Giáo án điện tử môn Hóa Học: Các chất ô nhiễm hữu cơ doc

Các hạt vô cơ gây ô nhiễm trong  Sơ lược về các hạt vô cơ trong khí quyển  Quá trình hình thành các hạt vô cơ  Tro bay Fly ash  Amiang Asbestos  Kim loại độc hại Toxic Metals  Phần

Inorganic A ir Pollutants

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên

Khoa Môi trường

Bộ môn: Hóa Môi Trường

Giảng viên: Ts Tô Thị Hiền

Danh sách nhóm 12

Chất vô cơ gây ô nhiễm dạng khí.

VD: Những Oxide của cacbon, lưu huỳnh và nitơ

I Các hạt vô cơ gây ô nhiễm trong

 Sơ lược về các hạt vô cơ trong khí quyển

 Quá trình hình thành các hạt vô cơ

 Tro bay (Fly ash)

 Amiang (Asbestos)

 Kim loại độc hại (Toxic Metals)

 Phần tử phóng xạ (Radioactive Particles)

 Đối với sức khỏe con người

 Đối với môi trường

 Lắng đọng và quán tính (Sedimentation and Inertia)

 Lọc hạt (Particle filtration)

 Máy lọc khí (Scrubbers)

 Sơ lược về các hạt vô cơ trong khí quyển

- Được tạo thành từ các vật liệu vô cùng đa dạng và vật chất rời rạc

- Bao gồm các giọt lỏng hay rắn

- Kích thước từ khoảng 0,5mm ( cỡ hạt cát hay hạt bụi) đến kích thước phân tử

Sol khí (aerosol) trong khí quyển là các hạt rắn hay lỏng có đường kính nhỏ hơn 100 µm

1 Particles in the atmosphere

 Những quá trình hình thành các hạt vô cơ

 Các oxit kim loại: quá trình đốt cháy nhiên liệu có chứa kim

loại

VD: 3FeS2 + 8O2 →Fe3O4 +6SO2

 Sương mù quang hóa: Quá trình oxi hóa SO2 thành H2SO4, chất hút ẩm tích tụ trong hơi nước để hình thành các giọt chất lỏng nhỏ

2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4

 Quá trình tạo thành muối:

H2SO4 (droplet) + 2NH3 (gas) → (NH4)2SO4 (droplet)

* Dưới điều kiện độ ẩm thấp, nước bị mất đi thì những giọt

và sol khí muối dạng rắn được hình thành.

1 Particles in the atmosphere

2 The Composition of Inorganic Particles

2 The Composition of Inorganic

Tro bay là phân tử

khối cầu thủy tinh,

kích thước: 10~30µm

Tro bay là phân tử

khối cầu thủy tinh,

kích thước: 10~30µm

 Tro có thể bay tự do trong không khí,

gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống, sinh hoạt của con người

Tuy nhiên, những vấn đề về tro bay hiện nay đã được khắc phục, nên tro bay đã được ứng dụng nhiều

2 The Composition of Inorganic

Amiang xanh bị cấm buôn bán, trao đổi trên toàn thế giới Chỉ có amiang trắng (dạng sợi xoắn, mềm) không gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người trong điều kiện kiểm soát

Amiang là tên của các

2 The Composition of Inorganic

Particles

 Kim loại độc hại (Toxic Metals): bao gồm Pb, Hg, Be, Cd, Cr,

Va, Ni và As Đặc biệt là Pb và Hg

 Thủy ngân (Hg): đi vào khí quyển từ sự đốt cháy than và

hoạt động núi lửa

Đặc tính: dễ bay hơi, lưu động

=> gây độc trực tiếp cho người bị phơi nhiễm, hoặc theo mưa xâm nhập vào môi trường đất, nước và gây hại cho con người và sinh vật qua quá trình tích tụ trong chuỗi thức ăn

 Beri (Be): Là nguyên tố có độc tính lớn.

Hiện tại ô nhiễm Be chưa cao Nhưng vì nhiều ứng dụng, nên ô nhiễm Be có thể tăng trong tương lai => Cần có quy chuẩn

về giới hạn thấp nhất của Be trong khí quyển

PbCl2 + PbBr2

Trong đất

Khí quyển

Con người

Con người

Lưu trình của chì (Pb) trong xăng đi vào cơ thể người gây độc hại

 Chì (Pb): Việc sử dụng Pb nhiều hơn việc nó tồn tại trong khí quyển Nhiều thập kỉ qua, xăng pha chì chứa chì tetraetil là nhiên liệu chiếm ưu thế

2 The Composition of Inorganic

xạ mỗi năm, cao hơn nhiều so với lượng hạt nhân tương đương hay các nhà máy điện chạy bằng dầu

3 Effects of particles

 Đối với sức khỏe con người:

Trong quá trình hô hấp, các hạt tương đối lớn bị giữ lại trong khoang mũi và họng, các hạt rất nhỏ đi vào tận phổi và được giữ lại ở đó

 >10 µm: thường đọng lại ở mũi

 5-10 µm: vào phổi nhưng được phổi thải ra.

 0,1-5 µm: ở lại phổi 80-90%.

 <0,1 µm: bị giữ lại phế nang

Chì và thủy ngân gây nên tình trạng nhiễm độc chung trên toàn

cơ thể (thiếu máu, viêm thận, rối loạn thần kinh, ).

 Một số hạt vật chất gây ung thư như bụi quặng, chất phóng

xạ, hợp chất Cr, As.

 Bụi thạch anh, amiang gây xơ hóa phổi.

Hạt nhân của hơi nước trong

quá trình ngưng tụ

=> ảnh hưởng đến các hiện tượng thời tiết và sự ô nhiễm không khí.

4 Control of particulate

emissions

Việc loại bỏ các hạt từ dòng khí là cách phổ biến nhất

để kiểm soát ô nhiễm không khí

Sự chọn lọc các hệ thống loại bỏ các hạt trong dòng khí ô nhiễm phụ thuộc:

 Tải trọng

 Bản chất của các hạt

 Loại hệ thống lọc khí được sử dụng.

Một vài phương pháp được sử dụng:

 Lắng đọng và quán tính (Sedimentation and Inertia)

 Lọc hạt (Particle filtration)

 Máy lọc khí (Scrubbers)

II Chất khí vô cơ trong khí

quyển

Các Oxide của

Carbon

 CO

CO2 và ấm lên toàn cầu

 Vòng tuần hoàn Lưu huỳnh

Hợp chấtNitrogen

SO2 và vòng tuần hoàn

Lưu huỳnh

1 Các Oxide của Carbon:

a CO

 Nguồn phát thải:

 Tổng nồng độ CO trong khí quyển vào khoảng 0.1 ppm.

 Động cơ đốt trong là nguồn chủ yếu phát thải CO gây ô

nhiễm cục bộ ở các khu vực đô thị vào những thời điểm

có nhiều người, nhiều xe Chẳng hạn như giờ cao điểm vào khoảng 50-100 ppm

 Trong tự nhiên: Phần lớn CO hiện diện trong không khí

là sản phẩm trung gian của quá trình oxi hóa methane bởi gốc hydroxyl.

 Kiểm soát phát thải CO (tập trung vào ô tô) :

 Khi tỉ lệ hỗn hợp không khí - nhiên liệu > 16:1 → khí

thải ra từ động cơ đốt trong hầu như không có CO.

 Ôtô hiện đại sử dụng hệ thống phản ứng thoát khí xúc

tác và dùng vi tính điều khiển chính xác họat động của động cơ để cắt giảm tối thiểu luợng khí CO phát thải.

 Số phận của CO trong khí quyển:

 CO tồn tại trong khí quyển khoảng 4 tháng.

 CO bị loại bỏ khỏi bầu khí quyển bằng phản ứng với

gốc hydroxyl HO.: CO + HO. → CO

2 + H

Ngoài ra còn có sự đóng góp tích cực của VSV để loại bỏ CO

1 Các Oxide của Carbon:

a CO

b CO2 và ấm lên toàn cầu

b CO2 và ấm lên toàn cầu

 CO 2 là một khí nhà kính, sinh ra chủ yếu từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch, cháy rừng và sự phân hủy sinh học,

 Khí CO 2 hấp thụ tia hồng ngoại, góp phần làm ấm lên toàn cầu.

 CO 2 tăng trung bình 1 ppm/năm: nồng độ CO 2 trong khí quyển thời

kỳ tiền công nghiệp là 260 ppm, hiện nay khoảng 360 ppm, dự báo giữa thế kỉ tiếp theo là 600 ppm.

Gia tăng nồng

độ CO2 trong khí quyển trong những năm

gần đây ở Bắc bán cầu (minh họa theo mùa)

b CO2 và ấm lên toàn cầu

2.a Vòng tuần hoàn Lưu huỳnh

b Sulfur Dioxide (SO2 )

 Phản ứng của SO 2 trong khí quyển:

 Các nhân tố như nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng, lưu thông của khí quyển, và tính chất bề mặt hạt vật chất, ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học của SO 2 .

 Phần lớn SO 2 trong khí quyển sẽ bị ôxi hóa thành acid sunfuric và muối sunfat, đặc biệt là ammonium sulfate

và ammonium sulfate hydro.

½ O 2 + SO 2 H 2 SO 4

NH 3 + SO 2 + H 2 O NH 4+ + HSO

3- Ảnh hưởng của SO 2 :

 Con người: SO 2 gây ảnh hưởng lên đường hô hấp

 Tác hại cho cơ quan tạo máu (tủy, lách)

 Nhiễm độc da, gây rối loạn chuyển hóa protein – đường

 Thiếu các vitamin B và C, ức chế enzym

 Thực vật:

• Tiếp xúc với SO2 nồng độ cao tiêu diệt mô lá, gây ra

bệnh úa lá, tấy trắng hoặc vàng đi ở lá xanh

• SO2 chuyển đổi thành H2SO4, vì vậy thực vật có thể bị tổn thương do các sol khí H2SO4.

b Sulfur Dioxide (SO2 )

b Sulfur Dioxide (SO2 )

Loại bỏ

SO2: Tập trung vào nhiên liệu trước khi đốt và khí thải sau khi đốt

Phương pháp Hóa học:

Loại bỏ lưu huỳnh trong than đá

Bằng cách đốt than với đá vôi để hấp thụ

SO2 thải ra:

•CaCO3→CaO+CO2

•CaO+SO2(+1/2O2)→CaSO3(CaSO4)

Phương pháp

Vật lí:

Loại bỏ các hạt

lưu huỳnh rời rạc

trong than pyrit

Chủ yếu bằng

cách lắng đọng

và phân tách

b Sulfur Dioxide (SO2 )

thống thu hồi mà trong đó sulfur dioxide hoặc lưu huỳnh nguyên tố được lấy lại, tái sử dụng, tiêu biểu như:

SO2 + (H2,CO,CH4) ↔ H2S + CO2

các nguyên tố lưu huỳnh:

2H2S + SO2 2H2O + 3S

 Nguồn gốc: Từ các hoạt động nông nghiệp và đốt

nhiên liệu hóa thạch Nồng độ của nó giảm xuống

nhanh chóng theo độ cao ở tầng bình lưu.

 Tính chất: tương đối trơ

Các phản ứng đóng góp đáng kể vào sự suy giảm tầng Ozone

 Đồng thời, việc tăng cường cố định Nitrogen toàn cầu,

đi kèm với sự sản xuất N 2 O cũng có thể đóng góp vào

sự suy giảm tầng Ozone.

c Nitrogen oxides: N2O

N2O+hv→N2+O N2O+O→N2+O2

N2O+O→NO+NO

 Nguồn phát thải:

 Tự nhiên: sấm sét và các quá trình sinh học.

 Nhân tạo: kết quả của quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch từ cả hai nguồn cố định và di động

Quá trình sau xảy ra trong xilanh:

 Phản ứng trong khí quyển của NO x :

Các tác động chính của NO x trong tầng đối lưu chủ yếu gây

ra bởi các khí NO, NO 2 , HNO 3

c Nitrogen oxides:

NO và NO2 (NOx)

 Tác hại của Nitrogen Oxides:

 NO ít độc hại hơn NO 2

 NO 2 ảnh hưởng nghiêm trọng lên sức khỏe con người:

 Tác động đến môi trường: gây hiện tượng mưa axid và làm suy thái tầng ozon.

b Nitrogen oxides:

NO và NO2 (NOx)

5-10 ppm viêm phổi kéo dài 6 đến 8 tuần

> 150-200 ppm suy hô hấp cấp, có thể tử vong

sau 3-5 tuần 500ppm trở lên tử vong sau 2-10 ngày

 Kiểm soát NOx:

NO được sinh ra trong điều kiện nhiệt độ cao và sự dư

thừa oxy

Hạ nhiệt độ ngọn lửa + ngăn không khí dư thừa.

Khi hạ thấp lượng không khí dư thừa lại phát sinh các vấn đề như phát thải hydrocacbon, muội than, và

CO.

Đốt cháy qua 2 giai đoạn:

• GĐ1: Nhiệt độ cao nhưng thiếu không khí.

• GĐ2: đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu ở nhiệt độ tương đối thấp trong lượng không khí dư thừa.

b Nitrogen oxides:

NO và NO2 (NOx)

c Ammonia trong khí quyển

 Nguồn gốc: quá trình phân hủy chất thải động vật của vi sinh vật, quá trình xử lí nước thải, sản xuất than cốc, sản xuất Ammonia và rò rỉ Ammonia từ các hệ thống làm lạnh

có sử dụng Ammonia.

 Trung hòa các sol khí nitrate, sulfate trong không khí ô

nhiễm, tạo các dạng muối ammoni:

NH 3 + HNO 3  NH 4 NO 3

NH 3 + H 2 SO 4  NH 4 HSO 3

d Mưa Acid

 Mưa acid (thể

lỏng và thể

rắn): chứa các acid H 2 SO 4 và HNO 3 với pH

<5,6.

Tác hại:

 Ảnh hưởng đến sức khỏe con người, đời sống sinh vật

 Giải phóng Al 3+ trong đất.

 Ăn mòn kiến trúc, thiết bị, vật liệu

 Các sol khí sulfate làm giảm tầm nhìn, ảnh hưởng đến tính chất vật lý, thành phần quang học của mây.

 Tuy nhiên mưa acid có thể chống lại các khí nhà kính Góp phần hạn chế sự ấm lên toàn cầu.

d Mưa Acid

e Một số chất khác

3 H 2 S, COS, CS 2

 Nguồn gốc:

H 2 S : từ vi sinh vật phân hủy các hợp chất lưu huỳnh, hơi nước địa nhiệt,

và một số nguồn khác

CS 2 là một dung môi hữu cơ được dùng trong lưu hóa cao su, tơ lụa, lọc dầu, lọc parafin.

bề mặt kim loại khi tiếp xúc.

 CS 2 : gây hôn mê sâu, tê liệt, có thể tử vong

 COS và CS 2 bị ôxi hóa trong khí quyển gây ra các vấn

đề về môi trường.

e Một số chất khác

Tài liệu tham khảo

1 Manahan, Stanley E “INORGANIC AIR POLLUTANTS”

Fundamentals of Environmental Chemistry Boca Raton: CRC

Press LLC,2001

2 Lê Thị Phương Uyên, “Bài giảng môn khoa học Trái Đất”, 2010

3 Youtube.com.vn

LOGO