ĐỀ tài mưa ACID

Ngoài ra việc khai thác và sử dụng năng lượng phục vụ cho mục đích sinhhoạt và sản xuất đã vô tình thải ra môi trường các loại khí thải, chất thải làm suy thoái môitrường gây ra các hiên

TRƯỜNG ĐHQG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

…o0o…

TIỂU LUẬN MÔN HỌC:

QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG

ĐỀ TÀI:

MƯA ACID

Giảng viên : PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Học viên : NGUYỄN HẢI QUÂN

Lớp : Quản lý môi trường – K2010

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2011

Mục Lục

3

LỜI MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MƯA ACID 5

1.1 Một số khái niệm 5

1.1.1 Mưa acid (acid rain) 5

1.1.2 Lắng đọng acid (acid deposition) 6

1.2 Nguyên nhân 7

1.3 Đặc điểm của mưa acid 8

1.4 Tình hình mưa acid ở Việt nam và một số nước trên thế giới 8

1.5 Cơ chế hoá học hình thành mưa aicd 9

1.5.1 Đối khí SO2 9

1.5.2 Đối khí NOx 11

CHƯƠNG 2: NHỮNG TÁC ĐỘNG CỦA MƯA ACID ĐẾN MÔI TRƯỜNG .11

2.1 Ảnh hưởng lên ao hồ và hệ thuỷ sinh vật 11

2.2 Ảnh hưởng lên thực vật và đất 13

2.3 Ảnh hưởng lên các công trình kiến trúc 14

2.4 Ảnh hưởng đến các vật liệu 15

2.5 Ảnh hưởng lên con người 16

CHƯƠNG 3: NHỮNG BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT VÀ KHẮC PHỤC MƯA ACID 17

3.1 Biện pháp quản lý bằng luật pháp 17

3.2 Biện pháp về kinh tế-hành chính 17

3.3 Biện pháp kỹ thuật 17

3.3.1 Xử lý khí thải trước khi thải ra môi trường 17

3.3.2 Sử dụng những nguồn năng lượng thay thế 19

3.3.3 Khôi phục lại môi trường đã bị ảnh hưởng 19

3.4 Biện pháp về Giáo dục 20

KẾT LUẬN 21

LỜI MỞ ĐẦU

Năng lượng luôn đóng vai trò quyết định trong việc phát triển nền kinh tế Tuy nhiên songsong với quá trình phát triển đó là sự phát thải chất thải ra môi trường tự nhiên, gây ra sự ônhiễm cho môi trường Việc khai thác và sử dụng nguồn năng lượng hóa thạch một cách ồ

ạt và lãng phí của con người như hiện nay đã làm cho nguồn tài nguyên thiên nhiên ngàycàng cạn kiệt Ngoài ra việc khai thác và sử dụng năng lượng phục vụ cho mục đích sinhhoạt và sản xuất đã vô tình thải ra môi trường các loại khí thải, chất thải làm suy thoái môitrường gây ra các hiên tượng như: trái đất nóng lên, biến đổi khí hậu, mưa axit, hiệu ứngnhà kính,…

Thiệt hại do các hiện tượng này gây ra là rất nghiêm trọng và nó ảnh hưởng lâu dài tớinhân loại Nhà cửa, công trình, con người bị ảnh hưởng bởi những trận mưa axit, bị nhấnchìm bởi mực nước biển dâng lên, những hậu quả này sẽ không ngừng gia tăng nếu nhưcon người vẫn tiếp tục sử dụng năng lượng một cách lãng phí cho phát triển kinh tế nhưhiện nay

Để góp phần hiểu rõ hơn một trong những hậu quả từ các hoạt động gây ô nhiễm của conngười, cũng như tìm ra biện pháp giảm thiểu, hạn chế tác động của các hiện tượng làm suy

thoái môi trường trên đề tài sẽ đề cập tới hiện tượng mưa Acid.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MƯA ACID 1.1 Một số khái niệm

1.1.1 Mưa acid (acid rain)

Mưa acid là hiện tượng mưa mà nước mưa có độ pH thấp hơn 5,6 (pH 5,6 là mức pH củanước bão hoà khí CO2) độ pH chỉ tính chất axit hoặc kiềm của nước Khi độ pH nhỏ hơn5.6, nước có tính axit, ăn mòn các vật dụng bằng kim loại, ảnh hưởng đến hệ tiêu hóa, gâyđau bụng, ói mửa)

Trong thực tế, các cơ quan bảo vệ môi trường

Hoa Kỳ (ERA) đã coi nước mưa có độ pH nằm trong khoảng từ 5 - 6,5 là mưa trung tính

Nếu mưa có pH ≤ 5 là mưa axit Các nước thuộc Ủy ban kinh tế châu Âu (ECE) lại coi

nước mưa có pH ≤ 5,5 là mưa axit Đối với các như Ấn Độ, Indonesia, Hàn Quốc, TháiLan lại lấy pH là 5,6 để làm căn cứ xác định; nước mưa có pH < 5,6 là mưa axit

Hình 1 – Sơ đồ tạo mưa acid

Tiêu chuẩn phân loại mưa theo pH như sau:

Bảng 1 - Tiêu chuẩn phân loại mưa theo pH nước mưa

1.1.2 Lắng đọng acid (acid deposition)

Là sự lắng đọng của acid trong khí quyển xuống bề mặt Trái đất (kế cả dạng khô [các hạtbụi, khí] hay dạng ướt [mưa acid, tuyết, sương mù, hơi nước có tính acid]), còn mưa acidchỉ thuần túy nói về sự lắng đọng acid trong khí quyển xuống bề mặt Trái đất ở dạng ướt.Lắng đọng axit (Acid deposition) hiện đang là một trong những vấn đề nhiễm bẩn môitrường nghiêm trọng nhất không chỉ vì mức độ ảnh hưởng mạnh mẽ của chúng tới cuộcsống của con người và các hệ sinh thái mà còn vì quy mô tác động của chúng đã vượt rakhỏi phạm vi kiểm soát của mỗi quốc gia và nhân loại đang phải xem xét những ảnh hưởngcủa chúng ở quy mô khu vực và toàn cầu.Lắng đọng axit là một hiện tượng đã được phát hiện từ lâu song được chú ý nhiều nhất từkhoảng những năm 80 cho tới nay do tác hại của chúng gây ra ở nhiều quốc gia, khu vựctrên thế giới Lắng đọng axit được tạo thành trong điều kiện khí quyển bị ô nhiễm do sựphát thải quá mức các khí SO2, NOx từ các nguồn thải công nghiệp và có khả năng lan xatới hàng trăm, hàng ngàn kilomet Bởi vậy, có thể nguồn phát thải sinh ra từ quốc gia nàysong lại có ảnh hưởng tới nhiều quốc gia lân bang do sự chuyển động quy mô lớn trong khíquyển Lắng đọng axit gây ra những hậu quả nghiêm trọng về người và của: làm hư hạimùa màng, giảm năng suất cây trồng, phá hủy các rừng cây, đe dọa cuộc sống của các loàisinh vật ở dưới nước và trên cạn, phá hoại các công trình kiến trúc, xây dựng, ảnh hưởngnghiêm trọng tới sức khỏe con người… Thiệt hại hàng năm trên toàn cầu ước tính tới hàng

tỷ đô la Mỹ Những tác động tiêu cực này thường kéo dài và khó khắc phục Bởi vậy, hiệnnay vấn đề lắng đọng axit là vấn đề mà toàn nhân loại quan tâm.

1.2 Nguyên nhân

Nguyên nhân của mưa acid là do trong nước mưa có hoà tan những khí SO2 ,SO3 ,NO,

NO2, N2O Các khí này dễ hoà tan trong nước mưa tạo ra các acid tương ứng của chúng,tạo lên độ pH thấp gây ra mưa acid, các khí này có nguồn gốc từ tự nhiên trong các hoạtđộng của núi lửa, nhưng chủ yếu chúng được thải ra từ các hoạt động của con người.Trong đó chủ yếu từ hoạt động của ngành công nghiệp

• SO2

Khí SO2 là sản phẩm chủ yếu của quá trình đốt cháy các nhiên liệu có chứa lưu huỳnh (cácnhà máy nhiệt điện thường là nguồn phát sinh ra nhiều SO2 trong khí thải) Ngoài ra, phải

kể đến các quá trình tinh chế dầu mỏ, luyện kim, tinh luyện quặng đồng, sản xuất xi măng

và giao thông vận tải cũng là nơi phát sinh ra nhiều khí SO2 Mặt khác, SO2 cũng được tạo

ra từ các quá trình tự nhiên: khoảng 10% từ núi lửa, bụi nước biển, sinh vật phù du và thối rữa thực vật Có khoảng 69,4% lượng SO2 được sinh ra từ các quá trình đốt công nghiệp

Chỉ khoảng 3,7% được tạo ra từ quá trình giao thông vận tải Vì SO2 không phản ứng vớihầu hết các hóa chất có trong khí quyển, nên nó có thể đi một khoảng rất xa trong khíquyển Tuy nhiên, khi SO2 kết hợp với ôzôn hay hydro peroxide, tạo thành SO3 SO3 có thểhòa tan trong nước, tạo ra một dung dịch axit sunfuric loãng

• NO2

Các oxyt nitơ xuất hiện trong khí quyển qua quá trình đốt nhiên liệu ở nhiệt độ cao, quaquá trình oxy hóa nitơ trong khí quyển do tia sét, sét, núi lửa…, các quá trình phân hủybằng vi sinh vật và các quá trình sản xuất hóa học có sử dụng hợp chất nitơ

Nitơ có mặt trong khí quyển với một tỉ lệ lớn nhất (78%) Khi được đốt nóng tới nhiệt độ

của nồi hơi và động cơ đốt trong (phổ biến trong các phương tiện giao thông), nitơ có thểkết hợp với oxy phân tử có trong khí quyển để tạo ra NO và NO2 (gọi chung là NOx) NOx

có thể hòa tan trong nước, tạo ra một dịch loãng axit nitric và axit nitrơ Có khoảng 5%

NOx được tạo ra từ các quá trình tự nhiên như: phân hủy của vi khuẩn đất, cháy rừng, núi

lửa và sét Giao thông vận tải tạo ra 43% NOx và 32% do quá trình đốt cháy công nghiệp.

["Acid Rain." The New World Book Encyclopedia, 1993.]

1.3 Đặc điểm của mưa acid

Mưa acid nhiều khi xuất hiện ở xa nguồn thải có hàm lượng cao khí acid, vì quá trình oxyhóa và hình thành acid kéo dài, có khi kéo dài tới vài ngày và trong thời gian đó nó đã dichuyển cách xa nơi thải hàng ngàn kilomet Trong các khí oxyt tạo nên mưa acid gây ô

nhiễm thì các hợp chất lưu huỳnh chiếm tới trên 80%, còn lại là oxyt nito 12% và HCl là

5% (“Hóa học môi trường”- Đặng Kim Chi- 2001).

1.4 Tình hình mưa acid ở Việt nam và một số nước trên thế giới

Theo các nhà khoa học thì sau trận mưa acid đầu tiên đã xuất hiện từ rất lâu trên trái đất,khoảng 65 triệu năm trước.Từ đó cho đến nay hiện tượng mưa acid đã gây ra những hậuquả hết sức nghiêm trọng trên hành tinh của chúng ta

Ở Mỹ, chỉ tính riêng năm 1977, đất nước này đã thải vào bầu khí quyển 31 triệu tấn oxytsulfur và 22 triệu tấn oxyt nitro 80% oxyt sulfur là do hoạt động của các thiết bị tạo nănglượng, 15% là do hoạt động đốt cháy của các ngành công nghiệp khác nhau, và 5%từ cácnguồn khác Còn đối với oxyt nito, 1/3 là do hoạt động của các máy phát năng lượng, 1/3khác là do hoạt động đốt nhiên liệu để chuyển hóa thành năng lượng và phần còn lại cũng

do các nguồn khác nhau Cho đến nay, nước Mỹ vẫn là quốc gia thải vào bầu khí quyểnlượng khí gây ô nhiễm thế giới nhiều nhất thế giới

Vào năm 1967, một cây cầu ở Ohio (Hoa Kỳ) đã bất ngờ đổ sập làm chết hàng chục người.Nguyên nhân của thảm họa này được các nhà khoa học xác định là do “AcidRain”-mưa acid Vào năm 1979, một trận mưa như trút nước xuống khu vực Wheeling (WestVirginia, Hoa Kỳ) Trận mưa đó được ghi vào kỷ lục thế giới, vì một lý do cực kỳ nguyhại-đó là trận mưa có nồng độ axít cao nhất trong lịch sử được ghi nhận Bạn hãy tưởngtượng nước mưa đó tương đương với dung dịch axít dùng để đổ bình acquy cho xe hơi.Một trận mưa axít khác ở New England có độ pH thấp không kém đã làm lớp vỏ sơn củacác xe ô tô đỗ ngoài trời mưa bị ăn mòn trực tiếp và tróc ngay tại chỗ Hằng năm, mưa acid

“đốt” của nước Mỹ 5 tỷ đôla

Ở Việt Nam 10 năm trước, mưa axit chỉ được phát hiện ở Lào Cai thì đến cuối năm 2002,toàn bộ 9 trạm quan trắc mưa axit trên toàn quốc đều thấy mưa axit Tỷ lệ số mẫu mưa acid

ở các tỉnh miền Đông Nam Bộ (Biên Hoà, thành phố Hồ Chí Minh, Bình Dương) là lớnnhất (chiếm 27 – 29% số mẫu nước mưa)

Bảng 2 - Tỷ lệ mẫu mưa acid tại một số địa phương

Số mẫunước mưa

Tỉ lệ mẫu có

pH < 5.5 (%)

Số mẫunước mưa

(Nguồn: Hiện trạng môi trường 2003)

Theo báo Tuổi trẻ: Sáng 11-3, UBND huyện Điện Bàn (tỉnh Quảng Nam) cho biết, liên tụcnhững ngày qua (từ 7 đến 11-3), trên địa bàn huyện đã xuất hiện nhiều đợt mưa acid kéodài gây thiệt hại nghiêm trọng cho các loại cây trồng, đặc biệt hoa màu.Theo thống kêchưa đầy đủ, có ít nhất gần 250 ha đậu và gần 350 ha bông vải vừa xuống giống bị mấttrắng

1.5 Cơ chế hoá học hình thành mưa aicd

1.5.1 Đối khí SO 2

• Ở pha khí: Ở pha khí có nhiều phản ứng khác nhau để chuyển đổi SO2 thành acidsulfuric Một trong những phản ứng đó là phản ứng quang oxy hóa SO2 bởi tia UV Tuynhiên, phản ứng này đóng góp một phần không quan trọng vào việc tạo thành acidsulfuric Loại phản ứng thứ hai là quá trình oxy hóa SO2 bởi oxygen trong khí quyển,phản ứng diễn ra như sau:

2 SO2 + O2 -> 2 SO3 (1)

SO3+ H2O -> H2SO4 (2)Phản ứng số 2 xảy ra với tốc độ nhanh, trong khi phản ứng số 1 xảy ra rất chậm, do đó loạiphản ứng số 2 này cũng đóng vai trò không quan trọng trong việc chuyển đổi SO2 thànhacid sulfuric Một số phản ứng khác cũng đóng vai trò không quan trọng trong việc chuyển

đổi SO2 thành acid sulfuric bao gồm phản ứng oxy hóa bởi sản phẩm của phản ứng alkene

- ozone, oxy hóa bởi phản ứng của các chất NxOy, oxy hóa bởi gốc peroxy

Chỉ có loại phản ứng sau đây đóng vai trò quan tro ̣ng trong việc chuyển đổi SO2 thành acidsulfuric, phản ứng diễn ra như sau:

HO + SO2(+M) -> HOSO2(+M)Phản ứng này diễn ra với tốc độ rất nhanh, gốc hydroxy cần cho phản ứng được tạo ra bởiquá trình phân hủy quang học ozone

• Ở pha lỏng: SO2 tồn tại ở 3 dạng:

[S(IV) -> [SO2 (aq)] + [HSO3-] + [SO32-]

Quá trình phân ly diễn ra như sau:

SO2 (aq) -> H+ + HSO

HSO3- (aq) -> H+ + SO32-

Việc thiết lập cân bằng 2 phương trình trên phụ thuộc vào pH, kích thước các hạt nước, "hệ

số liên kết" giữa nước và SO2.

Phản ứng oxy hóa SO2 ở pha lỏng nhờ vào các xúc tác kim loại như ion Fe3+, Mn2+ hoặc kếthợp của 2 ion trên Tuy nhiên, phản ứng oxy hóa SO2 bởi ozone quan trọng hơn vì nókhông cần xúc tác và hàm lượng ozone trong khí quyển cao hơn hàm lượng oxy nguyên tửtrong khí quyển Quá trình oxy hóa SO2 ở pha lỏng chiếm ưu thế nhất là quá trình oxy hóabởi hydrogen peroxide, phản ứng này tạo nên một chất trung gian (A-), có thể làperoxymonosulfurous acid ion, phản ứng diễn ra như sau:

HSO3- + H2O2 -> A- + H2O

A- + H+ -> H2SO4

Hình 2 - Sơ đồ mô tả cơ chế hình thành mưa acid sunfuric 1.5.2 Đối khí NOx

• Ở pha khí: Việc tạo thành acid nitric chủ yếu nhờ vào phản ứng của gốc hydroxy, gốc

này có hoạt tính cao và hiện diện nhiều trong khí quyển Phản ứng diễn ra như sau:

HO + NO2(+M) -> HONO2(+M)

• Ở pha lỏng: Có 3 loại phản ứng đóng vai trò tương đương nhau trong việc chuyển hóa

NOx thành acid nitric

2NO2 (g) + H2O (L) -> 2 H+ + NO3- + NO

2-NO (g) + 2-NO2 (g) + H2O (L) -> 2H+ + 2NO

2-3NO2 (g)+ H2O (L) -> 2H+ + 2NO3- + NO (g)

Ba loại phản ứng này phụ thuộc vào áp suất riêng phần của NOx hiện diện trong khí quyển

và độ hòa tan rất thấp của NOx trong nước Các phản ứng trên có thể tăng tốc độ với sựhiện diện của các chất xúc tác kim loại như Fe3+, Mn2+.

CHƯƠNG 2: NHỮNG TÁC ĐỘNG CỦA MƯA ACID ĐẾN MÔI TRƯỜNG 2.1 Ảnh hưởng lên ao hồ và hệ thuỷ sinh vật

Mưa acid ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến các ao hồ và hệ thủy sinh vật Mưa acidrơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh dưỡng trên mặt đất và mang các kim loại độcxuống ao hồ Ngoài ra vào mùa xuân khi băng tan, acid (trong tuyết) và kim loại nặngtrong băng theo nước vào các ao hồ và làm thay đổi đột ngột pH trong ao hồ, hiện tượngnày gọi là hiện tượng "sốc" acid vào mùa Xuân Các thủy sinh vật không đủ thời gian đểthích ứng với sự thay đổi này Thêm vào đó mùa Xuân là mùa nhiều loài đẻ trứng và một

số loài khác sống trên cạn cũng đẻ trứng và ấu trùng của nó sống trong nước trong một thờigian dài, do đó các loài này bị thiệt hại nặng Acid sulfuric có thể ảnh hưởng đến cá theohai cách: trực tiếp và gián tiếp Acid sulfuric ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hấp thụoxy, muối và các dưỡng chất để sinh tồn Đối với các loài cá nước ngọt acid sulfuric ảnhhưởng đến quá trình cân bằng muối và khoáng trong cơ thể chúng Các phân tử acid trong

nước tạo nên các nước nhầy trong mang của chúng làm ngăn cản khả năng hấp thu oxygencủa các làm cho cá bị ngạt Việc mất cân bằng muối Canxi làm giảm khả năng sinh sản của

cá, trứng của nó sẽ bị hỏng và xương sống của chúng bị yếu đi Muối đạm cũng ảnhhưởng đến cá, khi nó bị mưa acid rửa trôi xuống ao hồ nó sẽ thúc đẩy sự phát triển của tảo,tảo quang hợp sẽ sinh ra nhiều oxygen Tuy nhiên do cá chết nhiều, việc phân hủy chúng sẽtiêu thụ một lượng lớn oxy làm suy giảm oxy của thủy vực và làm cho cá bị ngạt

Mặc dù nhiều loại cá có thể sống trong môi trường pH thấp đến 5,9 nhưng đến pH này

Al2+ trong đất bị phóng thích vào ao hồ gây độc cho cá Al2+ làm hỏng mang cá và tích tụtrong gan cá

Các ảnh hưởng của pH đến hệ thủy sinh vật có thể tóm tắt trong bảng sau:

Bảng 3 - Ảnh hưởng của pH đến thủy sinh vật

pH < 6,0 Các sinh vật bậc thấp của chuỗi thức ăn bị chết (như phù du, stonefly), đây là

nguồn thức ăn quan trọng của cá

pH < 5,5 Cá không thể sinh sản được Cá con rất khó sống sót Cá lớn bị dị dạng do

thiếu dinh dưỡng Cá bị chết do ngạt

pH < 5,0 Quần thể cá bị chết

pH < 4,0 Xuất hiện các sinh vật mới khác với các sinh vật ban đầu

Hơn nữa, do hiện tượng tích tụ sinh học, khi con người ăn các loại cá có chứa độc tố, cácđộc tố này sẽ tích tụ trong cơ thể con người và gây nguy hiểm đối với sức khoẻ con người

Ở trong các ao hồ, lưỡng thể cũng bị ảnh hưởng, chúng không thể sinh sản được trong môitrường acid