Kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn

Khí thải từ các hoạt động công nghiệp, giao thông vận tải, thương mại, dịch vụ và sinh hoạt của con người đã xuất hiện hoặc gia tăng nồng độ các chất độc hại có trong môi trường không kh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ

TIẾNG ỒN

HỒ THỊ THANH TÂM

AN GIANG, 5-2017

Tài liệu giảng dạy “Kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn”, do tác giả ThS

Hồ Thị Thanh Tâm, công tác tại Khoa Kỹ thuật- Công nghệ- Môi trường thực hiện Tác giả đã báo cáo nội dung và được Hội đồng Khoa học và đào tạo Khoa thông qua ngày 05 tháng 05 năm 2017

Tác giả biên soạn

Thực trạng ô nhiễm không khí là một vấn đề môi trường nóng bỏng tại hầu hết các

đô thị trên thế giới Việt Nam là nước đang phát triển với tốc độ nhanh chóng Vì vậy các vấn đề về môi trường trong đó môi trường không khí đang trở nên bức xúc Khí thải từ các hoạt động công nghiệp, giao thông vận tải, thương mại, dịch vụ và sinh hoạt của con người đã xuất hiện hoặc gia tăng nồng độ các chất độc hại có trong môi trường không khí làm ảnh hưởng tới sức khỏe con người, thực vật, động vật và vật liệu Ngoài ra, khí thải từ các hoạt động trên còn gây nên những vấn đề lớn trên toàn cầu như mưa axit, sự suy giảm tầng ozon, sự nóng lên của trái đất và biến đổi khí hậu Chính vì vậy, việc kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn là vấn đề vô cùng cấp bách và cần thiết

Nội dung tài liệu giảng dạy chia thành hai phần:

Phần I: Lý thuyết: Khái niệm về môi trường không khí; Các chất gây ô nhiễm không khí nguồn gốc và tác hại; Ô nhiễm nhiệt; Sự khuếch tán chất ô nhiễm và tính toán nồng độ chất ô nhiễm phân bố trong môi trường không khí; Các biện pháp xử lý giảm thiểu ô nhiễm bụi trong môi trường không khí; Xử lý khí thải độc hại; và Kiểm soát ô nhiễm tiếng ồn

Phần II: Thực hành: Đo mức ồn - độ ẩm - đếm xe; Xác định hàm lượng bụi tổng (TSP) trong không khí; Xác định hàm lượng cacbon oxit (CO) trong không khí; Xác định hàm lượng cacbon đioxit (CO2) trong không khí; Xác định hàm lượng sunfua đioxit (SO2) trong không khí; Xác định hàm lượng nitơ đioxit (NO2) trong không khí; Xác định hàm lượng acid sunfuaric (H2SO4) trong không khí; Xác định hàm lượng acid clohydric (HCl) trong không khí; Xác định hàm lượng amoniac (NH3) trong không khí

Tác giả xin chân thành cám ơn những ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và các bạn sinh viên về những thiếu sót và hạn chế trong nội dung tài liệu này cũng như hình thức trình bày để tác giả có thể hoàn thiện tốt hơn cho tài liệu tái bản lần sau

An Giang, 5-2017 Tác giả

MỤC LỤC

Trang

LỜI MỞ ĐẦU i

LỜI CAM KẾT ii

PHẦN I: LÝ THUYẾT 1

Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 1

1.1 VAI TRÒ CỦA KHÔNG KHÍ ĐỐI VỚI ĐỜI SỐNG 1

1.2 CẤU TRÚC KHÍ QUYỂN VÀ THÀNH PHẦN CỦA KHÔNG KHÍ 2

1.2.1 Cấu trúc của khí quyển 2

1.2.2 Thành phần của không khí 3

1.3 MỘT SỐ PHẢN ỨNG TRONG KHÍ QUYỂN 4

1.3.1 Các phản ứng hóa học 4

1.3.2 Phản ứng quang hóa 5

1.3.3 Quá trình sa lắng 5

Chương 2: CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ - NGUỒN GỐC VÀ TÁC HẠI … 10

2.1 ĐỊNH NGHĨA 10

2.1.1 Ô nhiễm không khí 10

2.1.2 Chất gây ô nhiễm 10

2.2 CÁC NGUỒN GÂY RA Ô NHIỄM 13

2.2.1 Nguồn ô nhiễm tự nhiên 13

2.2.2 Nguồn ô nhiễm nhân tạo 14

2.3 TÁC HẠI CỦA CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 17

2.3.1 Tác hại của các chất ô nhiễm đối với con người 17

2.3.2 Tác hại của các chất ô nhiễm đối với động vật 22

2.3.3 Tác hại của các chất ô nhiễm đối với thực vật 22

2.3.4 Tác hại của các chất ô nhiễm đối với vật liệu 23

2.4 TÍNH TOÁN TẢI LƯỢNG CHẤT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 24

2.4.1 Dựa vào các phản ứng hoá học 25

2.4.2 Đo đạc trực tiếp 25

2.4.3 Dựa vào hệ số ô nhiễm 25

2.5 HẬU QUẢ TOÀN CẦU CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 26

2.5.1 Mưa axit 26

2.5.2 Hiệu ứng nhà kính 27

2.5.3 Sự suy giảm tầng ozon 31

2.5.4 Biến đổi khí hậu 32

Chương 3: Ô NHIỄM NHIỆT 34

3.1 KHÁI NIỆM 34

3.2 NGUỒN GÂY RA Ô NHIỄM NHIỆT 34

3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM NHIỆT 34

3.4 BIỆN PHÁP XỬ LÝ NHIỆT THỪA 37

3.4.1 Hồ làm mát 37

3.4.2 Tháp làm mát 37

3.4.3 Cải thiện nhà máy phát điện 38

3.4.4 Phát triển trồng cây xanh 38

Chương 4: SỰ KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM - TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ CHẤT Ô NHIỄM PHÂN BỐ TRONG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 40

4.1 SỰ KHUẾCH TÁN NỒNG ĐỘ CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÔNG KHÍ 40

4.1.1 Sự thay đổi nhiệt độ theo chiều cao và độ ổn định của khí quyển 40

4.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khuếch tán chất ô nhiễm 42

4.1.3 Hình dạng luồng khuếch tán chất ô nhiễm 49

4.2 TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÔNG KHÍ PHÂN BỐ TRONG KHÔNG GIAN 50

4.2.1 Phương trình vi phân cơ bản 50

4.2.2 Phân loại nguồn ô nhiễm 54

4.3 MÔ HÌNH KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM 56

4.3.1 Tính toán phân bố nồng độ chất ô nhiễm theo mô hình Gaussian 56

4.3.2 Mô hình khuếch tán theo một số phương pháp khác 69

Chương 5: CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ - GIẢM THIỂU Ô NHIỄM BỤI TRONG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 82

5.1 CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 82

5.1.1 Giải pháp quy hoạch 82

5.1.2 Giải pháp cách ly vệ sinh 82

5.1.3 Giải pháp kỹ thuật công nghệ 82

5.1.4 Các giải pháp kỹ thuật làm sạch khí thải 83

5.1.5 Giải pháp sinh thái học 85

5.1.6 Giải pháp quản lý 86

5.2 KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI 87

5.2.1 Khái niệm chung về bụi 87

5.2.2 Các phương pháp xử lý bụi 89

5.2.3 Chọn thiết bị xử lý bụi 106

Chương 6: XỬ LÝ KHÍ THẢI ĐỘC HẠI 108

6.1 HẤP THỤ 108

6.1.1 Khái niệm hấp thụ 108

6.1.2 Cơ sở lý thuyết của sự hấp thụ 109

6.1.3 Các quá trình cơ bản của quá trình thấp thụ 111

6.2 HẤP PHỤ 121

6.2.1 Khái niệm hấp phụ 121

6.2.2 Lý thuyết cơ bản của hấp phụ 122

6.2.3 Thiết bị hấp phụ 125

6.2.4 Lý thuyết tính toán quá trình hấp phụ 126

Chương 7: KIỂM SOÁT Ô NHIỄM TIẾNG ỒN 129

7.1 TIẾNG ỒN 129

7.1.1 Khái niệm chung 129

7.1.2 Phân loại tiếng ồn 131

7.1.3 Tác hại của tiếng ồn 132

7.1.4 Đo tiếng ồn và giới hạn cho phép 133

7.2 CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM TIẾNG ỒN 135

7.2.1 Giảm tiếng ồn tại nguồn 135

7.2.2 Giảm tiếng ồn trên đường lan truyền 137

7.2.3 Sử dụng phương tiện bảo vệ cá nhân và tập thể 138

PHẦN II: THỰC HÀNH 141

Chương 8: QUY TRÌNH ĐO, THU MẪU VÀ PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 141

Bài 1 ĐO MỨC ỒN, ĐỘ ẨM VÀ ĐẾM XE 141

Bài 2 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG BỤI TỔNG (TSP) TRONG KHÔNG KHÍ 143

Bài 3 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CACBON OXIT (CO) TRONG KHÔNG KHÍ146 Bài 4 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CACBON ĐIOXIT (CO2) TRONG KHÔNG KHÍ… 149

Bài 5 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SUNFUA ĐIOXIT (SO2) TRONG KHÔNG KHÍ ……… 151

Bài 6 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NITƠ ĐIOXIT (NO2) TRONG KHÔNG KHÍ 155 Bài 7 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG AXIT SUNFUARIC (H2SO4) TRONG KHÔNG KHÍ 158

Bài 8 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG AXIT CLOHYDRIC (HCL) TRONG KHÔNG KHÍ 160

Bài 9 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG AMONIAC (NH3) TRONG KHÔNG KHÍ 163

DANH SÁCH BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Thành phần không khí sạch………….……… ……….4

Bảng 1.2 Một số quá trình sa lắng ướt…… ……….………… 8

Bảng 2.1 Phân loại các chất gây ô nhiễm không khí dạng khí……… ….…….11

Bảng 2.2 Nồng độ bụi trong khí thải ở các thiết bị khác nhau của nhà máy ximăng……… ……….15

Bảng 2.3 Tác hại của khí cacbon monoxit 17

Bảng 2.4 Tác hại của NO2 phụ thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp xúc…… ….19

Bảng 2.5 Mức tác động đến cơ thể con người tương ứng với các nồng độ NH3 19

Bảng 2.6 Tác hại của khí Clo ở các giới hạn nồng độ khác nhau………… ……….20

Bảng 2.7 Hệ số ô nhiễm trong quá trình đốt nhiên liệu dầu DO và FO…….… ……26

Bảng 2.8 Nguồn gốc của khí metan trong khí quyển……… …… 29

Bảng 2.9 Các hợp chất của carbon 30

Bảng 3.1 Dự báo ảnh hưởng của nhiệt thải nhân tạo và hiệu ứng nhà kính đối với sự gia tăng nhiệt độ trung bình của Trái Đất vào cuối thế kỷ 21 36

Bảng 4.1 Công thức tính toán các hệ số khuếch tán σy và σz 60

Bảng 4.2 Các hệ số a, c, d và f trong công thức D.O Martin 61

Bảng 4.3 Xác định các cấp ổn định của khí quyển theo Pasquill 62

Bảng 4.4 Giá trị các hằng số a, b, c, d 63

Bảng 4.5 Bảng số xác định S1 75

Bảng 4.6 Chiều cao và hệ số vận tốc gió 79

Bảng 4.7 Giá trị các hệ số B và E 80

Bảng 5.1 Quy định dải cách ly vệ sinh theo các cấp độc hại của sản suất công nghiệp…… 82

Bảng 5.2 Vận tốc lắng của hạt bụi kích thước 0,1 m – 400 m 88

Bảng 5.3 Vận tốc lắng của hạt bụi hình cầu kích thước 5 m-1000 m 92

Bảng 5.4 Thiết bị, kích thước hạt và hiệu quả xử lý của các phương pháp 107

Bảng 7.1 Mức áp suất âm tương đương một số nguồn ồn thường gặp 130

Bảng 7.2 Giới hạn tối đa cho phép tiếng ồn khu vực công cộng và dân cư 130

Bảng 7.3 Tác hại của tiếng ồn đến con người 133

DANH SÁCH HÌNH

Trang

Hình 1.1 Cấu trúc của khí quyển 3

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ nhà máy lọc dầu 16

Hình 2.2 Nồng độ HbCO trong máu phụ thuộc vào nồng độ CO trong không khí xung quanh và thời gian tiếp xúc 18

Hình 2.3 Hệ thống đo đạc nồng độ chất ô nhiễm trong ống thải 25

Hình 2.4 Chu trình tạo mưa axit trong khí quyển 26

Hình 2.5 Hiệu ứng nhà kính 28

Hình 2.6 Diễn biến nồng độ khí CO2 trong khí quyển 29

Hình 2.7 Diễn biến nồng độ khí CH4 trong khí quyển 30

Hình 2.8 Sự thay đổi nhiệt độ trên bề mặt Trái Đất 32

Hình 3.1 Nhà máy nhiệt điện Nông Sơn tỉnh Quảng Nam 35

Hình 3.2 Tháp làm mát bằng bốc hơi nước tự nhiên 37

Hình 3.3 Tháp làm mát kiểu khô 38

Hình 4.1 Khí quyển không ổn định (hoặc siêu đoạn nhiệt) 40

Hình 4.2 Khí quyển trung bình 41

Hình 4.3 Khí quyển ổn định (hoặc dưới đoạn nhiệt) 41

Hình 4.4 Khí quyển rất ổn định khi có nghịch nhiệt 42

Hình 4.5 Sơ đồ lan truyền các luồng khí thải trong khí quyển 44

Hình 4.6 Dạng biến thiên nồng độ khí SO2 trong khí quyển phụ thuộc vào khoảng cách và tốc độ gió của ống khói cao thải ra 45

Hình 4.7 Luồng khói lan truyền khi gặp vật cản đồi núi 47

Hình 4.8 Xác định chiều cao giới hạn của nguồn thấp đối với công trình 48

Hình 4.9 Các dạng khác nhau của luồng khói 50

Hình 4.10 Luồng khói từ nguồn điểm cao trong hệ trục x, y và z 51

Hình 4.11 Minh họa hiện tượng lan truyền 52

Hình 4.12 Sơ đồ khuếch tán luồng khí thải ra từ ống khói 53

Hình 4.13 Chiều cao giới hạn (Hgh) của nguồn điểm thấp trong trường hợp nhà hẹp đứng độc lập 55

Hình 4.14 Chiều cao giới hạn (Hgh) của nguồn điểm thấp trong trường hợp nhà rộng đứng độc lập 55

Hình 4.15 Chiều cao giới hạn (Hgh) của nguồn điểm thấp trong trường hợp hai hay nhiều nhà đứng cạnh trên trục gió 56

Hình 4.16 Hệ toạ độ của mô hình Gaussian và phân bố nồng độ trong chùm khói 57

Hình 4.17 Sự phản xạ của chùm khói ở mặt đất được giả thiết cho nguồn ảo ở chiều cao hiệu dụng (He) âm 58

Hình 4.18 Hệ số khuếch tán ngang σy 59

Hình 4.19 Hệ số khuếch tán đứng σz 60

Hình 4.20 Các trường hợp biến thiên nhiệt độ không khí theo chiều cao trên mặt đất……… 62

Hình 4.21 Hàm tốc độ gió theo chiều cao 64

Hình 4.22 Chiều cao hiệu dụng của ống khói (He) là tổng của chiều cao thực của ống khói (H) và độ dựng cột khói ( H) 66

Hình 4.23 Sơ đồ tính độ cao phụt của luồng khí thải 67

Hình 4.24 Sự hạ khói đầu ống thải vì tốc độ xả quá nhỏ 68

Hình 4.25 Biểu đồ hệ số m phụ thuộc vào thông số f 72

Hình 4.26 Biểu đồ hệ số n phụ thuộc vào thông số Vm 72

Hình 4.27 Biểu đồ xác định hệ số d0 phụ thuộc vào f và Vm 73

Hình 4.28 Đồ thị xác định hệ số r và p khi tính toán với vận tốc gió u um 74

Hình 4.29 Biểu đồ hệ số S1 phụ thuộc vào tỷ số X/Xm 75

Hình 4.30 Biểu đồ hệ số S2 phụ thuộc vào tỷ số u(Y/X)2 76

Hình 5.1 Buồng lắng bụi 90

Hình 5.2 Buồng lắng bụi dạng hộp loại đơn giản 90

Hình 5.3 Biểu đồ tra vận tốc rơi của hạt bụi 92

Hình 5.4 Thiết bị lắng bụi quán tính 94

Hình 5.5 Nguyên lý hoạt động của xiclon 95

Hình 5.6 Thiết bị lọc bụi túi vải/lọc tay áo 97

Hình 5.7 Buồng phun/buồng rửa khí 99

Hình 5.8 Thiết bị rửa khí trần 100

Hình 5.9 Tháp đệm tưới nước ngang 100

Hình 5.10 Xiclon ướt 101

Hình 5.11 Thiết bị sủi bọt 101

Hình 5.12 Thiết bị thu bụi ướt 102

Hình 5.13 Thiết bị thu bụi venturi 103

Hình 5.14 Cấu tạo thiết bị thu bụi tĩnh điện 103

Hình 5.15 Thiết bị thu gom bằng điện hai vùng 104

Hình 5.16 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện dạng ống 105

Hình 6.1 Sơ đồ tính toán tháp hấp thụ 109

Hình 6.2 Tháp đĩa 113

Hình 6.3 Sơ đồ nguyên lý tháp đệm 114

Hình 6.4 Hai dạng mâm thông dụng 116

Hình 6.5 Sơ đồ hoạt động của tháp mâm chóp 116

Hình 6.6 Một dạng tháp phun điển hình 118

Hình 6.7 Thiết bị lọc khí kiểu venturi 119

Hình 6.8 Tháp phun tia 119

Hình 6.9 Thiết bị hấp thụ khí 4 bậc 120

Hình 6.10 Thiết bị hấp phụ 126

Hình 6.11 Sơ đồ tính toán cân bằng vật chất trong sóng hấp phụ 127

Hình 7.1 Biểu đồ hình sin 129

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CO2 Cacbon dioxit

EF Hệ số ô nhiễm không khí (Emission factor)

EPA Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (Environmental Protetion

Agency) GPM Mô hình chùm khói Gauss (Gaussian plume model)

MEK Các dẫn xuất của hydrocacbon (Metyletyl xeton)

THC Các hợp chất hữu cơ bay hơi

UNEP Chương trình môi trường của Liên Hiệp Quốc

WMO Tổ chức khí tượng thế giới

PHẦN I: LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM VỀ MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ

1.1 VAI TRÒ CỦA KHÔNG KHÍ ĐỐI VỚI ĐỜI SỐNG

Môi trường không khí là môi trường quan trọng trong sự phát triển và sinh tồn của nhân loại Môi trường không khí là loại môi trường rất nhạy cảm, rất dễ biến đổi

và lan truyền, sự lan truyền này không ở trong phạm vi một quốc gia, có thể lan rộng khắp cả châu lục Môi trường không khí tuân theo những quy luật về khí hậu riêng của nó

Môi trường không khí là phần không gian bao quanh Trái Đất Gồm nhiều tầng khác nhau tùy thuộc theo sự thay đổi chiều cao và chênh lệch nhiệt độ Năng lượng

từ Mặt Trời chuyển qua khí quyển thông qua sự trao đổi điện từ, phóng xạ, đối lưu,

sự bay hơi, và cuối cùng là sự biến đổi nhiệt độ theo mùa, độ cao và thời gian

- Khí oxy: Oxy (O2) cần thiết cho sinh vật trong quá trình hô hấp, tham gia vào quá trình oxy hoá hoá học và oxy hoá sinh học Khí quyển rất giàu oxy, oxy chiếm gần 21% thể tích Đối với khí quyển oxy ít trở thành yếu tố giới hạn, nhưng trong môi trường nước ở nhiều trường hợp lại trở thành rất thiếu (yếu tố giới hạn), đe dọa đến cuộc sống nhiều loài, nhất là trong các thuỷ vực nông hoặc trong các thủy vực phú dưỡng Hàm lượng oxy trong nước rất biến động do hô hấp của sinh vật, do sự phân huỷ hiếu khí các chất hữu cơ bởi vi sinh vật và do các quá trình oxy hoá hay yếu tố vật lý khác như khi nhiệt độ nước và hàm lượng muối tăng thì hàm lượng oxy giảm, nhiều trường hợp bằng không, nhất là khi mặt nước bị phủ váng dầu, trong khối nước chứa nhiều hợp chất hữu cơ đang bị phân huỷ Các loài sinh vật sống trong nước có nhiều hình thức thích nghi với những biến đổi của hàm lượng oxy như

có vỏ mỏng, dễ thấm oxy, có các cơ quan hô hấp phụ bên cạnh các cơ quan hô hấp chính, mở rộng lá mang, tăng bề mặt tiếp xúc với môi trường nước, tăng lượng hemoglobin trong huyết tương khi hàm lượng oxy giảm, có quá trình hô hấp nội bào hoặc sống tiềm sinh khi thiếu oxy, nhiều loài còn có khả năng tiếp nhận oxy tự do từ khí quyển qua da hay qua ống ruột hay qua các cơ quan trên mang, một số cây ngập mặn vùng ngập triều còn phát triển hệ thống rễ thở như các loài thuộc họ Mắm, họ Bần, họ Đước

- Khí nitơ: Nitơ (N 2) là một khí trơ, không có hoạt tính sinh học đối với phần lớn các loài sinh vật Khí nitơ chiếm tỷ lệ lớn trong khí quyển, tham gia vào thành phần cấu tạo của protein qua sự hấp thụ NO3- và NH4+ của thực vật Qua các nghiên cứu cho biết rằng do sự cố định sinh học, hằng năm trong khí quyển hình thành 92 triệu tấn nitơ liên kết và cũng mất đi do các phản ứng phản nitrat 93 triệu tấn Quá trình điện hoá và quang hoá hàng năm cũng tạo thành cho sinh quyển khoảng 40 triệu tấn nitơ liên kết Hiện nay, từ sự phát triển của công nghiệp, con người đã phát thải vào khí quyển một lượng nitơ oxit (NOx) khá lớn, trên 70 triệu tấn mỗi năm Nitơ đioxit (NO2) cũng có thể làm tăng quá trình tổng hợp protein thông qua dãy khử

NO2đến amon và axit amin, song nitơ đioxit nói chung rất nguy hiểm, chúng là chất tiền sinh của peroxyaxetyl nitrat (còn gọi là PAN, công thức hóa học là C2H3O5N), rất độc đối với đời sống của thực vật PAN xâm nhập vào lá qua lỗ khí, có tác dụng hạn chế cường độ quang hợp do lục lạp bị tổn thương, kìm hãm việc chuyển các điện

tử và làm nhiễu loạn hệ enzym có liên quan đến quá trình quang hợp

- Khí cacbon đioxit: Cacbon đioxit (CO 2) chiếm một lượng nhỏ trong khí quyển, khoảng 0,03% về thể tích, hàm lượng này thay đổi ở các môi trường khác

nhau Ở môi trường đất, trong các lớp đất sâu, khi hàm lượng CO2 tăng còn O2 giảm thì quá trình phân huỷ các chất bởi vi sinh vật sẽ chậm lại hoặc sản phẩm cuối cùng của sự phân huỷ sẽ khác đi so với điều kiện thoáng khí Mặc dù hàm lượng

CO2 trong khí quyển thấp, song CO2 hoà tan cao trong nước, ngoài ra trong nước còn được bổ sung CO2 từ hoạt động hô hấp của sinh vật và từ sự phân huỷ các chất hữu

cơ từ nền đáy Do vậy mà giới hạn cuối cùng của CO2 không có giá trị gì so với O2.Hơn nữa, CO2 trong nước đã tạo nên một hệ đệm, duy trì sự ổn định của giá trị pH ở mức trung bình, thuận lợi cho đời sống của sinh vật thuỷ sinh Nguồn dự trữ

CO2 quan trọng trong nước hay trong khí quyển nói chung rất lớn, tồn tại dưới các dạng CaCO3 và các hợp chất hữu cơ có chứa cacbon từ các nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ và khí đốt) Hiện tại, hàm lượng cacbon đioxit trong khí quyển đang ngày một gia tăng do hoạt động của con người Hậu quả môi trường của hiện tượng

đó rất lớn

1.2 CẤU TRÚC KHÍ QUYỂN VÀ THÀNH PHẦN CỦA KHÔNG KHÍ

Khí quyển là lớp vỏ khí bao quanh Trái Đất được cấu tạo bởi nhiều hợp chất khác nhau Trong khí quyển có khoảng 50 hợp chất hóa học được tạo nên bởi hàng loạt các phản ứng cân bằng với nhau Thành phần và hàm lượng các chất này tùy thuộc vào điều kiện địa lý, khí hậu và phân bố theo chiều cao kể từ bề mặt đất trở lên Càng lên cao áp suất càng giảm, ở độ cao 100 Km, áp suất khí quyển chỉ bằng một phần triệu áp suất ở bề mặt Trái Đất

1.2.1 Cấu trúc của khí quyển

Khí quyển của Trái Đất có đặc điểm phân tầng rõ rệt Khí quyển được chia thành các tầng dựa trên sự biến thiên nhiệt độ theo chiều cao, có hai phần chính là phần trong gồm các tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung gian và tầng nhiệt hay tầng ion;

và phần ngoài gồm tầng điện ly Các tầng được phân cách bởi những lớp mỏng gọi là lớp tạm dừng hoặc lớp chuyển tiếp

a Tầng đối lưu (troposphere)

Lớp khí quyển thấp nhất được gọi là tầng đối lưu, tầng đối lưu chiếm khoảng 70% khối lượng khí quyển nằm ở độ cao từ 0 đến 15 Km so với mặt nước biển Tầng này được đặc trưng bằng sự giảm nhiệt độ theo chiều cao 6,40

C/Km Hầu như các hiện tượng khí quyển chi phối đặc điểm thời tiết đều xảy ra trên tầng đối lưu Thành phần chủ yếu là khí nitơ, oxy, cacbonic, hơi nước Trên tầng đối lưu là lớp chuyển

tiếp (Tropopause), lớp này có đặc điểm là nhiệt độ không đổi theo chiều cao (-550

C)

b Tầng bình lưu (statosphere)

Tầng bình lưu là tầng nằm trên lớp chuyển tiếp (Tropopause), cách mặt đất

khoảng 15 đến 50 Km, được đặc trưng bằng sự tăng nhiệt độ theo chiều cao, nhiệt độ

từ -56 đến -20C Thành phần không khí tại lớp bình lưu giống như thành phần không khí tại mực nước biển Tuy nhiên, có hai điểm khác biệt chính là:

+ Nồng độ hơi nước tại tầng bình lưu thấp hơn từ 1.000 đến 10.000 lần (khoảng 2-3 ppm)

+ Nồng độ ozon (10 ppm) cao hơn 1.000 lần so với ở mực nước biển Tầng này có tên gọi là tầng ozon, có vai trò ngăn chặn tia cực tím từ mặt trời xuống trái đất Ozon đóng vai trò quan trọng, nó như một lớp màng bao bọc và bảo vệ Trái Đất khỏi độc hại của tia tử ngoại

Vì sự xáo trộn yếu nên các chất hóa học nằm ở tầng này thường tồn tại khá lâu Sự tăng nhiệt độ ở tầng bình lưu được giải thích là do ozon ở đây hấp thụ tia tử ngoại và tỏa nhiệt:

O3 + h (λ = 220 - 330 nm) → O2 + O + Q

c Tầng trung quyển (mesosphere)

Tầng trung quyển ở độ cao từ 50 đến 85 Km, nhiệt độ thay đổi từ -2 đến -920

C Tầng này ngăn cách với tầng bình lưu bằng lớp tạm dừng, nhiệt độ giảm theo chiều cao Nguyên nhân do khả năng hấp thụ tia tử ngoại của ozon bị giảm (do nồng độ cũng giảm) Thành phần chủ yếu là O2+

, NO+, O+, và N2

d Tầng nhiệt quyển (thermosphere)

Tầng này còn gọi là tầng ion, ở độ cao từ 85 đến 100 Km, nhiệt độ từ -92 đến

12000C Do tác dụng của bức xạ mặt trời, nhiều phản ứng hóa học xảy ra với oxy, nitơ, cacbonic, hơi nước…tạo thành các ion như O2+, NO+, O+, e-, NO2

e Tầng ngoại quyển hay tầng điện ly (exosphere)

Tầng này bao quanh trái đất ở độ cao trên 800 Km Nhiệt độ tầng này tăng nhanh tới khoảng 17000

C Tầng này có mặt các ion như oxy (O+), heli (He+), hydro (H+)

Hình 1.1 Cấu trúc của khí quyển 1.2.2 Thành phần của không khí

Không khí được cấu tạo từ nhiều khí khác nhau, trong đó thành phần chính là khí Nitơ chiếm khoảng 78% thể tích, khí Oxy chiếm khoảng 21% thể tích, tiếp theo

là Argon, khí cacbonic, ngoài ra còn một số khí khác ở dạng vết Trong không khí cũng luôn tồn tại một lượng hơi nước không cố định

Nồng độ các khí trong khí quyển thay đổi liên tục theo thời gian, vị trí địa lý (điều kiện phát thải, phát tán, quá trình sa lắng, biến đổi hóa học…)

Lớp khí quyển bao quanh trái đất là môi trường để truyền bức xạ mặt trời vào Trái Đất (như tia hồng ngoại, tử ngoại, rơnghen, tia gamma) Phần lớn bức xạ này nằm

trong khoảng bước sóng từ 200 đến 2000 nm một nửa số này có bước sóng từ 380 đến 780 nm là tia mà mắt người có thể nhìn thấy được

Chỉ có 45% tổng lượng năng lượng Mặt Trời là tới được Trái Đất còn 24,5% bị khí quyển thấp thụ, 30,5% bị phản xạ bởi mây và bề mặt Trái Đất Mặc dù có nhiều quá trình hóa lý xảy ra trong khí quyển, nhưng thành phần khí quyển gần bề mặt Trái Đất gần như không thay đổi, và được trình bày trong bảng 1.1

- Các phản ứng hóa học có thể xảy ra trong khí quyển là phản ứng trong pha khí;

phản ứng trên các bề mặt; phản ứng trong pha lỏng

Phản ứng nhiệt trong pha khí là kết hợp của hai phân tử có năng lượng phù hợp Mặt khác, phản ứng quang hóa bao gồm quá trình phân hủy hoặc hoạt hóa của các phân

tử khi hấp thụ tia bức xạ Phản ứng trong pha lỏng thường là phản ứng giữa các ion,

có sự tham gia của chất xúc tác có trong pha lỏng Bề mặt các hạt rắn cũng có thể thúc đẩy các quá trình phản ứng hóa học

Trừ các phản ứng hóa học đã trình bày ở trên là loại cơ chế thanh lọc các chất ô nhiễm hiệu quả (hoặc chuyển hóa chất ô nhiễm này thành chất ô nhiễm khác), khoảng cách mà các chất ô nhiễm đã đi qua xác định cơ chế thanh lọc các chất ô nhiễm, đưa chúng trở lại bề mặt đất Hiệu quả của quá trình đó phụ thuộc vào tính chất vật lý và hóa học của chất ô nhiễm và có thể tác động khác nhau lên chất ô nhiễm có khả năng oxy hóa hoặc không có khả năng oxy hóa Vì vậy, các quá trình thanh lọc các chất ô nhiễm ảnh hưởng lên sự cân bằng nồng độ các chất ô nhiễm trên tầng bình lưu

- Các cơ chế này có thể chia thành ba nhóm:

+ Kết tủa xảy ra đối với các hạt có kích thước lớn hơn 10 μm

+ Sa lắng khô là quá trình rơi của các chất ô nhiễm (thể khí và hạt trực tiếp trên lá cây, các bề mặt công trình, đất hoặc nước)

+ Sa lắng ướt là quá trình rơi các chất ô nhiễm xuống mặt đất nhờ các hạt nước mưa trong thời gian mưa

1.3.3 Quá trình sa lắng

a Quá trình sa lắng khô

 Cơ chế của quá trình sa lắng khô

Sa lắng khô các chất được xem xét qua hai giai đoạn:

- Giai đoạn dịch chuyển là quá trình dịch chuyển các chất tới bề mặt

- Giai đoạn hấp phụ là quá trình hấp thụ các chất trên bề mặt

Trong khí quyển các hạt có kích thước nhỏ hơn 5µm được vận chuyển bằng quá trình khuếch tán nhờ tác động của các lực ma sát tại bề mặt trái đất và nhờ sự thay đổi nhiệt độ không khí Tuy nhiên, tồn tại lớp không khí tiếp xúc bề mặt với chiều dày khoảng 1mm và thường khí này có thể coi là song song với bề mặt Trong lớp khí này sự khuếch tán không xảy ra và có thể coi đây là lớp biên chảy tầng

Các chất khí được khuếch tán qua lớp khí này bằng khuếch tán phân tử, tốc độ khuếch tán được xác định bằng gradient nồng độ và hệ số khuếch tán phân tử Các hạt nhỏ hơn 0,1 µm được mang qua lớp biên chảy nhờ khuếch tán Brown Các hạt có kích thước lớn hơn 1,0 µm có thể chuyển qua lớp biên nhờ ảnh hưởng quán tính, nhưng đối với các hạt có kích thước từ 0,1 µm đến 1,0µm cả hai cơ chế này đều xảy

ra và tốc độ chuyển động qua lớp biên chảy là nhỏ nhất đối với các hạt có kích thước nằm trong khoảng này Hầu hết các hạt aerosol chứa lưu huỳnh và nitơ nằm trong khoảng kích thước 0,1 1,0 µm, vì vậy chuyển động của chúng qua lớp biên chảy rất khó khăn

Độ khó hay dễ của các chất khi chuyển động qua lớp biên được diễn tả bằng trở lực của lớp biên đối với quá trình sa lắng (rb)

Thuật ngữ thứ hai cần phải bổ sung cho khái niệm trở lực nhằm đánh giá ái lực (sự thu hút) của chính bề mặt đối với các chất ô nhiễm là trở lực của bề mặt (rc) hoặc trở lực của tán lá cây trong trường hợp sa lắng trên lá cây

Trở lực của bề mặt được xác định bằng ái lực vật lý và hóa học của các chất đối với

bề mặt Đối với bề mặt đồng nhất, ví dụ bề mặt nước, trở lực của bề mặt có thể xác định đơn giản Nhưng đối với cây cối nhiều yếu tố phức tạp cần phải tính đến, ví dụ như lá cây khô hay ướt, khí khổng mở hay đóng

Thuật ngữ cần phải tính đến khi xác định tốc độ sa lắng khô của các chất ô nhiễm là trở lực khí động lực (ra) Giá trị này phụ thuộc vào tốc độ gió, độ nhám của bề mặt Như vậy trở lực tổng cộng đối với quá trình sa lắng khô (rt) được xác định như sau:

 Đo đạc tốc độ sa lắng khô

Quá trình đo đạt số lượng các chất ô nhiễm được thanh lọc do cơ chế sa lắng khô được tiến hành qua hai giai đoạn:

- Đo tốc độ sa lắng khô khí SO2

- Đo nồng độ SO2 trong khí quyển

Tích của hai giá trị này là số lượng các chất ô nhiễm được thanh lọc do cơ chế sa lắng khô Có bốn phương pháp chính để đo tốc độ sa lắng khô khí SO2 là phương pháp gradient nồng độ, phương pháp đánh dấu, phương pháp cân bằng khối lượng và phương pháp tương quan xoáy

z là chiều cao trên mặt đất

Phương pháp này không thể dùng để đo tốc độ sa lắng trên địa hình không đồng nhất như cây cối, bờ ráo, bờ dậu,…

+ Phương pháp đánh dấu

Phương pháp này dùng đồng vị phóng xạ đánh dấu khí SO2 để đánh giá mức độ sa lắng lưu huỳnh trên diện tích đã biết Cách này cho phép phân biệt hàm lượng lưu huỳnh sa lắng và hàm lượng lưu huỳnh có sẵn trong đất và cây cối Phương pháp này phù hợp nhất cho các thí nghiệm hay ngoài thực địa trên địa bàn nhỏ, nhưng sự ô nhiễm bề mặt sau lần đánh dấu thứ nhất không cho phép đo đạc định kỳ trên cùng một diện tích

+ Phương pháp cân bằng khối lượng

Phương pháp này bao gồm đo tốc độ sa lắng khí SO2 từ không khí trong cùng một hệ kín hoặc sự tích tụ lưu huỳnh trong các cây cối khi so sánh với mẫu đối chứng Tuy nhiên, điều kiện thí nghiệm thường khác xa điều kiện thực tế ngoài thực địa cho nên giải thích kết quả rất khó khăn

+ Phương pháp tương quan xoáy

Phương pháp này phụ thuộc vào việc đo đạc đồng thời nồng độ và thành phần thẳng đứng của tốc độ gió (W) Như vậy dòng vật chất sa lắng được xác định bằng công thức:

E = ̅ hoặc F = ̅̅̅̅ + ̅

Trong đó:

̅ là dòng vật chất do chuyển động trung bình, thường đặt bằng 0

̅̅̅̅ là dòng xoáy do chuyển động trung bình

Kỹ thuật này được đề xuất như là phương pháp để đo sa lắng khí SO2

b Quá trình sa lắng ướt

 Cơ chế của quá trình sa lắng ướt

Nhiều cơ chế khác nhau được giả thiết để giải thích quá trình sa lắng các hợp chất lưu huỳnh theo các giọt nước mưa Trong bảng 1.2 bên dưới minh họa tỷ lệ đóng góp của mỗi quá trình vào số lượng lưu huỳnh sa lắng ướt Giả thiết rằng 65% lưu huỳnh trong nước mưa là các hạt ngưng tụ trong mây hoặc từ dung dịch oxy hóa các chất khí chứa lưu huỳnh Tiếp đó 10% có thể được đóng góp do va đập hoặc thâm nhập mây vào các hạt nước mưa, khoảng 2,5% do quá trình khuếch tán xuyên

và 2,5% do quá trình khuếch tán hỗn loạn Brown Chúng ta sẽ xem xét các quá trình

cơ bản như sau:

+ Tạo thành các hạt nhân ngưng tụ mây: Hầu hết các hạt sulfate có đường kính hạt 0,04 1,0 m được tạo thành trên độ cao của các đám mây Những hạt này được tạo thành do oxy hóa SO2 bằng gốc OH- trong pha khí Hạt sulfate là hạt nhân cho quá trình ngưng tụ hơi nước để tạo thành mây bao gồm các hạt với kích thước hạt từ 10 40 m Những hạt này lớn dần do quá trình keo tụ và tạo thành các hạt mưa rơi xuống đất

+ Hòa tan và oxy hóa SO2: là ion sulfate được tạo thành trong các đám mây

có thể rơi xuống đất hoặc có thể bay hơi nước để tạo thành sulfate Sau đó, các hạt sulfate lại đóng vai trò hạt nhân để tạo thành mây và cuối cùng rơi xuống đất theo

các hạt nước mưa

+ Va đập và kết hợp: là các hạt aerosol sulfate có thể xâm nhập vào mây và các giọt nước mưa như kết quả của quá trình va đập giữa các giọt nước và những hạt sulfate Sự thanh lọc các hạt sulfate do cuốn theo nước mưa đóng vai trò quan trong trong quá trình sa lắng các chất lưu huỳnh khi mưa nhỏ Điều đó giải thích sự tăng

nồng độ sulfate trong nước mưa đầu trận mưa lớn

Bảng 1.2 Một số quá trình sa lắng ướt

Quá trình

Nồng độ chất ô nhiễm trong nước mưa ( )

( gSO 4 2 /g nước mưa)

Sự đóng góp trung bình vào quá trình sa lắng

Ghi chú: ( ) Nồng độ SO 4 2 trung bình là 3,5 g SO 4 2 /g nước mưa

Một yếu tố quan trọng cần nhấn mạnh là ngay sau khi trận mưa, mặt đất còn ẩm, tốc

độ sa lắng khô sẽ tăng

 Đo đạc quá trình sa lắng ướt

Đo đạc số lượng chất ô nhiễm sa lắng ướt có thể thực hiện đơn giản bằng cách lấy mẫu và phân tích nước mưa Tuy nhiên, các kết quả đạt được có thể bị ảnh hưởng của quá trình thanh lọc khác Thiết bị thu mẫu đơn giản nhất là một cái phễu được đặt nơi không khí thoáng, cách xa cây cối và nhà cửa trên độ cao một mét từ mặt đất

để tránh đất các cuốn vào Bộ thu mẫu cần phải làm bằng vật liệu trơ không bị thấm nước mưa

Tuy nhiên, trong thời gian mùa khô, chất ô nhiễm bị sa lắng khô vào phễu và sẽ bị rửa trôi vào chai trong trận mưa đầu tiên Quá trình sa lắng khô có thể không xảy ra liên tục vì bề mặt phễu bị bão hòa, tốc độ sa lắng khô sẽ bị giảm Sa lắng bụi trên phễu cũng sẽ bị ảnh hưởng của các chất axit hoặc kiềm, đặc biệt ở cuối hướng gió của vùng công nghiệp hoặc đô thị

Một điều phức tạp nữa xuất hiện là sự thu nhận nước mưa trên một đơn vị diện tích của phễu không giống như trong một đơn vị diện tích mặt đất do ảnh hưởng của gió thổi ngang và sự cản trở của thiết bị Hơn nữa, cả phễu lấy mẫu và mặt đất thu nhận các hạt bụi, sương không hiệu quả bằng cây cối và các công trình xây dựng Những yếu tố này phải tính đến khi đo tốc độ sa lắng ướt tổng cộng

Nước mưa được giữ trong chai đựng mẫu có thể chứa vi sinh vật Ví dụ như tảo, có khả năng phát triển, hấp thụ hoặc sản sinh ra các hóa chất trong nước đặc biệt là các hợp chất nitơ và photpho Các yếu tố này có thể làm thay đổi thành phần của nước mưa khi bảo quản hoặc dự trữ Do đó, kết quả phân tích có thể sai số đến 25% Nhằm hạn chế các nguồn gốc gây sai số kết quả Các thiết bị chỉ thu sa lắng ướt đã được thiết kế và đề xuất, nó chỉ tự động mở khi có mưa và mẫu nước được làm lạnh khi dự trữ để tránh hoạt động của vi sinh vật Tuy nhiên, cũng cần lưu ý đến những sai số do sơ xuất Thông thường là sai số đo đạc sa lắng ướt các chất lưu huỳnh khoảng 15%

CHƯƠNG 2 CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ-

Môi trường không khí bao quanh con người là không khí ẩm và đã bị ô nhiễm do các chất độc hại và bụi Không khí ẩm là hỗn hợp không khí khô và hơi nước Trong không khí thường có năm chất ô nhiễm chính như CO, SOx, HC, NOx và các loại bụi Vấn đề ô nhiễm không khí có thể chia thành 3 phần cơ bản sau đây:

- Nguồn gốc ô nhiễm là nguồn thải ra các chất ô nhiễm Ví dụ: khí thải từ ống khói, khí thải từ xe cộ, đốt than, đốt dầu, từ các xí nghiệp công nghiệp

- Khí quyển là môi trường trung gian để vận chuyển chất ô nhiễm từ nguồn gốc gây ô nhiễm tới nguồn tiếp nhận chất ô nhiễm

- Nguồn tiếp nhận chất ô nhiễm là con người, động vật, thực vật, công trình và các đồ vật khác

2.1.2 Chất gây ô nhiễm

a Chất ô nhiễm không khí

Là những chất gây ra ô nhiễm không khí có tác hại tới môi trường nói chung Các tác nhân gây ô nhiễm bao gồm chất thải có thể ở dạng rắn, lỏng hoặc khí và các dạng năng lượng như nhiệt độ, tiếng ồn Trong môi trường tự nhiên luôn có yếu tố này Tuy nhiên, môi trường bị ô nhiễm nếu nồng độ các chất trên đạt đến mức có khả năng tác động xấu đến con người, sinh vật và vật liệu

- Các chất ô nhiễm nhân tạo chính trong môi trường không khí bao gồm:

+ Các loại khí như nitơ oxit (NO), nitric oxit (N2O), nitơ đioxit (NO2), sunfua đioxit (SO2), hydro sunfua (H2S), cacbon monoxit (CO), các loại khí halogen như Clo, Brom, Iốt

+ Các hợp chất flo

+ Các chất tổng hợp như benzenpyrene, acetic, axit ête

+ Các loại bụi nhẹ lơ lửng như bụi rắn, bụi lỏng, bụi vi sinh vật, bụi nitrat, bụi sunfat, các phân tử cacbon, sol khí, muội, khói, sương mù, phấn hoa

+ Các loại bụi nặng như bụi đất, đá, bụi kim loại như đồng, chì sắt, kẽm, niken, thiếc, cađimi

+ Khí quang hóa như ozon, FAN, FB2N, NOx, andehyt, etylen

Các chất gây ô nhiễm trên chủ yếu là do quá trình đốt cháy nhiên liệu và quá trình công nghệ sản xuất công nghiệp và giao thông vận tải sinh ra

b Phân loại chất ô nhiễm

 Dựa vào nguồn gốc sử dụng nguyên vật liệu

- Theo cách phân loại này các chất ô nhiễm được chia ra các loại sau đây:

+ Chất ô nhiễm từ quá trình đốt, khí thiên nhiên, dầu, củi, trấu phục vụ cho các quá trình cung cấp nhiệt cho máy phát điện, nồi hơi, các quá trình sưởi ấm, sấy nóng hoặc các quá trình khác

+ Các chất ô nhiễm sinh ra từ các quá trình công nghệ khác nhau do sử dụng các loại nguyên liệu có sinh ra các chất ô nhiễm trong quá trình sản xuất hoặc sản phẩm của chúng là các chất dễ gây ô nhiễm môi trường

 Dựa vào nguồn gốc phát sinh

- Theo nguồn gốc phát sinh các chất gây ô nhiễm khí có thể chia thành hai loại sau:

+ Chất ô nhiễm sơ cấp là các chất ô nhiễm được thải trực tiếp từ nguồn ô nhiễm

Ví dụ: Các chất SO2, NO, H2S, NH3, CO, HF, bụi….thải ra từ các quá trình đốt nhiên liệu

+ Chất ô nhiễm thứ cấp là các chất được tạo thành từ các chất ô nhiễm sơ cấp

do các quá trình biến đổi hóa học trong khí quyển Như các chất SO3, H2SO4, MeSO4, NO2, HNO3,…

Ví dụ: H2SO4 sinh ra từ quá trình hấp thụ hơi nước trong khí quyển của SOx là chất ô nhiễm thứ cấp

Bảng 2.1 Phân loại các chất gây ô nhiễm không khí dạng khí

Loại Chất gây ô nhiễm

sơ cấp

Chất gây ô nhiễm

thứ cấp

Hợp chất chứa lưu huỳnh SO2, H2S SO3, H2SO4,MeSO4

Hợp chất chứa cacbon C1-C5 Các andehyde, xeton, axit

Ví dụ: Các loại hơi khí độc như SO2, NO, H2S, NH3, CO, NO2, SO3

+ Nhóm hai là chất ô nhiễm không khí ở thể lỏng

Ví dụ: Các loại hơi dung môi hữu cơ

+ Nhóm ba là chất ô nhiễm không khí ở thể rắn

Ví dụ: Các loại hạt như bụi, khói thường có kích thước từ 0,1 đến 100 μm

 Dựa vào kích thước hạt chất ô nhiễm được chia thành phân tử (hỗn hợp khí-hơi) và aerosol (gồm các hạt rắn, lỏng)

- Aerosol được chia thành bụi, khói và sương Nếu lấy tiêu chuẩn về kích thước hạt bụi để phân loại thì ta có thể chia ra thành các loại sau:

+ Bụi thô (dust): Có chứa các hạt có kích thước từ 1 200μm Chúng có khả

năng sa lắng nhanh Các hạt bụi có kích thước nhỏ thường có vai trò như một trung tâm xúc tác cho các phản ứng hóa học xảy ra trong khí quyển

+ Khói nhiên liệu (smoke): Sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu, là các hạt mịn

có kích thước từ 0,01 1μm có thể ở dạng lỏng hoặc khí hoặc hỗn hợp có thể có các màu khác nhau phụ thuộc bản chất nhiên liệu đốt

+ Khói hóa chất (fumes): Là khói từ các quá trình bay hơi, ngưng tụ các quá

trình sản xuất hóa chất, luyện kim,…là các hạt mịn có kích thước nhỏ hơn 0,1 1μm, thể ở dạng lỏng hoặc khí hoặc hỗn hợp

+ Sương mù (mist): Là các hạt chất lỏng (nhiều loại) có kích thước 10 μm,

ngưng tụ trong khí quyển

+ Sương mù (fog): Là các hạt nước có kích thước 10μm, ngưng tụ trong khí quyển

+ Sol khí (aerosol): là các hạt khí rắn hoặc lỏng có kích thước 1μm

Thành phần hóa học của các chất ô nhiễm dạng hạt bụi rất khác nhau và thay đổi phụ thuộc vào các điều kiện phát sinh từ nguồn gốc, môi trường tồn tại Bụi từ đất các, khoáng chất thường có các thành phần như Ca, Al, Ba, hợp chất Si Trong bụi có chứa các kim loại nặng như Cu, Pb, Ca, Ni, dù ở lượng rất nhỏ cũng làm tăng tính độc hại đối với sức khỏe con người Khói sinh ra do đốt dầu, than, củi và khí thải từ nhà máy thường chứa các hợp chất hữu cơ Chất độc hại nhất sinh ra từ quá trình đốt cháy không hoàn toàn là nhóm các chất hữu cơ đa vòng (particilate polycyclic organic matter-PPOM) là dẫn xuất của benz-α-pyren chất gây ung thư

- Ngoài ra, ô nhiễm vật lý bao gồm các yếu tố vi khí hậu như nhiệt độ, độ ồn, rung, ánh sáng, độ ẩm, tốc độ gió và ô nhiễm chất phóng xạ

c Cách biểu thị nồng độ của chất ô nhiễm không khí

Để đánh giá hàm lượng chất ô nhiễm trong môi trường không khí người ta thường xác định khối lượng của chất ô nhiễm chiếm bao nhiêu so với khối không khí

Ví dụ: Trong 1 m3

không khí thì chất ô nhiễm sẽ chiếm bao nhiêu cm3 + Đối với các khí ô nhiễm thì nồng độ của chất ô nhiễm không khí được biểu thị bằng các đơn vị là µg/m3

; cm3/m3, mg/l; mg/m3; g/m3; hoặc phần trăm thể tích (%); phần triệu thể tích (ppmv); phần tỷ thể tích (ppbv)

+ Đối với bụi, thường xác định trọng lượng của nó chứa trong 1 m3

không khí, nên có đơn vị là mg/m3

, g/m3 Quan hệ giữa ppm và mg/m3

: + Nếu ở 250

C và 1 atm (1,0133 bars) thì mg/m3 = ppm x (M/24,45) + Nếu ở 00

- Định luật tỉ lệ thể tích: Ở cùng một nhiệt độ và áp suất, thể tích của các chất khí tham gia phản ứng với nhau, cũng như thể tích của các khí tạo thành trong phản ứng

tỉ lệ với nhau như tỉ lệ của số nguyên đơn giản

- Phương trình trạng thái của khí lý tưởng có dạng như sau: n =

+ Phương trình Clapayrôn- Mendeleep:

Gay-+ Định luật Boyle-Mariotte là ở nhiệt độ không đổi thể tích của một chất khí

tỉ lệ nghịch với áp suất, nghĩa là: P0V0 = PV

+ Phương trình Gay-Luytxắc là thể tích của một khối khí đã cho ở áp suất không đổi tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối, nghĩa là: V = [(V0/T0)].T

+ Phương trình Boyle-Mariotte – Gay-Luytxắc: PV = [(P0V0)/T0].T

Trong đó:

P0, V0 là áp suất và thể tích của khí ở nhiệt độ 2730K (T0)

P,V là áp suất và thể tích của khí ở nhiệt độ T

- Đối với một lượng khí xác định thì P0, V0, ở T0 là những đại lượng không đổi

do đó (P0V0)/T là một hằng số

Nếu lượng khí đó là 1 mole và ký hiệu hằng số đó là R thì biểu thức trên có thể viết thành: PV = RT

Còn với n mole khí thì phương trình trạng thái có dạng: PV = nRT

- Đối với khí thực do Van dec Van tìm ra năm 1879 là: (p +a/V2)(V-b) = nRT

Trong đó:

a, b là hằng số đối với mỗi khí nhất định

2.2 CÁC NGUỒN GÂY RA Ô NHIỄM

Nguồn gây ra ô nhiễm không khí có thể phân thành hai loại là nguồn ô nhiễm tự nhiên và nguồn ô nhiễm nhân tạo (do hoạt động của con người gây ra như là nguồn ô nhiễm sản xuất công nghiệp, nguồn ô nhiễm giao thông và nguồn ô nhiễm sinh hoạt)

2.2.1 Nguồn ô nhiễm tự nhiên

- Ô nhiễm do hoạt động của núi lửa: là khi hoạt động núi lửa phun ra một lượng khổng lồ nham thạch nóng và nhiều khói bụi với các chất ô nhiễm như tro bụi, khí sunfua dioxit (SO2), nito oxit (NOx), hydro sunfua (H2S) và metan (CH4), tác động môi trường của các đợt phun trào núi lửa là rất nặng nề và lâu dài

- Ô nhiễm do cháy rừng: là nạn cháy rừng có thể xảy ra do các nguyên nhân tự nhiên như hạn kéo dài, khí hậu khô và nóng khắc nghiệt làm cho thảm cỏ khô bị bốc cháy khi gặp tia lửa do có va chạm ngẫu nhiên, từ đó lan rộng ra thành đám cháy lớn Tuy nhiên nạn cháy rừng rất dễ xảy ra do hoạt động vô ý thức và vụ lợi cá nhân của con người

Khi rừng bị cháy nhiều chất độc hại bốc lên và lan toả ra một khu vực rộng lớn nhiều khi vượt ra khỏi biên giới của quốc gia có rừng bị cháy Các chất độc hại đó như

Một số biện pháp phòng chóng cháy rừng được áp dụng khá phổ biến là tạo các dải đất trống không cây cối giữa các khu rừng liền kề nhau

- Ô nhiễm do bão cát: là hiện tượng bão cát thường xảy ra ở những vùng đất trơ

và khô không được che phủ bởi thảm thực vật, đặc biệt là các vùng sa mạc Gió mạnh làm bốc cát bụi từ những vùng hoang hoá, sa mạc và mang đi rất xa gây ô nhiễm bầu khí quyển trong một khu vực rộng lớn, ảnh hưởng đồng thời đến nhiều nước trong khu vực chịu tác động

- Ô nhiễm do đại dương: là sương mù từ mặt biển bốc lên và bụi nước do sóng đập vào bờ được gió từ đại dương thổi vào đất liền có chứa nhiều tinh thể muối, chủ yếu là NaCl khoảng 70%, và còn lại các chất MgCl2, CaCl2, KBr Không khí có nồng

độ muối cao sẽ gây han gỉ vật liệu, phá hủy công trình xây dựng

- Ô nhiễm do thực vật: là ngoài tác dụng rất hữu ích - không thể thiếu được đối với cuộc sống của loài người, thực vật cũng là nguồn gây ô nhiễm không khí đáng

kể Chất ô nhiễm do thực vật sản sinh ra và lan toả vào khí quyển là:

+ Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi - hydrocacbon

+ Các bào tử thực vật, nấm mà nồng độ cực đại trong không khí thường có vào mùa hè khoảng tháng 7 và 8

+ Phấn hoa có kích thước từ 10 50

Các chất ô nhiễm nói trên do thực vật toả ra ước tính khoảng 15 tấn/Km2/năm Các chất này thường gây ra các bệnh dị ứng, bệnh đường hô hấp đối với cơ thể con người

- Ô nhiễm do các vi khuẩn và vi sinh vật: là các sản phẩm lên men và bị phân huỷ là môi trường tốt cho sự sinh sôi và hoạt động của vi sinh vật Những hợp chất hữu cơ có gốc nitơ cũng là môi trường tốt để phát triển các loại vi khuẩn hiếu khí và

kỵ khí với sự chuyển biến từng giai đoạn kế tiếp nhau để phát sinh ra các mùi hôi thối không bền vững như quá trình thối rữa; sản phẩm cuối cùng của quá trình phân huỷ là ammoniac (NH3), mùn, cacbon đioxit (CO2), mêtan (CH4) và hydro sunfua (H2S)

- Ô nhiễm do các chất phóng xạ: là trong lòng đất có một số khoáng sản và quặng kim loại có khả năng phóng xạ Cường độ phóng xạ càng mạnh và càng gây nguy hiểm cho cuộc sống con người khi những vật chất phóng xạ ấy có mặt trong môi trường không khí xung quanh

- Ô nhiễm có nguồn gốc từ vũ trụ: là người ta phân chia các hạt vũ trụ thành hai nhóm tuỳ thuộc vào thành phần hoá học của chúng là:

+ Bụi từ các thiên thạch: chứa các nguyên tố Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, Cr + Bụi từ các siderite (thiên thạch sắt, niken) chứa Fe, Co, Ni

2.2.2 Nguồn ô nhiễm nhân tạo

- Ô nhiễm do đốt nhiên liệu: là trong cuộc sống hàng ngày ta thấy quá trình đốt cháy nhiên liệu xảy ra ở khắp mọi nơi mọi chỗ Trong sản phẩm cháy do nhiên liệu sản sinh ra khi cháy có chứa nhiều loại khí độc hại cho sức khoẻ con người, nhất là khi quá trình cháy không hoàn toàn Các loại khí độc hại đó là SO2, CO, CO2, NOx, hydrocacbon và tro bụi Người ta phân biệt các nguồn gây ô nhiễm do đốt nhiên liệu thành các nhóm:

+ Nguồn ô nhiễm do các phương tiện giao thông vận tải (nguồn di dộng): sản

sinh ra từ ống khói, ống xả của xe cộ, máy bay, tàu bè, chứa nhiều khí CO, NO2, NO,

SO2, SO3, hạt bụi Pb, benzen và các dẫn xuất của benzen gây ung thư Đặt điểm ô

nhiễm giao thông vận tải là nguồn ô nhiễm rất thấp, di động, số lượng lớn nên rất khó kiểm soát

+ Nguồn ô nhiễm từ sinh hoạt của con người (nguồn cố định): chủ yếu là bếp

đun nấu và lò sưởi sử dụng nhiên liệu than đá, củi, dầu hỏa và khí đốt, nhìn chung nguồn này nhỏ chỉ gây ô nhiễm cục bộ Ngoài ra, việc hút thuốc lá cũng là một nguyên nhân gây ô nhiễn môi trường không khí, có hại đến sức khỏe do tạo ra các chất độc như: axeton, nephanil, nicotin và nhiều chất gây ung thư

- Cống rảnh, môi trường nước mặt bị ô nhiễm, bốc hơi hay phân hủy: tạo ra các khí gây mùi hôi như là H2S, NH3, CH4 và khí thoát ra từ các hố xí Nhìn chung các nguồn ô nhiễm này là nhỏ nhưng lại gây ra ô nhiễm cục bộ trong một nhà hay trong một phòng

+ Nguồn ô nhiễm do hoạt động nông nghiệp: hoạt động nông nghiệp tạo ra 15% tổng số các chất khí gây hiệu ứng nhà kính như: CO2 tạo ra do quá trình đốt rơm

rạ làm ruộng rẫy, do hỏa hoạn và CH4 sinh ra từ các cánh đồng ẩm ướt hay từ các quá trình phân giải yếm khí chất hữu cơ như mùn, phân gia súc

+ Ô nhiễm do các nhà máy nhiệt điện;

+ Ô nhiễm do đốt các loại phế thải đô thị và sinh hoạt (rác thải)

- Ô nhiễm không khí trong công nghiệp gang thép: là trong công nghiệp sản xuất gang thép những chất ô nhiễm chủ yếu là:

+ Bụi với cỡ hạt rất khác nhau từ 10 đến 100 ;

+ Khói nâu gồm những hạt bụi oxit sắt rất mịn;

+ Khí SO2 sản sinh ra từ thành phần lưu huỳnh có trong nhiên liệu và quặng; + Trong một số trường hợp có các khí cacbon monoxit và các hợp chất chứa Flo

- Ô nhiễm không khí trong luyện kim màu: là trong quá trình luyện kim màu - nung chảy quặng đồng, chì, kẽm, có toả ra nhiều khí SO2, và CO2 theo các phản ứng sau:

+ Nung quặng đồng: Cu2S + O2 = 2Cu + SO2

2CuO + Cu2S = 4Cu + SO2+ Nung quặng kẽm: 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2

2ZnO + C = 2Zn + CO2

- Ô nhiễm không khí trong công nghiệp sản xuất ximăng: là chất ô nhiễm chủ yếu trong công nghiệp sản xuất Ximăng là bụi Bụi thoát ra môi trường xung quanh

từ các công đoạn sau đây:

Bảng 2.2 Nồng độ bụi trong khí thải ở các thiết bị khác nhau của nhà máy ximăng

Stt Thiết bị

Không khí hoặc khí thải Bụi

Thể tích,

m3 TC/kg

Nhiệt độ, 0

C

Nồng độ trong khí thải, g/m3

Bụi lơ lững ( ) trong khí thải,

%

2 Sấy nhanh với máy xúc 0,5-1,5 70-150 30-70 30-70

3 Nghiền kết hợp với sấy 0,5-1,5 70-150 200-1000 20-50

4 Lò quay:

- Nung ấm

- Phun bùn

- Có thiết bị sấy bùn

- Nung khô với thiết bị

trao đổi nhiệt

3,3-4,5 3,3-4,5 3,3-4,5 1,6-2,0

12-220 150-250 120-190 280-350

2,0-25 30-150 20-80 40-70

40-60 40-60 40-60 90-99

6 Làm nguội trên ghi

trong lò quay nung khô

- Ô nhiễm không khí trong công nghiệp hoá chất: là công nghiệp hoá chất bao gồm rất nhiều loại nhà máy, sản xuất ra nhiều loại sản phẩm khác nhau và do đó về khía cạnh ô nhiễm không khí cũng có nhiều vấn đề chuyên môn riêng biệt, đa dạng

- Ô nhiễm không khí trong công nghiệp lọc dầu: là phần lớn nhiên liệu sử dụng trên thế giới là sản phẩm chế biến từ dầu mỏ Dầu thô đó là hỗn hợp của các hydrocacbon lỏng có chứa 1- 4% tạp chất, lưu huỳnh và nhiều hợp chất (kim loại) vô

cơ khác

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ nhà máy lọc dầu

Ghi chú: 1 Giếng dầu, 2 Khí đốt, 3 Dầu thô, 4 Nước, 5 Kho chứa, 6 Thiết bị cấp

nhiệt làm nóng dầu, 7 Ligroin, 8 Tháp phân ly, 9 Thiết bị tái hợp, 10 Dầu hoả, 11 Nhiên liệu nhẹ để sưởi, 12 Nhiên liệu nhẹ, 13 Nhiên liệu nặng (điezen), 14 Dầu đã tách benzin, 15 Cracking có xúc tác, 16 Chưng cất không khí, 17 Ankyl hoá, 18

Xăng máy bay, 19 Ống góp khí, 20 Chưng cất, 21 Làm sạch, 22 Hoà trộn, 23 Thoát khí sunfua, 24 Xăng ôtô, 25 Nhiên liệu dùng cho vòi đốt, 26 Nhiên liệu dùng sưởi ấm, 27 Phân cất, 28 Sản phẩm hoá chất, 29 Mazut, 30 Guđron và bitum

Giai đoạn đầu của quá trình lọc dầu là chưng áp, phân ly dầu thô ra thành nhiều cấp

tỷ trọng khác nhau, người ta gọi là quá trình cracking Một số phản ứng thu được sau cracking có thể sử dụng ngay, các phần còn lại đòi hỏi phải chế biến tiếp Trên hình 2.1 là sơ đồ công nghệ của quá trình lọc dầu Khí thải vào khí quyển từ nhà máy lọc dầu chia làm bốn loại:

+ Hơi hydrocacbon rò rỉ từ các khe hở nắp đậy không kín của thiết bị, thùng chứa

+ Khí thải từ các lò nung, bếp đun, vòi đốt sử dụng trong quá trình chưng cất, trong đó có chứa SO2 do đốt các tạp chất có lưu huỳnh

+ Khí có chứa các hợp chất của lưu huỳnh như H2S và SO2 thoát ra từ các tầng của tháp chưng cất khí thải các hợp chất lưu huỳnh từ phần cất được Ở nhiều nhà máy lọc dầu người ta tận dụng khí thải ở công đoạn này để sản xuất lưu huỳnh hoặc điều chế axit sunfuric

+ Bụi với thành phần cỡ hạt rất mịn thoát ra từ quá trình hoàn nguyên các chất xúc tác Đây là chất ô nhiễm chủ yếu của nhà máy lọc dầu

2.3 TÁC HẠI CỦA CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

2.3.1 Tác hại của các chất ô nhiễm đối với con người

Sức khoẻ và tuổi thọ của con người phụ thuộc rất nhiều vào độ trong sạch của môi trường không khí xung quanh Trong tất cả các loại nhu cầu vật chất hằng ngày cho cuộc sống con người thì không khí là loại “nhu yếu phẩm” đặc biệt quan trong

mà con người cần đến thường xuyên liên tục từng giờ từng phút không lúc nào ngơi nghỉ trong suốt cuộc đời của mình Người ta đã tổng kết được rằng cơ thể con người

có thể chịu đựng được 5 tuần lễ không ăn, 5 ngày không uống, nhưng chỉ kéo dài cuộc sống được 5 phút nếu không hít thở không khí

Lượng không khí mà cơ thể cần cho sự hô hấp hàng ngày khoảng 10m3, do đó nếu trong không khí có lẫn nhiều chất độc hại thì phổi và cơ quan hô hấp sẽ hấp thu toàn

bộ các chất độc hại đó và tạo điều kiện cho chúng xâm nhập sâu vào cơ thể gây ra những hậu quả rất nghiêm trọng cho sức khoẻ và tính mạng con người

Sau đây là tác hại của từng chất ô nhiễm trong số các chất ô nhiễm thường gặp nhất trong môi trường không khí:

a Tác hại của khí cacbon monoxit (CO)

Khí cacbon monoxit (CO) là một loại khí độc do nó có phản ứng rất mạnh kết hợp với hồng cầu Hemoglobin (Hb) trong máu tạo thành hợp chất bền vững là cacboxy hemoglobin (HbCO) làm cho máu giảm khả năng vận chuyển oxy dẫn đến thiếu oxy trong máu rồi thiếu oxy ở các tổ chức

Mối liên quan giữa nồng độ khí cacbon monoxit và triệu chứng nhiễm độc được tóm tắc trong bảng 2.3 sau đây:

Bảng 2.3 Tác hại của khí cacbon monoxit

Nồng độ cacbon monoxit, (ppm) Triệu chứng

Nếu hàm lượng HbCO tăng đến 60% tương đương với nồng độ khí cacbon monoxit trong không khí là 1000 ppm thì tính mạng bị nguy hiểm và dẫn đến tử vong

Hình 2.2 Nồng độ HbCO trong máu phụ thuộc vào nồng độ khí CO trong không khí

xung quanh và thời gian tiếp xúc

b Tác hại của khí SO x và NO x (khí SO 2 : sunfua đioxit; khí SO 3 : sunfua trioxit)

và (khí NO: nitric oxit; khí NO 2 : nitơ đioxit)

Khí SOx, NOx là chất kích thích, khi tiếp xúc với niêm mạc ẩm ướt tạo thành axít HNO3, H2SO3, H2SO4 Các chất khí trên vào cơ thể qua đường hô hấp hoặc hòa tan vào nước bọt rồi vào đường tiêu hóa, sau đó phân tán vào máu tuần hoàn Khi các khí này kết hợp với bụi tạo thành các hạt bụi lơ lửng có tính axít, nếu kích thước nhỏ hơn

2 3 µm sẽ vào tới phế nang, bị đại thực bào phá hủy hoặc đưa đến hệ thống bạch huyết Sunfua đioxit (SO2) có tính nhiễm độc qua da làm giảm dự trữ kiềm trong máu, đào thải ammoniac ra nước tiểu và kiềm ra nước bọt

Độc tính chung của khí SO2 thể hiện ở rối loạn chuyển hóa protein và đường, thiếu vitamin B và C, ức chế enzyme oxydaza

Giới hạn phát hiện thấy bằng mũi khí SO2 từ 8 13 mg/m3

Giới hạn gây độc tính của khí SO2 là 20-30 mg/m3, giới hạn gây kích thích hô hấp ho là 50 mg/m3, giới hạn gây nguy hiểm sau khi hít thở 30 60 phút là từ 130 đến 260 mg/m3, giới hạn gây tử vong nhanh (30 phút đến 1 giờ) là 1000 1300 mg/m3

Tiêu chuẩn cho phép của Bộ Y Tế Việt Nam đối với khí SO2 là 0,5 mg/m3, SO3 là 0,3 mg/m3 và NO2 là 0,085 mg/m3, nồng độ tối đa 1 lần

Bảng 2.4 Tác hại của nitơ đioxit phụ thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp xúc

Chết người Gây viêm phổi và chết Viên cơ cuống phổi Viên cuống phổi và màng phổi

c Tác hại của khí hydrosunfua (H 2 S)

Khi xâm nhập vào cơ thể qua phổi, hydrosunfua nhanh chóng bị oxy hóa tạo thành các sunfat, các hợp chất có độc tính thấp Các chất này không tích lũy trong cơ thể Một phần nhỏ (6% lượng khí hấp thu) sẽ được thải ra ngoài qua khí thở ra, phần còn lại sau khi chuyển hóa được bài tiết qua nước tiểu Ở nồng độ thấp, khí H2S có kích thích lên mắt và đường hô hấp Ở nồng độ này, ta có thể phát hiện dễ dàng nhờ vào mùi đặc trưng

Chỉ khi hít thở một lượng lớn hỗn hợp khí hydrosunfua, mercaptan, ammoniac,…gây thiếu oxy đột ngột, có thể dẫn đến tử vong do ngạt Người nhiễm độc có các dấu hiệu thường gặp là buồn nôn, rối loạn tiêu hóa, tiêu chảy, mũi họng khô và có mùi hôi, mắt có biểu hiện phù mi, viêm kết mạc nhãn cầu, tiết dịch mủ và giảm thị lực Các sunfua được tạo thành có thể xâm nhập hệ tuần hoàn tác động đến các vùng cảm giác mạch, vùng sinh phản xạ của các thần kinh động mạch cảnh và thần kinh Hering Tuy nhiên, nếu thường xuyên tiếp xúc với sunfua hydro ở nồng độ dưới mức gây độc cấp tính có thể gây nhiễm độc mãn tính Các triệu chứng có thể xuất hiện là suy nhược, rối loạn hệ thần kinh, hệ tiêu hóa, tính khí thất thường, khó tập trung, mất ngủ, viên phế quản mãn tính

d Tác hại của khí amoniac (NH 3 )

Khí amoniac là một khí không màu, có mùi hôi nên dễ phát hiện khi rò rỉ Amoniac là khí dễ tan trong nước, ít tan trong dầu Amoniac không ăn mòn thép, nhôm; tan trong nước gây ăn mòn kim loại màu như kẽm, đồng và các hợp kim của đồng Amoniac tạo với thể tích sẽ gây nổ

Amoniac là khí độc có khả năng kích thích mạnh lên mũi, miệng và hệ thống hô hấp Ngưỡng chịu đựng đối với amoniac là 20-40 mg/m3

trong một khoảng thời gian ngắn

sẽ không để lại hậu quả lâu dài Tuy nhiên, khi tiếp xúc với amoniac ở nồng độ

1500-2000 mg/m3 trong thời gian 30 phút sẽ nguy hiểm đối với tính mạng

Bảng 2.5 Mức tác động đến cơ thể con người tương ứng với các nồng độ amoniac Stt Mức tác động Nồng độ (% thể tích)

1 Cho phép NH3 trong phân xưởng với nồng độ 0,02

6 Nồng độ cho phép khi ở lâu trong không khí có NH3 0,07

7 Tác dụng độc hại tôi đa cho phép khi có mặt tạm thời 0,2-0,35

8 Nồng độ gây chết khi tác dụng trong 0,5-1 giờ 1,5-2,7

e Tác hại của bụi đối với người

Ô nhiễm bụi gây tác hại đến sức khỏe đặc biệt nếu bụi chứa các hóa chất độc hại Thành phần hóa học, thời gian tiếp xúc là các yếu tố ảnh hưởng đến các cơ quan nội tạng Mức độ bụi trong bộ máy hô hấp phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, mật

độ hạt bụi và cá nhân từng người

- Bụi đất đá không gây ra các phản ứng trong cơ thể do có đặc tính trơ và không chứa các hợp chất có tính gây độc Bụi đất, cát có kích thước lớn (bụi thô), nặng, ít có khả năng đi vào phế nang phổi, ít ảnh hưởng đến sức khỏe

- Bụi than tạo thành trong quá trình đốt nhiên liệu có thành phần chủ yếu là các chất hydrocacbon đa vòng Ví dụ 3,4-benzpyrene là chất ô nhiễm có độc tính cao vì có khả năng gây ung thư

Khi tiếp xúc, phần lớn bụi than có kích thước lớn hơn 5 μm bị các dịch nhầy ở các tuyến phế quản và các lông giữ lại Chỉ có các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 5 μm vào được phế nang

Bụi vào phổi gây kích thích cơ học, xơ hóa phổi dẫn đến các bệnh về hô hấp như khó thở, ho và khạc đờm, ho ra máu, đau ngực

Tiêu chuẩn của Bộ Y Tế Việt Nam năm 1992 quy định đối với bụi than trong không khí tại các khu vực dân cư là 0,15 mg/m3 TCVN 1995 quy định bụi tổng cộng trong không khí xung quanh 0,5 mg/m3 TCVN 2005 quy định bụi tổng cộng trong không khí xung quanh là 0,5 mg/m3

f Tác hại của khí Clo

Đây là loại khí màu vàngxanh, có mùi hăng cay và gây tác hại đối với mắt, da

và đường hô hấp Hít thở không khí ô nhiễm, bởi khí Clo ta cảm thấy khí thở, bỏng rát da, cay đỏ mắt và nhìn bị mờ

Bảng 2.6 Tác hại của khí Clo ở các giới hạn nồng độ khác nhau

Nồng độ khí Clo

trong không khí, (ppm) Tác hại đối với cơ thể người

1-3 Mùi khó chịu, gây chảy nước mắt, nước mũi, viêm

mắt, mũi

40-60 Tiếp xúc trực tiếp trong khoảng 30-60 phút có thể

dẫn đến tổn thương phổi nghiêm trọng

g Tác hại của khí hydrofluoric (HF)

Khí hydrofluoric sinh ra do quá trình sản xuất hóa chất HF và là một tác nhân ô nhiễm quan trọng khi nung gạch ngói, gốm sứ Đa số cây ăn quả rất nhạy đối với hydrofluoric

Khi tiếp xúc với nồng độ hydrofluoric lớn hơn 0,002 mg/m3

thì lá cây bị cháy đốm, tổn thương nặng dẫn đến rụng lá Một số loại cây rất bền vững đối với khí hydrofluoric như là cà chua, hướng dương, măng tre, lúa

Không khí bị ô nhiễm bởi hydrofluoric và các hợp chất fluorua gây ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống sinh vật và sức khỏe của người Các hợp chất fluorua gây ra bệnh fluorosis trên hệ xương và răng

h Tác hại của hydrocacbon

Hơi dầu có chứa các chất hydrocacbon nhẹ như metan, propan, butan, sunfua hypro Giới hạn nhiễm độc của các khí metan là 60-95%, propan là 10%, butan là 30%, sulfua hypro là 10 ppm

Trong môi trường lao động cũng như môi trường không khí xung quanh, khi nồng độ hơi xăng, dầu từ 45% thể tích trở lên sẽ gây ngạt thở do thiếu oxy

Khi thở hít phải hơi xăng dầu ở nồng độ cao, có thể gây ra các triệu chứng nhiễm độc như say, co giật, ngạt, viêm phổi, áp xe phổi

Tiêu chuẩn của Bộ Y Tế Việt Nam năm 1977 quy định tại nơi lao động, dầu xăng nhiên liệu là 100 mg/m3, dầu hỏa là 300 mg/m3 TCVN 9538:2005 quy định nồng độ xăng dầu trong không khí xung quanh tối đa trong 1 giờ là 5 mg/m3

Dầu xăng ở nồng độ trên 40.000 mg/m3

có thể bị tai biến cấp tính với các triệu chứng như tức ngực, chóng mặt, rối loạn giác quan, tâm thần, nhức đầu, buồn nôn, ở nồng

Các hợp chất hữu cơ bay hơi (THC) là dưới ánh sáng mặt trời, các hợp chất hữu cơ bay hơi với NOx tạo thành ozon hoặc những chất oxy hóa mạnh khác Các chất này

có hại tới sức khỏe như rối loạn hô hấp, đau đầu, nhức mắt; gây hại cho cây cối; và vật liệu

2.3.2 Tác hại của các chất ô nhiễm đối với động vật

Tác hại của ô nhiễm không khí đối với động vật cần được nghiên cứu bởi hai lý

do quan trọng sau đây: Một là lý do kinh tế đối với ngành chăn nuôi của quốc gia nói chung cũng như của từng hộ gia đình nông dân nói riêng; Hai là lý do liên quan trực tiếp tới sức khoẻ con người khi sử dụng thực phẩm nguồn gốc động vật

Ngoài ra, những loài động vật nhỏ như chuột bạch, chuột lang, thỏ,…v.v thường được dùng làm vật thí nghiệm để xác định tác hại của các loại độc tố hoặc môi trường ô nhiễm, từ đó rút ra kết quả áp dụng cho người

Các chất ô nhiễm không khí thâm nhập vào cơ thể động vật bằng hai con đường như con đường hô hấp do hít thở không khí ô nhiễm và con đường tiêu hoá do ăn cỏ, lá cây bị nhiễm độc

Những chất ô nhiễm chủ yếu gây tác hại cho động vật là khí SO2, CO, và HF

Ví dụ: Khí SO2 gây tổn thương lớp mô trên cùng của bộ máy hô hấp, gây bệnh khí thũng và suy tim Đối với chuột cống nồng độ SO2 là 11 ppm và thời gian tiếp xúc 18 ngày bắt đầu gây ảnh hưởng đến hoạt động của lớp mao trên màng nhầy của phế quản phổi, tăng xuất tiết nước nhầy và viêm đỏ khí quản; ở nồng độ 25 ppm phổi bị tổn thương nặng

2.3.3 Tác hại của các chất ô nhiễm đối với thực vật

a Khái niệm về tác động môi trường đối với sự sinh trưởng của thực vật

Thực vật có độ nhạy cảm với ô nhiễm môi trường cao hơn so với con người và động vật Sự sinh trưởng bình thường của thực vật đòi hỏi phải có đủ các yếu tố như

là ánh sáng, nhiệt, độ ẩm, chất dinh dưỡng và trạng thái thích hợp của cây trồng Ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường đối với thực vật rất khác biệt nhau từ loài này sang loài khác Cùng một chất ô nhiễm với nồng độ như nhau nhưng ở loài này thì bị ảnh hưởng nặng còn ở loải khác lại chịu đựng tốt và phát triển nhanh

b Cơ cấu quá trình gây tác hại của các chất ô nhiễm đối với thực vật

Trong các chất ô nhiễm không khí thường gặp thì khí sunfua đioxit là chất gây tác hại đã từng xảy ra ở nhiều nơi nhất trên thế giới và vì thế được nghiên cứu đến nhiều nhất là khí SO2 thâm nhập vào các mô của cây và kết hợp với nước để tạo thành axit sunfurơ (H2SO3) gây tổn thương màng tế bào và làm suy giảm khả năng quang hợp Cây có những biễu hiện như chậm lớn, vàng úa là rồi chết Ánh sáng Mặt Trời có tác dụng kích thích mở rộng các khoang trao đổi khí nằm ở mặt dưới của lá

và vì thế SO2 cũng như các chất ô nhiễm khác thâm nhập vào lá cây ban ngày mạnh hơn gấp 4 lần so với ban đêm

Các chất gây ô nhiễm khác như ozon, hợp chất flo, oxit nitơ, hydro sunfua cũng gây tác hại tương tự nhưng ở mức độ thiệt hại khác nhau và cơ cấu của quá trình gây hại cũng khác nhau, phần lớn là suy sụp các mô của lá từng vùng đốm lá, xạm lá hoặc toàn bộ, cuối cùng là suy giảm khả năng quang hợp, phá vở các phản ứng hoá học diễn ra bên trong các tế bào và dẫn đến những hậu quả tương tự như trên

Ô nhiễm bụi trong không khí cũng gây tác hại không kém phần nặng nề đối với thực vật Tác hại đầu tiên của ô nhiễm bụi đối với thực vật dễ dàng nhận thấy là độ trong suốt của khí quyển đối với ánh sáng Mặt Trời bị giảm, cộng với lớp bụi bao phủ trên

lá cây làm cho khả năng quang hợp, trao đổi khí hô hấp và thoát hơi nước, ba chức năng sinh học quan trọng của cây đều bị hạn chế Hậu quả là năng suất cây trồng bị giảm, mùa màng bị thất thu

Ngoài ra, nếu có chứa các chất ô nhiễm khác như các hợp chất flo, lưu huỳnh, kim loại năng, ngoài tác hại trực tiếp đến quá trình sinh trưởng của cây cối còn có cả tác hại gián tiếp đối với người và súc vật khi sử dụng các bộ phận khác nhau của thực vật làm thức ăn

2.3.4 Tác hại của các chất ô nhiễm đối với vật liệu

Ô nhiễm không khí gây tác hại rất lớn đối với các loại vật liệu khác nhau như sắt thép, vật liệu sơn, sản phẩm dệt, vật liệu xây dựng, bằng các quá trình ăn mòn (gỉ), mài mòn, gây hoen ố và phá huỷ

a Đối với vật liệu kim loại

Khí SO2 là tác nhân gây han gỉ rất mạnh đối với kim loại Khi gặp ẩm trong không khí hoặc trên bề mặt vật liệu, biến thành axit sunfuric và tác dụng với kim loại

để tạo thành muối sunfat của vật liệu bị tác động, đó là quá trình han gỉ Người ta quan sát thấy không khí bị ô nhiễm bởi khí SO2 gây han gỉ của kim loại còn mạnh hơn là không khí có chứa nhiều tinh thể muối ở vùng biển Bụi trong không khí cũng

có tác động làm tăng cường quá trình han gỉ của kim loại, đặc biệt là bụi than, bụi ximăng có chứa SO2 và vôi Hợp kim nhôm có độ bền vững cao dưới tác động hóa học của ô nhiễm không khí, tuy nhiên bề mặt của vật liệu đã hoàn thiện cũng có thể

bị mài mòn hoặc hoen ố do bụi bám

b Đối với vật liệu xây dựng

Các chất ô nhiễm như khí CO2, SO2 có tác hại rất lớn đối với vật liệu xây dựng

có nguồn gốc đá vôi Khi gặp ẩm và Oxy các chất ô nhiễm nói trên tác dụng với đá vôi (CaCO3) và tạo thành muối Sunfat Canxi (CaSO4) tan được trong nước làm cho công trình có thể bị hư hỏng nặng

Các phản ứng xảy ra như: CaCO3 + SO2 CaSO3 + CO2

CaCO3 + ½ O2 CaSO4 CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2Ca(HCO3)2 + SO2 + ½ O2 CaSO4 + 2CO2 + H2O Ngoài tác động về mặt hoá học đối với vật liệu xây dựng, ô nhiễm bụi trong không khí cũng gây tác hại đáng kể do quá trình cọ xát mài mòn các bề mặt công trình bằng

đá, gạch, kính, sơn khi có gió mạnh, tương tự như quá trình xử lý bề mặt bằng máy phun cát

c Đối với vật liệu sơn

Lớp sơn trên bề mặt sản phẩm, thiết bị, dụng cụ hoặc công trình có thể bị tác động bởi bụi dạng rắn hoặc lỏng có chứa nhiều hợp chất hoá học khác nhau, gây ra

sự mài mòn hoặc phản ứng phân huỷ chất sơn Tác hại gây ra trên cả hai phương diện kinh tế và mỹ quan không những đối với công trình và đồ vật thông thường mà còn đối với cả các tác phẩm nghệ thuật, hội họa Khí H2S trong không khí ô nhiễm có phản ứng trực tiếp với các hợp chất của chì trong sơn để tạo thành chì sunfua (PbS) làm cho màu sơn bị xỉn tối

d Đối với vật liệu dệt

Những nguyên liệu để dệt vải như bông, len, sợi tổng hợp là những vật liệu nhạy cảm với các chất ô nhiễm gốc axít trong sản phẩm cháy Khí SO2 làm giảm độ bền dẻo của sợi, vải Khí SO2 cũng có phản ứng với thuốc nhuộm làm cho thuốc nhuộm

không khí cũng gây tác hại đáng kể cho đồ may mặc, làm cho quần áo đen bẩn, bị mài mòn, nhất là khi bụi có chứa các thành phần như SO2, H2S Ngoài ra, các yếu tố môi trường khác như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, gió cũng tham gia vào việc gây tác hại cho sản phẩm dệt may

e Đối với vật liệu điện và điện tử

Thiết bị điện công suất thấp thường bị trục trặc nhiều nhất là do bụi bám trên các công tác tiếp xúc, cầu dao làm cho mạch điện không thông suốt khi đóng điện Nguy hại hơn nếu trong bụi có chứa các hợp chất ăn mòn kim loại Bụi cũng có thể bám trên các bộ phận cách điện của đường dây cao thế Khi gặp ẩm, sương hoặc mưa, lớp bụi ẩm có thể trở thành vật dẫn điện và gây ra hiện tượng phóng điện rất nguy hiểm Người ta cũng tìm thấy rằng đầu bịt paladium gốc niken của công tắc kiểu thanh ngang dọc bị ăn mòn và hình thành lớp gỉ màu xanh sáng cách điện Kết quả là do thành phần nitrat có mặt trong bụi gây ra

f Đối với vật liệu giấy, da thuộc và cao su

Khí SO2 gây tác hại mạnh đối với giấy và da thuộc, làm cho độ bền, độ dai của chúng bị giảm sút Còn cao su thì rất nhạy cảm với ozon Ozon có tác dụng làm cho cao su bị cứng giòn, giảm sức bền và nứt nẻ

2.4 TÍNH TOÁN TẢI LƯỢNG CHẤT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

- Các khái niệm thường gặp trong kỹ thuật môi trường là:

+ Lưu lượng khí thải;

+ Tải lượng các chất ô nhiễm;

+ Hệ số phát thải hay hệ số ô nhiễm là lượng thải chất ô nhiễm tính bình quân trên một đơn vị nhiên liệu tiêu hao hay trên một đơn vị thành phẩm làm ra Hệ số thải được xác định qua tập hợp nhiều số liệu thống kê để rút ra hệ số chung Hệ số phát thải là tỷ lệ bình quân giữa lượng khí thải và lượng sản phẩm chính trong một quy trình công nghệ

Giả sử một nhà máy sản xuất 260.000 tấn NH3/năm Hệ số phát thải của nhà máy là 0,1 kg CO/1kg NH3 tạo thành Hệ số phát thải cũng là một thông số đặc trưng để đánh giá sự phát thải của các nhà máy hoặc các quy trình công nghệ

Ví dụ 1: Xác định lượng khí sunfua đioxit (SO2) thải ra khi đốt nhiên liệu có chứa lưu huỳnh (S)

MSO2 = 20 x B x S (Kg/h)

Trong đó:

B là lượng nhiên liệu đốt (tấn/h)

S là hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu (%)

Ví dụ 2: Xác định lượng thải khí NOx của lò hơi

MNOx = 20 x B x

Trong đó:

B là lượng nhiên liệu đốt (tấn/h)

là công suất hơi (tấn/h)

Sản xuất công nghiệp sinh ra các chất ô nhiễm rất đa dạng, chúng gồm nhiều chất ô nhiễm với các thành phần, tính chất khác nhau tuỳ theo công nghệ sản xuất, các hoá chất sử dụng, thiết bị máy mọc và trình độ tay nghề của công nhân Có thể xác định thành phần và lượng chất ô nhiễm trong sản xuất công nghiệp bằng cách sau:

2.4.1 Dựa vào các phản ứng hoá học

Dựa vào công suất sản phẩm, định mức tiêu hao nhiên liệu, thành phần của nhiên liệu, thông qua việc xác định các phản ứng hoá học sinh ra trong quá trình công nghệ sản xuất để tính ra thành phần và lượng chất ô nhiễm trong quá trình sản xuất đó

Hình 2.3 Hệ thống đo đạc nồng độ chất ô nhiễm trong ống thải

Ví dụ: Theo B.B Pameranseva nhà bác học Nga, khi áp dụng cho dầu DO và FO có thể tích như sau:

- Thể tích các chất ô nhiễm:

V(SO2) = 0,007.S (m3/kg nhiên liệu) V(NOx) = 0,008.N + 0,79.VB (m3/kg nhiên liệu) V(H2O) = 0,011.H + 0,0124.W + 0,0161.VB+1,24.GB (m3/kg)

Trong đó:

C, S, N, H, W là thành phần các nguyên tố có trong nhiên liệu, (%)

VB là khối lượng không khí để đốt cháy 1 kg nhiên liệu, (m3/kg)

GB là khối lượng hơi nước được phun vào dầu để đốt, (thường lấy bằng 0,03 1 Kg/kg nhiên liệu)

- Tổng thể tích khí thải là: V = V(CO2) + V(SO2) + V(NO2) + V(H2O) (m3/kg)

Khi xác định được tổng thể tích của sản phẩm cháy, nhân với nồng độ các chất ô nhiễm có trong khí thải ta được tải lượng của các chất ô nhiễm

2.4.3 Dựa vào hệ số ô nhiễm

Dựa vào hệ số ô nhiễm không khí (Emission Factor- EF) theo cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ (Environmental Protetion Agency - EPA) cho biết hệ số ô nhiễm khi đốt dầu như sau:

Bảng 2.7 Hệ số ô nhiễm trong quá trình đốt nhiên liệu dầu DO và FO

Chất ô nhiễm

Dạng lò đốt Nhà máy điện

Công nghiệp

Sinh hoạt Cháy không

hoàn toàn

Cháy hoàn toàn

Ghi chú: S là % khối lượng của lưu huỳnh có trong nhiên liệu

2.5 HẬU QUẢ TOÀN CẦU CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

2.5.1 Mưa axit

Mưa axit là sự kết hợp của mưa, sương mù, tuyết, mưa đá với lưu huỳnh đioxit (SO2), nitơ oxit (NOx) sinh ra do quá trình đốt cháy các nhiên liệu khoáng tạo thành axit sunfuric (H2SO4), axit nitric (HNO3) có nồng độ loãng pH < 5,6 rồi theo mưa tuyết rơi xuống mặt đất

Ví dụ: Năm 1948, các nhà khoa học Thụy Điển qua khảo sát các trạm quan trắc nước mưa trong khí quyển đã phát hiện ra những trận mưa axit Năm 1950, nước Mỹ đã xuất hiện các trận mưa axít Năm 1979, ở Trung Quốc, mưa axít lần đầu tiên xuất hiện, chủ yếu ở khu vực sông Trường Giang, phía Đông cao nguyên Thanh Hải và bồn địa Tứ Xuyên

Năm 1981 thành phố Trùng Khánh, Trung Quốc cũng xuất hiện mưa axit, xét nghiệm cho thấy nồng độ trong nước mưa là 4,6 và thấp nhất là 3 Chúng ảnh hưởng nghiêm trọng đến cây trồng và công trình lộ thiên Thông thường, nếu khí quyển hoàn toàn trong sạch, không bị ô nhiễm bởi các loại khí SO2 và NOx thì pH của nước mưa khoảng 5,6 tức là thuộc tính axít do khí CO2 trong khí quyển tác dụng với nước, nước mưa Khi nước mưa có pH 4,5 thì bắt đầu có tác hại đối với cá và thực vật Theo dự báo đến giữa thế kỷ 21, hàm lượng khí lưu huỳnh đioxit (SO2) trong khí quyển sẽ tăng gấp đôi so với hiện nay

Hình 2.4 Chu trình tạo mưa axit trong khí quyển

Các nguy hại của mưa axít chủ yếu là làm cho sông hồ bị axít hóa, cây cối bị khô héo, các loại cá bị chết, đe dọa sức khỏe con người Dựa vào di chuyển của gió, mây mưa axít có thể từ vùng này đến vùng khác nên phạm vi nguy hại càng rộng lớn

- Rừng bị hủy diệt là mưa axit làm tổn thương lá cây, trở ngạy quá trình quang hợp, làm cho lá cây bị vàng úa và rơi rụng Mưa axit làm cho chất dinh dưỡng trong đất bị tan mất, có tác dụng phá hoại sự cố định đạm của vi sinh vật và sự phân giải các chất hữu cơ, làm giảm độ màu mỡ của đất Mưa axit còn cản trở sự sinh trưởng của bộ rễ làm suy giảm khả năng chống bệnh và sâu hại Toàn Châu Âu đã có khoảng 14% rừng bị những cơn mưa axit tàn phá, riêng nước Đức rừng bị tàn phá tới 50% Rừng trên thế giới bị mưa axit tàn phá, tổn thất về gỗ hằng năm đã vượt quá 10

+ Làm tổn hạn đến sức khỏe con người là khí lưu huỳnh đioxit (SO2) chất chủ yếu gây ra mưa axit, rất nguy hiểm cho sức khỏe con người Khi hít phải SO2 với nồng độ nhất định hô hấp sẽ bị kích thích mạnh Nồng độ SO2 gây nguy hiểm sau 30 đến 60 phút hít thở là 260-130 mg/m3 Độc tính chung của SOx là rối loạn chuyển hóa protein và đường, thiếu vitamin B và C, ức chế enzym oxydaza Hấp thu lượng lớn SO2 có khả năng gây bệnh cho hệ tạo huyết và tạo ra methemoglobin tăng cường quá trình oxy hóa Fe2+ thành Fe3+

+ Gây ra ăn mòn các vật kiến trúc

Ví dụ: Thành cổ Aten nổi tiếng, tượng nhân sư của Ai Cập, do bị những trận mưa axit mà ngày càng bị xâm thực hỏng dần

+ Phá hủy vật liệu xây dựng, ăn mòn bê tông

+ Gây ô nhiễm đất, làm mất dinh dưỡng của đất

2.5.2 Hiệu ứng nhà kính

Nhiệt độ bề mặt trung bình của trái đất được quyết định bởi sự cân bằng giữa năng lượng Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất và năng lượng bức xạ nhiệt từ bề mặt Trái Đất và vũ trụ Bức xạ nhiệt của mặt trời là bức xạ sóng ngắn dễ dàng xuyên qua lớp khí nhà kính (CO2, NOx, CH4, CFC,…), còn bức xạ nhiệt từ trái đất là bức xạ sóng dài nên không thể xuyên qua lớp khí nhà kính này, do đó nó làm cho nhiệt độ khí quyển quanh Trái Đất nóng lên là +150

C thay vì -300C và được gọi là hiệu ứng nhà kính Đây hiển nhiên không phải là vấn đề mà thế giới đang bàn luận trên các phương tiện truyền thông Do đó, hiệu ứng nhà kính là sự gia tăng Theo dự báo thì

tỷ lệ lưu giữ năng lượng ở lại tầng đối lưu dẫn đến việc nhiệt độ khí quyển tăng lên tới mức có hại tới môi trường khí hậu toàn cầu

Hình 2.5 Hiệu ứng nhà kính

Trên cơ sở các số liệu thống kê khoa học, nhiều chuyên gia và tổ chức có uy tín trên thế giới đã ghi nhận nhiệt độ trái đất đã nóng lên khoảng 0,5oC trong 100 năm qua và

họ cho rằng chiều hướng nhiệt độ sẽ tăng tiếp tục trong thế kỷ tới Theo dự đoán của

Ủy ban thế giới về môi trường và phát triển của Liên Hợp Quốc, nhiệt độ của trái đất trong thế kỷ tới sẽ tăng từ 1,5 đến 4,50C so với nhiệt độ hiện nay Có nhiều nguyên nhân làm cho Trái Đất nóng lên, trong đó một phần là do hậu quả của những hoạt động của con người

- Sự gia tăng số lượng các khí nhà kính như: CO2, CH4, N2O, CF, O3 tỉ lệ tác động của chúng trong hiệu ứng nhà kính của khí CO2 là 50%, CFC là 20%, CH4 là 16%, O3 là 8% và N2O là 6% Các khí này không hấp thụ các bức xạ của Mặt Trời nên các bức xạ hồng ngoại từ trái đất bị các khí nhà kính hấp thu, ngăn không cho năng lượng thoát ra ngoài không gian, là cho nhiệt độ khí quyển tăng lên, sinh ra hiệu ứng nhiệt Các khí nhà kính là các khí có khả năng thấp thu bức xạ hồng ngoại Khí nitơ, oxy và argon không phải khí nhà kính

 Khí cacbonic (CO 2 )

Cho đến nay, cacbonic (CO2) là khí nhà kính được quan tâm nhiều nhất Áp suất riêng phần của khí CO2 không ngừng tăng hơn 30 năm qua và không có dấu hiệu sẽ ngừng lại Hiện nay, p(CO2) xấp xỉ khoảng 350 ppmv

Nếu lượng nhiên liệu hóa thạch tiêu thụ tăng 1% mỗi năm thì p(CO2) được dự đoán

là sẽ đạt trên 600 ppmv trong vòng 1 thế kỷ Các nhà máy nhiệt điện chạy bằng than

đá được xem là nguồn tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch chủ yếu Cacbonic ở tầng đối lưu cũng được các đại tiêu thụ qua một chuỗi phức tạp các phản ứng cân bằng liên quan đến CO2 (khí) và CaCO3 (rắn)

-H+ -H+ Ca+

CO2(k) ⇋ H2 CO3 (l) ⇋ HCO3-(l) ⇋ CO3-2(l) ⇋ CaCO3 (r)

Lượng khí CO2 hòa tan ở các đại dương có thể bằng 60 lần lượng khí CO2 trong khí quyển Nếu giả sử rằng đại dương có thể hấp thu hầu hết lượng khí CO2 vào vùng nước mặt ở các đại dương khá chậm (t1/2 khoảng 1,3 năm) đồng thời tốc độ hòa trộn giữa vùng nước mặt 0-100 mét chiều sâu và vùng nước sâu còn chậm hơn (t1/2khoảng 35 năm) Vì vậy, nước mặt chỉ có khả năng hấp thụ một phần nhỏ trong lượng khí CO2 tăng thêm