Giáo trình : Môi trường Đại Cương - P2

Tài liệu giúp cho sinh viên làm quen các khái niệm, định nghĩa, vấn đề liên quan đến môi trường, đồng thời thấy được và xây dựng phương hướng khắc phục cơ bản nhất.

23-9-2007 GV: ThS Trịnh Ngọc đào

- Khắ quyển (Atmosphere) - Sinh quyển (Biosphere)

- Thạch quyển (Lithosphere) - Thủy quyển (Hydrosphere)

Khí quyển là lớp vỏ ngoài của trái ñất với

ranh giới dưới là bề mặt thuỷ quyển, thạch quyển

ranh giới trên là khoảng không giữa các hành tinh

Hình thành do sự thoát hơi nước, các chất khí từ

thuỷ quyển và thạch quyển

Thời kỳ ñầu, khí quyển chủ yếu gồm hơi nước,

amoniac, metan, các loại khí trơ và hydro

Tia sáng mặt trời phân hủy hơi nước thành oxy và

hydro

Oxy tác ñộng với amoniac và metan tạo ra khí nitơ

và carbon

Hidro nhẹ mất vào khoảng không vũ trụ,

Khí quyển còn lại chủ yếu là hơi nước, nitơ,

carbonic, một ít oxy

Thực vật xuất hiện trên trái ñất, quang hợp tạo nên

lượng lớn oxy, giảm ñáng kể CO2

ðTV phát triển, gia tăng bài tiết, VSV phân huỷ yếm

Là lớp chắn bảo vệ khỏi môi trường không

thuận lợi từ vũ tru

Vai trò then chốt trong việc duy trì cân bằng

nhiệt của trái đất

Nguồn cung cấp O2, CO2 và N2

Khí quyển còn là môi trường trung chuyển

để chuyển nước từ các đại dương lên mặt

đất

Phần lớn khối lượng 5.1015tấn của tồn bộ khí

quyển tập trung ở tầng đối lưu và bình lưu

Thành phần khí quyển trái đất gồm chủ yếu là

Nitơ, Oxy, hơi nước, CO2, H2, O3, NH4, các khí trơ

Cấu tử chính N 78,09

Hơi nước 0,1 – 5 Các cấu tử phụ Ar 9,34 x 10 -1

386.480 118.410 6.550 233 6,36 0,37 0,43 1,46 0,4 0,02 0,35

Tỷ khối của khí quyển giảm mạnh theo độ

cao

Aùp suất sẽ giảm từ 1atm ở mực nước biển

đến 3x 10-7 ở độ cao 100km

Tầng ngồi (Exosphere): > 500 km, phân tử

khơng khí lỗng phân hủy thành các ion dẫn điện,

các điện tử tự do, nhiệt độ cao và thay đổi theo thời

gian trong ngày.

Tầng nhiệt (Thermosphere): 90 – 500 km,

nhiệt độ tăng dần theo độ cao, từ -92 o C đến +1200 o C

Nhiệt độ thay đổi theo thời gian, ban ngày thường rất

cao và ban đêm thấp

Tầng trung quyển (Mesosphere): 50-90 km

ðặc điểm của tầng này là nhiệt độ giảm dần

Tầng Độ cao (km) Nhiệt độ C Các chất

chínhĐối lưu 0-11 15→ -56 N2, O2, CO2,

H2OBình lưu 11-50 -56→ 2 O3

Trung gian 50-85 -2→ -92 O2+, NO+

Điện ly 85-1000 -92→ 1200 O+, O2+, NO+

Chứa 70% khối lượng của khí quyển

Tập trung nhiều nhất hơi nước, bụi và các hiện

tượng thời tiết chính

Hàm lượng nước thay đổi do chu trình nước, thời

tiết khí hậu, từ 4% thể tích vào mùa nóng ẩm tới

0,4 % khi mùa khô lạnh

Nhiệt độ giảm đều khi tăng độ cao

Không khí gần bề mặt bị đốt nóng bởi bức xạ từ

trái đất

Lớp lạnh –560C nằm ở phần trên cùng: lớp dừng

Là tầng bình lặng hơn

Nhiệt độ tăng dần theo độ cao, giới hạn trên

cùng là -20C

O3hấp thụ các tia tử ngoại và làm tăng nhiệt độ

Tác dụng như lớp lá chắn bảo vệ trái đất

Do ít bị khuấy trộn nên thời gian tồn tại của các

phân tử trong vùng này tương đối dài Nếu chất ô

nhiễm đi vào được tầng bình lưu, sẽ có ảnh

hưởng độc hại lâu dài hơn

3.2 TẦNG BÌNH LƯU

Nhiệt độ giảm theo chiều cao

(Do nồng độ thấp của các chất hấp thụ tia tử

ngoại, đặc biệt là oxy và oxit nitơ bị phân ly

thành nguyên tử và chịu ion hoá sau khi bức xạ

mặt trời ở vùng tử ngoại xa)

Do tác động của tia tử ngoại, các phân tử khơng

khí lỗng trong tầng bị phân huỷ thành các ion

nhẹ như He+, H+, O++

Tầng điện ly là nơi xuất hiện cực quang và phản

xạ các sĩng ngắn vơ tuyến

3.4 TẦNG ĐiỆN LY

Ô nhiễm không khílà sự có mặt các chất sinh ra

từ hoạt động của con người hoặc các quá trình tự

nhiên với nồng độ đủ lớn và thời gian đủ lâu làm

ảnh hưởng đến sự thoải mái, sức khoẻ, lợi ích

của con người và môi trường

5.1 Nguồn tự nhiên

Núi lửa: …

Cháy rừng: …

Bão bụi, bụi muối: …

Các quá trình phân huỷ, thối rữa xác ĐTV:

5.2 Nguồn nhân tạo

Giao thông vận tải: thải vào không khí 150-200

chất, chủ yếu là bụi, các khí oxit cacbon (COx:

CO, CO2), hydrocacbon, chì…

Sản xuất công nghiệp: CO2, CO, 150 triệu tấn

NOx, 200 triệu tấn SO2, 110 triệu tấn bụi …

Mỗi năm luợng CO2do đốt nhiên liệu trên 5 tỉ

tấn, tốc độ gia tăng 0,5%/năm

5.3 Ô nhiễm không khí trong nhà:

Bếp đun, lò sưởi dùng nhiên liệu than, củi, dầu lửa,

khí đốt…

Chất tẩy rửa, thuốc xịt khử mùi, sơn, keo dán, thuốc

nhuộm, thuốc uốn tóc, hơi dung môi hữu cơ,

Khu vực nhà xe, thải hơi xăng dầu là các hợp chất

hữu cơ

Hút thuốc lá: bụi, CO, nicotin…

Phân hủy chất thải sinh hoạt: CH4, H2S, NH3 …

Lượng phát thải chất ô nhiễm không khí từ

nguồn tự nhiên lớn hơn nhiều so với nguồn nhân

tạo nhưng phân bố đồng đều trên thế giới Ở khu

tập trung đông dân cư thì mật độ phát thải do con

người tập trung hơn và gia tăng mức độ tác hại

Các loại oxit : NO, NO2, N2O, SO2, CO, H2S, các loại

khí halogen (clo, brom, iode)

Các hợp chất flo

Các chất tổng hợp (ête, benzen)

Các chất lơ lửng (bụi rắn, bụi lỏng, bụi vi sinh vật),

nitrate, sulfate, phân tử cacbon, sol khí, muội,

khĩi, sương mù, phấn hoa

Các loại bụi nặng, bụi đất, đá, bụi kim loại

Khí quang hố: ozone, NOX, aldehyde, etylen

Chất thải phĩng xạ

Nhiệt độ

Tiếng ồn

Tác nhân ô nhiễm được chia làm hai loại:

sơ cấp

thứ cấp

Vd: sự hình thành mưa acid

PSI: chỉ số chuẩn ô nhiễm,

theo ngưỡng an toàn và nguy hiểm đối với sức khoẻ

PSI là một chỉ số thu được khi tính tới nhiều chỉ số ô

nhiễm, ví dụ tổng các hạt lơ lửng, SO2,CO, O3, NO2

được tính theo mg/m3/giờ hoặc trong 1 ngày

PSI 0-49: không khí có chất lượng tốt

PSI từ 50-100: là trung bình, không ảnh hưởng tới

sức khoẻ của người

PSI từ 100-199 :không tốt

PSI từ 200-299: là rất không tốt

PSI từ 300-399: nguy hiểm, phát sinh bệnh

PSI trên 400: rất nguy hiểm, có thể gây chết người

CO 2

SO 2

CO

N 2 O CFC

CH4

hàm lượng: 0,03% trong khí quyển

nguyên liệu cho quá trình quang hợp

lượng CO2 sản sinh cân bằng với lượng CO2

quang hợp

Con người ñốt nhiên liệu hoá thạch và phá rừng

làm mất cân bằng, tác ñộng xấu tới khí hậu

toàn cầu

có nồng ñộ thấp trong khí quyển, ở tầng ñối lưu

do núi lửa phun, ñốt nhiên liệu, sinh khối thực

vật, quặng

rất ñộc hại, gây các bệnh về phổi khí phế quản

SO2 trong không khí khi gặp oxy và nước tạo

thành acid: hiện tượng mưa axit

do ñốt cháy không hết nhiên liệu hoá thạch

Khí thải từ các ñộng cơ xe máy

Hàng năm trên toàn cầu sản sinh khoảng 600

triệu tấn CO

cây xanh có thể chuyển hoá CO => CO2 và

sử dụng cho quang hợp Vì vậy, thảm thực

vật ñược xem là tác nhân tự nhiên có tác

dụng làm giảm ô nhiễm CO

N2O là loại khí gây hiệu ứng nhà kính,

Sinh ra trong quá trình ñốt nhiên liệu hoá

CFC là những hoá chất do con người tổng hợp

ñể sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp

CFC 11, CFCl3, CFCl2, CF2Cl2 (còn gọi là freon

12 hoặc F12) là những chất thông dụng của CFC

CFC 11 và CFC 12 hoặc freon ñều là những hợp

chất có ý nghĩa kinh tế cao

làm tổn hại tầng ozone

CFC có tính ổn ñịnh cao và không bị phân huỷ

Gây hiệu ứng nhà kính

Sinh ra từ các quá trình sinh học, phân giải kỵ

khí ở ñất ngập nước, ruộng lúa, cháy rừng và

ñốt nhiên liệu hoá thạch

CH4 thúc ñẩy sự oxy hoá hơi nước ở tầng

bình lưu Sự gia tăng hơi nước gây hiệu ứng

nhà kính

Dưới ảnh hưởng của các tia vũ trụ và các bức

xạ ion hóa:

 ion âm, còn gọi là ion nhẹ

 ion dương, là ion nặng

Tỉ lệ ion nhẹ / ion nặng biểu thị mức ñộ nhiễm

và từ nhân tạo: các cơ sở sử dụng chất

phóng xạ, nhà máy ñiện hạt nhân

8.1 Tác động đối với con người và động vật

Qua đường hô hấp,

qua da,

qua đườøng tiêu hoá,

qua mắt

Nguyên nhân gây nhiễm độc:

Nhiễm độc do cố ý hay do tai nạn, sự cố: hấp thụ

một lượng khá lớn chất độc trong một lần hay

nhiều lần gần nhau (nhiễm độc cấp tính)

Môi trường lao động bị ô nhiễm với lượng chất

độc thấp, nhưng hấp thụ nhiều lần, thường

xuyên, lâu dài: mạn tính

Các hoá chất xâm nhập vào cơ thể và gây độc qua

3 giai đoạn gồm:

Giai đoạn tiếp xúc:

Giai đoạn thấm nhiễm hay tổn thương sinh học:

Giai đoạn có biểu hiện lâm sàng: là giai đoạn

nhiễm độc thực sự

Mắt: nóng rát ở kết mạc và giác mạc Nước mắt

chảy làm trôi (pha loãng) chất ô nhiễm

Mũi: Lông mũi và bề mặt ẩm ướt của hốc mũi

giữ lại một số chất ô nhiễm không khí

 Khứu giác có công dụng chống lại một số chất ô

nhiễm không khí

 Tuy nhiên, một số chất không có mùi

Hệ thống khí quản: Khí quản có màng bao phủ

phía trên tiết ra chất nhầy để bảo vệ và có lông

rung động rất nhạy Ho và hắt hơi là phản ứng

để đẩy các chất gây khó chịu ra ngoài

Hấp thụ vào lá cây qua khí khổng

Tác hại:

Chết hoại: các mô phía trên và phía dưới lá chết

Tổn hại sắc tố:

Tác động đến sự phát triển:

Cá biệt có chất ô nhiễm có tác dụng tốt đối với

thực vật, làm tăng cường sinh trưởng cây, ví dụ các

loại tảo

tác động xấu đến vật liệu, kết cấu công trình

Bụi làm mài mòn các công trình

Các khí axit làm ăn mòn vật liệu

Sơn bị sẫm màu, các sản phẩm làm bằng da,

giấy, dệt cũng bị giảm tính năng

Biến đổi khí hậu

Hiệu ứng nhà kính

Thủng tầng ozon

"Biến đổi khí hậu trái đất là sự thay đổi của hệ

thống khí hậu gồm khí quyển, thuỷ quyển,

sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong

tương lai bởi các nguyên nhân tự nhiên và

nhân tạo"

Nguyên nhân:

gia tăng các hoạt ñộng tạo khí nhà kính,

khai thác quá mức sinh khối, rừng, các hệ

sinh thái …

Sự nóng lên tòan cầu

Sự thay ñổi thành phần và chất lượng khí

quyển

Sự dâng cao mực nước biển

Sự di chuyển của các ñới khí hậu tồn tại hàng

Nhiệt độ đã gia tăng từ khoảng năm 1850-1899

tới 2001-2005 là 0.76 o C.

Sự gia tăng nhiệt độ ở phần trên của tầng ñối lưu

là tương tự như với sự gia tăng nhiệt độ ở trên

bề mặt trái đất.

Hàm lượng hơi nước bình quân trong khí quyển

đã tăng kể từ ít nhất trong thập kỷ 80 ở khu vực

đất liền và đại dương cũng như phần trên của

tầng đối lưu

Các bằng chứng về biến ñổi khí hậu

Các quan sát từ năm 1961 chỉ ra rằng nhiệt độ trung bình

của đại dương đã gia tăng đến độ sâu ít nhất khoảng 3.000

m.

Mực nước biển đã tăng với mức độ trung bình khoảng 1,8

mm hàng năm trong giai đoạn 1961-2003 Và tốc độ này

còn nhanh hơn trong khoảng thời gian 1993-2003 (3,1

mm) hàng năm.

Nhiệt độ trung bình ở bắc cực đã tăng gần gấp 2 lần mức

độ tăng nhiệt độ trung bình trong 100 năm qua

Dữ liệu ảnh vệ tinh từ năm 1978 chỉ ra rằng các dải

băng hà bắc cực đã bị co rút lại với mức độ 2.7% cho

mỗi thập kỷ và tốc độ giảm lớn hơn vào mùa hè khoảng

7.4% mỗi thập kỷ.

Nhiệt độ ở phần đỉnh của các lớp băng hà vĩnh cửu ở

Bắc cực đã gia tăng (lên đến 3 o C) Khu vực bao phủ lớn

nhất theo mùa đã giảm khoảng 7% ở khu vực Bắc bán

cầu kể từ năm 1900 và giảm vào mùa xuân lên tới 15%

Các bằng chứng về biến ñối khí hậu

Lượng mưa đã tăng ở khu vực phía đông lục địa Nam

và Bắc Mỹ, phía bắc châu Âu, khu vực bắc và trung Á

Khô hạn đã được quan sát thấy ở khu vực Sahara, Địa

Trung Hải, phía nam châu Phi, và các phần của khu vực

Nam Á.

Gió tây ở khu vực vĩ độ trung bình đã mạnh lên ở cả hai

khu vực bán cầu kể từ năm 1960s.

Hạn hạn đã gia tăng cường độ và dài hơn trong các

khu vực rộng lớn hơn kể từ thập kỷ 70, đặc biệt là ở khu

hầu hết các khu vực tương thích với sư gia tăng

nhiệt độ và lượng hơi nước trong khí quyển.

Sự thay đổi mạnh nhiệt độ cực trị Số ngày lạnh,

đêm lạnh và sương mù đã giảm trong khi đó số

ngày nóng, đêm nóng và đợt nóng (heat wave)

đã gia tăng.

Người ta còn quan sát thấy sự gia tăng cường độ

các cơn lốc xoáy thuận nhiệt đới (các cơn bão) ở

khu vực phía bắc Đại Tây Dương kể từ 1970

Thủ phạm và nguyên nhân của biên đổi

khí hậu

Sự gia tăng nồng độ khí nhà kính

Các khí nhà kính là những khí thành phần

trong bầu khí quyển, gồm cả tự nhiên và

nhân tạo, mà chúng có khả năng hấp thụ và

tái phát xạ phổ hồng ngoại (UNFCCC, 1992)

bao gồm hơi nước, CO2, CH4, N2O, O3,

CFCs…

Những thay đổi về nồng độ các khí nhà kính, các

sol khí, độ bao phủ mặt đất (land cover), bức xạ

mặt trời đã làm thay đổi cân bằng năng lượng

của hệ thống khí hậu

Năm 2005, nồng độ CO2trong khí quyển là 379

ppm và CH4là 1774 ppb đã vượt xa con số ghi

nhận được trong khoảng 650 nghìn năm trước

Biến ðổi Khí Hậu

Tỉ lệ ñóng góp các khí nhà kính và các nguồn phát sinh các khí này

Thủ phạm và nguyên nhân

CO2: gây ra khoảng 9-26% hiệu ứng nhà kính,

và ñược phát thải do ñốt nhiên liệu

CH4: Gây ra khoảng 4-9% hiệu ứng nhà kính, và

phát sinh chủ yếu từ quá trình phân huỷ kỵ khí

các chất hữu cơ (Nông nghiệp, chất thải động

vật, rác thải) từ các mỏ than, và quá trình chưa

cháy hết của nhiên liệu hoá thạch.

Hơi nước: ñóng góp 30-70% hiệu ứng nhà kính

nhưng không là thủ phạm làm gia tăng hiệu ứng

này cũng như là hiện tượng trái ñất nóng lên và

biến ñổi khí hậu toàn cầu.

3

kính, ñược thải ra trong công nghiệp hoá

chất.

N2O: Các nguồn nhân tạo của N2O bao gồm từ

đất nông nghiệp-đặc biệt là việc sử dụng phân

bón tổng hợp và phân chuồng, đốt nhiên liệu

hoá thạch, sản xuất a-xít nitric, sử lý nước thải

và đốt rác thải, sinh khối

Ai là người thải ra nhiều nhất các khí này

Các hành ñộng phát triển của con người là nguyên nhân

gốc rễ cho vấn ñề này như là việc ñốt nhiên liệu hoá

thạch, tàn phá rừng…

Mỹ, Trung quốc, Ấn độ, Brazil, Nga, Nhật, là những nước

thải ra nhiều nhất.

Mức phát thải các khí nhà kính bình quân đầu người cao

trên thế giới bao gồm Mỹ (22,9 tấn), Qatar (54,7 tấn), Úc

(25,9 tấn), Malaysia (37,2 tấn).

Tuy nhiên khi xem xét trên bình diện khu vực thì châu Á

phát thải khoảng 4,5 tấn CO2trên đầu người, châu Âu

(10,6), Bắc Mỹ (23,1), châu Đại Dương (24,2 tấn).

Hậu quả của biến đổi khí hâu

Làm gia tăng tuần suất và cường độ các

cơn bão Tần số của các thiên tai do thời

tiết gây ra đã tăng 6 lần từ năm 1950 đến

nay.

10 nước bị ảnh hưởng nhất bởi thiên tai

do thời tiết gây ra năm 2004 theo thứ tự

là Somalia, Cộng hòa Dominican,

Bangladesh, Phi Luật Tân, Trung Quốc,

Nepal, Madagascar, Nhật, Mỹ, Bahamas

Hậu quả

Ảnh hưởng đến nền nông nghiệp, đe doạ an ninh lương thực, đặc

biệt đối với những công dân ở các quốc gia nghèo thì sự sinh tồn phụ

thuộc hoàn toàn vào gieo trồng

 Nam Phi có thể mất 30% sản lượng ngô và các cây lương thực

khác vào năm 2030;

 Khu vực Bắc Á sản lượng gạo, ngô và kê có thể giảm đến 10%

 Việc tăng nhiệt độ lên 2 o C sẽ giảm sản lượng lúa mì ở hầu hết

các nước Nam Á

 Ở một mức tăng 3-4 o C, người ta ước tính là thu nhập các

nông trang sẽ giảm khoảng 9-25%

 Ở Trung quốc, sản lượng lúa gạo sẽ giảm 20-30% khi nhiệt

Biến đổi khí hậu làm mất mát và suy giảm đa dạng sinh vật

 Là một trong các nguyên nhân quan trọng đóng góp vào việc làm tuyệt

chủng các loài,

 Ở Úc khi nhiệt độ tăng lên khoảng 1,5-2 o C so với giai đoạn tiền công nghiệp

thì sẽ de doạ các loài và hệ sinh thái khu vực núi cao, các rạn san hô, và đất

ngập nước nhiệt đới.

 Ở châu Âu, khi nhiệt độ tăng lên 1-2 o C thì thành phần loài sẽ thay đổi căn

bản, đặc biệt khu vực Bắc Âu, toàn bộ các hệ sinh thái sẽ bị biến đổi với rủi

ro tuyệt chủng loài rất cao

 Ở Nga, quần thể gấu Bắc cực cư trú ở rìa Bắc nước Nga và loài báo tuyết ở

vùng núi cao Altai-Sayan sẽ bị đe doạ tuyệt chủng

 Khu vực Bắc Cực, nhiệt độ tăng lên làm tan băng sẽ đẩy gấu Bắc cực, hải mã,

chim biển, và hải cẩu tới con đường tuyệt chủng và các loài khác như cáo

bắc cực, loài chim cú tuyết… sẽ bị đặt vào mức rủi ro

Biến ñổi khí hậu: Hậu quả

Hiện tượng nóng lên toàn cầu đã làm gia tăng mực nước biển

Các nguồn dẫn ñến việc gia tăng mực nước biển Mức ñộ gia tăng mực nước biển (mm/năm)

1961-2003 1993-2003

Sông băng và băng trên núi cao 0.50 ± 0.18 0.77 ± 0.22

Các dải băng ở ñảo Greenland 0.05 ± 0.12 0.21 ± 0.07

Tổng các ñóng góp khí hậu ñơn lẻ ñối với sự gia tăng

Mức ñộ gia tăng mực nước biển ñược quan sát 1.8 ± 0.5 3.1 ± 0.7

Sự khác nhau (giữa dữ liệu quan sát ñược và dữ liệu

ước lượng cho sự ñóng góp của yếu tố biến khí hậu) 0.7 ± 0.7 0.3 ± 1.0