TIỂU LUẬN VỀ MƯA AXIT

MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MƯA AXIT 2 1.1. MƯA AXIT 2 1.2. NGUYÊN NHÂN GÂY RA MƯA AXIT 3 1.3.1. Lưu huỳnh dioxide (SO2): 5 1.3.2. Khí NOx 6 1.3.3. Cacbonic 7 CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA MƯA AXIT 8 2.1 Ảnh hưởng của mưa axit đến ao hồ và hệ thủy sinh vật 8 2.2 Ảnh hưởng đến thực vật và đất 9 2.2.1 Ảnh hưởng đến thảm thực vật 9 2.2.2 Ảnh hưởng tới đất 10 2.3 Ảnh hưởng đến các vật liệu và công trình xây dựng 11 2.4 Ảnh hưởng đến con người 12 2.5 Ảnh hưởng đến khí quyển 14 2.6 Lợi ích của những cơn mưa axit 14 CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG MƯA AXIT TẠI VIỆT NAM 15 3.1 Tình hình mưa axit ở Bắc và Trung Bộ 15 3.2 Hiện trạng mưa axit khu vực Nam Bộ 15 CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP HẠN CHẾ MƯA AXIT 16 4.1 Biện pháp quản lý nguồn ô nhiễm 16 4.2 Các biện pháp công nghệ 16 4.2.1 Làm sạch anhydryt sunfurơ SO2 16 4.2.2 Làm sạch nito oxit trong khí 17 4.3 Phương pháp sinh học khắc phục hậu quả của mưa axit 18 KẾT LUẬN 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ………

KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

TIỂU LUẬN MÔN: KỸ NĂNG NGHỀ NGHIỆP

Đề tài: MƯA AXIT

Giáo viên : ………

Lớp, khóa : ……… Sinh viên thực hiện : ………

……… 7/2020

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MƯA AXIT 2

1.1 MƯA AXIT 2

1.2 NGUYÊN NHÂN GÂY RA MƯA AXIT 3

1.3.1 Lưu huỳnh dioxide (SO2): 5

1.3.2 Khí NOx 6

1.3.3 Cacbonic 7

CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA MƯA AXIT 8

2.1 Ảnh hưởng của mưa axit đến ao hồ và hệ thủy sinh vật 8

2.2 Ảnh hưởng đến thực vật và đất 9

2.2.1 Ảnh hưởng đến thảm thực vật 9

2.2.2 Ảnh hưởng tới đất 10

2.3 Ảnh hưởng đến các vật liệu và công trình xây dựng 11

2.4 Ảnh hưởng đến con người 12

2.5 Ảnh hưởng đến khí quyển 14

2.6 Lợi ích của những cơn mưa axit 14

CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG MƯA AXIT TẠI VIỆT NAM 15

3.1 Tình hình mưa axit ở Bắc và Trung Bộ 15

3.2 Hiện trạng mưa axit khu vực Nam Bộ 15

CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP HẠN CHẾ MƯA AXIT 16

4.1 Biện pháp quản lý nguồn ô nhiễm 16

4.2 Các biện pháp công nghệ 16

4.2.1 Làm sạch anhydryt sunfurơ SO2 16

4.2.2 Làm sạch nito oxit trong khí 17

4.3 Phương pháp sinh học khắc phục hậu quả của mưa axit 18

KẾT LUẬN 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

MỞ ĐẦU

Mưa rất quan trọng cho cuộc sống của chúng ta, mưa đem đến cho chúng ta nước

mà chúng ta cần, làm sạch phổ biến nhất môi trường không khí, nhờ mưa mà bụi vàcác chất gây ô nhiễm có thể được loại ra khỏi khí quyển

Thế nhưng, ở nhiều nơi trên thế giới, thậm chí tại nơi chúng ta sống mưa đang trởthành một mối nguy hại bởi vì khí quyển bị ô nhiễm, các khí thải từ các nhà máy, xe ô

tô và các hoạt động của con người đã làm cho mưa ngày cangg trở nên nguy hiểm hơncho sự sống của mọi sinh vật kể cả con người loại mưa đó được gọi là mưa axit

Ngày nay, thuật ngữ mưa axit đã trở nên khá phổ biến và theo nghiên cứu, thống kêcủa viện khoa học khí tượng thủy văn và môi trường thì trong khoảng 10 năm trở lạiđây tỉ lệ mưa axit đã xuất hiện ngày một nhiều tại các đô thị lớn như Hà Nội và Hồ ChíMinh Trong khi đó trên thế giới, đặc biệt là các quốc gia công nghiệp Trung Âu thì tỉ

lệ này lên đến 100%, bài tiểu luận này sẽ làm rõ bản chất của hiện tượng này từ đó đềxuất biện pháp phòng tránh, khắc phục

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MƯA AXIT 1.1 MƯA AXIT

Thông thường ngay cả khi không khí không bị ô nhiễm thì nước ngưng tụ (bao gồmmưa, mưa đá, tuyết sương mù) cũng không phải là nước nguyên chất Nước ngưng tụchứa một lượng đáng kể bụi, chất rắn và khí hòa tan Nước mưa tự nhiên có hòa tan mộtphần CO2 của khí quyển nên có môi trường axit yếu với pH khoảng 6-6,5

Vậy mưa axit là gì ?

Thuật ngữ mưa axit chỉ dùng cho loại nước ngưng tụ có pH nhỏ hơn pH nước sạch một cách đáng kể Mưa axit là nước mưa có độ pH dưới 5,6.

Trong phân định thực tế, các cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (ERA) đã coi nướcmưa có độ pH nằm trong khoảng từ 5-6,5 là mưa trung tính Nếu mưa có độ pH ≤ 5 làmưa axit Các nước thuộc Uỷ ban kinh tế Châu Âu (ECE) lại coi nước mưa có pH ≤ 5,5

là mưa axit Đối với các nước như Ấn Độ, Indonesia, Hàn Quốc, Thái Lan lại lấy pH là5,6 để làm căn cứ chỉ định nếu nước mưa có pH < 5,6 là mưa axit

Bảng 1.1 Tiêu chuẩn phân loại mưa theo pH nước mưa

cộ và hoạt động công nghiệp, đặc biệt là các nhà máy điện

Ở Việt Nam, mưa axit thường xảy ra vào đầu mùa mưa lý do là khi vào mùa khô,lượng khí thải bốc lên không trung rất nhiều và không gặp mưa nên tích tụ trên khíquyển, vào đầu mùa mưa khi mà mưa xảy ra thì hàm lượng axit trong nước mưa rấtlớn

Một vấn đề nữa là khi vào thời gian gió mùa đông bắc, các thành phố ở phía bắc Việt

Nam thường xuất hiện mưa axit nhiều hơn, có thể do lan truyền ô nhiễm không khí từnước ngoài vào Việt Nam.

Hình 1.1 Sự lan truyền của ô nhiễm không khí [1]

Tính axit trong nước mưa là do các phản ứng giữa các chất ô nhiễm sơ cấp, chủ yếu

là SO2 và NOx và nước trong khí quyển để tạo thành các axit mạnh như axit sulphuric vàaxit nitric Khi trời mưa các hạt axit này tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH của nước mưagiảm Các nguồn chủ yếu của các loại chất ô nhiễm này là các loại xe cộ và hoạt độngcông nghiệp Trong khói xe và phân bón hóa học hiện đang tích tụ dày lên trong tầng khíquyển và có thể tạo ra mưa axit nitric bất cứ lúc nào Khói ô tô chính là thủ phạm mớigây ra các trận mưa axit nitric Axit ngưng tụ hoà trong mưa, tuyết, sương, là sản phẩmphụ của quá trình đồt các nhiên liệu hóa thạch Ngoài ra còn có hiện tượng mưa axit trong

tự nhiên do những đợt phun trào núi lửa, hay các đám cháy…Một số ví dụ minh họa dohoạt động của con người gây nên, chỉ trong một năm trước, nước Mĩ đã thải vào bầu khíquyển 31 triệu tấn oxit sulful và 22 triệu tấn oxit nito

Các nguồn nguyên nhân gây mưa axit

 Thiên tai: núi lửa, cháy rừng, sét,…

 Quá trình phân hủy xác động thực vật

 Hoạt động con người: đốt rừng, phân bón hóa học

 Khí thải từ phương tiện giao thông

 Quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch: than đá, dầu mỏ

Gần các vùng sử dụng nguyên liệu hóa thạch làm nhiên liệu, pH nước mưa có thểxuống dưới 4 Nếu gặp sương mù dày đặc, pH có thể giảm xuống nữa Phân tích mẫunước mưa có pH là 4,2 thu được:

Bảng 1.2 Nồng độ cation và anion trong nước mưa có pH 4,2

Các oxit Nito (NOx) và sulfur dioxide (SO2) là hai nguồn chính gây ra mưa axit

Hình 1.2 Sơ đồ hình thành mưa axit [2]

Quá trình hình thành mưa axit diễn ra theo các phản ứng hóa học sau đây:

1.3.1 Lưu huỳnh dioxide (SO 2 ):

Sulfur dioxide, một loại khí không màu, được phát sinh như một sản phẩm phụ khinhiên liệu hóa thạch có chứa lưu huỳnh bị đốt cháy trong các nhà máy điện và trong cácnồi hơi công nghiệp Có nhiều quá trình công nghiệp khác tạo ra loại khí này Trong sảnxuất sắt thép, quá trình nấu chảy quặng sunfat kim loại tạo kim loại nguyên chất sinh rakhí SO2 Các kim loại khác như Ni, Zn, Cu cũng được tạo ra bởi quá trình này Ngoài raSO2 được tạo ra từ các quá trình tự nhiên : khoảng 10% từ núi lửa, bụi nước biển, sinhvật phù du và thối rữa thực vật Và có khoảng 68,4% lượng SO2 sinh ra từ quá trình đốtcông nghiệp, chỉ khoảng 3,7% được tạo ra từ quá trình giao thông vận tải Vì SO2 khôngphản ứng với hầu hết các hóa chất có trong khí quyển, nên nó có thể đi một khoảng rất

xa trong khí quyển Tuy nhiên khí SO2 kết hợp với Ozon hay Hydropeoxide tạo thànhSO3, SO3 có thể hòa tan trong nước tạo ra dung dịch H2SO4 loãng

Bảng 1.3 Lượng lưu huỳnh đưa vào khí quyển từ các nguồn khác nhau [3]

a) SO2 kết hợp với các hợp chất gốc hydroxide

- Phản ứng hóa hợp giữa lưu huỳnh dioxide và các hợp chất gốc hidroxit:

SO2 + OH· → HOSO2·

- Phản ứng giữa hợp chất gốc HOSO2 và O2 sẽ cho ra hợp chất gốc HO2 và SO3

HOSO2· + O2 → HO2· + SO3

- Phản ứng giữa lưu huỳnh trioxit với H2O

SO3(k) + H2O(l) → H2SO4(l)b) SO2 kết hợp với ozon

Trong khí quyển SO2 được Oxi hóa từng phần thành SO3 nhờ các phản ứngquang hóa có liên quan đến Ozon, Cacbonhydro và NOx trong mù quang hóa:

SO2 + O3 → SO3 + O2SO3 + H2O → H2SO4c) Ngoài ra quá trình Oxi hóa có thể xảy ra trên bụi bồ hóng, nhờ sự có mặt của cácoxit kim loại

2SO2 + O2 - 2SO3Các ion sulfate sau đó kết hợp với các nguyên tử hydro từ klhis quyển để tạothành axit sulfuric trong trạng thái dung dịch nước

SO3 + H2O → H2SO4Đây là thành phần chính của mưa axit

1.3.2 Khí NO x

Nitrogen oxioxide là một thành phần chính của mưa axit Các hợp chất nito có chứacác nguyên tử oxy, được gọi là oxit nito Ví dụ mưa, nito dioxit và nito monoxit là oxitnito, gọi là NOx Các chất khí này được sản xuất trong quá trình đốt cháy, trong đó liênquan đến nhiệt độ quá cao Ví dụ như các nhà máy điện, xe ô tô và các ngành côngnghiệp hóa học trong sản xuất phân bón

Nito có mặt trong khí quyển với một tỉ lệ lớn nhất 78% Khi được đốt nóng tới nhiệt

độ của nồi hơi và động cơ đốt trong, N2 có thể kết hợp với Oxi phân tử có trong khíquyển để tạo ra NO và NO2 (gọi chung là NOx) NOx có thể hòa tan trong nước, tạo radung dịch loãng axit nitric và axit nitro Có khoảng 5% NOx được tạo ra từ quá trình tựnhiên như: phân hủy của vi khuẩn đất, cháy rừng, núi lửa và sét Giao thông vận tải tạo ra43% NOx và 32% do quá trình đốt cháy công nghiệp

Trong bầu khí quyển có đến 78% N2 và 21% O2 do hiện tượng phóng điện trong khíquyển, môi trường không khí nóng lên khoảng 1210 – 17680C tạo thành NO:

N2 + O2 → 2NO

Ở tầng bình lưu Ozon, Nito và NO bị phản ứng quang hóa kích thích phân hủythành oxi nguyên tử và N2

O3 + hv -> O* + O2N2 + hv -> N* + N*

Từ đó mà hình thành HNO3 qua các phản ứng quang hóa sau đây:

NO + O3 + hv -> NO2 +O2

NO2 + O3 -> NO3 + O2NO2 + NO3 -> N2O5N2O5 + H2O -> 2HNO3Trong môi trường có khói mù quang hóa có thể xảy ra phản ứng trực tiếp:

3NO2(k) + H2O(l) → 2HNO3(l) + NO(k)Axit nitric(HNO3) và H2CO3 chính là thành phần của mưa axit

Mưa axit ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến các ao hồ và hệ thủy sinh vật.Hầu hết các hồ và suối có độ pH trong khoảng 6 – 8 (khoảng pH được xem là an toàn chosinh vật) Có nhiều nguồn gốc mà nhờ đó mưa axit có thể đi vào các hồ Các dòng chảy

do mưa axit đổ vào hồ, ao sẽ làm độ pH của hồ giảm xuống, lượng nước trong hồ ao sẽgiảm đi nhanh chóng, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hấp thụ oxy, muối và các dưỡngchất để sinh tồn

Hình 2.1 Mưa axit hủy hoại thủy sinh vật [4]

Đối với các loài cá nước ngọt axit sulfuric ảnh hưởng đến quá trình cân bằng muối

và khoáng trong cơ thể chúng Các phân tử axit trong nước tạo nên các nước nhầy trongmang của chúng làm ngăn cản khả năng hấp thu oxygen của cá làm cho cá bị ngạt Việcmất cân bằng muối Canxi làm giảm khả năng sinh sản của cá, trứng của nó sẽ bị hỏng…

và xương sống của chúng bị yếu đi

Muối đạm cũng ảnh hưởng đến cá, khi nó bị mưa axit rửa trôi xuống ao hồ nó sẽthúc đẩy sự phất triển của tảo, tảo quang hợp sẽ sinh ra nhiều oxygen Tuy nhiên do cáchết nhiều, việc phân hủy chúng sẽ tiêu thụ một lượng lớn oxy làm suy giảm oxy củathủy vực và làm cho cá bị ngạt

Các ảnh hưởng của pH đến hệ thủy sinh vật có thể tóm tắt như sau:

Bảng 1.4 Các ảnh hưởng của pH đến hệ thủy sinh vật [5]

pH < 6 Các sinh vật bậc thấp của chuỗi thức ăn bị chết như phù du,

stonefly, đây là nguồn thức ăn quan trọng của cá

pH < 5,5 Cá không thể sinh sản được, cá con rất khó sống sót, cá lớn biến

dạng do thiếu dinh dưỡng, cá bị chết do ngạt

pH < 4 Xuất hiện các sinh vật mới khác với sinh vật ban đầu

Vào mùa xuân, ở một số nơi có hiện tượng “Cú sốc axit” Mùa xuân là mùa nhạy cảmđối với nhiều loài bởi đây là thời điểm cho sự sinh sản Sự thay đổi đột ngột của pH là rấtnguy hiểm bởi axit có thể làm biến dạng ngững cơ thể còn non Nhìn chung những cơ thểcòn non của hầu hết các loài nhạy cảm hơn những cơ thể lớn hơn Nhưng không phải tất

cả các loài đều chịu cùng một mức axit giống nhau Chẳng hạn ếch có thể chịu được mứcaxit cao, trong khi ốc sên nhạy cảm với sự thay đổi pH

Khi mưa axit chảy qua đất trồng trọt mang theo phân bón và nước mặt, do đó giatăng hàm lượng nitơ tạo điều kiện thuận lợi cho tảo phát triển, sau đó xảy ra hiện tượng

có trong đất, chúng sẽ bị rửa trôi trước khi được cây sử dụng Ngoài ra mưa axit còn giảiphóng những chất độc hại cho cây như ion nhôm Do bình thường những kim loại này bịgiữ chặt trong các hạt đất nhưng do sự có mặt nồng độ ion hidro cao đã làm cho đá và cáchạt đất bao bọc chúng bị vỡ

Khi mưa axit xảy ra thường xuyên, lá cây bị mất lớp màng bảo vệ bên ngoài, khi

đó cây dễ dàng bị sâu bệnh xâm hại Do lá cây bị phá hủy, cây không sản xuất đủ nănglượng để duy trì quá trình tồn tại và sinh trưởng bình thường Như chúng ta đã nói ở trên,không phải toàn bộ SO2 trong khí quyển được chuyển hóa thành axit sulfuric mà một

phần của nó có thể lắng đọng trở lại mặt đất dưới dạng khí SO2 Khi khí này tiếp xúc với

lá cây, nó sẽ làm tê liệt các thể soma của lá cây gây cản trở quá trình quang hợp

Một thí nghiệm trên cây Vân Sam (cây lá kim) cho thấy, khi phun một hỗn hợpaxit sulfuric và axit nitric có pH từ 2,5 - 4,5 lên các cây Vân Sam con sẽ làm xuất hiện vàphát triển các vết tổn thương có màu nâu trên lá của nó và sau đó các lá này rụng đi, các

lá mới sẽ mọc ra sau đó nhưng với một tốc độ rất chậm và quá trình quang hợp bị ảnhhưởng nghiêm trọng

Hình 2.2 Rừng thông của Czech bị hủy hoại bởi mưa axit [6]

Mưa axit làm phá hủy mùa màng, giảm năng suất cây trồng Mưa axit làm các mầmcây non bị mềm rũ như hơ lửa, nặng thì bị chết khô Hậu quả là làm giảm năng suất, thậmchí là mất trắng đặc biệt vào các giai đoạn quyết định như lúc phơi màu lúa, phun râungô,…

Mưa axit rửa trôi các cation kiềm, kiềm thổ trong đất làm đất chua dần, hoạt độngcủa các vi sinh vật hữu ích bị cản trở Các cation kiềm bị rửa trôi làm độ bão hòa bazocủa đất giảm, đất mất dần độ phì nhiêu.

Giải phóng các kim loại độc hại:

Đất có hàm lượng kim loại nặng khá cao do bản thân đất hoặc do đất bị ô nhiễm,khi gặp môi trường kiềm, chúng trở nên không linh động, nên không phát tán được Gặpmưa axit đất chua đi, các kim loại nặng trở nên linh động hơn, tác động xấu đến môitrường

Ion photphat bị giữ chặ hơn trong đất

Nồng độ ion nhôm hòa tan tăng lên ảnh hưởng gián tiếp đến thực vật Ion nhômđược giải phóng bao bọc ion photphat dinh dưỡng cần thiết (dạng nhôm photphat) và làmgiảm khả năng hấp thụ photphat của thực vật Quá trình phân hủy đất chậm trong điềukiện môi trường axit làm hàm lượng photphat giảm Ngoài ra các chất dinh dưỡng vilượng quan trọng như Mo, Bo, Se đi đến thực vật cũng giảm do đất bị axit hóa

Hình 2.3 Hình ảnh đất bị sa mạc hóa [7]

2.3 Ảnh hưởng đến các vật liệu và công trình xây dựng

Mưa axit không chỉ gây hại cho hệ sinh thái tự nhiên mà còn tác động tiêu cực đếncác vật liệu nhân tạo và công trình xây dựng Đá hoa, đá vôi, và đá cát có thể bị hòa tan

do mưa axit Kim loại, sơn, sách và đồ gốm có thể bị ăn mòn Mưa axit còn làm giảm

chất lượng da và cao su, làm các biểu tượng, hình ảnh trên các bia mộ, công trình kỷniệm bị mờ đi, có thể mất hẳn.

Trong đá vôi, mưa axit phản ứng với canxi tạo ra thạch cao:

CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2OCaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O

Hình 2.4 Mưa axit tác động lên bức tượng tại thủ đô Viên [8]

Các hạt axit khi rơi xuống nhà cửa và các bức tượng điêu khắc sẽ ăn mòn chúng Ví

dụ như tòa nhà Capitol ở Ottawa đã bị tan rã bởi hàm lượng SO2 trong không khí quá cao.Vào năm 1867 cây cầu bắc ngang sông Ohio đẫ sập làm chết 46 người nguyên nhân cũng

Hình 2.5 Mưa axit ảnh hưởng sức khỏe con người [9]

Mưa axit có thể làm hại con người thông qua khí quyển hoặc thông qua đất mà từ

đó thức ăn của chúng ta được trồng và tiêu thụ Mưa axit làm cho các kim loại độc hạiđược giải phóng từ các hợp chất hóa học tự nhiên Kim loại độc bản thân chúng rất nghuyhiểm, nhưng nếu chúng được liên kết với những nguyên tố khác, chúng là vô hại Cáckim loại độc hại sẽ đi vào nguồn nước uống, lương thực hay động vật mà con người sửdụng Những thức ăn bị nhiễm độc khi bị ăn vào có thể gây ra tổn hại thần kinh của trẻ

em hay tổn hại bộ não nghiêm trọng, thậm chí dẫn tới chết Các nhà khoa học tin rằngnhôm có mối liên quan đến bệnh Alzemer

Một trong những ảnh hưởng nghiêm trọng của mưa axit đến con người là những vấn

đề về đường hô hấp Sự phát thải SO2 và NOx gây ra những nghuy cơ tới vấn đề về hôhấp như khô họng, bệnh hen, đau đầu, mắt, mũi và rát họng Nước mưa bị ô nhiễm đặcbiệt có hại cho những người bị bệnh hen suyễn hay những người khó thở Nhưng ngay cảnhững người khỏe cũng bị tổn hại về phổi bởi những chất ô nhiễm không khí có tính axit.Mưa axit có thể làm giảm khả năng thở và có thể làm tăng những loại bệnh nguy hiểm.NOx bản thân nó là một khí nguy hiểm Loại khí này tấn công lớp màng của cơquan hô hấp và làm tăng các bệnh về đường hô hấp

Các tác hại gián tiếp sinh ra do hiện tượng tích tụ sinh học các kim loại trong cơ thểcon người từ các nguồn thực phẩm bị nhiễm các kim loại này do mưa axit