Tiểu luận SO2 và những ảnh hưởng tới môi trường không khí

Ô nhiễm môi trường không khí có tác động xấu đối với sức khỏe con người, ảnh hưởng đến các hệ sinh thái và biến đổi khí hậu hiệu ứng nhà kính, mưa axit, suy giảm tầng ôzôn… Trong số nhữn

MỞ ĐẦU 2

I Tổng quan về khí thải SO2 3

1 Giới thiệu chung về khí SO 2 3

1.1 Tính chất vật lý 3

1.2 Tính chất hóa học 3

2 Ô nhiễm SO 2 4

II Các nguồn phát thải SO2 4

1 Các hoạt động tự nhiên 4

2 Hoạt động sản xuất công nghiệp 4

2.1 Ngành khai thác và chế biến than 6

2.2 Ngành sản xuất thép 6

2.3 Ngành sản xuất vật liệu xây dựng 7

2.4 Ngành nhiệt điện 8

2.5 Khí thải từ các lò hơi 8

III Tác hại của SO2 9

1 Đối với sức khỏe con người 10

2 Đối với môi trường 11

IV Phương pháp xử lý SO2 12

1 Phương pháp hấp thụ 12

2 Hấp thụ SO 2 bằng sữa vôi 14

3 Xử lý khí SO 2 bằng amoniac 15

4 Xử lý bằng magie oxit (MgO) 16

5 Xử lý SO 2 bằng kẽm oxit ZnO 17

6 Xử lý SO 2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ 17

V Đánh giá khí SO2 tại Việt Nam 19

VI Đề xuất giải pháp 19

MỞ ĐẦU

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường không khí không chỉ còn là vấn đề riêng lẻ của một quốc gia hay một khu vực mà nó đã trở thành vấn đề toàn cầu Trực trạng phát triển kinh tế - xã hội của các quốc gia trên thế giới trong thời gian qua đã có những tác động lớn đến môi trường, đã làm cho môi trường sống của con người bị thay đổi và ngày càng trở nên tồi tệ hơn

Những năm gần đây nhân loại đã phải quan tâm nhiều đến vấn đề ô nhiễm môi trường không khí đó là: sự biến đổi của khí hậu – nóng lên toàn cầu, sự suy giảm tầng ôzôn và mưa axit.Ở Việt Nam ô nhiễm môi trường không khí đang là một vấn

đề bức xúc đối với môi trường đô thị, công nghiệp và các làng nghề Ô nhiễm môi trường không khí có tác động xấu đối với sức khỏe con người, ảnh hưởng đến các

hệ sinh thái và biến đổi khí hậu (hiệu ứng nhà kính, mưa axit, suy giảm tầng

ôzôn…)

Trong số những chất gây ô nhiếm không khí gây nên nhưng hậu quả nghiêm trọng

đó có một phần tác động không nhỏ của khí SO2 Xuất phát từ những vấn đề trên chúng em chọn đề tài “ SO2 và những ảnh hưởng tới môi trường không khí ” làm đề tài của nhóm chúng em

I Tổng quan về khí thải SO2

1 Giới thiệu chung về khí SO 2

Lưu huỳnh đioxit , còn gọi là lưu huỳnh (IV) oxit, khí sunfurơ, anhiđrit sunfurơ

1 Cấu tạo phân tử

* CTPT: SO2

* CTCT:

1.1.Tính chất vật lý

- Lưu huỳnh điôxit là một khí vô cơ không màu, nặng hơn không khí Nó có khả năng làm vẩn đục nước vôi trong, làm mất màu dung dịch Brôm và làm mất màu cánh hoa hồng (2 tính chất sau được ứng dụng để nhận biết SO2 và phân biệt nó với

CO2)

- Là chất khí không màu, mùi sốc, Độc khi hít nhiều gây khó thở,viêm đường hô hấp do khả năng tạo thành axit

- SO2 nặng hơn không khí, tan nhiều trong nước

1.2 Tính chất hóa học

a Là một oxit axit

SO2 + H2O > H2SO3

b Lưu huỳnh đioxit là chất khử và là chất oxi hoá

SO2 + Br2 + 2H2O > 2HBr + H2SO4 (Phản ứng làm mất màu nước Brom)

SO2 + 2KMnO4 + 2H2O > K2SO4 + 2MnSO4 + 2 H2SO4 (Pư mất màu thuốc tím )

Tính oxi hoá: tác dụng với chất khử mạnh như: H2S, Mg,…

SO + 2H S -> 3S + 2H O

SO2 + 2Mg > S + 2MgO

2 Ô nhiễm SO 2

- Lưu huỳnh dioxit là một trong các chất chủ yếu gây ô nhiễm môi trường Nó được sinh ra do sự đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch (than dầu khí đốt), thoát vào bầu khí quyển và là một trong những nguyên nhân chính gây mưa axit Mưa axit tàn phá nhiều rừng cây, công trình kiến trúc bằng đá và kim loại, biến đất đai trồng trọt thành những vùng hoang mạc Không khí chứa SO2 gây hại cho sức khỏe con người (gây viêm phổi, mắt,da )

- Sunfua dioxit (SO2) là chất ô nhiễm phổ biến nhất trong sản xuất công nghiệp cũng như trong các hoạt động của con người Nguồn phát thải chủ yếu là từ các trung tâm nhiệt điện, từ các lò nung, lò hơi khí đốt nhiên liệu than, dầu và khí đốt

có chứa S hay các hợp chất có chứa S Ngoài ra, một số công đoạn trong công nghiệp hóa chất, luyện kim cũng thải vào khí quyển một lượng SO2 đáng kể Trên thế giới hàng năm tiêu thụ đến 2 tỷ tấn than đá các loại và gần 1 tỷ tấn dầu mỏ Khi thành phần lưu huỳnh trong nhiên liệu trung bình chiếm 1% thì lượng SO2 thải vào khí quyển là 60 triệu tấn / năm Đó là chưa kể lượng SO2 thải ra từ các ngành công nghiệp khác

- Vấn đề ô nhiễm khí quyển bởi khí SO2 từ lâu đã trở thành mối hiểm hoại của nhiều quốc gia nhất là các nước phát triển trên thế giới Chính những lý do nêu trên, công nghệ xử lý sunfua dioxit trong khí thải công nghiệp đã được nghiên cứu rất sớm và phát triển mạnh mẽ

- Ngoài tác dụng làm sạch khí quyển bảo vệ môi trường, xử lý SO2 còn có ý nghĩa kinh tế to lớn của nó bởi vì SO2 thu hồi được từ khí thải là nguồn cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất axit sunfuaric (H2SO4) và lưu huỳnh nguyên chất Với tầm quan trọng nêu trên, vấn đề xử lý SO2 đang được quan tâm và lựa chọn phương pháp để thực hiện

II Các nguồn phát thải SO2

1 Các hoạt động tự nhiên

- Núi lửa phun ra những nham thạch nóng và nhiều khói bụi giàu sunfua

- Các quá trình phân hủy, thối rữa xác động thực vật tự nhiên cũng phát thải nhiều chất khí, các phản ứng hóa học giữa những khí tự nhiên hình thành các khí sunfua, nitrit… gây nên ô nhiễm không khí

2 Hoạt động sản xuất công nghiệp

Hoạt động sản xuất công nghiệp với nhiều loại hình khác nhau được đánh giá là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí đáng kể tại Việt Nam Các tác nhân gây ô nhiễm chủ yếu phát sinh từ quá trình khai thác và cung ứng nguyên vật liệu đầu vào, khí thải từ các công đoạn sản xuất như đốt nhiên liệu hóa

công nghiệp thường có nồng độ các chất độc hại cao, tập trung trong một vùng Tùy thuộc vào loại hình sản xuất, quy trình công nghệ, quy mô sản xuất và nhiên liệu sử dụng mà các hoạt động công nghiệp khác nhau sẽ phát sinh khí thải với thành phần và nồng độ khác nhau

Bảng 1 Nhóm ngành sản xuất và khí thải phát sinh điển hình

Các chất độc hại từ khí thải công nghiệp được phân loại thành các nhóm bụi, nhóm chất vô cơ và nhóm các chất hữu cơ với các chất ô nhiễm phổ biến gồm NO2 , SO2, VOC, TSP, các hóa chất và các kim loại Trong đó lượng phát thải SO2, NO2 và TSP chiếm phần lớn trong tải lượng các chất ô nhiễm, còn lại là các chất ô nhiễm không khí khác

Bảng 2 Ước tính tải lượng một số thông số ô nhiễm không khí từ hoạt động công nghiệp trên cả nước năm 2009

Nhóm ngành sản xuất Nhóm ngành sản xuất

Các ngành có lò hơi, lò sấy, máy

phát điện đốt nhiên liệu nhằm cung

cấp hơi, điện, nhiệt

Bụi, SO2, CO, CO2, NO2, VOCs, muội khói

Nhóm ngành nhiệt điện Bụi, CO, CO2, H2S, SO2, và NOx

Nhóm ngành sản xuất xi măng Bụi, NO2, CO2, F

Nhóm ngành sản xuất gang thép

Bụi, gỉ sắt chứa các oxit kim loại (FeO, MnO, Al2O3, SiO2 , CaO, MgO); khí thải chứa CO2 , SOx Nhóm ngành may mặc: từ công đoạn

cắt may, giặt tẩy, sấy

Bụi, Cl, SO2, Pingment, formandehit,

HC, NaOH, NaClO

Nhóm ngành sản xuất cơ khí, luyện

kim

Bụi, hơi kim loại nặng, CN-, HCl, SiO2, CO, CO2

Nhóm ngành sản xuất các sản phẩm

từ kim loại

Bụi kim loại đặc thù, hơi hóa chất, hơi dung môi hữu cơ, SO2, NO2 Nhóm ngành sản xuất hóa chất Bụi H2S, NH3, hơi dung môi hữu cơ,

hóa chất đặc thù, bụi, SO2 , CO, NO2 Nhóm ngành khai thác dầu thô, khí CO, SO2, NOx, hơi HC

Nhóm ngành khai thai sản xuất than

và khoáng sản

Bụi, SO2, NOx, CO, CO2

(Nguồn: Ngân hàng Thế giới, 2010)

(tấn/năm)

Tỷ lệ %

Trong các nhóm ngành công nghiệp ở Việt Nam, các hoạt động: khai thác và chế biến than, sản xuất thép, sản xuất vật liệu xây dựng và nhiệt điện đang được đánh giá là những nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí đáng kể hiện nay

2.1 Ngành khai thác và chế biến than

Khai thác và chế biến than là một trong những ngành công nghiệp góp phần giữ vững an ninh năng lượng và tăng trưởng kinh tế của Việt Nam Theo thống

kê, hiện có khoảng 28 doanh nghiệp khai thác, chế biến than nằm trong Tập đoàn công nghiệp Than và Khoáng sản Việt Nam Song do công nghệ khai thác còn lạc hậu, các biện pháp giảm thiểu bụi, khí thải còn hạn chế nên các tác động đến môi trường không khí vẫn là vấn đề cần được chú ý trong ngành sản xuất này Tác nhân gây ô nhiễm môi trường không khí phát sinh từ hoạt động của ngành khai thác và chế biến than chủ yếu là bụi (TSP, PM10) và một số chất ô nhiễm khác như SO2 ,

CO, NO2 , CH4

Mặc dù trong quá trình khai thác, chế biến và vận chuyển, các doanh nghiệp đã thực hiện một số biện pháp giảm thiểu tác động như trang bị hệ thống xử lý bụi (75%), che phủ xe vận chuyển, cải tiến dây chuyền sản xuất nhưng kết quả quan trắc cho thấy 100% các cơ sở khai thác và chế biến than có nồng độ bụi vượt ngưỡng quy chuẩn cho phép (QCVN 06:2009/BTNMT)

2.2 Ngành sản xuất thép

Nguồn gây ô nhiễm không khí của hoạt động sản xuất thép chủ yếu phát sinh từ các khu vực sản xuất như nhà xưởng, lò than, khu vực tạo hình, khu vực tập kết sản phẩm với các khí thải chủ yếu: bụi, gỉ sắt chứa các oxit kim loại (FeO, MnO, Al2O3 , SiO2 , CaO, MgO); khí thải chứa CO2, SO2 Theo dự báo nhu cầu sử dụng các sản phẩm thép đến năm 2025, cả nước sẽ tiêu thụ khoảng 37 triệu tấn, kèm theo đó là một lượng lớn các khí thải phát sinh

Bảng 3 Ước tính các chất phát thải vào môi trường theo sản lượng quy

hoạch phát triển ngành thép đến 2025

Đơn vị: tấn/năm

Các chất

phát thải

(Nguồn: Viện Nghiên cứu Chiến lược, Chính sách Công nghiệp, Bộ Công thương,

2009)

2.3 Ngành sản xuất vật liệu xây dựng

Ngành công nghiệp sản xuất xi măng là ngành công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá Tuy nhiên ngành công nghiệp này lại được coi là một trong những ngành có tác động nhiều và đặc trưng tới môi trường không khí

Bảng 4 Ước tính tải lượng các chất phát thải vào môi trường từ sản xuất xi măng

Đơn vị: triệu tấn/năm

(Nguồn: Viện Vật liệu xây dựng, Bộ Xây dựng, 2013)

Các ngành sản xuất vật liệu xây dựng khác cũng gây ảnh hưởng đến chất lượng không khí tại các khu vực xung quanh trong quá trình hoạt động Việc khai thác và chế biến đá gây ô nhiễm bụi từ quá trình nổ mìn, đập nghiền và bốc xúc đá Ngoài bụi, quá trình khai thác còn phát sinh ra các khí: CO, NOx , SO2 , H2S,… do nổ mìn

và sử dụng dầu diezen Hoạt động sản xuất gốm sứ, gạch nung, gạch ốp lát, do sử dụng than làm nhiên liệu nên khí thải chủ yếu là bụi và SO2

Các chất phát

thải

Bảng 5 Ước tính tải lượng các chất phát thải vào môi trường từ sản xuất

vật liệu xây dựng

Đơn vị: triệu tấn/năm

Các chất phát

thải

(Nguồn: Viện Vật liệu xây dựng, Bộ Xây dựng, 2013)

2.4 Ngành nhiệt điện

- Các nhà máy nhiệt điện tập trung chủ yếu tại khu vực phía Bắc (Quảng Ninh, Ninh Bình, Hải Dương,…) và khu vực phía Nam (Bà Rịa – Vũng Tàu, Cần Thơ,

Tp Hồ Chí Minh) và hầu hết các nhà máy nhiệt điện đốt than cũ chủ yếu sử dụng nhiệt điện ngưng hơi, lò hơi tuần hoàn tự nhiên, công suất thấp, không đáp ứng yêu cầu về môi trường

- Mỗi loại hình sản xuất của ngành nhiệt điện sẽ phát sinh các loại khí thải khác nhau Lượng phát thải các chất gây ô nhiễm cũng phụ thuộc vào loại nguyên liệu và công nghệ sử dụng Trong đó, nhiệt điện than phát thải một lượng lớn khí SO2 ,

NOx và CO2

Bảng 6 Ước tính tải lượng các chất ô nhiễm trong khí thải từ các nhà máy

nhiệt điện trên toàn quốc năm 2009

Đơn vị: tấn/năm (CO2 : nghìn tấn/năm)

Loại nguồn

điện

Nhiệt điện

than

Nhiệt điện

dầu

(Nguồn: Viện Nghiên cứu Chiến lược, Chính sách công nghiệp, Bộ Công thương, 2010)

2.5 Khí thải từ các lò hơi

Bảng 7 Các chất ô nhiễm trong khói thải lò hơi

Lò hơi đốt bằng củi Khói + tro bụi + CO + CO2

Lò hơi đốt bằng than đá Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 +

SO3 + NOx

Lò hơi đốt bằng dầu F.O Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 +

SO3 + NOx

Bảng 8 Nồng độ các chất trong khí thải lò hơi đốt dầu F.o

(Trích Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp – Xử lý khói lò hơi – Sở Khoa học, Công nghệ và môi trường Tp.HCM )

III Tác hại của SO2

- Khí SO2 là một chất khí ô nhiễm khá điển hình SO2 có khả năng hòa tan trong nước cao hơn các khí gây ô nhiễm khác nên dễ phản ứng với cơ quan hô hấp của con người và động vật

- Độc tính chung của SO2 thể hiện ở rối loạn chuyển hóa protein và đường,

thiếu vitamin B và C, ức chế enzyme oxydaza

- Khi hàm lượng thấp, SO2 làm sưng niêm mạc Khi liều lượng cao ( > 0,5 mg/m3)

SO2 gây tức thở, ho, viêm loét đường hô hấp Nếu hít phải SO2 nồng độ cao có thể gây tử vong

- Khí SO2 là khí độc hại không chỉ đối với sức khỏe con người, động thực vật mà còn tác động lên các vật liệu xây dựng, các công trình kiến trúc,làm thiệt hại mùa màng, nhiễm độc cây trồng SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc các cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bột Và cuối cùng chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn Khi tiếp xúc với bụi, SO2 có thể tạo ra các hạt axit nhỏ, các hạt này có thể xâm nhập vào các các tuyến huyết mạch nếu kích thước của chúng nhỏ hơn 2 – 3 µm SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua da và gây ra các chuyển đổi hóa học, kết quả của nó là hàm lượng kiềm trong máu giảm, ammoniac bị thoát qua đường tiểu và có ảnh hưởng đến

tuyến nước bột Hầu hết dân cư sống quanh khu vực nhà máy các khu công nghiệp

có nồng độ SO2 đều mắc bệnh đường hô hấp

- Khí SO2 trong khí quyển khi gặp các chất oxy hóa dưới tác động của nhiệt độ, ánh sáng chúng chuyển thành SO3

Khi gặp nước SO3 + H2O = H2SO4 là nguyên nhân gây nên mưa axit gây thiệt hại lớn, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của thực vật Khi tiếp xúc với môi trường có chứa hàm lượng SO2 từ 1 – 2 ppm trong vài giờ có thể gây thương tổn lá cây Đối với các loại thực vật nhạy cảm như nấm, địa y, hàm lượng 0,15 – 0,3 ppm có thể gây độc tính cấp

- Sự có mặt của SO2 trong không khí ẩm còn là tác nhân gây ăn mòn kim loại, bê tông và các công trình kiến trúc SO2 làm hư hỏng, làm thay đổi tính năng vật lý, làm thay đổi màu sắc vật liệu xây dựng như đá vôi đá hoa cương, đá cẩm thạch, phá hoại các tác phẩm điêu khắc, tượng đài Sắt, thép và các kim loại khác ở trong môi trường khí ẩm, nóng và bị nhiễm SO2 thì bị han gỉ rất nhanh SO2 cũng làm hư hỏng và giảm tuổi thọ các sản phẩm vải, nylon, tơ nhân tạo, đồ bằng da và giấy…

* Sau đây là phạm vi nồng độ gây độc và các triệu chứng biểu hiện khi nhiễm khí SO 2 :

Bảng 9.Nồng động và tác động

Nồng độ SO2 trong khí SO2 Tác hại gây độc

0,0008 – 0,013 Có thể ngửi thấy mùi 0,020 – 0,030 Có kích thích đối với cổ họng

0,05 Kích thích mạnh đối với cổ họng gây

ho

0,130 – 0,260 Chịu đựng được khoảng 0,5 đến giờ

1,000 – 1,200 Trong thời gian ngắn có thể gây

nhiễm độc nặng

1 Đối với sức khỏe con người

- SO2 là chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật ở cơ trơn của khí quản Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản Khi tiếp xúc với mắt, chúng có thể tạo thành axit

- SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc các cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt Cuối cùng, chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn

- Khi tiếp xúc với bụi, SO2 có thể tạo ra các hạt axit nhỏ có khả năng xâm nhập vào các huyết mạch nếu kích thước của chúng nhỏ hơn 2-3 μm m

- SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể qua da và gây ra các chuyển đổi hóa học Kết quả

là hàm lượng kiềm trong máu giảm, ammoniac bị thoát qua đường tiểu và có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt

- Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển hóa đường

và protein, gây thiếu vitamin B và C, ức chế enzyme oxydaza, tạo ra methemoglobine để chuyển Fe2+ (hòa tan) thành Fe3+ (kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu cũng như làm giảm khả năng vận chuyển oxy của hồng cầu, gây co hẹp dây thanh quản, khó thở

Bảng 10 Liều lượng gây độc đối với sức khỏe con người

20 - 30 Giới hạn gây độc tính

ho

130 - 260 Liều nguy hiểm sau khi

hít thở (30 - 60 phút)

1000 - 1300 Liều gây chết nhanh (30

-60 phút)

2 Đối với môi trường

- SO2 bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric hay các muối sulfate gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến môi trường

* Quá trình hình thành mưa axit của SO2

- Phản ứng hoá hợp giữa lưu huỳnh điôxít và các hợp chất gốc hiđrôxyl:

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

- Lưu huỳnh triôxít SO3 sẽ phản ứng với nước và tạo ra H2SO4 Đây chính là thành phần chủ yếu của mưa axít

SO3(k) + H2O(l) → H2SO4(l)

* Các tác hại của mưa axit

- Nước hồ bị axit hóa: mưa axit rơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh dưỡng trên mặt đất và mang các kim loại độc hại xuống ao hồ, gây ô nhiễm nguồn nước trong

hồ, phá hỏng các loại thức ăn, uy hiếp sự sinh tồn của các loài cá và các sinh vật khác trong nước

- Rừng bị hủy diệt và sản lượng nông nghiệp bị giảm: mưa axit làm tổn thương lá cây, gây trở ngại quá trình quang hợp, làm cho lá cây bị vàng và rơi rụng, làm giảm