Bài giảng Môi trường đại cương - ĐH Phạm Văn Đồng

Nhƣ vậy có thể thấy: Hoàn lƣu khí quyển và chu trình hoàn lƣu nƣớc trong tự nhiên là các nguyên nhân cơ bản tạo nên đặc điểm khí hậu, thời tiết và chúng tác động mạnh mẽ tới chất lƣợng[r]

1

1 TRƯỜNG ĐH PHẠM VĂN ĐỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN NÔNG LÂM NGƯ

Bài giảng

MÔI TRƯỜNG ĐẠI CƯƠNG

(Dành cho các lớp Cao đẳng môi trường)

Quảng Ngãi, 5/2015

2

2

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÔI TRƯỜNG 4 1.1 Khái niệm môi trường 4

1.2 Các thành phần của môi trường 4

1.3 Ô nhiễm môi trường và bảo vệ môi trường 12

1.4 Tác động của con người đến môi trường 15

1.5 Phát triển và phát triển bền vững 19

CHƯƠNG 2 MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 26

2.1 Các yếu tố chính trong môi trường không khí 26

2.2 Ô nhiễm môi trường không khí 32

2.3 Tiếng ồn và ô nhiễm tiếng ồn 49

Chương III MÔI TRƯỜNG NƯỚC 56

3.1.Khát quát về môi trường nước 56

3.2 Ô nhiễm môi trường nước 64

3.3 Bảo vệ tài nguyên nước 86

CHƯƠNG IV MÔI TRƯỜNG ĐẤT 94

4.1 Khái quát về môi trường đất 94

4.2 Ô nhiễm và thoái hóa đất 98

4.3 Bảo vệ môi trường đất 102

3

Lời nói đầu

Chúng tôi biên soạn bài giảng với mong muốn trang bị cho sinh viên hệ cao đẳng những kiến thức cô dọng nhất về môi trường, các hiện tượng tự nhiên xảy ra trong môi trường; các khái niệm, vai trò, thực trạng của môi trường nước, môi trường không khí, môi trường đất; kiến thức về ô nhiễm, nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm, biện pháp kiểm soát và xử lý ô nhiễm môi trường không khí, môi trường nước, môi trường đất

Để từ đó, sinh viên có thể tự học, tự trang bị cho mình đủ kiến thức có thể tiến hành phân tích, đánh giá và nhận định các vấn đề về môi trường và xây dựng cho mình ý thức nghiêm túc trong thực hiện bảo vệ môi trường, có thái độ phê phán đối với các hành

vi xâm phạm môi trường, tài nguyên trong xã hội, tôn trọng và sống có trách nhiệm cao đối với cộng đồng xung quanh

Tác giả

4

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÔI TRƯỜNG 1.1 Khái niệm môi trường

Theo nghĩa rộng nhất thì môi trường là tập hợp các điều kiện và hiện tượng bên ngoài có ảnh hưởng tới mộy vật thể hoặc một sự kiện Bất cứ vật thể, sự kiện nào cũng tồn tại và diễn biến rong môi trường như môi trường vật lí, môi trường pháp lý, môi trường kinh tế… Như vậy, môi trường là tất cả các nhân tố tự nhiên và xã hội cần thiết cho sự sinh sống, sản xuất của con người, như tài nguyên thiên nhiên, không khí, đất, nước, ánh sáng, cảnh quan, quan hệ xã hội

Theo Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam năm 2006: Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật

Môi trường là tổng hợp các điều kiện bên ngoài có ảnh hưởng tới một đối tượng nào đó

Đây có thể xem là khái niệm khái quát nhất về môi trường

1.2 Các thành phần của môi trường

1.2.1 Thạch quyển

1.2.1.1 Khái niệm

Thạch quyển là lớp ngoài của cấu tạo trái đất Lớp thạch quyển mỏng và cứng, có cấu tạo hình thái rất phức tạp, có thành phần không đồng nhất, có độ dày thay đổi theo vị trí địa

lý Vỏ Trái đất được chia làm 2 kiểu: vỏ lục địa và vỏ đại dương

+ Vỏ đại dương có thành phần chủ yếu là các đá giàu CaO, FeO, MgO, SiO2 trải dài trên tất cả các đáy của các đại dương với chiều dày trung bình 8 km

+ Vỏ lục địa gồm 2 lớp vật liệu chính là đá bazan dày 10-20km ở dưới và các loại

đá khác như granit, sienit giàu SiO2, Al2O3 và đá trầm tích ở bên trên Vỏ lục địa thường rất dày, trung bình 40km, có nơi 60-70km như dãy núi Hymalaya Ở vùng thềm lục địa, nơi tiếp xúc giữa đại dương và lục địa, lớp vỏ lục địa giảm còn 15-20km

Trong thạch quyển, các nguyên tố hóa học như O Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K chiếm đến 99% trọng lượng thạch quyển

5

Cấu trúc bên trong của trái đất được trình bày ở hình sau:

Hình 1.1: Cấu tạo bên trong của trái đất

1.2.1.2 Tai biến địa chất, xói mòn, trượt lở đất đá

Tai biến địa chất, xói mòn, trượt lở đất đá là các hiện tượng tự nhiên tham gia vào quá trình biến đổi địa hình bề mặt thạch quyển

Tai biến địa chất là một dạng tai biến môi trường phát sinh trong thạch quyển và thường liên quan tới các quá trình địa chất xảy ra trong lòng trái đất Các dạng chủ yếu gồm: núi lửa, động đất, nứt đất, lún đất

Tại các nơi vỏ địa chất có kết cấu yếu, dòng nhiệt xuất phát từ mantia dưới dạng đất đá nóng chảy hoặc khói và hơi nước phun trào tạo thành núi lửa Trên trái đất có 2 đai núi lửa: đai núi lửa Địa Trung hải và đai núi lửa Thái Bình dương Khi sự phun trào dung nham hoặc sự dịch chuyển các khối đất đá trong vỏ trái đất diễn ra một cách đột ngột gây nên hiện tượng động đất làm phá hoại bề mặt và các công trình xây dựng trên bề mặt thạch quyển Kèm theo các hiện tượng trên là sự xuất hiện các vết nứt, khe nứt trên bề mặt thạch quyển

Hoạt động của nước và gió gây sự xói mòn Xói mòn do mưa là dạng xói mòn phổ biến nhất thường xảy ra ở vùng núi và trung du Xói mòn do gió thường gặp ở những nơi thường xuyên gió có tốc độ lớn, trong các vùng lớp phủ thực vật kém phát triển

Độ sâu (Km)

3500

6

Trượt lở đất là do một khối lượng đất đá bị trọng lực kéo trượt xuống các địa hình thấp Hiện tượng trượt lở đất thường xuất hiện một cách tự nhiên trong các vùng núi, vào thời

kỳ mưa nhiều hằng năm

Hình 1.2: Xói mòn đất vùng đồi núi

1.2.2 Thủy quyển

1.2.2.1 Khái niệm

Thủy quyển bao gồm: Đại dương, biển, ao hồ, sông ngòi, nước ngầm và băng tuyết Diện tích che phủ thủy quyển chiếm khoảng 71% (361 triệu km2) bề mặt trái đất, với độ sâu trung bình 3800m Thủy quyển là lớp vỏ lỏng không liên tục bao quanh trái đất gồm: nước ngọt, nước mặn ở cả 3 trạng thái rắn, lỏng và hơi

1.2.2.2 Thành phần của thủy quyển

a Đại dương và biển:

Hiện nay trên trái đất chia thành 4 đại dương, 4 vùng biển và 1 vùng vịnh lớn

- Địa hình đáy biển: Người ta chia địa hình đáy biển theo chiều sâu trong vùng chuyển tiếp giữa biển và lục địa gồm: Thềm lục địa, đáy biển, vực biển và các dãy núi giữa đại dương

- Chu kỳ triều: Dưới tác động tổng hợp của lực hấp dẫn của mặt trăng và mặt trời, mực nước biển trung bình dao động theo 1 chu kỳ thời gian

7

- Dòng chảy trong biển: Khối nước biển chuyển động theo chiều đứng và chiều ngang tạo ra các dòng chảy như dòng chảy nóng Gulfstream ở Đại Tây dương, dòng chảy nóng Kuroshivo Bắc Thái Bình dương và dòng chảy lạnh Peru Các hệ thống dòng chảy trong biển có tác động rất lớn đến thời tiết, khí hậu trên trái đất, chẳng hạn chúng gây nên hiện tượng mang tính chu kỳ là El Nino và La Nina

Thềmlục địa 200m

Dốc lục địa 2000m

Đáy biển

Vực biển 6.000m

Hình 1.3 Cấu trúc điạ hình của đáy biển

b Nước ngọt lục địa

Nước ngọt lục địa chiếm 2,3% khối lượng thủy quyển gồm dòng chảy, nước ngầm, nước

ao hồ, hơi nước trong khí quyển Nước ngọt có vai trò to lớn đối với đời sống trên trái đất như điều hòa khí hậu, nguồn cung cấp nước ngọt, dự trữ năng lượng sạch

c Băng

Băng là một thành phần quan trọng của thủy quyển, tập trung chủ yếu ở 2 cực Trái đất Theo các số liệu hiện nay, khối lượng băng trên Trái đất chiếm trên 75% tổng lượng nước ngọt và gần 2% khối lượng thủy quyển Khối lượng băng trên Trái đất thay đổi theo thời gian địa chất, phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của Trái đất

Trong những năm gần đây, sự gia tăng nhiệt độ của khí quyển toàn cầu bởi hiệu ứng nhà kính, đang làm cho tốc độ tan băng ở hai cực và mực nước biển ngày càng tăng lên Với tốc độ tăng này, vào cuối thế kỷ XXI, sự tan băng ở vùng cực và núi cao sẽ làm cho mực nước biển dâng cao từ 65-100cm

1.2.3 Khí quyển

Lục địa

8

1.2.3.1 Cấu trúc khí quyển theo chiều thẳng đứng

Khí quyển là lớp vỏ ngoài của Trái đất, với ranh giới dưới là bề mặt thủy quyển, thạch quyển và ranh giới trên là khoảng không giữa các hành tinh Khí quyển Trái đất được hình thành do sự thoát hơi nước, các chất khí từ thủy quyển và thạch quyển

Khí quyển Trái đất có cấu trúc phân lớp với các tầng đặc trưng từ dưới lên trên như sau: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung gian, tầng nhiệt, tầng điện ly

Hình 1.4 Cấu trúc của khí quyển theo chiều thẳng đứng

Trong tầng đối lưu, thành phần tương đối ổn định, nhưng nồng độ CO2 và H2O dao động mạnh, lượng bốc hơi nước thay đổi theo thời tiết: 4% thể tích và mùa nóng ẩm và 0,4% khi mùa khô lạnh

Trong tầng bình lưu luôn tồn tại một quá trình hình thành và phá hủy khí ozon, dẫn tới việc xuất hiện một lớp ozon mỏng vài chục centimet, có tác dụng ngăn tia tử ngoại chiếu xuống trái đất

1.2.3.2 Thành phần của khí quyển

200C 00C -200C -400C -600C -800C Nhiệt độ không khí

9

Thành phần khí quyển Trái đất khá ổn định theo phương nằm ngang và biến đổi theo phương thẳng đứng Thành phần không khí của khí quyển thay đổi theo thời gian địa chất, cho đến nay đã khá ổn định, bao gồm chủ yếu là N2, O2, hơi nước, CO2, H2, O3,

NH4, và một số loại khí trơ Trong đó: N2: chiếm khoảng 78% thể tích, O2 chiếm khoảng 21% thể tích

Bảng 1.1 Hàm lượng trung bình các chất khí của khí quyển

1.2.3.3 Chế độ nhiệt, bức xạ và hoàn lưu khí quyển

Trái đất tiếp nhận năng lượng từ vũ trụ trong đó chủ yếu từ năng lượng mặt trời Hằng số năng lượng mặt trời xuống mặt đất là 1,946 Kcal/cm2

/phút Sự phân bố năng lượng mặt trời trên trái đất được thể hiện ở hình 1.5

10 10 tấn)

N2

O2

Ar

CO2

Ne

He

CH4

Kr

N2O

H2

O3

Xe

78,08 20,91 0,93 0,035 0,0018 0,0005 0,00017 0,00014 0,00005 0,00005 0,00006 0,000009

75,51 23,15 1,28 0,005 0,00012 0,000007 0,000009 0,000029 0,000008 0,0000035 0,000008 0,00000036

386.480 118.410 6.550

233 6,36 0,37 0,43 1,46 0,4 0,02 0,35 0,18

10

Từ hình ảnh phân bố năng lượng mặt trời trên trái đất cho thấy, trái đất hoàn trả lại vũ trụ một phần năng lượng từ mặt trời dưới dạng bức xạ nhiệt sóng dài Phần còn lại được tích lũy dưới dạng nhiên liệu hóa thạch hoặc sinh khối

Quá trình tiếp nhận và phân phối dòng năng lượng từ mặt trời đến trái đất thông qua các quyển như khí quyển, sinh quyển, thạch quyển và thủy quyển đạt trạng thái cân bằng trong suốt thời gian gần 2 tỷ năm trở lại đây làm cho nhiệt độ trên bề mặt trái đất hầu như không có thay đối đáng kể theo thời gian

Do chuyển động tự quay quanh mặt trời nên dòng nhiệt từ mặt trời phân bố không đồng đều trên bề mặt trái đất tạo nên hiện tượng ngày đêm và biến đổi mùa trên trái đất Đồng thời ánh sáng mặt trời chiếu xuống bề mặt trái đất theo những góc độ khác nhau, nên lượng nhiệt ở các khu vực trên trái đất hấp thụ cũng khác nhau Tất cả các hiện tượng trên làm cho nhiệt độ bề mặt trái đất thay đổi theo chu kỳ ngày đêm, theo mùa và giữa các vùng có vĩ độ khác nhau

Bề mặt trái đất sau khi tiếp nhận năng lượng mặt trời sẽ bị nung nóng lên, kéo theo sự nóng lên của toàn bộ khối khí nằm trên, dòng khí nóng trở nên nhẹ hơn không khí xung quanh nên chuyển lên các tầng trên của khí quyển Không khí ở các vùng khác lạnh hơn

sẽ có xu hướng di chuyển đến thay thế cho không khí nóng đã bay đi tạo ra sự chuyển dịch của các khối không khí dưới dạng gió Quá trình này diễn ra liên tục, theo xu hướng san bằng sự chênh lệch nhiệt độ và áp suất không khí ở các đới khí hậu, các khu vực cục

bộ trên trái đất Không khí nóng, khi bay lên trên hoặc chuyển động ngang, mang theo nhiều hơi nước tạo ra mưa Vì thế, quá trình hoàn lưu của khí quyển luôn đi kèm với chu trình tuần hoàn nước trong tự nhiên

Các khối không khí có tính chất khác nhau tạo nên sự chênh lệch nhiệt độ và áp suất theo chiều ngang tạo nên gió và các hiện tượng thời tiết khác Năng lượng và hơi nước đi kèm với các hiện tượng thời tiết trên góp phần điều hòa nhiệt độ và khí hậu của các vùng khác nhau trên Trái đất Hoàn lưu khí quyển còn có các hiện tượng đặc biệt như bão, giông, vòi rồng

11

Như vậy có thể thấy: Hoàn lưu khí quyển và chu trình hoàn lưu nước trong tự nhiên là các nguyên nhân cơ bản tạo nên đặc điểm khí hậu, thời tiết và chúng tác động mạnh mẽ

tới chất lượng môi trường không khí và điều kiện sống của con người và sinh vật

1.2.4 Sinh quyển

1.2.4.1 Khái niệm

Năm 1926 nhà địa hóa người Nga V.N.Vernatxki đưa ra học thuyết về sinh quyển (biosphere): Sinh quyển là toàn bộ dạng vật chất sống tồn tại ở bên trong, bên trên và phía trên trái đất hoặc là lớp vỏ sống của trái đất, một hệ thống động vô cùng phức tạp với số lượng lớn các yếu tố ngẫu nhiên và nhiều quá trình mang đặc điểm xác suất Đây

là một hệ thống động và rất phức tạp

Sinh quyển không có giới hạn rõ rệt vì nằm trong tất cả các quyển trái đất và không liên tục vì chỉ tồn tại và phát triển trong điều kiện môi trường nhất định

Nhờ hoạt động của các hệ sinh thái mà năng lượng ánh sáng mặt trời đã bị biến đổi cơ bản để tạo thành vật chất hữu cơ trên trái đất Sự sống trên bề mặt Trái đất được phát triển nhờ sự tổng hợp các mối quan hệ tương hổ giữa các sinh vật với môi trường tạo thành dòng liên tục trong quá trình trao đổi vật chất và năng lượng Như vậy, trong sự hình thành sinh quyến có sự tham gia tích cực của các yếu tố bên ngoài như năng lượng mặt trời, sự nâng lên và hạ xuống của vỏ trái đất, các quá trình tạo núi, băng hà, Các cơ chế xác định tính thống nhất và toàn diện của sinh quyển là sự di chuyển và tiến hóa của thế giới sinh vật; vòng tuần hoàn sinh địa hóa của các nguyên tố hóa học; vòng tuần hoàn nước tự nhiên Sinh quyển tồn tại trên trái đất trong mối cân bằng động với các hệ sinh thái khác

1.2.4.2 Vai trò của sinh quyển

Sinh quyển được duy trì và phát triển trong những hệ thống tác động tương hỗ giữa sinh vật và môi trường vô sinh xung quanh, như một thực thể khách quan, xác định trong không gian và thời gian, được gọi là hệ sinh thái Sinh quyển được xem là hệ sinh thái khổng lồ của trái đất Trong hệ sinh thái liên tục xảy ra quá trình tổng hợp và phân hủy

12

vật chất hữu cơ và năng lượng Sinh quyển đã tạo ra những thay đổi đáng kể trong các quyển của trái đất

- Quá trình quang hợp là quá trình chuyển hóa năng lượng bên trong sinh vật và sinh quyển, qua đó đã tạo ra oxy tự do làm thay đổi thành phần hóa học của khí quyển

- Sinh vật tham gia vào các quá trình sinh địa hóa hình thành một số loại đá hữu cơ và khoáng sản như than bùn, than đá, dầu mỏ, khí đốt

- Quá trình hình thành đất là một quá trình lâu dài và phức tạp, có thể chia thành ba giai đoạn: quá trình phong hóa đá, quá trình tích lũy và biến đổi chất hữu cơ trong đất, quá trình di chuyển khoáng chất và vật liệu hữu cơ trong đất Tham gia vào các quá trình này

có các yếu tố: đá gốc, sinh vật, chế độ khí hậu, địa hình và thời gian; trong đó sinh vật là yếu tố có vai trò quyết định

- Sinh quyển ảnh hưởng đến thủy quyển qua quá trình trao đổi vật chất giữa sinh vật vào môi trường nước

1.3 Ô nhiễm môi trường và bảo vệ môi trường

1.3.1 Khái niệm

Ô nhiễm môi trường là sự làm thay đổi tính chất của môi trường, có hại cho các hoạt động sống bình thường của con người và sinh vật Hoặc ô nhiễm môi trường là sự thay đổi bất lợi một số thành phần môi trường, sự suy giảm chất lượng môi trường có khả năng gây hại đến sức khỏe của con người, đến tính bền vững của vật liệu, đến sự phát triển của sinh vật xung quanh Và môi trường chỉ được coi là bị ô nhiễm nếu trong đó hàm lượng, nồng độ hoặc cường độ các tác nhân trên đạt đến mức có khả năng tác động xấu đến con người, sinh vật và vật liệu

1.3.2 Nguyên nhân gây ô nhiễm

Các tác nhân ô nhiễm bao gồm các chất thải ở dạng khí (khí thải), lỏng (nước thải), rắn (chất thải rắn) chứa hoá chất hoặc tác nhân vật lý, sinh học và các dạng năng lượng như nhiệt độ, bức xạ