 + 2H2O

Chương 2

TÁC ĐỘNG CỦA MƯA ACID

2.1 TÁC ĐỘNG CÓ LỢI CỦA MƯA ACID

2.1.1 Mưa acid làm “mát” trái đất

Mưa acid gây hư hại các công trình, song cũng đem lại lợi ích đáng kể Mới đây,Vincent Gauci và cộng sự thuộc Đại học Mở (Anh) đã tiến hành nghiên cứu và phát hiệnthấy thành phần H2S có trong những cơn mưa chứa acid sunfuric có thể làm giảm phátthải metan từ những đầm lầy, nhờ đó hạn chế hiện tượng trái đất nóng lên Nhóm các tácgiả trên đã nhận ra hiện tượng các chất chứa lưu huỳnh át chế quá trình sinh metan từnăm 1960

Mưa acid (chứa các chất như acid nitric, acid sunfuric ) là sản phẩm của sự ônhiễm công nghiệp Chúng làm thay đổi thành phần nước trong các sông hồ, giết chết cácloài cá và những sinh vật khác, đồng thời hủy hoại thực vật, cây cối và các tòa nhà Tuynhiên, một cuộc điều tra toàn cầu mới đây đã cho thấy thành phần chứa lưu huỳnh trongcác cơn mưa này có thể ngăn cản trái đất ấm lên, bằng việc tác động vào quá trình sảnxuất khí metan tự nhiên của vi khuẩn trong đầm lầy

Metan chiếm 22% trong các yếu tố gây ra hiệu ứng nhà kính Và các vi khuẩn ởđầm lầy là một thủ phạm sản xuất ra metan Chúng tiêu thụ chất nền có trong than bùn,rồi giải phóng metan vào khí quyển

Nhưng trong đầm lầy ngoài vi khuẩn sinh metan, còn có vi khuẩn ăn lưu huỳnhcạnh tranh thức ăn với chúng Khi mưa acid đổ xuống, nhóm vi khuẩn này sẽ sử dụng cácthành phần chứa lưu huỳnh, đồng thời tiêu thụ luôn phần chất nền đáng lý được dành cho

vi khuẩn sinh metan Do vậy, các vi khuẩn sinh metan bị “đói” và sản xuất ra ít khí nhàkính Nhiều thí nghiệm cho thấy, các thành phần chứa lưu huỳnh lắng đọng có thể làmgiảm 30% quá trình sinh metan

Hình6 Đầm lầy

Khi mưa acid giảm đi, các vi sinh vật trong suối, sông và đất có cơ hội thuận lợi

để phát triển Tuy nhiên, sự thiếu vắng các trận mưa acid cũng có thể gây ra nhiều vấn đềvới môi trường, các nhà khoa học cảnh báo "Đó là những kết quả mà chúng ta khôngmong đợi", David DeWalle, một chuyên gia về môi trường tại Đại học Pennsylvania

(Mỹ) phát biểu "Lượng carbon dioxide ngày càng tăng trong sông, suối và đất có ảnh hưởng to lớn tới hệ sinh thái rừng và sự cân bằng carbon nói chung" Carbon dioxide

hòa tan là sản phẩm của hoạt động hô hấp ở sinh vật và quá trình phân hủy của các chấthữu cơ Đó là loại khí gây quá trình acid hóa ở các nguồn nước tinh khiết DeWalle vàcác cộng sự đã theo dõi 5 dòng suối ở dãy núi Appalachian (Mỹ) từ năm 1990 tới nay Họ

tìm hiểu những tác động của tình trạng giảm nồng độ sulfur - một trong những tác nhân chủ yếu gây mưa acid Nguyên nhân khiến nồng độ khí sulfur giảm là đạo luật Clean Air

nhằm giảm tình trạng ô nhiễm không khí của chính quyền Mỹ

Nhờ có đạo luật này, trong những năm qua, chất lượng nước đã được cải thiện vàlượng khí nitơ trong các dòng suối cũng giảm xuống Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu lại

phát hiện ra rằng lượng carbon dioxide đang tăng lên ở cả 5 dòng suối Họ cho rằng tìnhtrạng suy giảm những chất gây ô nhiễm đang tạo điều kiện thuận lợi cho các vi khuẩntrong lòng đất sinh sôi

Hình 7 Nồng độ carbon dioxide trong đất giảm nhờ mưa acid

Trong quá trình phát triển, vi khuẩn phân hủy các hợp chất hữu cơ, giải phóng racarbon dioxide, nước và những chất hữu cơ hòa tan khác, DeWalle giải thích Do bị vikhuẩn hấp thụ, các hợp chất hữu cơ không thể hòa tan vào nước Quá trình hô hấp của vikhuẩn làm tăng nồng độ carbon dioxide trong đất

Sự xáo trộn của hệ sinh thái các khu rừng ở dãy núi Appalachia - nơi trú ngụ ởnhiều loài vi sinh vật và cũng là nơi tạo ra việc làm cho nhiều người - có thể gây nênnhững hậu quả môi trường và kinh tế tai hại

"Mặc dù sự suy giảm nồng độ nitơ và sulfur là một dấu hiệu tích cực, song nó đã tác động tới hệ sinh thái rừng Lượng CO 2 trong đất ngày càng tăng nghĩa là một ngày

nào đó, loại khí gây hiệu ứng nhà kính này sẽ thoát ra khỏi đất và quay trở lại bầu khí quyển", DeWalle nhận định.

2.1.3 Mây acid làm lợi cho các đại dương

Các nhà khoa học đến từ đại học Leeds đã chứng minh rằng acid trong khí quyểnphân chia các phân tử sắt lớn trong bụi thành những hạt sắt cực nhỏ hòa tan mà các sinh

biểu: “Đây có thể là một khám phá rất quan trọng bởi vì trong đại dương chỉ tồn tại một lượng nhỏ sắt hòa tan Nếu sinh vật phù du được sử dụng các hạt sắt cực nhỏ hình thành trong mây, thì lượng sắt cung cấp cho sinh vật phù du sẽ tăng lên đáng kể.”

Những giọt nước li ti trong các đám mây hình thành quanh bụi và các phân tử vậtchất khác Khi mây quá nặng và dẫn tới mưa, bề mặt của các hạt mưa rất giàu tính acid.Điều này đặc biệt đúng ở những vùng mà không khí bị ô nhiễm

Hình 8 Mây acid làm lợi cho các đại dương

Điều lạ là, các nhà khoa học lại cho rằng những khu công nghiệp cỡ lớn ở nhữngnước như Trung Quốc có thể giúp chống lại quá trình Trái đất nóng lên ở một chừng mựcnào đó, bằng cách tạo ra nhiều sắt hữu ích cho sinh vật trong đại dương, từ đó thúc đẩy

quá trình loại bỏ cacbon dioxit trong khí quyển “Ô nhiễm do con người gây nên đang làm tăng thêm lượng acid trong khí quyển, do đó có thể thúc đẩy sự hình thành của các hạt sắt cực nhỏ,” Tiến sĩ Shi cho biết.

Các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu bằng cách tái tạo mô hình mây trong

phòng thí nghiệm và cho thêm các mẫu bụi lấy từ Sahara Bằng cách này họ có thể bắt

chước các điều kiện tự nhiên để giám sát quá trình hóa học xảy ra

Kết quả cho thấy sự phức tạp của quá trình hấp thu sắt tự nhiên vào đại dương vàđem lại những ý tưởng mới mẻ cho các dự án gần đây trong đó con người chủ động tăngthêm lượng sắt vào các đại dương phương nam để thúc đẩy quá trình phát triển của sinhvật phù du

Giáo sư Michael Krom đến từ đại học Leeds, khảo sát viên chính của nghiên cứu,

cho biết: “Quá trình này đang diễn ra với các đám mây trên khắp thế giới, và có những tác động rất lý thú đối với các đại dương Những gì chúng tôi khám phá được lần này là

Tế bào lá bị hư hỏng do các chất acid thâm nhập qua mô biểu bì hoặc lớp cu tinbảo vệ làm cho tốc độ tăng trưởng của của cây bi chậm lại, lão hóa sớm và một số cơquan của cây như mầm cây hay điểm sinh trưởng bị biến dạng.

Các ảnh hưởng đến thảm thực vật làm cây bị tổn thương đến cạn kiệt làm gia tănghiện tượng ô nhiễm không khí và kéo theo những biến động môi trường khác

Sự có mặt của các chất acid trong đất gây ảnh hưởng đến VSV cố định đạm sốngcộng sinh ở rể cây và no làm tăng nồng độ các kim loại có sẵn trong đất gây độc cho cây.Bên cạnh những tác hại do mưa acid gây ra còn có những nghiên cứu thực nghiệm chothấy dấu hiệu của những tác dụng tích cực của việc pH trong nước thấp kích thích tăngtrưởng của một số cây nhu cây bạch dương ở Na Uy, các loại rêu mốc Pleuroziumschreiberi và Hylocomium splendens Tốc độ tăng trưởng của cây thông Scotland thì tăngkhoảng 15% khi dùng dung dịch pH 3 - 2,5 sau bốn năm so với dung dịch pH = 5,6 - 6,1

để tưới

Một trong những tác hại nghiêm trọng nữa của mưa acid là các tác hại đối với thựcvật và đất Khi có mưa acid, các dưỡng chất trong đất sẽ bị rửa trôi Các hợp chất chứanhôm trong đất sẽ phóng thích các ion nhôm và các ion này có thể hấp thụ bởi rễ cây và

gây độc cho cây Như chúng ta đã biết, không phải toàn bộ SO2 trong khí quyển đượcchuyển hóa thành acid sulfuric mà một phần của nó có thể lắng đọng trở lại mặt đất dướidạng khí SO2 Khi khí này tiếp xúc với lá cây, nó sẽ làm tắt các thể soma (phần dinhdưỡng) của lá cây, gây cản trở quá trình quang hợp

Hình 11 Mưa acid ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của cây

Mưa acid ảnh hưởng xấu tới đất do nước mưa ngầm xuống đất làm tăng độ chuacủa đất, hoà tan các nguyên tố trong đất cần thiết cho cây như canxi (Ca), magiê (Mg), làm suy thoái đất, cây cối kém phát triển

Theo các đánh giá thì mưa acid:

- Phá hoại cây cối: chính do mưa acid thủy điện mỗi năm tổn thất 4,5 triệu mét khối gỗ.Năm 1984, Thủy Điện thiệt hại 12 triệu cây (14% diện tích rừng cả nước), trong khi đódiện tích rừng bị mưa acid phá hủy ở Hà Lan là 40% Sán lượng gỗ ở các khu vực rừngphía đông bắc nước Mỹ bình quân mỗi năm mất 5% cũng là do tác động của mưa acid.Một nghiên cứu năm 1990 đã đánh giá thiệt hại do mưa acid đối với rừng Châu Âu làkhoảng 30 tỷ USD/năm

- Phá hoại mùa màng, làm giảm năng suất: mưa acid làm cho các mầm non cây cối bịmềm rũ như hơ lửa, nặng thì có thể bị chết khô Dẫn đến giảm năng suất, hoặc có khi mất

trắng Nhất là khi mưa xảy ra vào những giai đoạn có tính chất quyết định năng suất củacây như vào lúa phơi lúa, trỗ cơ, phun râu ngô…

b Ảnh hưởng đến hệ thủy sinh

Mưa acid không chỉ ảnh hưởng tới sinh vật trên cạn và mà còn ảnh hưởng tới sinhvật dưới nước Hầu hết các hồ suối có độ pH trong khoảng 6 – 8 (được xem là an toàncho vi sinh vật) Một số hồ có tính chất acid tự nhiên ngay cả khi không chịu ảnh hưởngcủa mưa acid

Sự acid hóa được xem là quan trọng nhất của ô nhiễm không khí đến các cơ thểsống trong nước ngọt Có nhiều cơ chế khác nhau gây ra nhưng thay đổi về mặt sinh họctrên diện rộng

Có nhiều nguồn gốc mà nhờ đó mưa acid có thể đi vào các hồ Một số chất hóahọc tồn tại dưới dạng các hạt bụi khô trong khí quyển, trong khí các chất khác trực tiếpvào hồ dưới dạng nước mưa Vào mùa xuân, một số nơi xảy ra hiện tượng “cú sốc acid”.Khi tuyết có chứa acid tan vào màu xuân, acid trong đất thấm vào đất Một số lại theodòng nước đi vào hồ Mùa xuân là mùa nhạy cảm với nhiều loài vì đây là thời điểm cho

sự sinh sản Sự thay đổi đột ngột của độ pH là rất nguy hiểm bởi acid có thể làm biếndạng những cơ thể còn non Chẳng hạn, ếch có thể chịu được độ acid cao, trong khi ốcsên nhạy cảm hơn với sự thay đổi pH

Acid sunfuric trong nước mưa ô nhiễm cản trở khả năng trao đổi chất của cá trongviệc hấp thụ oxy, muối và chất dinh dưỡng Đối với cá nước ngọt, việc duy trì khả nănggiữ cân bằng giữa muối và khoáng trong tế bào sinh vật là vô cùng cần thiết cho sự tồntại Phân tử acid có thể tạo ra một lớp nước nhầy trong mang cá và cản trở cá trong quátrình hấp thụ oxy Tương tự, độ pH thấp sẽ làm mất cân bằng muối trong tế bào cá Mứccanxi của một số loài cá không được duy trì do sự thay đổi độ pH điều này dẫn tới mộtvấn đề trong quá trình sinh sản: trứng dễ vỡ và yếu Thiếu canxi dẫn tới biến dạng xương

và xương sống yếu

Khi mưa acid chảy qua đất trồng trọt, nó mang theo phân bón và nước mặt Phânbón tạo điều kiện cho tảo phát triển bởi sự gia tăng hàm lượng nitơ có trong đó, dẫn tớigây ra hiện tượng phú dưỡng

Việc tăng hay giảm số lượng của một số loài không phụ thuộc một cách trực tiếpvào sự acid hóa (độ pH thấp hay nồng độ cao của ion nhôm hòa tan), nhưng có ảnhhưởng gián tiếp đến sự biến mất của các loài cá Sự có mặt của một loài cá có ảnh hưởngmạnh mẽ đến sự phân bố mạnh mẽ các loài trong hồ.

Sự acid hóa nước hồ cũng ảnh hưởng đến đời sống của các loài chim Các loàichim ăn cá như cò, vịt trời, chim ưng sẽ phải chịu những áp lực trong việc kiếm mồi,trong khi đó các loài chim ăn côn trùng kiếm ăn dễ dàng hơn

Ảnh hưởng của độ pH đến hệ thủy sinh vật có thể tóm tắt như sau:

• pH < 6,0 Các sinh vật bậc thấp của chuỗi thức ăn bị chết (phù du), đây là nguồnthức ăn quan trọng của cá

• pH < 5,5 Cá không thể sinh sản được, cá con rất khó sống sót, cá lớn bị dị dạng dothiếu dinh dưỡng dẫn tới bị chết do ngạt

• pH < 5,0 Quần thể cá bị chết

• pH < 4,0 Xuất hiện các sinh vật mới khác với các sinh vật ban đầu

Ngoài ra, do hiện tượng tích tụ sinh học, khi con người ăn các loại cá có chứa độc tố, cácđộc tố này sẽ tích tụ trong cơ thể con người và gây nguy hiểm đối với sức khỏe conngười Ở trong các ao hồ, lưỡng thể cũng bị ảnh hưởng, chúng không thể sinh sản đượctrong môi trường acid

Mưa acid ảnh hưởng xấu tới các thuỷ vực (ao, hồ) Các dòng chảy do mưa acid đổvào hồ, ao sẽ làm độ pH của hồ, ao giảm đi nhanh chóng, các sinh vật trong hồ, ao suyyếu hoặc chết hoàn toàn

Mưa acid ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến các ao hồ và hệ thủy sinh vật.Mưa acid rơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh dưỡng trên mặt đất và mang các kimloại độc xuống ao hồ

Ngoài ra vào mùa xuân khi băng tan, acid (trong tuyết) và kim loại nặng trongbăng theo nước vào các ao hồ và làm thay đổi đột ngột pH trong ao hồ, hiện tượng nàygọi là hiện tượng "sốc" acid vào mùa xuân Các thủy sinh vật không đủ thời gian để thíchứng với sự thay đổi này Thêm vào đó mùa xuân là mùa nhiều loài đẻ trứng và một sốloài khác sống trên cạn cũng đẻ trứng và ấu trùng của nó sống trong nước trong một thờigian dài, do đó các loài này bị thiệt hại nặng

Hình 12 Băng tan vào mùa xuân

Acid sulfuric có thể ảnh hưởng đến cá theo hai cách: trực tiếp và gián tiếp Acidsulfuric ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hấp thụ oxy, muối và các dưỡng chất để sinhtồn

Đối với các loài cá nước ngọt acid sulfuric ảnh hưởng đến quá trình cân bằngmuối và khoáng trong cơ thể chúng Các phân tử acid trong nước tạo nên các nước nhầy

trong mang của chúng làm ngăn cản khả năng hấp thu oxygen của các làm cho cá bị ngạt.Việc mất cân bằng muối Canxi làm giảm khả năng sinh sản của các, trứng của nó sẽ bịhỏng và xương sống của chúng bị yếu đi Muối đạm cũng ảnh hưởng đến cá, khi nó bịmưa acid rửa trôi xuống ao hồ nó sẽ thúc đẩy sự phát triển của tảo, tảo quang hợp sẽ sinh

ra nhiều oxygen

Hình 13 Hồ, ao trở thành thủy vực chết do mưa acid gây ra

Tuy nhiên do cá chết nhiều, việc phân hủy chúng sẽ tiêu thụ một lượng lớn oxylàm suy giảm oxy của thủy vực và làm cho cá bị ngạt

Mặc dầu nhiều loại cá có thể sống trong môi trường pH thấp đến 5,9 nhưng đến

pH này Al2+ trong đất bị phóng thích vào ao hồ gây độc cho cá Al2+ làm hỏng mang cá vàtích tụ trong gan cá

Cộng đồng phiêu sinh thực vật tại các ao hồ thường rất đa dạng về chủng loạinhưng tỉ lệ này thay đổi nhiều với những thành phần hóa học của nước Thay đổi tìnhtrạng cấu tạo của nước sẽ có tác dụng lớn hơn trên lãnh vực xâm nhập của rong và năngsuất quang hợp của rong rêu

Nếu hiện tượng acid hóa đi kèm theo với việc nước tại các khu vực ao hồ có độtrong cao thì cây cỏ thể xâm nhập xuống sâu hơn và tăng năng suất hơn do khu vực chiếu

sáng xuống sâu hơn Có nhiều loài phiêu sinh động vật không chịu được môi trường acid,nên khi tăng độ acid trong nước thì những loài nay bị diệt vong, do đó sự đa dạng vàphong phú sẽ ít đi

Đôi khi, kể cả tuyết cũng có thể là acid, và những bông tuyết thậm chí còn có thể

bị nhuốm đen Khi những bông tuyết này tan ra, nguồn nước sinh ra từ đó có nồng độacid cao gấp 10 lần so với nước mưa acid thông thường Cơn mưa acid đầu tiên được chỉ

ra là vào những năm 50 thế kỉ 20 tại Na-Uy Khi đó các nhà khoa học đang bị thách thứcbởi hiện tượng rất nhiều loài cá trong các hồ của Na-Uy bị thoái hóa

Đất nước láng giềng Thụy Điển, 4.000 hồ không hề có cá, 9.000 hồ bị mất mộtphần lớn các loài cá đang sinh sống, trong khi đó có tới 20.000 hồ khác cũng bị ảnhhưởng bởi mưa acid

Hình 14 Cá chết hàng loạt

c Ảnh hưởng đến con người

Hàng năm mưa acid ở một số nước Châu âu đã làm chết hàng trăm người, trong đóchủ yếu là người già và trẻ em Theo điều tra của quốc hội Mỹ, hàng năm ở Mỹ vàCanada đã có 5100 người chết do mưa acid gây nên Tỉ lệ diện tích mưa đã chiếm 40%của tổng diện tích toàn lãnh thổ Trung Quốc

Nguy hại chủ yếu của mưa acid đối với sức khỏe con người bao gồm:

• Nguy hại đến hệ hô hấp

- Mưa acid chứa một lượng SO2 khá lớn có tác dụng kích thích đường hô hấp,người bị nhẹ sẽ dẫn đến viêm đường hô hấp gây ho, khản tiếng,… người bị nặng sẽ thởgấp, đau ngực.Lúc đầu hệ hô hấp và chức năng họat động của tim trở nên khó khăn, bệnhtim ngày càng trầm trọng sẽ dẫn đến tử vong

- Trong trường hợp có mưa acid xâm nhập vào phổi sẽ gây ra sưng phổi Mưa acid

có ảnh hưởng nguy hại đến thể chất của thanh thiếu nhi đang ở tuổi trưởng thành nhưhuyết áp của trẻ em ở những khu vực có mưa acid có xu thế giảm xuống, hồng cầu vàhuyết sắc tố cũng thấp hơn trong khi số lượng bạch cầu lại cao hơn so với khu vực không

có mưa acid, đồng thời tỉ lệ phát sinh một số bệnh đường hô hấp như ho, túc ngực, ngạtmũi, chảy máu mũi cũng tăng lên

• Nguy hại đến hệ thống miễn dịch

Qua kết quả điều tra ở những vùng có mưa acid cho thấy số lần, số ngày và việnphí của người ở tuổi thanh niên mắc bệnh cao hơn ở những vùng không có mưa acid,trong đa số người mắc bệnh đường hô hấp tăng 4,4 lần, số người mắc bệnh hen suyễntăng 2,6 lần, số người mắc bệng tim tăng 1,7 lần Kết quả nghiên cứu trong phòng thínghiệm cho thấy mưa acid có tác hại nghiêm trọng đến các tế bào phổi giữ chức năngphòng ngừa chủ yếu trong đường hô hấp, dẫn đến hậu quả là đường hô hấp bị cặn nhiễm,tạo thời cơ cho bệnh sưng phổi tăng lên

• Gây ra các lọai bệnh khác

- Kết quả điều tra trong nước sinh họat ở một số vùng của Thụy Điển, do có mưaacid mà có thêm các nguyên tố chì, đồng, thủy ngân, là những nguyên tố độc hại đối vớisức khỏe con người, trong đó hàm lượng đồng tăng cao đã gây bệnh tiêu chảy

- Tài liệu nhiều nước còn cho biết mưa acid có khả năng gây ra các bệnh ung thư,bệnh than, bệnh đau mắt, khuyết tật bẩm sinh… Đặc biệt là tăng nguy cơ mắc bệnh ungthư kết tràng Theo tài liệu của trung tâm nghiên cứu bảo vệ sức khỏe hải quan Mỹ chobiết chính mưa acid là nguyên nhân tăng tỉ lệ tử vong đối với những người bị ung thư kếttràng ở vùng phía bắc nước Mỹ

Hình 15 Mưa acid ảnh hưởng đến sức khỏe con người

2.2.2 Tác động tới phi sinh vật

Mưa acid gây ảnh hưởng đến hệ thống khí quyển Nó góp phần gây hiệu ứng nhàkính làm gia tăng nhiệt độ ở hạ tầng khí quyển Nó gây hiện tượng nóng lên toàn cầu(global warming) Băng ở 2 cực trái đất tan, nước biển dãn nở làm chìm ngập các vùngthấp và các hải đảo Ngoài ra, hạn hán, lũ lụt sẽ thường xuyên hơn, mưa bão dữ dội hơn

Các hạt sulphate, nitrate tạo thành trong khí quyển sẽ làm hạn chế tầm nhìn Cácsương mù acid làm ảnh hưởng đến khả năng lan truyền ánh sáng Mặt trời Ở Bắc cực, nó

đã ảnh hưởng đến sự phát triển của Địa y, do đó ảnh hưởng đến quần thể Tuần lộc và Naituyết - loại động vật ăn Địa y

Hình 16 Bầu khí quyển

Mưa acid làm giảm mật độ các loài cá đặc biệt gây thiệt hại cho câu cá giải trí vàảnh hưởng trực tiếp đến vấn đề kinh tế của ngành du lịch

Những hệ thống thực vật nước bị ảnh hưởng của mưa acid sẽ gây ra các ảnhhưởng khác như ảnh hưởng đối với con người: những người ăn phải cá sống trong khuvực ao hồ chứa nước mưa acid mà thịt của chúng tích tụ hàm lượng kim loại cao

Sự suy giảm 1 vài nhóm phiêu sinh động vật, tảo, thực vật nước mà nó sẽ phá vỡchuỗi thức ăn trong hồ gây mất cân bằng sinh thái

Hàm lượng nhôm cao trong nước bị acid hóa thực sự là mối nguy hiểm cho cácsinh vật sống trong nước Cá sống trong môi trường như vậy sẽ chết hàng loạt và các loàisinh vật nhạy cảm khác cũng có khả năng bị chết

Trong một số trường hợp cá có thể bị chết và giảm số lượng do nước bị acid hóacòn thông thường thì chúng không thể sinh sản được trong môi trường acid này Saunhiều năm thiếu sự sinh sản dẫn đến hiện tượng “dân số già” của cá gia tăng và cuối cùng

là cá biến mất khỏi hồ và các sông suối này

Hình 17 Một khúc sông ở Brazil, cá chết do mưa acid

Có nhiều hồ ở khu vực vùng cao thuộc bang New York đã mất khả năng đệm đốivới mưa acid

Có nhiều loài phiêu sinh động vật nhạy cảm với độ acid của nước tăng lên nên bịchết làm mất đi nguồn thức ăn của nhiều loài cá và do đó sản lượng cá bị giảm sút vàchúng có thể bị diệt vong mặc dù chúng không chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi độ tăng acidcủa nước

Đất bị acid mạnh như là kết quả của quá trình tự nhiên Ba điểm quan trọng nhưcần chú ý khi đất bị acid hóa cường độ cao đó là:

độ bão hòa bazơ của đất ngày một giảm xuống, đất mất dần độ phì nhiêu Nếu độ bão hòabazơ xuống quá thấp, khoáng sét sẽ bị phá hủy Cation kiềm tiếp tục bị rửa trôi, môitrường quá chua khoáng sét sẽ biến thành hydrargilit và SO2 thứ sinh Đất thật sự mất khảnăng sản xuất

• Giải phóng các kim loại độc hại:

Đất có hàm lượng kim loại nặng tổng số cao, do bản thân đất hay do đất bị ônhiễm nhưng vì gặp điều kiện môi trường kiềm các kim loại nặng trở nên không linhđộng và chưa gây tác động tiêu cực đến cây cối cũng như con người và động vật Gặpmưa acid, đất chua đi, các kim loại nặng trở nên linh động hơn, tác động xấu đến môitrường

Như vậy, pH 7,0 hầu hết các kim loại nặng bị kết tủa dưới dạng hydroxit

• Ion photphat bị giữ chặt hơn trong đất:

Nồng độ ion nhôm hòa tan tăng lên cũng có những ảnh hưởng gián tiếp đến thựcvật Ion nhôm được giải phóng có thể bao bọc lấy những ion phôtpho dinh dưỡng cầnthiết khác (dạng nhôm photphat) và làm giảm khả năng hấp thụ photphat của thực vật.Hàm lượng photphat giảm xuống còn do quá trình phân hủy trong đất chậm lại trong điềukiện môi trường acid Cùng với photphat, các chất dinh dưỡng vi lượng như: molipđen,

Bo, Se cũng giảm khả năng hấp thụ của thực vật do đất bị acid hóa

Hệ sinh thái trên cạn kém nhạy cảm với mưa acid hơn là hệ sinh thái dưới nước.một số ảnh hưởng trong thời gian ngắn do mưa acid gây ra có thể là có lợi cho các loạicây, có thể là do sự đưa vào đất Nitrogen làm cho đất màu mỡ hơn Tuy nhiên nếu trảiqua thời gian dài hơn thì ảnh hưởng có hại hoàn toàn có thể xảy ra, chu trình và sự cânbằng chất dinh dưỡng trong các khu rừng chắc chắn sẽ bị ảnh hưởng bởi mưa acid và sựtăng trưởng của cây có thể sẽ bị giảm đi

Hình 18 Mưa acid ảnh hưởng đến lúa

Mưa acid làm cho đất trồng bị thoái hoá, giảm độ trung hoà, kém màu mỡ Gâythiệt hại lớn cho ngành nông nghiệp: giảm năng suất cây trồng hoặc cũng có thể làm chếtcây trồng

Hình 19 Đất trồng bị thoái hoá, nứt nẻ

Tuy vậy, nhiều vùng ngọai ô và đặc biệt ở các vùng nông thôn, các giếng nướcđược khoan phía dưới tầng chứa nước và nước được bơm lên mặt đất để sử dụng trực tiếp

mà không qua xử lí Những chứng cứ khoa học đã chỉ ra rằng sự acid hóa nước ngầm và

sự nhiễm bẩn nhiều kim loại dễ hòa tan trong môi trường acid đang xảy ra ở một số vùng.Các kim lọai chính (bao gồm chì, đồng, kẽm) có thể phát sinh từ việc xúc rửa những bồnchứa và những ống dẫn bằng nước bằng kim lọai và nhôm tứ các tầng đất đá

Nhiều ngiên cứu được thực hiện bởi các bộ phận ngiên cứu địa chất cho thấy nướctrong đất có khả năng bị acid xâm nhập vào Khi pH của nước mưa và nước thấm qua đất

hạ xuống 4,0 chắc chắn nước ngầm có nguy cơ bị nhiễm bẩn bởi kim lọai nặng và nhôm,ảnh hưởng có hại cho sức khỏe con người

Rừng là nguồn lợi kinh tế khổng lồ và cực kỳ quan trọng không những ở Việt Nam

mà còn của nhiều quốc gia trên thế giới

Hình 20 Nguồn lợi kinh tế từ rừng bị giảm do mưa acid gây ra

Ảnh hưởng khác của mưa acid đối với rừng là sự rửa trôi các thành phần có thểhòa tan trong dung dịch acid khỏi các tán lá, các thân cây và khỏi lớp đất mặt, một sốthành phần này sẽ bị lắng đọng lại trong đất, lọc thấm vào trong các hồ chứa, hệ thốngthoát nước hay lọc thấm qua tầng chứa nước ngầm Hàm lượng của K, Ca, Mg, Al, SO4 2-

tăng lên trong các sông suối ở những vùng bị ảnh hưởng bởi mưa acid được cho rằng cónguồn gốc từ đất

Nước acid sẽ ăn mòn các đường ống dẫn nước Điều này sẽ dẩn đến sự thay thếcác ống dẫn nước thường xuyên hơn, nhưng quan trọng hơn là mối nguy hiểm do kim

Một cánh rừng thông của Czech bị hủy hoại bởi

mưa axit (ảnh chụp tháng 7/2006)

Hình 21 Ống dẫn nước bị gỉ sét

Tổ chức sức khỏe thế giới (WTO) đã đề nghị hàm lượng đồng tối đa trong nước là1,5 mg/l Nhiều trường hợp trẻ em bị mắc bệnh tiêu chảy do dùng phải nước có hàmlượng đồng vượt quá 1,5 mg/l Cadmium và chì cũng có thể bị hòa tan từ những mối hànhợp kim và kẽm từ các ống dẫn mạ kẽm Hàm lượng đồng, chì và nhôm cao cũng đượctìm thấy trong nước cấp bên trong nhà và ở các vùng sử dụng nước ngầm bị acid hóa