Ozon và vấn đề thủng tầng ozon

Trong các vấn đề đáng lo ngại về môi trường hiện nay, vấn đề ozon và thủng tầng ozon là một vấn đề bức xúc và nghiêm trọng mang tính chất toàn cầu. Trái Đất rất dễ tổn thương bởi các tia cực tím của bức xạ Mặt Trời và tầng ozon có nhiệm vụ không cho các tia này đến được Trái Đất. Có thể khẳng định, tầng ozon có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự sống trên Trái Đất . Tầng Ozon bị phá hủy dẫn đến ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người và gây mất cân bằng hệ sinh thái. Tầng ozon chính là tấm lá chắn bảo vệ hành tinh của chúng ta.

Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon 1 DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM 2 HỌ VÀ TÊN MSSV NGUYỄN TRẦN HỮU VŨ NGUYỄN THỊ VÂN BÙI THỊ THANH TUYỀN PHẠM THỊ LAN HỒ THỊ NGUYỆT MINH TRẦN MINH TOÀN 0910485 0910484 0910483 0910462 0910468 0910480 Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon 2 LỜI MỞ ĐẦU rong các vấn đề đáng lo ngại về môi trường hiện nay, vấn đề ozon và thủng tầng ozon là một vấn đề bức xúc và nghiêm trọng mang tính chất toàn cầu. Trái Đất rất dễ tổn thương bởi các tia cực tím của bức xạ Mặt Trời và tầng ozon có nhiệm vụ không cho các tia này đến được Trái Đất. Có thể khẳng định, tầng ozon có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự sống trên Trái Đất . Tầng Ozon bị phá hủy dẫn đến ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người và gây mất cân bằng hệ sinh thái. Tầng ozon chính là tấm lá chắn bảo vệ hành tinh của chúng ta. Bài tiểu luận sau đây trình bày những vấn đề cơ bản và quan trọng nhất trong hiện trạng môi trường hiện nay về ozon và thủng tầng ozon. Với mục đích thảo luận, đào sâu nghiên cứu, tìm hiểu, từ đó bổ trợ cho môn học “Hóa môi trường” trong nhà trường Đại Học, Cao Đẳng. Chúng tôi, tập thể nhóm 2 lớp Hóa Học K33 trường Đại học Đà Lạt; với chút ít hiểu biết và cố gắng tìm tòi đã gấp rút hoàn thành bài tiểu luận này. Trong quá trình biên tập không tránh được những sai sót về mặt kĩ thuật trình bày, đánh máy… kính mong quý thầy cô và các bạn sinh viên đồng đạo thông cảm và lượng thứ. Chúng tôi rất vui lòng nhận được các ý kiến đóng góp nhằm sửa chữa những khuyết điểm, giúp hoàn thiện bài tiểu luận này. Chúng tôi xin chân thành cám ơn Thầy Phạm Lê Nhân đã giúp chúng tôi hoàn thành bài luận. Cám ơn các nguồn tài liệu quý báu khác đã cung cấp một lượng tư liệu lớn cho chúng tôi. Thay mặt nhóm 2 Nguyễn Trần Hữu Vũ T Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon 3 CHƯƠNG MỘT: CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU I. OZON Ozon (O 3 ) là chất khí có màu lam nhạt (trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn), có mùi hắc đặc trưng. Ozon là chất hấp thụ mạnh các tia tử ngoại, tia nhìn thấy và tia hồng ngoại. Ozon có khả năng hấp thụ cao nhất ở bước sóng là 254 nm đối với các tia tử ngoại, ở bước sóng là 600 nm đối với các tia nhìn thấy và ở bước sóng là 900 nm đối với tia hồng ngoại. Ngoài ra ozon còn có khả năng khử mùi, màu, khử trùng đối với nước và nước thải. Không khí chứa một lượng rất nhỏ ozon có tác dụng làm cho không khí trong lành. Với lượng ozon lớn hơn sẽ gây độc hại với con người. Ozon không bền, dễ dàng bị phân huỷ thành Oxi phân tử và Oxi nguyên tử: Ví dụ: O 3 = O 2 + O II. TẦNG OZON: Ozon là loại khí hiếm trong không khí gần mặt đất nhưng lại tập trung thành lớp dày ở những độ cao khác nhau trong tầng bình lưu, cách mặt đất khoảng từ 10 – 50 km ở những vĩ độ khác nhau. 90% ozon nằm trong khoảng 19 -23 km so với mặt đất, ozon có chức năng bảo vệ sinh quyển nhưng nhiều nghiên cứu cũng cho thấy nó là loại khí độc hại và sự ô nhiễm của ozon sẽ tác Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon 4 động đến năng suất cây trồng ở mặt đất. Tầng khí quyển này hấp thụ 93-99% tia bức xạ có hại từ Mặt Trời. III. LỖ THỦNG TẦNG OZON: Những chỗ loang lổ ozon do bị loãng được hiểu là “lỗ thủng ozon”. Lỗ thủng của tầng ozon theo định nghĩa của Cục Môi Trường (EPA) Mỹ là khu vực có hàm lượng ozon thấp hơn 220 đơn vị dobson (DU). Một DU tương đương với 27 triệu phân tử ozon trên một cm 2 . Tầng ozon ở Mỹ khoảng 300 DU, trong khi đó tầng ozon ở Nam cực ở cuối mùa xuân chỉ còn khoảng 117 DU. Ở Nam cực hàm lượng ozon thấp nhất xảy ra ở những khu vực khác nhau, trong những thời điểm khác nhau. Kỷ lục thấp nhất của tầng ozon là 88 DU được ghi nhận vào năm 1994. Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon 5 CHƯƠNG HAI: ỨNG DỤNG CỦA OZON VÀ VAI TRÒ CỦA TẦNG OZON I. Ứng dụng của ozon: Ozon có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống: 1. Sử dụng trong công nghiệp: Ozon được sử dụng để tẩy trắng đồ vật và tiêu diệt vi khuẩn. Rất nhiều hệ thống nước sinh hoạt công cộng sử dụng ozon để khử vi khuẩn thay vì sử dụng các chất khử truyền thống như clo và brom. Trong công ngiệp ozon được sử dụng để: + Khử trùng nước uống trước khi đóng chai. + Phân hủy dầu mỡ và khử các chất gây ô nhiễm có trong nước bằng phương pháp hóa học (sắt, asen, sulfua hidro, nitrit, và chất hữu cơ phức tạp liên kết với nhau tạo ra “màu” của nước). + Hỗ trợ quá trình kết tụ (là quá trình kết tụ của các phân tử, được sử dụng trong quá trình lọc để loại bỏ sắt và asen). + Làm sạch và tẩy trắng vải (việc sử dụng để tẩy trắng được cấp bằng sáng chế), không làm mất màu tóc và quần áo. + Hỗ trợ trong gia công chất dẻo (plastic) để cho phép mực kết dính. + Đánh giá tuổi thọ của mẫu cao su để xác định chu kỳ tuổi thọ của cả lô cao su. Từ năm 1906 tại Nice – Pháp đã xây dựng nhà máy sản xuất nước đầu tiên sử dụng ozon. Tại thành phố Los Angeles, bang California Mỹ có nhà máy xử lý nước uống lớn nhất thế giới, tất cả các loại nước uống đóng chai đều được khử trùng, làm sạch bằng ozon. 2. Sử dụng trong y tế: + Tiêu diệt vi khuẩn, virut và các loại nấm mốc. + Khử các bào tử, u nang, men và các loại nấm. + Tiêu diệt các mầm vi sinh vật gây bệnh trong nước và trong không khí, khử mùi trong không khí. Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon 6 + Không gây bỏng mắt, không gây ảnh hưởng tới da, mũi và tai. + Ozon không gây ung thư. Ngoài ra, ozon có thể được sử dụng để ảnh hưởng tới cân bằng chống ôxi hóa-hỗ trợ ôxi hóa của cơ thể, khi đó thông thường cơ thể sẽ phản ứng với sự hiện diện của nó bằng cách sản sinh ra các enzym chống ôxi hóa. 3. Ứng dụng trong nuôi trồng thuỷ sản Ozon giúp loại bỏ vi-rút gây bệnh và làm tôm luôn khỏe mạnh mà không cần đến các loại hóa chất có hại, và giúp các hộ nuôi tôm giống nuôi trồng tôm hữu cơ. +Tăng thu nhập do tăng trọng lượng tôm và tăng cường độ phân hủy đối với các thức ăn thối rữa lắng đọng. + Tỉ lệ tôm chết thấp hơn đồng nghĩa với việc năng suất sản lượng tôm trong cùng một diện tích ao nuôi. + Giảm chi tiêu đối với các chất hoạt chất mà lượng tôm trong ao nuôi cần dùng trước đó. + Tiết kiệm chi phí do điện năng tiêu thụ thấp. + Hạn chế thay nước, giúp tránh rủi ro do mầm bệnh từ ngoài đưa vào. Không những vậy, ozon đem lại sự tiện lợi rất lớn cho cuộc sống thường ngày của con người: + Ozon được sử dụng để làm sạch nước thải và các chất thải gây hại. + Ozon làm sạch nước giếng và các hệ thống lọc nước uống trong gia đình. + Hệ thống ozon có thể mang lại sự sống cho các hồ chết do bị ô nhiễm và các ao tù. + Ozon được sử dụng để làm sạch không khí trên tàu thuyền, máy bay, khử khói thuốc trong phòng khách sạn và nơi sinh hoạt công cộng khác. + Ozon được sử dụng ở hàng nghìn khu dân cư, khu thương mại, và khắp nơi trên toàn thế giới. Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon 7 + Ozon không gây nổ, gây cháy, trong trường hợp đòi hỏi sự làm sạch cao ozon không tạo thành các sản phẩm khói có hại. + Ozon không gây hỏng hóc cho mối nối bơm và đường ống dẫn. + Ozon đem lại sự tiện lợi lớn cho các bể chứa nước và suối nước khoáng. Ozon không tồn tại hoặc bị tích tụ trong sản phẩm. Ozon được phát ra bởi máy phát và định lượng vào nước hoặc trong không khí tự động, nó không gây ảnh hưởng tới cân bằng pH của nước, giảm thiểu khả năng điều chỉnh pH. Ozon làm giảm trọng lượng chất rắn hòa tan nên không thay nước thường xuyên trong các bể. Vậy, có thể khẳng định rằng ozon chính là một thiết bị bảo vệ môi trường!! II. Vai trò của tầng ozon Tuy mỏng manh nhưng tầng ozon có vai trò rất quan trọng đối với sự sống trên Trái Đất vì nó hấp thụ phần lớn tia cực tím (UV) của bức xạ Mặt Trời, không cho các tia này đến được Trái Đất. Chính vì thế trong lịch sử của giới sinh vật, sự sống chỉ được di cư lên cạn khi trên Trái Đất xuất hiện tầng ozon. Do vậy, nếu tầng ozon bị phá hủy sẽ gây tác hại rất lớn đối với mọi sinh vật trên hành tinh. Như chúng ta đã biết, tia bức xạ UV mà Mặt Trời tỏa ra chia làm 3 loại: UV-A (400-315nm), UV-B (315-280nm), và UV-C (280-100 nm). Trong đó, UV-C rất có hại cho con người, UV-B gây tác hại cho da và có thể gây tổn thương tế bào dẫn đến ung thư da. Tầng ozon đã giúp cản trở tia bức xạ UV-B và UV-C, còn hầu hết tia UV-A chiếu được tới bề mặt Trái Đất, nhưng may mắn là tia này ít gây hại cho sinh vật. Các nghiên cứu cho thấy rằng cường độ bức xạ UV-B trên bề mặt Trái Đất nhờ sự ngăn cản của tầng ozon trở nên yếu hơn tới 350 tỉ lần so với trên tầng khí quyển. Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon 8 Nếu tầng ozon bị suy giảm, bức xạ UV sẽ đến Trái Đất nhiều hơn và làm tăng bệnh ung thư da, đục thủy tinh thể ở mắt, làm giảm sản lượng lương thực, ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển. Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon 9 CHƯƠNG BA: NGUYÊN NHÂN GÂY RA NHỮNG LỖ THỦNG CỦA TẦNG OZON Nguyên nhân đầu tiên có thể kể tới có liên quan tới việc sản xuất và sử dụng tủ lạnh trên thế giới. Tủ lạnh có thể làm lạnh và bảo quản thực phẩm được lâu là vì trong hệ thống ống dẫn khép kín phía sau tủ lạnh có chứa loại dung dịch freon thể lỏng (thường gọi là "gas"). Freon là tên gọi chung của những hợp chất CFC(cloflocacbon), như CCl 2 F 2 , CCl 3 F,… Nhờ có dịch hoá học này tủ lạnh mới làm lạnh được. Dung dịch freon có thể bay hơi thành thể khí. Khi chuyển sang thể khí, freon bốc thẳng lên tầng ozon trong khí quyển Trái Đất và phá vỡ kết cấu của nó, làm giảm nồng độ khí ozon. Không những tủ lạnh, máy lạnh cần dùng đến freon mà trong dung dịch giặt tẩy, các loại sơn, bình cứu hoả cũng sử dụng freon và các chất thuộc dạng freon. Đây là những hóa chất thiết yếu và trong quá trình sản xuất và sử dụng chúng không tránh khỏi thất thoát một lượng lớn hoá chất dạng freon bốc hơi bay lên khí quyển. Khi CFC đến được tầng bình lưu, dưới tác dụng của tia cực tím nó bị phân hủy tạo ra Clo nguyên tử, và Clo nguyên tử có tác dụng như một chất xúc Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon 10 tác để phân hủy ozon. Cụ thể, các phân tử Cl, F, Br của CFC và halon được biến đổi thành các nguyên tử (gốc) tự do hoạt tính nhờ các phản ứng quang hoá: CFCl 3 + hv  CFCl 2 + Cl CFCl 2 + hv  CFCl + Cl CF 2 Cl 2 + hv  CF 2 Cl + Cl CF 2 Cl + hv  CFCl + Cl Sau đó, các nguyên tử Cl, F, Br tác dụng huỷ diệt O 3 theo phản ứng: Cl + O 3  ClO + O 2 ClO +O 3  Cl +2O 2 Người ta tính rằng một phân tử CFC mất trung bình là 15 năm để đi từ mặt đất lên đến các tầng trên của khí quyển và có thể ở đó khoảng một thế kỷ, phá hủy đến cả trăm ngàn phân tử ozon trong thời gian này. Đến giữa thập kỷ 90, thêm một “thủ phạm tích cực” nữa được phát hiện chính là chất thải công nghiệp, đặc biệt là các khí NO x ,CO 2 … Những chất thải loại này vẫn bền bỉ và dai dẳng bay vào bầu khí quyển và làm công việc phá hoại tầng ozon. Ảnh hưởng này càng nghiêm trọng hơn khi nền công nghiệp ngày càng hiện đại hóa, đồng nghĩa với quá trình gia tăng mạnh mẽ sản xuất công nghiệp. N 2 O được tạo ra bằng cách sản xuất phân bón nitơ hay xử lí nước thải, 1/3 tổng lượng N 2 O thải vào khí quyển là từ những hoạt động của con người như đốt cháy nguyên liệu hóa thạch, sử dụng phân bón gốc nitơ, vận hành các nhà máy xử lí nước thải hay các quy trình công nghiệp khác liên quan đến nitơ. Khí này cũng được giải phóng khi vi khuẩn hoạt động trong đất và đại dương phân hủy các hợp chất chứa nitơ. Các nhà nghiên cứu cho biết nên giảm việc sử dụng loại hợp chất này để tránh làm mỏng tầng ozon bao quanh Trái đất. [...]... 2003, lỗ thủng tầng ozon che phủ 11,1 triệu dặm vuông là lỗ thủng lớn thứ 2 13 Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon Năm 2001: Vào tháng 9 năm 2001, lỗ thủng tầng ozon bao phủ khoảng 10 triệu dặm vuông Lỗ thủng này nhỏ hơn năm 2000, nhưng vẫn lớn hơn tổng diện tích của Nước Mỹ, Canada và Mêxico Năm 2002: Lỗ thủng tầng ozon thu hẹp lại và tháng 9 năm 2002 là lỗ thủng nhỏ nhất từ năm 1998 Lỗ thủng ở... năm 2000 và 2001, mà còn tách ra thành 2 lỗ riêng biệt Kích thước nhỏ có thể do điều kiện nóng ấm không bình thường và sự phân tách có thể do các khu vực thời tiết của tầng bình lưu khác thường 14 Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon Năm 2003: Lỗ thủng tầng ozon che phủ 11,1 triệu dặm vuông, và là lỗ thủng kỷ lục đứng thứ hai Năm 2000 là năm lỗ thủng lớn nhất Lỗ thủng lớn do gió lặng và thời tiết... giảm 80% và trở nên mỏng đến nỗi có thể gọi là “lỗ thủng tầng ozon như tại Nam cực Như vậy, các vùng Bắc cực như Scandinavia, Greenland và Siberia sẽ phải nhận thêm một lượng tia cực tím nhiều hơn từ Mặt Trời 17 Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon Tại sao ở Nam cực lại xảy ra lỗ thủng ozon lớn đến vậy? Vào những tháng mùa đông ở Nam Cực trong tầng bình lưu có một luồng khí rất lớn và xoáy mạnh... thủng tầng ozon, đe doạ sức khoẻ của chính mình và của toàn bộ sinh vật sống trên hành tinh này 12 Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon CHƯƠNG BỐN: HIỆN TRẠNG TẦNG OZON TRONG KHÍ QUYỂN Từ những năm 1980, lỗ thủng tại vùng Nam Cực đã ngày một rộng ra do lượng khí CFC thải ra quá nhiều Con người bắt đầu tiến hành đo đạc tầng ozon từ các trạm trên mặt đất vào năm 1956 ở vịnh Halley, Nam cực Và các số... diệt Ozon 11 Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon Tên lửa thải ra khí clo trên tầng bình lưu Tại đây clo phản ứng với oxy và tạo ra clo oxit- một chất phá hủy ozon Qua đó chúng ta thấy rằng, tầng ozon bị thủng chính là do các chất khí thuộc dạng freon, các hoá chất, khí thải công nghiệp gây nên, chúng không tự có trong thiên nhiên mà do con người tạo ra Rõ ràng, con người là thủ phạm làm thủng tầng. .. vậy nồng độ ozon ở Bắc cực giảm không nhiều như ở Nam cực 18 Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon CHƯƠNG NĂM: HẬU QUẢ CỦA SỰ SUY THOÁI TẦNG OZON Thủng tầng ozon, một lượng lớn tia tử ngoại sẽ chiếu thẳng xuống Trái Đất Con người và động thực vật phải gánh chịu những hậu quả nặng nề sau: - Phá hủy hệ thống miễn dịch của cơ thể người và động vật, làm tăng khả năng mắc bệnh cho con người và động vật:... đề thủng tầng ozon Hậu quả xấu gây ra cho cuộc sống do suy giảm nghiêm trọng tầng ozon đã khiến cộng đồng quốc tế hết sức quan tâm và thấy cần thiết phải có những hành động cụ thể bảo vệ tầng ozon 21 Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon CHƯƠNG SÁU: NGĂN CHẶN SỰ SUY THOÁI CỦA TẦNG OZON Để ngăn chặn sự suy thoái của tầng ozon, những chính sách cụ thể cần được đưa ra thực hiện như: - Khuyến khích... lỗ thủng năm 2005 gần mức trung bình năm 1995-2004 Lỗ thủng này lớn hơn năm 2004, nhưng nhỏ hơn năm 2003 Năm 2008: Lỗ thủng tầng ozon ở Nam Cực có diện tích đến 27 triệu km2 Con số này lớn hơn nhiều so với diện tích lớn nhất của nó được ghi nhận năm 2007 là 25 triệu km2 16 Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon Năm 2011: 24, nov 2011 Tổ chức Khí tượng thế giới (WMO) cho biết lượng ozon trong tầng. .. thủng lớn do gió lặng và thời tiết rất lạnh Năm 2004: Tháng 9 năm 2004, lỗ thủng là 9,4 triệu dặmvuông Lỗ thủng này nhỏ hơn năm 2003, có thể do thời tiết Cực Nam tương đối ấm 15 Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon Năm 2005: Lỗ thủng ở tầng ozon phía trên Cực Nam xuất hiện lớn hơn năm ngoái nhưng vẫn nhỏ hơn năm 2003 Lỗ thủng năm 2005 che phủ khoảng 10 triệu dặm vuông Theo số liệu về thời tiết... chặn quá trình suy thoái tầng ozon rất cụ thể và đơn giản, đó là: 22 Tiểu luận: Ozon và vấn đề thủng tầng ozon - Tự bảo vệ mình khỏi sự tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng Che chắn da, đeo kính râm, đội mũ nón khi đi ra ngoài nắng - Giảm ô nhiễm không khí do xe cộ và các thiết bị khác khi hoạt động xả khí thải vào môi trường - Tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm nước trong sinh hoạt và làm việc - Sử dụng ánh