Đang tải... (xem toàn văn)
Sơ lược: Đại cương về môi trường Ô nhiễm khí quyển Hoá học địa quyển Hóa học thủy quyển Ô nhiễm môi trường nước Khái quát môi trường Việt Nam Sơ lược: Đại cương về môi trường Ô nhiễm khí quyển Hoá học địa quyển Hóa học thủy quyển Ô nhiễm môi trường nước Khái quát môi trường Việt Nam
Hóa kỹ thuật môi trường GV. Trần Quang Ngọc Bộ môn : Công nghệ kỹ thuật môi trường Viện CN Sinh học – Môi trường Ngoctq@ntu.edu.vn Trường đại học Nha Trang Mục đích của môn học - Hiểu biết về cấu trúc và thành phần các quyển - Hiểu biết các quá trình hóa học tự nhiên - Hiểu biết trên phương diện hóa học các vấn đề do con người gây ra đối với môi trường tự nhiên - Hiểu biết về các hệ thống cung cấp năng lượng - Cơ sở hóa học của các phương pháp xác định các chỉ tiêu môi trường - Cơ sở của các phương pháp xử lí ô nhiễm môi trường bằng phương pháp hóa học - Làm quen với những vấn đề liên quan đến năng lượng và ảnh hưởng của nó lên môi trường trong thế kỉ 21 Những kiến thức cần trang bị Cần trang bị: - Hóa học đại cương - Hóa phân tích - Hóa keo - Hóa keo - Biết tra cứu và tìm kiếm tài liệu (thư viện, Internet…) Cần có: - Sự hứng thú khám phá môi trường của chúng ta - Khả năng tham gia thảo luận - Trung thực trong công việc Đánh giá kết quả học tập Kiểm tra giữa học kỳ (40%): - kiểm tra viết Bài thi cuối khóa (60%): - đề thi tự luận - sử dụng mọi tài liệu liên quan Tài liệu tham khảo 1. GIÁO TRÌNH HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG, Đặng Đình Bạch, Nguyễn Văn Hải, NXB Khoa học và Kỹ thuật , 2006 2. HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG, Đặng Kim Chi, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2001 3. ENVIRONMENTAL CHEMISTRY, John Wright, Routledeg, 2003 4. ENVIRONMENTAL CHEMISTRY, Stanley E. Manahan, Lewis Publishers, 2000 5. ENVIRONMENTAL SOLUTIONS, Franklin J. Agardy, Nelson Leonard Nemerow, Elsevier Academic Press, 2005 6. POLLUTION ATMOSPHERIQUE Des processus à la modélisation, Bruno Sportisse, Springer, 2008 7. ENVIRONMENTAL CONTAMINANTS Assessment and Control, Daniel A. Vallero, Elsevier Academic Press, 2004 10 vấn đề của nhân loại trong 50 năm đầu của thế kỷ 21 1. Năng lượng 2. Nước 3. Lương thực 4. Môi trường 5. Nghèo đói 5. Nghèo đói 6. Khủng bố và chiến tranh 7. Bệnh tật 8. Giáo dục 9. Dân chủ 10.Dân số 2008 : 7 tỷ người 2050 : ~10 tỷ người Việt nam (2008) : 84 triệu người (đông dân thứ 13 trên thế giới, diện tích xếp thứ 65) Mật độ dân số : 254 người/km 2 (chuẩn LHQ : 35 - 40 người/km 2 ) Phát triển bền vững « Phát triển bền vững là "sự phát triển có thể đáp ứng được những nhu cầu hiện tại mà không ảnh hưởng, tổn hại đến những khả năng đáp ứng nhu cầu của các thế hệ tương lai » (theo Ủy ban Môi trường và Phát triển Thế giới – WCED) Kinh tế Xã hội Môi trường Dung hòa 3 lĩnh vực chính: CHƯƠNG TRÌNH I. ĐẠI CƯƠNG VỀ MÔI TRƯỜNG Khí quyển N Thủy quyển Sinh quyển Địa quyển Năng lượng II. Hóa học khí quyển 1. Cấu trúc và thành phần hóa học của khí quyển 2. Các loại phản ứng trong khí quyển – Sự ô nhiễm không khí về mặt hóa học 2. Các loại phản ứng trong khí quyển – Sự ô nhiễm không khí về mặt hóa học 4. Phương pháp đánh giá và giám sát chất lượng không khí 3. Một số ảnh hưởng toàn cầu của ô nhiểm khí quyển 5. Xử lí khí thải bằng phương pháp hấp thụ III. Hóa học thủy quyển 1. Chu trình và đặc điểm của nước trong tự nhiên 3. Sự hòa tan của các khí trong nước 2. Hóa học của nước tự nhiên 3. Sự hòa tan của các khí trong nước 4. Sự tạo phức chất trong nước tự nhiên và nước thải 5. Ô nhiễm môi trường nước 6. Các chỉ tiêu đánh giá nước thải - các phương pháp xác định các chi tiêu 7. Xử lí các chất ô nhiễm trong nước bằng phương pháp hóa học IV. Hóa học địa quyển 1. Cấu trúc và thành phần hóa học của thạch quyển 2. Những chất dinh dưỡng vi lượng, đa lượng và chu trình NPK 2. Những chất dinh dưỡng vi lượng, đa lượng và chu trình NPK 3. Sự ô nhiễm thạch quyển 4. Kiểm soát ô nhiễm đất KHÍ QUYỂN I. Cấu trúc khí quyển KHÍ QUYỂN I.1. Tầng đối lưu (troposphere) I. Cấu trúc khí quyển (tt) -Chiếm 70 % khối lượng khí quyển - Độ cao từ 0 đến 11 km (8 km ở 2 cực, 18 km ở xích đạo) - Nhiệt độ giảm dần theo độ cao (+40°C đến -50°C) - Quyết định khí hậu của trái đất - Thành phần: N 2 , O 2 , CO 2 và hơi nước Lớp tạm dừng (tropopause): - Nhiệt độ thấp: - 56°C - Nghịch chuyển biến thiên nhiệt độ KHÍ QUYỂN I.1. Tầng đối lưu (troposphere) I. Cấu trúc khí quyển (tt) - Nghịch chuyển biến thiên nhiệt độ Phản ứng quan trọng trong tầng đối lưu: - Phản ứng tổng hợp quang hóa - Phản ứng cố định nitơ để tổng hợp đạm KHÍ QUYỂN I.2. Tầng bình lưu (stratosphere) I. Cấu trúc khí quyển (tt) - Độ cao từ 11 đến 50 km - Nhiệt độ tăng theo độ cao từ -56°C đến -2°C - Thành phần: chủ yếu là O 3 , ngoài ra còn có N 2 , O 2 O 3 + hν (λ : 220 - 330 nm) → O 2 + O + Q (làm tăng nhiệt độ) Phản ứng chủ yếu ở tầng bình lưu là các phản ứng quang hóa của O 3 , O 2 , NO, NO 2 … sinh ra các gốc hóa học hoạt hóa. KHÍ QUYỂN I.2. Tầng bình lưu (stratosphere) I. Cấu trúc khí quyển (tt) Tầng ozon (phía trên đỉnh tầng đối lưu và phần dưới của tầng bình lưu): lá chắn bảo vệ cho cuộc sống trên bề mặt Trái đất, tránh được tác dụng có hại của tia tử ngoại từ ánh sáng Mặt trời. KHÍ QUYỂN I.3. Tầng trung lưu (mesosphere) I. Cấu trúc khí quyển (tt) - Độ cao từ 50 đến 85 km - Nhiệt độ giảm theo độ cao từ - 2 ° C đến - 92 ° C (do không có nhiều các - Nhiệt độ giảm theo độ cao từ - 2 ° C đến - 92 ° C (do không có nhiều các phần tử hóa học hấp thụ tia tử ngoại, đặc biệt là ozon) - Thành phần: chủ yếu là O 2 + , NO + KHÍ QUYỂN I.4. Tầng nhiệt (thermosphere) I. Cấu trúc khí quyển (tt) - Độ cao từ 85 đến 100 km - Nhiệt độ tăng theo độ cao từ - 92 ° C đến 1200 ° C - Nhiệt độ tăng theo độ cao từ - 92 ° C đến 1200 ° C - Thành phần: chủ yếu là O 2 + , O + , O, e - , NO + , CO 3 2- , NO 2 - , NO 3 - KHÍ QUYỂN II. Sự hình thành và thành phần của khí quyển II.1. Sự hình thành khí quyển CO 2 , N 2 hơi nước Tia tử ngoại, sấm chớp, tia phóng xạ Amino axit, đường Các dạng sống đầu tiên Hơi nước Sấm chớp bức xạ Mặt trời O 2 CO 2 + H 2 O + hν → {CH 2 O} + O 2 ↑ Quang hợp: Oxi trong khí quyển tăng → thực vật phức tạp phát triển và các loại động vật tiêu thụ oxi cũng phát triển → cân bằng oxi trong khí quyển [...]... 4,50 .10 -3 ppm-2 min -1 k4 = 1, 38 .10 4 ppm -1 min -1 k = 2,95 .10 ppm min k3 = 2,95 .10 1 ppm -1 min -1 k2 = 2,33 .10 -5 ppm-2 min -1 k1 ph thu c cư ng đ ánh sáng 298K 8 NO3 + NO2 → N2O5 k10 = 1, 38 .10 1 ppm -1 min -1 H ng s t c đ 9 N2O5 → NO2 + NO3 k10 = 0,46 .10 -1 ppm -1 min -1 Ph n ng 10 NO2 + O3 → NO3 + O2 Stt 11 III Các lo i ph n ng trong khí quy n S ô nhi m không khí v m t hóa h c ng quang hóa c a NOx trong khí quy n (tt)... t hóa h c ng quang hóa c a NOx trong khí quy n (tt) KHÍ QUYỂN III.2 Ph n 7 6 5 4 3 3 2 1 2NO + O2 → 2NO2 O + NO + M → NO2 + M NO3 + NO → 2NO2 O + NO2 + M → NO3 + M O + NO2 → NO + O2 O + NO → NO + O O3 + NO → NO2 + O2 O + O2 + M → O3 + M NO2 +hν → NO + O k9 = 4,43 .10 3 ppm -1 min -1 k8 = 7,62 .10 -10 ppm-2 min -1 k7 = 2,34 .10 -3 ppm-2 min -1 k6 = 1, 48 .10 4 ppm -1 min -1 k5 = 4,50 .10 -3 ppm-2 min -1 k4 = 1, 38 .10 4... ng khác: KHÍ QUYỂN ng c ng trong h NOx, H2O, CO và không khí k = 1, 5 .10 4ppm-1min -1 III.3 Các ph n HO• + NO2 → HNO3 k = 1, 2 .10 4ppm-1min -1 PƯ r t nhanh HO• + NO → HNO2 HO• + CO → CO2 + H• H• + O2 + M → HO•2 + M• G c t do hydropeoxyl s oxi hóa NO thành NO2 HO•2 + NO → HO• + NO2 III Các lo i ph n ng trong khí quy n S ô nhi m không khí v m t hóa h c ng c ng trong h NOx, H2O, CO và không khí KHÍ QUYỂN III.3... u Bi n đ i hóa h c trong môi trư ng M Môi trư ng ng quang hóa trong khí quy n (tt) KHÍ QUYỂN III .1 Ph n Ch t gây ô nhi m sơ c p - Sulfua dioxit (SO2) - Oxit nitơ (NOx) - Cacbon monoxit (CO) - Các hydrocacbon - Các h t lơ l ng III Các lo i ph n ng trong khí quy n S ô nhi m không khí v m t hóa h c ng quang hóa c a NOx trong khí quy n KHÍ QUYỂN III.2 Ph n NO và NO2 đóng vai trò chính v m t hóa h c c a... (kho ng 15 ° cho s C) sinh thái, b o đ m ho t đ ng cho các vòng tu n hoàn trong t nhiên S gia tăng c a hi u ng nhà kính: Trong hơn 10 0 năm qua, các ho t đ ng nhân t o đã làm thay đ i thành Ph n khí quy n (v n đã đư c duy trì cân b ng trong hàng tri u năm), tăng hàm lư ng các khí nhà kính → gia tăng quá m c hi u ng nhà Ph n đóng góp (%) 55 17 15 7 6 Kh năng h p th b c x so v i CO2 15 800 12 400 206 21 1 IV... m không khí v m t hóa h c 6 Khói quang hóa (Photochemical smog) KHÍ QUYỂN + HO RCHO C O + O2 COO O + NO2 COONO2 RCH3 hv 6 Khói quang hóa (Photochemical smog) H2O R R R O KHÍ QUYỂN III Các lo i ph n ng trong khí quy n S ô nhi m không khí v m t hóa h c III Các lo i ph n ng trong khí quy n S ô nhi m không khí v m t hóa h c 6 Khói quang hóa (Photochemical smog) KHÍ QUYỂN 6 Khói quang hóa (Photochemical... S ô nhi m không khí v m t hóa h c ng quang hóa trong khí quy n KHÍ QUYỂN III .1 Ph n Ph n ng quang hóa là ph n ng đư c khơi mào b ng s h p th m t photon c a m t nguyên t , phân t , g c t do hay ion A + hⱱ → A* M t s nguyên t c c a ph n ng quang hóa: tr ng thái năng lư ng th p -PƯ quang hóa ch x y ra v i các ph n t có kh năng h p th các photon - M i photon ch có th kích ho t 1 ph n t - Các photon đư c... nhi m không khí v m t hóa h c Quan tr ng ng c a hydrocacbon trong khí quy n (tt) KHÍ QUYỂN III.4 Các ph n Oxi hóa hydrocacbon b i oxi nguyên t O(D) + H2O → 2HO• Tác d ng v i parafin cho ra g c t do ankyl: RH + O(D) → R• + HO• Tác d ng v i olefin cho ra 2 g c t do ankyl và axyl: C R3 R1 R2 C + C R3 R4 R4 O C III Các lo i ph n ng trong khí quy n S ô nhi m không khí v m t hóa h c R1 C R4 R2 C O ng c a... ng trong khí quy n S ô nhi m không khí v m t hóa h c Thư ng H i (TQ) KHÍ QUYỂN 6 Khói quang hóa (Photochemical smog) Khói quang hóa có tính oxi hóa r t cao, có màu nâu làm gi m t m nhìn, gây h i cho m t và ph i, gây hư h i v t li u và cây tr ng KHÍ QUYỂN NO2 +hν → NO + O O + O2 + M → O3 + M III Các lo i ph n ng trong khí quy n S ô nhi m không khí v m t hóa h c H2O NO2 * RCH3 + O3 + O2 RCH2O2 + NO... i ph n ng trong khí quy n S ô nhi m không khí v m t hóa h c k = 3,4 .10 -6 ppm-1min -1 ng c ng trong h NOx, H2O, CO và không khí KHÍ QUYỂN III.3 Các ph n Acid nitrơ đư c t o ra theo ph n ng: NO2 + NO + H2O → 2HNO2 Acid nitrơ h p th b c x và th hi n ph n ng quang phân: HNO2 + hν → NO + HO• III Các lo i ph n ng trong khí quy n S ô nhi m không khí v m t hóa h c G c t HO• có ho t tính r t cao, chúng tham gia . N 2 O 5 → NO 2 + NO 3 k 10 = 1, 38 .10 1 ppm -1 .min -1 11 NO 2 + O 3 → NO 3 + O 2 k 10 = 0,46 .10 -1 ppm -1 .min -1 Khí quyển vùng đô thị có chứa NO x → tạo thành lượng lớn ozon (PƯ 1 + 2) → hại phổi,. 2NO 2 k 6 = 1, 48 .10 4 ppm -1 .min -1 7 O + NO + M → NO 2 + M k 7 = 2,34 .10 -3 ppm -2 .min -1 8 2NO + O 2 → 2NO 2 k 8 = 7,62 .10 -10 ppm -2 .min -1 9 NO 3 + NO 2 → N 2 O 5 k 9 = 4,43 .10 3 ppm -1 .min -1 10. Hóa kỹ thuật môi trường GV. Trần Quang Ngọc Bộ môn : Công nghệ kỹ thuật môi trường Viện CN Sinh học – Môi trường Ngoctq@ntu.edu.vn Trường đại học Nha Trang Mục đích