Bài giảng Hóa công nghệ - Chương II: Môi trường khí quyển - Võ Thị Bích Lâm

Võ Thị Bích Lâm – Hoá học môi trườngChương IIMÔI TRƯỜNG KHÍ QUYỂNVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatMục tiêu: Học xong chương này sinh viên hiểu được: -Thành phần của không khí, cấu trúc phân tầng của khí quyển và nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm không khí. - Thế nào là hiệu ứng nhà kính, sự phân huỷ tầng ozon, jiên tương mưa axit. - Tác động của ô nhiễm không khí đến môi trường (Hoá học của hiện tượng ô nhiễm không khí)Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatMôi trường không khí ô nhiễm đến ông trời cũng phải kêu Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatI.Khí quyển và các chất gây ô nhiễm khí quyển.I.1. Khí quyển.Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat1. Sự phân tầng của khí quyểnVỎ TRÁI ĐẤTTẦNG ĐỐI LƯUTẦNG BÌNH LƯUTẦNG TRUNG LƯUTẦNG NHIỆT LƯU10 -16 km50 km85 km500 km+12000C-920C-20C- 560 C+ 150 CN2, O2, CO2, H2OO2+, O+, NO+O2+, NO+1atm0,1atm0,001atm3.10-4 atmHãy trình bày cấu trúc phân tầng khí quyển, những đặc điểm về thành phần và sự biến thiên nhiệt độ trong từng tầng khí quyển? Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat2. Hãy cho biết thành phần của khí quyển- N2 chiếm 78,09% thể tích.- O2 chiếm 20,95% thể tích.- Hơi nước chiếm 0,1 - 5% thể tích- CO2 chiếm 0,034% thể tích.Ngoài ra còn lại là Ne,He, CH4, CO, NO2,, NO, Xe, Kr, H2, NH3, SO2 và nhiều khí khác, cùng lượng nhỏ các hạt bui lơ lửng, phấn hoa, các vi khuẩn, virút, nấm, bào tửVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat3. Ô nhiễm không khíHãy chỉ ra các chất khí gây ô nhiễm và các nguồn gây ô nhiễm không khí?Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatI.2.Các chất gây ô nhiễm không khí1/ Khí các bon monoxit (CO)2/ Khí sunfurơ (SO2)3/ Các khí NOX4/ Hiđrocacbon và sự hình thành sương mù quang hoá.5/ Bụi và sol khí.6/ Khí hiđrosunfua (H2S)7/ Khí amoniac (NH3)8/ Bụi florua (F-)9/ Các hợp chất hữu cơVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatI.3.Các nguồn gây ô nhiễm tự nhiên và nhân tạo đối với khí quyển. Bụi vũ trụTia mặt trời – Hơi nướcThực vật - Phấn hoaCháy rừng: CO,CO2 Vi khuẩnNấm - Bào tử – Vi rútNúi lửa: Các khí và bụi Bui đất cát Bụi đại dươngNguồn nhân tạo Vật liệu phóng xạ Chất thải công nghiệp và sinh hoạt ( CO2, N2O, NO, NO2,SO2, HF, CFCs, CH4, NH3, H2S, bụi xi măng, bui tro, bui amiăng Các phương tiện giao thông( khói , bụi đường)Khí quyểnNguồn tự nhiênVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatMôi trường không khí xung quanh một nhà máy bị ô nhiễm Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatHoạt động giao thông vận tải thải khí CO2Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatNúi lửaVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatCháy rừngVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatThảo luận 1Hãy trình bày phản ứng hoá học tạo ra các chất gây ô nhiễm, các nguồn thải khí gây ô nhiễm và tác hại của các chất gây ô nhiễm chủ yếu?Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatII. Hoá học của hiện tượng gây ô nhiễm không khí.1. Khí CO CO được hình thành từ phản ứng đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu hoá thạch, phản ứng ở lò cao, sự phóng điện khi giông bãoVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatPhản ứng hoá học: 2C + O2 2 CO CO2 + C 2CO CO2 CO + OTác hại:Làm mất khả năng vận chuyển oxi của hemoglopin (Hb) trong máu của con người và động vật. t0caot0caoVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat2. Khí SO2Khí SO2 thải vào khí quyển do quá trình đồt các nhiên liệu có chứa lưu huỳnh, quá trình tinh chế dầu mỏ, luyện kim, tinh luyên quặng đồng, sản xuấ xi măng,, giao thông vận tải.Phản ứng hoá học:+ Có mặt NOx SO2 + ½ O + H2O H2SO4Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat+ SO2 phản ứng với một số gốc tự do sinh ra trong quá trình quang hoá để tạo SO3 SO2 + HOO* OH* + SO3 SO2 + ROO* RO* + SO3SO2 + HO* HOSO2*HOSO2* + O2 HO2SO2O2*HO2SO2O2* + NO HOSO2O*+ NO2Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatNgoài ra trong khí quyển SO2 bị oxi hoá bởi oxi không khí dưới xúc tác của các oxit kim loại để tạo H2SO4.. H2SO4 tiếp tục phản ứng với NH3 , oxit kim loại và kim loại tạo muối sunfat.Tác hại:- Làm giảm sức bền của vật liệu, gây hiện tượng mưa axit. Gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người gây khó thở , viêm loét đường hô hấp. Khi có đồng thời SO2 và SO3 gây co thắt phế quản và nếu nồng độ cao gây chết người.- SO2 làm cây vàng lá, giảm độ bền vật liệu, tạo thành mù, làm giảm tầm nhìn gây nguy hiểm cho giao thông .Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat3. Khí NOxOxit nitơ trong khí quyển thường gặp : N2O, NO và NO2. NOxthải vào khí quyển do quá trình đốt cháy nhiên liệu hoá thạch , oxi hoá nitơ do hoạt động của núi lửa, hiện tượng sấm sét, quá trình sản xuất các hợp chất nitơ, hình thành trong buồng đốt của động cơ đốt trong.Phản ứng : N2 + O2 2NOVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatTác hại:- NO tác dụng với hồng cầu trong máu, làm giảm khả năng vận chuyển oxi của máu.- NO2 kích thích niêm mạc , tạo axit qua đường tiêu hoá gây nguy hiểm cho tim , phổi, gan. Tạo mưa axit gây thiệt hại cho mùa màng và sinh vật sống dưới nước.- N2O: Là loại khí khá trơ, tồn tại trong thời gian dài trong không khí.Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat - Làm hại sức khoẻ con người tổn thương đường hô hấp (Hàm lượng 15 – 50 ppm NO2 gây nguy hiểm cho tim phổi.- NO2 phản ứng quang hoá với hơi nước và chất khác trong khí quyển tạo thành axit, góp phần tạo hiện tượng mưa axit.- là loại khí trơ N2O không ảnh hưởng đến phản ứng chuyển hoá quan trọng xảy ra ở tầng thấp của khí quyển.- Khí NOxlàm phai màu thuốc nhuộm, làm hư hỏng vải và ăn mòn kim loại.Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat4. Hiđrocacbon và sự hình thành sương mù quang hoá.Tác hại: Gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến các loài thực vật. PAN gây sạm lá, làm là bị giòn, hạn chế quá trình trao đổi chất của thực vật. Đối với con người, sương mù quang hoá có thể gây tử vong, ho, đau đầu, khô họng và các bệnh về phổi.Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat5. Bụi và sol khí- Bụi là những chất ở trạng thái rắn, có kích thước nhỏ, nó được phát tán nhờ sự chuyển động của không khí . Bui sinh ra do hoạt động nhân tạo trong quá trình sản xuất , giao thông vận tải và hoạt động của con người.- Sol là những giọt chất lỏng nhỏ lơ lửng phân tán trong không khí với kích thước rất nhỏ ( đường kính nhỏ hơn 1m, chúng tương đối bền , khó lắng và là nguồng gốc tạo ra các nhân ngưng tụ , hình thành mây, sương mù, mưa Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatIII.Tác động của ô nhiễm không khí đến môi trường.III.1. Mưa axitMưa axit là gì? Nguyên nhân gây ra hiện tượng mưa axit? Aûnh hưởng của mưa axit và biện pháp khắc phục?Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatMột số hình ảnh về hiện tượng mưa axit và ảnh hưởng của mưa axit đến môi trường.Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatTóm lại Mưa là quá trình làm trong sạch khí quyển, qua đó chất hoà tan trong nước có thể được đưa về mặt đất. Nếu giọt mưa càng nhỏ thì các chất ô nhiễm được tách khỏi khí quyển trở về mặt đất càng nhiều. Nước mưa của khí quyển sạch, sẽ có một phần CO2 trong khí quyển được hoà tan, nước mưa bị axit hoá do CO2 có pH khoảng từ 5- 5,6 ..Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat Khi trong thành phần không khí có SO2, NOx , HCl sẽ hoà tan trong nước mưa tạo axit( từ pH= 5,6 xuống pH= 4,2 có khi pH = 2). Các nguồn gây ô nhiễm đưa vào khí quyển từ tự nhiên hoặc nhân tạo. Mưa axit có thể xuất hiện ở rất xa nguồn thải có hàm lượng khí axit, vì quá trình oxi hoá và hình thành axit kéo dài, do gió và các yếu tố khí tượng khác làm tác hại của mưa axit có tính xuyên quốc gia. Mưa axit gây tác hại lớn đến môi trường sống và sức khoẻ con người. Sử lí tốt khí thải nhà máy, giao thông vận tải.Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatIII.2. Hiệu ứng nhà kínhThảo luận 2Chúng ta có những hiểu biết gì về hiệu ứng nhà kính?Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatCác khí gây hiệu ứng nhà kính1/ Khí CO2 2/ Cloflocacbon (CFC)3/ Khí metan4/ khí ozon5/ Hơi nướcVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatTóm lại Hiệu ứng nhà kính là: Nhiệt độ bề mặt trái đất được giữ cân bằng bởi các tia bức xạ Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất, rồi phản xạ ngược trở lại vào khí quyển. Các bức xạ này bị một số chất khí hấp thụ lại một phần , do đó nhiệt độ của khí quyển bao quanh Trái Đất sẽ tăng lên và sưởi ấm cho Trái Đất.Hiệu ứng nhà kính tự nhiên là cần thiết, tuy vậy sự nguy hại của hiệu ứng nhà kính hiện nay là làm nhiệt độ tăng , hệ quả của sự phát thải quá mức các khí nhà kính vào khí quyển , gây sự ấm lên toàn cầu.Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat Các khí nhà kính tự nhiên quan trọng nhất là hơi nước và CO2 . Một trong những khí nhà kính tăng nhanh trong thành phần khí quyển là CO2Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatIII.3. Sự phá huỷ tầng ozonIII.3.1 Tại sao nói ozon vừa là tác nhân gây ô nhiễm, vừa là chất có chức năng bảo vệ?Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatIII.3.2. Nguyên nhân gây suy giảm tầng ozon Cơ chế của quá trình phân huỷ tầng ozonVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatCơ chế của quá trình phân huỷ tầng ozonVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatIII.3.3. Biện pháp khắc phụcVõ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatIV. Những yêu cầu chất lượng môi trường khí quyển.Đối với tiêu chuẩn môi trường không khí, ở Việt Nam thường đưa ra các tiêu chuẩn đánh giá sau:Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatTiêu chuẩn:Tiêu chuẩn môi trường không khí xung quanh khu vực phát sinh nguồn ô nhiễm. Thường là tiêu chuẩn với 6 chất ô nhiễm quan trọng đó là : CO, SOx, NOx, ozon, khói quang hoá , bụi lơ lửng.Tiêu chuẩn môi trường không không khí tại khu vực sản xuất hoặc nhà máy , xí nghiệp sinh nguồn ô nhiễm . Thường xác định trong tường rào của nhà máy. Tuỳ theo đặc trưng của công nghệ sản xuất và nguồn phát sinh chất ô nhiễm mà tiêu chuẩn được xây dựng với nhiểu loại chất ô nhiễm khácnhau , nhằm đảm bảo sức khoẻ cho người lao động.Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat Tiêu chuẩn các chất ô nhiễm trong nguồn thải . Chính là tiêu chuẩn về thành phần và hàm lượng chất ô nhiễm trong luồng khói thải của xí nghiệp, từ ống xả của phương tiện giao thông , vận tải. Tiêu chuẩn này cũng đặt ra với nhiều loại chất ô nhiễm từ hoạt động sản xuấtcủa một xí nghiệp , đánh giá tác dộng cộng hưởng từ nhiều nguồn khác nhau và đề xuất giải pháp thích hợp để bảo đảm chất lượng môi trường xung quanh các khu vực công nghiệp .Đơn vị sử dụng: ppm, ppb, g, mg/s , mg/m3Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLatTiêu chuẩn môi trường không khí luôn biến đổi và phụ thuộc vào điểu kiện khí tượng .Tiêu chuẩn chất lượng môi trường còn tuỳ thuộc mỗi quốc gia, mỗi khu vực trên thế giới, do các điều kiện phát triển kinh tế và kĩ thuật khác nhau. Ở các nước phát triển thì tiêu chuẩn môi trường khắt khe hơn so với các nước nghèo hoặc đang phát triển.