Sản phẩm dầu mỏ thương phẩm phần 7 pptx

Ô nhiễm và bảo vệ môi trường Như phần trên ta đã thấy việc đốt cháy nhiên liệu luôn kèm theo sự phát thải ra môi trường một lượng chất độc hại gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người v

Chương V

SỰ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ DO KHÓI THẢI TỪ QUÁ TRÌNH ĐỐT CHÁY CÁC SẢN PHẨM

DẦU MỎ VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

5.1 Sự đốt cháy nhiên liệu, vấn đề ô nhiễm và bảo vệ môi trường

5.1.1 Sự đốt cháy nhiên liệu

Quá trình đốt cháy của nhiên liệu bằng không khí được xem là lý tưởng khi trong hỗn hợp khí cháy chỉ có ra CO2, H2O và N2 Tuy nhiên, quá trình cháy thực tế trong động cơ hoặc trong các lò đốt rất đặc biệt nên sản phẩm của quá trình cháy ngoài các chất kể trên còn có nhiều hợp chất khác hay quá trình cháy ở đây không phải quá trình cháy lý tưởng

Phương trình cháy của nhiên liệu trong điều kiện lý tưởng

CHyOz + (1+

4

y

-

2

z )(O2 +3.78N2) → CO2 +

2

y

H2O + 3.78(1 +

4

y

-

2

z

)N2

Quá trình cháy trong thực tế ở trong các động cơ hay các lò đốt thường là quá trình không lý tưởng nên ngoài các hợp chất kể trên thì trong khí thải còn có một số hợp chất khác như oxyt nitơ (NO, N2O, NO2 gọi chung là NOx ), monoxyt cacbon (CO), các hydrocacbon chưa cháy (HC), hạt rắn, bồ hống Nồng độ các chất ô nhiễm này phụ thuộc vào loại thiết bị đốt cháy và các chế độ vận hành

Ngoài ra trong nhiên liệu ban đầu thường chứa thêm lưu huỳnh nên trong khói thải còn có thêm khí SO2

Tất cả các hợp chất vừa kể trên đều là chất độc hại đối với còn người và môi trường sinh thái Vì vậy cần thiết phải hạn chế hay giảm thiểu nồng độ của chúng

5.1.2 Ô nhiễm và bảo vệ môi trường

Như phần trên ta đã thấy việc đốt cháy nhiên liệu luôn kèm theo sự phát thải ra môi trường một lượng chất độc hại gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người và môi trường sinh thái Vì vậy ngày nay loài người đã nhận ra rằng : không thể có một xã hội hay một nền kinh tế lành mạnh trong một thế giới có quá nhiều sự nghèo đói và suy

thoái môi trường Sự phát triển kinh tế không thể dừng lại, nhưng nó phải định hướng

để việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên có hiệu quả nhất và hạn chế các tác động xấu đến môi trường

Công nghiệp phát triển càng mạnh, dân sống ở đô thị càng đông, mức thu nhập càng cao thì chất thải gây ô nhiễm môi trường càng nhiều, tài nguyên thiên nhiên càng

bị cạn kiệt

Càng ngày con người càng thấy rõ sự ô nhiễm môi trường không khí do chất thải công nghiệp và giao thông vận tải gây ra làm thiệt hại rất lớn đối với nền kinh tế quốc dân và làm tăng bệnh tật đối với con người

Ô nhiễm môi trường không khí, nó được xác định bằng sự biến đổi môi trường theo hướng bất lợi đối với cuộc sống của con người, của động vật, thực vật, mà sự ô nhiễm đó chính là do hoạt động của con người gây ra với quy mô, phương thức và mức độ khác nhau, trực tiếp hay gián tiếp tác động, làm thay đổi mô hình, thành phần hóa học, tính chất vật lý và sinh học của môi trường không khí

5.2.1 Tác hại của các chất có trong khói thải

5.2.1.1 Tác hại đối với con người

Cacbonmonoxyt CO:

Tác hại của khí CO đối với con người xảy ra khi nó tác dụng đối với hồng cầu trong máu tạo thành một hợp chất bền vững do đó nó làm giảm hồng cầu trong máu từ

đó làm giảm khả năng hấp thụ oxi của hồng cầu để nuôi dưỡng tế bào cơ thể

HbO2 + CO → HbCO + O2 Nạn nhân sẻ bị tử vong khi 70% số hồng cầu bị khống chế (khi nồng độ CO trong không khí >1000 ppm) Ở nồng độ thấp hơn, CO cũng có thể gây nguy hiểm đối với con người: khi 20% hồng cầu bị khống chế, nạn nhân bị nhức dầu, chóng mặt, buồn nôn và khi nồng độ này lên đến 50% thì não bộ con người bắt đầu bị ảnh hưởng nặng

Các oxyt nitơ (NOx)

NOx là hỗn hợp của các oxit nitơ Trong quá trình cháy chủ yếu sinh ra NO sau

đó một phần khí này chuyển thành NO2 tuỳ thuộc và điều kiện

NO là chất khí không màu, không mùi, không tan trong nước, NO có thể gây nguy hiểm cho cơ thể do tác dụng với hồng cầu trong máu làm giảm khả năng vận chuyển oxi gây thiếu máu

NO2 là chất khí màu nâu nhạt, mùi của nó có thể bắt đầu được phát hiện ở nồng

độ 0.12ppm NO2 dễ hấp thụ bức xạ tử ngoại, dễ hoà tan trong nước và tham gia phản ứng quang hoá NO2 là loại khí có tính kích thích, khi tiếp xúc với niêm mạc tạo thành axit qua đường hô hấp hoặc hoà tan vào nước bọt rồi vào đường tiêu hoá, sau đó vào máu Ở hàm lượng 15 ÷ 50ppm NO2 gây nguy hiểm cho tim phổi và gan

Hydrocacbon

Hydrocacbon trong khói thải là một hỗn hợp bao gồm nhiều chất khác nhau như benzen, metan, etan, etylen các khí chứa oxy như rượu, axit, xeton trong các chất này thì người ta quan tâm nhiều nhất đến benzen vì nó là chất gây ra bệnh ung thư Từ lâu người ta đã xác định được tác hại của benzen trong căn bệnh ung thư máu khi nồng độ của nó lớn hơn 40ppm hoặc gây rối loạn hệ thần kinh khi nồng độ lớn hơn

1 g/ m3, đôi khi nó là nguyên nhân gây các bệnh về gan

Các oxyt lưu huỳnh (SOx )

Trong nhiên liệu có chứa lưu huỳnh thì khi bị đốt cháy chúng sinh ra khí SO2, khí này có thể chuyển thành SO3 trong một số điều kiện nhất định

Các oxit lưu huỳnh là những chất háo nước, vì vậy khi nhiệt độ hạ thấp xuống thì nó kết hợp với nước để tạo thành axit tượng ứng, các axit này có thể theo đường hô hấp để vào sâu trong phổi gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người

Bồ hóng

Bồ hóng tồn tại dưới dạng các hạt rắn có đường kính trung bình khoảng 0.3 µm nên rất dễ xâm nhập sâu vào phổi, bị giữ lại ở đó, phản ứng với màng nhầy gây hại đến sức khoẻ

Mặt khác thì do bề mặt riêng của hạt bồ hóng rất lớn, nó có khả năng hấp phụ các hydrocacbon thơm và các oxit kim loại gây ra bệnh ung thư

HAP (hydrocacbon polyaromactic)

Thành phần HAP có trong khí quyển với nồng độ 20 µg/m3 Chúng được tạo thành khi ngưng tụ các hydrocacbon trong nhiên liệu HAP hấp phụ trong các hạt hữu

cơ như bụi, bồ hóng đi vào cơ thể gây ung thư

5.2.1.2 Tác hại đối với môi trường

Thay đổi nhiệt độ khí quyển

Sự hiện diện của các chất ô nhiễm, đặc biệt là các chất gây hiệu ứng nhà kính như CO2, CH4, N2O trong không khí trước hết ảnh hưởng đến quá trình cân bằng nhiệt của bầu khí quyển, làm cho các điều kiện tự nhiên bị xáo trộn theo chiều hướng bất lợi, đe doạ đến sự sinh tồn trên quả đất

Trong số những chất gây hiệu ứng nhà kính người ta quan tâm đến khí cacbonic (CO2) vì đây là thành phần chính trong sản phẩm cháy có chứa cacbon Cacbonic (CO2) gây hiệu ứng nhà kính làm tăng nhiệt độ của quả đất Sự tăng nhiệt độ này được giải thích như sau:

Khí quyển

Khi trong khí quyển có nồng độ

CO 2 bình thường

Khi trong khí quyển có nồng độ CO 2 lớn

Bức xạ từ mặt đất

(sóng dài)

Bức xạ từ mặt trời (sóng ngắn)

Nhiệt độ bề mặt trung bình của trái đất quyết định bởi sự cân bằng giữa năng lượng mặt trời chiếu xuống Trái đất và năng lượng bức xạ nhiệt của mặt đất vào vũ trụ Bức xạ mặt trời đạt cực đại trong vùng ánh sáng thấy được (có bước sóng khoảng 0.4÷0.73µm) còn bức xạ cực đại của vỏ trái đất nằm trong vùng hồng ngoại (7÷15µm) Các chất khí khác nhau thì có giải hấp thụ bức xạ khác nhau Do đó, thành phần của chất khí có mặt trong khí quyển có ảnh hưởng đến sự trao đổi nhiệt giữa mặt trời, quả đất và không gian Cacbonic là chất có giải hấp thụ bức xạ cực đại với bước sóng nằm trong vùng hồng ngoại, vì vậy nó được xem là trong suốt đối với bức xạ mặt trời nhưng là chất hấp phụ quan trọng đối với tia bức xạ hồng ngoại phát ra từ mặt đất Một phần nhiệt lượng do CO2 giữ lại bức xạ ngược về trái đất, kết quả làm bầu khí quyển nóng lên Lớp khí CO2 có tác dụng như một lớp “kính giữ nhiệt” của trái đất ở qui mô toàn cầu Nếu lượng CO2 sinh ra càng nhiều thì lớp “kính giữ nhiệt” càng dày, nhiệt độ trái đất càng tăng

Với mức độ thải CO2 ra môi trường như hiện nay, theo dự đoán của các nhà khí tượng đến giữa thế kỷ 22 thì nồng độ khí CO2 sẽ tăng lên gấp đôi Như vậy sẽ dẫn đến nhiều tác hại:

Nhiệt độ bầu khí quyển tăng từ 2 ÷30C

Một lượng lớn băng ở Bắc Cực và Nam Cực sẽ tan ra làm tăng mực nước biển Nhiệt độ trái đất tăng làm tăng các quá trình chuyển hoá sinh học và hoá học gây nên sự mất cân bằng về lượng và chất trong cơ thể

Nhiệt độ trái đất tăng làm giảm khả năng hoà tan CO2 trong nước biển Lượng CO2 trong khí quyển tăng làm mất cân bằng CO2 giữa khí quyển và đaị dương Làm thay đổi lượng mưa gió và sa mạc hoá thêm bề mặt quả đất

Mưa axit

Các chất khí có tính axit như SOx, NOx có mặt trong thành phần không khí do sự phát thải từ việc đốt cháy nhiên liệu phần lớn sẻ được thải ra ngoài cùng với khói thải, khi ở trong môi trương thì nhiệt độ của nó sẻ xuống thấp do đó nó kết hợp với hơi nước trong không khí để tạo ra các axit tương ứng và khi hàm lượng lớn sẻ gây ra mưa axit

Mưa axit làm tăng độ axit của đất, huỷ diệt rừng, mùa màng, gây nguy hại đối với sinh vật dưới nước, nguy hại đối với người và động vật, làm hỏng nhà cửa, cầu cống

và các công trình

Tầng ozone và lỗ thủng tầng ozone

Do quá trình hình thành và phân huỷ ozone luôn diễn ra nên ozone có chu kì tồn tại trong khí quyển rất ngắn Lượng ôzone tập trung nhiều nhất trong tầng bình lưu (ở độ cao 25km) tạo thành tầng ozone với nồng độ 5÷10ppm

Tầng ozone được xem là cái ô bảo vệ loài người và thế giới động vật tránh khỏi tai hoạ do bức xạ tia tử ngoại của mặt trời gây ra, nó giữ vai trò quan trọng đối với khí hậu và sinh thái trái đất Khi tia bức xạ mặt trời chiếu qua tầng ozone, phần lớn lượng bức xạ tử ngoại đã bị hấp thụ trước khi chiếu xuống trái đất Nếu các hoạt động của con người làm suy yếu tầng zone trong khí quyển sẽ gây thảm hoạ đối với hệ sinh thái trên trái đất

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện nồng độ ozone trong khí quyển của trái đất ở một số nơi đã suy giảm (ví dụ ở Nam cực)

Ngoài ra khí sinh ra do khói thải động cơ như CH4, NOx và các chất hữu cơ cũng là nguyên nhân gây suy giảm tầng ozone Các chất này tham gia phản ứng với các gốc tồn tại ở tầng bình lưu trở thành chất hoạt hoá và tham gia quá trình phân huỷ ozone

5.1.3 Nguồn gây ô nhiễm không khí

Một cách tông quát thì người ta chia các nguồn ô nhiễm trong môi trường không khí thành 2 nhóm chính:

Nguồn ô nhiễm tự nhiên (thiên nhiên)

Nguồn ô nhiễm này xãy ra do cháy rừng, do hoạt động của núi lửa, do đại dương, do thực vật…

Nguồn ô nhiễm nhân tạo (do sự tác động của con người)

Nguồn ô nhiễm nhân tạo này sinh ra do sự đốt nhiên liệu để phục vụ cho quá trình sản xuất hay sinh hoạt của con người Quá trình này xảy ra khắp mọi nơi, mọi lúc

Trong sản phẩm cháy do nhiên liệu sản sinh ra khi cháy có chứa nhiều loại khí độc hại cho sức khỏe con người, nhất là quá trình cháy không hoàn toàn Các chất độc hại: SO2, CO, CO2, NOx, hydrocacbon, hạt rắn, bổ hóng, tro bụi

Người ta phân biệt các nguồn gây ô nhiễm do đốt nhiên liệu thành các nhóm:

Do phương tiện giao thông (nguồn ô nhiễm di động): bao gồm giao thông đường bộ, giao thông đường sắt, giao thông đường thuỷ, hàng không

Các cơ sở công nghiệp đốt nhiên liệu: than, dầu, khí

Các quá trình sản xuất công nghiệp đặc biệt là quá trình sản xuất hoá chất, sản xuất vật liệu, luyện kim, và khai thác mỏ,

Do đốt các loại phế thải đô thị, sinh hoạt, xây dựng công trình, cháy rừng

Ở nước ta đang diễn ra quá trình đô thị hoá và công nghiệp hoá tương đối nhanh, đặc biệt là ở ba vùng trọng điểm phát triển kinh tế : Hà Nội-Hải Phòng-Quảng Ninh,

TP Hồ Chí Minh-Biên Hoà-Vũng Tàu, Đà Nẵng-Nha Trang-Quãng Ngãi Vì vậy hiện trạng chất lượng môi trường đô thị và khu công nghiệp nước ta biến đổi hàng năm, theo chiều hướng không có lợi, vì chất thải ô nhiễm từ sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải và sinh hoạt đô thị ngày càng tăng về số lượng, chủng loại và tính độc hại

5.1.3.1 Nguồn thải ô nhiễm do công nghiệp

Sản xuất công nghiệp và sinh hoạt đô thị hàng ngày thải ra các chất thải độc hại

ở dạng khí (khí độc và bụi), dạng lỏng (nước thải) và dạng rắn ( rác, bùn, phân) Các chất thải này là nguồn gốc gây ô nhiễm môi trường không khí, môi trường nước, và môi trường đất

Những năm gần đây ở nước ta đang phát triển một số ngành công nghiệp mới như công nghiệp điện tử, công nghiệp hoá chất, công nghiệp dầu khí, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp vật liệu Do vậy đã làm cho chất thải công nghiệp ở nước ta ngày càng đa dạng và độc hại hơn Xử lý chất thải sản xuất công nghiệp ở nước ta hiện nay là một vấn đề cấp bách và nóng bỏng, đòi hỏi sự đầu tư lớn về công nghệ xử lý chất thải nước, chất thải khí và rác thải thì mới có thể giảm được hiện trạng ô nhiễm môi trường đô thị và công nghiệp ở nước ta

Lượng thải các chất ô nhiễm môi trường không khí toàn cầu năm 1982 (đơn vị là triệu tấn)

Các chất ô nhiễm chính Nguồn gây ô nhiễm

CO Bụi SOx HC NOx

Giao thông vận tải:

-Xe ôtô chạy xăng

-Xe ôtô chạy dầu diezen

-Máy bay

-Tàu hoả và các loại khác

Cộng

53,5 0,2 2,4 2,0

58,1

0,5 0,3 0,0 0,4

1,2

0,2 0,1 0,0 0,5

0,8

13,8 0,4 0,3 0,6

15,1

5,0 0,5 0,0 0,8

7,3

Đốt nhiên liệu:

-Than

-Dầu

-Khí đốt tự nhiên

-Gỗ, củi

Cộng

0,7 0,1 0,0 0,9

1,7

7,4 0,3 0,2 0,2

8,1

18,3 3,9 0,0 0,0

22,2

0,2 0,1 0,0 0,4

0,7

3,6 0,9 4,1 0,2

8,8

3 Quá trình sản xuất công nghiệp 8,8 6,8 6,6 4,2 0,2

5 Hoạt động khác:

-Cháy rừng

-Đốt các chất nông nghiệp

-Đốt rác thải bằng than

-Hàn đốt xây dựng

Cộng

6,5 7,5 1,1 0,2

15,3

6,1 2,2 0,4 0,1

8,7

0,0 0,0 0,5 0,0

0,5

2,0 1,5 0,2 0,1

7,7

1,1 0,3 0,2 0,0

1,5

5.1.3.2 Nguồn ô nhiễm giao thông vận tải

Theo số liệu ở bảng trên cho thấy, chúng đã sản sinh ra gần 2/3 khí CO và 1/2 khí hydrocacbon và khí NO Ôtô gây ô nhiễm rất độc hại qua ống xả là bụi và tàn khói Tàu hoả, tàu thuỷ chạy bằng nhiên liệu xăng dầu cũng gây ra ô nhiễm môi trường tương tự như ôtô

Máy bay cũng là nguồn gây ô nhiễm bụi, hơi độc hại và tiếng ồn Bụi và hơi độc hại do máy bay thải ra nói chung là nhỏ Tổng số chất thải do máy bay gây ra chỉ chiếm khoảng 2,5% tổng chất thải CO và 1% chất thải hydrocacbon

5.1.3.3 Ô nhiễm không khí do hoạt động xây dựng

Ở nước ta hiện nay đang trong quá trình đô thị hoá nhanh chống do đó hoạt động xây dựng nhà cửa, đường sá, cầu, cống rất nhộn nhịp và diễn ra khắp nơi, đặc biệt là ở các đô thị Các hoạt động xây dựng như đào, lấp đất, đập phá công trình cũ, vật liệu xây dựng bị rơi vãi trong quá trình vận chuyển, thường gây ô nhiễm bụi rất trầm trọng đối với môi trường không khí xung quanh, đặc biệt là ô nhiễm bụi ở các nơi

có hoạt động xây dựng vượt trị số tiêu chuẩn cho phép tới 10-20 lần

5.1.3.4 Nguồn ô nhiễm do sinh hoạt của con người gây ra

Nguồn ô nhiễm do sinh hoạt của con người chủ yếu là bếp đun và lò sưởi, nhiên liệu sử dụng là than đá, củi, dầu hoả và khí đốt Nhìn chung nguồn ô nhiễm này là nhỏ, nhưng đặc điểm của nó là gây ô nhiễm cục bộ trong nhà Hiện nay việc dùng than để đun nấu lan tràn trong đô thị, nồng độ khí CO tại bếp đun thường là lớn sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ của con người Đun bếp than tổ ong sẽ thải ra nhiều chất khí độc hại như SO2, CO, CO2, bụi

Cống rãnh, môi trường nước như ao, hồ, kênh rạch, sông ngòi bị ô nhiễm cũng bốc hơi, thoát khí độc hại và gây ô nhiễm môi trường không khí Ở các đô thị chưa thu gom và xử lý rác tốt thì sự thối rữa, phân huỷ rác hữu cơ cũng là nguồn gây ô nhiễm

môi trường không khí

Lượng phát thải các chất ô nhiễm chủ yếu từ các nguồn thiên nhiên và nhân tạo

nhiễm 10 6 t/ năm

Chất ô nhiễm

chủ yếu

Nguồn nhân tạo chủ yếu

Nguồn thiên nhiên

Nhân tạo

Thiên nhiên

SO2

Đốt nhiên liệu than đá

và dầu mỏ Chế biến quặng có chứa S

H2S Công nghiệp hóa chất

Xử lý nước thải

Núi lửa Các quá trình sinh hóa trong đầm lầy

Khí thải của ôtô

Cháy rừng Các phản ứng hóa học âm ỉ

300 >3000

Hoạt động sinh học của vi sinh vật trong đất

NH3 Chế biến phế thải Phân hủy sinh hóa 4 100 – 200

N2O Gián tiếp, khi sử dụng

phân bón gốc nitơ

Quá trình sinh hóa trong đất >17 100 – 450

Hydrocacbon

Đốt cháy nhiên liệu, khí thải, các quá trình hóa học

Các quá trình sinh

CH:

300-1600 Terpen:200

CO2 Đốt nhiên liệu Phân hủy sinh học 1,5 104 15.104