Bài giảng Hóa học môi trường không khí (TS. Nguyễn Nhật Huy)

1 PHẦN TS Nguyễn Nhật Huy nnhuy@hcmut.edu.vn Nội dung Chương 1: Khí hóa học khí Chương 2: Nguồn gốc tác hại ô nhiễm khơng khí Chương 3: Bụi khí Chương 4: Các chất nhiễm khơng khí vơ Chương 5: Các chất nhiễm khơng khí hữu Chương 6: Khói quang hóa Sách  Sách giáo trình [1] Trần Ngọc Chấn, Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải, Tập 1, Ơ nhiễm khơng khí tính tốn khuếch tán chất nhiễm, NXB KHKT, 2000  Sách tham khảo [2] J.H Seinfeld and S.N Pandis, Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change, 2nd Edition, John Wiley & Sons, 2006 [3] S.E Manahan, Environmental chemistry, 7th Edition, Lewis, 2000 [4] C.N Hewitt and A.V Jackson, Atmospheric Science for Environmental Scientists, Willey - Blackwell, 2010 Hóa học mơi trường khơng khí  Chương 1: Khí hóa học khí 1.1 Giới thiệu khí hóa học khí 1.2 Tầm quan trọng khí 1.3 Tính chất vật lý khí 1.4 Nghịch đảo nhiệt nhiễm khơng khí 1.5 Khí hậu tồn cầu vi khí hậu 1.6 Phản ứng khí Hóa học mơi trường khơng khí  Chương 2: Nguồn gốc tác hại nhiễm khơng khí 2.1 Nguồn gốc nhiễm khơng khí 2.2 Tác hại nhiễm khơng khí Hóa học mơi trường khơng khí  Chương 3: Bụi khí 3.1 Bụi khí 3.2 Trạng thái vật lý bụi khí 3.3 Các trình vật lý hình thành bụi 3.4 Các q trình hóa học hình thành bụi 3.5 Cấu tạo bụi vô bụi hữu Hóa học mơi trường khơng khí  Chương 4: Các chất nhiễm khơng khí vơ 4.1 Các khí nhiễm vơ 4.2 Q trình phát sinh kiểm sốt CO 4.3 Quá trình phát sinh SO2 Các phản ứng với SO2 khí 4.4 NOx khí 4.5 Sự chuyển hóa tượng biến đổi chất khí vơ khí Hóa học mơi trường khơng khí  Chương 5: Các chất nhiễm khơng khí hữu 5.1 Các hợp chất hữu khí 5.2 Các hợp chất hữu từ nguồn gốc tự nhiên 5.3 Các hợp chất chứa oxi 5.4 Các hợp chất hữu chứa halogen, lưu huỳnh, Nito Hóa học mơi trường khơng khí  Chương 6: Khói quang hóa 6.1 Giới thiệu tổng quan hình thành khói quang hóa 6.2 Sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa 6.3 Các phản ứng hình thành khói quang hóa hợp chất hữu khí 6.4 Các sản phẩm vơ từ khói quang hóa 6.5 Ảnh hưởng khói quang hóa Hóa học mơi trường khơng khí  Đánh giá  Điểm phần hóa khí: 30%  Bài tập (trên lớp + nhà): 40% • Làm (lấy điểm cao nhất)  Bài thi cuối kỳ: 60% • Đề mở  Ghi chú:  Sinh viên học mang theo để làm tập  Máy tính bỏ túi  Giấy trắng 10 6.3 Phản ứng hình thành từ hợp chất hữu 15 Phản ứng quang hóa NO2 + hν (λ < 420 nm) → NO + O Phản ứng với oxy O2 + O + M → O3 + M O3 + NO → NO2 + O2  Phản ứng thứ hai diễn nhanh hơn, nên nồng độ O3 thường giữ mức thấp nồng độ NO đạt giá trị thấp  Nồng độ O3 dọc theo xa lộ thường thấp xe cộ thải NO 6.3 Phản ứng hình thành từ hợp chất hữu 16 Sự tạo thành gốc hữu tự từ hydrocarbon O + RH → R• + sản phẩm khác O3 + RH → R• + sản phẩm khác Phản ứng dây chuyền, phân nhánh kết thúc NO + ROO• → NO2 + sản phẩm khác NO2 + R• → sản phẩm (PAN,…)  Phản ứng sau thường phản ứng kết thúc NO2 cố định PAN 6.3 Phản ứng hình thành từ hợp chất hữu  Các phản ứng tạo thành khói quang hóa 17 6.3 Phản ứng hình thành từ hợp chất hữu  Các 18 chất oxy hóa khói quang hóa  Được tính khả oxy hóa iodide (I-) thành iodine (I2)  Chất oxy hóa hình thành từ phản ứng hydrocarbon NOx ánh sáng UV chủ yếu ozone, cịn có H2O2, organic peroxide (ROOR'), organic hydroperoxide (ROOH), peroxyacetyl nitrate (PAN) peroxybenzoyl nitrate (PBN) PAN PBN Nồng độ ozone phụ thuộc nồng độ ban đầu VOCs NOx 19 6.3 Phản ứng hình thành từ hợp chất hữu  Độ phản ứng chất hữu CO với gốc OH• 20 6.4 Các sản phẩm vơ từ khói quang hóa 21 sản phẩm vơ quan trọng từ khói quang hóa sulfate nitrate  Hai  Các chất oxy hóa có khói quang hóa bao gồm O3, NO3, N2O5 gốc HO•, HOO•, O, RO•, and ROO•  SO2 + O (từ O, RO•, ROO•) → SO3 → H2SO4, sulfates  HO• + SO2 → HOSOO•  N2O5 + H2O → 2HNO3  HO• + NO2 → HNO3  NH3 + HNO3 → NH4NO3 6.5 Ảnh hưởng khói quang hóa 22  Ảnh hưởng đến sức khỏe thoải mái người  Ozone 0.15 ppm gây ho, khò khè, co thắt phế quản, kích ứng hệ hơ hấp người khỏe mạnh  Các hợp chất peroxyacyl nitrate có tính oxy hóa aldehyde khói quang hóa gây kích ứng mắt 6.5 Ảnh hưởng khói quang hóa  Ảnh 23 hưởng đến sức khỏe thoải mái người 6.5 Ảnh hưởng khói quang hóa  Gây 24 hư hại vật liệu  Cao su có lực cao với ozone nên bị nứt hư hỏng 6.5 Ảnh hưởng khói quang hóa  Ảnh 25 hưởng đến khí  Sinh bụi khói hữu với thành phần rượu, andehit, ketone, acid hữu cơ, este, nitrat hữu  Hydrocarbon xanh tạo thành phần tạo nên bụi hữu khói quang hóa 6.5 Ảnh hưởng khói quang hóa  Ảnh hưởng đến khí 26 6.5 Ảnh hưởng khói quang hóa  Gây 27 độc cho  Do chất oxy hóa khói quang hóa: O3, PAN, NOx, HO2•,  PAN có độ độc cao nhất, thường có nồng độ thấp  NOx thường có nồng độ cao, độ độc thấp  HO2• thường có nồng độ thấp  O3 chất gây hại nhiều • Chỉ cần O3 với nồng độ 0.06 ppm tạm thời giảm quang hợp xanh nửa 6.5 Ảnh hưởng khói quang hóa  Tác hại đến cối  PAN 28 6.5 Ảnh hưởng khói quang hóa  Tác hại đến cối  Ozone 29 ... Blackwell, 2010 Hóa học mơi trường khơng khí  Chương 1: Khí hóa học khí 1.1 Giới thiệu khí hóa học khí 1.2 Tầm quan trọng khí 1.3 Tính chất vật lý khí 1.4 Nghịch đảo nhiệt nhiễm khơng khí 1.5 Khí hậu... cầu vi khí hậu 1.6 Phản ứng khí Hóa học mơi trường khơng khí  Chương 2: Nguồn gốc tác hại nhiễm khơng khí 2.1 Nguồn gốc nhiễm khơng khí 2.2 Tác hại nhiễm khơng khí Hóa học mơi trường khơng khí. .. hình thành khói quang hóa hợp chất hữu khí 6.4 Các sản phẩm vơ từ khói quang hóa 6.5 Ảnh hưởng khói quang hóa Hóa học mơi trường khơng khí  Đánh giá  Điểm phần hóa khí: 30%  Bài tập (trên lớp