Ô nhiễm môi trường không khí pdf

Một số chất bị khử ngay trong khí quyển bởi các quá trình tự nhiên, do đó không gây ảnh hưởng gì.. Có hai loại ô nhiễm không khí chính là các chất ô nhiễm cơ bản, phát sinh từ các nguồn

Ô nhiễm môi trường không khí

Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ

MỤC TIÊU BÀI HỌC

Sau khi học xong bài này, học viên có khả năng:

1 Trình bày được những khái niệm cơ bản về ô nhiễm không khí

2 Liệt kê được các nguồn, thành phần của các chất ô nhiễm quan trọng và nêu được những ảnh hưởng đến sức khoẻ của những chất ô nhiễm này

3 Mô tả một số biện pháp kiểm soát ô nhiễm không khí quan trọng

4 Giải thích được những vấn đề môi trường toàn cầu liên quan tới ô nhiễm không khí

1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KHÍ TƯỢNG TRONG LĨNH VỰC Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

1.1 Khí quyển

Khí quyển của Trái đất có chứa khoảng 78% nitơ, 21% ôxi, 0,9% argon, 0,03% dioxitcacbon, 0 đến 4% hơi nước và một số khí khác ở dạng vết Khoảng 96% lượng không khí nằm ở tầng đối lưu, đó là khoảng không gian cao chừng 8 - 12 km trên bề mặt quả đất Phần lớn các chất ô nhiễm không khí thâm nhập vào tầng đối lưu này Tại đây, chúng hòa trộn theo phương vuông góc hoặc nằm ngang và thường tác động qua lại với nhau hoặc với các thành phần tự nhiên khác trong khí quyển như khí ô zôn

Có rất nhiều thông số để đánh giá khí tượng và các ảnh hưởng đến khí tượng Nhưng trong lĩnh vực ô nhiễm không khí, hai thông số quan trọng nhất là tính ổn định của khí quyển và gió (hướng gió và vận tốc gió)

1.2 Sự ổn định của khí quyển

Khi một lượng không khí bốc lên trong tầng đối lưu của khí quyển, nó sẽ giảm nhiệt

độ qua việc giãn nở đẳng nhiệt Nếu đây là không khí khô, tỉ lệ giảm nhiệt độ là 0,980C/100m Tỉ lệ này được gọi là "gradient đẳng nhiệt khô" và có giá trị luôn âm Khí quyển được gọi là:

• "trung tính" nếu có gradient nhiệt độ bằng gradient đẳng nhiệt

• "ổn định" nếu có gradient nhiệt độ ít âm hơn, thậm chí dương

• "bất ổn định" nếu có gradient nhiệt độ âm nhiều hơn so với gradient đẳng nhiệt (Xem hình 3.3)

18

-Hỡnh.1 Cỏc trạng thỏi của khụng khớ theo gradient nhiệt độ

Trong những ngày nắng, khụ, khụng mõy, lặng giú; khớ quyển cú thể thể hiện cả 3 trạng thỏi trờn

Ở tầng bỡnh lưu, khớ quyển rất ổn định do gradient nhiệt độ bằng 0 Cỏc chất ụ nhiễm xõm nhập vào lớp này (chủ yếu do nỳi lửa) sẽ bị giữ lại lõu hơn trong trường hợp nếu như chỳng vào lớp đối lưu

1.3 Giú

1.3.1 Vận tốc giú

Vận tốc giú trờn bề mặt Trỏi đất thay đổi theo mựa, theo thời gian trong ngày và hoàn cảnh địa lý của từng khu vực Vận tốc giú trung bỡnh ở Hà Nội khoảng 2,5 m/s Vận tốc giú tăng lờn cựng với độ cao (chủ yếu trong tầng đối lưu) do giảm ma sỏt với bề mặt quả đất Vận tốc giú trờn bề mặt Trỏi đất trong những thời điểm khớ quyển bất ổn định lớn hơn so với lỳc khớ quyển ổn định Vận tốc giú lớn gia tăng khả năng hũa trộn đứng cũng như nằm ngang, đưa gradient nhiệt độ về gradient đẳng nhiệt khụ Khi vận tốc giú lớn hơn

6 m/s, cú thể nhận thấy khớ quyển chuyển từ trạng thỏi ổn định sang trung tớnh

Đẳng nhiệt, dT/dZ = -9,8oC/km (trung tính)

Trên đẳng nhiệt, dT/dZ = -12oC/km (bất ổn định)

Về ban đêm, lớp khí lạnh và đặc sát mặt đất có xu thế tràn xuống thung lũng Về ban ngày, khi có mặt trời đốt nóng, xảy ra trường hợp ngược lại: khí nóng được nâng lên theo sườn thung lũng có mặt trời chiếu nắng Tương tự ở những vùng ven biển, về ban ngày không khí nóng trên mặt đất bay lên, nhường chỗ cho không khí lạnh từ biển thổi vào Về ban đêm, trái đất lạnh hơn biển tạo ra những luồng không khí lạnh từ đất liền thổi ra biển Núi có thể là những vật cản của những luồng gió thấp, ảnh hưởng đến hướng gió

Hướng gió, vận tốc gió cũng như tính ổn định của khí quyển có ý nghĩa sâu sắc đến

sự ô nhiễm không khí và các biện pháp kiểm soát ô nhiễm Nhìn chung, khí quyển ổn định và vận tốc gió thấp dẫn đến nồng độ chất ô nhiễm trên bề mặt Trái đất cao Hướng gió có ý nghĩa quan trọng trong việc qui hoạch khu dân cư và những nguồn có khả năng gây ô nhiễm không khí (khu công nghiệp, lò đốt rác, đường giao thông v.v.)

1.4 Các quá trình của ô nhiễm không khí

Hình 3.3 cho thấy mối quan hệ giữa sự phát sinh, lan truyền, hòa loãng, biến đổi và các ảnh hưởng của ô nhiễm không khí Các chất ô nhiễm phát sinh vào khí quyển từ một

số nguồn nhất định Chúng lan truyền, được hòa loãng và biến đổi hóa học hoặc lý học trong khí quyển Các chất ô nhiễm này sẽ gặp các điểm tiếp nhận mà tại đó chúng sẽ ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người, tuổi thọ và bề mặt các công trình, cây xanh và một số mặt khác của môi trường Một số chất bị khử ngay trong khí quyển bởi các quá trình tự nhiên, do đó không gây ảnh hưởng gì Có hai loại ô nhiễm không khí chính là các chất ô nhiễm cơ bản, phát sinh từ các nguồn cụ thể như các quá trình sản xuất công nghiệp, giao thông , và chất ô nhiễm phụ được tạo ra từ các chất ô nhiễm cơ bản trong khí quyển như khí NO2, O3

20

-2 NHỮNG KHÁI NIỆM VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

Ô nhiễm không khí xảy ra khi không khí có chứa các thành phần độc hại như các loại khí, bụi lơ lửng, khói, mùi Hay nói cách khác những chất này trong không khí có thể ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ hoặc sự thoải mái của con người, động vật hoặc có thể dẫn đến nguy hại đối với thực vật và các vật chất khác Trong không khí bị ô nhiễm có chứa các loại khí, các hạt vật chất lơ lửng và các hạt chất lỏng dưới dạng bụi (aerosol) làm thay đổi thành phần tự nhiên của khí quyển Một số loại khí là những thành phần của không khí sạch như CO2 cũng sẽ trở nên nguy hại và là chất ô nhiễm không khí khi nồng độ của

nó cao hơn mức bình thường Ô nhiễm không khí có nguy cơ ảnh hưởng tới sức khoẻ con người và những thành phần khác của môi trường như đất, nước

Định nghĩa: ô nhiễm không khí là hậu quả của sự phát thải các chất nguy hại vào

khí quyển với nồng độ vượt quá ngưỡng chịu đựng của các quá trình tự nhiên (Yassi và các cộng sự, 20011)

3 SƠ LƯỢC LỊCH SỬ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

Trước Cách mạng Công nghiệp - thế kỷ thứ 19, ô nhiễm không khí (ÔNKK) vẫn chưa phải là một vấn đề trầm trọng, vì các chất ÔNKK được dần dần hoà tan vào khí quyển và không tạo ra những khu vực có nồng độ ô nhiễm cao

Kể từ khi con người bắt đầu sử dụng các loại nhiên liệu đốt (gỗ, than, và các chất khác) để chuyển nước thành hơi nước quay các tuốc-bin, con người đã bắt đầu phải đối mặt với các vấn đề ÔNKK Chính việc tạo ra động cơ hơi nước đã tạo điều kiện cho một

số quốc gia trong thời đó trở nên giàu có và hùng cường, và cuộc Cách mạng Công nghiệp đã làm tăng mức sống của con người, trong khi đó lại gây ra những nguy cơ đối với sức khoẻ con người và môi trường Con người luôn nỗ lực tìm kiếm sự giàu có mà không coi trọng tới những ảnh hưởng của sự phát triển đến xã hội và môi trường Chỉ tới khi những thảm hoạ ÔNKK xảy ra với nhiều trường hợp mắc bệnh và tử vong, loài người mới bắt đầu quan tâm đến hiện tượng ÔNKK

Vào tuần cuối của tháng 10 năm 1948, một lượng chất gây ÔNKK với nồng độ rất cao (được gọi là khói mù - smog) bao phủ quanh khu vực Donora, Pennsylvania và các khu vực lân cận Đám khói mù này bao bọc toàn bộ thị trấn Donora vào sáng ngày thứ tư

27 tháng 10, làm giảm tầm nhìn của người dân địa phương Vào khoảng 2 giờ sáng ngày

thứ bảy, trường hợp tử vong đầu tiên xảy ra Các trường hợp tử vong vẫn tiếp tục được báo cáo lên và tới đêm ngày thứ bảy đã có 19 người bị chết Có thêm 1 người nữa bị ốm nặng và chết vào tuần sau đó Theo thống kê của Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ (1995), chỉ trong vòng năm ngày từ ngày 26 đến ngày 31 tháng 10, thảm hoạ này đã khiến cho 20 người chết và hơn 7000 người phải nhập viện hoặc ốm Nguyên nhân của thảm hoạ này được cho là do ô nhiễm của các khí SO2, CO và bụi kim loại từ khu công nghiệp gần đó (các nhà máy nhiệt điện, luyện quặng ), các chất ô nhiễm không khí này đã bị giữ lại, không được lưu chuyển đi do thiếu gió trong thời tiết ấm

Hình 3 Đường phố tại Donora bị chìm ngập trong khói và quang cảnh không khí bị ô nhiễm của khu công nghiệp gần Donora

Tại London, tháng 12 năm 1952, 4 năm sau thảm hoạ khói mù ở Donora, một thảm họa ÔNKK khác đã bao chặt thành phố này trong vòng 5 ngày Đám khói mù dày màu vàng rất đậm đặc bao trùm thành phố và người ta phải sử dụng khẩu trang khi đi lại, tầm nhìn giảm xuống chỉ còn hơn 3,5 mét Có khoảng hơn 4000 người tử vong trong thảm họa này và có tới thêm 700 người khác đã chết vào năm 1962 Nguyên nhân của thảm hoạ này được cho là do London đã bị ô nhiễm một lượng SO2 và khói lên tới hàng nghìn gam/m3

22

-Hình 4 Khói mù tại London, năm 1952

(Nguồn: http://www.met-office.gov.uk/education/historic/smog.html truy cập: 5/1/2005)

Thành phố New York cũng phải trải qua một số thảm kịch ÔNKK Lần ÔNKK trầm trọng nhất xảy ra vào năm 1965, với 400 người bị chết Những thảm hoạ ÔNKK này không chỉ xảy ra ở một số thành phố lớn hoặc những thành phố nằm xuôi theo chiều gió của những thành phố lớn Những thành phố nhỏ, chẳng hạn như thung lũng Meuse của Bỉ, cũng đã trải qua một thảm kịch ÔNKK vào năm 1930, với 63 người chết và 6.000 người

bị bệnh Những con số thống kê về thảm hoạ ÔNKK xảy ra trong lịch sử được đề cập ở Bảng 3.1

Bảng 3.1 Các thảm hoạ ÔNKK từ năm 1930

Vào năm 1990, trên toàn thế giới đã có tới 100 triệu tấn các oxit lưu huỳnh (SOx),

68 triệu tấn oxit nitơ (NOx), 57 triệu tấn các chất hạt lơ lửng (SPM) và 177 triệu tấn cacbon monoxit (CO) được thải vào khí quyển Trong số đó, các nước thuộc Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OCED) đã thải ra tới 40% SOx, 52% NOx, 71% CO và 23% SPM

4 CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

Có hai loại nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí :

- Nguồn ô nhiễm thiên nhiên như núi lửa, đất sa mạc, nước biển bay hơi, lũ lụt

- Nguồn ô nhiễm nhân tạo do các hoạt động của con người gây ra như các quá

trình sản xuất công nghiệp, giao thông, sinh hoạt

4.1 Nguồn ô nhiễm công nghiệp

4.1.1 Công nghiệp luyện kim

Các chất ô nhiễm chính là bụi, SO2, CO, H2S, HCN, phenol, NH3 v.v phát sinh từ các công đoạn sản xuất gang và thép Để luyện ra được 1 tấn thép, có khoảng 4 kg SO2

phát sinh

4.1.2 Công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng như xi măng, gạch ngói, bê tông

Chất ô nhiễm không khí chính là bụi, khí SO2,, CO, NOx Ở các nước đang phát triển, trình độ sản xuất còn lạc hậu, thiết bị kiểm soát môi trường hiệu quả thấp, đây là những nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí đáng kể Ví dụ, để sản xuất ra 540 tấn clinker từ 900 tấn vật liệu thô, có 4300 tấn khí thải được sinh ra trong đó có chứa 50 tấn bụi

4.1.3 Công nghiệp nhiệt điện

Tại các nhà máy nhiệt điện, để sản xuất ra điện cần phải đốt các nhiên liệu hóa thạch như than, dầu, diesel Do đó, chất ô nhiễm không khí chính là bụi than, khí SO2, CO

4.1.4 Công nghiệp hóa chất và luyện kim mầu

Khí thải của hai dạng công nghiệp này đặc trưng không phải qua khối lượng chất thải mà qua tính chất độc hại của các chất chứa trong đó Đó là các hơi axít, VOCs, florua, xyanua v.v

4.1.5 Các lò đốt chất thải

Đây là một biện pháp xử lý chất thải đô thị càng ngày càng được sử dụng rộng rãi Bên cạnh các ưu điểm của chúng, cũng cần phải nói rằng đây là những nguồn ô nhiễm không khí đáng kể bởi tro, các chất khí như SO2, NO2, CO, HCl, HF Ngoài ra còn phải

kể đến các kim loại và chất độc chứa trong khí thải như Cu, Zn, Cr, As, Cd, Hg, Pb, đioxin, và ô nhiễm đáng kể về mùi

4.2 Các nguồn ô nhiễm do giao thông

Ô nhiễm không khí do giao thông vận tải, đặc biệt là ở các khu đô thị lớn cũng là những nguồn ô nhiễm đáng kể Ở Mỹ, hơn một nửa lượng CO, hơn 1/3 lượng cacbua hydro và NOx phát sinh từ các nguồn giao thông Ống xả từ các động cơ đốt xăng còn là những nguồn phát sinh chì quan trọng Ngoài ra còn phải kể đến nguồn bụi thứ cấp (bụi đất, đá) do các phương tiện giao thông vận tải gây ra Tầu hỏa, tầu thủy chạy bằng nhiên liệu đốt cũng thải ra các chất khí ô nhiễm

4.3 Nguồn ô nhiễm do ngành công nghiệp xây dựng

24

-Ngành công nghiệp xây dựng là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính Tại Mỹ, ngành này là nguồn phát thải gần 4% các loại bụi lơ lửng, và cũng là một trong những nguồn gây ô nhiễm tiếng ồn quan trọng Mặc dù các hoạt động xây dựng cũng tạo ra ô nhiễm đất, tuy nhiên, những hoạt động này chủ yếu gây nên các vấn đề ô nhiễm không khí, nước và tiếng ồn

Các hoạt động xây dựng tạo ra ô nhiễm không khí như: giải phỏng mặt bằng, chạy các đầu máy diesel, đốt, các chất độc hại Tất cả các công trường xây dựng đều gây ô nhiễm bụi ở mức cao và có thể chúng sẽ lan rộng trong thời gian dài Bụi xây dựng thường là loại bụi PM10 – đây là loại bụi có đường kính nhỏ hơn 10 micro mét, loại bụ này mắt thường không nhìn thấy được Các nghiên cứu đã cho thấy bụi PM10 có thể thâm nhập sâu vào phổi và gây nên các vấn đề sức khoẻ nghiêm trọng như các bệnh: hen, viêm phế quản

và ung thư Một nguồn phát sinh PM10 trong xây dựng nữa là từ hoạt động của các động

cơ diesel, các động cơ xăng Các hoạt động sản sinh ra một dạng vật chất lơ lửng được gọi là: bụi diesel (diesel particulate matter – DPM), bụi này chứa bồ hóng, sunfat, silicat tất

cả những chất này kết hợp với những chất ô nhiễm khác trong khí quyển sẽ là những nguy

cơ nghiêm trọng tới sức khoẻ Ngoài ra sử dụng diesel còn thải ra các chất khác như CO, cacbua hydro, NOx, CO2

4.4 Các nguồn ô nhiễm do sinh hoạt của con người

Lượng chất ô nhiễm không khí do hoạt động của con người gây ra là rất nhỏ, nhưng rải rác ở các nơi, trực tiếp ảnh hưởng đến sinh hoạt hàng ngày Đó là các lò sưởi, bếp đun

sử dụng nhiên liệu đốt như than, ga, khí tự nhiên

5 NHỮNG ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

5.1 Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí lên sức khoẻ

Những nghiên cứu dịch tễ học cho thấy một hàm lượng lớn các chất ÔNKK góp phần vào hoặc gây ra các bệnh liên quan đến đường hô hấp Một nghiên cứu của trường Đại học Harvard cho thấy hàng năm có khoảng 60.000 người chết do các bệnh có liên quan đến ÔNKK dạng hạt bụi Riêng tại nước Mỹ có tới 28 triệu người mắc các bệnh hô hấp mạn tính vẫn thường xuyên phải tiếp xúc với khói mù độc hại hàng ngày làm cho bệnh của họ càng trở nên trầm trọng hơn Dưới đây là một số bệnh liên quan đến ÔNKK:

5.1.1 Hen phế quản

Hội chứng có đặc điểm là viêm niêm mạc phế quản làm tăng phản ứng của phế quản thường xuyên với nhiều tác nhân kích thích, dẫn đến co thắt cơ trơn phế quản, mức

độ co thắt phế quản thay đổi nhưng có thể tự hồi phục hoặc hồi phục sau khi dùng thuốc

cộm hiện nay Từ 1983 đến 1993, tỉ lệ mắc bệnh này ở Mỹ đã tăng 34% (Theo Viện Y tế quốc gia Mỹ) Các khu vực đô thị, đặc biệt là các khu có nồng độ các chất ÔNKK cao là những khu vực bị ảnh hưởng nhiều nhất Các chất hạt và SO2 là những chất ÔNKK có liên quan tới mắc hen suyễn

Cũng như trên thế giới, bệnh hen khá thường gặp ở Việt Nam, tỷ lệ lưu hành khoảng 2 – 6% dân số nói chung và khoảng 8 – 10% trong trẻ em

5.1.2 Viêm phế quản mãn tính

Viêm phế quản mạn tính xảy ra khi trong phế quản có 1 lượng lớn các chất nhầy được tạo

ra, dẫn tới ho kéo dài Hay nói cách khác, viêm phế quản mãn tính là tình trạng tăng tiết dịch nhầy của niêm mạc phế quản gây ho và khạc đờm liên tục hoặc tái phát từng đợt khoảng 3 tuần, ít nhất là 3 tháng trong 1 năm và kéo dài ít nhất là 2 năm liền Theo

nồng độ SO2 SO2 có thể gây kích thích mũi họng và phế quản Việc tiếp xúc nhiều lần với nồng

độ cao SO2 có thể làm cho cơ thể tạo ra quá nhiều chất nhầy như là một chất bảo vệ

• Viêm nhiễm phế quản mạn tính được Laenec mô tả năm 1826 và xếp vào nhóm bệnh phổi không đặc hiệu

• Các tác giả Mỹ thay danh từ viêm phế quản mạn tính bằng danh từ: bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (chronic obstructive pulmonary disease)

5.1.3 Khí phế thũng

Bệnh khí phế thũng đặc trưng bởi việc làm yếu thành các túi phổi, những túi không khí nhỏ bé trong phổi Khi bệnh phát triển, các túi khí này tăng về kích thước, giảm tính chất đàn hồi của nó, và thành các túi này bị phá huỷ Thở ngắn, thở gấp là dấu hiệu ban đầu của bệnh này NO2 được xác định là một trong những chất ÔNKK gây ra bệnh khí phế thũng

Các chất ÔNKK còn gây những ảnh hưởng cấp tính, thậm chí đôi khi dẫn đến tử vong Ví dụ: các chất hữu cơ bay hơi thường chỉ gây nhiễm độc cấp tính như suy nhược, chóng mặt, say, sưng tấy mắt, co giật, ngạt, viêm phổi, v.v Hoặc chỉ một lượng CO nhỏ hít vào cơ thể cũng có thể tạo ra lượng cacboxyhemoglobin (COHb) đáng kể và khi 70% hemoglobin trong máu bị chuyển thành COHb có khả năng gây chết người Hoặc tiếp xúc với khí NO2 ở nồng độ khoảng 5ppm sau một vài phút có thể ảnh hưởng xấu đến bộ máy

hô hấp, ở nồng độ 15-50 ppm sau một vài giờ sẽ nguy hiểm cho phổi, tim và gan, ở nồng

do các thành phần của khí quyển gây ra Điều này có thể giải thích như sau: bức xạ mặt trời là bức xạ sóng ngắn (0,4-0,8 nm), dễ dàng xuyên qua các lớp khí CO2, ô zôn và hơi nước chiếu xuống Trái đất Trong khi đó, bức xạ nhiệt do Trái đất phát ra có bước sóng dài hơn (10-15 µm), không có khả năng xuyên qua lớp khí CO2, O3, hơi nước và bị hấp thụ bởi khí quyển Do đó, nhiệt độ khí quyển bao quanh Trái đất tăng lên, dẫn đến việc gia tăng nhiệt độ Trái đất Việc gia tăng lượng CO2 vào khí quyển trong những năm gần đây chính là nguyên nhân gây ra việc nóng lên của Trái đất Nhiệt độ trung bình của Trái đất chỉ cần tăng 2oC cũng có thể dẫn đến những thay đổi đáng kể về khí hậu và nhiều hậu quả khác (băng tan, lũ lụt v.v.)

5.2.2 Khói quang hóa (Photochemical smog)

Khói quang hóa được tạo ra trong khí quyển do sự tương tác giữa ánh sáng mặt trời, cacbua hydro và ôxit nitơ Kết quả là ô zôn tích tụ lại và sinh ra một số chất ô nhiễm thứ cấp như formaldehyt, aldehyt, PAN (peroxy axetil nitrat) Các chất này thường là các chất kích thích, gây ho, đau đầu và các bệnh đường hô hấp Chúng làm giảm quá trình sinh trưởng của cây, phá hoại tế bào lá và gây tổn thương nhiều loại cây

5.2.3 Mưa axít

Mưa axít chủ yếu tạo ra do khí ôxit sulfur (khoảng 2/3) và khí ôxit nitơ (khoảng 1/3) Những khí này dễ dàng hòa tan vào nước, tạo thành axít sulfuric và axít nitric Các giọt axít nhỏ bé được gió mang đi và theo mưa rơi xuống bề mặt Trái đất Nước mưa ở

môi trường hoàn toàn không ô nhiễm có độ pH ≈ 5,6 Nước mưa (bao gồm cả nước mưa ở các dạng khác nhau như: tuyết, băng, sương mù v.v.) có độ pH < 5,6 đã được coi là mưa axít, nhưng tác hại của nó đối với động, thực vật chỉ xuất hiện khi độ pH ≤ 4,5

Một khái niệm mới bao hàm tất cả các dạng mưa axít hiện đang được sử dụng trên thế

giới đó là “lắng đọng axít”

Lắng đọng axít được tạo thành trong điều kiện khí quyển bị ô nhiễm do sự phát thải

quá mức các khí SO2, NOx từ các nguồn thải công nghiệp và có khả năng lan xa tới hàng trăm, hàng ngàn kilomet Thuật ngữ “Lắng đ ng a í t” bao gồm cả hai hình thức: lắng

đọng khô (dry deposition) và lắng đọng ướt (wet deposition)

là Mưa axít): mưa, tuyết, sương mù, hơi nước có tính axít (pH< 5,6)

® Lắng đọng k ô bao gồm các dạng: khí (gases) hạt bụi (particulate) và sol khí

là hiện tượng nghịch đảo nhiệt Hiện tượng này hay xảy ra ở những vùng thung lũng vào ban đêm Vào mùa hè, buổi sáng hiện tượng này sẽ bị mất đi cùng với năng lượng mặt trời đốt nóng Trái đất Nhưng vào mùa đông, đặc biệt những ngày có tuyết hoặc có điều kiện ngưng tụ hơi nước, hiện tượng này có thể kéo dài nhiều ngày Hiện tượng nghịch đảo nhiệt ngăn cản việc hòa trộn khí quyển, khiến các chất ô nhiễm không khí không thoát lên được mà tích tụ lại bên dưới lớp khí đặc hơn Nếu hiện tượng này kéo dài nhiều ngày, nồng độ chất ô nhiễm có thể lên tới mức khó chịu, thậm chí nguy hiểm, đặc biệt đối với những người có bệnh về đường hô hấp Những thảm họa ở thung lũng Meuse (Bỉ), Luân đôn (Anh) chính là hậu quả do hiện tượng nghịch đảo nhiệt gây ra

28

-Hình 5 Khí quyển và sự biến thiên theo độ cao 5.2.5 Sự phá hủy tầng ô zôn

Sau "hiệu ứng nhà kính", sự phá hủy tầng ô zôn do ô nhiễm không khí gây ra cũng

là một trong những hậu quả mang tính toàn cầu Ở bề mặt Trái đất, ô zôn là một chất kích thích mắt và hệ thống hô hấp khá mạnh và là một thành phần chính của khói quang hóa Ở lớp bình lưu (cách bề mặt trái đất 10 - 20 km), lớp không khí loãng có chứa 300 - 500 ppb

O3 Ô zôn là thành phần duy nhất của khí quyển có khả năng hấp thụ một cách đáng kể bức xạ sóng ngắn < 0,28 µm Nếu không có lớp ô zôn này, một lượng khá lớn tia cực tím với bước sóng 0,2 - 0,28 µm có thể tới được Trái đất, gây ra những phản ứng hóa học với các bề mặt tiếp xúc, độc hại đối với con người, động vật và cây cối Như vậy, ô zôn là một chất ô nhiễm độc hại ở bề mặt Trái đất nhưng lại là một tấm chắn tia cực tím hữu hiệu ở tầng bình lưu

Sự phá hủy tầng ô zôn chủ yếu gây ra do các nguyên tử clo, cơ chế được thể hiện ở hai phương trình sau:

Cl + O3→ ClO + O2

ClO + O3→ Cl + 2O2Một nguyên tử clo có thể chuyển 104 - 106 phân tử O3 thành phân tử ôxi thông thường Clo được đưa vào khí quyển thông qua chất methylclorin, CH3Cl, sinh ra từ các

Tầng giữa Đỉnh bình lưu

Tầng bình lưu Đỉnh đối lưu

Tầng đối lưu

quá trình sinh học ở biển Khoảng 3% CH3Cl đến được tầng ô zôn ở lớp bình lưu Sự phá hủy ô zôn do CH3Cl gây ra được cân bằng với việc sinh ra O3 do các cơ chế tự nhiên, do

đó lớp O3 luôn ổn định Việc sản xuất CFCs (các hợp chất có chứa clo, flo và các bon, thường gọi là freon) dùng cho các tủ lạnh và các máy điều hòa không khí, đặc biệt máy điều hòa cho ô tô, là nguyên nhân chính gây ra sự phá hủy tầng ô zôn

Ngoài ra, khí NO sinh ra từ các máy bay độ cao lớn, khí N2O cũng góp phần phá hủy tầng ô zôn, nhưng với một tỉ lệ rất nhỏ so với CFCs vì một phân tử NO chỉ có khả năng phá hủy một phân tử O3 Cơ chế phá hủy O3 do NO như sau:

NO + O3→ NO2 + O2

5.2.6 Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đến vật liệu, cây trồng, tầm nhìn v.v

Ô nhiễm không khí gây ảnh hưởng xấu đến vật liệu, chất lượng các công trình xây dựng, tượng đài kỷ niệm v.v Ôxit sulfur là một chất ô nhiễm dễ dàng tạo ra axít sulfuric, gây ăn mòn kim loại, phá hủy đá vôi và đá hoa cương ở các công trình xây dựng và tượng đài Lốp xe và các sản phẩm cao su nếu không có chất phụ gia chống ôxi hóa có thể bị phân đoạn do quá trình phân đoạn ô zôn Tiếp xúc lâu dài với NO2 ở nồng độ thấp ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây trồng Ô nhiễm không khí còn ảnh hưởng đến tính trong suốt của không khí, làm giảm tầm nhìn của con người do các hạt bụi lơ lửng trong không khí, khói và các chất khí có mầu, chủ yếu là khí NO2 Ở những thành phố lớn, những chất

ô nhiễm không khí thứ cấp do các hoạt động của con người gây ra cũng ảnh hưởng đến sinh hoạt chung của cộng đồng

5.2.7 Hiện tượng “Mây Nâu Châu Á”

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện một lớp khí ô nhiễm đang bao phủ cả một miền rộng lớn ở Nam Á, và họ đã đặt tên là “Mây Nâu Châu Á”

“Mây Nâu Châu Á” là một lớp khí dày khoảng 3 km, trải dài hàng ngàn kilomét suốt từ tây nam Afganistan đến đông nam Sri Lanka, bao phủ hầu hết Ấn Độ Lớp khí này chứa đựng rất nhiều loại chất ô nhiễm như bụi, tro, muội, một số loại khí gây axít và có thể lan toả xa hơn nữa, đến cả những miền Đông và Đông Nam Á

Lớp mây ô nhiễm dày đặc này đã ngăn cản ánh sáng mặt trời chiếu xuống Trái đất, giảm đi khoảng từ 10 đến 15%, làm lạnh đất và nước trên Trái đất nhưng lại làm nóng lên bầu khí quyển Lớp mây này đã gây nên sự thay đổi khí hậu trong khu vực như gây mưa nhiều và lũ lụt ở Bangladesh, Nepal và đông bắc Ấn Độ, trong khi đó lại giảm đi khoảng 40% lượng mưa ở Pakistan, Afganistan, tây Trung Quốc và phía tây Trung Á, gây hạn hán và thiếu nước trầm trọng Chính vì có chứa axít nên lớp mây này còn gây ra mưa axít

ở cả một vùng rộng lớn Lũ lụt, hạn hán, mưa axít và giảm ánh sáng mặt trời đã ảnh

30

-hưởng sâu sắc đến năng suất nông nghiệp Ví dụ, “Mây Nâu Châu Á” có thể giảm khoảng 10% năng suất lúa vụ đông của Ấn Độ Đặc biệt, “Mây Nâu Châu Á” làm gia tăng các bệnh đường hô hấp và có thể chính là nguyên nhân gây nên hàng trăm ngàn trường hợp tử vong hàng năm do bệnh đường hô hấp tại khu vực

Một điều đáng lo ngại là sự ảnh hưởng có tính toàn cầu của “Mây Nâu Châu Á” Trước đây, các nhà khoa học cho rằng chỉ có các khí nhẹ như khí nhà kính mới có khả năng di chuyển trên khắp Trái đất, thì ngày nay họ đã thấy ngay cả các lớp mây bụi cũng

có khả năng đó Theo dự đoán, “Mây Nâu Châu Á” có thể di chuyển nửa vòng Trái đất trong khoảng một tuần

Nguyên nhân gây ra hiện tượng này, ngoài những nguyên nhân thông thường gây nên ô nhiễm không khí đã được biết đến là sản xuất công nghiệp và đốt cháy nhiên liệu hoá thạch, ở đây còn có những nguyên nhân khác nữa là sự cháy rừng, đốt rừng làm rẫy

và hàng triệu các loại bếp lò kém hiệu quả sử dụng để đun nấu và sưởi ấm

Các biện pháp để đối phó với hiện tượng này là cần phải có luật pháp và chính sách bảo vệ rừng, khai thác các nguồn nhiên liệu sạch để hạn chế việc đốt nhiên liệu hoá thạch và đưa vào sử dụng các loại bếp lò có hiệu quả hơn tại các nước đang phát triển

6 MỘT SỐ CHẤT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ NHỮNG ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC KHỎE

6.1 Ôxit sulfur (SO 2 )

SO2 là một loại chất khí không màu, có vị hăng cay, có khả năng gây kích thích cơ quan hô hấp, mắt và các màng nhầy SO2 có thể được tạo ra từ các nguồn từ tự nhiên như

từ các vụ phun trào núi lửa hoặc từ các hoạt động của con người, đặc biệt là việc sử dụng các nhiên liệu hoá thạch trong giao thông, công nghiệp

Theo các nghiên cứu thực nghiệm, ở nồng độ 0,03 ppm SO2 đã gây ảnh hưởng đến

sự sinh trưởng của cây Bắt đầu từ nồng độ 3 ppm, SO2 đã có khả năng gây kích thích

SO2 vào cơ thể qua đường hô hấp hoặc hòa tan vào nước bọt, rồi qua đường tiêu hóa vào máu tuần hoàn Khi tiếp xúc với niêm mạc ẩm ướt, SO2 tạo ra axít SO2 khi kết hợp với bụi tạo thành các hạt axít lơ lửng, nếu kích thước nhỏ hơn 2-3 µm sẽ vào tới phế nang hoặc đưa đến hệ thống bạch huyết SO2 nhiễm độc qua da gây sự chuyển hóa làm giảm dự trữ kiềm trong máu, đào thải amoni qua nước tiểu và kiềm qua nước bọt Độc tính chung của SO2 thể hiện ở rối loạn chuyển hóa protein và đường, thiếu vitamin B và C, gây bệnh cho hệ thống tạo huyết và tạo ra methemoglobine làm tăng cường quá trình ôxi hóa Fe(II) thành Fe (III) Qua một số nghiên cứu của Tổ chức Y tế Thể giới (WHO), SO2 cũng sẽ làm thay đổi các giá trị chức năng sống của những người bình thường khi họ tiếp xúc với một lượng chất SO2 là 11440 µg/m3 trong vòng 10 phút Những người có mắc các bệnh đường hô hấp như hen rất nhạy cảm với SO2

6.2 Monoxit các bon CO

Khác những chất ô nhiễm khác, CO có khả năng gây những ảnh hưởng cấp tính đến sức khỏe CO có độc tính cao, tạo mối liên kết bền vững với hemoglobine trong máu, tạo ra carboxyhemoglobine (COHb), làm giảm khả năng vận chuyển ôxi của máu tới các

cơ quan trong cơ thể Chỉ một lượng CO nhỏ hít vào cơ thể cũng có thể gây ra lượng COHb đáng kể 70% hemoglobine trong máu bị chuyển thành COHb có khả năng gây chết người Ngoài ra, việc suy giảm lượng ôxi cấp cho bào thai do CO ở các bà mẹ hút thuốc lá có thể gây ra việc giảm trọng lượng của trẻ em mới sinh và tăng tỉ lệ chết của trẻ

sơ sinh

6.3 Ôxit các bon (CO 2 )

CO2 gây khó thở và ảnh hưởng đến bộ máy hô hấp Với hàm lượng 5%, CO2 có thể gây khó thở, nhức đầu; 10% CO2 gây nôn, ói, bất tỉnh

6.4 Ôxit nitơ (NO x )

Khí NO là khí không mầu, cũng có một số ảnh hưởng nhất định đến sức khỏe con người, nhưng không đáng kể so với ảnh hưởng của khí NO2 Với nồng độ thường có trong không khí, NO không gây kích thích và không có ảnh hưởng gì đến sức khỏe con người Trong khí quyển và trong các thiết bị công nghiệp, NO phản ứng với ôxi tạo ra NO2, một chất khí có mầu nâu, rất kích thích đối với cơ quan hô hấp Tiếp xúc với khí NO2 ở nồng

độ khoảng 5 ppm sau một vài phút có thể ảnh hưởng xấu đến bộ máy hô hấp, ở nồng độ 15-50 ppm sau một vài giờ sẽ nguy hiểm cho phổi, tim và gan, ở nồng độ 100 ppm có thể gây tử vong sau một vài phút Tiếp xúc lâu với nồng độ khí NO2 khoảng 0,06 ppm sẽ gây trầm trọng thêm các bệnh về phổi

Những nghiên cứu dịch tễ học cũng cho thấy mối liên quan giữa sức khoẻ với NO2 Như những nghiên cứu tại 8 cộng đồng ở Thụy Sỹ, các tác giả nhận ra rằng thấy chức năng phổi của người lớn tại 8 cộng đồng này có liên quan tới sự ô nhiễm khí NO2

6.5 Các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOC s ) hay các bua hydro (HC)

Các chất này thường ít gây nhiễm độc mạn tính mà chỉ gây nhiễm độc cấp tính như suy nhược, chóng mặt, say, sưng tấy mắt, co giật, ngạt, viêm phổi, áp xe phổi, v.v Một số chất còn có khả năng gây ung thư

6.6 Các hạt vật chất (particulate matter - PM) (bụi, sol khí, khói v.v )

Ảnh hưởng độc hại của các loại chất ô nhiễm này đối với con người và động vật phụ thuộc vào tính chất hóa học và lý học của chúng Chúng có thể gây kích thích và các bệnh

về đường hô hấp, mắt, bệnh ngoài da Ở những mức độ nhất định, chúng có thể làm nặng thêm các bệnh hô hấp mạn tính, hen, giảm chức năng phổi và tăng nguy cơ ung thư phổi Các thử nghiệm cho thấy phần lớn hạt bụi có kích thước >10 µm bị giữ lại ở mũi và cổ họng Các hạt có kích thước 5-10 µm bị giữ lại ở khí quản và cuống phổi Các hạt có khả năng tác hại đến phổi có kích thước từ 0,5-5 µm Các nhà vệ sinh y học thường quan tâm chủ yếu đến dải bụi hô hấp, có kích thước <3,5 µm Bụi có chứa hàm lượng SiO2 cao sẽ gây ra bệnh bụi phổi-silic, bụi sợi gây ra bệnh bụi phổi-bông

Những nghiên cứu dịch tễ học cũng đã cho thấy mối quan hệ giữa PM với sức khỏe con người Rất nhiều nghiên cứu đã thấy PM có mối quan hệ với tỷ lệ chết ở mức độ phơi nhiễm thấp như một nghiên cứu của Pope và các đồng nghiệp (1992) tại thung lũng Utah