tổng quan về mưa axit

Mưa axít lần đầu tiên được nhà khoa học Robert Angus Smith ghi nhận tại Anh vào năm 1872 qua việc quan sát các hiện tượng công trình bằng đá và gạch bị “Acid Rain” ăn mòn, các cơn mưa ax

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ MƯA AXIT

Theo các nhà khoa học thì sau trận mưa acid đầu tiên đã xuất hiện từ rất lâu trên trái đất, khoảng 65 triệu năm trước Từ đó cho đến nay hiện tượng mưa acid đã gây ra những hậu quả hết sức nghiêm trọng trên hành tinh của chúng ta

Ở Mỹ, chỉ tính riêng năm 1977, đất nước này đã thải vào bầu khí quyển 31 triệu tấn oxit sulfur và 22 triệu tấn oxit nitro 80% oxit sulfur là do hoạt động của các thiết bị tạo năng lượng, 15% là do hoạt động đốt cháy của các 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 để chuyển hóa thành năng lượng và phần còn lại cũng do các nguồn khác nhau Cho đến nay, nước Mỹ vẫn là quốc gia thải vào bầu khí quyển lượng khí gây ô nhiễm thế giới nhiều nhất thế giới

Vào năm 1967, một cây cầu ở Ohio (Hoa Kỳ) đã bất ngờ đổ sập làm chết hàng chục người Nguyên nhân của thảm họa này được các nhà khoa học xác định là

do “Acid Rain”- mưa axít 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 kỳ nguy hại đó là trận mưa có nồng độ axít cao nhất trong lịch sử được ghi nhận Bạn hãy tưởng tượng nước mưa đó tương đương với dung dịch axít dùng để đổ bình acquy cho xe hơi Một trận mưa axít khác ở New England có độ pH thấp không kém đã làm lớp vỏ sơn của các xe ô tô đỗ ngoài trời mưa bị ăn mòn trực tiếp và tróc ngay tại chỗ Hằng năm, mưa axít “đốt” của nước Mỹ 5 tỷ USD

Tại châu Âu, thực trạng mưa acid diễn ra hết sức nghiêm trọng, gây những hậu quả nặng nề Mưa axít lần đầu tiên được nhà khoa học Robert Angus Smith ghi nhận tại Anh vào năm 1872 qua việc quan sát các hiện tượng công trình bằng đá

và gạch bị “Acid Rain” ăn mòn, các cơn mưa axit hầu hết diễn ra ở vùng Perth (Scotland): độ axit cao gấp 500 lần so với axit trong tự nhiên Ngay tại thủ đô

London, mưa acid đang tàn phá nghiêm trọng các công trình nghệ thuật bằng đá

từ thế kỉ 18,19, như nghị viện Anh, Tu viện Westminter và nhà thờ Saint Paul

Ở khu vực Bắc Âu thảm họa mưa axít năm 1959 biến 15.000 hồ, thành những hồ chết do nồng độ axít quá cao Năm 1984, khu rừng Đen nổi tiếng của Đức bị mưa axít tàn phá nghiêm trọng

Cơn mưa axit đầu tiên được chỉ ra là vào những năm 50 thế kỉ 20 tại Na-Uy, khiến rất nhiều loài cá trong các hồ của Na-Uy bị thoái hóa.Tại Thụy Điển, 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 axit

Tại Đức, hơn một nửa các cánh rừng của miền tây nước này hiện nay đang ở trong những mức độ bị phá hủy khác nhau và giá trị lượng cây gỗ bị hủy hoại bởi mưa axit ước tính đạt 800 triệu đô la hàng năm

Ở Việt Nam10 năm trước, mưa axit chỉ được phát hiện ở Lào Cai thì đến cuối năm 2002, toàn bộ 9 trạm quan trắc mưa axit trên toàn quốc đều thấy mưa axit

Tỷ lệ số mẫu mưa axit ở các tỉnh miền Đông Nam Bộ (Biên Hoà, thành phố Hồ Chí Minh, Bình Dương) là lớn nhất (chiếm 27 – 29% số mẫu nước mưa)

Theo việt báo : Sáng 11/3/2011, UBND huyện Điện Bàn (tỉnh Quảng Nam) cho biết, liên tục những ngày qua (từ 7 đến 11-3), trên địa bàn huyện đã xuất hiện nhiều đợt mưa axit kéo dài gây thiệt hại nghiêm trọng cho các loại cây trồng, đặc biệt hoa màu Theo thống kê chưa đầy đủ, có ít nhất gần 250 ha đậu và gần 350

ha bông vải vừa xuống giống đã bị mất trắng.(http://vietbao.vn/Xa-hoi/Quang-Nam-Hoa-mau-thiet-hai-do-mua-axit/40189944/157/)

PHẦN 2: NỘI DUNG

1 Một số khái niệm

1.1 lắng đọng acid (deposition)

Lắng đọng acid là hiện tượng được tạo thành trong điều kiện khí quyển bị ô nhiễm các khí SO2, NOx lắng đọng xuống bề mặt trái đất ở dạng khô như, bụi, khí gas, khí có tính acid, ở dạng ướt (trước đây quen gọi chung là Mưa acid ); mưa tuyết, sương mù, hơi nước có tính acid

1.2 Mưa aicd (acid rain)

Mưa acid là một hiện tượng tự nhiên, khái niệm dùng để chỉ các cơn mưa có độ

pH thấp hơn 5,6

2 Nguyên nhân

Nguyên nhân của mưa acid là do trong nước mưa có hoà tan những khí SO2, SO3,,NO, NO2, N2O Các khí này hoà tan trong nước mưa tạo ra các acid tương ứng của chúng, làm cho độ pH thấp gây nên hiện tượng mưa acid , các khí này có nguồn gốc từ tự nhiên trong các hoạt động của núi lửa, nhưng chủ yếu chúng được thải ra từ các hoạt động của con người trong đó chủ yếu từ hoạt động của ngành công nghiệp

3 Cơ chế hình thành mưa acid

Cơ chế hình thành mưa acid là cơ chế hình thành những chất hoá học hình thành lên acid, đó là SO2, NOx,các chất này từ các nguồn khác nhau được thải vào bầu khí quyển trong khí quyển những chất này trải qua nhiều phản ứng hoa học khác

nhau,kết hợp 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

Trong thành phần các chất đốt tự nhiên như than đá và dầu mỏ có chứa một lượng lớn lưu huỳnh, còn trong không khí lại chứa nhiều nitơ Quá trình đốt sản sinh ra các khí độc hại như :lưu huỳnh đioxit (SO2 ) và nitơ đioxit (NO2 ) Các khí này hòa tan với hơi nước trong không khí tạo thành các axit sunfuric (H2SO4)

và axit nitric(HNO3) Khi trời mưa, các hạt axit này tan lẫn vào nước mưa, làm

độ pH của nước mưa giảm Nếu nước mưa có độ pH dưới 5,6 được gọi là mưa axit Do có độ chua khá lớn, nước mưa có thể hoà tan được một số bụi kim loại

và ôxit kim loại có trong không khí như ôxit chì, làm cho nước mưa trở nên độc hơn nữa đối với cây cối, vật nuôi và con người

Quá trình này diễn ra theo các phản ứng hoá học sau đây:

* Lưu huỳnh:

S + O2 → SO2

Quá trình đốt cháy lưu huỳnh trong khí oxi sẽ sinh ra lưu huỳnh điôxít

SO2 + OH· → HOSO2

Phản ứng hoá hợp giữa lưu huỳnh điôxít và các hợp chất gốc hiđrôxyl

HOSO2 + O2 → HO2 + SO3

Phản ứng giữa hợp chất gốc HOSO2 và O2 sẽ cho ra hợp chất gốc HO2 và SO3

(lưu huỳnh triôxít)

SO3 + H2O → H2SO4

Lưu huỳnh triôxít SO3 sẽ phản ứng với nước và tạo ra axít sulfuric (H2SO4) Đây chính là thành phần chủ yếu của mưa axít

* Nitơ:

N2 + O2 → 2NO

2NO + O2 → 2NO2

3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

Axít nitric HNO3 chính là thành phần của mưa axít

4 Những ảnh hưởng của mưa acid

4.1 Ảnh hưởng của mưa acid lên ao hồ và hệ thủy sinh vật

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 kim loại độc xuống ao hồ Ngoài ra vào mùa xuân khi băng tan, acid (trong tuyết) và kim loại nặng trong băng theo nước vào các ao hồ và làm thay đổi đột ngột pH trong ao hồ, hiện tượng này gọi là hiện tượng "sốc" acid vào mùa xuân Các thủy sinh vật không đủ thời

gian để thích ứng với sự thay đổi này Thêm vào đó mùa xuân là mùa nhiều loài đẻ trứng và một số loài khác sống trên cạn cũng đẻ trứng và ấu trùng của nó sống trong nước trong một thời gian dài, do đó các loài này bị thiệt hại nặng Acid sulfuric có thể ảnh hưởng đến cá theo hai cách: trực tiếp và gián tiếp Acid

sulfuric ảnh hưởng trự c tiếp đến khả năng hấp thụ oxy, muối và các dưỡng chất

để sinh tồn Đối với các loài cá nước ngọ t acid sulfuric ảnh hưởng đến quá trình cân bằng muối 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 Việ c mất cân bằng muối Canxi làm giảm khả năng sinh sản của các, trứng của nó sẽ bị hỏng và xương sống của chúng bị yếu đi Muối đạm cũng ảnh hưởng đến cá, khi nó bị mưa acid rửa trôi xuống ao hồ nó sẽ thúc

đẩy sự phát triển của tảo, tảo quang hợp sẽ sinh ra nhiều oxygen Tuy nhiên do cá

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

Các ảnh hưởng của 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 (như phù du, stonefly), đây là nguồn thức 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

do thiếu dinh dưỡng Cá 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

Hơn nữa, do hiện tượng tích tụ sinh học, khi các loài chim sống ở các vung này,

ăn các loài thuy sinh bị nhiễm các độc tố đó và tich tụ lai trong cơ thể chúng Do

đó, hệ sinh thái bị biến đổi dẫn đến suy thoái hiện tượng mất cân bằng sinh thái khi con người ăn các loại cá có chứa độc tố, các độc tố này sẽ tích tụ trong cơ thể con người và gây nguy hiểm đối với sức khoẻ con người

Bạn có biết theo tiêu chuẩn an toàn lương thực của Canada, lượng muối thủy ngân trong các sông hồ chỉ được ở mức 0,005 ppm Nhưng hiện nay người

Eskimos và người dân da đỏ ở mộ t số vùng của Canada ăn thịt cá và hải cẩu có hàm lượng thủy ngân lên đến 17,5, thậm chí 32,7 ppm

4.2 Ảnh hưởng của mưa acid lên thực vật và đất

Một trong những tác hại nghiêm trọng của mưa acid là các tác hại đối với thực vật và đất Khi có mưa acid, các dưỡng chất trong đất sẽ bị rữa trôi Các hợp chất chứa nhôm 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 nói ở trên, không phải toàn bộ

SO2 trong khí quyển được chuyển hóa thành acid sulfuric mà một phần của nó có thể lắng đọng trở lại mặt đất dưới dạng khí SO2 Khi khí này tiếp xúc với lá cây,

nó sẽ làm tê liệt các thể soma của lá cây gây cản trở quá trình quang hợp Một thí nghiệm trên cây Vân Sam (cây lá kim) cho thấy, khi phun một hỗn hợp acid sulfuric và acid nitric có pH từ 2,5 - 4,5 lên các cây Vân Sam con sẽ làm xuất hiện và phát triển các vết tổn thương có màu nâu trên lá của nó và sau đó các lá này rụng đi, các lá mới sẽ mọc ra sau đó nhưng với một tốc độ rất chậm và quá trình quang hợp bị ảnh hưởng nghiêm trọng

4.3 Ảnh hưởng đến khí quyển

Mưa axít gây ảnh hưởng đến hệ thống khí quyển Nó góp phần gây hiệu ứng nhà kính 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 vùng thấp 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 Các sương 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 Nai tuyết loại động vật ăn địa y

4.4 Ảnh hưởng đến các công trình kiến trúc

Mưa axít làm giảm tuổi thọ của các công trình kiến trúc Những hạt mưa axít ăn mòn kim loại, đá, gạch của các tòa nhà, cầu, tượng đài Nó làm hư hỏng các hệ thống thông khí, các thư viện, viện bảo tàng và phá hủy các vật liệu như giấy,

vải khi các hạt acid khi rơi xuống nhà cửa và các bức tượng điêu khắc sẽ ăn mòn chúng Ví dụ như tòa nhà Capitol ở Ottawa đã bị tan rã bởi hàm lượng SO2

trong không khí quá cao Vào năm 1967, cây cầu bắc ngang sông Ohio đã sập làm chết 46 người nguyên nhân cũng là do mưa acid

Như ta đã nói ở trên, những tác động của mua aicd đến môi trường cũng như con người hết sức nghiêm trọng Mưa acid đã trở thành vấn nạn đối với con người Vấn nạn đó không chỉ bó gọn trong từng quốc gia, từng lãnh thổ,từng khu vực, mà nó mang tính toàn cầu Do đó, để giai quyết vấn đề trên không thể chỉ

bó hẹp trong từng quốc gia mà cần có sự hợp tác toàn thể các nước trên toàn thế giới giải quyết vấn đề mưa aicd, chúng ta không chỉ chú ý đến cộng nghệ xử lí cũng như khăc phục hậu quả mưa acid gây ra mà còn chú ý đến nguôn gốc gây ra mưa acid và quản lí nó

5 Biện pháp quản lí nguồn ô nhiễm

5.1 Biện pháp quản lí nguồn ô nhiễm.

Biện pháp quản lí tức là chúng ta quản lí nguồn gây ô nhiễm, không cho các nguôn khí này phát sinh và xả tự do vào môi trường Để làm được điếu đó, chúng

ta có thể xây dựng công ước, điều luột về môi trường trong việc xả và thải các khí trên Công ước điều luột đó phải được áp dụng trên toàn cầu các quôc gia phải thực hiện Hơn thế trong từng quốc gia cần có biện pháp ngăn ngừa phát thải các nguồn khí ô nhiễm nói trên

Hợp tác là sự quan tâm tất cả các quốc gia, không phân biệt phát triển hay không phát triển Hợp tác chính là sự giúp đỡ của các nước phát triển đối với các nước nghèo trong việc khắc phục và xử lí hậu quả của mưa acid Tôn trọng chính là việc thực hiện các công ước hay điều luột quốc tế về môi trường Đó chính là công ước Kyoto, công ước Born hay công ước về nhiễm bẩn bầu không khí trong phạm vi rộng (LRTAP)

Ngoài ra, chúng ta có thể xây dựng điều luật về môi trường CAA như nước Mỹ

đã áp dụng hay xây dựng luật thuế về việc xả thải các chất khí gây ra mưa acid ở các nước phat triển, thuế này được đánh trên giá bán nhiên liệu

Trong tưng quốc gia, ngoài việc tham gia các công ước quốc tế về môi trường thê giới mà từng quôc gia cần xây dựng điều luôt riêng phù hợp với hoàn cảnh

từng nước các nước có thể ghi sổ đen những thành phố hay địa điểm gây ô nhiễm để theo dõi và sử phạt

Bên cạnh đó nhà nước luôn cần có chương trình giáo dục tuyên truyền người dân

có ý thức trong việc bảo vệ môi trường

5.2 Các biện pháp công nghệ

Các khí gây ô nhiễm hay gây mưa acid khi đã phát thải vào môi trường thì chúng

ta không thể làm sạch khí quyển được Do vậy chúng ta chỉ có thể dùng biện pháp công nghệ giảm thiểu hay hấp thu các khí trên trước khi chúng xả vào bầu khí quyển

5.2.1.Làm sạch anhydryt sunfurơ SO2

5.2.1.1 Phương pháp làm sạch SO 2 bằng sữu vôi

Khí SO2 được thu hồi trong tháp rửa bằng sữu vôi, sữu vôi tác dụng với SO2 theo phản ứng:SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O

Khí chứa SO2 được dẫn vào trong tháp rửa, lượng khí này được rửa bằng dung dịch vôi sữa dưới dạng phun Lượng vôi sữa này cần được dùng với lượng lớn tránh bị tắc trong lớp ô đệm do phản ứng CaSO3 và thạch cao CaSO4 H2O Đối với phương pháp này, có thể thay dịch vôi sữa bằng vôi bột

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2

5.2.1.2 Phương pháp làm sạch SO 2 bằng Amoniac

Sau khi làm làm sạch bụi trong khí, nếu còn chứa SO2 với hàm lượng nhất định thì khí được làm nguội đến nhiệt độ 35- 400C sau đó rửa khí bằng dung dịch chứa (NH4)2SO3 Khi đó phản ứng trong thiết bị xảy ra:

(NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2NH4SO3

Kết quả phản ứng này cho thu hồi SO2 Khi đun dung dịch nhận được là amon bisunfit đến nhiệt độ sôi, phản ứng theo chiều nghịch cho ra SO2 Khí SO2 thu được với

nồng độ cao dùng để sản xuất lưu huỳnh nguyên tố, acid sunfuric và các sản phẩm khác

Chất hấp thụ trong phương pháp này được tái sử dụng thực hiện theo chu trình vòng

5.2.1.3 Phương pháp kẽm

Khí chứa SO2 cần làm sạch khi được rửa bằng dung dịch chứa ZnO, phản ứng xảy ra

như sau:

ZnO + SO2 +H2O = ZnSO3 H2O

Sản phẩm của phản ứng trên tồn tại dưới dạng rắn có thể tách ra khỏi dịch thể bằng

phương pháp lọc hoặc ly tâm, sau đó đem lung đến nhiệt độ 3500C được sản phẩm H2O,

SO3 ZnO ZnO được tái sử dụng lại trong chu trình trên

Theo phương pháp trên,

chúng ta có thể dung MgO thay cho ZnO vẫn đạt hiệu quả

5.2.2 Làm sạch nito oxit trong khí

Các khí NO, NO2, trong hỗn hợp khí thải có thể làm sạch theo phương pháp hấp phụ, dịch hấp phụ dùng thường là dịch kiềm hay chỉ nước không

3NO2 + H2O 2HNO3 + NO

Nito oxit (NO) sẽ bị oxy hoá trong không khí, vận tốc oxy hoá tuỳ thuộc nhiệt

độ, nồng độ NO, O2 Vì vậy phương pháp này đã hoàn lại 1/3 NO, nên sự làm