các vòng tuần hoàn trong môi trường

Carbon là thành phần thiết yếu cho mọi sự sống và cũng là thành phần hóa học chính trong các chất hữu cơ, từ nhiên liệu hóa thạch đến những phân tử phức tạp Carbon trong tự nhiên n

CÁC VÒNG TUẦN HOÀN

TRONG MÔI TRƯỜNG

Ths Nguyễn Thị Thu Trang

1

Mục tiêu bài học

Sau khi học xong bài này, học viên có thể:

1 Trình bày tóm tắt vòng tuần hoàn của 5 nguyên tố:

carbon, oxy, nitơ, phosphor và lưu huỳnh

2 Bằng ví dụ cụ thể, chứng minh tác động của con người

đến năm vòng tuần hoàn, gây ô nhiễm môi trường

Carbon là thành phần

thiết yếu cho mọi sự sống

và cũng là thành phần hóa

học chính trong các chất

hữu cơ, từ nhiên liệu hóa

thạch đến những phân tử

phức tạp

Carbon trong tự nhiên nằm ở rất nhiều dạng hợp chất khác nhau, từ vô cơ đến hữu cơ

I VÒNG TUẦN HOÀN CỦA CARBON

3

CO2

I VÒNG TUẦN HOÀN CỦA CARBON

• Chu trình C hữu cơ:

• Chu trình C vô cơ:

– CO2 thoát ra do đốt nhiên liệu hóa thạch (than,dầu mỏ, khí đốt, đá carbonat

– CO2thoát ra từ lòng đất

– CO2 hòa tan trong nước & từ kk vào nước → carbonat ↓

5

Quang hợp

vật sx (thực vật) (tinh bột, lipid, protein VSV phân hủy

C bán phân giải, các

hợp chất trung gian

và C trong chất hữu

cơ không đạm

Xác chết, chất bài tiết

←ĐV bậc 1 → ĐV các bậc

Tác động của con người

• Hàng năm con người thải ra khoảng 2500 triệu tấn CO2 (chiếm

0,3% tổng lượng CO2)

• Qt đối nhiên liệu và sản xuất thải ra khí CO2 kết hợp với hơi nước tạo nên hiệu ứng nhà kính

• Làm tăng nhiệt độ trái đất:

– Tăng tốc độ các phản ứng hóa học

nhiên

• pH nước mưa giảm  ↑ qt phong hóa đất đá

• Chuyển dịch cân bằng HCO3- → CO32-  chất lắng đọng, trầm tích

• Tích tụ khí CO (từ hoạt động công nghiệp)  khói quang hóa

• Các chất hữu cơ tổng hợp: thuốc trừ sâu, hợp chất cao phân tử  thay đổi bên trong hệ sinh thái

Oxy tham gia vào các phản

ứng hình thành & phát

triển tế bào động thực vật

Vòng tuần hoàn của oxy và carbon liên quan mật thiết với nhau (phản ứng oxy hóa – khử): qt quang hợp & qt

hô hấp của động thực vật

7

II VÒNG TUẦN HOÀN CỦA OXY

III VÒNG TUẦN HOÀN CỦA NITƠ

Chu trình Nitơ

1

2

3

4

Chu trình Nitơ (tt)

[1] Qt khoáng hoá: quá trình mà chất hữu cơ được vi

khuẩn phân huỷ thành các chất khoáng vô cơ, chủ yếu là ammonia

[2] Qt ô-xy hoá ni- tơ: là quá trình ô-xy hoá ammonia thành

nitrate Có hai giai đoạn; giai đoạn đầu, vi khuẩn phân huỷ ammonia thành nitrite (NO2-) Giai đoạn sau, vi khuẩn ô-xy hoá nitrite thành nitrate (NO3-) Cả hai giai đoạn tiêu thụ

ô-xy hoà tan

[3] Qt tạo ni-tơ: là quá trình phân huỷ nitrate và nitrite

thành các khí ô-xít ni-tơ (N2O) và ni-tơ (N2) Vi khuẩn yếm khí lấy ô-xy từ nitrate và nitrite để hô hấp vì môi trường có rất ít hoặc không có ô-xy hoà tan

[4] Qt đồng hoá: là quá trình tiêu thụ các chất vô cơ như

ammonia, nitrite và nitrate của các sinh vật tự dưỡng

(autotrophs) bao gồm vi khuẩn, rong tảo và các loài thực

Tác động của con người

• Hợp chất nitơ hòa tan trong nước  tăng nồng độ trong nước mặt do:

• Phân bón (urê, muối amon)  đất, nước

• Qt thối rữa chất hữu cơ có nitơ

• Nước thải sinh hoạt và nước thải công

nghiệp

 Tiêu thụ O nguyên tử, tạo thành và phân hủy O3  suy giảm tầng ozon

11

IV VÒNG TUẦN HOÀN PHOSPHOR

1

2

3

4

5

Chu trình P

(1) Thực vật và vi sinh vật chỉ có thể sử dụng P vô cơ

hòa tan, chuyển hóa chúng thành P hữu cơ và cung cấp cho động vật

(2) Sau khi động thực vật chết, xác của chúng sẽ bị vi

sinh vật phân giải, P quay trở lại đất

(3) Phosphate hòa tan trong đất bị nước mưa rửa trôi

xuống sông, biển, được tảo và các lòai thực vật thủy sinh hấp thu, hòa nhập vào chuỗi thức ăn

(4) Khi thực vật thủy sinh chết đi, xác bị phân hủy, một

lần nữa P hữu cơ lại chuyển hóa thành P vô cơ, một phần tiếp tục tham gia vòng tuần hoàn, phần cón lại trầm tích xuống đáy hình thành các mỏ phosphate

(5) Phosphate bị phong hóa và khai thác tại các nhà

máy sản xuất phân lân

13

Tác động của con người

• Phân bón, nước thải chứa nhiều P  phá

vỡ cân bằng P tuần hoàn

• Phosphat kim loại kết tủa  hiện tượng

phú dưỡng  chết động thực vật

• Thuốc bảo vệ thực vật (0,1 triệu tấn mỗi

năm)  ô nhiễm môi trường

V VÒNG TUẦN HOÀN LƯU HUỲNH

15

1 hóa thạch Sulffat +

2

4

1

Vòng tuần hoàn S

 Tầng nham thạch sulfate và nhiên liệu hóa thạch trong đất liền và trong đại dương bị phân hủy và phong hóa tự nhiên, cùng với sự phun trào núi

lửa…sẽ giải phóng H2 S, SO2 vào khí quyển

 S trong khí quyển thông qua tác dụng mưa và

trầm lắng một phần trở về biển, phần khác trong đất biến thành muối sulfate

 Thực vật hấp thu muối sulfate, là thành phần của một số amino acid, di chuyển trong chuỗi thức ăn

 Chất bài tiết và xác động thực vật bị vi sinh vật

phân hủy giải phóng S

 S trở về đất hoặc qua các dòng chảy trên mặt đất rửa trôi về sông hồ rồi tới biển và trầm tích ở đáy biển sâu

Tác động của con người

• Khai thác quá mức (than, dầu mỏ, quặng sulfit…)  suy giảm nghiêm trọng tài

nguyên & ô nhiễm mt đất, nước

• Khí thải SO2, H2S tăng  ô nhiễm mt

17

Cảm ơn các bạn!