HẬU QUẢ VÀ BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU CÁC YẾU TỐ GÂY THỦNG TẦNG OZONE

Sự suy giảm tầng ozon là hiện tượng giảm lượng ôzôn trong tầng bình lưu. Từ năm 1979 cho đến năm 1990 lượng ozon trong tầng bình lưu đã suy giảm vào khoảng 5%. Vì lớp ôzôn ngăn cản phần lớn các tia cực tím có hại không cho xuyên qua bầu khí quyển Trái Đất, sự suy giảm ôzôn đang được quan sát thấy và các dự đoán suy giảm trong tương lai đã trở thành một mối quan tâm toàn cầu, dẫn đến việc công nhận Nghị định thư Montreal hạn chế và cuối cùng chấm dứt hoàn toàn việc sử dụng và sản xuất các hợp chất cacbon của clo và flo (CFC - chlorofluorocacbons) cũng như các chất hóa học gây suy giảm tầng ôzôn khác như tetraclorit cácbon, các hợp chất của brôm (halon) và methylchloroform.

MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG I: OZON 1.1 Tính chất vật lý ozon 1.2 Tính chất hóa học tầng ozon 1.3 Quá trình tạo thành phân hủy ozon khí 1.4 Lỗ thủng tầng ozon CHƯƠNG II: KHÍ CFC & OZONE Tổng quan khí CFC Nguyên nhân hình thành khí CFC Cơ chế phân hủy ozon khí CFCs Ảnh hưởng khí CFCs đến tầng ozone CHƯƠNG III: HIỆN TRẠNG LỖ THỦNG TẦNG OZON CHƯƠNG IV: HẬU QUẢ VÀ BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU CÁC YẾU TỐ GÂY THỦNG TẦNG OZONE Hậu Biện pháp CHƯƠNG V: KẾT LUẬN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, vấn đề thủng tầng ozon vấn đề mag tính cấp thiết quan trọng nhân loại Con người, động vật, thực vật,… gặp khó khăn tầng ozon bị tổn thương Khi tầng ozon bị thủng, tia cực tím từ Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất gây vấn đề sức khỏe môi trường xung quanh Có thể nói tầng ozon chắn khổng lồ bao quanh Trái Đất, bảo vệ hành tinh Con người phát tầng ozon từ khoảng 150 năm trước Các nhà nghiên cứu khoa học nay, phát thay đổi tầng ozon với diện tích lớn Vì vậy, nhóm thực nghiên cứu để hiểu rõ tầng ozon nguyên nhân dẫn đến thủng tầng ozon Nam Cực Mục đích - Tìm hiểu tầng ozon khí - Quá trình hình thành phân hủy ozon - Tìm hiểu chế, nguyên nhân gây thủng tầng ozon - Tìm hiểu trạng lỗ thủng tầng ozon Nam Cực Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: ozon tượng thủng tầng ozon - Phạm vi: Nam Cực Phương pháp nghiên cứu - Phương phá thu thập tập hợp tài liệu - Phương pháp đánh giá nhanh Nội dung nghiên cứu - Thực trạng tượng thủng tầng ozon Nam Cực - Nguyên nhân gây thủng tầng ozon - Đề xuất phương pháp giải pháp làm giảm thiểu tượng thủng tầng ozon Nam Cực CHƯƠNG I: OZON 1.1 Tính chất vật lý ozon Ozon (O3) chất khí có màu lam nhạt, có mùi hắc đặc trưng suốt; nồng độ cao có màu xanh da trời, thể lỏng có màu lục thẫm…; nhiệt độ nóng chảy -193°C, nhiệt độ sôi -111,9°C; tỷ trọng (so với không khí) d = 1,6858; môi trường nước có độ pH = oxy hóa khử 2,07V Ozone chất hấp thụ mạnh tia tử ngoại, tia nhìn thấy tia hồng ngoại Ozone có khả hấp thụ cao bước sóng 254nm tia tử ngoại, bước sóng 600nm tia nhìn thấy bước sóng 900nm tia hồng ngoại Ozone dễ hòa tan nước oxy hòa tan ozone nước phụ thuộc vào nhiệt độ áp suất riêng phần không khí, nhiệt dộ tăng khả hòa tan Ozone nước giảm 1.2 Tính chất hóa học Ozon - Ozon có hoạt tính oxy hóa cao, đóng vai trò tác nhân oxy hóa mạnh nhiều phản ứng hóa học như: phản ứng với chất hữu ( Phenol, hợp chất đa vòng, hợp chất Amin, hợp chất có liên kết đôi (C=C) liên kết đơn (C-H)…), Ngoài ra, ozon có khả khử mùi, màu, khử trùng nước nước tahir - Ozon không bền, dễ dàng bị phân hủy thành Oxi phân tử Oxi nguyên tử Ví dụ: O3 = O2 + O - Dễ dàng oxi hóa iodua đến iot tự do: O3 + 2KI +H2O = I2 + O2 + KOH - Giấy tẩm dung dịch Kali iodua hồ tinh bột (giấy iot tinh bột) chuyển thành màu xanh có mặt Ozon không khí - Tác dụng với phân tử thuộc nhóm Halogen Flo, Clo, Brom, Iot - Khử chất gây ô nhiễm có nước phương phương pháp hóa học (sắt, asen, hidro sulfid, nitorit chất hữu phức tạp liên kết với tạo “màu” nước) 1.3 Quá trình hình thành phân hủy ozon khí 1.3.1 Quá trình hình thành ozon khí - Quá trình tạo thành ozon khí quyển: Trong tự nhiên ôzôn tạo phản ứng quang hóa oxy, oxit nitơ, đặc biệt ôzôn tạo mạnh tầng cao (bình lưu) khí quyển, nơi mà cường độ tia ánh sáng cứng (cực tím, tia X, v.v ) lớn -Ôzon bầu khí tạo thành tia cực tím chạm phải phân tử oxy, tạo thành hai nguyên tử oxy đơn, gọi oxy nguyên tử Ôxy nguyên tử kết hợp phân tử oxy tạo thành phân tủ ozon Phân tử ozon có hoạt tính cao, bị tia cực tím chạm phải, lại tách thành phân tử oxy oxy phân tủ Đây trình liên tục gọi chu kỳ ôxy-ôzon O2(k) + hν → O*(k) + O(k) O2(k) + hν → O(k) λ < 175 nm 175 nm < λ < 245 nm M O* (k)  → O(k) O2(k) + O(k) → O3(k) - Ozon tầng đối lưu hình thành từ chất khí tạo trình sản xuất công nghiệp, hoạt động giao thông tác dụng xạ cực tím mặt trời NO2 + hv  NO + O O + O  O3 - Khi tia cực tím chiếu vào ozon, chia ozon thành phân tử O nguyên tử oxy nguyên tử Oxy nguyên tử kết hợp với N để tạo thành nito oxit, sau bị phá vỡ ánh sáng nhìn thấy để tái tạo ozon - Trong công nghiệp, người ta tạo ôzôn cách phóng điện ôxy không khí 1.3.2 Quá trình phân hủy ozon khí - Quá trình phân hủy ozon khí quyển: ozon tầng bình lưu đối lưu bị phân hủy tia tử ngoại sau: O3(k) + hν → O*(k) + O2(k) O3(k) + hν → O(k) + O2(k) λ < 310 nm λ > 310 nm O3(k) + O(k) → 2O2 (k) Các nitơ oxít có vai trò tác nhân chu trình tạo thành phân hủy ozon N2O(k) + O*(k) → NO(k) NO(k) + O3(k) → NO2(k) + O2(k) NO2(k) + O(k) → NO(k) + O2(k) O3(k) + O(k) → O2 (k) Các oxít nitơ tham gia tạo thành sau phản ứng đóng vai trò chất xúc tác, tạo nên phản ứng dây chuyền phân hủy ozon Ở phía tầng bình lưu, độ dài mạch phản ứng dây chuyền xúc tác oxít nitơ đến 10 Điều tương đương với 105 mol ozon bị phân hủy trước mol oxít nitơ bị loại khỏi dây chuyền tạo thành axit nitric axit peroxinitric Các tác nhân phân hủy ozon phổ biến khác gồm hợp chất hydro cacbon diễn theo loạt phản ứng sau: O*(k) + H2O (k) → HO•(k) O*(k) + CH4(k) → HO•(k) + CH3•(k) O*(k) + H2(k) → HO•(k) + H• HO• (k) + O3(k) → HO2• (k) + O2(k) HO2•(k) + O3(k) → HO• (k) + 2O2(k) Phương trình tổng thu được: 2O3(k) → 3O2(k) HO2•(k) bị loại khỏi trình theo phản ứng: HO2•(k) + HO•(k) → H2O(k) + O2(k) Ngoài ozon bị phá hủy nguyên tử clo, flo hay brom bầu khí Các nguyên tố có số hợp chất bền định, đặc biệt chlorofluorocacbon (CFC), vào tầng bình lưu giải phóng tia cực tím Các nguyên tử clo tạo thành trở thành chất xúc tác phá hủy phân tử ozon chu trình khép kín Trong chu kỳ này, nguyên tử clo tác dụng với phân tử ozon, lấy nguyên tử oxy (tạo thành ClO) để lại phân tử oxy bình thường Tiếp theo, oxy nguyên tử tự lấy oxy từ ClO cuối phân tử oxy nguyên tử clo, bắt đầu lại chu kỳ Một nguyên tử clo đơn độc phân hủy khoảng 100.000 phân tử ozon 1.4 Lỗ thủng tầng ozon CHƯƠNG II: KHÍ CFC & OZON Tổng quan khí CFC Cloroflorocacbon (CFC) CFC kí hiệu chung khí tổng hợp cách thay toàn nguyên tử H CH C2H6 nguyên tử Cl F Các CFC thường gặp CCl 3F (CFC-11), CCl2F2 (CFC-12), C2Cl3F3 (CFC-113), C2Cl2F4 (CFC-114) C2ClF5 (CFC-115) CFC sử dụng lần Mỹ vào thập niên 1930 để làm tác nhân làm lạnh Trong số CFC CFC-11 (CCl 3F) CFC-12 (CCl2F2) dùng phổ biến Nồng độ chúng khí 0,280 ppbv 0,484 ppbv CFC chất trơ mặt hóa học, không độc, không cháy, không mùi, nhiệt độ sôi thấp dễ bị hóa lỏng áp suất, chúng xem chất lý tưởng để làm tác nhân làm lạnh cho tủ lạnh Từ CFC tìm ra, tủ lạnh trở thành thông dụng Trước tác nhân làm lạnh SO2, NH3, chất độc, nên tủ lạnh dùng công nghiệp Ngoài ra, CFC dùng làm dung môi, chất tạo xốp sản xuất đệm, chất đẩy bình xịt khí Do có ứng dụng nhiều lĩnh vực nên sản lượng CFC trước liên tục gia tăng Do trơ mặt hóa học, có thời gian lưu khí dài (hàng chục, chí hàng trăm năm), nên CFC phân bố khắp tầng đối lưu phần thâm nhập vào tầng bình lưu Bảng 3.1 Các chất CFC chủ yếu Chất CFC Phạm vi sử dụng Freon 11- triclofloruametan Hệ thống điều hoà không khí, hệ thống lạnh, CFCl3 Freon 12 – Diclofloruanmetan CF2Cl2 Freon 12- CF3Cl Freon 22- CHF2Cl Freon 114CF2ClCF2Cl(C2F4Cl2) chất bọt làm sạch, chất đẩy sol khí Hệ thống lạnh, chất đẩy sol khí, chất khử trùng Hệ thống lạnh Chất đẩy sol khí Hệ thống lạnh, chất tự làm sạch, chất đẩy sol khí Freon 115- CF2ClCF3 (C2F5Cl) Chất halon:CF2ClBr Dập tắt lửa CFC chất halon chất có tính ổn định cao Tuy nhiên xạ cực tím (sóng ngắn) xuất tầng bình lưu phân li chúng Các phân tử Cl, F, Br CFC halon biến đổi thành nguyên tử (gốc) tự hoạt tính nhờ phản ứng quang hoá: CFCl3 + hv => CFCl2 + Cl CFCl2 + hv => CFCl + Cl CF2Cl2 + hv => CF2Cl + Cl CF2Cl + hv => CFCl + Cl Các nguyên tử Cl, F, Br tác dụng huỷ diệt O3 theo phản ứng: Cl + O3 => ClO + O2 ClO +O3 => Cl +2O2 Như nguyên tử Cl (hay F, Br) tác dụng với 100000 phân tử O để biến O3 thành O2 Nồng độ, thời gian tác dụng phân huỷ O3 số CFC sau: Bảng 3.2 Các số liệu số hợp chất CFC gây lỗ thủng tầng Ozone Nồng độ Tên gọi Công thức khí hoá học toàn cầu (ppb) tồn khí quển CH3Cl CFCl3 CF2Cl2 0.62 0.28 0.48 (năm) 2–3 ~ 83 >80 CCl4 0.12 CH3CCl3 0.12 Metil clorua CFC (Freon)11 CFC (Freon) 12 Cacbon tetraclorua Tricloetan Thời gian Tỉ lệ phát thải đến tầng bình lưu (%) Tác dụng phân huỷ O3 tầng bình lưu (107 [...]... 201 4: Các nhà khoa học NASA và Cơ quan Quản lý đại dương và khí quyển quốc gia (NOAA) cho thấy, toàn bộ lỗ thủng tầng ôzôn năm 2014 nhỏ hơn các lỗ thủng tầng ozon các năm từ 1998 – 2012 Kích thước của lỗ thủng năm 2014 là 24,1 triệu km2, xấp xỉ diện tích của Bắc Mỹ Hình 2.3 Lổ thủng tầng ozone năm 1014 (màu xanh dương là vùng bị thủng) CHƯƠNG IV: HẬU QUẢ & BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU CÁC YẾU TỐ GÂY THỦNG TẦNG... tới 30 triệu km 2, tức là rộng gấp 3 lần nước Úc và bằng cả Bắc Mỹ Năm 201 1: có diện tích bằng năm 2006 Năm 201 2: lỗ thủng đo được vào ngày 22/9 là 21,2 triệu km2 Hình 2.1 Lổ thủng tầng ozone qua các năm (màu xanh dương là vùng bị thủng) Hình 2.2 Đồ thị cho thấy lỗ thủng tầng ozon nhỏ lại trong năm 2012 Nhìn vào hiện trạng lỗ thủng tầng ozon cho thấy: lỗ thủng ozon đang dần thu hẹp lại với những nỗ lực... là lớp Ozone bị loãng Những chỗ bị loang lổ Ozone o bị loãng được hiểu là „Lỗ thủng ozone Lỗ thủng của tầng ozone theo định nghĩa của Cục Môi Trường (EPA) là khu vực có hàm lượng ozone thấp hơn 220 đơn vị dobson (DU) CFC là chất ô nhiễm chịu trách nhiệm chính cùng với Nox, CH4 là những chất chủ yếu gây lỗ thủng Ozone CHƯƠNG III: HIỆN TRẠNG LỖ THỦNG TẦNG OZON Ở NAM CỰC Từ những năm 1980, lỗ thủng tại... bình lưu Các kết quả đo đạt từ 1985 cho thấy, việc gia tăng nồng độ của chlorine ở tầng bình lưu tỷ lệ thuận với lượng CFC sản xuất, sử dụng và phóng thích bởi các hoạt động của con người 4 Ảnh hưởng của khí CFCs đến tầng ozon Khí CFCs đi vào tầng bình lưu và tích lũy trong thời gian dài (nhiều năm), làm thoát ra các gốc Cl, F, Br tự do – những chẩ này phá huy Ozone ở tầng bình lưu và hậu quả của nó... lỗ thủng tầng Ôzôn che phủ 11,1 triệu dặm vuông là lỗ thủng lớn thứ 2 Năm 2001 Vào tháng 9 năm 2001, lỗ thủng tầng Ôzôn 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 Mexico Năm 2002 Lỗ thủng tầng Ôzôn thu hẹp lại và tháng 9 năm 2002 là lỗ thủng nhỏ nhất từ năm 1998 Lỗ thủng ở Nam Cực năm 2002 không những nhỏ hơn năm 2000 và. .. GIẢM THIỂU CÁC YẾU TỐ GÂY THỦNG TẦNG OZONE 1 Hậu quả - Thủng tầng ozone, một lượng lớn tia tử ngoại sẽ chiếu thẳng xuống Trái Đất Từ đó, con người và động thực vật phải gánh chịu những hậu quả nặng nề sau: - Tăng khả năng mắc bệnh cho người và động vật (con người dễ mắc các bệnh như đục thủy tinh thể) - Phá hủy hệ thống miễn dịch của cơ thể người và động vật - Hủy hoại các sinh vật nhỏ - Làm mất câng bằng... thường và sự phân tách có thể do các khu vực thời tiết của tầng bình lưu khác thường Năm 2003 Lỗ thủng tầng Ôzôn 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 rất lạnh Năm 2004 Tháng 9 năm 2004, lỗ thủng là 9,4 triệu dặm vuông Lỗ thủng này nhỏ hơn năm 2003, có thể do thời tiết Cực Nam tương đối ấm Năm 2005 Lỗ thủng. .. hoặc Châu Úc Và các số liệu đo đạc về diện tích của lỗ thủng từ năm 1979 đến nay: Năm 1979 Việc đo lỗ thủng tầng Ôzôn bằng vệ tinh lần đầu tiên được NASA thực hiện vào năm này Năm 1998 Lỗ thủng lớn che phủ 10,5 triệu dặm vuông vào tháng 9 năm 1998 Đó là kích thước lớn kỷ lục trước năm 2000 Năm 2000 Lỗ thủng tầng Ôzôn khổng lồ đạt tới 11,4 triệu dặm vuông vào tháng 9 năm 2000 Đó là lỗ thủng lớn nhất... hơn năm 2003 Năm 200 6: vào tháng 11, lỗ thủng ozon đo được là 17,6 triệu km2 Năm 200 7: lỗ thủng tầng ozon đo được là 27 triệu km2 Năm 200 8: Lỗ thủng tầng ozon ở Nam Cực có diện tích đến 27 triệu km 2 Con số này lớn hơn nhiều so với diện tích lớn nhất của nó được ghi nhận năm 2007 là 25 triệu km2 Năm 200 9: lỗ thủng ozon đo được vào ngày 16/9 là 14 triệu km2 Năm 201 0: đạt diện tích lớn nhất, tới 30 triệu... các tầng trên của khí quyển và có thể ở đó khoảng một thế kỷ, phá hủy đến cả trăm ngàn phân tử ôzôn trong thời gian này Hoạt động của các núi lửa sẽ phóng thích vào khí quyển một lượng lớn chlorine, nhưng nó dễ hoà tan vào hơi nước trong khí quyển và sẽ theo mưa rơi trở xuống Trái đất Trong khi đó CFCs không bị phân hủy ở tầng đối lưu và không hòa tan vào hơi nước, do đó nó có thể dễ dàng lên đến tầng ... thủng tầng ozone năm 1014 (màu xanh dương vùng bị thủng) CHƯƠNG IV: HẬU QUẢ & BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU CÁC YẾU TỐ GÂY THỦNG TẦNG OZONE Hậu - Thủng tầng ozone, lượng lớn tia tử ngoại chiếu thẳng xuống... Phương pháp đánh giá nhanh Nội dung nghiên cứu - Thực trạng tượng thủng tầng ozon Nam Cực - Nguyên nhân gây thủng tầng ozon - Đề xuất phương pháp giải pháp làm giảm thiểu tượng thủng tầng ozon... Năm 201 1: có diện tích năm 2006 Năm 201 2: lỗ thủng đo vào ngày 22/9 21,2 triệu km2 Hình 2.1 Lổ thủng tầng ozone qua năm (màu xanh dương vùng bị thủng) Hình 2.2 Đồ thị cho thấy lỗ thủng tầng ozon