-Các loại bụi nặng, bụi đất, đá, bụi kim loại như Cu, Pb, Fe, Zn, Ni… -Khói quang hóa như O3, FAN, andehyt, etylen… - Hoạt động của núi lửa - Quá trình cháy của sinhkhối cháy rừng, oxi h
Trang 1MÔN 2: HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG Vấn đề 1: MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ.
I Ô nhiễm môi trường không khí.
1.Khái niệm: Ô nhiễm môi trường không khí là hiện tượng không khí sạch thay
đổi thành phần tính chất do bất cứ nguyên nhân nào, có nguy cơ gây tác hại tớithực vật, động vật, đến môi trường xung quanh, đến sức khỏe con người
2 Tác nhân gây ô nhiễm không khí:
-Các loại ôxit như: NOx, SO2, CO, H2S và các loại khí halogen (Cl, Br,I)
-Các hợp chất flo
-Các tổng hợp (ete, benzene)
-Các chất lơ lửng (bụi rắn, bụi lỏng, bụi VSV), nitrat, sunfat, các phân tửcacbon, sol khí, muội, khói, sương mù, phấn hoa
-Các loại bụi nặng, bụi đất, đá, bụi kim loại như Cu, Pb, Fe, Zn, Ni…)
-Khói quang hóa như O3, FAN, andehyt, etylen…
- Hoạt động của núi lửa
- Quá trình cháy của sinhkhối (cháy rừng), oxi hóaNH3
- Hoạt động giao thông
- Từ các chất phóng xạ, chấtthải công nghiệp và chất thảisinh hoạt (nhà máy hạt nhân,sản xuất phân đạm, axit nitric,các muối nitrat)
- Quá trình đốt nhiên liệu híathạch chứa N ở nhiệt độ cao
- Quá trình đốt cháy nhiên liệu:than lẫn S, dầu, khí đốt, quặngsunfua
- Các chất phóng xạ, chất thảicông nghiệp, sinh hoạt…
- Sinh ra từ hoạt động tinh chếdầu mỏ, luyện kim, sản xuất ximăng, tinh chế quặng đồng
- Từ hoạt động giao thông vậntải
Trang 2ngập nước, ruộng đông,cháy rừng…
- Sự phân hủy của mỏ than
- Phóng điện khi bão
- Quá trình nảy mầm củahạt giống
- Quá trình tự thoát khí tựnhiên
- Được hình thành do việc đốtcháy không hoàn toàn nhiênliệu hóa thạch như than, dầu vàmột số chất hữu cơ khác
- Hoạt động giao thông vận tải:khí thải từ các động cơ của xemáy
5
CO2
- Quá trình hô hấp
- Oxy hóa sinh học
- Thoát khí từ đại dương
- Cháy rừng
- Quá trình sản xuất nguyênliệu chứa C: đốt hoàn toànnhiên liệu hóa thạch , đốt sinhkhối
- SXCN: nhiệt điện, luyệngang, thép
- Sinh hoạt: đốt củi, than, ga
- Hoạt động giao thông vận tải
- Phát sinh từ các ngành công nghiệp sản xuất sơn phủ bề mặt chứa các HCHC dễ bay hơi
- Được sinh ra từ các hoạt động sinh hoạt hàng ngày , trong gia đình trong đó có các sản phẩm tẩy rửa, các chất làm lạnh
- (đốt nhiên liệu)nguồn công nghiệp sử dụng các nguyên liệu hóa thạch như: xăng, dầu
7 Bụi Gió, lốc, bão tố, Núi lửa,
cháy rừng
Hoạt động công nghiệp, khaikhoáng, giao thông vận tải, đốtnhiên liệu hóa thạch, nông
Trang 3nghiệp và các hoạt độngkhác
II Một số hiện tượng xảy ra ô nhiễm môi trường không khí.
1 Mưa axit.
a) Khái niệm: Mưa axít là hiện tượng mưa mà nước mưa có độ pH dưới 5,6
b) Nguồn gốc
- Tự nhiên: từ hoạt động núi lửa, cháy rừng hoặc sấm sét khi khí SO2 và NO2
kết hợp với hơi nước trong khí quyển
- Nhân tạo: được tạo ra bởi khí thải SO2 và NOx từ các nguyên liệu máy điện,
ô tô và các trung tâm công nghiệp, quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch,than, dầu mỡ chứa lượng lớn Lưu huỳnh và Nitơ
Phản ứng giữa hợp chất gốc HOSO2- và O2 sẽ tạo ra hợp chất gốc HO2- và
SO3 (Lưu huỳnh Trioxit)
Trang 4- Mưa axit ảnh hưởng xấu tới đất do nước mưa ngầm xuống đất làm tăng độ chua của đất, hoà tan các nguyên tố trong đất cần thiết cho cây như canxi (Ca), magiê (Mg), làm suy thoái đất.
- Mưa axit ảnh hưởng đến hệ thực vật trên trái đất, làm cho khả năng quang hợp của cây giảm, cho năng suất thấp
-Mưa axit phá huỷ các vật liệu làm bằng kim loại như sắt, đồng, kẽm, làm giảmtuổi thọ các công trình xây dựng, làm lở loét bề mặt bằng đá của các công trìnhxây dựng, di tích lịch sử
nhằm hạn chế đến mức thấp nhất lượng khí thải ra
- Tìm kiếm và thay thế dần các nhiên liệu hóa thạch bằng các nhiên liệu sạch nhưhydro, sử dụng các loại năng lượng tái tạo thân thiện với môi trường
2 Sương khói quang hóa.
a) Khái Niệm:Là sản phẩm của phản ứng giữa các oxit nitơ và các hợp chất dễ bay hơiVOCs dưới tác động của ánh sáng mặt trời để hình thành nên những vật chất nhưozon, aldehit và peroxyacetylnitrate(PAN)
b) Nguyên nhân:
- Sử dụng, đốt nhiên liệu hóa thạch như gas, xăng dầu…
- Năng lượng hạt nhân và thủy điện
- Hoạt động nông nghiệp : đốt rơm ,…
c) Cơ chế: Các phản ứng tạo tác nhân oxi hóa
NO2 + hv → NO + O
Nox + VOCs -> O3 + PAN
- Nguyên tử oxy được giải phóng phản ứng với phân tử O2 để tạo ra ozon
NO2 + O2+ hydrocarbons → CH3CO-OO-NO2(PAN)
Thành phần chủ yếu của sương khói quang hóa:
Sương mù quang hóa được tổng hợp từ NO, NO2, HNO3, CO, các Nitrat hữu cơ(PAN), O3 và các chất oxy hóa quang hóa
d).Hậu quả
- Tác động lên sức khỏe của con người:
Trang 5• Khi sương mù tăng lên, có thể gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe nghiêm trọngnhư:
+ Hen xuyễn, viêm phế quản, ho và tức ngực
+ Làm tăng sự nhạy cảm đối với các lây nhiễm về đường hô hấp, làm giảmchức năng của phổi
• Việc tiếp xúc với sương mù quang hóa trong thời gian dài thậm chí có thể gâytổn thương các mô phổi, gây ra sự sớm lão hóa ở phổi, và góp phần gây ra bệnhphổi mãn tính
• Các Peroxyacetylnitrate và các chất oxi hóa khác cùng với ozone là những chấtkích thích mắt mạnh nhất
- Tác động lên thiên nhiên:
• Những lá cây trong khu vực có sương mù quang hóa xuất hiện những đốm màunâu trên bề mặt lá sau đó chuyển sang màu vàng khi nồng độ ozon giảm
• Phá hủy cao su, cây cối
e) Biện pháp khắc phục
- Giảm phát thải các khí nhà kính trong sản xuất công nghiệp và trong sinhhoạt:
• Giảm đốt nhiên liệu hoá thạch trong điều kiện có thể
• Tinh chế nhiên liệu trước khi sử dụng
• Áp dụng công nghiệp sản xuất sinh học
- Giảm phát thải khí nhà kính trong giao thông:
• Giảm lượng khí thải từ động cơ bằng cách hoàn thiện động cơ và kết cấumáy
• Giảm xe cá nhân, tăng xe công cộng
- Áp dụng giải pháp lựa chọn phát triển giao thông phù hợp:
• Xây dựng mạng lưới giao thông phù hợp
• Phát triển và sử dụng giao thông thô sơ
- Áp dụng biện pháp quản lý kinh tế
3 Sương khói công nghiệp.
a) Khái niệm:Sương khói công nghiệp là hiện tượng khói từ sản xuất công nghiệp kếthợp với SO2 và sương mù tạo ra những đám sương mù màu vàng ,màu nâu đến mặtđất
b) Nguyên nhân:
- Khí thải ô nhiễm phát ra từ các khu cồng nghiệp, đô thị, thành phố lớn
- Khí thải chứa lưu huỳnh phát ra từ hoạt động giao thông vận tải
Thành phần cơ bản: SO2, H2SO4 và sương mù
- Vào mùa đông thỉnh thoảng có hiện tượng nghịch nhiệt…
- Sương kết hợp với lượng lớn khói…
Trang 6d) Hậu quả:
- Gây ra các vấn đề về sức khỏe như: gây hại hệ hô hấp, khí quản, phổi, tim(khó thở), hen suyễn, ho, tức ngực, làm giảm chức năng của phổi
- Có hại cho cây trồng
- Tạo nhiều sản phẩm gây ô nhiễm thứ cấp (VD H2SO4)
e) Biện pháp khắc phục:
- Cần hạn chế lượng khí thải từ các khu công nghiệp
- Phải tìm kiếm và khuyến khích sử dụng các nguồn năng lượng sạch, xử lý khíthải
4 Suy giảm tầng ozon
a) Khái niệm:Sự suy giảm ozon là hiện tượng giảm lượng ozon trong tầng bìnhlưu giảm dưới 2/3 bề dày bình thường
- Lỗ thủng ozon dùng để chỉ sự suy giảm ozon nhất thời hằng năm ở hai cựcTrái đất, những nơi mà ozon bị suy giảm vào mùa Xuân và được tái tạo trở lạivào mùa hè
- Lỗ thủng ozon là những chỗ loang lổ ozon do bị loãng, nồng độ ozon ở đâygiảm 50%
b) Nguyên nhân:
- Nhân tạo:
• Hợp chất hóa học của Clo, Brom, Flo, thường được sử dụng trong cácbình phun,xịt bằng áp lực đã phân hủy những hợp chất của ôzôn
• Chất thải công nghiệp đặc biệt là các khí NOx,CO2…
• Con người thải các chất khí CFC vào khí quyển
• Việc xả khói bụi và các chất hóa học vào bầu không khí đã gây ảnhhưởng xấu đến tầng ozon
• Do máy bay, tên lửa, sự nổ vũ khí hạt nhân
- Tự nhiên:
• Do giá lạnh, acid nitric kết tủa thành giọt với nước Khi nhiệt độ ở mức-80oC, nó sẽ lớn lên và tạo thành những tinh thể băng lớn Khí CFC và nhữnggiọt chất hóa học này bào mòn tầng ozon, là tác nhân chính phá hủy tầng ôzôn
• Mặt khác, lốc xoáy khí ngăn cản một phần ozone tràn tới bù đắp lỗthủng, khiến nó ngày càng lan rộng Đồng thời, lốc xoáy này di chuyển đếnnhững vùng sáng, có tia nắng mặt trời Sự di chuyển này có liên quan tới cáckhí gây hiệu ứng nhà kính thải vào tầng bình lưu
• Hoạt động của núi lửa tạo ra khí Cl2, HCl
c) Cơ chế:
- Các phân tử Cl, F, Br của CFC và halon được biến đổi thành các nguyên tử(gốc) tự do hoạt tính nhờ các phản ứng quang hoá:
CFCl3 + hv =>CFCl2 + ClCFCl2 + hv => CFCl + Cl
CF2Cl2 + hv => CF2Cl + Cl
CF2Cl + hv => CFCl + Cl
- Sau đó, các nguyên tử Cl, F, Br tác dụng huỷ diệt O3 theo phản ứng:
Cl + O3 => ClO + O2
Trang 7- tăng lượng bức xạ tia cực tím đến mặt đất và tăng các phản ứng hóa học dẫn tới ônhiễm khí quyển.
- Thay đổi khí hậu đột ngột, thiên tai gia tăng,
e) Biện pháp khắc phục:
- Cắt giảm lượng phát thải các chất gây suy thoái tầng ozon(sản suất,sinh hoạt,xe cộ )
- Chuyển giao và áp dụng công nghệ mới nhằm sản xuất các vật liệu,chất liệu thânthiện với môi trường
- Nâng cao nhận thức của mọi người, thực hiện nghiêm chỉnh các hiệp ước bảo vệtầng ozon
5 Hiện tượng hiệu ứng nhà kính:
a) Khái niệm: Hiệu ứng nhà kính là hiện tượng các tia bức xạ sóng ngắn của Mặt Trờixuyên qua bầu khí quyển đến mặt đất và được phảnxạ trở lại thành các bức xạ nhiệtsóng dài rồi đượcmộtsố khí trong bầu khíquyển hấp thụ để thông qua đó làm cho khíquyển nóng lên
b) Nguyên nhân:
- Khí CO2 (carbon dioxit): Là chất khí gây ra hiệu ứng nhà kính nhiều nhất.Khi nồng
độ CO2 trong khí quyển tăng lên gấp đôi thì nhiệt độ trái đất tăng lên khoảng 300C
- Khí CFC (CFC – cloro floro carbon)
xạ ngược trở lại mặt đất
Trang 8d) Hậu quả:
- Nhiều bệnh tật mới xuất hiện, sức khỏe con người suy giảm
- Sinh thái biến đổi lớn: xuất hiện nhiều sa mạc mở rộng, đất đai càng ngày càng xóimòn, hạn hán nặng, mùa đông càng ấm, mùa hè càng khô
- Nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng lên, tăng lượng mây bao phủ quanh trái đất
- Băng ở hai cực tan ra và mực nước biển dâng cao
- Toàn bộ điều kiện sống bình thường của các sinh vật trên trái đất bị xáo động, làmbiến đổi nhịp sinh học
- Khí hậu trái đất sẽ bị biến đổi sâu sắc,các đới khí hậu có xu hướng thay đổi
e) Biện pháp khắc phục:
- Kí kết các hiệp ước về việc cắt giảm khí nhà kínhnhư Nghị định thư Kyoto
- Con người cần phải sử dụng năng lượng một cách hợp lý
- Trồng nhiều cây xanh (nhất là những loại cây hấp thụ nhiều CO2trong quá trìnhquang hợp) nhằm làm giảm lượng khí CO2 trong bầu khí quyển
Một số công thức chuyển đổi đơn vị
Trang 9=> V = = = 107221 l = 107,221 ppb
=> 200μg/m3 NO3 = 107,221 ppb
Vấn đề 2: Môi trường nước.
I Ô nhiễm môi trường nước.
1. Khái niệm: Ô nhiễm môi trường nước là sự thay đổi tính chất, thành phần và
chất lượng nước vượt quá tiêu chuẩn cho phép, không đáp ứng được các mụcđích sử dụng khác, có ảnh hưởng xấu tới hoạt động sống của con người và sinhvật
2 Nguyên nhân:
- Theo bản chất:
• Do hoạt động tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, bão, lũ lụt, gió, các hoạt động địa
chất tự nhiên: núi lửa, sóng thần
• Do hoạt động nhân tạo: Quá trình thải ra chất ô nhiễm của hoạt động sinh
hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông
- Theo đặc điểm quản lý nguồn: (xem lại)
• Nguồn điểm: Có khả năng xác định được vị trí, đặc điểm và lưu lượng
• Nguồn không điểm: Không xác định được vị trí đặc điểm và lưu lượng của
nguồn
3 Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước:
- Nhóm 1: Các ion vô cơ hòa tan trong nước: NO2-, NO3-, NH4+, PO43-, Cl-, SO42-,
As, Pb, Cd, Hg
• Amoni(NH4 ): Thường có mặt trong nước thông qua các quá trình chuyển hóanông nghiệp,công nghiệp và sự tự khử trùng bằng Cloramin, phân hủy các chấthữu cơ
• Nitrat(NO 3 - ) là sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy của các chất chứa nitơ có
trong chất thải của người và động vật.Trong tự nhiên nồng độ nitrat thường nhỏhơn 5mg/l
Ảnh hưởng:
+ Tới môi trường:Nồng độ Nitrat cao làm ô nhiễm nguồn nước,từ đó ảnh hưởngtới chất lượng nước sinh hoạt và nguy hại cho nuôi trồng thủy sản
Trang 10+ Tới con người:Trẻ em uống nước chứa nhiều Nitrat có thể mắc hội chứngMetheoglobin(Hội chứng “trẻ xanh xao”).
• Sunfat(SO 4 2- ) : Có trong các nguồn nước tự nhiên, đặc biệt là nước biển ( quá
trình ngập mặn) và nước phèn có nồng độ Sunfat rất cao
Ảnh hưởng:
+ Tới môi trường:Sunfat là ion dễ điện li trong nước có thể bị vi sinh vật chuyểnhóa thành Sunfit và axit sulfulric có thể gây ăn mòn đường ống và bê tông ởnồng độ cao,sunfat có thể gây hại cho cây trồng Tạo khí H2S gây mùi hôi thối,kết tủa đen
• Clorua (Cl - ):Là một trong những ion quan trọng trong nước và nước thải, thành
phần chứa trong nước biển
Ảnh hưởng:
+ Tới môi trường:Nước có nồng độ clorua cao có khả năng ăn mòn kim loại,gâyhại cho cây trồng,giảm tuổi thọ của các công trình bê tông, giao thông vận tải.+ Tới con người:Nhìn chung clorua không gây nguy hại cho con người,nhưngclorua gây ra vị mặn của nước do đó ít nhiều ảnh hưởng đến mục đích sử dụng vàsinh hoạt
• Photphat(PO 4 3- ):là chất dinh dưỡng cần cho sự phát triển của thực vật thủy
sinh.Nồng độ Photphat trong nước không ô nhiễm thường nhỏ hơn 0,01 mg/l
Là thành phần chính của phân lân trong quá trình sản xuất nông nghiệp, nướcthải sinh hoạt (Chất tẩy rửa chứa 1/3 photphat)
Ảnh hưởng:
+ Tới môi trường: Nước sông bị ô nhiễm do nước thải công nghiệp,nước thải đôthị hoặc nước tràn từ ruộng đồng chứ nhiều loại phân bón…gây ra hiện tượng Phúdưỡng,làm nhiều sinh vật dưới nước chết
+ Tới con người:gây ra các bệnh về xương
• Kim loại nặng(pb(Chì),Cd,Hg,As,Mg…):thường có nguồn gốc từ các nguồnnước thải công nghiệp, nông nghiệp,hoặc trong tự nhiên.Hàm lượng kim loạinặng trong nước phụ thuôc vào cấu trúc địa tầng và chiều sâu địa tầng nơi khaithác nước và sử dụng
Ảnh hưởng:
+ Tới môi trường: Làm ô nhiễm nước mặt,nước mặt sẽ ngấm vào nước ngầm vàđất cùng một số thành phần môi trường lien quan khác, làm ô nhiễm tài nguyênnước; Kim loại nặng trong nước nhiều sẽ gây độc cho môi trường sống của đôngvật thủy sinh và thực vật, ảnh hưởng trực tiếp lên cơ thể sinh vật
+ Tới con người: Kim loại nặng tích lũy trong chuỗi thức ăn thâm nhập và gâyảnh hưởng tới sức khỏe con người
As:gây hại cho da,hệ thống tim mạch và thâm chí là ung thư sau 3-5năm
Trang 11 Pb:-Trẻ em:chậm phát triển về trí tuệ,thể chất và tinh thần.
-Người lớn:gây hại thận,tim mạch và nội tạng
Cd:-Ngắn hạn gây tiêu chảy,tổn thương gan
-Lâu dài gây bệnh thận và tim mạch,nội tạng
Cr:Gây dị ứng,mẩn ngứa
Mn:chuyển màu nước sang nâu đen,gây cặn đen,gây vị
Tanh
- Nhóm 2: Các hợp chất hữu cơ
• Các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy: Cacbonhydrat,protein,chất béo…đây là các
chất phổ biến nhất gây ô nhiễm môi trường nước,có nguồn gốc từ nước thải ởcác khu dân cư và khu công nghiệp chế biến thực phẩm
Ảnh hưởng:
+ Tới môi trường:Các hợp chất hữu cư dễ phân hủy sẽ tạo ra CO2 vànước,làm tăng nồng độ CO2 trong nước
+ Tới con người: Ảnh hướng tới sức khỏe con người
• Các chất hữu cơ bền vững(POPs): POP là hợp chất hóa học có nguồn gốc từ
cacbon,thường có nguồn gốc từ nước thải công nghiệp và nguồn nước chảytràn qua các vùng nông nghiệp,lâm nghiệp có sử dụng nhiều thuốc trừ sâu
Ảnh hưởng:
+ Tới môi trường: POP có khả năng tích lũy sinh học cao,khó phân hủy và cókhả năng phát tán,di chuyển xa trong phạm vi hàng trăm Km,gây hại cho môisinh,gây độc cho môi trường nước.Gây ảnh hưởng trực tiếp tới sự sống củasinh vật nước
+ Tới con người:POP là nguyên nhân trực tiếp gây nên các bệnh ung thư, cácbệnh về da, ảnh hưởng có hại đối với khả năng sinh sản,tác động đến nhiều thế
hệ, sự phát triển, hệ thần kinh,phá hoại tuyến nội tiết và hệ miễn dịch
- Nhóm 3: vi sinh vật, vi khuẩn ecoli, virut…
d Nguồn gốc phát sinh của một số tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước