CHƯƠNG 1 KHÍ QUYỂN và ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

CHƯƠNG 1 KHÍ QUYỂN & Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1.1. ðẶC ðIỂM VÀ CẤU TRÚC CỦA KHÍ QUYỂN. - Khí quyển là lớp không khí trên bề mặt trái ñất, không có giới hạn. - Khối lượng của khí quyển: 5 x 1015tấn, 99% khối lượng ở lớp dưới 30 km. - Có khoảng 50 hợp chất hoá học . - Dựa vào biến thiên nhiệt ñộ theo chiều cao  khí quyển ñược chia thành các tầng: 1.1.1. TẦNG ðỐI LƯU (TROPOSPHERE) - Từ 0 - 15 km, chiếm 70% khối lượng. - ðặc trưng bằng sự giảm nhiệt ñộ theo chiều cao (6,4 0 C/km). - Trên lớp ñối lưu là lớp chuyển tiếp: nhiệt ñộ không ñổi theo chiều cao (-55 0 C). 1.1.2. TẦNG BÌNH LƯU (STATOSPHERE) - Từ 15 – 50km, tăng nhiệt ñộ từ -56 ñến -2 0 C. - Có hai ñiểm khác biệt chính là: + Nồng ñộ hơi nước tại tầng bình lưu thấp hơn tầng ñối lưu từ 1000 ñến 10.000 lần (khoảng 2-3 ppm). + Nồng ñộ ôzôn (10 ppm) cao hơn 1.000 lần so với ở mực nước biển. 1.1.3. TẦNG TRUNG GIAN (MESOSPHERE) Từ 50 –85 km, nhiệt ñộ từ -2 ñến – 92 0 C. Tầng này ngăn cách với tầng bình lưu bằng lớp tạm dừng, nhiệt ñộ giảm theo chiều cao. 1.1.4. TẦNG NHIỆT (THERMOSPHERE) Tầng này còn ñược gọi là tầng ion, ở ñộ cao từ 85 –100km, nhiệt ñộ từ –92 ñến 1200 0 C. 1.4.5. TẦNG NGOÀI HAY TẦNG ðIỆN LY (EXOSPHERE). Tầng này bao quanh trái ñất ở ñộ cao trên 800km. Nhiệt ñộ tầng này tăng nhanh tới khoảng 1700 0 C. Tầng này có mặt các ion ôxy o+, heli he+, hydro h+. 1.2. THÀNH PHẦN KHÔNG KHÍ SẠCH – KHÔ. Bảng 1.1. Thành phần không khí sạch khô Công thức Thành phần (ppm) Thời gian lưu ở tầng ñối lưu (năm) N 2 780,840 6.000000 O 2 209,460 4500 Ar 9,340 - CO 2 315 2 - 4 Ne 18 - He 5,2 - CH 4 1,0 - 1,5 7 Kr 1,1 - N 2 O 0,5 200 H 2 0,5 - Xe 0,08 - 1.3. Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1.3.1. Ý NGHĨA CỦA KHÔNG KHÍ Bảng 1.2. Nhu cầu không khí với con người TRẠNG THÁI LÍT/PHÚT LÍT/NGÀY KG/NGÀY NGHỈ NGƠI LAO ðỘNG NHẸ LAO ðỘNG NẶNG 7,4 28 43 10.600 40.400 62.000 12 45 69 1.3.2. Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1.3.2.1. Sự ô nhiễm không khí - Sự hiện diện trong khí quyển một hay nhiều chất ô nhiễm như bụi, khói, khí, chất bay hơi…làm thay ñổi thành phần không khí sạch có tác hại tới sức khỏe cộng ñồng, có nguy cơ gây tác hại tới ñộng thực vật, vật liệu. - Hoặc ô nhiễm không khí là sự hiện diện trong khí quyển những chất không mong muốn ở nồng ñộ có thể tạo ra các ảnh hưởng có hại. Những chất không mong muốn này có thể gây tác hại tới sức khỏe con người, ñộng thực vật, tài sản và có thể gây ra các mùi khó chịu… 1.3.2.2. Chất ô nhiễm - Bên cạnh các thành phần chính của không khí, bất kỳ một chất nào ở dạng rắn, lỏng, khí ñược thải vào không khí với nồng ñộ vừa ñủ gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người, gây ảnh hưởng xấu ñến sự sinh trưởng, phát triển của ñộng, thực vật, phá hủy vật liệu, làm giảm cảnh quang môi trường ñược gọi là chất ô nhiễm. - Chất ô nhiễm không khí bao gồm bụi, khói, sương mù, khói thuốc lá, hơi nước, khí ñốt và nhiều hợp chất của chúng. Sự hiện diện trong khí quyển một hay nhiều chất ô nhiễm như bụi, khói, khí,chất bay hơi… làm thay ñổi thành phần không khí sạch có tác hại tới sức khỏe cộng ñồng, có nguy cơ gây tác hại tới ñộng thực vật, vật liệu. 1.3.3. QUÁ TRÌNH Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ. NGUỒN THẢI  CHẤT Ô NHIỄM  VÀO KHÍ QUYỂN  NGUỒN TIẾP NHẬN - Nguồn gây ô nhiễm gồm các nguồn di ñộng (tàu thuyền, ô tô, xe gắn máy, máy bay) và cố ñịnh (ống khói nhà máy, lò ñốt chất thải) thải ra các chất ô nhiễm. - Khí quyển là môi trường trung gian ñể vận chuyển, pha loãng, chuyển hóa chất ô nhiễm. - Nguồn tiếp nhận chất ô nhiễm là con người, ñộng thực vật, vật liệu. 1.4. PHÂN LOẠI CÁC CHẤT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1.4.1. THEO NGUỒN GỐC PHÁT SINH – ðỘC TÍNH Bảng 1.3. Phân loại các chất gây ô nhiễm không khí Loại Chất gây ô nhiễm sơ cấp Chất gây ô nhiễm thứ cấp Hợp chất chứa lưu huỳnh SO2, H2S SO3,H2SO4, MeSO4, Hợp chất chứa nitơ NO, NH3 NO2, HNO3 Hợp chất chứa các bon C1 - C5 Các andehyde, xetôn, axit hữu cơ Các oxit các bon CO, CO2 không Hợp chất halogen HF, HCl không 1.4.2. DỰA VÀO TRẠNG THÁI VẬT LÝ - Dựa vào trạng thái vật lý các chất ô nhiễm ñược chia thành 3 nhóm: + Dạng khí: SO 2 , NO, H 2 S, NH 3 , CO, NO 2 , SO 3 . + Dạng hơi (lỏng) như hơi dung môi hữu cơ, hơi axit. + Dạng rắn: các hạt như bụi, khói, thường có kích thước từ 0,1 ñến 100 µm. Ngoài ra còn phải kể tới: - Ô nhiễm vật lý: nhiệt ñộ, ñộ ồn, rung, ánh sáng, ñộ ẩm, tốc ñộ gió , ô nhiễm chất phóng xạ. - Vi sinh vật: vi trùng, vi rút, nấm mốc… 1.4.3. CÁCH BIỂU THỊ NỒNG ðỘ CÁC CHẤT ÔNKK µg/m 3 ; mg/l; mg/m 3 , g/m 3 ; ppm(phần triệu thể tích); ppb, % (V). - Quan hệ giữa ppm và mg/m 3 Ở 25 0 C và 1 atm (1,0133 bars) mg/m 3 = ppm x (M /24.45) Ở 0 0 C và 1 atm (1,0133 bars) mg/m 3 = ppm x (M /22.4) M là trọng lượng phân tử của chất khí. - Hiệu chỉnh nồng ñộ các chất trong khí thải - Nồng ñộ chuẩn theo ôxy P n = P ñoñược x (21 – n)/(21 – y) trong ñó : P n = nồng ñộ ñã hiệu chuẩn theo n% O 2 (n = 3,5,7,9,11…) y = nồng ñộ O 2 ño ñược trong khí thải - Nồng ñộ chuẩn theo 12% CO 2 p 12 = pm x 12/[CO 2 ] m P 12 = nồng ñộ chất ô nhiễm ở 12% CO 2 P m = nồng ñộ ño ñược trong ñiều kiện lấy mẫu [CO 2 ] m = CO 2 ño ñược khi thu mẫu. 1.5. TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ STT Số hiệu tiêu chuẩn Tên tiêu chuẩn TCVN 5937-2005 Chất lượng không khí - Tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh TCVN 5938-2005 Chất lượng không khí - Nồng ñộ tối ña cho phép của một số chất ñộc hại trong không khí xung quanh TCVN 5939-2005 Chất lượng không khí - Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp ñối với bụi và các chất vô cơ TCVN 5940-2005 Chất lượng không khí - Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp ñối với các chất hữu cơ Tiêu Chuẩn Của Bộ Y Tế, Aùp Dụng Cho Môi Trường Làm Việc - Tiêu Chuẩn Chất Lượng Môi Trường Không Khí Trong Khu Vực Sản Xuất (Số 3733/2002/Qñ-Byt) 1.6. LỊCH SỬ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ ðịa ñiểm, thời gian Hoàn cảnh Ô nhiễm Tác hại Thung lũng Meuse (Bỉ), 12.1930 Mùa ñông, sương mù, thung lũng, yên tĩnh. Bụi, SOx, CO Sương axit sunfuric Nhói ngực. 60 người chết Donora (Hoa Kỳ), 11.1948 Mùa ñông, sương mù, lòng chảo Bụi, SOx, CO Sương axit sunfuric Nhói ngực. 22 người chết LosAngeles (Hoa Kỳ) mùa hè 1951 Mùa hè , yên tĩnh, lòng chảo NOx,các chất oxihóa, hydrocacbon 400 người chết. Ngứa mắt dữ dội Luân ðôn (Anh), 12.1952 Mùa ñông, sương mù, lòng chảo, không gió. Bụi, SOx, CO Sương axit sunfuric 4000 người chết. Bệnh nhân bị nhói ngực Luân ðôn (Anh), 12.1962 Mùa ñông, sương mù, lòng chảo, không gió. Bụi, SOx, CO Sương axit sunfuric Nhói ngực. 340 người chết Yokaichi (Nhật Bản) 6.1963 Mùa hè, sương mù, không gió SOx, H2S Sương axit sunfuric Bệnh nhân bị nhói ngự c tăng cao Tokyo (Nhật Bản) 7.1970 Mùa hè, yên tĩnh NOx,các chất oxihóa, hydrocacbon Bệnh nhân bị ngứa mắt dữ dội tăng cao 11.540 người Bhopal (Aán ðộ)1984 Liên Hiệp Sản Xuất Phân Bón Khí Methyl iso cyanat khoảng 2 triệu người bị nhiễm ñộc, 5 nghìn người chết 1.7. NGUỒN GỐC GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1.7.1. CĂN CỨ VÀO NGUỒN PHÁT SINH 1.7.1.1 NGUỒN TỰ NHIÊN - Ô nhiễm do hoạt ñộng của núi lửa: hoạt ñộng của núi lửa phun ra một lượng khổng lồ các chất ô nhiễm như tro bụi, khí SOx- NOx, có tác hại nặng nề và lâu dài tới môi trường. - Ô nhiễm do cháy rừng: cháy rừng do các nguyên nhân tự nhiện cũng như các hoạt ñộng thiếu ý thức của con người, chất ô nhiễm như khói, bụi, khí SOx- NOx, CO, THC. - Ô nhiễm do bão cát: hiện tượng bão cát thường xảy ra ở những vùng ñất trơ và khô không có lớp phủ thực vật ngoài việc gây ra ô nhiễm bụi, nó còn làm giảm tầm nhìn. - Ô nhiễm do ñại dương: Do quá trình bốc hơi nước biển có kéo theo một lượng muối (chủ yếu là NaCl) bị gió ñưa vào ñất liền. không khí có nồng ñộ muối cao sẽ có tác hại tới vật liệu kim loại. - Ô nhiễm do phân hủy các chất hữu cơ trong tự nhiên: Do quá trình lên men các chất hữu cơ khu vực bãi rác, ñầm lầy sẽ tạo ra các khí như metan (CH 4 ), các hợp chất gây mùi hôi thối như hợp chất nitơ (ammoniac – NH 3 ), hợp chất lưu huỳnh ( hydrosunfua – H 2 S, mecaptan) và thậm chí có cả các vi sinh vật. 1.7.1.2. CÁC NGUỒN NHÂN TẠO Nguồn ô nhiễm do hoạt ñộng của con người tạo nên bao gồm: 1. Ô nhiễm do sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp: ví dụ các nhà máy sản xuất hóa chất, sản xuất giấy, luyện kim loại, nhà máy nhiệt ñiện (sử dụng các nhiên liệu than, dầu …). 2. Hoạt ñộng nông nghiệp: sử dụng phân bón, phun thuốc trừ sâu diệt cỏ. 3. Dịch vụ thương mại: chợ buôn bán. 4. Sinh hoạt: nấu nướng phục vụ sinh hoạt hàng này của con người (gia ñình, công sở…). 5. Vui chơi, giải trí: khu du lịch, sân bóng … Các nguồn trên có thể coi là các nguồn cố ñịnh. Tùy vào các nguồn gây ô nhiễm mà trong quá trình hoạt ñộng thải vào môi trường các tác nhân ô nhiễm không khí khác nhau về thành phần cũng như khối lượng. 1.7.2. DỰA VÀO TÍNH CHẤT HOẠT ðỘNG Dựa vào tính chất hoạt ñộng có thể chia thành 4 nhóm chính: - Ô nhiễm do quá trình hoạt ñộng sản xuất : công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, nông nghiệp. - Ô nhiễm do giao thông : khí thải xe cộ, tàu thuyền, máy bay - Ô nhiễm do sinh hoạt: do ñốt nhiên liệu phục vụ sinh hoạt, phục vụ vui chơi giải trí. - Ô nhiễm do quá trình tự nhiên: bão, núi lửa, do sự phân hủy tự nhiên các chất hữu cơ gây mùi hôi thối bụi phấn hoa. 1.7.3. DỰA VÀO ðẶC TÍNH HÌNH HỌC - ðiểm ô nhiễm : ống khói nhà máy. - ðường ô nhiễm: ñường giao thông. - Vùng ô nhiễm: khu công nghiệp, khu tập trung các cơ sở sản xuất. 1.7.4. DỰA VÀO TÍNH CHẤT KHUẾCH TÁN - Nguồn thải thấp: gồm nguồn mặt, nguồn ñường, nguồn ñiểm (ống khói nằm dưới vùng bóng rợp khí ñộng). - Nguồn thải cao: ống khói nằm trên vùng bóng rợp khí ñộng. Bảng 1.4. Các nguồn thải ra các chất ô nhiễm ñặc trưng Ngành sản xuất Các chất ô nhiễm ñặc trưng Nhà máy nhiệt ñiện, lò nung, nồi hơ i ñốt bằng nhiên liệu Bụi, SO X , NO X , CO X , hydrocacbon aldehyt. Chế biến thực phẩm . Sản xuất nước ñá . Chế biến hạt ñiều Bụi, mùi Oàn, NH 3 (nếu dùng gas ammoniac) Bụi, mùi hôi, các phenol Thuốc lá Bụi, mùi hôi, nicôtin Dệt, nhuộm Bụi, hợp chất hữu cơ Giấy Bụi, mùi hôi Sản xuất hóa chất . Axit sunfuric . Superphotphat . Amoniăc . Keo, sơn, vecni . Xà bông, bột giặt . Lọc dầu SO X Bụi, HF, H 2 SiF 6 , SO 3 NH 3 Bụi, hợp chất hữu cơ bay hơi Bụi, kiềm THC bụi, CO X , SO X , NO X . Sành sứ, thuỷ tinh, vật liệu xây dựng Bụi, THC, CO X , SO X , NO X , HF Luyện kim, lò ñúc Bụi, SO 2 , CO X , NO X , Nhựa, cao su, chất dẻo Bụi, mùi hôi, d.môi h.cơ, SO 2 Thuốc trừ sâu Bụi, mùi hôi, dung môi hữu cơ, TBVTV Thuộc da Mùi hôi (do các hợp chất sunlfua, mecaptan, amoniac) Bao bì Mùi hôi, d.môi h.cơ, bụi Khí thải giao thông Bụi, chì, NO X , SO X , CO X , hợp chất hữu cơ Khí thải do ñốt phục vụ sinh hoạt Bụi, THC, CO X , SO X , NO X . CHƯƠNG 1 KHÍ QUYỂN & Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1. 1. ðẶC ðIỂM VÀ CẤU TRÚC CỦA KHÍ QUYỂN. - Khí quyển là lớp không khí trên bề mặt trái ñất, không có giới hạn. - Khối lượng của khí quyển: 5 x 10 15tấn,. CO 2 315 2 - 4 Ne 18 - He 5,2 - CH 4 1, 0 - 1, 5 7 Kr 1, 1 - N 2 O 0,5 200 H 2 0,5 - Xe 0,08 - 1. 3. Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1. 3 .1. Ý NGHĨA CỦA KHÔNG KHÍ Bảng 1. 2. Nhu cầu không khí với. 28 43 10 .600 40.400 62.000 12 45 69 1. 3.2. Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1. 3.2 .1. Sự ô nhiễm không khí - Sự hiện diện trong khí quyển một hay nhiều chất ô nhiễm như bụi, khói, khí, chất