TIỂU LUẬN VỀ MƯA AXIT

Mưa rất quan trọng cho cuộc sống của chúng ta, mưa đem đến cho chúng ta nướcmà chúng ta cần, làm sạch phổ biến nhất môi trường không khí, nhờ mưa mà bụi vàcác chất gây ô nhiễm có thể đư

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

MỤC LỤC

Phần I Mở đầu: 03

Phần II Nội dung: 03

I. Khái niệm: 03

II. Nguyên nhân: 05

III. Quá trình hình thành: 06

1. Lưu huỳnh dioxide (SO 2 ): 07

2. Khí NO x : 08

3. Cacbonic: 09

IV. Ảnh hưởng: 10

1. Ảnh hưởng của mưa axit lên ao hồ và hệ thủy sinh vật: 10

2. Ảnh hưởng đến thực vật và đất: 12

2.1. Ảnh hưởng đến thảm thực vật 2.2. Ảnh hưởng tới đất 3. Ảnh hưởng đến các vật liệu và công trình xây dựng: 15

4. Ảnh hưởng đến con người: 16

5. Ảnh hưởng đến khí quyển: 16

6. Lợi ích của những cơn mưa axit: 16

V. Mưa axit ở Việt Nam: 17

1. Tình hình mưa axit ở Bắc và Trung Bộ: 17

2. Hiện trạng mưa axit khu vực Nam Bộ: 18

VI. Biện pháp hạn chế mưa axit: 18

1. Biện pháp quản lí nguồn ô nhiễm: 18

2. Các biện pháp công nghệ: 19

2.1. Làm sạch anhydryt sufuro SO2 2.2. Làm sạch nito oxit trong khí 3. Phương pháp sinh học khắc phục hậu quả mưa axit: 21

Phần III Kết luận: 21

Tài liệu tham khảo: 22

PHẦN I 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 đangtrở thành một mối nguy hại bởi vì khí quyển bị ô nhiễm, các khí thải từ các nhà máy,

xe ôtô và các hoạt động của con người đã làm cho mưa ngày càng trở nên nguy hiểmhơn cho 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 nguyên cứu, thống

kê của viện khoa học khí tượng thủy văn và môi trường thì trong khoảng 10 năm trởlại đây tỉ lệ mưa axit đã xuất hiện ngày một nhiều tại các đô thị lớn như Hà Nội và

Hồ Chí Minh Trong khi đó trên thế giới, đặc biệt là các quốc gia công nghiệp Trung

Âu thì tỉ lệ này lên đến 100%, bài báo cáo này sẽ làm rõ bản chất của hiện tượng này

có hòa tan một phần 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 coinước mưa có độ pH nằm trong khoảng từ 5 – 6,5 là mưa trung tính Nếu mưa có pH

≤ 5 là mưa axit Các nước thuộc Ủy 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 Lanlại lấy pH là 5,6 để làm căn cứ xác định nếu nước mưa có pH < 5,6 là mưa axit

< 4 Mưa axit nặng

Bảng 1 Tiêu chuẩn phân loại mưa theo pH nước mưa

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 bắcViệt Nam thường xuất hiện mưa axit nhiều hơn, có thể do lan truyền ô nhiễm khôngkhí từ nước ngoài vào Việt Nam

Hình 1 Sự lan truyền của ô nhiễm không khí

II NGUYÊN NHÂN:

Tính axit trong nước mưa là do các phản ứng giữa các chất ô nhiễm sơ cấp, chủyếu là SO2 và NOx và nước trong khí quyển để tạo thành các axit mạnh như axitsulphuric và axit nitric) Khi trời mưa các hạt axit này tan lẫn vào nước mưa, làm độ

pH của nước mưa giảm Các nguồn chủ yếu của các loại chất ô nhiễm này là các loại

xe cộ và hoạt động công nghiệp Trong khói xe và phân bón hóa học hiện đang tích

tụ dày lên trong tầng khí quyển và có thể tạo ra mưa axit nitric bất cứ lúc nào Khói

ô tô chính là thủ phạm mới gây ra các trận mưa axit nitric Axit ngưng tụ, hoà trongmưa, tuyết, sương, là sản phẩm phụ của quá trình đốt 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 ví dụ minh chứng do hoạt động của con người gây nên, chỉtrong một năm, nước Mĩ đã thải vào bầu khí quyển 31 triệu tấn oxit sulful và 22 triệutấn oxit nito

Các nguồn nguyên nhân gây mưa axit

• Thiên tai: núi lửa, cháy rừng, sét,

• 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 cóthể xuống dưới 4 Nếu gặp sương mù dày đặc, pH có thể giảm xuống nữa Phân tíchmẫu nước mưa có pH là 4,2 thu được:

Nồng độ(ppm mol)

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

Các oxit Nitơ (NO x ) và sulfur dioxide (SO 2 ) là hai nguồn chính của mưa axit.

III. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH:

Hình 3 Sơ đồ hình thành mưa axit

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

1. Lưu huỳnh dioxide (SO 2 ):

Sulfur dioxide, một loại khí không màu, được phát sinh như một sản phẩmphụ khi nhiên liệu hóa thạch có chứa lưu huỳnh bị đốt cháy trong các nhà máy điện

và trong các nồi hơi công nghiệp Có nhiều quá trình công nghiệp như chế biến dầuthô, sản xuất điện, sản xuất sắt thép và các ngành công nghiệp khác tạo ra loại khínày Trong sản xuất sắt thép, quá trình nấu chảy quặng sunfat kim loại tạo kim loạinguyên chất sinh ra khí SO2 Các kim loại khác như Ni, Zn, Cu cũng được tạo ra bởiquá trình này Ngoài ra SO2 được tạo ra từ các quá trình tự nhiên: khoảng 10% từ núilửa, bụi nước biển, sinh vật phù du và thối rữa thực vật Và có khoảng 69,4% lượng

SO2 sinh ra từ quá trình đốt công nghiệp, chỉ khoảng 3,7% được tạo ra từ quá trìnhgiao thông vận tải Vì SO2 không phản ứng với hầu hết các hóa chất có trong khíquyển, nên nó có thể đi một khoảng rất xa trong khí quyển Tuy nhiên khí SO2 kếthợp với Ozon hay Hidropeoxide tạo thành SO3, SO3 có thể hòa tan trong nước tạo radung dịch H2SO4 loãng

(106 tấn)

Tính ra S(106 tấn)

Bảng 3 Lượng lưu huỳnh đưa vào khí quyển từ các nguồn khác nhau.

a) SO2 kết hợp với các hợp chất gốc hidrooxide

- Phản ứng hoá hợp giữa lưu huỳnh dioxide và các hợp chất gốc hiđrôxít:

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 + O2

SO3 + H2O  H2SO4 c) Ngoài ra quá trình Oxi hóa có thể xảy ra trên bụi bồ hóng, nhờ sự có mặt của các oxit kim loại:

Bụi bồ hóng2SO2 + O2 - 2SO3

chứa các oxit kim loạiCác ion sulfate sau đó kết hợp với các nguyên tử hydro từ khí quyển để tạothành axit sunfuric trong trạng thái dung dịch nước

SO3 + H2O  H2SO4

Đây là thành phần chính của mưa axít.

2. Khí NO x :

Nitrogen oxioxide là một thành phần chính của axit Các hợp chất nitơ cóchứa các nguyên tử oxy, được gọi là oxit ni-tơ Ví dụ mưa, nitơ dioxit và nitơmonoxit là oxit nitơ, gọi là NOx Các chất khí này được sản xuất trong quá trình đốtcháy, trong đó liên quan đến nhiệt độ quá cao Ví dụ như các nhà máy điện, xe ôtô

và các ngành công nghiệp hóa học trong sản xuất phân bón

Nito có mặt trong khí quyền với một tỉ lệ lớn nhất 78% Khi được đốt nóng tớinhiệt độ của nồi hơi và động cơ đốt trong, N2 có thể kết hợp với Oxi phân tử cótrong khí quyển để tạo ra NO và NO2 (gọi chung là NOx) NOx có thể hòa tan trongnước, tạo ra dung dịch loãng axit nitric và axit nitro Có khoảng 5% NOx được tạo ra

từ quá trình tự nhiên như: phân hủy của vi khuẩn đất, cháy rừng, núi lửa và sét Giaothông vận tải tạo ra 43% 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 điệntrong khí quyển, môi trường không khí nóng lên khoản 1210 - 17680C tạo thành NO:

Trong môi trường có 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

Ảnh hưởng của mưa axit lên ao hồ và hệ thủy sinh vật:

Mưa acid ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến các ao hồvà hệ thủy sinh vật.Hầu hết các hồ và suối có độ pH trong khoảng 6 – 8 (khoảng pH được xem là antoàn cho sinh 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, lượngnước trong hồ ao sẽ giảm đi nhanh chóng, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hấp thụoxy, muối và các dưỡng chất để sinh tồn

Đối với các loài cá nước ngọt acid sulfuric ảnh hưởng đến quá trình cân bằngmuối và khoáng trong cơ thể chúng Các phân tử acid trong nước tạo nên các nướcnhầy trong mang của chúng làm ngăn cản khả năng hấp thu oxygen của các làm cho

cá bị ngạt Việc mất cân bằng muối Canxi làm giảm khả năng sinh sản của các, trứngcủa nó sẽ bị hỏng và xương sống của chúng bị yếu đi Muối đạm cũng ảnh hưởngđến cá, khi nó bị mưa acid rửa trôi xuống ao hồ nó sẽ thúc đẩy sự phát triển của tảo,tảo quang hợp sẽ sinh ra nhiều oxygen Tuy nhiên do cá chết nhiều, việc phân hủy

chúng sẽ tiêu thụ một lượng lớn oxy làm suy giảm oxy của thủy vực và làm cho cá

bị ngạt

Đánh giá về mức độ ảnh hưởng của mưa axit lên tôm sú, Thạc sĩ Nguyễn ThịKim Lan (Phân viện Khí tượng Thủy văn và Môi trường phía Nam) cho biết kết quảthực nghiệm như sau: Ứng với nước ao có độ mặn 6 phần nghìn và pH là 6,6 – 6,7thì lô tôm sú thí nghiệm chết 46% sau một trận mưa Nguyên nhân do pH nước mưa

là 4,3 khiến pH nước ao giảm đột ngột 0,8 đơn vị, độ axit trong nước ao tăng khiếntôm sú chết

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 < 5 Quần thể cá bị chết

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

Bảng 4 Các ảnh hưởng của pH đến hệ thủy sinh vật

Vào mùa xuân, ở một số nơi có hiện tượng “Cú sốc axit” Mùa xuân là mùa nhạycảm đối với nhiều loài bởi đây là thời điểm cho sự sinh sản Sự thay đổi đột ngột của

pH là rất nguy hiểm bởi axit có thể làm biến dạng những cơ thể còn non Nhìn chungnhững cơ thể còn non của hầu hết các loài nhạy cảm hơn những cơ thể lớn hơn.Nhưng không phải tất cả các loài đề chịu cùng một mức axit giống nhau Chẳng hạnếch có thể chịu được mức axit cao, trong khi ốc sên nhạy cảm với sự thay đổi pH

Hình 5 Sơ đồ sự biến mất của động vật thân mềm và con trai khi độ pH giảm.

Khi mưa axit chảy qua đất trồng trọt mang theo phân bón vào nước mặt, do đógia tăng hàm lượng nitơ tạo điều kiện thuận lợi cho tảo phát triển, sau đó xảy ra hiệntượng “phú dưỡng”

Lượng ion nhôm được giải phóng sẽ theo dòng nước đi vào các thủy vực nướcmặt, tiếp tục gây hại cho các thủy sinh vật Mặc dầu nhiều loại cá có thể sống trongmôi trường pH thấp đến 5,9 nhưng đến pH này Al2+ trong đất bị phóng thích vào ao

hồ gây độc cho cá Al2+ làm hỏng mang cá và tích tụ trong gan cá

Một ví dụ chứng minh thì vào những năm 50 của thế kỉ 20 tại Na-uy đã xảy rahiện tượng cá trong hồ bị thoái hóa Đến năm 1978, do hiện tượng axit hóa các dòngsông có cá hồi đã làm giảm ½ sản lượng cá tại Na-Uy Thụy Điển – đất nước lánggiềng – có 4000 hồ không hề có cá; 9000 hồ bị mất một phần lớn cá đang sinh sống,

có tới 20000 hồ khác cũng bị ảnh hưởng của mưa axit Ở Canada có hơn 4000 hồ biaxit hóa khiến các loài sinh vật trong hồ chết hết Hồ biến thành hồ chết

có trong đất, chúng sẽ bị rửa trôi trước khi được cây sử dụng Ngoài ra mưa axit còngiải phóng những chất độc hại cho cây như ion nhôm Do bình thường những kimloại này bị giữ chặt trong các hạt đất, nhưng do sự có mặt nồng độ ion hiđrô cao đãlàm cho đá và các hạt 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 đủnăng lượng để duy trì quá trình tồn tại và sinh trưởng bình thường Không phải toàn

bộ SO2 trong khí quyển được chuyển hóa thành acid sulfuric mà một phần của nó cóthể lắng đọng trở lại mặt đất dưới dạng khí SO2 Khi khí này tiếp xúc với lá cây, nó

sẽ làm tắt 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 hợp acid sulfuric và acidnitric có pH từ 2,5 - 4,5 lên các cây Vân Sam con sẽ làm xuất hiện và phát triển cácvết tổn thương có màu nâu trên lá của nó và sau đó các lá này rụng đi, các lá mới sẽmọc ra sau đó nhưng với một tốc độ rất chậm và quá trình quang hợp bị ảnh hưởngnghiêm trọng.

Hình 7 Một cánh rừng thông của Czech bị hủy hoại bởi mưa axit (ảnh chụptháng 7/2006, theo PD)

Theo đánh giá, mưa axit ảnh hưởng rất lớn đến thảm thực vật

- Phá hoại cây cối: Do mưa axit mỗi năm Thụy Điển tổn thất mất đến 4,5 triệu m3 gỗ.Năm 1984, Thụy Sỹ bị thiệt hại khoảng 12 triệu cây (14% diện tích rừng cả nước),còn diện tích rừng bị mưa axit phá hủy ở Hà Lan là 40% Sản lượng gỗ ở các khuvực rừng phía đông bắc nước Mỹ bình quân mất 5% Theo nghiên cứu đánh giá năm

1990 thiệt hại do mưa axit đối với rừng châu Âu là khoảng 30 tỷ USD/năm

- Phá hoại mùa màng, làm giảm năng suất: Mưa axit làm các mầm cây non bị mềm rũnhư hơ lửa, nặng thì bị chết khô Hậu quả là nhẹ thì bị giảm năng suất, nặng thì mấttrắng nhất là vào các giai đoạn quyết định như lúc phơi màu lúa, phun râu ngô,… Từkết quả thực nghiệm với rau cải, ThS Lan nhận định rằng, mưa axít có thể làm giảm20-69% năng suất rau trồng

2.2 Ảnh hưởng tới đất:

Đất bị axit hóa chậm

• Làm đất mặn hóa:

Mưa axit hòa tan các khoáng ít tan trong đất, đẩy nhanh quá trình phong hóakhoáng, tăng nhanh tổng số muối tan trong đất làm cho đất bị mặn hóa

• Làm mất chất dinh dưỡng của đất:

Mưa axit rửa trôi các cation kiềm, kiềm thổ trong đất làm đất chua dần, hoạtđộng của các vi sinh vật hữu ích bị cản trở Các cation kiềm bị rửa trôi làm độ bãohòa bazo của đất giảm, đất mất dần độ phì nhiêu Độ bão hòa bazo xuống quá thấpkhoáng sét bị phá hủy Catio kiềm tiếp tục bị rửa trôi, môi trường quá chua khoángsét biến thành hydrargilit và SiO2 thứ sinh

• Giải phóng các kim loại độc hại:

Đất có hàm lượng kim loại nặng khá cao do bản thân đất hoặc do đất bị ônhiễm, khi gặp môi trường kiềm, chúng trở nên không linh động, nên không phát tácđược Gặp mưa axit đất chua đi, các kim loại nặng trở nên linh động hơn, tác độngxấu đến môi trường

• Ion photphat bị giữ chặt 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 photpho dinh dưỡng cần thiết (dạng nhôm photphat) vàlàm giảm khả năng hấp thụ photphat của thực vật Quá trình phân hủy đất chậmtrong điều kiện môi trường axit làm hàm lượng photphat giảm Ngoài ra các chấtdinh dưỡng vi lượng quan trọng như molipđen, Bo,Se đi đến thực vật cũng giảm dođất bị axit hóa

Hình 8 Sự giải phóng các kim loại ra khỏi khoáng đất theo pH

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 cựcđến các 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, sợi, sách và đồ gốm có thể bị ăn mòn Mưa axitcòn làm giảm chất lượng da và cao su, làm các biểu tượng, hình ảnh trên các bia

mộ, công trình kỷ niệm bị mờ đi, có thể mất hẳn

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

Các hạt acid khi rơi xuống nhà cửa và các bức tượng điêu khắc sẽ ăn mònchúng Ví dụ như tòa nhà Capitol ở Ottawa đã bị tan rã bởi hàm lượng SO2 trongkhông khí quá cao Vào năm 1967, cây cầu bắc ngang sông Ohio đã sập làm chết 46người; nguyên nhân cũng là do mưa acid

Ở thủ đô London, mưa axit đang tàn phá nghiêm trọng các công trình nghệthuật bằng đá từ thế kỉ 18, 19, như Nghị viện Anh, Tu viện Westminster và Nhà thờSaint Paul

4. Ảnh hưởng đến con người: