Hiệu ứng nhà kính trong môi trường

Tiểu luận đề tài về hiệu ứng nhà kính trong môi trường tự nhiên, tác nhân gây hiệu ứng nhà kính, cũng như tác hại của hiệu ứng nhà kính gây ra cho thiên nhiên gây tổn hại về tài nguyên khoáng sản, đất càng ngày bị sa mạc hóa dần, cũng như con người thì sức khỏe càng suy giảm.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI

KHOA TP – MT - ĐD

TIỂU LUẬN MÔN HỌC MÔI TRƯỜNG VÀ CON NGƯỜI TÊN ĐỀ TÀI

HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH

Giảng viên hướng dẫn: Hoàng Hồng Giang

Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 5 Nguyễn Xuân Anh Việt (nhóm trưởng) Lớp : 15DHO1

Biên Hòa,ngày 27 tháng 01 năm 2015

DANH SÁCH SINH VIÊN

4 Nguyễn Huỳnh Kim Ngân 1509933

Chúng em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong Trung tâm công nghệ Hóa đã giúp

đỡ, hướng dẫn chúng em trong thời gian qua

Và cũng xin cảm ơn tất cả các bạn đã luôn động viên, ủng hộ, giúp đỡ chochúng tôi

Sau cùng, chúng tôi xin cảm ơn bản thân vì những nỗ lực, cố gắng của bản thân

để có thể hoàn thành tiểu luận này

Nhóm sinh viên thực hiệnNhóm 5 : 15DHO1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Thái độ làm việc: Kỹ năng làm việc: Trình bày: Điểm số: ………

Biên Hòa, ngày tháng năm 2015

Giảng viên hướng dẫn

Hoàng Hồng Giang

MỤC LỤC

Bảng 2 1 Số liệu những khí gây hiệu ứng nhà kính

Bảng 2 2 số liệu khí nhà kính thải ra trong 1kg nhiên liệu

CHƯƠNG I: HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH 1.1 Khí nhà kính

Khí nhà kính bao gồm carbon dioxide, methane, hơi nước và nitrous oxide Những loại khí này xuất hiện một cách tự nhiên trong môi trường, nhưng cũng do các quá trình sản xuất công nghiệp tạo nên Khí CFCs là dạng khác của khí nhà kính, loại khí này cũng do quá trình công nghiệp tạo ra

1.2 Khái niệm và định nghĩa

a) Khái niệm

Hiệu ứng nhà kính, xuất phát từ effet de serre trong tiếng Pháp, do JeanBaptisteJoseph Fourier lần đầu tiên đặt tên, dùng để chỉ hiệu ứng xảy ra khi năng lượng bức xạcủa tia sáng mặt trời, xuyên qua các cửa sổ hoặc mái nhà bằng kính, được hấp thụ vàphân tán trở lại thành nhiệt lượng cho bầu không gian bên trong, dẫn đến việc sưởi ấmtoàn bộ không gian bên trong chứ không phải chỉ ở những chỗ được chiếu sáng

Hiệu ứng này đã được sử dụng từ lâu trong các nhà kính trồng cây Ngoài rahiệu ứng nhà kính còn được sử dụng trong kiến trúc, dùng năng lượng mặt trời mộtcách thụ động để tiết kiệm chất đốt sưởi ấm nhà ở

Hình 1 1 và 1 2 mô phỏng hiệu ứng nhà kính

Khi bức xạ Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất, một phần bức xạ này sẽ phản xạ lạivào vũ trụ tại biên ngoài khí quyển, phần còn lại xuyên qua bầu khí quyển truyền đến

bề mặt Trái Đất dưới dạng bước sóng ngắn.Tại đây, một phần bức xạ sóng ngắn phản

xạ lại, xuyên qua lớp khí nhà kính vào không gian vũ trụ và một phần đốt nóng TráiĐất Trái Đất hấp thu phần năng lượng bước sóng ngắn và trở thành vật bức xạ nhiệtvào khí quyển( bức xạ sóng dài) Một phần bức xạ hồng ngoại sóng dài do Trái Đấtphát ra được hấp thụ bởi các khí trong khí quyển( hơi nước, CO2, CH4, Nox…)tạothành một lưới nhiệt bao trùm toàn bộ bề mặt Trái Đất, giữ cho khí quyển và bề mặtTrái Đất ở một nhiệt độ nhất định Hiện tượng này giống như hiện tượng nhà kínhtrồng rau khi mà bức xạ Mặt Trời xuyên qua kính bị giữ lại làm cho nhiệt độ của nhàkính tăng lên.Vì vậy, các khí có tính chất trên được gọi là khí nhà kính Lớp khí baogồm các khí nhà kính được gọi là lớp khí nhà kính

b)Định nghĩa

“ Hiệu ứng nhà kính là hiện tượng trong khí quyển tầng thấp (tầng đối lưu) tồntại một lớp khí chỉ cho bức xạ sóng ngắn xuyên qua và giữ lại bức xạ nhiệt của mặt đấtdưới dạng sóng dài, nhờ đó bề mặt trái đất luôn có nhiệt độ thích hợp đảm bảo duy trì

sự sống trên Trái Đất”

1.3 Bản chất của hiệu ứng nhà kính

Nhiệt độ bề mặt trái đất, được tạo nên do sự cân bằng giữa năng lượng mặt trời đến

bề mặt trái đất và năng lượng bức xạ của trái đất vào khoảng không gian giữa các hànhtinh Năng lượng mặt trời chủ yếu là các tia sóng ngắn dễ dàng xuyên qua cửa sổ khíquyển Trong khi đó, bức xạ của trái đất với nhiệt độ bề mặt trung bình 160C là sóngdài có năng lượng thấp, dễ dàng bị khí quyển giữ lại Các tác nhân gây ra sự hấp thụbức xạ sóng dài trong khí quyển là khí CO2, bụi, hơi nước, khí mêtan, khí CFC Kếtquả của sự trao đổi cân bằng về năng lượng giữa trái đất với không gian xung quanh,tạo nên bề mặt trái đất luôn có một nhiệt độ nhất định.Qúa trình này có bản chất tựnhiên nên vẫn gọi là “ Hiệu ứng nhà kính tự nhiên”

Hiệu ứng nhà kính nhân loại : là Hiệu ứng nhà kính xuất hiện do các hoạt độngcủa con người tạo ra từ khoảng 100 năm nay Sự gia tăng tiêu thụ nhiên liệu hóa thạchcủa loài người đang làm cho nồng độ khí CO2 của khí quyển tăng lên Sự gia tăng khíCO2 và các khí nhà kính khác trong khí quyển trái đất làm nhiệt độ trái đất tăng Theotính toán của các nhà khoa học, khi nồng độ CO2 trong khí quyển tăng gấp đôi, thìnhiệt độ bề mặt trái đất tăng lên khoảng 30C Các số liệu nghiên cứu cho thấy nhiệt độtrái đất đã tăng 0,850C trong khoảng thời gian từ 1915-2015, do thay đổi của nồng độCO2 trong khí quyển từ 0,027% đến 0,035% Dự báo, nếu không có biện pháp khắcphục hiệu ứng nhà kính, nhiệt độ trái đất sẽ tăng lên 1,5- 4,50C vào năm 2050 Vai trògây nên hiệu ứng nhà kính của các chất khí được xếp theo thứ tự CO2, CFC, CH4, O3,NO2 Sự gia tăng nhiệt độ trái đất do hiệu ứng nhà kính có tác động mạnh mẽ tới nhiềumặt của môi trường trái đất Kể từ những năm 1860, công nghiệp hóa đã tăng vànhững cánh rừng bị thu hẹp làm mức CO2 trong khí quyển tăng lên tới mức 100 phầntriệu và nhiệt độ ở Bắc bán cầu cũng tăng lên Nhiệt độ và các khí nhà kính gia tăng,thậm chí còn nhanh hơn kể từ những năm 1950

CHƯƠNG II: CÁC TÁC ĐỘNG CỦA HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH

2.1 Các tác động trong hiệu ứng nhà kính

2.1.1 Tác động tích cực

Năng lượng của Mặt trời có thể thay đổi, tuy rất ít, nhưng cũng có khả năng ảnhhưởng đến khí hậu trên Trái đất Nhờ có tầng khí quyển chứa sẵn những khí gây rahiệu ứng nhà kính bẫy một phần năng lượng Mặt trời, mà nhiệt độ trên Trái đất mới trởnên vừa phải để sinh vật sinh sôi nảy nở và sinh sống thoải mái

Ở nhiệt độ 2550K, Trái Đất ở trạng thái đóng băng Tuy nhiên các phép đo thực

tế chỉ ra rằng nhiệt độ trung bình của khí quyển và bề mặt Trái Đất trong cả năm ở tất

cả các khu vực là 2990K( tương ứng với 160C), lớn hơn 1550K Sự khác biệt này là do

sự tồn tại của Hiệu ứng nhà kính mà ta chưa tính đến

Nếu giả sử không có hiệu ứng nhà kính thiên nhiên thì nhiệt độ trung bình trênTrái đất, hiện nay khoảng 160C, đã giảm xuống chỉ còn khoảng -180C.Hiệu ứng nhàkính hạn chế sự thay đổi nhiệt độ bề mặt giữa ban ngày và ban đêm, giữa các mùatrong năm, cũng như các vùng khí hậu khác nhau trên Trái Đất Những tác động đó củaHiệu ứng nhà kính đã làm cho môi trường bề mặt Trái Đất là nơi lí tưởng cho sự tồntại và phát triển của sinh vật và con người trong hàng triệu năm qua

 Nguyên nhân sự gia tăng Hiệu ứng nhà kính

Nguyên nhân chủ yếu gia tăng Hiệu ứng nhà kính là sự gia tăng nồng độ các khínhà kính phát thải vào khí quyển từ các hoạt động của con người Theo số liệu năm

1900, nồng độ và các đặc trưng chủ yêu của các loại khí nhà kính được trình bày ởbảng sau:

Bảng 2 1 Số liệu những khí gây hiệu ứng nhà kính

Nồng độ hiện tại trong khí quyển 351 0,00225 1,675 0,31

Hệ số nhà kính tương đương(so với

CO2=1)

H: Sự gia tăng của một số khí nhà kính

• Mêtan trong khí quyển Trái Đất (CH 4 )

Mêtan trong khí quyển là một khí gây hiệu ứng nhà kính Mật độ của nó đã tăngkhoảng 150% từ năm 1750 và đến năm 1998, mật độ trung bình của nó trên bề mặtTrái Đất là 1745 ppb Mật độ ở bán cầu Bắc cao hơn vì ở đó có nhiều nguồn mêtanhơn (cả thiên nhiên lẫn nhân tạo) Mật độ của mêtan thay đổi theo mùa, thấp nhất vàocuối mùa hè

• Dioxyt cacbon trong khí quyển (CO 2 )

Khí quyển Trái Đất chứa khoảng 0,038% theo thể tích (380 µL/L hay ppmv) hoặc0,053% theo trọng lượng là CO2 Nó tương đương với 2,7 × 1012tấn CO2 Do có nhiềuđất đai hơn (và vì thế nhiều thực vật hơn) nên ở bắc bán cầu khi so với nam bán cầu có

sự dao động hàng năm vào khoảng 5 µL/L, sự dao động này lên tới đỉnh vào tháng 5

và xuống tối thiểu vào tháng 10 khi kết thúc mùa sinh trưởng ở bắc bán cầu, khi màkhối lượng các chất sinh học trên hành tinh là lớn nhất

Mặc dù nồng độ thấp nhưng CO2 là một thành phần cực kỳ quan trọng trong khíquyển Trái Đất, do nó hấp thụ bức xạ hồng ngoại và làm tăng hiệu ứng nhà kính

Báo cáo do các tổ chức môi trường thế giới cùng soạn thảo được Cục sinh tháitoàn cầu thuộc Viện nghiên cứu Canigiê phát hành cho biết lượng khí thải độc hạiCO2, nguồn gốc chủ yếu làm cho Trái đất nóng dần lên, đã và đang gia tăng với tốc độđáng báo động kể từ năm 2000

Theo số liệuđođạc, trong tháng 4-2015, nồng độ khí CO2trung bình trong khíquyển lần đầu tiên đã vượt mức 400 phần triệu ở bán cầu Bắc, mức cao nhất trongvòng 800.000 năm trở lại đây Các chuyên gia khí hậu kết luận rằng sự gia tăng khí

thải CO2từ hoạt động của con người, đặc biệt từ việc sử dụng chất đốt hóa thạch vàphá rừng, đã làm rối loạn chu trình carbon tự nhiên, làm nhiệt độ tăng cao và gây rabiến đổi khí hậu Hiện tại, có gần một nửa lượng khí thải CO2trong khí quyển là dohoạt động của con người tạo ra.

• Clorolfuorocacbon (CFC)

Là những hóa chất tổng hợp, có mặt trong khí quyển từ khi công nghiệp làmlạnh, mỹ phẩm phát triển Bên cạnh khả năng làm nón trái đất mạnh (hơn CO2 gấp11.000 lần trong thời gian 20 năm), CFC ở khí thường làm tổn hại tầng ozon Nếuchấm dứt phát thải ngay thì khoảng 100 năm sau mới phân hủy hết lượng CFC hiện có

• Khí oxit nito (NO2)

Chiếm một lượng nhỏ trong thành phần các khí nhà kính, nhưng khả năng làmnóng trái đất cao (gấp 289 lần trong khoảng thời gian 20 năm) và làm tổn hai tầngozon Do nó có thời gian tồn tại trong khí quyển lâu dài, nên lượng oxit nito thải ratiếp tục gây ấm lên toàn cầu và kéo dài đến thế kỷ sau

Các nguồn phát thải khí oxit nito gồm: sản xuất phân bón, hóa chất, đốt nhiênliệu hóa thạch, cháy rừng, đốt rơm rạ, xử lí nước thải, quá trình nitrat hóa các loại phânbón hữu cơ, vô cơ trong nông nghiệp

• Ôzôn (O3)

Được tạo ra tự nhiên do các phản ứng trong khí quyển và do hoạt động của con

người, như từ xe cộ và các nhà máy năng lượng Ở tầng cao của khí quyển, tầng ôzônhấp thu bức xạ tia cực tím bảo vệ trái đất, trong khi sự gia tăng ôzôn ở tầng thấp củakhí quyển góp phần làm trái đất nóng lên Do có thời gian tồn tại trong khí quyểnngắn, nên ôzôn chủ yếu gâp nóng lên ở quy mô khu vực nhiều hơn là gây ấm lên toàn

cầu.

2.2 Các hoạt động gây hiệu ứng nhà kính

2.2.1.Hoạt động công nghiệp

Trong số các hoạt động của con người thì hoạt động công nghiệp là tác nhânquan trọng gây ra sự thải các khí nhà kính Các ngành công nghiệp là nới sử dụng mộtlượng lớn nhiên liệu hóa thạch( than, dầu, khí đốt).Ngoài CO2 , các ngành công nghiệp

cũng tạo ra các loại khí nhà kính khác như , trong quá trình sản xuất phân bón, hóachất, khai thác khoáng sản

2014, nồng độ khí CO2 có trong khí quyển đã tăng lên 397,7 phần triệu (ppm), cao hơn143% so với năm 1750 Với tốc độ này, nồng độ khí CO2 có thể vượt ngưỡng 400 ppmtrong năm 2016 Năm ngoái cũng ghi nhận nồng độ khí methane đạt mức kỷ lục 1.833ppm, cao hơn 254% so với mức trước năm 1750 Trong khi đó, khí NO2, loại khí cótác động đến môi trường lớn hơn 300 lần so với khí CO2 và cũng có khả năng phá hủytầng ozone (ôzôn), cũng có nồng độ trong khí quyền đạt 327,1 ppm, cao hơn 121% sovới mức tiền công nghiệp

Trong một tuyên bố, người đứng đầu WMO Michel Jarraud (Mi-sen Gia-rốt)thừa nhận cứ mỗi năm, báo cáo của WMO lại ghi nhận kỷ lục mới về nồng độ khí gâyhiệu ứng nhà kính có trong khí quyển Theo ông, khí CO2 - thủ phạm chính khiến nhiệt

độ Trái Đất tăng cao, có thể tích tụ trong khí quyển qua hàng trăm năm và thậm chícòn lâu hơn khi ở trong các đại dương, gây nên sự tác động "dồn dập" lên hiện tượngnóng lên của Trái Đất và tình trạng đại dương bị a-xít hóa Ông cảnh báo người dântrên thế giới sẽ sớm phải sống trong bầu khí quyển có nồng độ khí CO2 trên 400 ppm,đồng nghĩa nhiệt độ toàn cầu sẽ tăng cao hơn; nhiều hiện tượng thời tiết cực đoan hơn;tốc độ băng tan nhanh hơn; mực nước biển dâng cao cũng như tình trạng a-xít hóa đạidương cũng trầm trọng hơn Quan chức WMO đồng thời hối thúc các nước trên thếgiới cần hành động "ngay lập tức" để hạn chế lượng khí thải trong bối cảnh còn có cơhội giữ nhiệt độ Trái Đất tăng ở mức độ kiểm soát được Trước đó, trong báo cáo công

bố hồi đầu năm nay, WMO cho biết năm 2014 là năm nóng kỷ lục trong lịch sử và xuhướng ấm lên vẫn đang tiếp tục Theo WMO, xu hướng này duy trì là do lượng khíthải nhà kính gia tăng trong khí quyển và nhiệt độ tại các đại dương cũng ngày càngcao WMO cho rằng khoảng 93% năng lượng dư thừa bị "mắc kẹt" trong khí quyển docác loại khí thải nhà kính từ nhiên liệu hóa thạch và các hoạt động khác của con ngườitác động đến các đại dương Chính vì vậy, nhiệt độ bề mặt biển toàn cầu lên mức kỷlục trong năm 2014 Tại COP21 sắp tới, 195 nước thành viên LHQ sẽ thảo luận biệnpháp để có thể giữ nhiệt độ Trái Đất từ nay đến năm 2100 chỉ tăng tối đa 2°C so vớithời kỳ tiền công nghiệp Giải pháp hiệu quả nhất là giảm đáng kể lượng khí thải gâyhiệu ứng nhà kính

2.2.2.Giao thông vận tải

Sự phát triển nhanh các phương tiện giao thông vận tải của thế giới là nguyênnhân tiềm tàng gây tăng Hiệu ứng nhà kính

Trong quá trình hoạt động các phương tiện giao thông phát thải vào không khímột khối lượng lớn các loại khói, khí độc như CO, CO2, hydrocacbon, NO2, SO2, khóiđen, chì và các dạng hạt khác Tùy theo loại động cơ và loại nhiên liệu mà khối lượngcác chất thải độc hại chiếm tỷ lệ khác nhau trong khí xả Trong những năm gần đâyngười ta chú ý nhiều đến giao thông vận tải vì nó góp phần thải ra CO2 – khí nhà kínhquan trọng nhất Trên tòan thế giới khỏang 15% CO2 trong không khí là do các phươngtiện giao thông vận tải thải ra

Khi dòng xe lưu thông trên đường, đặc biệt là khi hãm phanh, các lốp xe sẽ masát mạnh với mặt đường làm mòn đường, mòn các lốp xe và tạo ra bụi đá, bụi cao su

và bụi sợi Các bộ phận ma sát của phanh bị mòn cũng thải ra bụi kẽm, đồng, niken,crom, sắt và cadmi Ngoài ra quá trình cháy không hết nhiên liệu cũng thải ra bụicacbon Bên cạnh các nguồn bụi sinh ra từ xe, còn có bụi đất đá, cát tồn đọng trênđường do chất lượng đường kém, do đường bẩn và do chuyên chở các vật liệu xâydựng, chuyên chở rác.

Hình 2 3 khí nhà kính từ phương tiện giao thông

Hình 2 4 Khí nhà kính từ phương tiện dường thủy

Bảng 2 2 số liệu khí nhà kính thải ra trong 1kg nhiên liệu

2.2.3.Khai thác rừng

Việc gia tăng khai thác gỗ và ô nhiễm môi trường không khí ở các nước đangphát triển là cho diện tích rừng suy giảm nhanh chóng Tính trung bình, tốc độ mấtrừng hằng năm của thế giới vào khoảng 20 triệu ha.Bên cạnh suy giảm về diện tích,chất lượng rừng cũng bị suy giảm.Những nguyên nhân trên đang làm giảm khả nănghấp thụ khí CO2 của rừng thế giới theo thời gian

Sự mất rừng: chủ yếu là do chuyển đổi đất rừng sang đất nông nghiệp, vẫn ở

một tốc độ nhanh: khỏang 13 triệu ha mỗi năm

Hình 2 5 Sự khai thác gỗ tràn lan

Hình 2 6 Những cánh rừng bị tàn phá

2.2.4.Hoạt động nông nghiệp

Dân số ngày càng tăng làm cho nhu cầu về lương thực thực phẩm của con ngườităng lên Con người phải đẩy mạnh khai thác tài nguyên đất, tăng cường quay vòngsản xuất, sử dụng một khối lượng lớn các phân bón hoá học và các thuốc bảo vệ thựcvật Điều này đã làm cho đất bị giảm độ phì nhiêu, ô nhiễm nặng nề do dư lượng phânhoá học và thuốc bảo vệ thực vật

Thông tấn xã Việt Nam (TTXVN) dẫn báo cáo của Tổ chức Lương thực vàNông nghiệp Liên hợp quốc (FAO), cho biết chăn nuôi gia súc là một trong nhữngnguyên nhân gây nên hiệu ứng nhà kính

Theo báo cáo trên, phân gia súc không chỉ làm ô nhiễm môi trường, mà cònphát tán khí CO2 cũng như nhiều chất hóa học khác có tác động mạnh tới sự ấm lêncủa Trái Đất

Đặc biệt trong số đó có chất ô-xít ni-tơ, chiếm 65% lượng khí và chất hóa họcphát tán Chất khí này có khả năng làm Trái Đất ấm lên gấp 296 lần so với khí CO2 vàkhí mê-tan, loại khí độc hại hơn CO2 tới 23 lần

Hình 2 7 Hóa chất thải ra khí nhà kính nông nghiệp

Hình 2 8 Tiêu hủy chất thải nông nghiệp gây khí nhà kính