LäI GIâI THIâU Giáo trình < SINH THÁI HàC VÀ BÀO Vâ MÔI TR¯äNG = cung cấp cho sinh viên các kiÁn thức và môi tr°ång và viãc quÁn lý môi tr°ång là mát trong nhÿng nái dung quan tráng tron
Cỏc khỏi nióm c bÁn và mụi tr°ồng
Mụi tr°ồng
Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tạo có quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người Nó ảnh hưởng đến sự sống, sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật, theo điều 3 luật bảo vệ môi trường.
MT sỏng của con ng°ồi th°ồng đ°āc phõn chia thành cỏc lo¿i sau:
Môi trường tự nhiên bao gồm các yếu tố vật lý, hóa học và sinh học tồn tại độc lập với ý muốn của con người, nhưng cũng chịu ảnh hưởng từ các hoạt động của con người Các yếu tố này bao gồm nước, không khí, đất đai và khoáng sản Môi trường tự nhiên cung cấp cho con người nhiều tài nguyên quý giá như đất đai để xây dựng nhà cửa, trồng trọt và chăn nuôi, đồng thời cung cấp các loại tài nguyên thiên nhiên phong phú phục vụ cho sản xuất và tiêu thụ.
MT xó hỏi là tổng thể các mối quan hệ giữa con người và con người, bao gồm luật lệ, thỏa thuận, cam kết và quy định ở các cấp độ khác nhau Nó định hướng hoạt động của con người theo một khuôn khổ nhất định, tạo nên sức mạnh tác động qua lại cho sự phát triển, làm cho cuộc sống của con người khác biệt so với các sinh vật khác.
MT nhân tạo bao gồm tất cả các nhân tố do con người tạo nên hoặc biến đổi, ảnh hưởng đến các lĩnh vực trong cuộc sống như nhà ở, công sở, các khu đô thị, và công viên.
Cỏc chức năng chủ yÁu của mụi tr°ồng
Môi trường là không gian sống thiết yếu cho con người và các sinh vật khác Đối với sinh vật nói chung và con người nói riêng, môi trường đóng vai trò quan trọng với các chức năng chủ yếu như cung cấp nguồn tài nguyên, duy trì sự sống và hỗ trợ sự phát triển bền vững.
Trong cuộc sống hàng ngày, mỗi người đều cần một không gian nhất định để thực hiện các hoạt động sống như nhà ở, nơi nghỉ ngơi, sản xuất nông nghiệp và các hoạt động khác Trung bình, mỗi người cần khoảng 4m³ không khí sạch, 2,5 lít nước uống và một lượng thức ăn tương ứng với 2000-2400 calo Do đó, chức năng này đòi hỏi môi trường phải có một phạm vi không gian thích hợp cho mỗi người, với các tiêu chuẩn về diện tích như m², hecta hay km² Không gian này cần đáp ứng các tiêu chí vật lý, hóa học, sinh học, cảnh quan và xã hội Tuy nhiên, diện tích không gian sống bình quân trên trái đất của con người đang ngày càng bị thu hẹp.
Nhà vườn, môi trường sống là không gian sống của con người và có thể phân loại chức năng không gian sống của con người thành các dạng khác nhau như:
- Chức năng xõy dāng: cung cấp mặt b¿ng và nÃn múng cho cỏc đụ thò, khu cụng nghiãp, kiÁn trúc h¿ tầng và nông thôn
- Chức năng vÁn tÁi: cung cấp mặt b¿ng, khoÁng không gian và nÃn móng cho giao thụng đ°ồng thuÿ, đ°ồng bỏ và đ°ồng khụng
- Chức năng sÁn xuất: cung cấp mặt b¿ng cho sÁn xuất nông - lâm –ng° nghiãp
- Chức năng cung cấp năng l°āng thông tin
Chức năng giải trí của con người bao gồm cung cấp mặt bằng và nắn mứng cho các hoạt động giải trí ngoài trời như trượt tuyết, trượt băng, leo núi và đua ngựa Môi trường đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp các nguồn tài nguyên cần thiết cho đời sống và sản xuất của con người.
Con người lấy từ thiên nhiên những nguồn tài nguyên cần thiết phục vụ cho quá trình sản xuất ra các vật chất nhằm đáp ứng nhu cầu của mình.
Nhu cầu của con người và các nguồn tài nguyên đang gia tăng về cả số lượng và chất lượng, đồng thời mức độ phức tạp cũng tăng theo sự phát triển của xã hội Chức năng của môi trường sống đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp các chức năng sản xuất tự nhiên.
Rừng tự nhiên đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp tài nguyên, bảo tồn tính đa dạng sinh học và duy trì độ phì nhiêu của đất Nó cung cấp nguồn gỗ, củi, dược liệu và các yếu tố cần thiết cho sự sống trong hệ sinh thái.
- Các thuÿ vāc: có chức năng cung cấp n°ãc, dinh d°ÿng, n¢i vui ch¢i giÁi trí và các nguồn thuÿ hÁi sÁn
- Đáng thāc vÁt: cung cấp l°¢ng thāc và thāc phẩm và các nguồn gen quý hiÁm
- Khụng khớ, nhiót đỏ, năng l°āng Mặt trồi, giú n°óc: đò chỳng ta hớt thỗ, cõy cỏi ra hoa và kÁt trái
Các loại quặng và dầu mỏ đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho các hoạt động sản xuất nông nghiệp Đồng thời, môi trường cũng là nơi chứa đựng các chất thải do con người tạo ra trong cuộc sống và hoạt động sản xuất.
Trong quá trình sản xuất và tiêu dùng, con người thường thải bỏ các chất thải vào môi trường Tại đây, các chất thải sẽ chịu tác động của vi sinh vật và các yếu tố môi trường khác, dẫn đến quá trình phân hủy và biến đổi từ phức tạp thành đơn giản, tham gia vào các chu trình sinh địa hóa Trong thời kỳ sơ khai, khi dân số còn ít, chủ yếu do các quá trình phân hủy tự nhiên, chất thải sau một thời gian sẽ biến đổi thành nguyên liệu của tự nhiên Tuy nhiên, sự gia tăng dân số toàn cầu nhanh chóng, cùng với quá trình công nghiệp hóa, đã làm gia tăng lượng chất thải, dẫn đến ô nhiễm môi trường Khả năng tiếp nhận và phân hủy chất thải trong một khu vực nhất định là yếu tố quan trọng, bởi khi lượng chất thải vượt quá khả năng xử lý, vi sinh vật sẽ gặp khó khăn trong quá trình phân hủy, gây ra sự giảm sút chất lượng môi trường.
Mụi tr°ồng Trỏi đất đ°āc coi là nÂi l°u trÿ và cung cấp thụng tin cho con ng°ồi Bỗi vỡ chớnh mụi tr°ồng Trỏi đất là nÂi:
Cung cấp các ghi chép và lưu trữ lịch sử địa chất, lịch sử tiến hóa của vật chất và sinh vật, cùng với lịch sử xuất hiện và phát triển văn hóa của loài người.
Cung cấp các chỉ thị không gian và thời gian mang tính chất tớn hióu, bảo đảm sớm các hiểm họa đe dọa con người và sinh vật sống trên Trái đất.
Chu trỡnh sinh đòa hoỏ
Khái niãm
Dòng năng lượng trong hệ sinh thái chỉ di chuyển theo một chiều, không hoàn nguyên Ngược lại, vật chất tham gia vào quá trình tạo thành các chất hữu cơ luôn biến đổi trong nhiều chu trình từ các chất hữu cơ vào môi trường và ngược lại Chu trình này được gọi là chu trình sinh địa hóa.
Chu trình sinh địa hóa là quá trình tuần hoàn của vật chất trong sinh quyển, bắt đầu từ môi trường bên ngoài vào trong cơ thể sinh vật, sau đó vật chất lại quay trở lại môi trường bên ngoài.
Cú 2 lo¿i chu trỡnh sinh đòa hoỏ:
- Chu trình dián biÁn nhanh: chu trình của các nguyên tá nh° Cacbon, Nit¢, Oxi
Chu trình diễn biến biến qua lắng đọng là quá trình của những chất có lắng đọng lại ở một khâu nào đó trong quá trình vận chuyển Chúng lắng đọng trong các hệ sinh thái khác nhau trong sinh quyển Chúng chỉ có thể vận chuyển lại đặc trưng tác động của những hiện tượng tự nhiên (như xói mòn) hoặc tác động của con người.
Cỏc chu trỡnh sinh đòa hoỏ
Nước tồn tại trên bề mặt trái đất ở ba dạng: rắn, lỏng và khí, tùy thuộc vào nhiệt độ của bề mặt trái đất Nước chủ yếu chứa ở các dạng lỏng (97,6%) và một phần nhỏ ở dạng rắn (2,1% băng) Vòng tuần hoàn của nước, hay còn gọi là chu trình thủy văn, là sự lưu thông nước trên bề mặt trái đất Vòng tuần hoàn này hoạt động đặc biệt nhờ nhiệt của Mặt trời, làm cho nước bốc hơi chủ yếu từ các dạng lỏng, sông hồ Các đám mây hình thành do hơi nước gặp lạnh và ngưng tụ, rồi di chuyển xa Khi các đám mây trở nên bão hòa, nước sẽ rơi xuống thành mưa.
Cacbon, cacbon hydrat và các phần tử chứa cacbon khác là những yếu tố thiết yếu cho sự sống Cacbon tồn tại dưới dạng các ion hòa tan như cacbonat (CO2 2-) và bicacbonat (HCO3 -) trong nước Quá trình quang hợp hấp thụ CO2 và chuyển hóa thành các hợp chất hữu cơ như đường, lipid và protein Những hợp chất này thường được sử dụng làm nguồn năng lượng cho các sinh vật tiêu thụ khi ăn thực vật, hoặc được phân hủy qua các quá trình phân hủy hoặc khoáng hóa, tạo thành các chuỗi thức ăn Cuối cùng, cacbon lại trở về môi trường qua chu trình giải phóng CO2.
Nitrogen là nguyên tố quan trọng trong quá trình trao đổi chất của hệ sinh thái, đóng vai trò thiết yếu trong cấu trúc của các axit amin, enzyme, hormone và axit nucleic, lưu giữ thông tin di truyền của sinh vật Khí nitơ chiếm khoảng 80% không khí, nhưng phân tử này rất bền vững và hầu như không thể hấp thu trực tiếp Để chuyển đổi N2 thành các phân tử khác như O2 và H2, cần có nhiệt độ và áp suất rất cao Trong các cơn mưa giông, nitơ oxit được tổng hợp từ N2 và O2 trong khí quyển, làm giàu nitơ cho các hệ sinh thái với lượng khoảng 8-25 kg/ha/năm Chu trình này bao gồm 5 bước.
Các khái niãm và sinh thái hác
Sinh thái hác
Sinh thái học là lĩnh vực nghiên cứu mối quan hệ giữa sinh vật và môi trường sống của chúng Nó xem xét sinh vật ở cấp độ cá thể, quần thể, quần xã, hệ sinh thái và sinh quyển Sinh thái học có sự giao thoa với các ngành khoa học liên quan như địa lý sinh học, sinh học tiến hóa, di truyền học, tập tính học và lịch sử tự nhiên Đây là một phân ngành của sinh học và khác biệt với chủ nghĩa duy vật.
Sinh thái học nghiên cứu mối quan hệ của môi trường sống với các yếu tố sinh vật, bao gồm sự hình thành của các đặc điểm hình thái và sinh lý học Nó cũng xem xét sự phân bố của sinh vật và quần thể sinh vật, cùng với mối quan hệ giữa các loài và giữa chúng với môi trường sống.
Sinh thái học đóng vai trò quan trọng trong việc bảo tồn và quản lý tài nguyên thiên nhiên, bao gồm nông nghiệp, lâm nghiệp và thủy sản Nó cũng liên quan đến quy hoạch thành phố, sức khỏe cộng đồng và kinh tế sinh thái Khái niệm "sinh thái học" (ecology) được nhà khoa học Đức Ernst Haeckel giới thiệu vào năm 1866, đánh dấu sự phát triển của lĩnh vực này vào cuối thế kỷ 19 Khoa học sinh thái hiện đại bắt đầu hình thành từ nhóm nhà nghiên cứu vào thập niên 1890, với trọng tâm là thích nghi và tương tác giữa các loài trong môi trường tự nhiên.
Hệ sinh thái là những hệ thống sinh vật tác động đáng kể, bao gồm quần xã mà chúng tạo nên và các thành phần không sống trong môi trường của chúng Các quá trình của hệ sinh thái, như chu trình dinh dưỡng và thiết kế ổ, điều chỉnh dòng năng lượng và vật chất thông qua môi trường Hệ sinh thái mang những giá trị sinh học giúp tiết chế các quá trình tác động lên thành phần sống và không sống của hành tinh Hệ sinh thái duy trì các chức năng hỗ trợ sự sống và cung cấp những dịch vụ sinh thái như sản phẩm sinh học, nguyên liệu, dược phẩm, điều hòa khí hậu, chu trình sinh địa hóa toàn cầu, lọc nước, cải tạo đất, kiểm soát xói mòn, chống lũ và nhiều đặc điểm tự nhiên khác có giá trị khoa học, lịch sử, kinh tế hoặc xã hội.
Hã sinh thái
Hệ sinh thái là những hệ thống sinh vật tác động đáng kể, bao gồm các quần xã mà chúng tạo nên và các thành phần không sống trong môi trường của chúng Các quá trình của hệ sinh thái như sản xuất sơ cấp, chu trình dinh dưỡng và thiết kế ổn định điều chỉnh dòng năng lượng và vật chất thông qua một môi trường Hệ sinh thái mang những giá trị sinh học giúp tiết chế các quá trình tác động lên thành phần sống và không sống của hành tinh Hệ sinh thái duy trì các chức năng hỗ trợ sự sống và cung cấp những dịch vụ sinh thái như sản phẩm sinh học (thực phẩm, nhiên liệu, sợi và thuốc), điều hòa khí hậu, chu trình sinh địa hóa toàn cầu, lọc nước, cải tạo đất, khống chế xói mòn, chống lũ và nhiều đặc điểm tự nhiên khác có giá trị khoa học, lịch sử, kinh tế hoặc xã hội.
H ó sinh thỏi đụ thò
Hó sinh thỏi đụ thò là một khái niệm sinh thái nhân tạo, trong đó yếu tố chính là con người và môi trường sống của họ trong không gian hạn chế Khái niệm này thể hiện sự quan hệ đa dạng và phức tạp giữa con người với nhau, cũng như mối quan hệ giữa con người và thiên nhiên, góp phần làm rõ hơn sự tương tác trong hệ sinh thái.
Ô nhi á m và b Á o v ã ngu ồn n°ã c
Nguồn gỏc gõy ụ nhiỏm mụi tr°ồng n°óc
Nước thải sinh hoạt là nước đã được sử dụng cho các mục đích ăn uống, sinh hoạt, tắm rửa, vệ sinh nhà cửa và của các khu dân cư, công trình công cộng, cơ sở dịch vụ.
L°āng n°óc thÁi sinh hoạt tại các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng phụ thuộc vào loại công trình, chức năng, số người tham gia và các yếu tố khác.
B ả ng 2 1 Lượ ng ch ấ t b ẩ n c ủ a m ột ngườ i trong m ộ t ngày x ả vào h ệ th ố ng thoát nướ c (theo quy đị nh c ủ a TCVN 7957:2008)
Cỏc chất Giỏ trò, g/ng°ỏi ngày
BOD5 của n°ãc thÁi ch°a lắng
BOD5 của n°ãc thÁi đã lắng
Trong sản xuất công nghiệp, nước đóng vai trò quan trọng trong việc sử dụng nguyên liệu và quy trình sản xuất Nước được sử dụng để làm mát thiết bị, vệ sinh bề mặt và hỗ trợ trong quá trình sản xuất Ngoài ra, nước còn cung cấp các nhu cầu thiết yếu cho công nhân như tắm, rửa và ăn uống Nhu cầu và cấp nước trong sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại hình sản xuất, công nghệ, loại và thành phần nguyên vật liệu, sản phẩm, công suất nhà máy, và đặc điểm của hệ thống cấp nước.
Ngành công nghiệp hóa dầu, sản xuất giấy, hóa chất và luyện kim là những lĩnh vực có nhu cầu sử dụng và thải nước thải lớn Hai nhà máy ở khu vực phía Bắc đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu này.
Công ty giấy Bãi Bằng xả thải ra sông Hồng hơn 50.000 m³ nước thải mỗi ngày Công ty Supe Phát triển và Hóa chất Lâm Thao sử dụng 2.500 m³/h nước sông Hồng để làm nguội trong quá trình sản xuất axit và nước thải sau đó được xả lại vào sông Hồng Trình độ sản xuất hiện nay tạo ra lượng nước thải rất lớn, chứa nhiều chất độc hại và ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước sông.
Thành phần n°ãc thÁi của mát sá nhà máy
B ảng 2.2: Đặc điểm nướ c th ả i c ủ a m ộ t s ố nhà máy l ớ n ở Hà N ộ i
Các chất bẩn đặc tr°ng Điòm xÁ
Crom,tannin,sunfu a Cặn bia
Chất tẩy nhuám Các chất l°u hóa NaOH
M°¢ng thăy Khê M°¢ng Đ¿i Yên
Sông Kim Ng°u Sông Tô Lich Sông Tô Lich Sông Kim Ng°uSông Kim Ng°u Sông Tô Lich
Nước thải từ các khu dân cư, đụ thồ và khu công nghiệp có thể chứa nhiều chất bẩn, khi xả ra môi trường sẽ gây ô nhiễm nguồn nước sông hồ Việc quản lý và xử lý nước thải là rất cần thiết để bảo vệ chất lượng nước và sức khỏe cộng đồng.
Hàm lượng các chất bẩn trong nước mưa phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tình trạng vệ sinh và đặc điểm mặt phủ, địa hình, mức độ ô nhiễm môi trường xung quanh, thời gian mưa, và khoáng chất trong thời gian không mưa.
Nước mưa từ các khu vực bán bói, kho tàng thường chứa nhiều vòng dầu và các chất rắn vụn Nước mưa chảy tràn từ đồng ruộng có thể rửa trụi và cuốn theo rác, hóa chất, báo vã thác vát và phân bón.
Nước mưa là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng như nitơ (N) và photpho (P) cho các thủy vực Hàm lượng nitơ và photpho trong nước mưa phụ thuộc vào lưu vực thoát nước, đặc biệt là vào mặt phủ của khu vực đó.
Nước mưa axit hình thành chủ yếu từ khí thải SO2 và NO2 phát sinh từ các nhà máy và xí nghiệp Nguồn nước mưa này thường có pH thấp (từ 4,0 đến 6,5), gây ra hiện tượng chua đất và hòa tan kim loại nặng vào nước.
Sản xuất nông nghiệp tiêu thụ nước rất lớn, chủ yếu là nước tưới tiêu Các loại nước tưới tiêu trong sản xuất nông nghiệp có thể chảy tràn ra sông hồ, gây ô nhiễm nguồn nước Thành phần muối khoáng trong nước tưới phụ thuộc đặc điểm thổ nhưỡng, cấu trúc hó thỏng thủy nông, có thể rút vào nước từ 1 đến 20 tấn/ha/năm Việc sử dụng các loại phân bón hóa học, đặc biệt là muối nitrat, photphat, kali, xâm nhập vào nguồn nước, gây hiện tượng phú dưỡng Đòi hỏi canh tác cây trồng, phung phỏng sâu và có diện tích lớn, người ta thường sử dụng các loại hóa chất bảo vệ thực vật (phần lớn là dư lượng của clo như DDT), làm tăng độ mặn đất Thông thường, cho một ha lúa cao sản, lượng hóa chất thường dùng là 2-3 kg thuốc trừ sâu/vụ và 70-80 kg phân hóa học/vụ Các chất hữu cơ bền vững sẽ tích tụ lâu dài trong các thành phần sinh vật và trong môi trường nước.
Các chuồng trại chăn nuôi có hàm lượng chất hữu cơ cao, lượng nitơ và photpho lớn, cùng với sự hiện diện của nhiều vi khuẩn gây bệnh, là nguồn gốc gây ô nhiễm đáng kể đối với các thủy vực ở vùng nông thôn.
5 Các ho ạt độ ng kinh t ế xã h ộ i khác
Sự phát triển của kinh tế tập trung dân cư đang đối mặt với áp lực từ môi trường nước Giao thông đường thủy là một hình thức vận tải rẻ tiền nhưng tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm do chất thải rắn như dầu, mỡ Trong quá trình hoạt động tại bến cảng hay trên luồng lạch, con người thường xả thải các chất như rác, nước thải dầu mỡ ra môi trường Khi xảy ra các sự cố liên quan đến phương tiện vận tải đường thủy, thường dẫn đến các sự cố tràn dầu, đổ hóa chất, gây ra những mối nguy hại lớn đến hệ sinh thái nước.
Việc xây dựng các hồ chứa và đập ngăn nước mang lại hiệu quả kinh tế cao trong việc cung cấp năng lượng và điều tiết nước Tuy nhiên, việc đắp đập thủy điện có thể làm tăng nguy cơ ô nhiễm nguồn nước, do khả năng tái làm sạch của nguồn nước bị giảm và quá trình nhiễm mặn gia tăng.
Cỏc tỏc nhõn và thụng sỏ xỏc đònh ụ nhiỏm n°óc
A Tác nhân và thông s ố ô nhi ễ m hóa lý ngu ồn nướ c a Màu s ắ c : N°óc tā nhiờn s¿ch th°ồng trong suỏt và khụng màu, cho phộp ỏnh sỏng mặt trồi chiÁu tói cỏc tầng n°óc sõu Khi n°óc chứa nhiÃu chất rắn l lửng, cỏc lo¿i rong tÁo, cỏc chất hÿu c nú trỗ nờn kộm thấu quang ỏnh sỏng mặt trồi Cỏc vi sinh vÁt sỏng ỗ tầng n°óc sõu và đỏy phÁi chòu điÃu kión thiÁu ỏnh sỏng do đú trỗ nờn ho¿t đỏng kộm linh ho¿t Cỏc chất rắn chứa trong mụi tr°ồng n°óc làm ho¿t đỏng của cỏc sinh vÁt sỏng trong mụi tr°ồng n°óc khú khăn hÂn, mỏt sỏ tr°ồng hāp cú thò gõy chÁt Chất l°āng n°óc suy giÁm, cú tỏc đỏng xấu tói ho¿t đỏng sỏng bỡnh th°ồng của con ng°ồi Đò đỏnh giỏ màu sắc của n°óc, ng°ồi ta dựng cỏc mỏy đo màu hoặc mỏy đo đỏ thấu quang của n°óc. b Mựi vò: N°óc tā nhiờn s¿ch khụng cú mựi vò hoặc cú mựi bò dỏ chòu Khi trong n°óc cú cỏc sÁn phẩm phõn hủy chất hÿu cÂ, chất thÁi cụng nghióp, cỏc kim lo¿i thỡ mựi vò trỗ nờn khú chòu Đò đỏnh giỏ mức đỏ mựi của n°óc ng°ồi ta dựng ph°Âng phỏp pha loóng cho đÁn khi không cÁm nhÁn đ°āc mùi nÿa Ví dă, khi nói n°ãc có đá mùi 2,4,8 tức là phÁi pha loóng mỏt l°āng n°óc cất b¿ng 2, 4, 8 lần đò nú khụng cũn mựi nÿa Đỏnh giỏ vò của n°óc cũng theo ph°Âng phỏp t°Âng tā c Đò đục: N°óc tā nhiờn s¿ch th°ồng khụng chứa cỏc chất rắn l lửng, trỗ nờn trong suát và không màu Khi chứa các h¿t sét , mùn, vi sinh vÁt, h¿t băi, các hóa chất kÁt tủa thỡ n°óc trỗ nờn đăc N°óc đăc ngăn cÁn quỏ trỡnh chiÁu ỏnh sỏng mặt trồi xuỏng đỏy thủy vāc Cỏc chất rắn trong n°óc ngăn cÁn ho¿t đỏng bỡnh th°ồng của con ng°ồi và sinh vÁt Đỏ đăc của n°óc đ°āc xỏc đònh b¿ng mỏy đo đỏ đăc hoặc b¿ng ph°Âng phỏp húa lý trong phòng thí nghiãm d Nhiót đò: Nhiót đỏ n°óc tā nhiờn phă thuỏc vào điÃu kión khớ hÁu, thồi tiÁt của l°u vāc hay mụi tr°ồng khu vāc N°óc thÁi cụng nghióp, đặc biót là n°óc thÁi nhà mỏy nhiót đión, nhà mỏy đión h¿t nhõn th°ồng cú nhiót đỏ cao hÂn n°óc tā nhiờn trong l°u vāc nhÁn n°ãc cho nên làm cho n°ãc nóng lên (ô nhiám nhiãt) Nhiãt đá cao của n°ãc làm thay đổi cỏc quỏ trỡnh sinh, húa, lý hỏc của hó sinh thỏi n°óc Mỏt sỏ loài sinh vÁt khụng chòu đ°āc s¿ chÁt hoặc phÁi di chuyòn đi nÂi khỏc, cũn mỏt sỏ khỏc l¿i phỏt triòn m¿nh m¿ Sā thay đổi nhiót đỏ của n°óc thụng th°ồng khụng cú lāi cho sā cõn b¿ng tā nhiờn của hó sinh thỏi n°óc Nhiót đỏ cao của n°óc cũng cú thò Ánh h°ỗng đỏng kò đÁn mụi tr°ồng khụng khí (ẩm h¢n, s°¢ng mù ) e Hàm l°ợng chất rắn: Các chất rắn bao gồm các chất vô c¢ hoà tan (muái) hoặc không hoà tan (đất đá d¿ng huyÃn phù) và các chất hÿu c¢ (VSV, đáng vÁt nguyên sinh, tÁo), các chất hÿu c¢ tổng hāp (phân bón, chất thÁi) f Đò cứng: Đỏ cứng của n°óc do sā hión dión cỏc muỏi canxi (Ca) và magiờ (Mg) trong n°óc gõy ra N°óc cứng khụng t¿o bỏt xà phũng, dỏ kÁt tủa do cỏc ion hoỏ trò 2 nh° Ca 2+ , Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Zn 2+ chủ yÁu là do Ca 2+ và Mg 2+ g Đò pH:
N°ãc trung tính có pH = 7, nÁu pH < 7 có tính axit và pH > 7 có tính kiÃm
Nước ngầm thường có pH dao động từ 4 đến 5, trong khi nước mặt có pH thay đổi nhiều hơn Đặc biệt, trong quá trình xử lý nước, pH đóng vai trò quan trọng trong việc khử trùng, khử sắt và chống ăn mòn Để xác định phương pháp xử lý nước hiệu quả, việc kiểm tra pH là cần thiết Ngoài ra, hàm lượng oxy hòa tan (DO) cũng là một chỉ tiêu quan trọng trong quản lý chất lượng nước.
Oxy hòa tan là yếu tố quan trọng trong nước, cần thiết cho sự sống của vi sinh vật, thường được tạo ra từ sự hòa tan oxy trong nước hoặc do quá trình quang hợp của thực vật Nồng độ oxy hòa tan trung bình khoảng 4 mg/l, thường cao hơn ở bề mặt hoặc vùng có thảm thực vật xanh Nồng độ này phụ thuộc vào áp suất riêng phần của oxy trong không khí, nhiệt độ nước và mức độ quang hợp Khi hàm lượng oxy hòa tan gần bằng 0, nước sẽ bị ô nhiễm nặng Nước sạch cần có nồng độ oxy hòa tan cao để duy trì sự sống Nhu cầu oxy hóa sinh hóa (BOD - Biochemical Oxygen Demand) là chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng nước.
Là một yếu tố thiết yếu, oxy đóng vai trò quan trọng trong quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ bị phân hủy (O2/l) Chỉ số BOD cao cho thấy mức độ ô nhiễm nước ngày càng nặng, trong khi nhu cầu oxy hóa hóa học (COD - Chemical Oxygen Demand) cũng phản ánh tình trạng ô nhiễm này.
Oxy là yếu tố cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ, tạo thành CO2 và nước BOD không tính đến các chất hữu cơ bền vững, trong khi COD có tác dụng đối với mọi chất hữu cơ, do đó COD được coi là đặc trưng quan trọng trong việc xác định mức độ ô nhiễm nước Tỷ lệ BOD/COD của nước thải ô nhiễm thường nằm trong khoảng 0,5 đến 0,7.
B Tỏc nhõn và thụng số ụ nhiỏm húa hỏc nguồn n°òc a Kim lo¿i nặng: các kim lo¿i nh° Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn có trong n°ãc vãi nồng đá lãn đÃu làm cho n°ãc ô nhiám Kim lo¿i nặng không tham gia hoặc ít tham gia vào quỏ trỡnh sinh húa và th°ồng tớch lũy l¿i trong c thò sinh vÁt, vỡ vÁy chỳng là cỏc chất đác h¿i đái vãi sinh vÁt Mát sá nguyên tá nh°: Hg, Cd, As rất đác đái vãi sinh vÁt kò cÁ nồng đỏ thấp Đò xỏc đònh nồng đỏ kim lo¿i nặng trong n°óc, ng°ồi ta cú thò dựng nhiÃu ph°¢ng pháp khác nhau nh° phân tích hóa hác hoặc phân tích quang phổ hấp thă nguyên tử, phân tích kích ho¿t hoặc phân tích cāc phổ b Các nhóm anion: PO 4 3- , SO 4 2-
SO 4 2- : Ánh h°ỗng đÁn sā t¿o thành H 2 S gõy mựi khú chòu và rất đỏc đỏi vói cỏ, bỏm vào thành nồi h¢i, làm mòn kim lo¿i, gây bãnh tiêu chÁy
PO 4 3- : là nguồn dinh d°ÿng giỳp sinh vÁt và hó sinh thỏi n°óc phỏt triòn, nh°ng nÁu nhiÃu quá s¿ gây nên hiãn t°āng thiÁu oxy t¿o nên hiãn t°āng thái rÿa c Nit¢ và hợp chất nit¢: do quá trình phân huÿ chất hÿu c¢ của vi sinh vÁt NO 2 là giai đo¿n trung gian của quá trình đ¿m hoá và NO3 là giai đo¿n oxy hoá cao nhất và là giai đo¿n sau cùng của quá trình oxy hoá sinh hác d Thuốc bÁo vã thực vật: là nhÿng chất đác có nguồn gác tā nhiên hoặc tổng hāp hóa hỏc, đ°āc dựng đò phũng trừ cỏc sinh vÁt cú h¿i cho cõy trồng và nụng sÁn Trong sÁn xuất nông nghiãp chỉ có mát phần thuác tác dăng trāc tiÁp đÁn côn trùng và sâu h¿i, phần cũn l¿i rÂi vào n°óc, đất Tớch lũy trong mụi tr°ồng hay cỏc sÁn phẩm nụng nghióp
Sinh vật cú mặt trong nước có nhiều dạng khác nhau, bao gồm vi khuẩn, siêu vi khuẩn và ký sinh trùng, gây ra các bệnh như tả, lỵ và thương hàn Để đánh giá mức độ ô nhiễm sinh học, người ta thường sử dụng chỉ số coliform, phản ánh số lượng vi khuẩn E.coli trong nước.
4 Quỏ trỡnh tự làm s¿ch nguồn n°òc sụng hồ
Quá trình tái làm sạch nước là sự tổ hợp của các quá trình tự nhiên như thủy động học, sinh hóa, hóa học và hóa lý diễn ra trong sông hồ sau khi tiếp nhận nước thải, nhằm phục hồi trạng thái (thành phần và tính chất) ban đầu Khi xả nước thải vào sông hồ, các chất bẩn sẽ được xử lý thông qua tổng hợp các quá trình vật lý, hóa học và sinh học diễn ra trong nguồn nước.
Quá trình làm sạch bao gồm hai giai đoạn chính: pha loãng nước thải và chuyển hóa chất bẩn theo thời gian Hai giai đoạn này diễn ra đồng thời, ảnh hưởng đến chất lượng nước thải Các yếu tố thủy văn như dòng chảy, mực nước, lưu lượng, độ nhám, độ sâu, hình thái sông hồ và các điều kiện môi trường khác đều có vai trò quan trọng trong quá trình này.
Pha loãng là mát trong nhÿng yÁu tá chính làm giÁm nồng đá chất bẩn khi xÁ vào nguồn n°ãc
Các quá trình hóa lý và sinh hóa diễn ra theo xu hướng làm giảm nồng độ chất bẩn thông qua các quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ, lắng đọng chất lỏng, hấp thụ chất ô nhiễm, và phân hủy sinh học các chất bẩn không hòa tan trong chuỗi thức ăn Quá trình này cũng bao gồm việc tách chất bẩn từ trầm tích vào nước Kết quả cuối cùng của các quá trình này là phục hồi một phần hoặc toàn phần trạng thái ban đầu của nước.
5 Kiòm soỏt ụ nhiỏm và bÁo vómụi tr°ỏng n°òc
1.ĐiÁu kión vó sinh khi xÁn°òc thÁi vào nguồn
Nguồn nước phải đáp ứng các yêu cầu sử dụng Sau khi tiếp nhận các thông tin, tôi xác định điểm nào đó, chất lượng nước phải đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn sử dụng Điểm này thường được xác định dựa trên nguồn nước sử dụng với một khoáng cách an toàn (thường gọi là khoáng cách ly vô sinh) Điểm này đặc biệt là điểm kiểm tra chất lượng nước nguồn.
Nồng đá giãi h¿n cho phép của các chất ô nhiám trong n°ãc thÁi tr°ãc khi xÁ ra nguồn n°ãc phÁi đáp ứng hai điÃu kiãn sau đây:
Nước thải khi pha loãng, xả tràn và làm sạch trong nguồn nước cần tuân thủ các quy định về chất lượng nước theo tiêu chuẩn TCVN 5942-1995, TCVN 5943-1995, TCVN 6774-2000 và TCVN 6773-2000 Điều này nhằm đảm bảo nồng độ chất ô nhiễm trong nước nguồn không vượt quá giới hạn cho phép, bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.
Nước thải sau khi xả ra môi trường không được phép làm ô nhiễm nguồn nước và hệ thống thủy vực, theo quy định của các tiêu chuẩn TCVN 5945-2005 về xả thải công nghiệp và TCVN 6772-2000 về xả thải sinh hoạt.
2 Cỏc bión phỏp kiòm soỏt ụ nhiỏm mụi tr°ỏng n°òc Đò chất l°āng n°óc t¿i cỏc điòm sử dăng đÁm bÁo yờu cầu vióc xÁ n°óc thÁi ra nguồn cần phÁi đ°āc kiòm soỏt chặt ch¿, đồng thồi phÁi cú cỏc bión phỏp tăng c°ồng khÁ năng tā làm s¿ch nguồn n°ãc
Cỏc bión phỏp kỹ thuật bÁo vó nguồn n°òc
H¿n chÁ xÁ thÁi vào sông hồ:
- SÁn xuất b¿ng công nghã s¿ch và công nghã ít chất thÁi
- Cấp n°ãc tuần hoàn và sử dăng l¿i n°ãc thÁi
- Quy ho¿ch hāp lý các cáng xÁ n°ãc thÁi
Tăng c°ồng khÁ năng tā làm s¿ch nguồn n°ãc:
- Tăng c°ồng xỏo trỏn t¿i cỏng xÁ n°ãc thÁi
- bổ sung n°óc s¿ch đò pha loóng n°ãc thÁi
Làm giàu ôxy cho nguồn n°ãc -Nuôi trồng thủy sinh
Hình 2.1 Sơ đồ t ổ ng h ợ p các bi ệ n pháp k ỹ thu ậ t b ả o v ệ ngu ồn nướ c
ễ nhiỏm và bÁo vó khớ quyòn
Thành phần và cấu trỳc của khớ quyòn
1 Thành ph ầ n không khí c ủ a khí quy ể n
Thành phần khung cấu trúc của khối quyòn thay đổi theo thời gian và điều kiện, nhưng hiện tại đã ổn định Những thành phần chính bao gồm nitơ, oxy và một số loại khối trầm.
B ả ng 2.4 N ồng độ trung bình và kh ối lượ ng c ủ a m ộ t s ố ch ấ t khí
Chất khớ % thò tớch % khối l°ợng Khối l°ợng (n 10 10 tấn)
2 C ấ u trúc th ẳng đứ ng c ủ a khí quy ể n
Khớ quyòn Trỏi đất có cấu trúc phân lớp với các tầng đặc trưng từ dưới lên trên, bao gồm: tầng đỏi lầu, tầng bình lầu, tầng trung quyòn, tầng nhót quyòn và tầng ngoài quyòn.
Kho Á ng không gi ữ a các hành tinh
Không khí loãng Khí ôzôn
0km 15-18km 50km 80km 500km 2000km
Hình 2.2 C ấ u trúc c ủ a khí quy ể n theo chi ề u th ẳng đứ ng
Tầng đối lưu là tầng thấp nhất của khí quyển, chiếm khoảng 70% khối lượng khí quyển với nhiệt độ thay đổi từ +40°C ở mặt đất đến -50°C ở độ cao Trong tầng này, luôn có sự chuyển động không ngừng của không khí, tạo ra các hiện tượng thời tiết chủ yếu như mây, mưa, tuyết, mưa đá và bão Tầng đối lưu cũng là nơi tập trung nhiều nhất hơi nước trong khí quyển.
T ầng bình lưu : n¿m trên tầng đái l°u, vãi ranh giãi trên dao đáng trong khoÁng đá cao
50km Nhiãt đá không khí của tầng bình l°u có xu h°ãng tăng dần theo chiÃu cao từ -56 0
Cỗ phớa d°ói lờn -2 0 C và cỗ trờn cao, khụng khớ tầng bỡnh l°u loóng hÂn ớt chứa băi và cỏc hión t°āng thồi tiÁt Ổ đỏ cao khoảng 25km trong tầng bỡnh l°u, tồn tại một lớp khụng khớ giàu khớ ozụn, đó là tầng ozụn.
T ầ ng trung quy ể n : n¿m ỗ trờn tầng bỡnh l°u cho đÁn đỏ cao 80km Nhiót đỏ tầng này giÁm dần theo đỏ cao từ -2 0 C ỗ phớa d°ói giÁm xuỏng -92 0 C ỗ lóp trờn
Tầng nhiệt quyển trải dài từ 80 đến 500 km, với nhiệt độ giảm dần theo độ cao, dao động từ -92 °C đến 1200 °C Nhiệt độ không khí cũng biến đổi theo thời gian trong ngày, thường cao vào ban ngày và thấp vào ban đêm Lớp chuyển tiếp giữa trung quyển và nhiệt quyển được gọi là trung quyển hạ.
Tầng ngoài quyển, bắt đầu từ độ cao 500 km, chịu tác động mạnh mẽ của tia tử ngoại, dẫn đến sự phân hủy của các phân tử không khí thành các ion dương và electron Đây là nơi xuất hiện các hiện tượng quang học và phản xạ các sóng ngắn vô tuyến Nhiệt độ trong tầng này có xu hướng cao và thay đổi theo thời gian trong ngày Thành phần khí quyển ở đây chứa nhiều ion nhẹ như He+, H+ và O2- Ranh giới bên ngoài của khí quyển rất khó xác định, thường nằm trong khoảng từ 1000 đến 2000 km.
Cỏc nguồn thÁi và chất gõy ụ nhiỏm mụi tr°ồng khụng khớ
1 Các nguồn thÁi gây ô nhiám môi tr°áng không khí a/ S ả n xu ấ t công nghi ệ p
Cỏc ỏng khớ thÁi ỗ cỏc nhà mỏy thÁi ra mụi tr°ồng khụng khớ rất nhiÃu lo¿i cỏc chất đỏc đỏc h¿i Trong quá trình sÁn xuất, các chất đác h¿i thoát ra do bác h¢i, rò rỉ, tổn hao trên dây chuyÃn sÁn xuất, và trên các ph°¢ng tiãn d¿n tÁi Đặc điểm của khớ thÁi do quỏ trỡnh sÁn xuất là nồng đỏ cỏc chất đỏc h¿i tập trung trong một khoáng không gian nhò, thường ỗ d¿ng hòn hāp khớ và hÂi đỏc h¿i Các hó tháng thông gió thÁi khí đác h¿i, đái vãi hã tháng thông gió căc bá thì nồng đá chất đác h¿i thÁi ra khỏ lón cũn đỏi vói hó thỏng thụng giú chung thỡ l°āng hòn hāp khớ thÁi ra lón, nh°ng nồng đá chất đác h¿i l¿i thấp.
Khí thải công nghiệp và khí thải từ các hoạt động thông gió có thể gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Để giảm thiểu tác động tiêu cực của chúng, cần thiết phải sử dụng thiết bị xử lý khí thải hiệu quả nhằm làm sạch và bảo vệ môi trường sống.
Mỗi ngành công nghiệp phát thải khí thải khác nhau tùy thuộc vào dây chuyền công nghệ, loại nhiên liệu sử dụng, đặc điểm sản xuất, quy mô sản xuất, loại nguyên liệu và sản phẩm, cũng như mức độ hiện đại hóa của nhà máy Giao thông vận tải, đặc biệt là xe máy, thải ra nhiều khí độc hại và gây ô nhiễm môi trường Ngoài ra, tàu hỏa và tàu thủy sử dụng nhiên liệu như xăng dầu hoặc than cũng tạo ra nhiều loại khí độc hại.
Nguồn ô nhiễm do giao thông là một vấn đề nghiêm trọng, thường bị đánh giá thấp Sự phân bố chất ô nhiễm này phụ thuộc vào địa hình và các quy hoạch xây dựng trong thành phố hoặc khu dân cư.
Máy bay gây ô nhiễm không khí và môi trường, đặc biệt là ở khu vực quanh sân bay Chúng thải ra các khí độc hại như carbon monoxide, hydrocarbon và khói, góp phần làm ô nhiễm môi trường sống Các thành phố lớn, khu dân cư đông đúc và các phương tiện giao thông là những nguồn chính gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng Hoạt động sinh hoạt của con người cũng đóng góp vào vấn đề ô nhiễm này.
Nguồn ụ nhiỏm này chủ yÁu do cỏc bÁp đun nấu, cỏc lũ s°ỗi sử dăng nhiờn lióu than, củi, dầu, khí đát
Sự ô nhiễm không khí từ hai loại nguồn phát thải gây ra tác động nghiêm trọng đến sức khỏe con người, đặc biệt là ở những khu vực đông dân cư Việc phát thải khí độc hại như CO và các chất ô nhiễm khác làm tăng nguy cơ mắc các bệnh liên quan đến hô hấp và tim mạch Hơn nữa, tình trạng ô nhiễm này có thể dẫn đến những tai nạn nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cuộc sống của người dân.
2 Các chất gây ô nhiám không khí a B ụ i và sol khí
Bãi là chất ỗ d¿ng rắn hoặc lòng, có kích thước nhỏ, phân tán ỗ dión rỏng Hàng năm, con người trên thế giới thải ra khoảng 200 triệu tấn bãi khoáng.
Sol khí là chất l¢ lửng phân tán trong không khí vãi kích th°ãc d¿ng keo (d