Bài giảng hóa học môi trường

TR NG KHOA MÔI TR I H C TH Y L I NG - B MÔN HÓA H C BÀI GI NG HÓA H C MÔI TR HÀ N I - 2009 NG L I NÓI Loài ng môi tr U i sinh t n phát tri n m i quan h m t thi t v i y u t ng sau: - thành t sinh thái t nhiên (đ t, n c, khí quy n, thiên tai ) - thành t sinh thái nhân t o (đô th hóa, thành t u khoa h c k thu t đ i s ng ) - thành t sinh thái xã h i nhân v n (khai thác tài nguyên, tác đ ng c a công nghi p hóa, hi n đ i hóa; bùng n dân s ) T th p niên 80, th k 20 tr l i đây, ch ng ki n hàng lo t th m h a v môi tr ng Trái đ t (th m h a thiên tai; s c h t nhân, ô nhi m không khí, m a axit, suy thoái qu đ t; c n ki t ngu n nhiên li u; lan tràn hóa ch t b o v th c v t, ô nhi m ngu n n c; th ng t ng ozon, hi n t d n đ n tích l y môi tr ng m lên toàn c u ) i u ng y u t v t lý, hóa h c, sinh h c v t gi i h n cho phép, tr nên đ c h i v i ng tr ng tr nên v n đ c p thi t, v n đ toàn c u đ loài ng i B i v y, b o v môi i có th sinh t n phát tri n b n v ng Trái đ t Chúng ta c n nghiên c u th c hi n bi n pháp b o v môi tr lý suy thoái môi tr ng ng, x ng đ đ m b o s sinh t n phát tri n b n v ng c a loài i Công vi c to l n đòi h i s ph i h p, góp s c c a nhi u ngành khoa h c, có ngành hóa h c Hóa h c môi tr môi tr môi tr ng môn h c nghiên c u trình hóa h c x y ng C th nghiên c u sâu v hi n t ng hóa h c x y ng khí quy n, th y quy n, đ t giúp hi u bi t v b n ch t ngu n gây ô nhi m, ph n ng hóa h c, s lan truy n, hi u ng s t n t i c a ch t hóa h c không khí, n c, đ t; tác h i c a chúng v i đ i s ng c a ng m t s bi n pháp b o v môi tr ng khí quy n, n c, đ t i; ng đ ây gi ng Hóa h c môi tr c biên so n đ u tiên đ ph c v công tác gi ng d y cho sinh viên khoa Môi tr ng, tr ng i h c Th y L i Trong trình biên so n, c g ng c p nh t nh ng ki n th c m i nh t c a th gi i v v n đ hóa h c môi tr thi u sót; r t mong nh n đ l ng, nh ng ch c ch n c ý ki n đóng góp c a b n đ c đ nâng cao ch t ng c a gi ng M CL C BÀI GI NG L I NÓI U DANH M C CÁC KÝ HI U, CÁC CH VI T T T CH NG HÓA H C MÔI TR NG KHÍ QUY N 10 1.1 S HÌNH THÀNH KHÍ QUY N 10 1.2 C U TRÚC C A KHÍ QUY N 12 1.2.1 M t đ áp su t không khí 12 1.2.1.1 M t đ không khí 12 1.2.1.2 Áp su t không khí 12 1.2.2 C u trúc khí quy n theo bi n thiên nhi t đ 14 1.2.1.1 T ng đ i l u 14 1.2.1.2 T ng bình l u 15 1.2.1.3 T ng trung l u 16 1.2.1.4 T ng nhi t l u 16 1.2.1.5 T ng n li 16 1.3 THÀNH PH N C A KHÍ QUY N 18 1.4 CÁC PH N NG HÓA H C CH Y U TRONG KHÍ QUY N 21 1.4.1 Ph n ng quang hóa 22 1.4.2 Ph n ng c a oxi khí quy n 23 1.4.2.1 Tiêu th oxi 23 1.4.2.2 Tái t o oxi 23 1.4.3 Ph n ng c a h p ch t N khí quy n 24 1.4.4 Ph n ng c a h p ch t S khí quy n 26 a Ph n ng quang hóa 26 b Ph n ng v i m t s g c hóa h c 26 c SO2 ph n ng v i NH3 khí quy n 27 d Ph n ng t o thành H2SO4 27 e Các ph n ng khí quy n c a H2S 27 1.4.5 Ph n ng c a h p ch t C khí quy n 27 a Các oxit c a C 27 b Ph n ng v i ankan 27 c Ph n ng v i anken 28 d Ph n ng v i aren 28 1.4.6 Ph n ng c a g c t khí quy n 28 a G c hydroxil (HO•) hydroperoxi (HOO•) 29 b M t s g c t khác 30 1.4.7 Ph n ng axit baz 31 1.5 Ô NHI M KHÍ QUY N 31 1.5.1 Các ngu n ô nhi m khí quy n 31 1.5.2 Các ch t ô nhi m khí quy n n hình 32 1.5.2.1 Các oxit c a l u hu nh 32 1.5.2.2 Các oxit c a nit 33 1.5.2.3 Các oxit c a cacbon 34 1.5.2.4 Các hydrocacbon 35 1.5.2.5 B i 37 1.5.3 Tác đ ng c a ô nhi m khí quy n qui mô toàn c u 40 1.5.3.1 Hi u ng nhà kính 40 1.5.3.2 Bi n đ i t ng ozon 43 1.5.3.3 M a axit 49 1.5.4 Ô nhi m đô th 52 1.5.4.1 S ng khói ki u London 52 1.5.4.2 S ng khói quang hóa 54 1.5.4.3 Ch s ô nhi m (Pollution Index) 56 1.5.5 Ô nhi m nhà 59 1.5.5.1 Ngu n đ c m ch t ô nhi m nhà 60 1.5.5.2 M t s ngu n ô nhi m nhà 61 1.5.5.3 M t s bi n pháp gi m thi u không khí nhà 63 1.5.6 Tiêu chu n ch t l ng môi tr ng không khí 63 1.5.7 M t s bi n pháp b o v môi tr ng không khí 64 a Qu n lý áp d ng công c pháp lý 64 b Th c hi n đ nh k ki m toán ngu n th i 65 c Áp d ng công c kinh t qu n lý tài nguyên không khí 65 d S d ng ngu n nhiên li u n ng l ng thân thi n v i môi tr ng 66 CH NG MÔI TR NG TH Y QUY N 68 2.1 TÀI NGUYÊN N C VÀ VÒNG TU N HOÀN C A N C 69 2.1.1 Phân b tài nguyên n c Trái t 69 2.1.2.Vòng tu n hoàn c a n c 70 2.1.3 c m c a n c 71 2.2 THÀNH PH N C A N C T NHIÊN 72 2.2.1 Thành ph n hóa h c c a n c t nhiên 73 2.2.1.1 c m chung 73 2.2.1.2 Các ion ch y u 74 2.2.1.3 Các khí hòa tan 75 2.2.2 Thành ph n sinh h c c a n c thiên nhiên 77 2.2.2.1 T o 77 2.2.2.2 N m 78 2.2.2.3 ng v t đ n bào 79 2.2.2.4 Vi khu n virút 79 2.3 CÁC PH N NG CH Y U TRONG TH Y QUY N 80 2.3.1 Ph n ng t o ph c 80 2.3.2 Ph n ng hòa tan k t t a 81 2.3.3 Ph n ng oxy hóa kh 82 2.3.4 Ph n ng hóa h c có xúc tác vi sinh 82 2.3.4.1 Ph n ng chuy n hóa cacbon 82 2.3.4.2 Ph n ng chuy n hóa nit 83 2.3.4.3 Ph n ng chuy n hóa l u hu nh 84 2.3.4.4 Ph n ng chuy n hóa photpho 85 2.3.4.5 Ph n ng chuy n hóa m t s kim lo i 86 2.4 Ô NHI M N C 87 2.4.1 Ngu n th i ch t gây ô nhi m n c 87 2.4.1.1 Ngu n ô nhi m t nhiên 88 2.4.1.2 Ngu n ô nhi m nhân t o 88 2.4.2 Các ch t gây ô nhi m n c n hình 92 2.4.2.1 Các h p ch t ion c a N, P 92 2.4.2.2 Các kim lo i n ng 93 2.4.2.3 Các ch t h u c 94 2.4.2.4 D u m 95 2.4.2.5 Các ch t t o màu 95 2.4.2.6 Các vi sinh v t gây b nh 95 2.4.3 Ô nhi m bi n 95 2.4.3.1 Ngu n ô nhi m 95 2.4.3.2 Ô nhi m bi n tràn d u 96 Protofoa 98 96 98 1,70 98 Ctenophora 98 24 98 0,60 98 Pteropoda 98 48 98 0,20 98 Amphipoda 98 48 98 0,80 98 96 98 0,05-0,20 98 96 98 0,90-4,90 98 2.4.3.3 B o v môi tr ng bi n 98 2.4.3.4 Các v n đ b o v môi tr ng bi n c a Vi t Nam 99 2.4.4 Ô nhi m sông, h 100 2.4.4.1 Nguyên nhân ô nhi m 100 2.4.4.2 Vài nét v ô nhi m sông t i Vi t Nam 101 2.4.5 Ô nhi m n c ng m 103 2.4.5.1 Các kh n ng nguyên nhân ô nhi m 103 2.4.5.2 Vài nét v ô nhi m n c ng m t i Vi t Nam 105 2.4.7 Tiêu chu n đánh giá ch t l ng môi tr ng n c 108 2.4.7.1 Các thông s đánh giá ch t l ng môi tr ng n c 108 2.4.7.2 Các tiêu chu n đ i v i môi tr ng n c 109 2.4.8 M t s bi n pháp b o v môi tr ng n c 114 2.4.8.1 B o v môi tr ng n c m t 114 2.4.8.2 Các bi n pháp qu n lí n c ng m 115 CH NG HÓA H C MÔI TR NG T 117 3.1 KHÁI NI M VÀ THÀNH PH N C A T 118 3.1.1 Khái ni m v đ t 118 3.1.2 Phong hóa trình t o thành đ t 119 a) Phong hóa lí h c (c h c) 121 b) Phong hóa hóa h c 121 c) Phong hóa sinh h c 123 3.1.3 Thành ph n hóa h c c a đ t 123 3.1.3.1 N c khí đ t 127 3.1.3.2 Thành ph n vô c 129 3.1.3.3 Thành ph n h u c 137 3.2 PH N NG HÓA H C TRONG T 140 3.2.1 Ph n ng t o thành axit vô c đ t 140 3.2.2 Ph n ng u ch nh đ pH c a đ t 141 3.2.3 Ph n ng trao đ i ion đ t 142 3.3 S XÓI MÒN VÀ THOÁI HÓA T 144 3.3.1 Xói mòn đ t 145 3.3.2 Axit hóa môi tr ng đ t 146 3.3.3 Sa m c hóa 149 3.4 Ô NHI M MÔI TR NG T 150 3.4.1 Khái quát chung 150 3.4.2 Các lo i hình ô nhi m đ t 153 3.4.2.1 Ô nhi m đ t tác nhân hoá h c 153 3.4.2.2 Ô nhi m đ t tác nhân v t lí 162 3.4.2.3 Ô nhi m đ t tác nhân sinh h c 164 3.4.3 Các thông s c b n tiêu chu n đánh giá ch t l ng đ t 165 3.4.4 M t s bi n pháp b o v môi tr ng đ t 169 CH NG CÁC VÒNG TU N HOÀN TRONG T NHIÊN 172 4.1 VÒNG TU N HOÀN CACBON 175 4.2 VÒNG TU N HOÀN OXI 178 4.3 VÒNG TU N HOÀN NIT 180 4.4 VÒNG TU N HOÀN L U HU NH 184 4.5 VÒNG TU N HOÀN C A PHOTPHO 186 4.6 VÒNG TU N HOÀN KIM LO I N NG 188 4.6.1 Ngu n kim lo i n ng môi tr ng 188 4.6.2 Hoá h c c a vòng tu n hoàn kim lo i n ng 190 4.6.2.1 Vòng tu n hoàn c a asen 190 4.6.2.2 Vòng tu n hoàn c a chì 192 4.6.2.3 Vòng tu n hoàn c a thu ngân 194 Tài li u tham kh o 198 DANH M C CÁC KÝ HI U, CÁC CH API Ch s ô nhi m không khí (Air Pollution Index) AQI Ch s ch t l CFC Cloroflorocacbon DU n v Dobson IR VI T T T ng không khí (Air Quality Index) Vùng h ng ngo i (Infrared ray) PAH Hyđrocacbon th m đa vòng (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) PAN Peroxyaxetyl nitrat PM10 B i có đ ng kính nh h n 10 μm PM2,5 B i có đ ng kính nh h n 2,5 μm POP Các ch t h u c ô nhi m khó phân h y ppbv N ng đ ph n t tính theo th tích ppmv N ng đ ph n tri u tính theo th tích pptv N ng đ ph n nghìn t tính theo th tích TCVN Tiêu chu n Vi t Nam UV Vùng t ngo i (Ultra Violet) VIS Vùng kh ki n (Visible) VOC Các ch t h u c d bay h i WHO T ch c Y t th gi i CH NG HÓA H C MÔI TR NG KHÍ QUY N Không khí h n h p t nhiên c a ch t khí, ch y u nit oxi, hình thành nên khí quy n Trái đ t D i tác đ ng c a không khí n c b m t Trái đ t, x y nh ng trình hình thành nên th i ti t khí h u Không khí ngu n cung c p oxi c n thi t cho ho t đ ng bình th ng c a sinh v t Trái đ t, v y vi c b o v không khí lành m i quan tâm c a ng i ch t l ng cu c s ng Hi n nay, ngành công nghi p phát tri n, khí quy n Trái đ t b phá ho i nghiêm tr ng: m t đ khí gây ô nhi m th i vào khí quy n ngày t ng (các khí CO2, CH4 ) làm nhi t đ Trái đ t t ng d n, làm thay đ i khí h u toàn c u, đe d a nghiêm tr ng s s ng Trái đ t M i ng i toàn th gi i ph i chung tay gi i quy t v n n n M c đích ch ng - Hi u rõ v c u trúc thành ph n khí quy n -N mđ c ph n ng ch y u khí quy n - Nh n bi t đ - Hi u đ c ngu n th i ch t ô nhi m khí quy n c tác đ ng c a ô nhi m khí quy n qui mô toàn c u, ô nhi m đô th ô nhi m nhà - Hi u v tiêu chu n đánh giá ch t l b o v môi tr 1.1 S ng không khí m t s bi n pháp ng không khí HÌNH THÀNH KHÍ QUY N Khí quy n đ c hình thành ti n hóa kho ng th i gian dài, có th lên đ n hàng t n m Các d ki n quan tr ng làm ti n đ d n t i hình thành s s ng Trái đ t c ng nh thành ph n khí quy n nh bây gi g m s t o thành ch t h u c h u sinh, oxi ozôn 10 Tr l đ ng r t l n, kho ng 1,4.109 tri u t n ng c a l u hu nh môi tr c phân b thành ph n c a môi tr l u hu nh không t n t i d ng sunfat đ ng nh b ng 4.4 l c li t kê b ng 4.5 B ng 4.4 L u hu nh thành ph n môi tr Ngu n Tr l ng ng l u hu nh ng Thành ph n (tri u t n) a quy n 12.109 Sunfat Thu quy n 1,3.109 CaSO4.MgSO4 V trái đ t 10.106 Sunfat Sinh quy n 6.103 Axit amin Khí quy n 15 SO2 H2S sunfat B ng 4.5 Ngu n l u hu nh không t n t i Ngu n Tr l d ng sunfat ng l u hu nh (tri u t n) Than 12.000 D um 330 Khí đ t 670 Qu ng sunfit 640 L u hu nh nguyên t 660 Các h p ch t l u hu nh hoá tr th p 14300 Vòng tu n hoàn c a l u hu nh đ c mô t hình 4.5 m t vòng tu n hoàn r t ph c t p Trong vòng tu n hoàn có liên quan t i m t s khí, lo i khoáng tan m t s ch t t n t i dung d ch Vòng tu n hoàn c a l u hu nh có liên quan ch t ch t i vòng tu n hoàn c a oxi l u hu nh k t h p v i oxi t o khí l u hu nh dioxit SO2, m t ch t gây ô nhi m khí quy n ion sunfat, SO42- 185 Vi khu n k khí VKhu n S Vi khu n k khí SO2, SO32- SO S+ O2 kk hôn Ph ân hu Nguyên t O2 Ch t Sunphit S Vi gc Ch ók h ôn gk kh u to hí no xi xi ho ho áS Protein H 2S Vi khu n k khí Phân hu Urin Vi khu n a khí H2S Oxi hoá Phân hu S Organic Th c n đ ngv t Th c n th c v t Sunphat SO3, SO4 th c v t Hình 4.7 Vòng tu n hoàn c a l u hu nh 4.5 VÒNG TU N HOÀN C A PHOTPHO Photpho nguyên t ph bi n thiên nhiên có vai trò quan tr ng đ i v i s s ng c a m i d ng c a s s ng D ng photphat (PO43-) đóng vai trò quan tr ng thành ph n c u trúc c a AND ARN Photphat c ng thành ph n quan tr ng c a ATP – d ng t bào ch a n ng l đ ng N ng l ng gi i phóng c s d ng đ sinh v t t o protein ho c c b p ho t đ ng Gi ng nh canxi, photpho m t thành ph n quan tr ng c a x photpho đ c tìm th y r ng x ng; c th ng i 80% l ng ng.Trong v trái đ t, photpho chi m kho ng 0,04% t ng s nguyên t c a v Trái đ t Vòng tu n hoàn c a photpho khác v i vòng tu n hoàn sinh đ a hoá khác không bao g m b t k m t d ng ch t khí nào; nhiên, m t l photphoric (H3PO4) vào không khí m t s tr góp ph n vào m a axit Các vòng tu n hoàn c a n đ u bao g m nh t m t d ng ch t t n t i 186 ng nh axit ng h p có th c, cacbon, nit l u hu nh th khí Trong khí quy n có r t l ng photpho tu n hoàn t i nhi t đ áp su t th d ng h p ch t c a không t n t i ch y u môi tr ng c a Trái đ t, photpho tr ng thái khí Ngu n ch a photpho ng đá tr m tích Hình 4.7 mô t vòng tu n hoàn c a photpho môi tr hoàn c a photpho r t quan tr ng, photpho th ng Vòng tu n ng ch t dinh d ng h n ch đ i v i h sinh thái Trong vòng tu n hoàn có m t s d ng khí b n c a photpho vòng tu n hoàn c a photpho vòng tu n hoàn n i sinh Trong đ a quy n, photpho t n t i ch y u d i d ng khoáng hoà tan, nh hidroxyapatit (m t mu i c a canxi), m t d ng tr m tích đ môi tr c t o thành t ngu n photphat c a ng Photpho hoà tan t khoáng photphat t ngu n khác nh phân bón đ c h p th b i th c v t, s k t h p v i axit nucleic đóng góp vào thành ph n c a gen Quá trình khoáng hoá c a sinh kh i (biomass) s phân hu c a vi khu n s chuy n photpho tr l i d ng mu i hoà tan H p ch t vô c tan c a photpho nh HPO4-, H2PO4 polyphotphat K tt a Tiêu hoá b i sinh v t Phân bón, n c th i, b t gi t Phân hu sinh h c Xenobiotic Hoà tan Photphat h u c Photpho sinh h c, ch y u axit nucleic ADP, ATP Photphat vô c không tan Ca5(OH)(PO4)3 ho c ion photphat Photphat h u c vô c sinh h c tr m tích Hình 4.8 Vòng tu n hoàn c a photpho 187 Quy n nhân t o m t ngu n photpho quan tr ng môi tr l ng M t ng l n photpho sinh t trình khai thác khoáng photphat đ làm phân bón, hoá ch t công nghi p ph gia th c ph m Photpho thành ph n c a m t s h p ch t c c k đ c h i, đ c bi t thu c tr sâu khí gây tác h i t i h th n kinh đ c dùng quân đ i Các sinh v t bi n nh n m t l th c ph m ho c c th ch t d ng đáng k photpho đáng k t ngu n i d ng photphat h u c khó tan ho c vô c hoà tan Các photphat không tan s t n t i đ t có th b axit hoà tan vào thành ph n c a nguyên sinh đ ng v t Các photpho h u c t n t i tr ng s thu phân t t Con ng đ g c r d ng khoáng vi sinh trình photphat hoá i có th tác đ ng t i vòng tu n hoàn c a photpho b ng nhi u ng, bao g m trình phá r ng s d ng phân bón nông nghi p H sinh thái r ng đ c cung c p ch y u ch t dinh d đ t s n b t k ch t dinh d r ng, ch t dinh d ng t vòng tu n hoàn, ng Khi đ t cháy ho c ch t phá ng tích tr th c v t đá s nhanh chóng b m t b i c n m a l n làm m t tính màu m c a đ t r ng Trong ngu n n nông nghi p có ch a m t l ng photpho l n tr ng không th h p th h t l ng phân bón d n t i hi n t l ng photphat n c ng đóng góp m t l lo i b t gi t đ c th i c a ng d th a phân bón n c sông ngu n n c th i làm t ng hàm c khác Vi c s d ng b t gi t ng photphat đáng k vào sông, su i, h Do t t c c s n xu t nên lo i tr thành ph n photpho 4.6 VÒNG TU N HOÀN KIM LO I N NG 4.6.1 Ngu n kim lo i n ng môi tr Kim lo i n ng kim lo i có kh i l ng ng riêng l n h n g/cm3, chúng có th t n t i khí quy n (d ng h i), thu quy n (d ng mu i hoà tan), đ a quy n (d ng ch t r n không hoà tan, khoáng, qu ng…) sinh quy n (trong c th ng i, đ ng th c v t) Kim lo i n ng môi tr ng th ng không b phân hu sinh h c mà tích t sinh v t, tham gia chuy n hoá sinh h c t o h p ch t đ c h i ho c 188 đ c h i h n Chúng c ng có th tích t h th ng phi sinh h c (nh không khí, đ t, n c, tr m tích) đ c chuy n hoá nh s bi n đ i c a y u t v t lý hoá h c nh : nhi t đ , áo su p, dòng ch y, oxi, n c ng có tác đ ng t i trình c… Các ho t đ ng nhân t o đ i bi n c a kim lo i n ng KHÍ QUY N u Dòng ch y nq bi Ch Bi n đ i hoá h c sinh h c C n tr m tíc h Bay h i t Tí c h Dây chuy n th c ph m B i bi n t i Tí c h ng Ph t th Kh í th i cô ng n gh i p Ho t đ ng c a núi l a Phân b tích t sinh h c T o c n l ng A QUY N Hình 4.9 Vòng tu n hoàn c a kim lo i n ng môi tr nh h ng ng sinh h c hoá h c c a kim lo i n ng môi tr ng ph thu c vào nhi u y u t khác nh : đ hoà tan c a mu i, tính oxi hoá kh , kh n ng t o ph c kh n ng tích t sinh h c Khi kim lo i n ng xâm nh p vào môi tr s ng c a sinh v t môi tr tr ng s làm bi n đ i u ki n ng Kim lo i n ng gây đ c h i đ i v i môi ng c th sinh v t hàm l ng c a chúng v 189 t tiêu chu n cho phép N Ch t r n cm a Kim lo i hoà tan Khí KHÍ QUY N Sol khí T ng h p quang hoá Dòng sông M Tí ch Ch t r n ROH h yl et M t H p ph K M (n oá Cá N o ph Sinh kh i (Dây chuy n th c ph m ) c) T a tt (CH3)M c c MLx (Mx) M (n c) K tt a Chuy n hoá sinh h c Oxi hoá kh Kh h p ph Phân ly Hoà tan Tr m tích Hình 4.10 Vòng tu n hoàn kim lo i n ng n c 4.6.2 Hoá h c c a vòng tu n hoàn kim lo i n ng C ng nh nhi u nguyên t khác, kim lo i n ng có th c n thi t cho sinh v t, tr ng đ ng v t đ c xem nguyên t dinh d ng vi l ng nh : đ ng, k m… M t s kim lo i khác không c n thi t cho s s ng ch c n ng sinh hoá, vào c th sinh v t d ng v t c ng có th gây tác đ ng đ c h i nh : asen, chì, thu ngân… M t cách t ng quát vòng tu n hoàn c a kim lo i n ng t nhiên có th đ c mô t nh hình 4.5 Kh n ng gây đ c h i c a kim lo i n ng ph thu c vào nhi u y u t khác nh : Hàm l chúng, đ Trong môi tr ng c a ng xâm nh p, d ng t n t i th i gian có th gây đ c h i ng c n ph i xác đ nh m c đ gây đ c h i đ i v i cá th , loài ho c đ i v i h sinh thái 4.6.2.1 Vòng tu n hoàn c a asen Asen th ng có m t thu c tr sâu, di t n m, di t c d i Asen m t kim lo i có th t n t i nhi u d ng h p ch t vô c h u c có hoá tr +3 190 +5 Trong s h p ch t c a asen As (III) đ c nh t Trong t nhiên asen có nhi u lo i khoáng ch t Trong v trái đ t, asen có n ng đ trung bình i d ng asenat (AsO4-) u ki n oxi khoáng – 10 mg/kg ch y u t n t i d hoá Chúng b h p th m nh b i khoáng sét, s t, mangan oxit ho c hiđroxit ch t h u c Trong đ t axit, asen có nhi u d ng asenat v i s t nhôm (AlAsO4, FeAsO4), đ t ki m đ t cacbonat l i có nhi u Ca3(AsO4)2 Trong thu quy n, asen th Trong sinh quy n asen t n t i ng d ng d ng mu i asenat ho c asenic d ng asemetyl chuy n hoá sinh h c B i khí quy n ch a asen v i n ng đ l n h n 300 l n so v i v trái đ t Trên m t đ t, asen t n t i d ng AsO33- ho c AsO43- b i công nghi p l ng đ ng H ng n m, trình phong hoá tu n hoàn t nhiên có kho ng 2.103 t n asen đ r iđ c chuy n hoá H p ch t As+5 b kh b ng vi sinh v t thành As+3 c metyl hoá b i n m ho c vi khu n Các h p ch t đimetyl trimetyl c a asen khuy ch tán môi tr ng nh m t ch t d bay h i vào khí quy n tr thành ch t r t đ c, chúng s b oxi hoá thành h p ch t As+5 (các kakodyl axit) Sau l i ti p t c tham gia vào chu trình oxi hoá kh (nh hình 4.6) (CH3)2As(O)OH Khí quy n chuy n hoá y m khí Thu quy n V trái đ t (CH3)3 As Trimetyl Asin (CH3)2AsH Dimetyl Asin HxAsO4(3-x) HxAsO3(3-x) CH3 As(O)(OH)2 (VK kh ) (VK metyl hoá ) Hình 4.11 Các ph n ng c a asen môi tr 191 CH3As(O)(OH)2 ng Các h p ch t c a asen th đ ng r t đ c, m t s h p ch t c a asen tr c c dùng đ làm thu c tr sâu ho c ch t đ c hoá h c chi n tranh C ng nh photpho asen b h p thu m nh b i trình h p ph hoá h c tuân theo ph ng trình đ ng nhi t c a Mangmuir Các h p ch t asenic (As III) có tính đ c h i cao h n so v i asenat (As V) 4.6.2.2 Vòng tu n hoàn c a chì Chì m t kim lo i n ng có liên quan nhi u t i ô nhi m môi tr ng có kh n ng tích lu lâu dài c th gây nhi m đ c t i ng i thu sinh thông qua chu i th c n Ph n ng oxi hoá kh c a chì môi tr ng di n nh sau: Pb2+ + H2O PbO2 + 4H+ + 2e- Trong t nhiên chì t n t i ch y u d i d ng PbS b chuy n hoá thành PbSO4 trình phong hoá Pb2+ sau đ c gi i phóng s tham gia vào nhi u hoá trình khác đ t nh b h p ph b khoáng sét, ch t h u c ho c oxit kim lo i; ho c b c đ nh tr l i d i d ng h p ch t Pb(OH)2, PbCO3, PbO, Pb3(PO4)2, PbS Chì có kh n ng k t h p v i ch t h u c t o ch t bay h i nh (CH3)4Pb Trong đ t chì t n t i b n v ng d i d ng ph c h v i ch t h u c nên có tính đ c cao, h n ch t ho t đ ng c a vi sinh v t Trong đ a quy n tr l ng c a chì 0,4.1012 t n, thu quy n 30.103 t n ; khí quy n 18 t n sinh quy n 5.106 t n Tr l c a chì môi tr ng đ ng c đ a b ng 4.6 H ng n m, th gi i có kho ng 11.000 t n chì t o đ i ng Ho t đ ng khai thác m đóng góp tri u t n chì Riêng n c th i t ngành công nghi p ch a 140.000 t n chì, ho t đ ng c a ph ng ti n giao d thông th i kho ng 300.000 t n chì m i n m 192 B ng 4.6 Tr l ng c a chì môi tr Ngu n Kh i l ng ng c a chì (t n) a quy n - đ t - tr m tích n - tr m tích bi n sâu 4,8.106 140.103 c ng t 48.109 Thu quy n - đ id - n c ng t 900 - n c ng m 82 27.103 ng Sinh quy n : - sinh v t s ng c n 83 103 - sinh v t s ng d 0,8.103 - đ ng v t s ng c n 2100.103 - đ ng v t d 2500.103 i bi n i bi n B i bi n t 14 T ích B i 16 t 30 T ích y n k im ng 92 Th 10 cv t2 ao th ô Lu Th c v t1 THU QUY N hu Tá A QUY N ic L ng c n5 y n ho Ng uy ên li u Gi Sx n ng l ng 22 KHÍ QUY N Hình 4.12 Vòng tu n hoàn c a chì môi tr 193 ng 4.6.2.3 Vòng tu n hoàn c a thu ngân Thu ngân v i nh ng tính ch t hoá h c v t lý ph c t p b t th đ ng c coi ch t đ c h i mang tính toàn c u Trong đ a quy n, thu ngân t n i d ng sunfit bi n đ i b i vi sinh v t t Hg+2 thành Hgo tài ch y u d trình metyl hoá ho c đimetyl hoá Trong t nhiên, thu ngân có m t d ng v t c a nhi u lo i khoáng đá Qu ng ch a thu ngân ch y u cinnabar, HgS ng thu ngân đ Hàm l B ng 4.7 Tr l c đ a b ng 4.7 ng c a thu ngân môi tr Ngu n Kh i l ng ng c a thu ngân(103 t n) a quy n - đ t 21.000 - qu ng 30.000 Thu quy n - n c ng m 0,2 - n cb m t - tr m tích sông h 200 - đ id 42.000 ng - tr m tích đ i d 330.106 ng Sinh quy n : - c n - d 310 i bi n 200 Trong vòng tu n hoàn c a thu ngân (hình 4.8) có 30% t ng l ngân vào khí quy n t ngu n nhân t o Thu ngân t o v iđ id ng vùng tr m tích sâu 194 ng thu m t đ t l n h n so Bay h i Tích Tí c t ht 27 y n k im S inh khí ng Lu u1 Sx n n gl Ho t đ ng c a núi l a 0.5 KHÍ QUY N y THU QUY N L ng cn Ng uy ên li Dò n g ch A QUY N Hình 4.13 Vòng tu n hoàn c a thu ngân môi tr ng Ph n tham kh o: Các th m ho tác h i c a kim lo i n ng * 1932 - Minamata Ch t th i ch a thu ngân t nhà máy hoá ch t Chisso hi n t v nh Minimata, Nh t b n gây ng thu ngân l ng đ ng sinh v t bi n gây ng đ c cho nh ng ng i dân vùng v nh * 1952 - H i ch ng Minamata Vào n m 1952 x y th m ho ng đ c thu ngân đ u tiên c a nh ng ng v nh Minamata - Nh t b n Trong cá c a v nh ng ngân d i dân i ta th y có ch a 27-102 ppm thu i d ng CH3Hg+ Do n ph i cá b ng đ c thu ngân nên 500 ng i dân ch t, Chính ph Nh t b n ph i đ a u lu t nghiêm kh c v i ngành công nghi p đ b o v môi tr ng 195 * 1972 – Irac 450 nông dân ch t sau n ph i lo i lúa m ch b nhi m đ c thu ngân thu c tr sâu * 01-11-1986 - Sandoz Ng i ta dùng n c d p t t đám cháy 30 t n thu c di t n m ch a thu ngân t i vùng Upper Rhine Nh ng cá vùng bán kính 100 km b ch t Th m ho thu hút r t nhi u d án c a FEA * 04 -1998 - H sinh thái t nhiên c a Tây Ban Nha b nhi m b n sau m t th m ho môi tr ng Các ch t đ c h i ngu n n thái t nhiên c t m t đ p thu c vùng m làm nhi m b n h sinh phía Nam c a Tây Ban Nha Kho ng tri u t n bùn ch a: l u hu nh, chì, đ ng, thi c cadimi ch y xu ng vùng Rio Guadimar Các nhà chuyên gia ph n l n n i n c a loài chim c tính châu Âu c ng nh ngành nông nghi p c a Tây Ban Nha s ch u tác đ ng ô nhi m lâu dài CÂU H I ÔN T P CH NG Nêu thành ph n c a môi tr ph n môi tr ng s trao đ i ch t gi a thành ng Hãy v nêu nh ng giai đo n c b n c a vòng tu n hoàn cacbon môi tr ng Nêu nh h ng c a vòng tu n hoàn t i khí h u toàn c u? V nêu giai đo n (có minh ho b ng ph n ng hoá h c) di n vòng tu n hoàn c a nit Trình bày chi ti t giai đo n ch u nh h đ ng c a ng i Nêu ngu n t o oxi môi tr môi tr ng tác ng Nêu vai trò vòng tu n hoàn c a oxi ng? V vòng tu n hoàn c a photpho môi tr ng Quá trình dùng phân bón có tác đ ng đ n giai đo n vòng tu n hoàn đó? Nêu ngu n d ng t n t i ch y u c a l u hu nh môi tr mô t vòng tu n hoàn c a l u hu nh Mô t vòng tu n hoàn chung c a kim lo i n ng môi tr 196 ng ng V Nêu vòng tu n hoàn chi ti t c a m t s kim lo i n ng n hình: Hg, Pb, Cd 197 Tài li u tham kh o A Tài li u ti ng Vi t ng ình B ch, Nguy n V n H i (2006), Giáo trình hóa h c môi tr ng, Nhà xu t b n Khoa h c K thu t, Hà N i ng Kim Chi (2006), Hóa h c môi tr ng, Nhà xu t b n Khoa h c K thu t, Hà N i Lê V n Khoa (2004), Sinh thái môi tr ng đ t, Nhà xu t b n ih c Qu c gia Hà N i Lê V n Khoa, Tr n Kh c Hi p, Tr nh Th Thanh(1996), Hóa h c Nông nghi p, Nhà xu t b n i h c Qu c gia Hà N i Nguy n V n B o (2002), Hóa n c, Nhà xu t b n xây d ng, Hà N i Ph m Ng c ng không khí, Nhà xu t b n Khoa h c ng (1997), Môi tr K thu t, Hà N i Ph m Ng c H i, Ph m Vi t Hòa (2005), K thu t khai thác n c ng m, Nhà xu t b n Xây d ng, Hà N i V ng (1997), Hóa h c s ô nhi m môi tr ng, Nhà xu t b n Giáo d c, Hà N i B Tài li u ti ng Anh Manahan Stanley E, Frontmatter (2001), Fundamentals of Environmental Chemistry, CRC Press, 2nd ed 10 Mark Z.Jacobson (2002), Atmospheric Pollution: History, science and regulation, Cambridge University Press, England 11 Markita K.Hill (2004), Understanding environmental pollution, Cambridge University Press, England 12 Nieder.R, Benbi D.K (2008), Carbon and nitrogen in the terrestrial environment, Springer 198 13 Ronald E Hester, Roy M Harrison (2002), Global Environmental Change, The Royal Society of Chemistry, England 199 ... s c c a nhi u ngành khoa h c, có ngành hóa h c Hóa h c môi tr môi tr môi tr ng môn h c nghiên c u trình hóa h c x y ng C th nghiên c u sâu v hi n t ng hóa h c x y ng khí quy n, th y quy n, đ... 118 3.1.2 Phong hóa trình t o thành đ t 119 a) Phong hóa lí h c (c h c) 121 b) Phong hóa hóa h c 121 c) Phong hóa sinh h c 123 3.1.3 Thành ph n hóa h c c a đ... oxy hóa kh 82 2.3.4 Ph n ng hóa h c có xúc tác vi sinh 82 2.3.4.1 Ph n ng chuy n hóa cacbon 82 2.3.4.2 Ph n ng chuy n hóa nit 83 2.3.4.3 Ph n ng chuy n hóa l