Bài giảng Cơ sở ô nhiễm không khí

Trang 1 Giảng viên: Ths.. Phạm Thị Hồng Email: hongpt@tlu.edu.vn Trang 2 Chương 1 Trang 3 1.1 Thành phần hóa học trong khí quyển • Bầu khí quyển của trái đất có nhiều tầng khác nhau •

Trang 1

Giảng viên: Ths Phạm Thị Hồng Email: hongpt @tlu.edu.vn

Tel: 0966702615

Trang 2

Chương 1 Giới thiệu về bầu khí quyển và nguồn ô

nhiễm

Trang 3

1.1 Thành phần hóa học trong khí quyển

• Bầu khí quyển của trái đất có nhiều tầng khác nhau

• Dựa trên những đặc điểm về chuyển động động lực học của không khí

• Tầng thấp nhất - tầng đối lưu (Troposphere)

• Từ bề mặt trái đất tới độ cao 10-15 km

• Các hệ thống thời tiết hoạt động và quyết định khí hậu trên bề mặt trái đất

• Lớp ranh giới là phần thấp nhất của tầng đối lưu

• Nơi chịu tác động hàng ngày bởi những hoạt động xảy

ra trên bề mặt trái đất

Trang 4

• Phía trên tầng đối lưu là tầng bình lưu (Stratosphere)

• Ở độ cao 10-50km

• Không khí chuyển động theo chiều thẳng đứng rất chậm

• Sự chuyển giao năng lượng bức xạ chiếm ưu thế

• Có lớp ozon có vai trò quan trọng trong quá trình hấp thụ bức xạ tử ngoại (UV) từ mặt trời

Trang 5

• Tầng trung lưu (Mesosphere)

• Độ cao từ 50km đến khoảng 90km

• Nhiệt độ giảm mạnh theo độ cao

• Phía trên tầng trung lưu là tầng nhiệt lưu (Thermosphere)

• Nhiệt độ tăng lên rất nhanh

• Các khí (N2 và O2)bị phân tách thành các nguyên tử

• Áp suất giảm xuống rất thấp

• Tầng ngoại quyển (exosphere) nằm ngoài cùng bầu khí quyển

Trang 6

Trang 7

Trang 8

• Từ 60km trở lên là tầng điện ly (ionosphere)

• Quá trình ion hóa có vai trò khá quan trọng

• Được chia thành 3 tầng D, E, F đặc trưng bởi các dạng ion quang hóa

• Từ quyển (magnetosphere)

• Vùng không gian bao quanh

• Chịu điều khiển của từ trường trái đất

Trang 9

• Khoảng 90% tổng trọng lượng khí quyển tập trung ở tầng đối lưu

• Thành phần hóa học của khí quyển gồm

• N2 78%

• O2 21%

• Còn lại 1% là các chất khí khác và hơi nước

• Thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ và độ cao

Trang 10

gốc sơ cấp

• Được phát tán trực tiếp vào khí quyển

• Ozon được gọi là chất có nguồn gốc thứ cấp

• Sản phẩm của chuyển hóa hóa học

Trang 11

1.2 Các tác nhân gây ô nhiễm không khí

• Khái niệm “không khí sạch”

• gọi là không khí - là không khí phù hợp cho sự sống của con người và các loài động, thực vật

• Hàng ngày một người trung bình

• Hít, thở khoảng 15 kg không khí cho sự sống

• Yêu cầu là sự trong sạch của không khí

• Không khí (hay không khí ẩm) bao gồm

• Không khí khô

• Hơi nước tùy thuộc vào nhiệt độ và áp suất của khí quyển

Trang 12

Tên chất Công thức phân tử Tỷ lệ theo thể tích

Nitơ Oxy Argon Cacbon dioxit Neon

Heli Metan Kripton Hydro Nitơ ôxit Cacbon monoxít Ôzon

Sulfur dioxit Nitơ dioxit

N2 O2

Ar CO2

Ne

He CH4

Kr H2 N2O

CO O3 SO2 NO2

78,09 20,91 0,93 0,032 18ppm (*) 5,2 “ 1,3 “ 1,0 “ 0,5 “ 0,25 “ 0,10 “ 0,02 “ 0,001 “ 0,001 “

Trang 13

• Hơi nước tồn tại trong không khí ở trạng thái chưa bão hoà

Nhiệt độ ( o C) Nồng độ hơi nước bão hoà (%)

Trang 14

• Lượng hơi nước trong không khí có ảnh hưởng lớn đến vấn đề ô nhiễm môi trường

• Cùng với các yếu tố khác của khí quyển

• Là môi trường tạo nên các phản ứng hoá học giữa các chất ô nhiễm với nhau

• Với các chất khí có tính “háo nước” dễ tạo thành các axit

• Nguyên nhân tạo nên mưa axit

Trang 15

• Bên cạnh các thành phần chính của không khí

• Bất kỳ một chất ở dạng rắn, lỏng, khí được thải vào môi trường không khí

• Với nồng độ

• Đủ gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người

• Ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng, phát triển của động, thực vật

• Phá hủy vật liệu, làm giảm cảnh quan môi trường

• Gây ô nhiễm môi trường

• Nói khác đi là không khí đó đã bị ô nhiễm

Trang 16

• Ô nhiễm không khí

• Là thể pha trộn của các thể rắn, lỏng và khí

• Được phát tán nhanh nhờ các điều kiện khí hậu

• Các khối không khí chuyển động

• Làm cho chất ô nhiễm trở nên đậm đặc

• Thảm họa ô nhiễm có thể xảy ra

Trang 17

Nhân tố tự nhiên

Nhân tố con người

Trang 18

• Khí quyển

• Là môi trường trung gian

• Vận chuyển chất ô nhiễm từ nguồn gây ô nhiễm tới nguồn tiếp nhận chất ô nhiễm

• Để hiểu được quy luật vận chuyển và chuyển hóa chất ô nhiễm trong khí quyển

• cần có kiến thức cơ bản về khí tượng học, cơ học chất lỏng, hóa học, vật lý, toán học…

Trang 19

• Nguồn tiếp nhận chất ô nhiễm

• Là con người, động, thực vật và các đồ vật, công trình và cảnh quan môi trường…

• Để có biện pháp ngăn ngừa và giảm thiểu ô nhiễm đến nguồn tiếp nhận

• cần có kiến thức cơ bản về toán học, hóa học, sinh lý học, sinh vật học và y tế…

Trang 20

• Phân loại

• Theo nguồn gốc phát sinh

• Nguồn tự nhiên

• Núi lửa, động đất, bão cát,

• Phân tán phấn hoa, mùi hôi của các quá trình phân hủy sinh học

• Nguồn nhân tạo:

• Nguồn cố định: đốt khí thiên nhiên, dầu, củi, trấu …… Các nhà máy công nghiệp

• Nguồn di động: khí thải xe cộ, máy bay, tàu hỏa

Trang 21

• Phân loại

• Theo tính chất hoạt động

• Do các quá trình sản xuất: công nghiệp, nông nghiệp

• Do giao thông vận tải: xe cộ, máy bay, tàu hỏa …

• Do sinh hoạt: các quá trình sử dụng nhiên liệu

• Do tự nhiên: từ núi lửa, động đất, bão cát …

Trang 22

• Vùng ô nhiễm: khu chăn nuôi lớn, khu tập trung nhiều nhà máy, xí nghiệp công nghiệp…

Trang 23

• Phân loại

• Theo EPA: có 4 nguồn gốc cơ bản

• Các phương tiện giao thông vận tải

• Các quá trình đốt cháy nhiên liệu

• Các quá trình chế biến công nghiệp

• Sự thải bỏ các chất rắn

Trang 24

• Nguồn công nghiệp

Trang 25

Trang 26

Trang 27

1.3 Chất ô nhiễm không khí

• Phân loại

• Dựa vào nguồn gốc sử dụng nguyên vật liệu

• Chất ô nhiễm từ quá trình đốt: khí thiên nhiên, dầu, củi, trấu phục vụ cho các quá trình cung cấp nhiệt cho máy phát điện, nồi hơi, các quá trình sưởi ấm, sấy

nóng hoặc các quá trình khác

• Các chất ô nhiễm sinh ra từ các quá trình công nghệ khác nhau: trong quá trình sản xuất, giao thông vận tải

Trang 28

• Phân loại

• Dựa vào nguồn gốc phát sinh

• Chất ô nhiễm sơ cấp: các chất ô nhiễm thải trực tiếp

quá trình đốt nhiên liệu

• Chất ô nhiễm thứ cấp: các chất được tạo thành từ các chất ô nhiễm sơ cấp do các quá trình biến đổi hóa học trong khí quyển

trong khí quyển của SOx là chất ô nhiễm thứ cấp

Trang 29

• Phân loại

• Theo tính chất vật lý

• Chất ô nhiễm thể rắn: các loại bụi

• Chất ô nhiễm thể lỏng: các loại hơi dung môi

• Chất ô nhiễm thể khí: các loại hơi khí độc

Trang 30

• Quá trình lấy mẫu và phân tích khí thải

• Tại nguồn cho phép xác định chủng loại và nồng độ của chất ô nhiễm sơ cấp

• Trong khí quyển xác định chủng loại và nồng độ của các chất ô nhiễm thứ cấp

Trang 32

• Ô nhiễm do bụi

• Bụi bay

• Kích thước từ 0,001 - 10µm

• Tro, muội, khói và những hạt rắn nhỏ

• Chuyển động theo kiểu Brao hoặc rơi xuống đất với vận tốc không đổi theo định luật Stok

• Xâm nhập và gây tổn thương nặng cho phổi

Trang 34

• Phân loại

• Theo nguồn gốc

• Bụi tự nhiên (bụi do động đất, núi lửa…);

• Bụi thực vật (bụi gỗ, bông, bụi phấn hoa…);

• Bụi động vật (len, lông, tóc…);

• Bụi nhân tạo (nhựa hóa học, cao su, cement…);

• Bụi kim loại (sắt, đồng, chì…);

• Bụi hỗn hợp (do mài, đúc…)

Trang 36

• Phân loại

• Kích thước khi hít thở

• < 0,1µm giữ lại trong phế nang của phổi

• 0,1-5µm ở lại phổi chiếm 80-90%

• 5-10 µm khi hít vào được đào thải

• > 10µm thường đọng lại ở mũi

Trang 37

• Khái niệm PM10 và PM2.5

Trang 38

• Khái niệm PM10 và PM2.5

Trang 39

• Phân loại

• Theo tác hại

• Bụi nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen)

• Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, nổi ban…(bụi bông, gai, phân hóa học, một số tinh dầu gỗ…)

• Bụi gây ung thư (bụi quặng, crôm, các chất phóng xạ…)

• Bụi gây xơ hóa phổi (thạch anh, quặng amiăng…)

Trang 40

• Tính chất lý hóa của bụi

• Tính phân tán

• Phân tán là trạng thái của bụi trong không khí,

• Phụ thuộc vào trọng lượng hạt bụi (sức nặng)

• Sức cản của không khí

Trang 41

• Bụi có kích thước lớn, sức nặng lớn hơn sức cản nên sẽ rơi theo vận tốc tăng dần (rơi có gia tốc)

• Những hạt có kích thước lớn sẽ rơi xuống đất còn các hạt bé hơn sẽ bay trong không khí

• Bụi cỡ 2µm chiếm 40-90%

Trang 42

Trang 43

Số liệu cho thấy % bụi lắng đọng ở đường hô hấp trên tăng theo kích thước hạt bụi, bụi đọng lại ở phế bào thường là những hạt bụi dưới 2 µm

Trang 44

• Tính nhiễm điện của hạt bụi

• Điện tích của hạt bụi xác định nhờ kính hiển vi

• Bụi đặt trong một điện trường 3000 Volt sẽ bị hút với tốc độ khác nhau tùy theo kích thước

Trang 45

• Tính nhiễm điện của hạt bụi

Trang 47

• Hiện tượng này là sự sa lắng của các hạt bụi do

sự giảm tốc độ chuyển động của các phân tử khí theo nhiệt độ

Trang 48

• Sấy các loại nông sản, rau quả, gỗ

• Đốt phá rừng, làm rẫy, quá trình nấu ăn…

• Nhiên liệu đốt

• Xăng, dầu (DO, FO, dầu hỏa…)

• Than đá, củi, trấu, mùn cưa…

Trang 50

• Ô nhiễm không khí do hơi khí độc

• Ô nhiễm do giao thông vận tải

• Xe cộ, tàu hỏa, máy bay, tàu thủy…

• Sử dụng các loại nhiên liệu: xăng, dầu FO, DO, than

đá

• Lượng khí thải sinh ra tuỳ thuộc vào tính năng kỹ thuật của các phương tiện, chế độ vận hành

Trang 51

• Ô nhiễm do giao thông vận tải

Trang 52

• Do hoạt động sản xuất công nghiệp

• Ngoài các chất ô nhiễm do các quá trình đốt nhiên liệu

• Mỗi ngành sinh ra những chất ô nhiễm đặc trưng, không có nguyên tắc xác định chung

• Công nghiệp gang thép

• Bụi quặng, oxyt sắt, các hợp chất flo

• Khí thải chứa bụi, các khí thải đốt lò nung

Trang 53

• Công nghiệp chế biến dầu mỏ

• Hydrocarbon, các hợp chất chứa lưu huỳnh có mùi

• Các nhà máy phân bón supper phốt phát

• HF, SiF4, H2SiF6, H2SO4, H3PO4, phốt phát

• Các nhà máy tơ nhân tạo

• Các chất có mùi hôi như các hợp chất chứa lưu huỳnh CS2, H2S

Trang 54

Trang 55

• Các hoạt động sản xuất nông nghiệp

• Phun thuốc trừ sâu

• Sử dụng các loại phân bón cho lúa và cây trồng

Trang 56

• Ô nhiễm không khí do các chất khí vô cơ

• Hợp chất sulfur: (SO2, SO3) và H2S

• Hợp chất nitro: Nitro oxit (NO2, NO)

• Hợp chất của clo: khí Cl2 và HCl

• Hợp chất của flo: tetra florua silic (SiF4), HF

• Hợp chất của cacbon: CO và CO2

• Chất ôxy hóa: Ozon và nitro oxit (NO2)

Trang 57

• Dẫn xuất của hydro cacbon

• Có thể được coi là chất bị ôxi hóa như là andehit và acrolein

Trang 58

• Ô nhiễm không khí do mùi

• Thực chất đều là các loại hơi khí độc

• Các chất gây mùi (mùi hôi và mùi thơm) đều phát sinh từ các quá trình tự nhiên và các hoạt động kinh tế xã hội

Trang 59

• Hoạt động công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp

• Các nhà máy sản xuất giấy, dệt nhuộm, phân bón, thuốc trừ sâu, hoá chất (sơn, vernis, cán cao su, chế biến mủ cao su, chế biến thực phẩm…)

• Chế biến lương thực, thức ăn gia súc, thực phẩm (nước mắm, bánh kẹo, hạt điều, thuốc lá, lò giết mổ, thuỷ sản)…

• Trong nông nghiệp

• Chăn nuôi gia súc, gia cầm như heo bò, trâu, gà…

Trang 60

• Giao thông vận tải

• Xăng dầu

• Các loại nguyên vật liệu chuyên chở trên đường

• Dịch vụ thương mại

• Các kho chứa hàng, chứa nguyên liệu, thành phẩm

• Chợ, các cửa hàng bán lương thực, thực phẩm, thuốc trừ sâu

• Nhà hàng, khách sạn, bệnh viện …

Trang 61

• Các sinh hoạt của con người

• Nấu ăn …

• Các quá trình phân huỷ tự nhiên của các loại động, thực vật

Trang 62

• Các sinh hoạt của con người

• Nấu ăn …

• Các quá trình phân huỷ tự nhiên của các loại động, thực vật

Trang 63

• Ô nhiễm tiếng ồn

• Tiếng ồn do nhiều nguồn khác nhau:

• Giao thông vận tải

• Âm thanh

• Xây dựng công trình

• Máy móc, thiết bị gia đình

• Vận chuyển đồ đạc …

Trang 64

• Ô nhiễm nhiệt

• Nguồn gây ô nhiễm

• Quá trình đốt các loại nhiên liệu: dầu, than đá, củi, trấu, khí đốt …

• Các quá trình công nghệ sản xuất

• Các lò nấu giấy, các lò nung, các quá trình sấy

• Các bể dung dịch có nhiệt độ cao

• Máy móc, thiết bị, các loại đèn chiếu sáng

• Nhiệt tỏa ra từ người công nhân…

Trang 65

• Ô nhiễm nhiệt

• Nguồn gây ô nhiễm

• Nhiệt truyền qua các kết cấu công trình

• Mái nhà, tường nhà, nền nhà…

Trang 66

1.4 Một số hiểm họa ô nhiễm không khí

• Biến đổi khí hậu

• El Nino là hiện tượng nóng lên ở phía Đông Thái Bình Dương, chủ yếu tập trung ở vùng xích đạo

• El Nino sẽ làm nóng bầu khí quyển và thay đổi dòng đối lưu trên toàn cầu

• Luồng khí áp trên Thái Bình Dương sẽ mạnh hơn và khiến nhiều cơn bão lớn xảy ra

• Bắc Mỹ và Nam Mỹ sẽ có nhiều trận mưa lớn

• Nam Á và Úc sẽ xuất hiện tình trạng khô hạn bất thường, dẫn đến hạn hán

Trang 67

• Biến đổi khí hậu

• El Nino năm 1997 đã gây ra

• Nhiều vùng Nam Mỹ đã phải ứng chịu những đợt mưa lớn khiến lũ lụt và lở đất diễn ra (California)

• Phía bên kia Thái Bình Dương, Indonesia hạn hán khủng khiếp, nhiều cánh rừng ở Đông Nam Á bốc cháy

Trang 68

• “Nghịch đảo nhiệt” – Temperature Inversion

• Một số sự kiện điển hình trong đầu thế kỷ 20 do khí thải công nghiệp gây ra

• “nghịch đảo nhiệt” kìm hãm khí thải không phát tán lên cao gây ra hiện tượng đầu độc thành phố

• Năm 1930 ở thành phố thuộc thung lũng Manse của Bỉ

• Năm 1948 ở dọc thung lũng Monongahela (Donora, Pennsylvania, Mỹ)

• Hàng trăm người đã chết và rất nhiều người khác bị ảnh hưởng tới sức khỏe

Trang 69

• “Nghịch đảo nhiệt” – Temperature Inversion

• Tháng 8/1969 không khí ô nhiễm bị “tù hãm” lâu ngày đã bao phủ từ Chicago và Milwankee tới New Orleans và

Philadelphia (Mỹ) gây rất nhiều thiệt hại

Trang 70

Trang 71

• Nghịch nhiệt

• Nguyên nhân

• Làm lạnh lớp không khí từ bên dưới

• Làm nóng lớp không khí từ phía trên

• Chuyển động của lớp không khí lạnh bên dưới lớp không khí ấm

• Chuyển động của lớp không khí ấm bên trên lớp không khí lạnh

Tiêu đề	Cơ sở ô nhiễm không khí
Người hướng dẫn	Ths. Phạm Thị Hồng
Trường học	Thái Nguyên University

Định dạng
Số trang	463
Dung lượng	15 MB