Bài giảng Hoá học công nghệ - Môi trường 2 - Lê Thị Như Quỳnh

đó có 15% có khả năng gây độc nguy hiểm. Các chất thải rắn công nghiệp gây ô nhiễm rất lớn cho đất. Đặc biệt nghiêm trọng là các hoá chất và kim loại nặng: Cu, Zn, Pb, As, Hg, Cr, Cd. Các nhà máy còn thải vào khí quyển rất nhiều khí độc như H2S, CO2, CO, NOx,... Đó là nguyên nhân gây ra mưa axit, làm chua đất, phá hoại sự phát triển của thảm thực vật. - Chất thải sinh hoạt: Hằng ngày con người và các động vật thải ra một khối lượng lớn các phế thải và môi trường đất. Đó là rác, phân, xác động vật và các chất thải khác. Khu vực càng đông người thì lượng phế thải càng lớn. Đây là vấn đề cần được xã hội quan tâm giải quyết một cách thường xuyên và khoa học. - Chiến tranh: qua các cuộc chiến tranh tàn khốc, đất nước ta đã phải gánh chịu 100.000 tấn chất độc hoá học, trong đó có ít nhất là 194kg đioxin, 15 triệu tấn bom. Hậu quả không chỉ gây thiệt hại về người mà còn gây ra sự thay đổi dòng chảy, tàn phá lớp phủ thực vật, đảo lộn lớp đất canh tác, ... 4.2.2.2. Tác nhân sinh học Những tác nhân sinh học có thể làm ô nhiễm đất, gây bệnh cho người và động thực vật như: các loại trực khuẩn lị, thương hàn amíp, kí sinh trùng như giun, sán,.... Sự ô nhiễm này xuất hiện do đổ bỏ chất thải mất vệ sinh, sử dụng phân bắc hay dùng bùn thải sinh hoạt bón trực tiếp cho đất. Tuỳ theo mức độ nhiễm bẩn, loại đất và tính chất của đất (nhiệt độ, độ ẩm, hàm lượng chất hữu cơ,...) mà trực khuẩn thương hàn có thể tồn tại từ 2 ÷ 4 tuần. 50 Ở nước ta, đất bị nhiễm bẩn bởi vi sinh vật vẫn xảy ra từng nơi, từng lúc, nhất là ở nông thôn do việc quản lý phân, rác, điều kiện vệ sinh chưa tốt, còn tồn tại việc tưới bón phân bắc, phân tươi cho đất,... 4.2.2.3. Ô nhiễm do tác nhân vật lý - Ô nhiễm nhiệt: Nguồn ô nhiễm nhiệt là do nước thải từ các nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện nguyên tử hoặc do cháy rừng, phá nương đốt rẫy trong du canh. Khi nhiệt độ trong đất tăng lên sẽ gây nên những ảnh hưởng lớn trong khu hệ sinh vật trong đất, phân giải các chất hữu cơ và trong nhiều trường hợp làm cho đất bị chai cứng, mất tính dinh dưỡng. Nhiệt độ trong đất tăng làm lượng oxy trong đất giảm, mất cân bằng oxy trong đất và quá trình phân huỷ các chất hữu cơ sẽ tiến hành theo hướng kỵ khí, tạo ra nhiều sản phẩm trung gian độc hại cho cây trồng như: H2S, CH4, andehit,... - Ô nhiễm phóng xạ: do các phế thải của các trung tâm khai thác chất phóng xạ, trung tâm nghiên cứu nguyên tử, hạt nhân, các nhà máy nguyên tử, các bệnh viện dùng chất phóng xạ và những vụ thử vũ khí hạt nhân. Các chất phóng xạ thâm nhập vào đất và theo chu trình dinh dưỡng tới cây trồng - động vật - con người. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 4 1. Vai trò và chức năng của thạch quyển. 2. Nêu những nguồn gây ô nhiễm môi trường đất và những biện pháp làm hạn chế ô nhiễm môi trường đất. 3. Vai trò và tác dụng của những chất vi lượng, đa lượng trong đất. 4. Vai trò và tác dụng của rừng và cây xanh. 5. Vai trò của nước và các chất khí trong đất. 51 Chương 5. ĐỘC CHẤT HOÁ HỌC 5.1. Khái niệm chung Độc hoá học là môn khoa học chuyên nghiên cứu các hoá chất gây độc hại cho sinh vật và huỷ hoại môi trường, nghiên cứu cơ chế gây độc đồng thời đưa ra các phương pháp phòng chống và trị liệu chúng. Tính độc của một hoá chất là khả năng có thể làm hại đến một cơ thể sống. Khả năng gây độc còn phụ thuộc vào liều lượng sử dụng, phương pháp tác động, tần số, đối tượng và khoảng thời gian tác động. Ví dụ: Fe là nguyên tố cần cho động thực vật nhưng khi nồng độ Fe2+ trong dung dịch vượt 500ppm đã gây chết lúa và nếu Fe2+ trong nước uống vượt quá 0,3ppm gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Để đánh giá tính độc của một chất người ta có nhiều cách phân loại: - Chia làm 3 loại: độc tính nguy hại (hiệu quả tác động thường sau 24h), độc tính hơi cấp (hiệu quả tác động thường sau 90 ngày )và độc tính kinh niên (hiệu quả tác động thường sau một chu kỳ sử dụng, liên quan đến hầu hết thời gian sống của cơ thể ). - Chia làm 2 loại: chất độc bản chất và chất độc theo liều lượng. Chất độc bản chất là dù một lượng rất nhỏ cũng gây độc cho hầu hết các sinh vật ở bất cứ nơi đâu, như Hg. Hiện nay số các chất độc hoá học ngày càng nhiều , chúng xâm nhập vào môi trường bằng nhiều con đường. Và khó phân biệt được một chất nào đó là độc hay không độc. Do vậy, con người phải biết khai thác mặt tích cực của chúng, đồng thời phải nghiên cứu kỹ mặt tiêu cực, tác hại của chúng để có những biện pháp phòng ngừa, bảo vệ cho môi trường sống trong sạch, để cho xã hội phát triển bền vững, cuộc sống con người được đầy đủ và hạnh phúc. 52 5.2. Các chất độc hoá học trong môi trường 5.2.1. Các chất độc chủ yếu có trong không khí Năm 1987, các Ủy ban bảo vệ môi trường, sức khoẻ và an toàn lao động, độ an toàn của các sản phẩm tiêu dùng đã nêu ra 24 chất cực kỳ nguy hiểm đối với khí quyển, đó là: acrilonitril, asen, amiăng, benzen, berili, cadimi, các dung môi clo hoá, cloflorocacbon, cromat, các khí lò cốc, dietylstilbensterol, dibromclopropan, etylendibrom, etylenoxit, chì, thuỷ ngân, nitroamin, ozon, biphenyl được polibrom hóa, biphenyl được policlo hóa, tia phóng xạ, SO2, vinylclorua, sự phân tán các chất thải độc và tro. 5.2.2. Các chất độc trong nước STT Nguyên tố Nguồn thải Tác dụng 1 2 3 5 6 7 As Cd Be Cr Cu F(ion) Thuốc trừ sâu, chất thải hoá học, chất thải CN mỏ, mạ kim loại, Than đá, năng lượng hạt nhân và công nghiệp vũ trụ Than đá, sản xuất chất tẩy rửa, chất thải công nghiệp. Mạ kim loại Mạ kim loại, chất thải sinh hoạt và công nghiệp, CN mỏ, khử kiềm. Rất độc, gây ung thư. Đảo ngược vai trò hoá sinh của enzim gây cao huyết áp, hỏng thận, phá huỷ các mô và hồng cầu, Độc tính mạnh và bền, có khả năng gây ung thư. Độc với một số loại cây. Nguyên tố cần ở dạng vết, nồng độ cao gây ung thư. Ngtố cần ở dạng vết, ít độc đối với động vật, độc với cây cối ở nồng độ trung bình. Ở nồng độ 1mg/l ngăn cản sự phá huỷ 53 8 9 10 11 12 13 Pb Mn Hg Mo Se Zn Các nguồn địa chất tự nhiên, chất thải công nghiệp, chất bổ sung vào nước. Công nghiệp mỏ, than, đá, xăng, hệ thống ống dẫn. Chất thải công nghiệp mỏ. Chất thải CN mỏ, thuốc trừ sâu, than đá. Chất thải CN, các nguồn tự nhiên. Các nguồn địa chất tự nhiên, than đá. Chất thải CN, mạ kim loại, hệ thống ống dẫn. răng. Nồng độ 5mg/l gây sự phá huỷ xương và gây vết ở răng. Gây thiếu máu, bệnh thận, rối loạn thần kinh, Tương đối không độc đối với động vật, độc với thực vật ở nồng độ cao. Độc tính cao. Độc đối với động vật, cần cho thực vật. Cần ở nồng độ thấp, độc ở nồng độ cao. Cần đối với ezim-kim loại, độc với thực vật ở nồng độ cao. Bảng 5.1. Các nguyên tố độc hại trong nước tự nhiên và nước thải. 5.3. Sự phá huỷ môi trường do vũ khí hóa học 5.3.1. Khái niệm về vũ khí hoá học Vũ khí hoá học là khái niệm dùng để chỉ các hóa chất và các phương tiện sử dụng các hoá chất đó vào mục đích chiến tranh. Dựa vào bản chất của chất độc, chia làm 3 nhóm: - Nhóm các chất độc - Nhóm các chất tạo khói nguỵ trang - Nhóm các chất gây cháy Dựa vào hiệu quả sử dụng, chia làm 2 nhóm: 54 - Nhóm chất độc gây chết - Nhóm chất độc làm mất sức chiến đấu tạm thời Những chất độc hoá học được dùng làm vũ khí hóa học thường có tính độc cao, xâm nhập nhanh chóng vào cơ thể con người, động thực vật và tính chất vật lý của chúng tương đối ổn định. * Các loại chất độc dùng trong quân sự: Chất da cam, chất trắng, chất xanh lam, dioxin, diquat, malathion, CN, DM, CS, adamxit, BZ, VX, Chúng có tác dụng gây ngạt thở, viêm loét, chảy nước mắt, hắt hơi, làm rối loạn thần kinh. * Đặc điểm của chất độc dùng trong vũ khí hoá học: - Sát thương nhiều người, giết hại gia súc, phá hoại mùa màng cùng lúc và trên phạm vi rộng lớn. - Việc phát hiện, đề phòng, cứu chữa có những khó khăn và phức tạp nhất định. - Có loại chất độc hoá học có thời gian hiệu quả lâu dài ( phụ thuộc vào tính chất lý hóa và hiệu lực độc tính). * Tác động sinh thái của chất độc hoá học: - Đất bị giảm độ phì nhiêu vì cây cỏ bị phá huỷ, mất đi kho tích luỹ dinh dưỡng của thiên nhiên. - Đất bị xói mòn, phong hóa - Đất bị nhiễm độc, vi sinh vật, côn trùng, bị tiêu diệt, hệ sinh thái bị phá huỷ. 5.3.2. Chiến tranh hoá học ở Việt Nam Trong cuộc chiến tranh xâm lược Việt Nam, đế quốc Mỹ đã tiến hành chiến dịch rải chất độc hóa học xuống miền Nam nước ta với quy mô chưa từng thấy trong lịch sử chiến tranh thế giới, liên tục từ năm 1962 đến 1974, biến Việt Nam thành một bãi thải chất hóa học độc hại. Các loại hóa chất mà Mỹ rải xuống miền Nam Việt Nam gồm: - Chất diệt cỏ và chất làm rụng lá cây: 55 + Chất da cam là dung dịch màu hồng nâu, hoà tan trong dầu, điezen và các dung môi hữu cơ, không hoà tan trong nước. Chất da cam là hỗn hợp 50/50 của hai chất 2,4 – D và 2,4,5 – T. Khi rải không pha loãng và lượng trung bình là 28,06 lít/ha trong đó chứa khoảng 107 mg đioxin. + Chất da cam II tương tự chất da cam, chỉ khác là thay thế n – butyl este 2,4,5 – T bằng izo octyl 2,4,5 – T 50% và 50% n – butyl este 2,4 – D. + Chất trắng là dung dịch màu nâu hoà tan trong nước , hỗn hợp ¼ của hai chất pichloram 2,4 – D. Rải với lượng 28,06 lít/ha. Chất da cam, chất trắng là hai chất giả nội tiết của cây, gây rối loạn chuyển hoá làm cây chết. + Chất xanh lam là dung dịch mầu vàng nhạt, hoà tan trong nước, là hỗn hợp của axit cacodylic và natri cacodylat. Rải 28,06 lít/ha. Chất xanh làm mất nước của cây, làm cây chết khô. + Chất tím là chất độc làm rụng lá cây, nó là hỗn hợp của các este n – butyl 2,4 – D 50%, n – butyl 2,4,5 – T 30% và iso butyl 2,4,5 – T 20% không hoà tan trong nước, hoà tan trong dầu. + Chất hồng là chất hỗn hợp của các este n – butyl 2,4,5 – T 60% v à iso butyl 2,4,5 – T 40%. + Chất xanh lá cây chỉ có một phần n – butyl 2,4,5 – T. + Chất diệt cỏ khác: Đinoxon là hỗn hợp este khác nhau của 2,4 – D và 2,4,5 – T, trinoxom, điquat - Các thuốc trừ sâu: Ngoài các chất diệt cỏ còn phải kể tới các chất diệt côn trùng trong đó chủ yếu là DDT và malathion (lân hữu cơ). - Chất kích thích: Các chất kích thích CN, DM, CS có tác dụng gây chẩy nước mắt, nước mũi, ngạt thở. Chất DM gây chết người ở nồng độ 1500 mg/m3 trong vòng 10 phút. CS và CN gây ung thư, chúng được nhồi vào lựu đạn, dạn pháo, cối, dung máy bơm bơm vào hầm trú ẩn, địa đạo để đuổi đối phương ra khỏi hầm. 56 Ngoài ra, trong chiến tranh ở Việt Nam quân đội Mỹ còn rải xuống một chất có độc tính cao nhất và nguy hiểm nhất là 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-para-dioxin, thường gọi tắt là TCDD hay dioxin, cũng có màu da cam. Độ độc cao của đioxin được minh hoạ bằng con số sau: Để giết chết một con vật chỉ cần vài phần triệu gam trên 1 kg thể trọng. Lượng cực nhỏ, chỉ cần 1 nanogam/kg (nanogam = phần tỷ gam!) thể trọng gây tai biến sinh sản: Sảy thai, quái thai, chết lưu, dị tật. Liều nhỏ hơn nữa và kéo dài sẽ gây ung thư. Thời gian bán huỷ của đioxin là 10 – 12 năm trong đất và 5 – 8 năm trong cơ thể người. Sau nhiều năm chất độc rải xuống Việt Nam dư lượng vẫn còn đáng kể. Năm 1989, đoàn hợp tác Việt - Mỹ phân tích mô mỡ trên 50 người sống ở vùng có nhiễm độc ở Việt Nam thấy còn 22,4 picogam/gam mỡ (pico gam = phần nghìn tỷ gam). Đến nay viện hàn lâm khoa học Mỹ đã chính thức thừa nhận một số loại bệnh so đioxin gây ra như: ung thư tổ chức phần mềm, ulimpho ác tính, bệnh Hodgkin, bệnh xạm da, bệnh ung thư bộ máy hô hấp, bệnh ung thư tuyến tiền liệt, bệnh đau tuỷ, bệnh thần kinh ngoại vi cấp và bán cấp tính, gai đôi. Cuộc chiến tranh Việt Nam đã kết thúc hơn 40 năm nay song những tác hại ghê gớm do quân đội Mỹ tiến hành chiến tranh hoá học ở Việt Nam để lại, khiến cho hàng vạn người Việt Nam nhiễm chất độc da cam với nhiều bệnh tật hiểm nghèo: ung thư, nứt đốt sống, quái thai, CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5 1. Thế nào là độc chất hóa học? Mục đích và ý nghĩa của môn khoa học này. 2. Nêu các chất độc hóa học chủ yếu trong môi trường không khí và môi trường nước? 3. Thế nào là vũ khí hóa học? Liên hệ với chiến tranh hóa học ở Việt Nam trong cuộc kháng chiến chống đế quốc Mỹ? 4. Nêu sự phá hủy môi trường và hủy hoại sinh vật bằng chất độc hóa học, đặc biệt đối với chất độc màu da cam và dioxin mà trước đây quân đội Mỹ rải xuống miền Nam nước ta. 57 5. Tại sao trong nhiều năm qua, một loại thuốc trừ sâu có tên gọi là DDT (p,p’ – điclođiphenyl tricloetan) lại bị nhiều quốc gia trên thế giới cấm sử dụng trong nông nghiệp? 58 Chương 6. CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG 6.1. Khái niệm Công nghệ môi trường có thể gồm 3 lĩnh vực chủ yếu là công nghệ bảo tồn tài nguyên thiên nhiên, công nghệ kiểm soát ô nhiễm môi trường và công nghệ ít hoặc không có chất thải còn gọi là “công nghệ sạch”. Công nghệ bảo tồn tài nguyên thiên nhiên chú trọng đến vấn đề ngăn chặn nạn phá rừng, khuyến khích trồng rừng, chống sự thoái hoá đất, bảo tồn các loài động thực vật quý hiếm. Kiểm soát môi trường là tổ hợp các biện pháp khoa học kỹ thuật, công nghệ và tổ chức nhằm đảm bảo kiểm soát một cách có hệ thống, thường xuyên những biến đổi về chất lượng môi trường và ô nhiễm môi trường. Đồng thời đánh giá những dự báo biến đổi đó và đưa ra những biện pháp khắc phục, xử lý chất thải gây ô nhiễm đến mức cần thiết trước khi xả vào môi trường. 6.2. Công nghệ xử lý khí thải 6.2.1. Xử lý bụi 6.2.1.1. Nguồn gốc - Bụi công nghiệp, bụi do GTVT, bụi do xây dựng, bụi trong nhà có thể do vi khuẩn hoặc nấm mốc. Các loại bụi: Hạt bụi: Xi măng than bột thuốc nhuộm khói thuốc lá dhạt (µm) 40 10 15-20 2-5 6.2.1.2. Tác hại Đối với sức khỏe con người: gây tổn thương, viêm nhiễm, dị ứng và các bệnh ở da, bệnh đường hô hấp, bệnh đường tiêu hoá hoặc răng, lợi, mắt, 6.2.1.3. Phương pháp xử lý a. Phương pháp trọng lực - Nguyên tắc: 59 Các hạt bụi lơ lửng được tách ra bởi lực trọng trường bằng thiết bị phòng lắng. Phòng lắng là một buồng rộng trong hệ thống phát thải, nhờ thiết diện của buồng lớn sẽ làm giảm tốc độ của luồng khí thải. Mặt khác dưới tác dụng của trọng lực và lực cản của môi trường các hạt rắn thô sẽ tách khỏi luồng khí và rơi xuống. - Thiết bị: Hình 6.1. Buồng sa lắng Khí vào Khí ra bụi ra bụi ra Dòng vào Dòng ra K íc h th ướ c hạ t Khoảng cách Thô Mịn T ốc đ ộ 60 *Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, thao tác vân hành dễ dàng, độ sụt áp nhỏ. * Nhược điểm: Cần diện tích lớn b. Phương pháp li tâm - Nguyên lí: Dựa trên hiện tượng khi dòng khí và bụi chuyển động theo một quỹ đạo tròn thì các hạt bụi có tỉ khối lớn hơn nhiều so với khí sẽ chịu tác dụng của lực li tâm để văng ra phía xa trục hơn, còn phần gần trục hàm lượng bụi sẽ rất nhỏ. Trong phương pháp này hạt bụi chịu tác dụng của 3 lực: lực li tâm, lực cản môi trường và trọng lực. Nếu dòng khí chịu sự cản trở của vỏ hình trụ thì bụi sẽ va vào thành vỏ và rơi xuống đáy. - Thiết bị: Dùng xyclon, có nhiều dạng xyclon: thường dùng 4 kiểu xyclon dựa trên sự khác biệt về cấu tạo của ống dẫn khí vào, ống dẫn khí ra và ống thoát bụi. a) Ống vào tiếp tuyến, ống ra đồng trục, ống thoát bụi đồng trục b) Ống vào tiếp tuyến, ống ra đồng trục, ống thoát bụi tiếp tuyến c) Ống vào đồng trục, ống ra đồng trục, ống thoát bụi đồng trục d) Ống vào đồng trục, ống ra đồng trục, ống thoát bụi tiếp tuyến a) b) c) d) Các dạng xyclon 61 * Cấu trúc của xyclon đơn: Hệ số tách: Trong đó: Khi S tăng thì Vi tăng và r giảm. Có thể tách được bụi có kích thước 5 ÷ 10µm c. Phương pháp lắng bụi bằng điện trường - Nguyên lí: Cho dòng khí có bụi đi vào thiết bị lọc bụi có điện trường, bụi bị ion hoá (hạt bụi được tích điện âm) và đi về phía điện cực ngược dấu bám vào điện cực, trung hòa điện với điện cực rồi sau đó được thu gom. Phương pháp này để tách những hạt bụi có kích thước nhỏ với đường kính từ 0,2 ÷ 0,5µm. - Ưu nhược điểm: * Ưu điểm: + Khả năng thu gom bụi cao, hiệu suất nhiều trường hợp đạt trên 99% + Chỉ cần năng lượng thấp + Có khả năng tách được bụi có kích thước rất nhỏ mà không thể tách được bằng các phương pháp khác + Bụi được thu gom bằng phương pháp khô có thể được sử dụng vào các mục đích khác + Độ sụt áp nhỏ Khí bẩn vào Khí sạch Bụi ra Vi2 r.g S = Vi2 : tốc độ dòng khí vào r : bán kính xyclon, m g : gia tốc trọng trường, 9,8 m/s2 62 + Chi phí cho bảo trì thấp. * Nhược điểm: + Đầu tư cơ bản ban đầu cao + Đòi hỏi mặt bằng tương đối lớn + Đòi hỏi điều kiện vận hành tương đối ổn định để đạt được khả năng tách bụi cao + Ít hiệu quả trong việc xử lý hơi và khí độc hại + Phải quan tâm đến độ an toàn do thế hiệu làm việc rất cao Ngoài 3 phương pháp xử lý bụi đã trình bày còn có một số phương pháp khác như: phương pháp lọc ướt, phương pháp hấp phụ (dùng than hoạt tính), phương pháp hoá học biến đổi chất độc hại thành chất không độc hại. 6.2. 2. Xử lý khí axít Trong các dạng khí axít trong khí quyển, người ta tập trung xử lý oxit lưu huỳnh, oxit nitơ, khí CO2, khí H2S. 6.2.2.1. Phương pháp hấp thu - Nguyên tắc: Các chất khí ô nhiễm được hoà tan chọn lọc vào trong chất lỏng tương đối ít bay hơi. Quá trình hấp thu có thể là hoá học hay vật lý. Quá trình hấp thu hoá học xảy ra khi có phản ứng hoá học giữa khí và dung môi hấp thụ. Quá trình hấp thu vật lý xảy ra khi chất khí chỉ hòa tan vào dung môi hấp thụ. - Chất hấp thụ: + Hấp thụ SO2: Na2CO3, (NH4)2SO3, MgO huyền phù, . cho sản phẩm là các muối thương mại như Na2SO3.7H2O Ví dụ: Tiếp tục phản ứng ở một thiết bị khác theo phản ứng sau: 2NaHSO3 + CO2 Na2CO3 + 2SO2 + H2O 2NaHSO3 + Na2CO3 2Na2SO3 + CO2 + H2O 63 Dung dịch đem cô đặc được sản phẩm thương mại là Na2SO3.7H2O Có thể thay thế Na2CO3 bằng NaOH. + Hấp thụ NOx: dung dịch hấp thụ là H2O hoặc các dung dịch muối có tính kiềm M2CO3 (M = K, Na,). Các NOx được chuyển thành muối thương phẩm: Các muối nitrit thường độc nên phải chuyển chúng thành muối nitrat. Có thể thay thế các muối bằng dung dịch NaOH 20%. Ngoài ra có thể dùng dung dịch H2SO4 hoặc HNO3 để hấp thụ NOx. + Hấp thụ CO2: phổ biến là dùng nước để hấp thụ CO2 ở áp suất cao, vừa rẻ tiền vừa hiệu quả. Ngoài ra còn dùng các dung dịch hấp thụ sau: etanolamin (mono, đi và trietanolamin). Thường dùng monoetanolamin vì giá rẻ và độ ổn định cao. + Hấp thụ H2S: dung dich hấp thụ là Na2CO3, hợp chất asenV (Na4As2S5O2), hidroxitsắt kiềm (Fe(OH)3 - Na2CO3), oxit sắt (Fe2O3), Ví dụ: hấp thụ oxi hoá 6.2.2.2. Phương pháp hấp phụ Phương pháp này thường được sử dụng khi nồng độ các chất khí là thấp - Nguyên tắc: Dựa trên nguyên tắc các phân tử khí được giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ nhờ lực vật lý hay lực hoá học Vật liệu hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, silicagel, boxit, oxit nhôm, zeolit. 2NO2 + M2CO3 MNO3 + MNO2 + CO2 N2O3 + M2CO3 2MNO2 + CO2 2RNH2 + CO2 + H2O (RNH3)2CO3 2H2S + O2 H2O + 2S ↓ NaHS + 1/2O2 NaOH + S↓ H2S + Na2CO3 NaHCO3 + NaHS 64 6.2.2.3. Phương pháp đốt - Phương pháp đốt trực tiếp - Phương pháp đốt có sử dụng xúc tác. Xúc tác được sử dụng là kim loại họ platin, oxit kim loại chuyển tiếp. Ví dụ: ở nhiệt độ cao và có mặt của CO, hidrocacbon, H2 thì NOx phân huỷ thành N2. Phương pháp này được áp dụng để xử lý khí thải ở các phương tiện giao thông, máy phát điện. 6.2.3. Xử lý khí thải có chứa halogen Trong sản xuất axit HCl, NaOH, Cl2, trong các phương pháp điện phân điều chế kim loại hoặc tinh chế quặng thường thải ra các khí chứa halogen. Có nhiều phương pháp xử lý khí thải chứa halogen, trong đó hiệu quả nhất là phương pháp ướt. Người ta hay dùng dung dịch kiềm: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Na2CO3 để hấp thụ các khí halogen. Các khí Cl2, Br2, I2 phản ứng rất mạnh với dung dịch kiềm cho hiệu quả cao nhưng tốn kém. Riêng khí Cl2 có thể dùng dung dịch các hợp chất hữu cơ rẻ tiền như dung dịch lignin trong công nghiệp sản xuất giấy hoặc các muối sunfit kim loại. Đối với Br2 nên dùng phoi sắt, vừa tiện lợi vừa rẻ tiền: Hơi I2 có thể dùng than hoạt tính để hấp phụ. 6.2.4. Xử lý các hợp chất hữu cơ 6.2.4.1. Phương pháp hấp thụ Fe + Br2 → FeBr2 4NO + CH4 2N2 + CO2 + 2H2O to, Pt 2NO2 + CH4 N2 + CO2 + 2H2O t o, Pt 2NO + 2CO N2 + 2CO2 2NO + 2H2 N2 + 2H2O 65 Dung môi chủ yếu là nước, sau đó dùng phương pháp trao đổi ion hoặc phương pháp trích ly để tách chất lỏng ra khỏi sản phẩm hấp thụ. 6.2.4.2. Phương pháp oxi hoá trên xúc tác Cho chất hữu cơ độc hại đi qua chất mang có chứa xúc tác, phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ cao thì chất hữu cơ độc hại sẽ bị oxi hoá thành chất không độc hại hoặc ít độc hại hơn có thể thải vào môi trường. Ví dụ: Phản ứng chuyển hoá hợp chất hữu cơ chứa S Xúc tác thường là kim loại Pt, Ni 6.2.4.3. Phương pháp hấp phụ Là quá trình làm sạch khí chọn lọc nhờ các chất có lỗ xốp và có bề mặt riêng lớn. Khi các khí độc hại đi qua nó sẽ được giữ lại trong các lỗ xốp. Chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, silicagen, Al2O3, MgO, diatomit, zeolit. 6.3. Xử lý nước ô nhiễm Nước bị ô nhiễm là nước đã bị thay đổi thành phần và tính chất gây ảnh hưởng xấu đến hoạt động sống bình thường của con người, sinh vật, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, thuỷ sản [5]. Nguồn gây ô nhiễm do tự nhiên hoặc nhân tạo nhưng chủ yếu là do nhân tạo: nước thải từ công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt của con người. Để loại bỏ hoặc hạn chế những thành phần gây ô nhiễm thì phải dựa vào nguồn gốc nước thải. Có nhiều phương pháp xử lý nước thải phù hợp với từng loại nước thải như: phương pháp vật lý, hoá học, sinh học và hoá lý. 6.3.1. Phương pháp cơ học Phương pháp này nhằm mục đích tách các chất không hoà tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Sơ đồ xử lý cơ học như sau : CS2 + 2H2 C + H2S xt COS + H2 CO + H2S xt RCH2SH + H2 RCH3 + H2S xt 66 1) Song chắn rác : chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi : giấy, rau, cỏ, rác, được gọi chung là rác. Sau đó rác được chuyển đến máy nghiền để nghiền nhỏ và chuyển đến bể phân huỷ cặn (bể metaten). Gần đây người ta sử dụng song chắn rác liên hợp vừa chắn giữ vừa nghiền rác. 2) Bể lắng cát: tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn so với trọng lượng riêng của nước thải như : xỉ than, cát,ra khỏi nước thải. Cát từ bể lắng này được đưa đến sân phơi. 3) Bể lắng: để lắng các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước. Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nặng hơn sẽ nổi lên mặt nước. Sau đó dùng các thiết bị thu gom và vận chuyển chất bẩn lắng và chất lơ lửng đến công trình xử lý cặn.(bể lắng đợt một đặt trước công trình xử lý sinh học, bể lắng đợt 2 đặt sau công trình xử lý sinh học). Dựa vào chế độ làm việc người ta chia thành bể lắng liên tục và bể lắng gián đoạn. Dựa vào chiều nước chảy trong bể người ta chia thành : - Bể lắng ngang: nước chảy theo phương ngang từ đầu đến cuối bể - Bể lắng đứng: nước chảy từ dưới lên theo phương thẳng đứng - Bể lắng rađian: nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể hoặc ngược lại (ly tâm, hướng tâm) Bể lắng Bể lắng cát Bể vớt dầu mỡ Bể lọc Bể lắng Bể Clo hoá Nước sạch Nước thải 1 2 3 4 5 6 7 67 4) Bể vớt dầu mỡ: được dùng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ nhằm tách các tạp chất nhẹ. Đối với chất thải sinh hoạt khi hàm lượng chất thải không cao thì việc vớt dầu mỡ được thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi. 5) Bể lọc: tách các chất ở trạng thái lơ lửng có kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp lọc đặc biệt. Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất không hoà tan. Để tăng hiệu suất của công trình xử lý cơ học có thể dùng biện pháp thoáng gió sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả đạt 75% hàm lượng chất lơ lửng. Trong số các công trình xử lý cơ học phải kể đến cả bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ, bể lắng trong có ngăn phân huỷ là những công trình vừa để lắng vừa để phân huỷ cặn lắng. Nếu điều kiện địa phương cho phép thì sau khi xử lý cơ học nước thải được khử trùng và xả vào nguồn nước, nhưng thông thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi cho vào quá trình xử lý sinh học. 6.3.2. Phương pháp hoá lý Có các phương pháp hoá lý sau: đông tụ, keo tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion và phương pháp điện hoá. 6.3.2.1. Đông tụ: các chất đông tụ thường dùng là muối nhôm, muối sắt hoặc hỗn hợp hai muối đó: + Muối nhôm: Al2(SO4)3.18H2O, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O; + Muối sắt: Fe(SO4)3.2H2O, Fe(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O và FeCl3. Việc lựa chọn các chất đông tụ phụ thuộc vào tính chất hoá lý, nồng độ tạp chất trong nước, pH của nước và giá thành chất đông tụ. Các muối nhôm được sử dụng rộng rãi vì dễ hoà tan trong nước, giá thành thấp, hiệu suất cao ở pH = 5 ÷ 7,5. 68 - Nguyên tắc: Dùng các chất keo tụ cùng với các chất trợ keo tụ để liên kết các chất bẩn ở dạng lơ lửng và dạng keo thành những bông có kích thước lớn hơn. Những bông khi lắng xuống kéo theo các chất không tan lơ lửng trong nước cùng lắng xuống. Ví dụ: Dùng phèn chua làm trong nước: Al(OH)3 là hạt keo tích điện dương. Vì vậy, các hạt keo này sẽ kết hợp với các hạt bùn đất tạo thành những hạt lớn hơn và chìm xuống dưới đáy, nhờ vậy nước trở nên trong. Đối với các muối sắt: FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3HCl Fe2(SO4)3 + 6H2O → 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 Để tăng cường hiệu quả quy trình đông tụ, người ta dùng chất trợ đông tụ có nguồn gốc thiên nhiên như tinh bột, đextrin, các este, xenlulôzơ, cát hoạt tính (x.SiO2.yH2O) hay poliacrylamit (CH2CHCONH2)n. 6.3.2.2. Tuyển nổi: Dùng để tách các tạp chất rắn phân tán, không tan và không thể lắng được ra khỏi nước thải. Quá trình này được áp dụng rộng rãi trong các ngành chế biến dầu mỡ, sản xuất giấy, sản xuất da, sản xuất sợi, chế biến thực phẩm, ... - Nguyên tắc: Loại chất bẩn ra khỏi nước bằng cách tạo cho chúng khả năng dễ nổi lên mặt nước (sự kết dính của các bọt khí nổi lên trên mặt nước với các hạt rắn kị nước). Muốn vậy người ta thêm vào nước chất tuyển nổi để thu hút và kéo các chất bẩn nổi lên mặt nước sau đó loại chúng ra khỏi nước. Khi tuyển nổi người ta dùng các bọt khí nổi li ti, phân tán và bão hoà trong nước. Những hạt chất bẩn(dầu, sợi, giấy, xenlulô,...) sẽ dính vào bọt khí rồi cùng bọt khí nổi lên mặt nước. K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O 2K+ + 2Al3+ + 4SO42- + 24H2O Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ 69 6.3.2.3. Trao đổi ion: Bản chất của quá trình trao đổi ion là quá trình trao đổi giữa các ion trên bề mặt chất rắn với các ion cùng dấu hoặc với các ion cùng điện tích trong dung dịch khi chúng tiếp xúc với nhau. Đây là phương pháp quan trọng để thu hồi các ion kim loại: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, W, V, Mn và một số hợp chất của Asen, P, CN- và các chất thải phóng xạ. Phương pháp này cho hiệu quả cao và dễ áp dụng. 6.3.2.4. Hấp phụ: Tách các chất hữu cơ, chất khí hoà tan bằng chất rắn có khả năng hấp phụ trên bề mặt hoặc bằng cách tương tác giữa các chất bẩn hoà tan với các chất rắn tạo thành kết tủa trên bề mặt chất rắn (hấp phụ hoá học.) 6.3.3. Phương pháp điện hoá Dựa trên cơ sở các quá trình xảy ra trên điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua. Dùng phương pháp này để khử các ion trong nước thải như CN, S2-, các amin, các hợp chất nitơ khác, các chất nhuộm có trong nước thải thành CO2, NH3, H2O ở pH = 8 ÷ 12. Sự oxy hoá xảy ra ở anot, sự khử xảy ra ở catot Ví dụ: Ở anot xảy ra sự oxy hoá như sau: CN- + 2OH- - 2e → CNO- + H2O CNO- + 2H2O → NH4+ + CO32- 2CNO- + 4OH- - 6e →2CO2 + N2 + 2H2O Dùng quá trình khử để tách các kim loại Pb, Sn, Hg, Cu, Cr, As ra khỏi nước thải như sau: Các kim loại sẽ bám trên catot và thu hồi dễ dàng. Ví dụ: Cr2O72- + 14H+ + 12e → 2Cr + 7H2O Khử NH4NO3: NH4NO3 + 2H+ + 2e → NH4NO3 + 2H2O NH4NO3 + 2H+ + 2e → NH4NO3 + 2H2O NH4NO2 → N2 + H2O Men+ + ne → Me 70 Đối với chất hữu cơ, độc tính của chúng sẽ tăng lên khi trong phân tử có chứa các nhóm chức như halogen, andehit, amin, nitro. Khi tách được các nhóm chức đó thì độ pH giảm xuống. Ví dụ: RCl + H+ + 2e = RH + Cl- Phương pháp này có sơ đồ công nghệ đơn giản, có thể tự động hoá và không cần dùng đến tác nhân hoá học. 6.3.4. Phương pháp hoá học Có hai phương pháp chính: trung hoà và oxy hóa khử - Phương pháp trung hoà: Có thể thực hiện bằng các cách sau: + Trộn lẫn nước thải có môi trường axit với nước thải có môi trường kiềm. Có thể trộn lẫn nước thải của hai xí nghiệp gần nhau, một nước thải kiềm và một nước thải axit để tạo ra hợp chất mới hoặc không độc hại. + Bổ sung tác nhân hoá học: dùng hoá chất để trung hoà. Các hoá chất được dùng để trung hoà nước thải axit: NaOH, KOH, Na2CO3, NH4OH, CaCO3, MgCO3, đôlômit (CaCO3.MgCO3), Tác nhân rẻ tiền nhất là sữa vôi có chứa 5 ÷ 10% Ca(OH)2 tiếp đến là Na2CO3 rồi đến NaOH dạng phế liệu. Để trung hòa nước thải kiềm ta dùng các khí có chứa CO2, SO2, NO2, N2O3, (góp phần làm sạch khí thải axit). Trong đó sử dụng CO2 để trung hoà nước thải có ưu điểm hơn sử dụng H2SO4, HCl vì cho phép giảm chi phí đáng kể. + Lọc nước thải axit qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hoà. Lớp vật liệu thường là MgCO3, CaCO3 hay đôlômit, xỉ tro, + Hấp thụ khí thải axit bằng dung dịch kiềm(nước thải kiềm) và hấp thụ NH3 bằng dung dịch axit (nước thải axit). - Phương pháp oxi hoá khử: Sử dụng các chất oxi hoá mạnh để xử lý nước thải như: Cl2, clodioxit (ClO2), canxiclorat (CaOCl2), NaClO, Ca(CaClO)2, KMnO4, K2Cr2O7, , H2O2, O3, + Dùng Clo: để tách H2S, CN-, metylsunfua, phenol, ... ở pH=9 71 Cl2, HClO, ClO- được gọi là “Clo tự do” có hoạt tính. CN- + 2OH- + Cl2 → CNO- + 2Cl- + H2O 2CNO- + 4OH- + 3Cl2 → 2CO2 + N2 + 6Cl- + H2O Có thể tạo ra clo hoạt tính theo cách sau: + Dùng H2O2: là chất oxi hoá mạnh, có tính tẩy màu, hoà tan trong nước theo bất cứ tỉ lệ nào. Nó phân huỷ trong môi trường axit và môi trường kiềm theo phản ứng sau: * Môi trường axit: Trong môi trường axit dùng H2O2 để chuyển muối Fe2+ thành muối Fe3+, HNO2 thành HNO3, SO32- thành H2SO4. * Môi trường kiềm: Trong môi trường kiềm sử dụng H2O2 để khử một số chất trong nước như CN- thành CNO- ở pH = 9 ÷ 12. + Dùng ozon: cho phép khử đồng thời tạp chất nhiễm bẩn, màu, mùi, vị của nước. Quá trình ozon hoá nước thải có thể loại bỏ phenol, sản phẩm dầu mỏ, H2S, CN-, hợp chất của asen, chất hoạt động bề mặt, thuốc nhuộm. Ví dụ: một số muối của Fe(II) và Mn(II) bị ozon hoá như sau: Ozon hoá NH3 trong môi trường kiềm: FeSO4 + H2SO4 + O3 Fe2(SO4)3 + H2O + O2 Cl2 + HOH HCl + HClO HClO H+ + ClO- CaOCl2 + H2O Ca(OH)2 + Cl2 2Ca(OH)2 + 2Cl2 Ca(ClO2)2 + CaCl2 + H2O 25 ÷ 30oC 2H+ + H2O2 + 2e 2H2O : chức năng oxi hoá 2OH- + H2O2 - 2e 2H2O + O2 : chức năng khử MnSO4 + H2O + O3 H2MnO3 + H2SO4 + O2 H2MnO3 + 3O3 HMnO4 + H2O + 3O2 NH3 + 4O3 NO3- + 4O2 + H2O + H+ 72 Khử trùng bằng phương pháp này các vi sinh vật bị chết nhanh hơn rất nhiều so với xử lý bằng Clo. + Dùng oxi không khí để khử Fe trong nước (phun mưa tạo tiếp xúc tốt): Quá trình oxi hoá khử tiêu tốn lượng lớn tác nhân hoá học do đó chỉ được dùng trong trường hợp các tạp chất gây ô nhiễm nước thải không thể tách bằng các phương pháp khác. 6.3.5. Phương pháp sinh học Bản chất của phương pháp này là dựa vào khả năng hoạt động của các vi sinh vật để phân huỷ , bẻ gãy các phân tử hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm nước thải thành các hợp chất đơn giản. Phương pháp này được chia thành: phương pháp hiếu khí tạo ra CO2 và H2O và phương pháp yếm khí tạo CO2 và CH4. Nhờ các vi sinh vật (vi khuẩn, nấm) các chất hữu cơ phức tạp được chuyển hoá như protein → axit amin → NH3, H2S, các photphoprotein, axit nucleic → octophotphat → nitrat, sunfat, photphat, các chất béo → glixerin → axit béo → CO2 và H2O. Các phản ứng chuyển hoá hoá học tạo ra nguồn năng lượng sống cho vi sinh vật. 6.4. Xử lý chất thải rắn 6.4.1. Phương pháp chôn lấp Chất thải được chôn lấp tại các bãi chôn lấp được thiết kế cẩn thận và ở nơi xa đô thị để tránh các tác động xấu đến môi trường sống của người dân. Bãi chôn lấp phải được thiết kế chặt chẽ có hệ thống thu gom nước thấm không ảnh hưởng đến nước ngầm và khí CH4 có thể gây nổ sụt lún(do phân huỷ yếm khí) . Chất thải được vận chuyển đến bãi chôn lấp, được đầm chặt rồi sau đó được phủ một lớp đất (20cm). Sau đó lại tiến hành chôn lấp một lớp đất khác. Cứ như vậy cho đến khi bãi chôn lấp đầy, khi đó người ta phủ lên một lớp đất dày 50cm. 4Fe2+ + O2 + H2O 4Fe3+ + 4OH- Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ 73 * Ưu điểm: + Chi phí rẻ + Không đốt nên không gây ô nhiễm, tránh được hôi thối, không truyền bị do ruồi nhặng. * Nhược điểm: + Tốn nhiều đất để làm bãi rác + Tốn nhiều công sức chuẩn bị bãi rác + Có thể gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, gây nổ và sụt lún. 6.4.2. Phương pháp sinh học Dùng để phân huỷ rác hữu cơ thành phân bón. Có các phương pháp sau: + Xử lý hiếu khí trong nhà máy + Ủ hiếu khí ở bãi + Ủ yếm khí - Nhà máy chế biến rác làm việc theo nguyên lý ủ hiếu khí nóng. Các phế thải hữu cơ được oxi hoá hiếu khí và cho sản phẩm là phân hữu cơ hoặc nhiên liệu sinh học. Các giai đoạn chính của quá trình xử lý như sau: + Chuẩn bị phế thải: cân, phân loại, định lượng và thổi khí + Ủ hiếu khí nóng trong lò quay ở nhiệt độ từ 50 ÷ 70oC + Nghiền phế thải đã xử lý và đưa đi sử dụng Ở Cầu Diễn-Từ Liêm- Hà Nội có nhà máy làm phân ủ công suất 30.000m3/năm cho 7500 tấn phân hữu cơ. - Ủ hiếu khí tại bãi tập trung rác: gồm các bước sau: + Chuẩn bị phế thải rắn + Trộn phế thải rắn với bùn cặn nước thải + Đắp hỗn hợp phế thải rắn và bùn cặn thành luống và quạt khí vào + Nghiền, sấy bùn cặn và phế thải đã xử lý để đưa vào sử dụng. Nhiệt độ ủ là 30o ÷ 40oC, độ ẩm sản phẩm là 45 ÷ 50% 74 - Ủ yếm khí: Phế thải tập trung phải đảm bảo các điều kiện vệ sinh môi trường, không gây ô nhiễm đất, nước mặt, nước ngầm và không khí. Nơi ủ phải cách xa khu dân cư ít nhất 500m, cách sân bay 10km, cách đường giao thông 500m. Thời gian ủ là 15 ÷ 20 năm. 6.4.3. Phương pháp đốt Được thực hiện trong lò đốt ở 800 ÷ 1000oC. Khi đốt chung các phế thải với nhau phải tính toán nhiệt lượng giải phóng ra, độ tro, khả năng gây nổ. Đây là phương pháp không tối ưu vì khí thải nếu không được xử lý thì gây ô nhiễm môi trường và năng lượng giải phóng ra không được sử dụng. 6.4.4. Quá trình tái sử dụng, tái sinh và tái chế rác thải Đây là vấn đề thuộc chiến lược công nghệ sạch trong sản xuất, tạo điều kiện cho phát triển bền vững. Vấn đề này vừa mang ý nghĩa vệ sinh vừa mang ý nghĩa kinh tế. Ví dụ: sử dụng lại các chai thuỷ tinh, chai nhựa vào việc chứa sản phẩm khác, giấy thải được tái sinh thành giấy mới, phân thải động vật được dùng để sản suất metan khí đốt (biogas), sản phẩm động vật được dùng sản xuất biodiezel, 6.4.5. Phương pháp chôn cất chất thải độc hại bằng thiết bị chuyên dụng Các chất thải độc hại công nghiệp như: Hg, CN-, Cr, Pb, được trung hoà, xử lý, khử độc trong các thiết bị đặc biệt. Các phế thải đặc biệt độc hại được chôn trong thùng bê tông cốt thép không thấm nước được chôn sâu dưới đất khoảng 10 ÷ 12m. Các phế thải phóng xạ được xử lý trong các thùng bằng chì và được chôn sâu. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 6. 1. Trình bày nguyên tắc vận hành, ưu nhược điểm của các phương pháp tách bụi bằng buồng sa lắng, xyclon và lọc bụi tĩnh điện. 2. Các phương pháp hấp phụ, hấp thụ, thiêu đốt được ứng dụng trong xử lý khí và hơi độc hại. 3. Trình bày quy trình chung để xử lý nước thải sinh hoạt. 4. Nêu các phương pháp xử lí sinh học áp dụng trong quá trình xử lí thứ cấp nước thải sinh hoạt? 75 5. Trình bày nguồn gốc, phân loại và ảnh hưởng của chất thải rắn đối với môi trường. 6. Trình bày các phương pháp xử lí chất thải rắn, nêu rõ ưu nhược điểm của từng phương pháp. 76 Chương 7. GIÁO DỤC MÔI TRƯỜNG TRONG NHÀ TRƯỜNG 7.1. Ý nghĩa của giáo dục môi trường trong nhà trường Trong mọi quốc gia trên thế giới, lực lượng làm công tác giáo dục chiếm tỉ lệ động đảo, góp phần quan trọng trong việc giáo dục môi trường (GDMT). Trong số các trường học thì nhà trường sư phạm giữ trọng trách đặc biệt quan trọng. Vì đây là nơi đào tạo các thầy cô giáo cho mọi cấp học, bậc học có tri thức về lí luận và thực hành giáo dục bảo vệ môi trường để phục vụ cho giáo dục phổ thông và giáo dục cộng đồng. Nhà trường phổ thông từ bậc tiểu học đến trung học phổ thông với mạng lưới rộng khắp phân bố đến từng thôn xóm ở mọi miền đất nước có vai trò đặc biệt quan trọng trong công tác giáo dục môi trường và bảo vệ môi trường (BVMT) cho thế hệ trẻ - chủ nhân tương lai của đất nước. Đây là lực lượng hùng hậu tham gia trực tiếp bảo vệ môi trường trên phạm vi toàn quốc. Giáo dục bảo vệ môi trường trở thành nhiệm vụ thiết yếu của nhà trường, nhằm tăng cường hiểu biết của học sinh đối với thế giới tự nhiên và đời sống xã hội, đặc biệt là tăng cường hiểu biết về mối quan hệ tác động qua lại giữa con người với tự nhiên trong sinh hoạt và lao động sản xuất, góp phần hình thành ở thế hệ trẻ ý thức và đạo đức mới với môi trường, từ đó có thái độ và hành động đúng để BVMT. Nhà trường phổ thông có chức năng hình thành và phát triển toàn diện nhân cách của học sinh có nhiệm vụ giảng dạy, học tập và các hoạt động giáo dục khác trong và ngoài trường theo mục tiêu, chương trình của từng bậc học và cấp học. GDMT là một bộ phận cấu thành nội dung, chương trình giáo dục ở các cấp, bậc học phổ thông từ tiểu học đến trung học. GDMT nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức cơ bản về môi trường, hình thành và phát triển ý thức, kỹ năng thái độ gìn giữ và BVMT, góp phần xây dựng môi trường sống trong sạch, lành mạnh ở mọi nơi trong phạm vi cả nước. Công tác giáo dục nói chung và GDMT nói riêng trong các nhà trường phổ thông không chỉ có tác động đến thế hệ hôm nay mà còn có tác động lâu dài đến nhiều thế hệ mai sau và cho toàn xã hội. 77 7.2. Phương thức đưa giáo dục môi trường vào môn hoá học 7.2.1. Xác định hệ thống kiến thức giáo dục môi trường trong môn hóa học - Phần đại cương: bao gồm những kiến thức về các khái niệm, các quá trình biến hóa, các hiệu ứng mang tính chất hóa học của môi trường như: môi trường là gì? Chức năng của môi trường, hóa học môi trường, bản chất hóa học trong sinh thái, hệ sinh thái, tính đa dạng sinh học, môi trường và phát triển, qua hệ giữa con người và môi trường, ô nhiễm môi trường, - Phần nội dung ô nhiễm môi trường: phân tích được bản chất hóa học của sự ô nhiễm môi trường: đất, nước, không khí. Bản chất hóa học về hiệu ứng nhà kính, lỗ thủng tầng ozon, khói quang học, mưa axit. Hiệu ứng hóa sinh của NOx, H2S, SO2, , các kim loại nặng và một số độc tố khác, tác động của chúng đến môi trường. Vận dụng các nguyên tắc chung, phương pháp hóa học để xử lý ô nhiễm môi trường. 7.2.2. Phương pháp giáo dục môi trường qua môn hóa học ở nhà trường phổ thông Hai phương pháp thuận lợi và hiệu quả nhất để đưa giáo dục môi trường qua môn hóa học ở trường phổ thông là hình thức tích hợp và lồng ghép. Tích hợp là kết hợp một cách có hệ thống các kiến thức hóa học với kiến thức giáo dục BVMT sao cho hài hòa, thống nhất. Ví dụ, khi giảng dạy phần: “Lưu huỳnh, khí hidrosunfua (H2S) và các oxit của lưu huỳnh” (Lớp 10): song song việc giảng dạy về tính chất lý – hóa, ứng dụng và phương pháp điều chế của lưu huỳnh, khí H2S và các oxit của lưu huỳnh trong thực tế, giáo viên phải biết khai thác những kiến thức có liên quan đến môi trường, như việc gây ô nhiễm môi trường khí quyển , Giáo viên cần cho học sinh thấy rõ: một lượng lớn các khí chứa lưu huỳnh thải vào khí quyển do các hoạt động của con người. Từ đó giáo dục ý thức BVMT cho học sinh phải xuất phát từ ý thức và hành động của con người. 78 Lồng ghép là thể hiện lắp ghép nội dung bài học về mặt cấu trúc để có thể đưa vào bài học một đoạn, một mục, một số câu hỏi có nội dung giáo dục BVMT. Ví dụ, khi giảng bài “ Tính chất hóa học chung của kim loại” giáo viên có thể nêu thêm phần: tác hại của một số kim loại nặng: Pb, Cd, Hg, As, với con người. Qua đó nêu phương pháp phòng ngừa và xử lí khi bị nhiễm kim loại nặng. 7.3. Các hình thức tổ chức giáo dục môi trường 7.3.1. Phương pháp giáo dục môi trường ở đại học, cao đẳng Một số phương pháp GDMT thường được sử dụng như: - Qua các bài giảng, bài tập và qua thực tế kinh nghiệm của người học, trên cơ sở nắm vững những kiến thức cơ bản về môi trường, người học tiếp xúc trực tiếp với đối tượng học tập và nghiên cứu. Thông thường người học được giao làm thí nghiệm cụ thể dưới sự hướng dẫn của giáo viên về phương pháp. Quy trình thực hành để quan sát phân tích các hiện tượng, các dữ kiện và tự người học tính toán kết quả và rút ra các kết luận về các vấn đề môi trường đang tồn tại, các hậu quả và yêu cầu giải quyết. -Tham quan các cơ sở sản xuất và khảo sát thực địa, người học quan sát một địa bàn thực tế không thể đem vào lớp học, được hướng dẫn phương pháp quy trình để phân tích đối chiếu với lí thuyết đã học và rút ra kết luận. - Phương pháp giải quyết vấn đề: người học sử dụng các kiến thức và phương pháp đã được học để xác định vấn đề giải quyết, xây dựng giả định, phân tích dữ liệu liên quan và đề xuất giải pháp thích hợp. - Nghiên cứu các vấn đề môi trường thực tế của địa phương hoặc cơ sở nơi người học ở hoặc làm việc: lựa chọn vấn đề, phân tích vấn đề theo những quan điểm khác nhau, tìm hiểu các giải pháp khả thi cho vấn đề. Ví dụ như ô nhiễm nước sinh hoạt, ô nhiễm rác thải ở địa phương, - Học tập qua thực hiện dự án nhằm giải quyết có hiệu quả một vấn đề môi trường cụ thể thông qua nghiên cứu, thử nghiệm cá nhân hoặc tập thể. - Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 79 - Phát triển các thái độ, cách ứng xử, đạo đức cần có về môi trường thông qua lồng ghép các vấn đề giá trị trong bài giảng, giảng giải ý nghĩa của giá trị trong và ngoài bài giảng. 7.3.2. Phương pháp giáo dục môi trường qua môn hóa học ở trường phổ thông 7.3.2.1. Phương pháp giáo dục môi trường thông qua giờ học trên lớp hay trong phòng thí nghiệm Kiến thức GDMT được tích hợp hoặc lồng ghép vào nội dung bài giảng theo 3 mức độ: mức độ toàn phần, từng bộ phận và mức độ liên hệ. Tùy từng điều kiện cụ thể có thể sử dụng một số phương pháp sau: - Phương pháp giảng dạy dùng lời nói thuyết trình - Phương pháp thảo luận, nêu và giải quyết vấn đề - Phương pháp sử dụng các thí nghiệm, các tài liệu trực quan trong giờ giảng. - Phương pháp khai thác những kiến thức về giáo dục môi trường từ bài thực hành làm thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. 7.3.2.1. Phương pháp GDMT thông qua hoạt động ngoại khóa Trong nhà trường phổ thông, hoạt động ngoại khóa để giáo dục môi trường là hình thức rất có hiệu quả, phù hợp với tâm lí tuổi trẻ, sự giáo dục của thầy, sự tiếp thu của trò rất nhẹ nhàng và sâu sắc. - Phương pháp hành động cụ thể trong các hoạt động theo từng chủ đề được tổ chức ở trong trường hay ở địa phương. Thông qua thực tế giúp học sinh hiểu biết được tình hình môi trường của địa phương, về tác động của con người đến môi trường. Từ đó giáo dục đạo đức môi trường và ý thức BVMT trong mỗi học sinh. - Phương pháp hợp tác và liên kết giữa nhà trường và cộng đồng địa phương trong các hoạt động về giáo dục BVMT. - Thông qua hoạt động ngoại khóa rèn luyện cho các em một số kỹ năng và phương pháp tích cực tham gia và mạng lưới GDMT. Nội dung giáo dục BVMT trong chương trình ngoại khóa có thể theo các hình thức sau: 80 - Câu lạc bộ: câu lạc bộ môi trường sinh hoạt theo các chủ đề về ăn, uống, sử dụng năng lượng, rác thải, bệnh tật học đường, - Tổ chức xem bang hình, tranh ảnh về chủ đề BVMT - Hoạt động tham quan theo chủ đề: tham quan danh lam thắng cảnh, nhà máy, nơi xử lý rác, các bảo tàng, các loại tài nguyên. - Hoạt động trồng cây, xanh hóa nhà trường: tổ chức nhân dịp tết trồng cây, ngày thành lập Đoàn 26/3, Ngày môi trường thế giới 5/6. - Tổ chức tìm hiểu về môi trường: thi vẽ, báo tường, kể chuyện về các chủ đề môi trường. - Hoạt động Đoàn – Đội về BVMT: tổ chức chiến dịch truyền thông, tuyên truyền BVMT ở nhà trường, địa phương. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 7. 1. Nêu ý nghĩa, vai trò và vị trí của nhà trường trong công tác giáo dục BVMT trong nhà trường và cộng đồng? 2. Nêu phương thức GDBVMT qua môn Hóa học ở các hệ thống nhà trường? Liên hệ thực tế nơi bản thân đã và đang học? 3. Trình bày các phương pháp GDBVMT thông qua giờ học trên lớp, trong phòng thí nghiệm và trong các hoạt động ngoại khóa đối với môn Hóa học ở nhà trường Phổ thông? -----------HẾT----------- 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Đặng Đình Bạch (2006), Nguyễn Văn Hải, Giáo trình hoá học môi trường, NXBKH – KT Hà Nội. [2]. Lê Thạc Cán (1995), Cơ sở khoa học môi trườg, Hà Nội. [3]. Phạm Ngọc Đăng (1992), Ô nhiễm môi trường không khí, đô thị và công nghiệp, NXBKH – KT Hà Nội. [4]. Phạm Văn Thưởng, Đặng Đình Bạch (2000), Cơ sở khoa học môi trường, NXBKH - KT Hà Nội. [5]. Tăng Văn Đoàn, Trần Đức Hạ (1995), Giáo trình kỹ thụât môi trường, NXBGD Hà Nội. [6]. 82 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU1 Chương 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ HOÁ HỌC MÔI TRƯỜNG2 1.1. Chiến lược toàn cầu về bảo vệ môi trường...2 1.2. Khái niệm về môi trường...4 1.2.1. Môi trường vật lý 4 1.2.1. Môi trường sinh học 4 1.3. Những cơ sở của khoa học môi trường.5 1.3.1. Sinh thái học, hệ sinh thái và cân bằng sinh thái5 1.3.2. Đa dạng sinh học....9 1.4. Môi trường phát triển và phát triển bền vững...10 1.5. Con người và môi trường.12 1.6. Quản lý môi trường, đánh giá tác động của môi trường...14 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 117 Chương 2. MÔI TRƯỜNG KHÍ QUYỂN ....18 2.1. Khí quyển và các chất gây ô nhiễm khí quyển...18 2.1.1. Khí quyển..18 2.1. 2. Các chất gây ô nhiễm khí quyển..18 2.2. Hoá học của hiện tượng ô nhiễm không khí...20 2.2.1. Khái niệm về phản ứng quang hoá trong khí quyển.20 2.2.2. Các phản ứng quang hoá của oxit nitơ (NOx) trong khí quyển20 2.2.3. Các phản ứng cộng trong hệ NOx, H2O, CO và không khí..21 2.2.4. Các phản ứng của hydrocacbon trong khí quyển..22 2.2.5. Các phản ứng của các gốc tự do trong khí quyển.....26 2.2.6. Khói quang hoá.27 2.2.7. Phản ứng của các oxit lưu huỳnh trong khí quyển29 2.3. Tác động của ô nhiễm không khí đến môi trường.30 2.3.1. Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đến khí hậu, thời tiết toàn cầu..30 83 2.3.2. Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đến sức khoẻ con người, động vật, thực vật và vật liệu.33 2.4. Những yêu cầu chất lượng môi trường khí quyển.33 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2....34 Chương 3. MÔI TRƯỜNG THUỶ QUYỂN.36 3.1. Vai trò của nước - chu trình nước toàn cầu....36 3.1.1. Vai trò của nước36 3.1. 2. Chu trình nước toàn cầu...36 3.2. Thành phần hoá sinh và đặc tính của nước liên quan đến môi trường...37 3.2.1. Thành phần hoá học..37 3.2.2. Thành phần sinh học.39 3.2.3. Những đặc tính của nước có liên quan đến môi trường41 3.3. Ô nhiễm môi trường nước42 3.3.1. Ảnh hưởng của nước thải đối với nguồn nước tiếp cận...42 3.3.2. Nguồn gốc và thành phần gây ô nhiễm nguồn nước42 3.3.3. Hiện tượng ô nhiễm..43 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3...43 Chương 4. MÔI TRƯỜNG THẠCH QUYỂN..45 4.1. Các chất dinh dưỡng vi lượng, vĩ lượng, chu trình của N, P, K..45 4.1.1. Những chất dinh dưỡng vi lượng.45 4.1.2. Chất dinh dưỡng đa lượng45 4.1.3. Chu trình của nitơ.46 4.1.4. Chu trình của Photpho trong tự nhiên..46 4.1.5. Chu trình của Kali trong thiên nhiên...47 4.2. Sự ô nhiễm thạch quyển..48 4.2.1. Nguồn gây ô nhiễm..48 4.2.2. Tác nhân gây ô nhiễm...48 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 450 84 Chương 5. ĐỘC CHẤT HOÁ HỌC.........................................................................51 5.1. Khái niệm chung...51 5.2. Các chất độc hoá học trong môi trường..52 5.2.1. Các chất độc chủ yếu có trong không khí....52 5.2.2. Các chất độc trong nước...52 5.3. Sự phá huỷ môi trường do vũ khí hóa học......53 5.3.1. Khái niệm về vũ khí hoá học....53 5.3.2. Chiến tranh hoá học ở Việt Nam...54 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 556 Chương 6. CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG58 6.1. Khái niệm...58 6.2. Công nghệ xử lý khí thải..58 6.2.1. Xử lý bụi...58 6.2. 2. Xử lý khí axít...62 6.2.3. Xử lý khí thải có chứa halogen.64 6.2.4. Xử lý các hợp chất hữu cơ....64 6.3. Xử lý nước ô nhiễm..65 6.3.1. Phương pháp cơ học...67 6.3.2. Phương pháp hóa lý...67 6.3.3. Phương pháp điện hóa ...69 6.3.4. Phương pháp hóa học ...70 6.3.5. Phương pháp sinh học ...72 6.4. Xử lý chất thải rắn72 6.4.1. Phương pháp chôn lấp ..72 6.4.2. Phương pháp sinh học ..73 6.4.3. Phương pháp đốt ...74 6.4.4. Quá trình tái sử dụng, tái sinh và tái chế rác thải..74 85 6.4.1. Phương pháp chôn cất chất thải độc hại bằng thiết bị chuyên dụng...74 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 674 Chương 7. GIÁO DỤC MÔI TRƯỜNG TRONG NHÀ TRƯỜNG76 7.1. Ý nghĩa của giáo dục môi trường trong nhà trường..76 7.2. Phương thức đưa giáo dục môi trường vào môn hoá học 77 7.2.1. Xác định hệ thống kiến thức giáo dục môi trường trong môn hóa học77 7.2.2. Phương pháp giáo dục môi trường qua môn hóa học ở nhà trường phổ thông...77 7.3. Các hình thức tổ chức giáo dục môi trường...78 7.3.1. Phương pháp giáo dục môi trường ở đại học, cao đẳng78 7.3.2. Phương pháp giáo dục môi trường qua môn hóa học ở trường phổ thông..............................................................................................................................79 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 780 TÀI LIỆU THAM KHẢO...81