Tiểu luận môn Hóa Môi Trường Chủ đề Mưa axit

Tiểu luận môn Hóa Môi Trường Chủ đề Mưa axit

CẤU TRÚC

1 Tổng quan về mưa axit.

 Nguyên nhân hình thành

 Cơ chế hình thành

2 Tác động của mưa axit.

3 Đo lượng mưa và hàm lượng axit trong nước mưa Biện pháp đối phó với mưa axit.

 Định nghĩa về mưa axit

Ba vấn đề lớn mang tính chất toàn cầu đối với môi trường hiện nay

Ba vấn đề lớn mang tính chất toàn cầu đối với môi trường hiện nay

• Như chúng ta đã biết, thế giới ngày càng phát triển, cùng với đó là việc gia tăng các vấn đề môi trường Trong đó mưa axit là hiện tượng được quan tâm nhiều do những ảnh hưởng của nó tới đời sống Vì vậy chúng tôi chọn chủ

đề này để báo cáo.

MỞ ĐẦU

Nc tinh khiết

1 TỔNG QUAN VỀ MƯA AXIT

Theo các nhà khoa học thì mưa acid đã xuất hiện từ khoảng 65 triệu năm trước.Từ đó cho đến nay hiện tượng mưa acid đã gây ra những hậu quả hết sức nghiêm trọng trên hành tinh của chúng ta

Mưa axit được nhà khoa học Robert Smith ghi nhận tại Anh lần

đầu tiên vào năm 1872 qua việc quan sát các công trình bằng đá

và gạch bị ăn mòn.

Đến những năm 1959-1961 nó mới được xã hội chú ý đến vì đã

gây ra nhiều thảm họa cho môi trường và con người

ĐỊNH NGHĨA VỀ MƯA AXIT

• Nước mưa tự nhiên có pH trung bình là 5,6 do luôn có một lượng

CO2 hòa tan vào từ không khí.

• Có nhiều tranh cãi về việc xác định pH để định nghĩa cho mưa axit.

Theo ECE( Ủy ban Kinh tế châu Âu) thì mưa axit có pH ≤ 5,5

Ở Mỹ là ≤ 5.

Còn ở một số nước châu Á thì ≤ 5,6.

• Hiện nay thống nhất tất cả những cơn mưa có pH đo được <

5,6 đều được xem là mưa axit.

T l m a axit m t s n ỷ lệ mưa axit một số nước ệ mưa axit một số nước ưa axit một số nước ột số nước ố nước ưa axit một số nướcớc c

NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH

X = 1 or 2

HÀO NAM

NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH

Nguyên nhân của mưa acid là do trong nước mưa có hoà tan những khí

SO2,SO3,NO,NO2, N2O tạo ra các acid tương ứng làm giảm pH thấp gây ra

HÀO NAM

NGUỒN TỰ NHIÊN

Do hoạt động của núi lửa hay các

đám cháy rừng.

Từ quá trình phân hủy sinh học và hoạt

động của sinh vật phù du.

Khí NO được tạo ra do sấm sét theo pu:

N 2 + O2 ─> 2NO

NGUỒN NHÂN TẠO

 Là nguyên nhân chính gây nên mưa

axit Ngày nay, con người phát thải quá

nhiều vào bầu khí quyển các khí NOx và

SOx: chủ yếu tạo ra do sự đốt cháy

không hoàn toàn các nguyên liệu hóa

thạch như than, dầu khí…trong quá trình

sản xuất công nghiệp hay giao thông

 Cùng với sự phát triển của kinh tế xã

hội,sự bùng nổ về khoa học kỹ thuật,

mức tiêu dùng năng lượng cưa con

người cũng tăng lên làm cho lượng

phát thải COx và Nox ngày càng

nhiều, do đó hiện tượng mưa axit xảy

ra càng thường xuyên hơn và trên

vùng rộng hơn

Lượng SO 2 thải vào khí quyền tự nhiên và nhân tạo

Nhân tạo

Đốt than 46

Đốt và lọc dầu 13

Luyện đồng 6

Luyện chì và kẽm 13

Tự Nhiên Do phản ứng sinh học từ mặt đất 62

Do phản ứng sinh học từ mặt biển 27

Trong hơi bụi của nước biển 40

• Ở Trung Quốc nguyên nhân chính gây mưa axit do việc sử dụng than chiếm 68% Dầu tạo ra 23% khí gây mưa axit.(Số liệu năm 2004).

 Phát thải SO2 do than và dầu ở nước này tăng rất nhanh kể từ những năm 1970 Tổng lượng khí thải SO2 vào không khí ở Trung Quốc đã ~22 triệu tấn vào năm 2003 nhiều hơn tổng lượng phát thải ở châu Âu(17 triệu tấn).

 Ngoài phát thải từ than, lượng xe tăng nhanh làm cho lượng NOx

tăng nhanh đến năm 2003 đã là 12 triệu tấn, gấp đôi châu âu

• Ở Mỹ, chỉ tính riêng năm 1977, đất nước này đã thải vào bầu khí quyển 31 triệu tấn oxit sulfur và 22 triệu tấn oxit nito.

Trong đó:

• Cho đến nay, nước Mỹ vẫn là quốc gia thải vào bầu khí quyển lượng khí gây

ô nhiễm nhiều nhất thế giới

CƠ CHẾ HÌNH THÀNH

Cơ chế hình thành mưa acid là cơ chế hình thành những chất hoá học hình thành lên acid, đó là SO2,NOx,các chất này từ các nguồn khác nhau được thải vào bầu khí quyển.

Trong khí quyển những chất này trải qua nhiều phản ứng hóa học khác nhau, kết hợp với nước tạo thành các hạt acid

sulfuric(H2SO4), acid nitơric (HNO3)

Khi trời mưa, tuyết, các hạt acid này tan trong nước

mưa, hoặc lắng đọng trong tuyết làm độ PH giảm, gây

mưa acid

CƠ CHẾ HÌNH THÀNH SO2

 SO2 do 80% H2S sinh ra:

 H2S bốc lên từ núi lửa hoặc từ các quá trình phân hủy

yếm khí sinh học các chất hữu cơ và chất thải công nghiệp.

 Sau đó H2S được đưa vào khí quyển và đây là quá trình oxi hóa,quá trinh này được thực hiện nhờ oxi hay ozon nhưng quan trọng nhất là ozon theo phản ứng:

H2S+O3……….>SO2+H2O

Ngoài ra còn sinh ra từ các nguồn chứa S khác

như từ:

 Cacbondisufua(CSS) từ quá trình phân hủy sinh học

 Dimetyl sunfua(CH3SCH3) và dimetyl disunfua sinh ra từ các hoạt động tảo lam ,vi khuẩn và tảo nươc ngọt.

Dạng Nguồn Lượng thải

(10^6 tấn) Tính ra lưu huỳnh(10^6

tấn) SO2 và SO3 Nhiệt điện

Công nghiệp khác

Núi lửa Biển

60 24,5 1.35 118

30 12.2 0.68 39

102 2.7 95 2.5 Lượng lưu huỳnh đưa vào khí quyển từ các nguồn khác nhau là:

• Quá trình oxi hóa SO 2 bằng các phản ứng đồng pha ở bước sóng λ = 300-400nm.

SO2 - SO2·

•Trong khí quyển SO2 được oxi hóa thành SO3 nhờ các phản ứng

quang hóa liên quan đến O3,cacsbua hydro và NOx trong sương

SO2 tam gia pư tạo thành H2SO4:

SO2 + 1/2O2 + H2O - H2SO4

SO2

• Khi có mặt NH3 SO2 tham gia pư tạo H2SO4:

2NH3 + SO2 + H2O -> 2NH4+

+SO3²-SO3²- + H2O -> H2SO4

• SO2 cũng có thể tham gia với hơi nước tạo ra hơi axit

S02 + H20 - H2S03 H2S03 -H + + HSO3 - - 2H + +SO3 2-

SO3 2 + H2O - H2SO4

Hơi axit gặp lạnh ngưng tụ thành mù axit, chúng có thể háp thụ thêm hơi nước tạo thành mưa axit.

Quá trình oxi hóa SO2 bằng các phản ứng đồng pha:

Peroxyl monosunfit

SO2

NOX

N20 sinh ra trong tự nhiên từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ, khử nitrat nhờ vi khuẩn

N20 tham gia phản ứng quang hóa để tạo thành NO:

NO2 + hν NOν NO2. hν NOoạt hν NOóa

Vào ban đêm HNO3 được tạo thành từ gốc NO3.

TÁC ĐỘNG CỦA MƯA AXIT

• Mưa axit bản thân nó gây nhiễm bẩn môi trường

nghiêm trọng với tính axit nước mưa có thể hòa tan một

số bụi kim loại và oxit kim loại như oxit chì,…làm cho

nước mưa trở nên độc hơn đối con người và các hệ

sinh thái.

• Tuy nhiên mưa axit không phải lúc nào cũng

là có hại.

TÁC HẠI

1 Phá hủy hệ thực vật

Mưa axit thường không trực tiếp làm chết cây, mà làm suy yếu

cây bằng cách làm hư hại lá,dần dần gây suy giảm, phá hoại các

tổ chức bên trong, làm mất chất đường, chất keo và các axit amin làm cây khó mọc Nếu xảy ra thường xuyên cây sẽ tàn úa và chết.

TÁC HẠI

Mưa axit hòa tan chất dinh dưỡng trong đất(Ca,Mg,K,…) , ức chế quá

trình cố định đạm của vi sinh vật và sự phân giải các chất hữu cơ,làm giảm sự phì và màu mỡ của đất đai, hạn chế sự sinh trưởng của rễ cây, làm giảm khả năng chống bệnh và sâu hại.

TÁC HẠI

• Theo số liêu nghiên cứu thì trên

toàn thế giới chỉ riêng thiệt hại

về gỗ do tác hại của mưa axit đã

vượt quá 10 tỷ USD

• Ở Việt Nam mưa axit xảy ra tại

tỉnh Quảng Nam tháng 10/2007

làm hư hại 123 ha bông

• “Lá phổi Châu Âu” là các dải rừng

lớn bên bờ sông Đông bị mưa axit

tàn phá đã ảnh hưởng đến môi

trường sinh thái các nước Pháp,

Đức, Thụy Sĩ Toàn Châu Âu có

khoảng14% S rừng bị mưa axit phá

hoại riêng nước Đức bị tàn phá tới

50%.

TÁC HẠI

• Mưa axit làm ức chế việc phân giải các chất hữu cơ và cố định

đạm trong đất, rửa trôi các nguyên tố dinh dưỡng trong đất như canxi , magiê, kali

• Theo số liệu thống kê sản lượng ngũ cốc hàng năm giảm 30%

• Ở Mỹ, mưa axit gây thiệt hại 1 tỉ đôla hàng năm, còn ở Trung

Quốc mỗi năm thiệt hại 5,3 triệu tấn lương thực.

TÁC HẠI

- Ngoài ra mưa axit còn làm tăng độ chua của đất, hàng năm

mưa axit bổ sung vào đất 0,3-1,0 kgH+/ha/năm(Nguồn Rowell và Wild, 1985)

- Song song với sự tăng độ chua của đất là sự linh động của các ion kim loai như Pb,Hg,Cd,Al,…cũng trở nên linh động hơn

chúng được cây trồng hấp thụ và tích tụ làm giảm giá trị sử

dụng, thậm chí gây độc cho người và gia súc khi sử dụng nguồn lương thực làm thức ăn.

Mưa axit gây ô nhiễm nguồn nước hồ,

đe dọa sự tồn tại của các loài tôm cua cá

và sinh vật thủy khác.

• Ở Thụy Điển có khoảng 20.000 hồ

nước,22% đã bị axit hóa ở mức độ khác nhau,4000 hồ không còn cá;

• Ở Na Uy 80% nước hồ ở miền Nam

nước này bị ax hóa và 1,3km2 S mặt hồ nước này không còn cá

2 Axit hóa nước hồ

TÁC HẠI

pH < 6,0 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 bị dị dạng do thiếu dinh dưỡng Cá bị chết do ngạt

3.Làm tổn hại sức khỏe con người.

 Các tác hại cho con người từ mưa axit không phải là trực tiếp

 Tuy nhiên, các chất ô nhiễm gây ra mưa acid sulfur dioxide

(SO2) và các oxit nitơ (NOx) - làm hại sức khỏe con người, với hàm lượng SO2 trong không khí lên tới 8 mg/lit con người sẽ cảm thấy khó chịu,nếu lên đến 400mg/l sẽ gây tử vong.

 Gây ra các bệnh tim và phổi, bệnh hen suyễn và viêm phế

quản.

 Các chất khí này tương tác với nhau trong bầu khí quyển để tạo thành sulfat và nitrat hạt có thể được vận chuyển đường dài bằng sức gió và hít sâu vào phổi của con người người Các tinh thể cũng có thể xâm nhập vào trong nhà.

TÁC HẠI

4 Ăn mòn các vật liệu kiến trúc

- Mưa axit đã phá hủy nhiều công trình kiến trúc cổ (Thành cổ Aten nổi tiếng, sân khấu ngoài trời của La Mã, bức tượng nhân sư của Ai Cập, Lăng Thai Chi của Ấn Độ, pho tượng phật lớn nhất thế giới ở Lạc Sơn –TQ đã bị hư hỏng nhiều chỗ do tác dụng ăn mòn của mưa axit).

- Ngoài ra, mưa axit còn làm tăng nhanh độ ăn mòn đường ray

xe lửa, cầu bằng kim loại, nhà cao tầng, công trường, hầm mỏ,…

TÁC HẠI

Mưa axit cũng đem lại lợi ích đáng kể Các nhà khoa học vừa phát hiện thấy những cơn mưa chứa axit sunphuaric làm giảm phát thải methane từ những đầm lầy, nhờ đó hạn chế hiện tượng trái đất nóng lên.

Các vi khuẩn ở đầm lầy tiêu thụ chất nền (gồm hydro và axetat) trong

than bùn, rồi giải phóng methane vào khí quyển Nhưng trong đầm lầy ngoài vi khuẩn sinh methane, còn có vi khuẩn ăn sunphua cạnh tranh

thức ăn với chúng

Khi mưa axit đổ xuống, nhóm vi khuẩn này sẽ sử dụng sunphua, đồng

thời tiêu thụ luôn phần chất nền đáng lý được dành cho vi khuẩn sinh

methane

Do vậy, các vi khuẩn sinh methane bị "đói" và sản xuất ra ít khí nhà kính Nhiều thí nghiệm cho thấy phần sunphua lắng đọng có thể làm giảm quá trình sinh methane tới 30%.

LỢI ÍCH

• SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ PHÂN TÍCH ION

Sử dụng máy đo mưa tự động để đo mẫu

nước mưa.

- Các mẫu có khối lượng không đổi thu

trong khoảng thời gian khác nhau được

ghi lại tuần tự giá trị của lượng mưa.

- Sau mỗi lần mưa, các mẫu thu thập được

đông lạnh và được rửa sạch bằng nước

• Tại Việt Nam, Trung tâm Giám sát lắng đọng quốc gia (do Viện

Khí tượng Thủy văn - trực thuộc Tổng cục Khí tượng Thủy văn

cũ nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường chủ trì) thực hiện việc giám sát lắng đọng axit thông qua các trạm giám sát môi trường cùng với các phòng thí nghiệm để phân tích các mẫu có liên

quan.

• Từ năm 2000 đến nay, VKTTV đã tiến hành giám sát lắng đọng

axit tại 2 vị trí theo chương trình đã thống nhất với mạng lưới Giám sát lặng đọng axit Đông Á.

• (1) Trạm Khí tượng ở Hà Nội ( loại trạm đô thị)

• (2) Trạm môi trường ở Hòa Bình (loại trạm nông thôn - miền núi

ĐO HÀM ĐỘ AXIT

• Tại các điểm quan trắc ở Việt Trì, Láng, Cúc Phương, Phù Liễn, Ninh

Bình, Thanh Hóa đã có các trận mưa có pH=4,37;pH=4,58 Đặc biệt, ở Phù Liễn (1991) đã xuất hiện độ pH trung bình tháng của nước mưa

Nhưng hiện tượng này ngày càng gia tăng về cả quy mô và mức độ:

• Cuối năm 1993, ở Nhà Bè, PhúXuân, Phú Mỹ đã xuất hiện một trận

mưa diện rộng 100 km2 có màu đen lục và mùi hôi, hàm lượng nitrat khá lớn, có nhiều tạp chất hữu cơ, lượng cặn không tan cao

và sơ bộ có thể khẳng định trận mưa này đã bị axit hoá.

• Báo cáo hiện trạng môi trường Việt Nam (1997,1998) khẳng định

có dấu hiệu mưa axit ở Lào Cai, ở phía nam có tại Minh Hải, Trà Vinh, TP HCM và phụ cận, Bình Dương, Đồng Tháp So sánh số liệu 2 năm cũng cho thấy hiện tượng này gia tăng Ví dụ ở xung quanh nhà máy Supe Phootphat Lâm Thao đất đã bị axit hóa

(pH=1,9-3,5)

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

BIỆN PHÁP ĐỐI PHÓ VỚI MƯA

AXIT

Chúng ta phải quan tâm cả vấn đè quản lý nguồn

thải và khác phục hậu quả của mưa axit.

1 Quản lý nguồn ô nhiễm:

2 Biện pháp công nghệ

QUẢN LÝ NGUỒN Ô NHIỄM

- Xây dựng các điều luật, công ước về môi trường trong việc

xả thải các khí gây nưa axit, áp dụng trên toàn cầu.

- Bên cạnh đó nhà nước luôn cần có chương trình giáo

dục tuyên truyền người dân có ý thức trong việc bảo vệ

môi trường

- Đối với các phương tiện giao thông, tiến hành cải tiến các động cơ theo các tiêu chuẩn EURO để đốt hoàn toàn nhiên liệu, gắn hộp xúc tác để khử NOx (DeNOx) và SOx nhằm hạn chế đến mức thấp nhất lượng khí thải ra.

- Tìm kiếm và thay thế dần các nhiên liệu hóa thạch bằng các nhiên liệu sạch như hydro, sử dụng các loại năng lượng tái tạo thân thiện với môi trường.

Chủ yếu là các biện pháp làm giảm thiểu và hấp thu khí thải trước khi thải vào không khí.

- Thu hồi so2 bằng Ca(OH)2 trong tháp rửa.

SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + H2O

- Thu hồi SO2 bằng ZnO:

ZnO + SO2 + H2O → ZnSO3.H2O

- Thu hồi Nox bằng H2O hay kiềm( Áp dụng cho hàm lượng < 1%).

3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

BIỆN PHÁP CÔNG NGHỆ

- Thu hồi bằng kiềm

2NaOH + 2NO2 → NaNO3 + NaNO2 + H2O

- Phương pháp sinh học khắc phục hậu quả mưa axit: sử dụng chủng vi sinh vật Myxococcus xanthus Khi quét hay phun các dung dịch chứa loại vi khuẩn trên lên các bề mặt vật liệu bằng đá nó sẽ xâm nhập vào đá vôi với

độ sâu 0,5mm Chúng tạo nên một lớp carbonate hay ''vữa sinh học'' bền hơn chính đá vôi và chịu được mưa acid ( theo nghiên cứu của Rodriguez-Navarro và đồng nghiệp thuộc ĐH Granada, Tây Ban Nha ) Đây là một phương pháp khá đơn giản mà lại hiệu quả mà chúng ta có thể nhân rộng

và sử dụng

KẾT LUẬN

1 Mưa axit có pH < 5,6

2 Nguyên nhân do cả nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo tuy

nhiên ta quan tâm nhiều tới nguyên nhân nhân tạo Do nguyên nhân tự nhiên ta không có khả năng can thiệp được

3 Ta phải sử dụng đồng bộ cả biện pháp quản lý và công nghệ

dể có thể giả thiểu đến mức thấp nhất tác hại của mưa axit

4 Cần phải có sự đoàn kết giữa các quốc gia trên thế giới do đây

là vấn đề tòan cầu

1 Acid rain in China Environmental science & technology / january 15,

2006.

2 ACID RAIN IN THE TROPICAL FORESTS OF THE IVORY COAST J

P LACAUX and J SERVANT Laboratoire d’Atrologie.

3 Acid raIN and potential effects on crop/forestry in Viet Nam Assoc Prof Nguyen Thi Ha Faculty of Environmental Science, VNU.

5 ACID GASES AND ACID IN RAIN MONITORED FOR OVER 5

YEARS IN RURAL EAST-CENTRAL ENGLAND A MARTIN and F R.BARBER CEGB, Scientific Services Department, Ratcliffe-on-Soar

Nottingham NGll OEE, U.K

4 WET SULFATE AND NITRATE DEPOSITION PATTERNS INEASTERN

NORTH AMERICA S G ZEMBA, 0 GOLOMB and J A FAY Energy

Laboratory, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, U.S.A.

5 GIÁO TRÌNH HÓA MÔI TRƯỜNG( ĐẶNG KIM CHI).

6 GIÁO TRÌNH CỞ SỞ MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ(ĐÀO HỮU HỒ).

TÀI LIỆU THAM KHẢO