Ozon và thủng tầng ozon

Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 1 OZON VÀ THỦNG TẦNG OZON Mục Lục CHƯƠNG I MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 2 I.1 Tầng ozon cần thiết với chúng ta như thế nào?....................................... 2 I.2 Mục tiêu của bài báo cáo:........................................................................ 2 I.3 phạm vi nghiên cứu :............................................................................... 2 CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ TẦNG OZON.................................................................. 3 II.1.Giới thiệu chung về ozon và tầng ozon trong khí quyển........................ 3 II.2. Ozon..................................................................................................... 4 II.2.1 Tính chất vật lý của ozon ................................................................ 4 II.2.2. Tính chất hóa học:.......................................................................... 4 II.2.3 Sự tạo thành ozon:………………… …………………………… 6 II.2.4. Ứng dụng và độ độc hại của ozon................................................... 5 II.3 .Tầng ozon............................................................................................. 6 II.3.1 Vai trò của tầng ozone ........................................................................ 7 a. Ôzon ở tầng bình lưu ............................................................................ 7 b. Ôzon ở tầng đối lưu ............................................................................. 7 II.3.2 Quá trình phân huỷ ozon trong khí quyển ........................................... 8 II.3.3 Nguyên nhân của việc thủng tầng ozone. ...........................................10 II.3.4. Hiện trạng về tầng ozone và các hiệp ước bảo vệ tầng ozone. ...........12 II.3.4.1 Hiện trạng: ..................................................................................12 II.3.4.2 Các hiệp ước bảo vệ tầng ozone ..................................................13 CHƯƠNG 3: KHÍ CFC & LỖ THỦNG TẦNG OZONE..................................................16 III.1Tổng quan về khí CFC .........................................................................16 III.2.Nguyên nhân hình thành khí CFC........................................................18 III.3.Cơ chế phân hủy ozon của khí CFCs ..................................................19 III.4.Ảnh hưởng khí CFCs đến tầng ozone .................................................20 CHƯƠNG 4. HẬU QUẢ& BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU CÁC YẾU TỐ GÂY THỦNG TẦNG OZONE .............................................................................................21 IV.1 Hậu quả...............................................................................................21 IV.2 Biện pháp:...........................................................................................22 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................25 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................26 Bảng III.1: Các chất CFC chủ yếu……………………………………………17 Bảng III.2: Các số liệu một số hợp chất CFC gây lỗ thủng tầng Ozone……...18 Bảng IV.1: Tác động của Ozon đối với thực vật …………………………….22 Bảng IV.2: Tác động của Ozon tới sức khoẻ của con người………………....22 Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 2 CHƯƠNG I MỞ ĐẦU I.1 Tầng ozon cần thiết với chúng ta như thế nào? Tầng ozone rất quan trọng đối với sự sống trên Trái đất vì nó hấp thụ phần lớn tia cực tím của bức xạ mặt trời, không cho các tia này đến được Trái đất. Nếu tầng ozone bị suy giảm, bức xạ UV sẽ đến Trái đất nhiều hơn và làm tăng bệnh ung thư da, đục thủy tinh thể ở mắt (cataract), làm giảm sản lượng lương thực, ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển. I.2 Mục tiêu của bài báo cáo: ü Tìm hiểu về tầng ozon trong khí quyển ( vị trí, chức năng…) ü Giúp chúng ta hiểu rõ hơn về quá trình hình thành và phân hủy ozon ü Nguyên nhân vì sao tầng ozon chúng ta càng ngày càng bị suy giảm. ü Cơ chế gây “ thủng tầng ozon “ của khí CFCs I.3 phạm vi nghiên cứu : Nghiên cứu về: Ozon trong tầng bình lưu và đối lưu . Tác nhân và cơ chế chính làm “ thủng tầng ozon “ của khí CFCs Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 3 CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ TẦNG OZON. II.1.Giới thiệu chung về ozon và tầng ozon trong khí quyển: Ta cũng biết bầu khí quyển bao quanh Trái đất của chúng ta được chia ra làm nhiều tầng khác nhau: từ mặt đất lên đến độ cao 10 km là tầng đối lưu và từ 10 km trở lên đến 50 km là tầng bình lưu , độ cao 50-85 km là tầng trung lưu , tầng nhiệt nằm ở độ cao 85-100km và cuối cùng là tầng điện ly ở độ cao trên 800 . Trong đó khoảng 90% lượng ozone trong khí quyển của chúng ta tập trung ở tầng bình lưu. Trong khí quyển, Ôzôn chiếm một tỷ lệ không lớn nhưng nó lại có vai trò đặc biệt quan trọng trong các quá trình vật lý xảy ra ở các lớp khí quyển trên cao. Ôzôn phân bố rải rác trong lớp khí quyển từ mặt đất tới độ cao khoảng 50-60 km, nhưng tập trung phần lớn ở độ cao từ 20-35 km. Theo chiều cao từ mặt đất đến độ cao 10 km, lượng Ôzôn thay đổi không theo quy luật nào cả. Đến độ cao từ 10 km trở lên, lượng Ôzôn tăng theo chiều cao và đạt cực đại ở độ cao từ 20-25 km, sau đó lượng Ôzôn giảm và trở nên không đáng kể ở độ cao 55-60 km. Mật độ trung bình của Ôzôn trong lớp khí quyển dưới 60 km vào khoảng 0,9x10-7 kg/m3, lớn nhất khoảng 6,0x 10-7 kg/m3. Toàn bộ Ôzôn trong khí quyển chỉ vào khoảng 3,2x109 tấn. Hình 1: Phân bố ozon trong khí quyển Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 4 Ngoài thay đổi theo chiều cao, lượng ôzôn còn biến thiên theo thời gian và theo vĩ độ địa lý. Các kết quả nghiên cứu 10 năm gần đây cho thấy độ dày dẫn xuất của ôzôn (tức độ dày của lớp ôzôn có trong cột không khí có tiết diện một đơn vị diện tích, ở nhiệt độ 00C và áp suất p =760 mmHg) ở tất cả các vĩ độ nhìn chung đều tăng vào mùa xuân, giảm vào mùa thu và mùa đông. Vào cùng thời điểm trong năm, lượng ôzôn ở xích đạo nhỏ, càng về phía hai cực, lượng ôzôn càng tăng. II.2. Ozon II.2 .1 Tính chất vật lý của ozon Ôzon (O3) là chất khí có màu lam nhạt, có mùi hắc đặc trưng và trong suốt; ở nồng độ cao có màu xanh da trời, ở thể lỏng có màu lục thẫm…; nhiệt độ nóng chảy là -193oC, nhiệt độ sôi là -111,9oC; tỷ trọng (so với không khí) d = 1,658; trong môi trường nước có độ pH = 0 có thế Ôxy hoá khử là 2,07 V. Ôzôn là chất hấp thụ mạnh các tia tử ngoại, tia nhìn thấy và tia hồng ngoại. Ôzôn có khả năng hấp thụ cao nhất ở bước sóng là 254 nm đối với các tia tử ngoại, ở bước sóng là 600 nm đối với các tia nhìn thấy và ở bước sóng là 900 nm đối với tia hồng ngoại. Ôzôn dễ hoà tan trong nước hơn ôxy và sự hoà tan của ôzôn trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất riêng phần của nó trong không khí, khi nhiệt độ càng tăng khả năng hoà tan Ôzôn trong nước càng giảm. II.2 .2. Tính chất hóa học: - Ôzôn có hoạt tính Ôxy hoá rất cao, đóng vai trò như một tác nhân Ôxy hoá mạnh trong rất nhiều phản ứng hoá học như: phản ứng với các chất hữu cơ (Phenol, các hợp chất đa vòng, các hợp chất Amin, các hợp chất có liên kết đôi (C = C) và liên kết đơn (C-H)…). Ngoài ra ôzôn còn có khả năng khử mùi, màu, khử trùng đối với nước và nước thải. - Ôzôn không bền, dễ dàng bị phân huỷ thành Oxi phân tử và Oxi nguyên tử. Ví dụ: O3= O2 + O Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 5 - Dễ dàng oxi hoá iodua đến iot tự do: O3 + 2KI + H2O = I2 + O2 + 2 KOH - Giấy tẩm dung dịch Kali iodua và hồ tinh bột ( giấy iot tinh bột ) chuyển ngay thành màu xanh khi có mặt Ôzôn trong không khí. - Tác dụng với các phân tử thuộc nhóm halogen Flo, Clo, Brom, Iot. - Khử các chất gây ô nhiễm có trong nước bằng phương pháp hóa học (sắt, asen, hiđrô sulfid, nitơrit, và các chất hữu cơ phức tạp liên kết với nhau tạo ra "màu" của nước) II.2.3. Sự tạo thành ôzôn Trong tự nhiên ôzôn được tạo ra do các phản ứng quang hóa của oxy,oxit nitơ, đặc biệt ôzôn được tạo ra mạnh tại các tầng cao (bình lưu) của khí quyển, nơi mà cường độ các tia ánh sáng cứng (cực tím, tia X, v.v...) rất lớn. Ôzon trong bầu khí quyển được tạo thành khi các tia cực tím chạm phải các phân tử oxy ,tạo thành hai nguyên tử oxy đơn ,được gọi là oxy nguyên tử Ôxy nguyên tử kết hợp cùng một phân tử oxy tạo thành phân tủ ozon .Phân tử ozon có hoạt tính cao,khi bị tia cực tím chạm phải,lại tách ra thành một phân tủ oxy và một oxy phân tủ . Đây là một quá trình liên tục gọi là chu kỳ ôxy-ôzon O2 + Tia cực tím ’O + O O + O2 ’ O3 Trong công nghiệp, người ta tạo ôzôn bằng cách phóng điện trong ôxy hoặc trong không khí. II.2.4. Ứng dụng và độ độc hại của ozon II.2.4.1.Ứng dụng Do ôzôn là tác nhân ôxy hóa mạnh nên có thể dùng ôzôn để làm chất ôxy hóa, khử trùng bệnh viện, tác nhân khử trùng trong xử lý nước thải, bảo quản hoa quả tươi (nước ôzôn). Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của ôzôn hiện nay là khử trùng nước uống. Khử trùng nước uống bằng ôzôn có ưu điểm Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 6 hơn hẳn so với khử trùng bằng clo (Cl2) vì dùng ôzôn sẽ không lo tồn tại trong nước các sản phẩm cloramin, là chất được cho là có khả năng gây ung thư Trong y khoa, ozon dùng để chữa răng sâu, một lượng nhỏ ozon dùng để chữa bệnh lao. II.2.4.2. Độ độc hại Ôxy là chất khí duy trì sự sống (nếu trong khí thở có ít hơn 15% ôxy thì cơ thể đã có thể chết ngạt), nhưng ôzôn lại là khí độc hại. Ôzôn gây phù phổi nặng, làm co thắt và tê liệt đường hô hấp khiến người bệnh không có phản ứng khi có các dị vật lọt vào. Vì vậy, khi tiếp xúc lâu dài với ôzôn sẽ có nguy cơ bị tích tụ các dị vật trong phế quản và phổi, là điều kiện có khả năng dẫn đến ung thư. Ngưỡng cho phép của ôzôn trong khí thở là 0,2 mg/m3 (hay 0,1ppm), tuy nhiên nếu tiếp xúc lâu dài với ôzôn ngay cả trong điều kiện nồng độ thấp hơn ngưỡng cho phép này cũng sẽ làm con người mỏi mệt, đau đầu, viêm họng và niêm mạc mắt, v.v...Còn nếu nồng độ ôzôn lớn hơn ngưỡng cho phép, người ta có thể bị phù phổi. Tại các vùng công nghiệp tập trung có khói mù công nghiệp, vào mùa hè nồng độ ôzôn trong khói mù có thể đạt 0,3-0,4 mg/m3 và rất nguy hại cho cuộc sống con người. Đó là chưa kể tác động độc hại của các chất khác có trong khói mù. II.3 .Tầng ozon - Mật độ tập trung cao nhất của ozone trong khí quyển nằm ở tầng bình lưu – Stratophere ( khoảng 20-50 Km tính từ mặt đất) trong khu vực được biết đến như là tầng ozone - Bề dày của tầng ozone được đo bằng đơn vị DU ( 1DU =0,01 mm) và có giá trị từ 290-310 DU trên toàn cầu. Khi bề dày của lớp ozone giảm xuống thấp hơn 2/3 bề dày bình thường gọi là sự suy giảm tầng ozone. Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 7 II.3.1 Vai trò của tầng ozone Tầng ozone ngăn 97-99% tia cực tím của bức xạ mặt trời không cho đến Trái đất, có tác dụng lọc tia UV nguy hại gây nguy hiểm cho thảm thực vật và có thể gây ung thư và bệnh đục thuỷ tinh thể ở người. Nếu tầng ozone bị suy giảm 1% sẽ dẫn đến việc gia tăng tia cực tím ở tầng đối lưu khoảng 2% Tầng ozon chống sự xâm nhập và phá hủy của tia tử ngoại đối với trái đất. a. Ôzon ở tầng bình lưu Tầng bình lưu (Stratosphere): ở độ cao từ 10-50 km. Nhiệt độ và áp suất của tầng này tăng theo chiều cao. Các nhà khoa học giải thích rằng sự gia tăng nhiệt độ là do càng lên cao càng gần với lớp ozone. Lớp ozone là lớp không khí nơi đó hàm lượng khí ozone rất cao, có khả năng hấp thu tia cực tím của mặt trời. Lớp ozone xuất hiện ở độ cao 18-30 km. Nồng độ ozone cao nhất ở độ cao 20- 25 km, cao hơn 1000 lần so với tầng đối lưu (khoảng 10 ppm). Tầng bình lưu nằm ngay phía trên tầng đối lưu và ở phía dưới của tầng trung lưu. Ozone liên tục được tạo ra và phân hủy trong tầng bình lưu. Trước khi bắt đầu xu hướng suy giảm ozone, lượng ozone trong tầng bình lưu được giữ ổn định nhờ vào cân bằng giữa tạo thành và phân hủy các phân tử ozone do tác động của tia cực tím. 98% tia cực tím của bức xạ mặt trời (UV-B và UV-C) được hấp thụ ở tầng bình lưu để tạo thành và phá hủy ozone theo các quá trình tự nhiên. Hiệu suất chuyển đổi giữa ozone và oxy là 300 triệu tấn/ngày. b. Ôzon ở tầng đối lưu Tầng đối lưu (Troposphere): cao đến 10 km tính từ mặt đất, là tầng tiếp giáp với bề mặt trái đất. Nhiệt độ và áp suất của tầng này giảm theo chiều cao. Trên mặt đất có nhiệt độ trung bình là 15oC, lên đến độ cao 10 km chỉ còn từ - 50oC đến -80oC. Tầng đối lưu là một tầng chuyển tiếp giữa lớp thấp nhất của bầu khí quyển Trái Đất và tầng bình lưu. Tầng đối lưu trải dài chừng 10 dặm phía trên đường xích Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 8 đạo và khoảng 5 dặm phía trên các cực của Trái Đất. Từ trước tới nay, không các vệt khí như như O3 (ozone), NOx (oxid nitơ, x=1,2..)Các vệt khí này thường thay đổi, có hàm lượng rất thấp (ppb, ppt) và thường là các chất ô nhiễm. Ozone trong tầng này được hình thành từ các chất khí được tạo ra trong quá trình sản xuất công nghiệp, hoạt động của giao thông dưới tác dụng của bức xạ cực tím của mặt trời. NO2 + hv ’ NO + O O + O2 ’ O3 Khi tia cực tím chiếu vào ôzôn, nó chia ôzôn thành phân tử O2 và nguyên tử của ôxy nguyên tử .Ôxy nguyên tử kết hợp với N2 để tạo thành các nitơ ôxít; sau đó nó lại bị phá vỡ bởi ánh sáng nhìn thấy để tái tạo ôzôn. Chu trình Nitơ ôxít để tạo thành ôzôn cũng có thể bị phá vỡ do sự có mặt của hơi nước trong khí quyển vì nó làm biến đổi các nitơ ôxít thành các dạng bền vững hơn II.3.2 Quá trình phân huỷ ozon trong khí quyển Dưới tác dụng của các tia tử ngoại, phân tử Ô xy có thể phân ly thành 2 nguyên tử Ô xy: O3 + hn (l = 220 – 330 nm) à O2 + O + Q Ngoài ra Ôzôn có thể bị phá hủy bởi các nguyên tử clo, flo hay brôm trong bầu khí quyển. Các nguyên tố này có trong một số hợp chất bền nhất định, đặc biệt là chlorofluorocacbon (CFC), đi vào tầng bình lưu và được giải phóng bởi các tia cực tím. Quan trọng nhất là các nguyên tử clo được tạo thành như thế sẽ trở thành chất xúc tác phá huỷ các phân tử ôzôn trong một chu kỳ khép kín. Trong chu kỳ này, một nguyên tử clo tác dụng với phân tử ôzôn, lấy đi một nguyên tử ôxy (tạo thành ClO) và để lại một phân tử ôxy bình thường. Tiếp theo, một ôxy nguyên tử tự do sẽ lấy đi ôxy từ ClO và kết quả cuối cùng là một phân tử ôxy và một nguyên tử clo, bắt đầu lại chu kỳ. Một nguyên tử clo đơn độc sẽ phân hủy khoảng 100.000 phân tử ozon. Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 9 QUÁ TRÌNH OZONE GIẢI Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 10 Cơ chế phân hủy của ozone bằng các hợp chất hydrocacbon Lượng ozon phân huỷ càng nhiều thì tầng ozon càng bị suy giảm. II.3.3 Nguyên nhân của việc thủng tầng ozone. · Do giá lạnh, acid nitric kết tủa thành giọt với nước. Khi nhiệt độ ở mức -80oC, nó sẽ lớn lên và tạo thành những tinh thể băng lớn. Khí chloroflurocarbon (CFC) và những giọt chất hóa học này bào mòn tầng ozone, là tác nhân chính phá hủy tầng ozone. Nó là các phân tử bền vững nhưng khi gặp các tinh thể băng này sẽ gây phản ứng và chuyển hóa thành các chất hóa học gốc.Các chất hóa học này, mà y học thường gọi là “các Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 11 gốc tự do”, rất dễ tạo phản ứng với ozone để trở lại trạng thái bền vững. Kết quả là tầng ozone bị phá hủy thành khí oxy thông thường. Trong số đó, phá hủy mạnh nhất là gốc chlor và brom. Các nhà khoa học phát hiện chính hợp chất hóa học của Clo, Brom, Flo, thường được sử dụng trong các bình phun, xịt bằng áp lực đã phân hủy những hợp chất của ozone. Đến tận giữa thập kỷ 90, người ta mới phát hiện thêm một “thủ phạm tích cực” nữa đó chính là chất thải công nghiệp đặc biệt là các khí NOx,CO2… Những chất thải loại này vẫn bền bỉ và dai dẳng bay vào bầu khí quyển và làm công việc phá hoại tầng ozone · Mặt khác, lốc xoáy khí ngăn cản một phần ozone tràn tới bù đắp lỗ thủng, khiến nó ngày càng lan rộng. Đồng thời, lốc xoáy này di chuyển đến những vùng sáng, có tia nắng mặt trời. Sự di chuyển này có liên quan tới các khí gây hiệu ứng nhà kính thải vào tầng bình lưu. · Khi nền công nghiệp ngày càng hiện đại hóa, kéo theo quá trình sản xuất công nghiệp gia tăng đột biến là lượng khí thải CO2 lên bầu khí quyển tăng mạnh, gây mất cân bằng CO2 trong khí quyển và dẫn đến hàm lượng CO2 vượt mức quy định gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến tầng ozone. · Tầng ozone bị suy giảm do con người thải các chất khí CFC (chloroflurocacbon) và các chất ODS (ozone depleting substances) khác vào khí quyển. CFCs được sử dụng làm chất sinh hàn, chất tạo bọt, dung môi…Các chất ODS khác bao gồm: methyl bromide ( làm thuốc trừ sâu), halons (trong các bình chữa cháy), methyl chloroform (dùng làm dung môi trong nhiều nghành công nghệ · Việc xả khói bụi và các chất hóa học vào bầu không khí đã gây ảnh hưởng xấu đến tầng ozone. Ví dụ về các chất độc là cacbon monoxide, sulfur dioxide, các chất Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 12 II.3.4. Hiện trạng về tầng ozone và các hiệp ước bảo vệ tầng ozone. II.3.4.1 Hiện trạng: Con người bắt đầu tiến hành đo đạc tầng ozone từ các trạm trên mặt đất vào năm 1956 ở vịnh Halley, Nam cực. Đầu những năm 1970 con người bắt đầu tiến hành đo đạc tầng ozone từ các vệ tinh. Tuy nhiên, các đo đạc tổng hợp chỉ bắt đầu tiến hành vào năm 1978 bởi vệ tinh Nimbus-7. Một nghiên cứu ở diện rộng đã cho rằng trên bình diện toàn cầu tầng ozone đã bị suy giảm 2,5% trong khoảng thời gian từ 1969 -1986, và thêm 3% nữa từ năm 1986 -1993. 98% tia cực tím của bức xạ mặt trời (UV-B và UV-C) được hấp thụ ở tầng bình lưu để tạo thành và phá hủy ozone theo các quá trình tự nhiên. Và các số liệu đo đạc về diện tích của lỗ thủng từ năm 1979 đến nay: Năm 1979. Việc đo lỗ thủng tầng Ôzôn bằng vệ tinh lần đầu tiên được NASA thực hiện vào năm này. Năm 1998. Lỗ thủng lớn che phủ 10,5 triệu dặm vuông vào tháng 9 năm 1998. Đó là kích thước lớn kỷ lục trước năm 2000. Năm 2000. Lỗ thủng tầng Ôzôn khổng lồ đạt tới 11,4 triệu dặm vuông vào tháng 9 năm 2000. Đó là lỗ thủng lớn nhất đã từng đo được. Diện tích xấp xỉ ba lần diện tích nước Mỹ. Sau đó, năm 2003, lỗ thủng tầng Ôzôn che phủ 11,1 triệu dặm vuông là lỗ thủng lớn thứ 2. Năm 2001. Vào tháng 9 năm 2001, lỗ thủng tầng Ôzôn bao phủ khoảng 10 triệu dặm vuông. Lỗ thủng này nhỏ hơn năm 2000, nhưng vẫn lớn hơn tổng diện tích của Nước Mỹ, Canada và mêxico Năm 2002. Lỗ thủng tầng Ôzôn thu hẹp lại và tháng 9 năm Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 13 2002 là lỗ thủng nhỏ nhất từ năm 1998. Lỗ thủng ở Nam Cực năm 2002 không những nhỏ hơn năm 2000 và 2001, mà còn tách ra thành 2 lỗ riêng biệt. Kích thước nhỏ có thể do điều kiện nóng ấm không bình thường và sự phân tách có thể do các khu vực thời tiết của tầng bình lưu khác thường. Năm 2003. Lỗ thủng tầng Ôzôn che phủ 11,1 triệu dặm vuông, và là lỗ thủng kỷ lục đứng thứ hai. Năm 2000 là năm lỗ thủng lớn nhất. Lỗ thủng lớn do gió lặng và thời tiết rất lạnh. Năm 2004. Tháng 9 năm 2004, lỗ thủng là 9,4 triệu dặm vuông. Lỗ thủng này nhỏ hơn năm 2003, có thể do thời tiết Cực Nam tương đối ấm. Năm 2005. Lỗ thủng ở tầng Ôzôn phía trên Cực Nam xuất hiện lớn hơn năm ngoái nhưng vẫn nhỏ hơn năm 2003. Lỗ thủng năm 2005 che phủ khoảng 10 triệu dặm vuông. Theo số liệu về thời tiết của Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) cho thấy mùa đông 2005 ấm hơn năm 2003, nhưng lạnh hơn năm 2004. Kích thước lỗ thủng năm 2005 gần mức trung bình năm 1995-2004. Lỗ thủng này lớn hơn năm 2004, nhưng nhỏ hơn năm 2003. Năm 2008. lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực có diện tích đến 27 triệu km2. Con số này lớn hơn nhiều so với diện tích lớn nhất của nó được ghi nhận năm 2007 là 25 triệu km2. II.3.4.2 Các hiệp ước bảo vệ tầng ozone. - Hàng năm, vào ngày 16/9, cộng đồng quốc tế đều tiến hành kỷ niệm Ngày Thế giới Bảo vệ tầng Ozone với mục đích nhắc lại tính cần thiết phải tăng cường hợp tác Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 14 quốc tế để hạn chế các nguy cơ mà hoạt động của con người có thể gây ra cho trái đất. - Ngày ký kết Nghị định thư Montreal về các chất làm suy giảm tầng Ozone, 16/9/1987 đã được thế giới chọn làm Ngày Thế giới Bảo vệ tầng Ozone - Hiệp định Viena bảo vệ tầng Ozone – 1985 các nước đã kí công ước viên có 22 nước tham gia, đề ra các biện pháp bảo vệ tầng ozon. - Ngày 16/9/1987 Nghị định thư Montreal có 40 nước ký tên cam kết giảm sản xuất và tiêu thụ 5 loại CFC theo từng giai đoạn.Mức sản xuất và tiêu thụ năm 1989 sẽ bằng mức năm 1986, đến năm 1994 và 1996 chỉ còn 80 và 50% mức đó. Còn các nước đang phát triển sẽ được chấp nhận có thể tăng chút ít cho đến năm 1990 nhưng đến 1994 sẽ giảm 90% và đến năm 1999 lại giảm thêm 65% nữa. - Năm 1989, các nước kí kết công ước và nghị định thư bảo vệ tầng ozon tự mình ngăn cấm nhập khẩu các chất được quy định trong các văn kiện nói trên từ các nước không tham gia kí kết. - Ngày 28/9/1990, 70 nước họp ở Luân Đôn lại cam kết giảm thêm mức sản xuất và sử dụng chất CFC đã quy định trong các văn kiện kí trước đây để đến năm 2000 và 2005 thì cấm hoàn toàn. - Ngày 22/2/1992, các bộ trưởng Môi trường của Cộng đồng châu Âu họp ở Estoril (Bồ Đào Nha) quyết định cấm CFC từ năm 1995. Năm 1993 bắt buộc phải thu hồi các chất CFC đã sử dụng làm chất lỏng gây lạnh có trọng lượng quá 2kg. - Từ 5 đến 12/7/1995, Hội nghị Viên (Áo) lên án sử dụng chất bromua trong nông nghiệp nhiệt đới. Cấm các nước công nghiệp hóa dùng hóa chất này kể từ năm 2010, sau khi giảm dần từng năm một.Còn các nước đang phát triển đến năm 2002 sẽ chỉ sử dụng ngang mức bình quân của năm 1995-1998. - Ngày 1/1/1996, cấm sản xuất CFC trong các nước công nghiệp phát triển trừ CFC dùng trong tủ lạnh và mút cứng. - Hiện đã có 191 nước và vùng lãnh thổ phê chuẩn và thực hiện Nghị định thư Montreal. Đến năm 2007 đã loại trừ được 97% lượng sản xuất và sử dụng các chất chính làm suy giảm tầng ozone (CFC, Halon, CTC) từ 1,5 tỷ tấn Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 15 năm 1989 xuống còn 52 triệu tấn vào năm 2007 và các chất này sẽ được loại trừ hoàn toàn vào cuối năm 2009. Quỹ đa phương về ozone do các nước phát triển đóng góp trong 20 năm qua đã chi 2,475 tỷ USD cho các nước đang phát triển để thực hiện các cam kết quốc gia trong khuôn khổ Nghị định thư Montreal. Thực hiện Nghị định thư Montreal đã giúp giảm được 25 tỷ tấn CO2 do các chất làm suy giảm tầng ozone thải ra; đồng thời tránh được hàng chục triệu ca ung thư da, tiết kiệm được hàng ngàn tỷ USD chi phí cho chăm sóc sức khỏe. Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 16 CHƯƠNG 3: KHÍ CFC & LỖ THỦNG TẦNG OZONE. III.1Tổng quan về khí CFC Chlorofuorocarbons (viết tắt là CFCs) có các tên thương mại là CFC-12, CFC-113... Trong đó con số hàng trăm cộng thêm 1 dùng để chỉ số carbon có trong hợp chất này; số hàng chục trừ đi một chỉ số hydrogen có trong hợp chất này và số hàng đơn vị chỉ số fluorine có trong hợp chất này. Ví dụ CFC -113 có 2 carbon, 0 hydrogen và 3 fluorine; CFC -12 có 1 carbon, 0 hydrogen và 2 fluorine. CFCs được tổng hợp đầu tiên vào năm 1928 để sử dụng như là chất sinh hàn. Đến năm 1930 CFCs được thương mại hóa bởi công ty Du Pont. Vào năm 1988 lượng CFCs tiêu thụ ước khoảng trên 1 tỉ kg. Từ khi có khái niệm Freon – 12 vào năm 1930, việc sử dụng chất tải lạnh này được tăng cường nhanh chóng, Hợp chất CF2Cl2 ( F-12) dưới tên gọi “Freon” và “Genetron”- chất tải lạnh ”huyền dịu” có gốc CFC. Hơn ¾ sản lượng CFC trên thế giói thuộc về Hoa Kì. Tính độc và hoạt tính hoá học thấp, không cháy và không gây kích thích. CFC 11 hoặc CFCl3 hoặc CFCl2 hoặc CF2Cl2 (còn gọi là freon 12 hoặc F12) là những chất thông dụng của CFCS Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 17 Bảng III.1: Các chất CFC chủ yếu Chất CFC Phạm vi sử dụng freon 11- triclofloruametan CFCl3 hệ thống điều hoà không khí, hệ thống lạnh, chất bọt làm sạch,chất đẩy sol khí Freon 12 – Diclofloruanmetan CF2Cl2 Hệ thống lạnh, vhất đẩy sol khí, chất khử trùng Freon 12- CF3Cl Hệ thống lạnh Freon 22- CHF2Cl Chất đẩy sol khí Freon 114- CF2ClCF2Cl(C2F4Cl2) Hệ thống lạnh, chất btj làm sạch, chất đẩy sol khí Freon 115- CF2ClCF3 (C2F5Cl) Chất halon:CF2ClBr Dập tắt lửa CFC cũng như các chất halon là các chất có tính ổn định cao. Tuy nhiên bức xạ cực tím (sóng ngắn) xuất hiện trong tầng bình lưu phân li chúng. Các phân tử Cl, F, Br của CFC và halon được biến đổi thành các nguyên tử (gốc) tự do hoạt tính nhờ các phản ứng quang hoá: CFCl3 + hv ’ CFCl2 + Cl CFCl2 + hv ’ CFCl + Cl CF2Cl2 + hv ’ CF2Cl + Cl CF2Cl + hv ’ CFCl + Cl Các nguyên tử Cl, F, Br tác dụng huỷ diệt O3 theo phản ứng: Cl + O3 ’ ClO + O2 ClO +O3 ’ Cl +2O2 Như vậy một nguyên tử Cl (hay F, Br) có thể tác dụng với 100000 phân tử O3 để biến O3 thành O2. Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 18 Nồng độ, thời gian và tác dụng phân huỷ O3 của một số CFC như sau: Bảng III.2:Các số liệu một số hợp chất CFC gây lỗ thủng tầng Ozone Tên gọi Công thức hoá học Nồng độ trong khí quyển toàn cầu (ppb) Thời gian tồn tại trong khí quển (năm) Tỉ lệ phát thải đến tầng bình lưu (%) Tác dụng phân huỷ O3 ở tầng bình lưu (107 kg/năm) Metil clorua CH3CL 0.62 2 – 3 <=3 6.1 CFC (Freon)11 CFCl3 0.28 ~ 83 100 2.7 CFC (Freon) 12 CF2Cl2 0.48 >80 100 3.9 Cacbon tetraclorua CCl4 0.12 50 <=100 1.2 Tricloetan CH3CCl3 0.12 ~9 9 3.8 III.2.Nguyên nhân hình thành khí CFC CFC được sử dụng rất rộng rãi làm chất tải lạnh ( trong hệ thống điều hoà không khí và thiết bị lạnh). CFC cũng được sử dụng như chất đẩy và làm tan sol khí. Năm 1940 người ta đã phát triển loạt CFC được chế tạo dễ dàng làm chúng được nhanh chóng phổ biến trong nhiều lĩnh vực như chất đẩy khí, dung môi làm sạch, bọt nhựa, bao bì đựng thức ăn, chất khử trùng dụng cụ phẫu thuật, y tế, thuốc xông miệng, làm sạch và tẩy nhờn dụng cụ điện.v.v… Do CFC có tính ăn mòn cao và độc (tuy độ độc thấp), việc sử dụng chúng đã hạn chế nhiều Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 19 III.3.Cơ chế phân hủy ozon của khí CFCs Khi CFCs đến được tầng bình lưu, dưới tác dụng của tia cực tím nó bị phân hủy tạo ra Chlor nguyên tử, và Chlor nguyên tử có tác dụng như một chất xúc tác để phân hủy Ozone. Một nguyên tử Chlor có thể phá hủy 100.000 phân tử ozone. Methyl bromide khi lên đến tầng bình lưu sẽ bị tia cực tím phân hủy để cho ra Brom nguyên tử, một nguyên tử brom có khả năng phá hủy các phân tử ozone gấp 40-50 lần một nguyên tử chlor. Nếu các CFC phân tử tồn tại lâu, thời gian tái tạo phải tính bằng thập kỷ. Người ta tính rằng một phân tử CFC mất trung bình là 15 năm để đi từ mặt đất lên đến các tầng trên của khí quyển và có thể ở đó khoảng một thế kỷ, phá hủy đến cả trăm ngàn phân tử ôzôn trong thời gian này. Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 20 Hoạt động của các núi lửa sẽ phóng thích vào khí quyển một lượng lớn chlorine, nhưng nó dễ hoà tan vào hơi nước trong khí quyển và sẽ theo mưa rơi trở xuống Trái đất. Trong khi đó CFCs không bị phân hủy ở tầng đối lưu và không hòa tan vào hơi nước, do đó nó có thể dễ dàng lên đến tầng bình lưu. Các kết quả đo đạt từ 1985 cho thấy, việc gia tăng nồng độ của chlorine ở tầng bình lưu tỷ lệ thuận với lượng CFC sản xuất, sử dụng và phóng thích bởi các hoạt động của con người. III.4.Ảnh hưởng khí CFCs đến tầng ozone Khí CFCS đi vào tầng bình lưu và tích luỹ trong thời gian dài(nhiều năm), làm thoát ra các gốc Cl,F, Br tự do - những chất này phá huỷ Ozone ở tầng bình lưu và hậu quả của nó là lớp Ozone bị loãng. Những chỗ loang lổ Ozone do bị loãng được hiểu là “lỗ thủng ozone”.Lổ thủng của tầng ozone theo định nghĩa của Cục Môi Trường (EPA) Mỹ là khu vực có hàm lượng ozone thấp hơn 220 đơn vị dobson (DU). CFC là chất ô nhiễm chịu trách nhiệm chính cùng với NOx, CH4 là những chất chủ yếu gây lỗ thủng Ozone. Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 21 CHƯƠNG4. HẬU QUẢ& BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU CÁC YẾU TỐ GÂY THỦNG TẦNG OZONE IV.1 Hậu quả Thủng tầng ozone, một lượng lớn tia tử ngoại sẽ chiếu thẳng xuống Trái Đất. Từ đó, con người và động thực vật phải gánh chịu những hậu quả nặng nề sau: ü Tăng khả năng mắc bệnh về mắt đặc biệt là bệnh đục thủy tinh thể. Phá hủy hệ thống miễn dịch của cơ thể người và động vật Hủy hoại các sinh vật nhỏ. ü Làm mất câng bằng hệ sinh thái động thực vật biển. Ở thực vật: lá cây hư hại, quang hợp bị ngăn trở, tăng trưởng chậm, giảm năng suất, đột biến thậm chí có thể gây chết cây nếu liều lượng nặng. Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 22 Bảng IV.1: Tác động của Ozon đối với thực vật Loại cây Nồng độ Ozon (ppm) Thời gian tác động Biểu hiện gây hại Củ cải 0.050 20 ngày (8h/ngày) 50% lá chuyển sang màu vàng Thuốc lá 0.100 5.5h Giảm 50% phát triển phấn hoa Đậu tương 0.050 - Giảm sinh trưởng từ 14,4 - 17% Yến mạch 0.075 19h Giảm cường độ quang hợp Bảng IV.2: Tác động của Ozon tới sức khoẻ của con người Nồng độ Ozon (ppm) Biểu hiện gây bệnh 0 - 0,2 Không gây bệnh 0,3 Mũi và họng bị tấy rát 1 - 3 Gây mệt mỏi, bải hoải sau 2 h tiếp xúc 8 Nguy hiểm đối với phổi IV.2 Biện pháp: Một số biện pháp hữu hiệu bảo vệ tầng ozone: Hạn chế và cuối cùng là chấm dứt hoàn toàn việc sử dụng và sản xuất CFC cũng như các chất hóa học gây suy giảm tầng ozone như: tetraclorit cacbon, hợp chất brom (halon),methylchlorofrom...cụ thể là: Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 23 - Khuyến khích hạn chế sử dụng năng lượng hạt nhân, từng bước nghiên cứu sử dụng năng lượng sạch như: năng lượng mặt trời, năng lượng gió, sóng biển… - Xử lý ô nhiểm cục bộ trong từng khu công nghiệp, từng nhà máy, từng công đoạn sản xuất riêng biệt để giảm thiểu các loại bụi và khí độc hại vào bầu khí quyển. - Áp dụng chính sách thuế rác thải chất ô nhiêm - Xây dựng nhà máy xử lý khí thải công nghiệp và sinh hoạt - Tuyên truyền, giáo dục rộng rãi việc bảo vệ môi trường cho mọi người, làm cho họ hiểu bảo vệ môi trường – bảo vệ tầng ozone là bảo vệ sự sống của chính họ Đối với thế giới: Năm 1985 Công ước Viên và Nghị định thư Montreal bắt đầu có hiệu lực nhằm mục đích từng bước ngăn chặn việc sử dụng những loại hóa chất có thể phá hủy tầng ôzon, đánh dấu sự ra đời của Ngày quốc tế bảo vệ tầng Ozon .Hiện nay việc triển khai Nghị định thư Montreal đã góp phần đáng kể làm giảm hơn 1,5 triệu tấn hóa chất hàng năm mà có thể phá hủy tầng ozon Theo qui định của Nghị định về chất suy giảm tầng ozon ,với các nước phát triển phải loại trừ hoàn toàn sản xuất và sử dụng các chất CFC Và Halon vào năm 1996 và chất HCFC vào năm 2020 -Đối với các nước đang phát triển như nước ta sẽ được ưu đãi sử dụng các chất CFC và Halon đến năm 2010 và chất HCFC vào năm 2040. Với mức tiêu thụ dưới 0,004 kg /đầu người/năm ,Việt Nam được coi là một trong những nước có lượng tiêu thụ CFC thấp gần 300 lần so với nhóm nước mà nghị định thư qui định Nghiên cứu loại bỏ các gốc tự do Clo, NOx... khỏi chu kỳ này bằng cách tạo nên các nguồn chứa khác như axít clohydric và clo nitrat (ClONO2).Hạn chế tác nhân phá hủy ozon Đối với nước ta : - Trong giai đoạn từ nay đến 2010 để có thể loại trừ được hoàn toàn tiêu thụ các chất CFC và Halon , Nghiên cứu thay thế chất làm lạnh CFC bằng chất Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 24 làm lạnh khác ít ảnh hưởng đến môi trường như : hướng tới sử dụng R-134a ( ga lạnh an toàn ) và sử dụng trong hầu hết các loại tủ lạnh và điều hòa không khí ô tô đời mới . - Nghiên cứu sản xuất nhiên liệu phục vụ cho giao thông vận tải ít gây ảnh hưởng đến môi trường như sử dụng nguồn nhiên liệu mặt trời... - Cung cấp đánh giá chất lượng môi trường đối với mỗi quốc gia, mỗi địa phương để kịp thời đưa ra các biện pháp xử lý về môi trường. - Đối với các nhà máy sản xuất cần phải xữ lý chất thải trước khi đưa ra môi trường. - Dùng chính sách thuế chất thải ô nhiễm đối với các nhà máy công nghiệp. - Cảnh báo kịp thời ô nhiễm môi trường, suy thoái môi trường - Ngăn chặn và kịp thời xử lý cháy rừng, phá rừng bừa bãi, phát động phong trào trồng cây gây rừng. - Giáo dục, tư vấn, tuyên truyền, vận động và hỗ trợ để các doanh nghiệp vừa và nhỏ cải tiến công nghệ nhằm loại trừ và ngăn chặn các hoạt động có ảnh hưởng có hại tới sự suy giảm tầng Ozon. Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 25 CHƯƠNG V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ V.1. Kết luận: Qua quá trình nghiên cứu nhóm chúng tôi đã tìm hiểu và xác định rõ được vai trò quan trong của tầng ozon trong việc bảo vệ trái đất chống lại các tia chủ yếu là tia cực tím ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và sinh vật . hiện nay tầng ozon đang bị suy giảm nghiêm trọng do các hoạt động sản xuất công nghiệp , sinh hoạt và giao thông . vì thế nhóm chúng tôi đã tìm hiều và đưa một số giải pháp nhằm hạn chế tác động đến tầng ozon V.2.Kiến nghị Trên cơ sở nghiên cứu xu hướng biến động tầng Ozon khí quyển ở Viêt Nam nhằm xây dựng định hướng phát triển kinh tế - xã hội, bảo vệ súc khoẻ cộng đồng và sử dụng hợp lý tài nguyên. Chúng tôi kiến nghị loại trừ triệt để các chất làm suy giảm tầng Ozon (ODS), tuân thủ theo Công ước Vienna (1985), Nghị định thư Montreal (1987) và chương trình Quốc gia về bảo vệ tầng Ozon do Thủ tướng Chính phủ phê duyệt (06/1995) - Kiểm soát chặt chẽ việc nhập khẩu, tiêu thụ các chất ODS, điều chỉnh chính sách thuế hạn ngạch để hạn chế tối đa việc nhập khẩu các chất ODS. - Khuyến khích đầu tư, nghiên cứu và phát triển những vật liệu thay thế vật kiệu gây nguy hại tới tầng Ozon. - Giáo dục, tư vấn, tuyên truyền, vận động và hỗ trợ để các doanh nghiệp vừa và nhỏ cải tiến công nghệ nhằm loại trừ và ngăn chặn các hoạt động có ảnh hưởng có hại tới sự suy giảm tầng Ozon. Hợp tác toàn diện với các quốc gia trong khu vực và quốc tế để nhận được chuyển giao công nghệ cao với giá ưu đãi hoặc được bồi hoàn trực tiếp bằng tiền để giải quyết những hậu quả về môi trường và sức khoẻ y tế và cộng đồng. . Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bảo vệ môi trường không khí , Hoàng Thị Hiền – bùi sỹ lý, nhà xuất bản xây dựng Hà Nội 2007 2. 3. 4. 5. 6. &op=ndetail&n=20&nc=89 7. 8. %A3m_%C3%B4z%C3%B4n 9. 10. otrinh/MrViet/Bai4.htm