Giáo trình Hóa công nghệ môi trường 2 bài giảng dành cho sinh viên ĐH, CĐ

Giáo trình Hóa công nghệ môi trường 2 bài giảng dành cho sinh viên ĐH, CĐ là bộ tài liệu hay và rất hữu ích cho các bạn sinh viên và quý bạn đọc quan tâm. Đây là tài liệu hay trong Bộ tài liệu sưu tập gồm nhiều Bài tập THCS, THPT, luyện thi THPT Quốc gia, Giáo án, Luận văn, Khoá luận, Tiểu luận…và nhiều Giáo trình Đại học, cao đẳng của nhiều lĩnh vực: Toán, Lý, Hoá, Sinh…. Đây là nguồn tài liệu quý giá đầy đủ và rất cần thiết đối với các bạn sinh viên, học sinh, quý phụ huynh, quý đồng nghiệp và các giáo sinh tham khảo học tập. Xuất phát từ quá trình tìm tòi, trao đổi tài liệu, chúng tôi nhận thấy rằng để có được tài liệu mình cần và đủ là một điều không dễ, tốn nhiều thời gian, vì vậy, với mong muốn giúp bạn, giúp mình tôi tổng hợp và chuyển tải lên để quý vị tham khảo. Qua đây cũng gởi lời cảm ơn đến tác giả các bài viết liên quan đã tạo điều kiện cho chúng tôi có bộ sưu tập này. Trên tinh thần tôn trọng tác giả, chúng tôi vẫn giữ nguyên bản gốc. Trân trọng. ĐỊA CHỈ DANH MỤC TẠI LIỆU CẦN THAM KHẢO http:123doc.vntrangcanhan348169nguyenductrung.htm hoặc Đường dẫn: google > 123doc > Nguyễn Đức Trung > Tất cả (chọn mục Thành viên)

nghiên cứu bài giảng này sinh viên nên kết hợp với giáo trình và các tài liệu khác để

mở rộng hơn kiến thức cho mình

Ngoài sinh viên Cao đẳng sư phạm Hóa học thì sinh viên thuộc các ngành học, bậc học khác cũng có thể dùng bài giảng này làm tài liệu nghiên cứu trong việc học tập của mình

Sẽ không tránh khỏi sự thiếu sót trong quá trình soạn bài giảng này nên tôi rất mong sự quan tâm góp ý của bạn đọc và các em sinh viên để bài giảng được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo nhà trường, Ban Chủ nhiệm Khoa,bộ môn Hóa – khoa Cơ bản đã tạo điều kiện cho tôi đưa bài giảng này lên website của trường

Tác giả

2

Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ HOÁ HỌC MÔI TRƯỜNG

1.1 Chiến lược toàn cầu về bảo vệ môi trường

Hiện nay vấn đề môi trường đã trở thành vấn đề nóng bỏng trên toàn cầu Đặc biệt từ sau hội nghị của Liên hiệp quốc về môi trường và con người ở Stockholm vào năm 1972 và khi tổ chức Môi trường quốc tế đã công bố chiến lược bảo vệ môi trường toàn cầu (1980) Chiến lược này đã nhấn mạnh: “bảo vệ không đối lập với phát triển, bảo vệ bao gồm bảo tồn và sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên thiên nhiên nhằm mục đích làm cho con người có cuộc sống hạnh phúc không chỉ cho thế hệ hôm nay mà còn cho thế hệ mai sau Chiến lược bảo vệ toàn cầu khẳng định loài người tồn tại như một

bộ phận của thiên nhiên Loài người sẽ không tồn tại hay không có tương lai nếu thiên nhiên không được bảo vệ Mặt khác thiên nhiên sẽ không được bảo vệ nếu không được phát triển để giảm bớt nghèo nàn và bất hạnh của hàng trăm triệu con người nghèo khổ đang sống trên trái đất [1] Muốn “phát triển” thì phải “bảo vệ” và “bảo vệ” để “phát triển”, đó là đặc tính phụ thuộc lẫn nhau giữa phát triển và bảo vệ và được gọi bằng thuật ngữ “sự phát triển bền vững ”

Chiến lược bảo vệ toàn cầu nhấn mạnh 3 mục tiêu:

- Phải duy trì các quá trình sinh thái quan trọng của các hệ đảm bảo sự sống

- Phải bảo tồn tính đa dạng di truyền

- Phải sử dụng bền vững bất kỳ 1 loài hay 1 hệ sinh thái nào

Vào những năm của thập kỷ 80, tính cần thiết cấp bách và phức tạp của những vấn đề về môi trường ngày càng rõ rệt và đòi hỏi phải có những hành động cụ thể Do

đó chiến lược “Cứu lấy trái đất” ra đời nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống của con người, đồng thời bảo tồn tính đa dạng và sự sống trên trái đất Chiến lược “Cứu lấy trái đất ” đề ra một chiến lược đầy đủ, rõ ràng và rộng rãi trên toàn thế giới nhằm mục đích tạo ra những thay đổi trong cách sống hiện nay để xây dựng một xã hội loài người bền vững [1]

Các nguyên tắc của chiến lược “Cứu lấy trái đất”:

- Cải thiện chất lượng cuộc sống con người: mục đích của sự phát triển là cải thiện chất lượng cuộc sống con người Mỗi dân tộc có những mục tiêu phát triển khác nhau nhưng cuối cùng là xây dựng một cuộc sống lành mạnh, có nền giáo dục tốt, có

đủ tài nguyên cho cuộc sống vừa phải, có quyền tự do về chính trị, được đảm bảo an toàn và không có bạo lực

- Bảo vệ sức sống và tính đa dạng của trái đất: sự phát triển trên cơ sở bảo vệ, đòi hỏi phải có những hành động thận trọng để bảo vệ được cấu trúc, chức năng và tính đa dạng của các hệ thống thiên nhiên trái đất mà loài người hoàn toàn lệ thuộc vào nó Điều này đòi hỏi chúng ta phải:

+ Bảo vệ hệ thống nuôi dưỡng sự sống Hệ thống này là những quá trình sinh thái nuôi dưỡng và bảo tồn sự sống Nó điều chỉnh khí hậu, nước và không khí trong lành, điều hoà dòng chảy, chu chuyển các yếu tố cơ bản, kiến tạo và cải tạo đất trồng và làm cho các hệ sinh thái luôn hồi phục

+ Bảo vệ tính đa dạng sinh học không những của các loài động vật, thực vật cũng như các tổ chức sống khác mà còn có cả vốn gien di truyền có trong mỗi loài và các dạng hệ sinh thái khác nhau

+ Bảo đảm chắc chắn việc sử dụng bền vững các nguồn tài nguyên như tái tạo đất, động vật hoang dã, động vật nuôi, rừng, bãi chăn thả, đất trồng, các hệ sinh thái nước mặn và nước ngọt, Sử dụng bền vững và sử dụng trong phạm vi cho phép để nguồn tài nguyên có thể phục hồi lại [2], [4]

4

1.2 Khái niệm về môi trường

Môi trường là tập hợp tất cả các thành phần của thế giới vật chất bao quanh có khả năng tác động đến sự tồn tại và phát triển của mỗi sinh vật Bất cứ một vật thể nào, một sự kiện nào cũng tồn tại và diễn biến trong một môi trường

Môi trường tự nhiên bao gồm: môi trường vật lý và môi trường sinh học

1.2.1 Môi trường vật lý

Là thành phần vô sinh của môi trường tự nhiên bao gồm khí quyển, thuỷ quyển

và thạch quyển

+ Môi trường khí quyển (môi trường không khí): là lớp khí bao quanh trái đất,

chủ yếu là ở tầng đối lưu, cách mặt đất từ 10÷12km Ở tầng này theo chiều cao nhiệt

độ giảm, áp suất giảm và nồng độ không khí loãng dần Khí quyển đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc duy trì sự sống của con người, sinh vật và quyết định đến tính chất khí hậu, thời tiết của trái đất

+ Môi trường thuỷ quyển (môi trường nước): là phần nước của trái đất, bao gồm đại dương, biển, sông, hồ, ao, nước ngầm, băng tuyết, hơi nước trong đất và trong không khí Thuỷ quyển đóng vai trò không thể thiếu được trong việc duy trì sự sống của con người, sinh vật, cân bằng khí hậu toàn cầu và phát triển các ngành kinh tế

+ Môi trường thạch quyển (môi trường đất): bao gồm lớp vỏ trái đất có độ dày

từ 60 ÷ 70km trên phần lục địa và 20 ÷ 30km dưới đáy đại dương Tính chất vật lý và thành phân của thạch quyển ảnh hưởng quan trọng đến cuộc sống con người, sự phát triển nông lâm, ngư nghiệp, giao thông vân tải, đô thị, cảnh quan và tính đa dạng sinh học trên trái đất [2], [4]

1.2.2 Môi trường sinh học

Là thành phần hữu sinh của môi trường Môi trường sinh học bao gồm các hệ sinh thái, quần thể động vật và thực vật Môi trường sinh học tồn tại và phát triển trên

cơ sở sự tiến hoá của môi trường vật lý

Môi trường sống của con người (môi trường nhân văn, môi sinh) được chia thành môi trường thiên nhiên, môi trường xã hội và môi trường nhân tạo

5

+ Môi trường thiên nhiên: bao gồm các nhân tố thiên nhiên: vật lý, hoá học, sinh học, tồn tại khách quan ngoài ý muốn của con người hoặc chịu sự chi phối của con người

+ Môi trường xã hội: bao gồm các mối quan hệ giữa con người với con người + Môi trường nhân tạo: bao gồm những nhân tố vật lý, sinh học, xã hội do con người tạo nên và chịu sự chi phối của con người

Chức năng của môi trường:

- Là không gian sống của con người và sinh vật

- Là nơi cung cấp nguồn tài nguyên cần thiết cho đời sống và hoạt động sản xuất của con người

- Là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra trong cuộc sống và hoạt động sản xuất

- Là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người

1.3 Những cơ sở của khoa học môi trường

1.3 1 Sinh thái học, hệ sinh thái và cân bằng sinh thái

1.3.1.1 Sinh thái học: là khoa học nghiên cứu mối quan hệ tương hỗ giữa một cơ thể sống hoặc một quần thể sinh vật với các yếu tố môi trường xung quanh

Đối tượng nghiên cứu của sinh thái học như: cá thể, quần thể, quần xã, hệ sinh thái, …

Ví dụ như nghiên cứu đặc điểm của các nhân tố môi trường có ảnh hưởng đến đời sống của các sinh vật và sự thích nghi của chúng với các điều kiện ngoại cảnh khác nhau Hoặc là nghiên cứu điều kiện hình thành quần thể, những đặc điểm cơ bản hay những mối quan hệ trong một quần thể, …

1.3.1.2 Hệ sinh thái: là đơn vị tự nhiên bao gồm các quần thể sinh vật(thực vật, động vật, vi sinh vật) và môi trường trong đó chúng tồn tại và phát triển

Ví dụ: Hệ sinh thái đồng ruộng

Hệ sinh thái đồng cỏ

Hệ sinh thái biển,…

Một số hệ sinh thái thường gặp:

- Hệ sinh thái đồng cỏ tự nhiên

- Hệ sinh thái đô thị

Giữa môi trường và quần xã sinh vật có tác động ảnh hưởng qua lại và cả hai đều cần thiết để duy trì sự sống như đã tồn tại trên trái đất

Một hệ sinh thái điển hình có cấu trúc bởi các thành phần như sau:

- Sinh vật sản xuất: là những sinh vật tự dưỡng như nấm, vi khuẩn, thực vật

- Sinh vật tiêu thụ: là những sinh vật dị dưỡng như tất cả các loài động vật và những vi khuẩn không có khả năng quang hợp và hoá tổng hợp

- Sinh vật phân huỷ: là những sinh vật dị dưỡng sống hoại sinh gồm vi khuẩn, nấm,…Chúng tiếp nhận nguồn năng lượng hoá học khi phân huỷ và bẻ gãy các phân tử hữu cơ để tồn tại và phát triển Sinh vật phân huỷ thải vào môi trường những chất đơn giản hoặc những nguyên tố hoá học mà lúc đầu các sinh vật sản xuất sử dụng để tổng hợp các chất hữu cơ

- Các yếu tố vô sinh: đất nước, chất hữu cơ, vô cơ, khí hậu, nhiệt độ, ánh sáng, Trong hệ sinh thái các thành phần trên liên hệ với nhau thông qua dòng năng lượng và dòng vật chất

+ Dòng tuần hoàn vật chất đi từ môi trường ngoài vào cơ thể các sinh vật, từ sinh vật này sang sinh vật khác, rồi từ sinh vật ra môi trường ngoài (nhờ sinh vật phân huỷ trở lại môi trường)

+ Dòng năng lượng xảy ra đồng thời với dòng tuần hoàn vật chất ở hệ sinh thái Năng lượng cung cấp cho hoạt động của tất cả hệ các hệ sinh thái trên trái đất là nguồn năng lượng mặt trời Khác với dòng tuần hoàn vật chất, năng lượng không được sử dụng lại mà mất đi, phát tán dưới dạng nhiệt

7

Ví dụ: trong hệ sinh thái đồng cỏ nhờ có đạm, dinh dưỡng, xác thực vật trong đất Cỏ lại cung cấp thức ăn cho động vật ăn cỏ Động vật ăn cỏ lại là thức ăn cho động vật ăn thịt 1, động vật ăn thịt 1 lại là thức ăn cho động vật ăn thịt 2, …Khi cỏ, động vật

ăn thịt chết đi thì xác của chúng sẽ bị phân huỷ bởi vi khuẩn, nấm, thành các chất hữu

cơ và vô cơ

Trong ví dụ này:

- Yếu tố vô sinh: đạm, dinh dưỡng, xác thực vật

- Sinh vật sản xuất: cỏ, động vật ăn cỏ, động vật ăn thịt 1, động vật ăn thịt 2,

- Sinh vật tiêu thụ: động vật ăn cỏ, động vật ăn thịt 1, động vật ăn thịt 2,

- Sinh vật phân huỷ: vi khuẩn, nấm dị dưỡng

Như vậy, trong hệ sinh thái sinh vật sản xuất cũng có thể là sinh vật tiêu thụ Trong tự nhiên tồn tại nhiều hệ sinh thái:

- Hệ sinh thái trên cạn: hệ sinh thái đất, hệ sinh thái rừng, hệ sinh thái sa mạc,…

- Hệ sinh thái dưới nước: hệ sinh thái biển, hệ sinh thái cửa sông, hệ sinh thái hồ,…

- Hệ sinh thái do con người tạo ra: hệ sinh thái nông nghiệp, hệ sinh thái đô thị,

hệ sinh thái công viên,…

Tập hợp tất cả các hệ sinh thái trên trái đất làm thành hệ sinh thái khổng lồ gọi

là sinh quyển

Sinh quyển gồm các cơ thể sống, khí quyển, thuỷ quyển và thạch quyển tạo thành môi trường sống của tất cả các cơ thể sống Sinh quyển bao gồm các thành phần hữu sinh và vô sinh có quan hệ chặt chẽ và tương tác phức tạp lẫn nhau Trong sinh quyển ngoài vật chất và năng lượng còn có thông tin, nó biểu hiện mức độ phức tạp và phát triển cao nhất là trí tuệ con người, từ đó hình thành nên khái niệm trí quyển [2],[4]

Hệ sinh thái cũng có quá trình tiến hóa, từ bập thấp đến bậc cao, sinh vật tác động đến môi trường, môi trường thay đổi tác động trở lại sinh vật, giữa sinh vật và môi trường gắn bó với nhau

- Các yếu tố sinh vật: đặc trưng bằng các dạng quan hệ hoặc tác động qua lại của các sinh vật: quan hệ cộng sinh, ký sinh hoặc đối kháng

- Các yếu tố nhân tạo: là các hoạt động của con người: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải,…

Khi các yếu tố sinh thái tác động mạnh đến các thành phần của hệ sinh thái sẽ làm thay đổi thành phần sinh thái, thay đổi cấu trúc của hệ dẫn đến mất cân bằng sinh thái Lúc này hệ sinh thái sẽ bị huỷ diệt hoặc thiết lập một cân bằng mới

Ví dụ: khi trời quá nắng mà không có mưa, thiếu nước làm cho đồng cỏ bị khô cháy, sinh vật ăn cỏ không tồn tại được, sinh vật ăn thịt cũng không tồn tại dẫn đến phá vỡ hệ sinh thái (bị tác động bởi các yếu tố vô sinh)

Hoặc vào mùa xuân cây cối phát triển xanh tốt thì sâu ăn lá phát triển nhanh chóng, khi đó số lượng chim ăn sâu cũng phát triển mạnh để khống chế sâu ăn lá (khống chế sinh học) như vậy cây cối vẫn không bị sâu ăn lá phá hại, cân bằng sinh thái không bị phá vỡ

Sự cân bằng sinh thái không chỉ là sự cân bằng giữa các loài như sự cân bằng giữa vật săn mồi và vật mồi hay giữa vật chủ và vật ký sinh, mà còn là sự cân bằng của chu trình các chất dinh dưỡng chủ yếu và những dạng chuyển hoá năng lượng trong một hệ sinh thái Một hệ sinh thái được coi là cân bằng bền khi tất cả các mặt

1.3.2.2 Ý nghĩa của tính đa dạng sinh học đối với cuộc sống con người

Tính đa dạng sinh học có ý nghĩa to lớn đối với đời sống vật chất cũng như đời sống tinh thần của con người

-Ý nghĩa vật chất: tính đa dạng sinh học tạo nên nguồn thức ăn phong phú cho con người, đem lại nhiều sản phẩm từ thực vật và động vật phục vụ mọi nhu cầu sinh hoạt hằng ngày của con người

- Ý nghĩa tinh thần: tính đa dạng sinh học tạo nên vẻ đẹp thiên nhiên luôn đem lại cho con người tinh thần sảng khoái, là nguồn cảm hứng của các tác phẩm thơ ca, hội hoạ, âm nhạc, phim ảnh,…

10

1.3.2.3 Bảo vệ tính đa dạng sinh học

Bảo vệ tính đa dạng sinh học chính là duy trì sự cân bằng môi trường tự nhiên, đảm bảo sự sống cho thế giới sinh vật trong đó có con người Muốn bảo vệ tính đa dạng sinh học lâu bền cần phải thực hiện các công việc sau:

- Thành lập các khu bảo vệ: vườn quốc gia, khu bảo tồn thiên nhiên, khu bảo vệ sinh quyển, khu bảo vệ lịch sử, văn hoá,…

- Thành lập các trung tâm nghiên cứu nuôi nhân giống các loài động vật hoang

dã, các loài quý hiếm, các loài là tổ tiên của động vật nuôi

- Thực hiện các chương trình nông lâm kết hợp

- Kết hợp sự giáo dục nâng cao dân trí với việc đào tạo đội ngũ cán bộ khoa học

kỹ thuật về đa dạng sinh học

- Tăng cường hợp tác quốc tế trong công tác bảo vệ thiên nhiên và môi trường

1.4 Môi trường phát triển và phát triển bền vững

1.4.1 Phát triển, mối quan hệ giữa môi trường và phát triển

Phát triển là phát triển kinh tế xã hội Phát triển là quá trình nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của con người bằng phát triển sản xuất, cải thiện quan hệ xã hội, nâng cao chất lượng hoạt động văn hoá Phát triển là xu hướng tất yếu khách quan của mỗi cá nhân hoặc cộng đồng con người Đối với một quốc gia, quá trình phát triển trong một giai đoạn cụ thể nhằm đạt tới những mục tiêu nhất định Các mục tiêu này thường được cụ thể hoá bằng những chỉ tiêu kinh tế như tổng hợp sản phẩm xã hội, tổng thu nhập quốc dân, lương thực, nhà ở, giáo dục, y tế, văn hóa, khoa học, công nghệ

Các mục tiêu trên được thực hiện bằng những hoạt động phát triển Ở mức vĩ

mô, các hoạt động này là các chính sách, chiến lược, các chương trình và kế hoạch dài hạn về phát triển kinh tế xã hội của Đảng và nhà nước Ở mức vi mô là các dự án phát triển cụ thể về khai thác tài nguyên thiên nhiên, sản xuất hàng hoá, dịch vụ, xây dựng

cơ sở hạ tầng,…Những hoạt động này là nguyên nhân gây nên những sự sử dụng không hợp lí, lãng phí tài nguyên thiên nhiên, làm suy thoái chất lượng môi trường

Con đường đi đến phát triển bền vững không giống nhau đối với một nước đã phát triển, một nước đang phát triển và một nước chậm phát triển Mỗi nước có một con đường đi thích hợp cho riêng mình

Phát triển bền vững có thể xem là một tiến trình đòi hỏi sự tiến triển đồng thời của 4 lĩnh vực: kinh tế, nhân văn (dân số, văn hóa, giáo dục, y tế, phúc lợi xã hội,…), môi trường, kỹ thuật (kỹ thuật sạch, giảm thải CO2, loại bỏ CFC, công nghệ mới,…)

Một “xã hội bền vững” phải có nền “kinh tế bền vững” là sản phẩm của sự “phát triển bền vững” Các nước trên thế giới đều có điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên; điều kiện kinh tế –xã hội khác nhau, đưa đến hiện tượng có nước giàu và nước nghèo, nước công nghiệp phát triển và nước nông nghiệp Do đó cần xem xét 4 vấn đề: con người, kinh tế, môi trường và công nghệ, qua đó phân tích phát triển bền vững và

có đạt được mục tiêu phát triển bền vững

12

- Về kinh tế, phát triển bền vững bao hàm việc cải thiện giáo dục, chăm lo sức khoẻ cho phụ nữ và trẻ em, chăm lo sức khoẻ cho cộng đồng, tạo ra sự công bằng về quyền sử dụng ruộng đất, đồng thời xóa dần sự cách biệt về thu nhập cho mọi thành viên trong cộng đồng xã hội

- Về con người, để đảm bảo phát triển bền vững cần thiết nâng cao trình độ văn hoá, khoa học kỹ thuật cho người dân, nhờ vậy người dân sẽ tích cực tham gia bảo vệ môi trường cho sự phát triển bền vững Muốn vậy phải đào tạo một đội ngũ các nhà giáo đủ về số lượng, cũng như các thầy thuốc, các kỹ thuật viên, các chuyên gia, các nhà khoa học trong mọi lĩnh vực của đời sống

- Về môi trường, phát triển bền vững đòi hỏi phải sử dụng hợp lý tài nguyên như đất trồng, nguồn nước, khoáng sản… Đồng thời, phải chọn lựa kỹ thuật và công nghệ tiên tiến để nâng cao sản lượng, cũng như mở rộng sản xuất đáp ứng nhu cầu của dân

số tăng nhanh Phát triển bền vững đòi hỏi không làm thoái hoá các ao hồ, sông ngòi,

uy hiếp đời sống sinh vật hoang dã, không lạm dụng hoá chất bảo vệ thực vật trong nông nghiệp, không gây nhiễm độc nguồn nước và lương thực

- Về công nghệ, phát triển bền vững là giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên trong sản xuất, áp dụng có hiệu quả các loại hình công nghệ sạch trong sản xuất Trong sản xuất công nghiệp cần đạt mục tiêu ít chất thải hoặc chất gây ô nhiễm môi trường, tái sử dụng các chất thải, ngăn ngừa các chất khí thải công nghiệp làm suy giảm tầng ozon bảo vệ trái đất

1.5 Con người và môi trường

1.5.1 Vị trí độc tôn của con người trong sinh quyển

Con người thuộc bộ linh trưởng, là sản phẩm cao nhất của quá trình tiến hoá hữu cơ và trở thành một thành viên đặc biệt trong sinh quyển Bản chất của con người được quy định bởi hai thuộc tính: một là bản chất sinh vật được kế thừa, phát triển hoàn hảo hơn bất cứ một sinh vật nào khác, hai là thuộc tính văn hoá mà các loài sinh vật khác không thể có được Hai thuộc tính này phát triển song song, biến đổi và tiến

và phát triển như bao sinh vật khác, con người lấy thức ăn từ thiên nhiên và đào thải vào môi trường những chất trao đổi Trong quá trình phát triển nâng cao chất lượng cuộc sống, con người đã khai thác tài nguyên thiên nhiên làm nguyên vật liệu tạo dựng nơi ở, chế tạo máy móc, công cụ lao động, sinh hoạt,…sử dụng năng lượng thay lực cơ bắp,…Mở rộng tầm nhìn vào vũ trụ, khám phá vũ trụ Con người là một tác nhân tiêu thụ đặc biệt, tham gia vào mọi bậc dinh dưỡng của hệ sinh thái Nhờ vào khả năng sáng tạo của bộ não và các phương tiện thông tin hiện đại con người có vị trí độc tôn trong sinh quyển Nhưng con người đã can thiệp quá mức thô bạo vào thiên nhiên theo hướng có lợi cho mình mà ít có hoạt động bảo vệ dẫn đến suy giảm các nguồn tài nguyên thiên nhiên, làm ô nhiễm và suy thoái môi trường, nhất là sau cuộc cách mạng công nghiệp giữa thế kỷ 18 Sự suy thoái môi trường dẫn đến mức báo động, nạn chặt phá rừng, khai thác khoáng sản bất hợp lí đồng thời thải nhiều chất bẩn độc hại ra môi trường dẫn đến mất cân bằng khí hậu, mất cân bằng sinh thái, cuối cùng là nguy cơ nghèo đói và diệt vong trong tương lai Hội nghị Stockholm (1972) về những vấn đề môi trường là điểm khởi đầu của loài người hành động để xây dựng một xã hội bền vững cho chính mình

1.5.2 Ảnh hưởng của yếu tố sinh thái, xã hội đến loài người

Quá trình điều chỉnh để thích nghi với môi trường sống đã đưa con người phát triển thoát thai từ động vật bốn chân, bộ óc phát triển, hai chi trước tiến hoá thành đôi tay với dáng đứng thẳng tạo nên hình dạng cân đối của con người Các yếu tố khí hậu, nhiệt độ, thức ăn, … đã tạo ra sự thích nghi cho con người về màu da và các phản ứng sinh lý

14

1.5.3 Tác động của con người vào môi trường

Con người với tư cách là một vật thể sống, một yếu tố của sinh quyển đã tác động trực tiếp vào môi trường Khi dân số tăng đã tác động vào thiên nhiên quá mức làm mất cân bằng sinh thái và suy thoái, làm cho hiệu lực chọn lọc tự nhiên giảm đến mức thấp nhất nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng nhanh của con người

Con người đã tác động vào cả ba môi trường: khí quyển, thủy quyển và thạch quyển qua các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải và sinh hoạt như: đốt rừng, phá rừng lấy đất làm nông nghiệp, khai thác gỗ, xây dựng thủy điện, … làm cho diện tích rừng bị thu hẹp, mất cân bằng sinh thái, ô nhiễm môi trường, gây thiên tai lũ lut, … Công nghiệp phát triển cũng đã thải ra môi trường một lượng khí gây mưa axit đã phá hủy rừng rất mạnh Các hoạt động của con người cũng làm cho đất bị mặn hóa, đá ong hóa diễn ra nhanh chóng do đất bị xói mòn mạnh mẽ, nhất là ở các nước nhiệt đới Đây là một vấn đề lớn, đặc biệt ở nước ta khi có tới ¾ diện tích đất đai

là đất có địa hình dốc Những vùng đất trống, đồi trọc xuất hiện ở nhiều nơi, chính là hậu quả của xói mòn và các quá trình đá ong hóa Biển và đại dương cũng bị ảnh hưởng bởi các hoạt động của con người Đáng chú ý nhất là ô nhiễm dầu do các sự cố tràn và rò rỉ dầu trên biển Đây là chất ô nhiễm có thời gian tồn tại khá dài, loang rộng

và có khả năng chiếm lĩnh diện tích khá lớn trên bề mặt biển Ở Việt Nam, theo thống

kê của cục môi trường, từ năm 1989 đến nay có khoảng hơn 20 vụ tràn dầu lớn nhỏ

1.6 Quản lý môi trường, đánh giá tác động của môi trường

1.6.1 Quản lý môi trường

Đến nay chưa có một định nghĩa thống nhất về quản lí môi trường Có thể sơ bộ

định nghĩa tóm tắt: “ quản lí môi trường là môi trường hoạt động trong lĩnh vực quản lí

xã hội; có tác động điều chỉnh các loại hoạt động của con người dựa trên sự tiếp cận có

hệ thống và kỹ thuật điều phối thông tin đối với các vấn đề môi trường có liên quan đến con người, xuất phát từ quan điểm định lượng, hướng tới phát triển, bảo vệ và sử dụng hợp lí tài nguyên”

15

Quản lí môi trường được thực hiện bằng việc tổng hợp các biện pháp: luật, chính sách, kinh tế, khoa học, kỹ thuật, xã hội, văn hóa, giáo dục, … Các biện pháp này phối hợp đan xen nhau và được thực hiện ở nhiều quy mô: hộ gia đình, cơ sở sản xuất, các địa phương, quốc gia và toàn cầu

Theo chỉ thị 36CT/TW của Bộ Chính trị Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng Sản Việt Nam ngày 25 – 6- 1998, một số mục tiêu cụ thể của công tác quản lí môi trường ở Việt Nam hiện nay là:

- Khắc phục phòng chống suy thoái, ô nhiễm môi trường phát sinh trong các hoạt động sống của con người

- Hoàn chỉnh hệ thống văn bản pháp luật bảo vệ môi trường, ban hành các chính sách để phát triển kinh tế xã hội gắn với bảo vệ môi trường, nghiêm chỉnh chấp hành luật Bảo vệ môi trường

- Phát triển kinh tế - xã hội theo các nguyên tắc phát triển bền vững được hội nghị Rio-92 thông qua

- Xây dựng các công cụ hữu hiệu về quản lí môi trường quốc gia, các vùng lãnh thổ riêng biệt

Nội dung công tác quản lí Nhà nước về môi trường theo Điều 37 Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam (1993), gồm một số điểm chính:

- Ban hành và tổ chức thực hiện các văn bản pháp quy về bảo vệ môi trường (BVMT), ban hành hệ thống tiêu chuẩn môi trường

- Xây dựng, chỉ đạo thực hiện chiến lược, chính sách BVMT, kế hoạch phòng chống, khắc phục suy thoái môi trường, ô nhiễm môi trường, sự cố môi trường

- Xây dựng, quản lí các công trình BVMT, các công trình có liên quan đến BVMT

- Tổ chức, xây dựng, quản lí hệ thống quan trắc, định kỳ đánh giá hiện trạng môi trường, dự báo diễn biến môi trường

- Thẩm định các báo cáo đánh giá tác động môi trường của các dự án và các cơ

sở sản xuất kinh doanh

16

- Cấp và thu hồi giấy chứng nhận đạt tiêu chuẩn môi trường

Giám sát, thanh tra, kiểm tra việc chấp hành pháp luật về BVMT, giải quyết các khiếu nại, tố cáo, tranh chấp về BVMT, xử lí vi phạm pháp luật về BVMT

- Đào tạo cán bộ về khoa học quản lí môi trường

- Tổ chức nghiên cứu, áp dụng khoa học kĩ thuật trong lĩnh vực BVMT

- Thiết lập quan hệ quốc tế trong lĩnh vực BVMT

ĐGTĐMT được định nghĩa một cách khái quát là sự xác định, đánh giá các tác động (hoặc ảnh hưởng) có thể xảy ra của dự án, các quy hoạch phát triển hoặc của các quy định, luật pháp liên quan đến môi trường Mục đích của ĐGTĐMT trước hết là khuyến khích việc xem xét các khía cạnh môi trường trong việc quy hoạch hoặc ra quyết định đối với các dự án, các hoạt động phát triển để có thể lựa chọn thực thi dự án hoạt động có lợi cho môi trường hơn

ĐGTĐMT được chia làm 3 bước: lược duyệt, đánh giá sơ bộ, đánh giá đầy đủ Các phương pháp thường được sử dụng để đánh giá tác động môi trường như: phương pháp liệt kê số liệu, phương pháp danh mục, phương pháp ma trận môi trường, phương pháp mô hình, phương pháp phân tích chi phí, lợi ích mở rộng

Kiểm kê hoạt động môi trường là hoạt động nhằm mô tả toàn diện về môi trường đang tồn tại ở vùng dự định đặt dự án hoặc vùng có các hoạt động về môi trường xảy ra Việc kiểm kê phải đề cập đến môi trường lí hóa như thổ nhưỡng, địa chất, địa hình, khí hậu, nước mặt, nước ngầm, chất lượng không khí, chất lượng nước,

…; môi trường sinh học như: các loài động thực vật, đa dạng sinh học, khả năng phát triển, suy thoái của các loài, môi trường nhân văn như các điểm khảo cổ, di tích lịch sử, văn hóa, danh lam thắng cảnh, bảo tàng và thư viện, …; môi trường kinh tế, xã hội như

xu thế tăng dân số, phân bố dân số, mức độ, hệ thống giáo dục, mạng lưới giao thông,

cơ sở hạ tầng, cấp thoát nước, quản lí phế thải, dịch vụ công cộng như công an, cứu hỏa, bảo hiểm y tế, …

đi vào nề nếp

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1

1 Môi trường là gì? Những khái niệm cơ bản về môi trường?

2 Nêu mục đích, ý nghĩa có tính chất chiến lược toàn cầu về bảo vệ môi trường đối với ngành hóa học môi trường?

3 Thế nào là sinh thái? Hệ sinh thái và cân bằng sinh thái, tính đa dạng sinh học? Cho

ví dụ thực tế?

4 Thế nào là môi trường phát triển và phát triển bền vững? Bằng dẫn chứng thực tế hãy chứng minh: Môi trường muốn “phát triển” thì phải bảo vệ và “bảo vệ ” để “phát triển”, đó là đặc tính phụ thuộc lẫn nhau giữa phát triển và bảo vệ và được gọi bằng thuật ngữ “phát triển bền vững”

5 Vấn đề môi trường và con người có mối quan hệ đặc biệt và tác động lẫn nhau như thế nào? Từ đó việc quản lí môi trường và đánh giá tác động môi trường cần có những biện pháp gì?

18

Chương 2 MÔI TRƯỜNG KHÍ QUYỂN

2.1 Khí quyển và các chất gây ô nhiễm khí quyển

Tầng đối lưu: N2 : 78,1% ; O2: 20,94%; còn lại các khí khác và hơi nước

- Vai trò của khí quyển trong sinh quyển:

+ Lá chắn các tia bức xạ mặt trời, tia vũ trụ;

+ Cân bằng nhiệt trái đất, chuyển khí độc từ mặt đất lên không trung;

+ Cung cấp CO2 cho quá trình quang hợp và tổng hợp hữu cơ;

+ Cung cấp O2 duy trì sự sống của sinh vật;

+ Cung cấp N2 tổng hợp protein

2.1 2 Các chất gây ô nhiễm khí quyển

2.1.2.1 Nguồn gây ô nhiễm

* Nguồn tự nhiên: do cháy rừng, núi lửa, bão, lũ lụt, động đất, …

* Nguồn nhân tạo:

- Do giao thông vận tải: khí thoát ra từ ống khói của các phương tiện giao thông vận tải chứa nhiều khí CO, NOx, những hạt bụi chì, các hợp chất thơm (benzen và dẫn xuất của benzen) gây hại cho sức khoẻ con người

19

- Do công nghiệp: khí thoát ra từ ống khói các nhà máy, nhất là các nhà máy có quy trình công nghệ và trang thiết bị lạc hậu cũ kỹ và chưa có bộ phận xử lý khí thải Mỗi ngành công nghiệp gây ra những sự ô nhiễm khác nhau Ví dụ: sản xuất giấy gây

ra bụi, sản xuất sơn tạo ra nhiều hỗn hợp hidrocacbon, andehit và bụi, nhà máy thuốc lá tạo ra nhiều bụi và nicotin Các nhà máy hóa chất thường tạo ra khí SOx, NOx,

NH3,…Đặc biệt nhà máy superphotphat tạo ra bụi H2S dạng hơi và H2SiF6 dạng hơi Nhà máy lọc dầu tạo ra hydrocacbon, SOx, COx, NOx,…

- Do sinh hoạt:

+ Đốt củi, đốt than, đun nấu thải ra nhiều khí CO và CO2

+ Khói thuốc lá có chứa 22 loại chất độc

+ H2S bốc lên từ các cống rãnh

- Do nông nghiệp: việc phun thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc kích thích sinh trưởng, bón phân, sẽ gây ô nhiễm môi trường Vì cây chỉ hấp thụ một phần, một phần sẽ bốc hơi vào không khí, bị rửa trôi theo nguồn nước và thấm vào đất gây ô nhiễm môi trường

2.1.2.2 Tác nhân gây ô nhiễm chính

- Các loại oxit: NOx, SOx, COx,

- Các khí halogen và hợp chất của chúng

- Các chất tổng hợp: ete, benzen,

- Các chất lơ lửng: bụi, nitrat, sunfat, sol khí, khói, sương mù,

- Các loại bụi nặng: bụi đất đá, bụi kim loại nặng như: Cu, Pb, Zn, Ni, Cd,

- Khí quang hoá: ozon, FAN, NOx, andehit,…

- Chất thải phóng xạ

- Nhiệt

- Tiếng ồn

20

2.2 Hoá học của hiện tượng ô nhiễm không khí

2.2 1 Khái niệm về phản ứng quang hoá trong khí quyển

Phản ứng quang hoá là những phản ứng hoá học được khơi mào bằng sự hấp thụ một photon với một nguyên tử, một phân tử, một gốc tự do hay một ion

Trong đó: A*là trạng thái kích thích của A

hν là một photon đã được hấp thụ tương ứng với một phân tử

Phần tử kích thích A*sau đó có thể tham gia vào các quá trình sau:

- Phản ứng phân tích:

- Phản ứng trực tiếp:

- Phát huỳnh quang:

- Khử hoạt tính do va chạm:

Phản ứng (1) , (2): dẫn đến sự biến đổi hoá học

Phản ứng (3) , (4): chuyển phân tử ở trạng thái kích thích về trạng thái ban đầu của nó

Trong khí quyển, tầng thượng lưu đã hấp thụ tất cả các bức xạ có λ < 2900Ao

bởi ozon và oxi Vì vậy, về mặt ô nhiễm không khí chỉ có những chất hấp thụ bước sóng từ 3000Aođến 7000Aomới gây ô nhiễm ở tầng đối lưu

Các phản ứng quang hoá có vai trò quan trọng trong ô nhiễm không khí, vì các sản phẩm của chúng (chủ yếu là gốc tự do) có khả năng khơi mào hoặc tham gia một

số lớn các phản ứng khác liên quan đến sự chuyển hoá các chất ô nhiễm sơ cấp thành chất ô nhiễm thứ cấp

2.2.2 Các phản ứng quang hoá của oxit nitơ (NO x ) trong khí quyển

NO và NO2 giữ vai trò quan trọng về mặt hoá học trong ô nhiễm không khí Các phản ứng quang phân NO2 trong không khí được trình bày như sau:

NO3 + NO2 → N2O5

2.2 3 Các phản ứng cộng trong hệ NO x , H 2 O, CO và không khí

Một trong các đặc trưng của khí quyển ở vùng đô thị có chứa khí NOx là sự tạo thành lượng lớn O3 (tạo ra do phản ứng (1), (2) ở trên) Trong không khí còn một loạt các phản ứng liên quan giữa NOx với hơi nước và CO

Khi có hơi nước thì N2O5 bị thuỷ phân tạo axit nitrit

22

.

HO + CO → CO2 + .

H.

H + O2 + M → .

2

HO + .

M.

2

HO + NO → NO2 + .

HO

2

2.2 4 Các phản ứng của hydrocacbon trong khí quyển

2.2.4.1 Nguồn thải hydrocacbon

Hydrocacbon đi vào khí quyển qua các con đường sau:

- Khí thải ôtô có chứa lượng lớn xăng, dầu chưa bị cháy hay chỉ bị cháy một phần Đây là nguồn ô nhiễm lớn

- Sự nạp đầy khí vào các bể chứa khi thay thế không khí đã bão hoà xăng dầu bay vào không khí

- Các dung môi hữu cơ sử dụng trong các nhà máy gia công kim loại, các quá trình làm sạch trong nghiên cứu khoa học, các loại dung môi sơn, bay vào khí quyển

- Các sản phẩm hữu cơ từ các nhà máy hoá chất như nhà máy lọc dầu thoát ra khí quyển

2.2.4.2 Cơ chế oxi hoá hydrocacbon trong ô nhiễm không khí

Việc giải thích cơ chế rất phức tạp (giữa hydrocacbon và các chất oxi hoá) Ta

sẽ xét các phản ứng của 3 loại hydrocacbon phổ biến nhất: parafin, olefin, hydrocacbon thơm với O, .

HO , O3 Các chất O, .

HO , O3 được coi là các chất oxi hoá quan trọng trong khí quyển

a Các phản ứng oxi hoá của oxi nguyên tử

Các nguyên tử O được tạo ra do quang phân NO2 được coi là chất khơi mào cho các phản ứng tạo thành sương khói (smog) trong luồng sương khói O phản ứng nhanh với olefin và chậm với parafin và aren

O có hai trạng thái: O(P) (trạng thái cơ bản từ NO2) và O(D) (trạng thái kích thích từ O3) O(D) hoạt động hơn O(P)

- Với aren hiện nay cơ chế này còn chưa rõ

b Các phản ứng oxi hoá của gốc hydroxyl:

• Phản ứng xảy ra nhanh hơn

Phản ứng loại hidro không gây nên sự phân nhánh mạch cacbon Vì .

HO trở thành H2O, còn O trở thành .

c Các phản ứng oxi hoá của O3

Trong khí quyển khi nồng độ NO2 cao gấp 25 lần NO thì O3 được tạo ra với lượng đáng kể

Tính oxi hoá của O3 không mạnh bằng O và .

HO O3 phản ứng với parafin và aren có tốc độ rất nhỏ coi như không đáng kể

Phản ứng của O3 với olefin trong pha khí chưa được biết rõ về cơ chế Trong pha lỏng được xem là cộng hợp vào liên kết đôi của olefin tạo ra ozonit trung gian, rồi phân hủy thành andehit và một gốc hoá trị 2

Ozonit trung gian

Ngoài ra ion lưỡng tính có thể tham gia phản ứng với O2, NO2 và NO

Ví dụ:

2.2.4.3 Cơ chế oxi hoá các hydrocacbon chứa oxi trong không khí ô nhiễm

Trong khí thải của các động cơ chạy xăng có các andehit và xeton, lượng chất hữu cơ này chiếm 1,5% tổng lượng hydrocacbon của khí thải Chúng tham gia phản ứng oxi hoá và phân huỷ gốc tự do Ta nghiên cứu chủ yếu phản ứng của andehit vì chúng hoạt động mạnh hơn xeton rất nhiều

- Phản ứng quang phân andehit:

26

Dưới tác dụng của bức xạ mặt trời có λ > 3000Ao Phản ứng gãy mạch tạo gốc

tự do:

HCHO + hν → H2 + CO RCHO + hν → .

2.2.5 Các phản ứng của các gốc tự do trong khí quyển

Qua các phản ứng trên, ta thấy phản ứng oxi hóa hydrocacbon sinh ra các gốc tự do: gốc ankyl ( .

R ), gốc axyl (RCO.), gốc ankoxyl (RO , kể cả .

HO ) Trong khí quyển các gốc ankyl, axyl có hoạt tính cao, chúng kết hợp ngay với oxi phân tử tạo gốc peoxi: ROO.(gốc peoxi ankyl, kể cả HOO.), (gốc peoxi axyl)

27

2.2.5.3 Phản ứng với NO2

Do NO bị oxi hoá và NO2 tích luỹ trong thời gian hình thành smog (sương khói) nên phản ứng của các gốc peoxi với NO2 trở nên quan trọng (lượng NO2 trong không khí là đáng kể)

Tương tự, các ankylpeoxinitrat cũng được tạo ra theo phản ứng:

Tạo ankyl nitrat:

2.2.5.4 Phản ứng giữa các gốc tự do với nhau

- Tái kết hợp trực tiếp tạo ra 1 peoxit và oxi:

- Phản ứng dị li tạo ra 1 andehit (hay xeton), 1 rượu và oxi:

- Phản ứng phân huỷ gốc:

Gốc axylat kém bền, tách CO2 tạo gốc ankyl:

2.2.6 Khói quang hoá

2.2.6.1 Khái niệm

Khói quang hoá là tên gọi, đặt cho một hỗn hợp gồm các chất phản ứng và các sản phẩm phản ứng sinh ra khi các hidrocacbon, các oxit nitơ cùng có mặt trong khí quyển dưới tác dụng của các bức xạ mặt trời

Việc tìm hiểu khói quang hoá gắn liền với sự khảo sát các phản ứng diễn ra khi các oxit nitơ lẫn các hidrocacbon cùng tồn tại trong khí quyển

ROO. + ROO. ROOR + O2

O RCO. R. + CO2

.

RO

2

28

Sự tạo thành khói quang hoá diễn ra trong một hệ hết sức phức tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: khí tượng học, các nguồn phát tán chất ô nhiễm, cơ chế phản ứng hoá học,

Khói quang hóa là một loại khói mang tính oxi hoá rất cao Khói có màu nâu, gây tác hại cho mắt và phổi, làm gãy cao su và phá hoại đời sống thực vật

H2 tương tác với O2 tạo gốc RCH2O.2

- Gốc RCH2O.2 tương tác với NO tạo NO2 và gốc tự do RCH2O.

- Gốc RCH2O.tương tác với O2 tạo thành andehit bền RCHO và gốc HOO.

- Gốc HOO.tương tác với NO khác cho NO2 và .

-NO2

- H2O + RCH3

gốc peoxiaxyl

PAN

2.2 7 Phản ứng của các oxit lưu huỳnh trong khí quyển

2.2.7.2 Sự oxi hoá quang hoá SO2

- Sự oxi hoá quang hoá SO2 trong không khí:

- Sự oxi hoá quang hoá SO2 trong hỗn hợp các hidrocacbon, NOx và không khí Các phản ứng trong hệ SO2, NOx và hidrocacbon trong khí quyển

30

2.3 Tác động của ô nhiễm không khí đến môi trường

2.3 1 Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đến khí hậu, thời tiết toàn cầu

2.3.1.1 Mưa axit

Lượng NOx và SOx đi vào khí quyển chuyển hoá thành HNO3 và H2SO4 Các

phản ứng quang hóa của chúng trong khí quyển được tóm tắt như sau:

HNO3 tách ra dưới dạng kết tinh hoặc các tiểu phân nitrat sau khi phản ứng với bazơ (NH3, bụi, vôi)

Sự có mặt của RH, NOx làm tăng tốc độ oxi hoá SO2 Trong các giọt nước có các ion Mn(II), Fe(II), Ni(II), Cu(II) làm xúc tác cho các phản ứng oxi hoá SO2

HNO3, H2SO4 cùng với HCl (thoát ra từ các nguồn tự nhiên và hoạt động của con người) tạo nên sự ngưng tụ axit hay còn gọi là mưa axit Hiện nay mưa axit là nguồn ô nhiễm chính của các nơi trên thế giới[3]

Tác hại của mưa axit:

31

- Phá huỷ các toà nhà và tượng đài làm từ cẩm thạch, đá vôi, đá phiến Những vật liệu này bị thủng lỗ chỗ và yếu đi về mặt cơ học vì các muối tan bị tách ra ngoài nước mưa: CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2 + H2O

- Phá huỷ cây cối, làm đình trệ sự phát triển của rừng;

- Phá huỷ hệ sinh thái hồ, …

2.3.1.2 Hiệu ứng nhà kính

Khí CO2 trong khí quyển được thực vật và nước biển hấp thụ một nửa, phần còn lại sẽ lưu tồn trong khí quyển Khi nồng độ CO2 cao sẽ gây ô nhiễm mà nguy hiểm nhất là gây nên hiện tượng “hiệu ứng nhà kính”

Khí CO2 chủ yếu lưu động ở tầng đối lưu Khi mặt trời chiếu xuống trái đất là bức xạ sóng ngắn dễ dàng xuyên qua lớp khí CO2, CH4, hơi nước và tầng ozon chiếu xuống trái đất, ngược lại bức xạ nhiệt từ mặt đất phản xạ vào khí quyển là bước song dài, không có khả năng xuyên qua lớp CO2 và lại bị CO2 và hơi nước hấp thụ, do đó nhiệt độ của khí quyển bao quanh trái đất nóng lên Hiện tượng này được gọi là “hiệu ứng nhà kính”

Nhiệt độ trái đất tăng lên là nguyên nhân làm tan lớp băng ở Nam cực và Bắc cực, làm cho mực nước biển dâng cao sẽ nhấn chìm các vùng thấp ở ven biển Như vậy nếu không kiểm soát được lượng khí CO2 thải vào khí quyển thì nó sẽ gây ra tác hại lớn đối với sinh quyển

2.3.1.3.Tầng ozon biến đổi

Tầng ozon là lá chắn bảo vệ sinh quyển, nó hấp thụ bức xạ tử ngoại UB-V (0,28÷0,32µm), là bức xạ tử ngoại nguy hiểm nhất đối với thực vật, động vật và con người Trong tự nhiên khí ozon luôn phân huỷ và tái tạo hình thành cân bằng động, giữ được sự ổn định và hấp thụ sóng ngắn bảo vệ sinh quyển Nhưng khi không khí bị ô nhiễm sẽ tồn tại trong khí quyển các nguyên tử O, các gốc hydroxyl hoạt động (HO.), các oxyt nitơ (NOx) và các hợp chất của Clo, các yếu tố này sẽ phản ứng với O3 và phá huỷ lớp lá chắn bảo vệ sinh quyển

Các phản ứng như sau:

32

O3 + O → 2O2

O3 + HO → O2 + HOO HOO + O → O2 + HO

O3 +NO → O2 + NO2

Cl + O3 → ClO + O2

NO2 + O → NO + O2

ClO + O → Cl + O2 2.3.1.4 Tiếng ồn và ô nhiễm

Tiếng ồn là âm thanh xuất hiện không đúng lúc, không đúng chỗ và không theo nhu cầu

Tai người có thể cảm thụ mức âm thanh rộng từ 0 đến 180dB, ở 140dB là ngưỡng chói tai

Tác hại của tiếng ồn:

- Tiếng ồn 80dB không được phép ở nơi thường xuyên có người, vì nó làm giảm

sự chú ý, gây mệt mỏi, tăng cường ức chế hệ thần kinh trung ương, gây mạch chậm, giảm huyết áp tâm thu và tăng huyết áp tâm trương

- Từ 50dB trở lên ở các khu nhà gây rối loạn thần kinh vỏ não

- Những âm thanh mạnh, đột ngột, tiếng bom, tiếng súng, tiếng sét với cường độ

có thể lên đến 150dB có thể gây rách màng nhĩ, chảy máu tai,…

- Tiếng ồn từ 40 đến 45dB không gây biến động đáng kể

2.3.1.5 Ô nhiễm phóng xạ

Phóng xạ là sự biến hoá tự phát không bền của một nguyên tố hoá học thành đồng vị của các nguyên tố khác Sự phóng xạ có kèm theo bức xạ những hạt cơ bản như proton, nơtron, hạt nhân của heli (hạt α), hạt β hoặc các bức xạ điện từ như: γ, Rơnghen,…

Những bức xạ trên được gọi là bức xạ ion hoá vì chúng có khả năng ion hoá vật chất và gây ra các bệnh hiểm nghèo như: các bệnh ung thư, dị tật, quái thai,…

33

Con đường xâm nhập của các chất phóng xạ:

- Các quá trình khai thác quặng tự nhiên

- Nổ vũ khí hạt nhân (mưa phóng xạ)

- Sử dụng đồng vị phóng xạ để trị bệnh và nghiên cứu khoa học

- Sử dụng đồng vị phóng xạ (làm nguyên tử đánh dấu) trong công nghiệp và nông nghiệp

- Lò phản ứng hạt nhân

- Máy gia tốc thực nghiệm

- Đối với vật liệu: Các khí CO2, SOx, NOx trong không khí gặp hơi nước sẽ tạo

ra các axit phá huỷ các công trình xây dựng Sơn có chứa hợp chất chì sẽ nhanh chóng trở nên đen khi để trong không khí nhiễm bẩn H2S…

2.4 Những yêu cầu chất lượng môi trường khí quyển

Thành phần không khí khô chưa bị ô nhiễm tính theo % thể tích gồm có: nitơ 78,08%, oxi 20,95%, cacbon đioxit 0,035% và một số khí khác có hàm lượng rất nhỏ[1]

học

Trung bình ngày đêm

- 0,2

Hg

0,03 0,002 0,003

0,002 0,06 0,06 0,15 0,1 0,1

0,05 0,1 0,1 0,15

0 0,001 0,005

2 0,02

0 0,03 0,001 0,01 0,003 0,6 0,012 0,0003

0,05 0,05

-

- 0,2

- 0,4 0,3 1,5

0,15 0,3 0,3 0,5

0 0,003 0,03

4

- 0,005 0,1

- 0,01 0,003 0,6 0,012

-

35

Bảng 2.1 Nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại trong không khí (mg/m3

)

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2

1 Trình bày thành phần và vai trò của khí quyển Nêu những nguyên nhân và tác hại làm ô nhiễm môi trường khí quyển

2 Khói quang hóa là gì? Trình bày sự hình thành khói quang hóa và tác hại của khói quang hóa trong khí quyển Nêu những biện pháp là giảm khói quang hóa

3 Trình bày sự hình thành, tác dụng sinh lý và vai trò của ozon trong khí quyển đối với

hệ sinh thái Nêu những nguyên nhân, tác hại và biện pháp ngăn chặn làm suy giảm tầng ozon

4 Hiệu ứng nhà kính là gì? Ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính đối với sinh quyển như thế nào? Nêu các biện pháp ngăn chặn hiệu ứng nhà kính

5 Những gốc tự do nào có khả năng phản ứng cao trong môi trường khí quyển? Hãy minh họa bằng phản ứng cụ thể

6 Thế nào là mưa axit? Nguyên nhân gây ra mưa axit? Tác hại và các phương pháp làm giảm mưa axit Hãy minh họa bằng phản ứng cụ thể

36

Chương 3 MÔI TRƯỜNG THUỶ QUYỂN

3.1 Vai trò của nước - chu trình nước toàn cầu

3.1 1 Vai trò của nước

Trong thiên nhiên nước tham gia vào thành phần cấu trúc của sinh quyển và đều hoà khí hậu Nước cần thiết cho sự sống, đáp ứng nhu cầu đa dạng của con người:

- Con người mỗi ngày cần 1,83lít nước để uống Nước giúp cho người, động vật, thực vật trao đổi và vận chuyển thức ăn, tham gia vào các phản ứng sinh hoá và các mối liên kết cấu tạo trong cơ thể Có thể nói ở đâu có nước và ở đó có sự sống và ngược lại[1]

- Nước tạo ra điện năng, nước đáp ứng nhu cầu công nghiệp và nông nghiệp Ví dụ: muốn sản xuất 1kg lúa cần 750kg nước, sản xuất 1kg thịt cần 7,5kg nước, sản xuất 1tấn Al cần 1400m3nước, sản xuất 1tấn dầu cần 600m3 nước, …

- Nước được xem như: Dòng máu nuôi cơ thể con người dưới một danh từ là

“máu sinh học” của trái đất, có thể nói nước quý hơn vàng

- Trong thiên nhiên, 2/3 quả đất là nước dưới dạng biển và đại dương, 1/3 quả đất còn lại cũng chứa nước dưới dạng sông, hồ, mạch nước ngầm,…

Vậy nước có vai trò không thể thiếu cho sự sống tồn tại trên trái đất, là máu sinh học của trái đất nhưng nước cũng là nguồn gây tử vong cho con người(lũ lụt) Nói đến nước phải đi đôi với bảo vệ rừng, trồng rừng, phát triển rừng để tái tạo nguồn nước, hạn chế cường độ dòng lũ lụt Phải sử dụng hợp lí nước sinh hoạt và sản xuất đi đôi với việc chống ô nhiễm nguồn nước

3.1.2 Chu trình nước toàn cầu

Khối lượng nước toàn bộ trên trái đất ước tính khoảng 1.454.000.000km3

[1] Hơn 97% là nước mặn, còn lại khoảng 3% là nước ngọt trong đó chỉ có khoảng 1% tập trung ở sông, hồ, nước ngầm, băng, tuyết,… phần nước ngọt còn lại tập trung ở hai cực

Nước không ngừng vận động và chuyển trạng thái, tạo nên vòng tuần hoàn của nước trong sinh quyển

37

Hình 3.1 Sơ đồ vòng tuần hoàn của nước[6]

Theo chu trình này lượng nước được bảo toàn, chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác (lỏng, khí, rắn) hoặc từ nơi này đến nơi khác Tuỳ theo nguồn nước( đại dương, hồ, sông, hơi ẩm đất,…) mà thời gian tuần hoàn có thể rất ngắn (8 ngày đối với hơi ẩm không khí) hoặc có thể kéo dài hàng năm, hàng ngàn năm (đại dương: 1400 năm)

Trong chu trình tuần hoàn nguồn nước ngọt được tuần hoàn qua quá trình bốc hơi và mưa Thời gian tuần hoàn thường ngắn theo hàng năm Lượng nước ngọt và nguồn nước mưa phân bố không đều, trong khi có nhiều vùng bị ngập lụt thì các vùng khác lại thiếu nước ngọt

3.2 Thành phần hoá sinh và đặc tính của nước liên quan đến môi trường

3.2 1 Thành phần hoá học

Thành phần của nước tự nhiên phụ thuộc vào địa hình mà nó đi qua Trong nước

tự nhiên có chứa các hợp chất vô cơ, hữu cơ tồn tại ở các dạng: ion, hoà tan, dạng rắn, lỏng Do sự phân bố các hợp chất này đã quyết định bản chất của nước tự nhiên: nước

38

ngọt, nước lợ, nước mặn, nước cứng, nước mềm, nước nghèo dinh dưỡng, nước giàu dinh dưỡng, nước ô nhiễm,…

- Các ion hoà tan:

Nước tự nhiên là dung môi tốt hoà tan các axit, bazơ, muối vô cơ Hàm lượng NaCl trong nước quyết định độ mặn của nước

- Các khí hoà tan:

Nói chung các chất khí có trong khí quyển đều có mặt trong nước do kết quả của hai quá trình khuếch tán và đối lưu Trong nước CO2 và O2 có ý nghĩa đối với quá trình quang hợp và hô hấp của sinh vật sống trong nước

+ Khí O2:

 Ít hoà tan trong nước và không tác dụng với nước

 Có ý nghĩa với quá trình làm sạch nước và đảm bảo sự sống của sinh vật trong nước

Trong nước, O2 tham gia chủ yếu vào các quá trình sau:

 Oxy hoá các chất hữu cơ bằng các vi sinh vật:

 Oxy hoá các hợp chất nitơ bằng vi sinh vật:

 Oxy hóa các chất hoá học khác:

+ Khí CO2:

 Dễ hoà tan và độ tan tăng theo nhiệt độ

 Tạo ra các ion: HCO3ˉ, CO3

2ˉ Các phản ứng của CO2 trong nước:

NH+4 + 2O2 vsv 2H+ + NOˉ3 + H2O (CHO) + O2 vsv CO2 + H2O

4Fe2+ + O2 + 10H2O 4Fe(OH)3↓ + 8H+

2SO32ˉ + O2 2SO42ˉ

H2CO3 pH > 5 H+ + HCO3ˉ HCO3ˉ pH ≥ 8 H+ + CO32ˉ

CO2 + H2O pH < 5 H2CO3

39

Nồng độ CO2 phụ thuộc vào pH

Sự tồn tại CO2, HCO3ˉ, CO32ˉtheo một tỉ lệ nhất định gọi là trạng thái cân bằng

Nó quyết định sự ổn định của nước, tránh hiện tượng xâm thực của CO2 và các hiện tượng lắng cặn của các muối cacbonat:

CO2 ở dạng tự do và dạng HCO3 ˉ trong nước rất quan trọng đối với hoạt tính quang hợp của thực vật xanh, nguồn sản xuất thức ăn, cung cấp oxi cho nước và cả hai rất cần thiết cho cá và các động vật ở trong nước.Hình thái HCO3 ˉ trong nước là hình thái dễ hấp thu đối với các sinh vật trong nước

- Các chất rắn:

• Thành phần: vô cơ, hữu cơ và sinh vật

• Phân loại: + chất rắn có thể lọc được + chất rắn không thể lọc được

- Các chất hữu cơ:

Dựa vào khả năng phân huỷ của các vi sinh vật có thể chia làm 2 nhóm:

• Các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học: các chất đường, protein, chất béo, dầu mỡ động thực vật: vi sinh vật phân huỷ tạo CO2 và H2O

• Các chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học: hợp chất Clo hữu cơ, anđrin, policlobiphenil (PCB), các hợp chất đa vòng ngưng tụ như: pyren, naphtalen, antraxen, đioxin,…là những chất khá bền trong môi trường nước và có độc tính cao đối với động vật, thực vật và con người

3.2 2 Thành phần sinh học

Thành phần và mật độ các loài cơ thể sống trong nước phụ thuộc chặt chẽ vào đặc điểm, thành phần hoá học của nguồn nước, chế độ thuỷ văn và địa hình nơi cư trú Một số loại sinh vật có ý nghĩa về chỉ thị ô nhiễm nguồn nước như sau:

- Vi khuẩn: là các loại thực vật đơn bào, không màu, kích thước: 0,5 ÷ 5µm chỉ

có thể quan sát được bằng kính hiển vi:

CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 Ca2+ + 2HCO32ˉ