Giáo trình Hóa công nghệ môi trường 2 bài giảng dành cho sinh viên ĐH, CĐ là bộ tài liệu hay và rất hữu ích cho các bạn sinh viên và quý bạn đọc quan tâm. Đây là tài liệu hay trong Bộ tài liệu sưu tập gồm nhiều Bài tập THCS, THPT, luyện thi THPT Quốc gia, Giáo án, Luận văn, Khoá luận, Tiểu luận…và nhiều Giáo trình Đại học, cao đẳng của nhiều lĩnh vực: Toán, Lý, Hoá, Sinh…. Đây là nguồn tài liệu quý giá đầy đủ và rất cần thiết đối với các bạn sinh viên, học sinh, quý phụ huynh, quý đồng nghiệp và các giáo sinh tham khảo học tập. Xuất phát từ quá trình tìm tòi, trao đổi tài liệu, chúng tôi nhận thấy rằng để có được tài liệu mình cần và đủ là một điều không dễ, tốn nhiều thời gian, vì vậy, với mong muốn giúp bạn, giúp mình tôi tổng hợp và chuyển tải lên để quý vị tham khảo. Qua đây cũng gởi lời cảm ơn đến tác giả các bài viết liên quan đã tạo điều kiện cho chúng tôi có bộ sưu tập này. Trên tinh thần tôn trọng tác giả, chúng tôi vẫn giữ nguyên bản gốc. Trân trọng. ĐỊA CHỈ DANH MỤC TẠI LIỆU CẦN THAM KHẢO http:123doc.vntrangcanhan348169nguyenductrung.htm hoặc Đường dẫn: google > 123doc > Nguyễn Đức Trung > Tất cả (chọn mục Thành viên)
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH QUẢNG NGÃI TRƯỜNG ĐH PHẠM VĂN ĐỒNG -GV: LÊ THỊ NHƯ QUỲNH BÀI GIẢNG HOÁ HỌC CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG Quảng Ngãi, 12/2015 LỜI MỞ ĐẦU Nhằm giúp sinh viên thuận lợi việc học tập học phần Hóa học cơng nghệ - mơi trường theo học chế tín tơi soạn giảng với mục tiêu sau: - Bám sát chương trình đề cương chi tiết học phần Hóa học cơng nghệ - mơi trường hệ Cao đẳng sư phạm môn phát hành - Nội dung xác, rõ ràng chọn lọc từ nhiều giáo trình phù hợp với trình độ sinh viên Cao đẳng sư phạm Tuy nhiên với phạm vi giảng nên tơi trình bày phần nội dung cốt lõi, đầy đủ hết phần đọc thêm, mở rộng kiến thức nên nghiên cứu giảng sinh viên nên kết hợp với giáo trình tài liệu khác để mở rộng kiến thức cho Ngồi sinh viên Cao đẳng sư phạm Hóa học sinh viên thuộc ngành học, bậc học khác dùng giảng làm tài liệu nghiên cứu việc học tập Sẽ khơng tránh khỏi thiếu sót q trình soạn giảng nên tơi mong quan tâm góp ý bạn đọc em sinh viên để giảng hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo nhà trường, Ban Chủ nhiệm Khoa, mơn Hóa – khoa Cơ tạo điều kiện cho đưa giảng lên website trường Tác giả Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ HỐ HỌC MƠI TRƯỜNG 1.1 Chiến lược tồn cầu bảo vệ mơi trường Hiện vấn đề môi trường trở thành vấn đề nóng bỏng tồn cầu Đặc biệt từ sau hội nghị Liên hiệp quốc môi trường người Stockholm vào năm 1972 tổ chức Môi trường quốc tế công bố chiến lược bảo vệ mơi trường tồn cầu (1980) Chiến lược nhấn mạnh: “bảo vệ không đối lập với phát triển, bảo vệ bao gồm bảo tồn sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên thiên nhiên nhằm mục đích làm cho người có sống hạnh phúc khơng cho hệ hơm mà cịn cho hệ mai sau Chiến lược bảo vệ toàn cầu khẳng định loài người tồn phận thiên nhiên Lồi người khơng tồn hay khơng có tương lai thiên nhiên không bảo vệ Mặt khác thiên nhiên không bảo vệ không phát triển để giảm bớt nghèo nàn bất hạnh hàng trăm triệu người nghèo khổ sống trái đất [1] Muốn “phát triển” phải “bảo vệ” “bảo vệ” để “phát triển”, đặc tính phụ thuộc lẫn phát triển bảo vệ gọi thuật ngữ “sự phát triển bền vững ” Chiến lược bảo vệ toàn cầu nhấn mạnh mục tiêu: - Phải trì trình sinh thái quan trọng hệ đảm bảo sống - Phải bảo tồn tính đa dạng di truyền - Phải sử dụng bền vững loài hay hệ sinh thái Vào năm thập kỷ 80, tính cần thiết cấp bách phức tạp vấn đề môi trường ngày rõ rệt địi hỏi phải có hành động cụ thể Do chiến lược “Cứu lấy trái đất” đời nhằm nâng cao chất lượng sống người, đồng thời bảo tồn tính đa dạng sống trái đất Chiến lược “Cứu lấy trái đất ” đề chiến lược đầy đủ, rõ ràng rộng rãi toàn giới nhằm mục đích tạo thay đổi cách sống để xây dựng xã hội loài người bền vững [1] Các nguyên tắc chiến lược “Cứu lấy trái đất”: - Tôn trọng quan tâm đến sống cộng đồng: nói lên trách nhiệm phải quan tâm đến người khác hình thức khác sống tương lai Đây nguyên tắc thuộc đạo đức Nguyên tắc đề phát triển nước không làm thiệt hại đến quyền lợi nước khác hệ mai sau, nguyên tắc quan trọng chiến lược - Cải thiện chất lượng sống người: mục đích phát triển cải thiện chất lượng sống người Mỗi dân tộc có mục tiêu phát triển khác cuối xây dựng sống lành mạnh, có giáo dục tốt, có đủ tài nguyên cho sống vừa phải, có quyền tự trị, đảm bảo an tồn khơng có bạo lực - Bảo vệ sức sống tính đa dạng trái đất: phát triển sở bảo vệ, địi hỏi phải có hành động thận trọng để bảo vệ cấu trúc, chức tính đa dạng hệ thống thiên nhiên trái đất mà loài người hoàn toàn lệ thuộc vào Điều địi hỏi phải: + Bảo vệ hệ thống nuôi dưỡng sống Hệ thống q trình sinh thái ni dưỡng bảo tồn sống Nó điều chỉnh khí hậu, nước khơng khí lành, điều hồ dịng chảy, chu chuyển yếu tố bản, kiến tạo cải tạo đất trồng làm cho hệ sinh thái hồi phục + Bảo vệ tính đa dạng sinh học khơng lồi động vật, thực vật tổ chức sống khác mà cịn có vốn gien di truyền có lồi dạng hệ sinh thái khác + Bảo đảm chắn việc sử dụng bền vững nguồn tài nguyên tái tạo đất, động vật hoang dã, động vật nuôi, rừng, bãi chăn thả, đất trồng, hệ sinh thái nước mặn nước ngọt, Sử dụng bền vững sử dụng phạm vi cho phép để nguồn tài nguyên phục hồi lại [2], [4] 1.2 Khái niệm môi trường Môi trường tập hợp tất thành phần giới vật chất bao quanh có khả tác động đến tồn phát triển sinh vật Bất vật thể nào, kiện tồn diễn biến môi trường Môi trường tự nhiên bao gồm: môi trường vật lý môi trường sinh học 1.2.1 Môi trường vật lý Là thành phần vô sinh môi trường tự nhiên bao gồm khí quyển, thuỷ thạch + Mơi trường khí (mơi trường khơng khí): lớp khí bao quanh trái đất, chủ yếu tầng đối lưu, cách mặt đất từ 10÷12km Ở tầng theo chiều cao nhiệt độ giảm, áp suất giảm nồng độ khơng khí lỗng dần Khí đóng vai trị quan trọng việc trì sống người, sinh vật định đến tính chất khí hậu, thời tiết trái đất + Môi trường thuỷ (môi trường nước): phần nước trái đất, bao gồm đại dương, biển, sông, hồ, ao, nước ngầm, băng tuyết, nước đất khơng khí Thuỷ đóng vai trị khơng thể thiếu việc trì sống người, sinh vật, cân khí hậu tồn cầu phát triển ngành kinh tế + Môi trường thạch (môi trường đất): bao gồm lớp vỏ trái đất có độ dày từ 60 ÷ 70km phần lục địa 20 ÷ 30km đáy đại dương Tính chất vật lý thành phân thạch ảnh hưởng quan trọng đến sống người, phát triển nông lâm, ngư nghiệp, giao thông vân tải, đô thị, cảnh quan tính đa dạng sinh học trái đất [2], [4] 1.2.2 Môi trường sinh học Là thành phần hữu sinh môi trường Môi trường sinh học bao gồm hệ sinh thái, quần thể động vật thực vật Môi trường sinh học tồn phát triển sở tiến hoá môi trường vật lý Môi trường sống người (môi trường nhân văn, môi sinh) chia thành môi trường thiên nhiên, môi trường xã hội môi trường nhân tạo + Môi trường thiên nhiên: bao gồm nhân tố thiên nhiên: vật lý, hoá học, sinh học, tồn khách quan ý muốn người chịu chi phối người + Môi trường xã hội: bao gồm mối quan hệ người với người + Môi trường nhân tạo: bao gồm nhân tố vật lý, sinh học, xã hội người tạo nên chịu chi phối người Chức môi trường: - Là không gian sống người sinh vật - Là nơi cung cấp nguồn tài nguyên cần thiết cho đời sống hoạt động sản xuất người - Là nơi chứa đựng chất phế thải người tạo sống hoạt động sản xuất - Là nơi lưu trữ cung cấp thông tin cho người 1.3 Những sở khoa học môi trường 1.3.1 Sinh thái học, hệ sinh thái cân sinh thái 1.3.1.1 Sinh thái học: khoa học nghiên cứu mối quan hệ tương hỗ thể sống quần thể sinh vật với yếu tố môi trường xung quanh Đối tượng nghiên cứu sinh thái học như: cá thể, quần thể, quần xã, hệ sinh thái, … Ví dụ nghiên cứu đặc điểm nhân tố mơi trường có ảnh hưởng đến đời sống sinh vật thích nghi chúng với điều kiện ngoại cảnh khác Hoặc nghiên cứu điều kiện hình thành quần thể, đặc điểm hay mối quan hệ quần thể, … 1.3.1.2 Hệ sinh thái: đơn vị tự nhiên bao gồm quần thể sinh vật(thực vật, động vật, vi sinh vật) mơi trường chúng tồn phát triển Ví dụ: Hệ sinh thái đồng ruộng Hệ sinh thái đồng cỏ Hệ sinh thái biển,… Một số hệ sinh thái thường gặp: - Hệ sinh thái nông nghiệp - Hệ sinh thái rừng - Hệ sinh thái biển - Hệ sinh thái ao hồ - Hệ sinh thái đồng cỏ tự nhiên - Hệ sinh thái đô thị Giữa môi trường quần xã sinh vật có tác động ảnh hưởng qua lại hai cần thiết để trì sống tồn trái đất Một hệ sinh thái điển hình có cấu trúc thành phần sau: - Sinh vật sản xuất: sinh vật tự dưỡng nấm, vi khuẩn, thực vật - Sinh vật tiêu thụ: sinh vật dị dưỡng tất loài động vật vi khuẩn khơng có khả quang hợp hoá tổng hợp - Sinh vật phân huỷ: sinh vật dị dưỡng sống hoại sinh gồm vi khuẩn, nấm,…Chúng tiếp nhận nguồn lượng hoá học phân huỷ bẻ gãy phân tử hữu để tồn phát triển Sinh vật phân huỷ thải vào môi trường chất đơn giản nguyên tố hoá học mà lúc đầu sinh vật sản xuất sử dụng để tổng hợp chất hữu - Các yếu tố vô sinh: đất nước, chất hữu cơ, vơ cơ, khí hậu, nhiệt độ, ánh sáng, Trong hệ sinh thái thành phần liên hệ với thơng qua dịng lượng dịng vật chất + Dịng tuần hồn vật chất từ mơi trường vào thể sinh vật, từ sinh vật sang sinh vật khác, từ sinh vật mơi trường ngồi (nhờ sinh vật phân huỷ trở lại mơi trường) + Dịng lượng xảy đồng thời với dịng tuần hồn vật chất hệ sinh thái Năng lượng cung cấp cho hoạt động tất hệ hệ sinh thái trái đất nguồn lượng mặt trời Khác với dịng tuần hồn vật chất, lượng không sử dụng lại mà đi, phát tán dạng nhiệt Ví dụ: hệ sinh thái đồng cỏ nhờ có đạm, dinh dưỡng, xác thực vật đất Cỏ lại cung cấp thức ăn cho động vật ăn cỏ Động vật ăn cỏ lại thức ăn cho động vật ăn thịt 1, động vật ăn thịt lại thức ăn cho động vật ăn thịt 2, …Khi cỏ, động vật ăn thịt chết xác chúng bị phân huỷ vi khuẩn, nấm, thành chất hữu vơ Trong ví dụ này: - Yếu tố vô sinh: đạm, dinh dưỡng, xác thực vật - Sinh vật sản xuất: cỏ, động vật ăn cỏ, động vật ăn thịt 1, động vật ăn thịt 2, - Sinh vật tiêu thụ: động vật ăn cỏ, động vật ăn thịt 1, động vật ăn thịt 2, - Sinh vật phân huỷ: vi khuẩn, nấm dị dưỡng Như vậy, hệ sinh thái sinh vật sản xuất sinh vật tiêu thụ Trong tự nhiên tồn nhiều hệ sinh thái: - Hệ sinh thái cạn: hệ sinh thái đất, hệ sinh thái rừng, hệ sinh thái sa mạc,… - Hệ sinh thái nước: hệ sinh thái biển, hệ sinh thái cửa sông, hệ sinh thái hồ,… - Hệ sinh thái người tạo ra: hệ sinh thái nông nghiệp, hệ sinh thái đô thị, hệ sinh thái công viên,… Tập hợp tất hệ sinh thái trái đất làm thành hệ sinh thái khổng lồ gọi sinh Sinh gồm thể sống, khí quyển, thuỷ thạch tạo thành môi trường sống tất thể sống Sinh bao gồm thành phần hữu sinh vơ sinh có quan hệ chặt chẽ tương tác phức tạp lẫn Trong sinh ngồi vật chất lượng cịn có thơng tin, biểu mức độ phức tạp phát triển cao trí tuệ người, từ hình thành nên khái niệm trí [2],[4] Hệ sinh thái có q trình tiến hóa, từ bập thấp đến bậc cao, sinh vật tác động đến môi trường, môi trường thay đổi tác động trở lại sinh vật, sinh vật mơi trường gắn bó với Con người yếu tố quan trọng tác động làm thay đổi hệ sinh thái 1.3.1.3 Cân sinh thái Cân sinh thái trạng thái ổn định thành phần sinh thái điều kiện cân tương đối cấu trúc tồn hệ khơng bị thay đổi Trong q trình tồn phát triển, hệ sinh thái ln bị tác động yếu tố môi trường, gọi yếu tố sinh thái: - Các yếu tố vô sinh: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, tia lượng, áp suất,… tạo nên điều kiện sống cho sinh vật ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến tồn phát triển chúng - Các yếu tố sinh vật: đặc trưng dạng quan hệ tác động qua lại sinh vật: quan hệ cộng sinh, ký sinh đối kháng - Các yếu tố nhân tạo: hoạt động người: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải,… Khi yếu tố sinh thái tác động mạnh đến thành phần hệ sinh thái làm thay đổi thành phần sinh thái, thay đổi cấu trúc hệ dẫn đến cân sinh thái Lúc hệ sinh thái bị huỷ diệt thiết lập cân Ví dụ: trời nắng mà khơng có mưa, thiếu nước làm cho đồng cỏ bị khô cháy, sinh vật ăn cỏ không tồn được, sinh vật ăn thịt không tồn dẫn đến phá vỡ hệ sinh thái (bị tác động yếu tố vô sinh) Hoặc vào mùa xuân cối phát triển xanh tốt sâu ăn phát triển nhanh chóng, số lượng chim ăn sâu phát triển mạnh để khống chế sâu ăn (khống chế sinh học) cối không bị sâu ăn phá hại, cân sinh thái không bị phá vỡ Sự cân sinh thái khơng cân lồi cân vật săn mồi vật mồi hay vật chủ vật ký sinh, mà cân chu trình chất dinh dưỡng chủ yếu dạng chuyển hoá lượng hệ sinh thái Một hệ sinh thái coi cân bền tất mặt hoạt động hệ trạng thái cân Do có cân sản xuất, tiêu thụ phân huỷ tồn lồi hệ Các hệ sinh thái có khả tự điều chỉnh định giới hạn xác định, thay đổi vượt giới hạn hệ sinh thái khả tự điều chỉnh hệ sinh thái bị phá huỷ Ví dụ: Nnước thải sinh hoạt vào hệ sinh thái sông, chất dinh dưỡng nước thải làm cho loài tảo phát triển cao Sinh vật sản xuất phát triển nhiều mà không sinh vật tiêu thụ sử dụng kịp thời Khi chúng chết chúng bị phân huỷ giải phóng chất độc đồng thời làm giảm oxi xuống mức thấp làm chết cá 1.3.2 Đa dạng sinh học 1.3.2.1 Đa dạng sinh học gì? Đa dạng sinh học khái niệm nói lên giàu nguồn gen, tính phong phú, mn hình, mn vẻ lồi sinh vật, hệ sinh thái tự nhiên Ví dụ: - Vùng sinh thái rừng ngập mặn có thực vật cạn, nước, nửa cạn, nửa nước,… - Vùng sinh thái cửa sơng có thực vật nước mặn, thực vật nước lợ, nước ngọt, tôm, cua, cá,…rất nhiều chủng loại Ngược lại vùng đất sỏi khô cằn, cối khơng mọc nổi, sinh vật thưa thớt, ỏi thể nghèo nàn đa dạng sinh học 1.3.2.2 Ý nghĩa tính đa dạng sinh học sống người Tính đa dạng sinh học có ý nghĩa to lớn đời sống vật chất đời sống tinh thần người -Ý nghĩa vật chất: tính đa dạng sinh học tạo nên nguồn thức ăn phong phú cho người, đem lại nhiều sản phẩm từ thực vật động vật phục vụ nhu cầu sinh hoạt ngày người - Ý nghĩa tinh thần: tính đa dạng sinh học tạo nên vẻ đẹp thiên nhiên đem lại cho người tinh thần sảng khoái, nguồn cảm hứng tác phẩm thơ ca, hội hoạ, âm nhạc, phim ảnh,… Cl2 + HOH HClO HCl + HClO H+ + ClO- Cl , HClO, ClO- gọi “Clo tự do” có hoạt tính CN- + 2OH- + Cl → CNO- + 2Cl- + H O 2CNO- + 4OH- + 3Cl → 2CO + N + 6Cl- + H O Có thể tạo clo hoạt tính theo cách sau: Ca(OH)2 + Cl2 2Ca(OH)2 + 2Cl2 CaOCl2 + H2O 25 ÷ 30oC Ca(ClO2)2 + CaCl2 + H2O + Dùng H O : chất oxi hố mạnh, có tính tẩy màu, hồ tan nước theo tỉ lệ Nó phân huỷ mơi trường axit môi trường kiềm theo phản ứng sau: 2H2O : chức oxi hoá 2H+ + H2O2 + 2e * Môi trường axit: Trong môi trường axit dùng H O để chuyển muối Fe2+ thành muối Fe3+, HNO thành HNO , SO 2- thành H SO 2OH- + H2O2 - 2e 2H2O + O2 : chức khử * Môi trường kiềm: Trong môi trường kiềm sử dụng H O để khử số chất nước CNthành CNO- pH = ÷ 12 + Dùng ozon: cho phép khử đồng thời tạp chất nhiễm bẩn, màu, mùi, vị nước Q trình ozon hố nước thải loại bỏ phenol, sản phẩm dầu mỏ, H S, CN-, hợp chất asen, chất hoạt động bề mặt, thuốc nhuộm Ví dụ: số muối Fe(II) Mn(II) bị ozon hoá sau: FeSO4 + H2SO4 + O3 Fe2(SO4)3 + H2O + O2 MnSO4 + H2O + O3 H2MnO3 + H2SO4 + O2 H2MnO3 + 3O3 HMnO4 + H2O + 3O2 Ozon hoá NH môi trường kiềm: NH3 + 4O3 NO3- + 4O2 + H2O + H+ 71 Khử trùng phương pháp vi sinh vật bị chết nhanh nhiều so với xử lý Clo + Dùng oxi không khí để khử Fe nước (phun mưa tạo tiếp xúc tốt): 4Fe2+ + O2 + H2O 4Fe3+ + 4OH- Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ Q trình oxi hố khử tiêu tốn lượng lớn tác nhân hoá học dùng trường hợp tạp chất gây ô nhiễm nước thải tách phương pháp khác 6.3.5 Phương pháp sinh học Bản chất phương pháp dựa vào khả hoạt động vi sinh vật để phân huỷ , bẻ gãy phân tử hợp chất hữu gây ô nhiễm nước thải thành hợp chất đơn giản Phương pháp chia thành: phương pháp hiếu khí tạo CO H O phương pháp yếm khí tạo CO CH Nhờ vi sinh vật (vi khuẩn, nấm) chất hữu phức tạp chuyển hoá protein → axit amin → NH , H S, photphoprotein, axit nucleic → octophotphat → nitrat, sunfat, photphat, chất béo → glixerin → axit béo → CO H O Các phản ứng chuyển hoá hoá học tạo nguồn lượng sống cho vi sinh vật 6.4 Xử lý chất thải rắn 6.4.1 Phương pháp chôn lấp Chất thải chôn lấp bãi chôn lấp thiết kế cẩn thận nơi xa đô thị để tránh tác động xấu đến môi trường sống người dân Bãi chôn lấp phải thiết kế chặt chẽ có hệ thống thu gom nước thấm khơng ảnh hưởng đến nước ngầm khí CH gây nổ sụt lún(do phân huỷ yếm khí) Chất thải vận chuyển đến bãi chơn lấp, đầm chặt sau phủ lớp đất (20cm) Sau lại tiến hành chơn lấp lớp đất khác Cứ bãi chơn lấp đầy, người ta phủ lên lớp đất dày 50cm 72 * Ưu điểm: + Chi phí rẻ + Khơng đốt nên khơng gây ô nhiễm, tránh hôi thối, không truyền bị ruồi nhặng * Nhược điểm: + Tốn nhiều đất để làm bãi rác + Tốn nhiều công sức chuẩn bị bãi rác + Có thể gây nhiễm nguồn nước ngầm, gây nổ sụt lún 6.4.2 Phương pháp sinh học Dùng để phân huỷ rác hữu thành phân bón Có phương pháp sau: + Xử lý hiếu khí nhà máy + Ủ hiếu khí bãi + Ủ yếm khí - Nhà máy chế biến rác làm việc theo ngun lý ủ hiếu khí nóng Các phế thải hữu oxi hố hiếu khí cho sản phẩm phân hữu nhiên liệu sinh học Các giai đoạn q trình xử lý sau: + Chuẩn bị phế thải: cân, phân loại, định lượng thổi khí + Ủ hiếu khí nóng lị quay nhiệt độ từ 50 ÷ 70oC + Nghiền phế thải xử lý đưa sử dụng Ở Cầu Diễn-Từ Liêm- Hà Nội có nhà máy làm phân ủ công suất 30.000m3/năm cho 7500 phân hữu - Ủ hiếu khí bãi tập trung rác: gồm bước sau: + Chuẩn bị phế thải rắn + Trộn phế thải rắn với bùn cặn nước thải + Đắp hỗn hợp phế thải rắn bùn cặn thành luống quạt khí vào + Nghiền, sấy bùn cặn phế thải xử lý để đưa vào sử dụng Nhiệt độ ủ 30o ÷ 40oC, độ ẩm sản phẩm 45 ÷ 50% 73 - Ủ yếm khí: Phế thải tập trung phải đảm bảo điều kiện vệ sinh môi trường, không gây ô nhiễm đất, nước mặt, nước ngầm không khí Nơi ủ phải cách xa khu dân cư 500m, cách sân bay 10km, cách đường giao thông 500m Thời gian ủ 15 ÷ 20 năm 6.4.3 Phương pháp đốt Được thực lò đốt 800 ÷ 1000oC Khi đốt chung phế thải với phải tính tốn nhiệt lượng giải phóng ra, độ tro, khả gây nổ Đây phương pháp không tối ưu khí thải khơng xử lý gây nhiễm mơi trường lượng giải phóng khơng sử dụng 6.4.4 Q trình tái sử dụng, tái sinh tái chế rác thải Đây vấn đề thuộc chiến lược công nghệ sản xuất, tạo điều kiện cho phát triển bền vững Vấn đề vừa mang ý nghĩa vệ sinh vừa mang ý nghĩa kinh tế Ví dụ: sử dụng lại chai thuỷ tinh, chai nhựa vào việc chứa sản phẩm khác, giấy thải tái sinh thành giấy mới, phân thải động vật dùng để sản suất metan khí đốt (biogas), sản phẩm động vật dùng sản xuất biodiezel,… 6.4.5 Phương pháp chôn cất chất thải độc hại thiết bị chuyên dụng Các chất thải độc hại công nghiệp như: Hg, CN-, Cr, Pb, … trung hoà, xử lý, khử độc thiết bị đặc biệt Các phế thải đặc biệt độc hại chôn thùng bê tông cốt thép không thấm nước chơn sâu đất khoảng 10 ÷ 12m Các phế thải phóng xạ xử lý thùng chì chơn sâu CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG Trình bày nguyên tắc vận hành, ưu nhược điểm phương pháp tách bụi buồng sa lắng, xyclon lọc bụi tĩnh điện Các phương pháp hấp phụ, hấp thụ, thiêu đốt ứng dụng xử lý khí độc hại Trình bày quy trình chung để xử lý nước thải sinh hoạt Nêu phương pháp xử lí sinh học áp dụng q trình xử lí thứ cấp nước thải sinh hoạt? 74 Trình bày nguồn gốc, phân loại ảnh hưởng chất thải rắn mơi trường Trình bày phương pháp xử lí chất thải rắn, nêu rõ ưu nhược điểm phương pháp 75 Chương GIÁO DỤC MÔI TRƯỜNG TRONG NHÀ TRƯỜNG 7.1 Ý nghĩa giáo dục môi trường nhà trường Trong quốc gia giới, lực lượng làm công tác giáo dục chiếm tỉ lệ động đảo, góp phần quan trọng việc giáo dục mơi trường (GDMT) Trong số trường học nhà trường sư phạm giữ trọng trách đặc biệt quan trọng Vì nơi đào tạo thầy giáo cho cấp học, bậc học có tri thức lí luận thực hành giáo dục bảo vệ môi trường để phục vụ cho giáo dục phổ thông giáo dục cộng đồng Nhà trường phổ thông từ bậc tiểu học đến trung học phổ thông với mạng lưới rộng khắp phân bố đến thơn xóm miền đất nước có vai trị đặc biệt quan trọng công tác giáo dục môi trường bảo vệ môi trường (BVMT) cho hệ trẻ - chủ nhân tương lai đất nước Đây lực lượng hùng hậu tham gia trực tiếp bảo vệ môi trường phạm vi tồn quốc Giáo dục bảo vệ mơi trường trở thành nhiệm vụ thiết yếu nhà trường, nhằm tăng cường hiểu biết học sinh giới tự nhiên đời sống xã hội, đặc biệt tăng cường hiểu biết mối quan hệ tác động qua lại người với tự nhiên sinh hoạt lao động sản xuất, góp phần hình thành hệ trẻ ý thức đạo đức với mơi trường, từ có thái độ hành động để BVMT Nhà trường phổ thông có chức hình thành phát triển tồn diện nhân cách học sinh có nhiệm vụ giảng dạy, học tập hoạt động giáo dục khác ngồi trường theo mục tiêu, chương trình bậc học cấp học GDMT phận cấu thành nội dung, chương trình giáo dục cấp, bậc học phổ thông từ tiểu học đến trung học GDMT nhằm trang bị cho học sinh kiến thức mơi trường, hình thành phát triển ý thức, kỹ thái độ gìn giữ BVMT, góp phần xây dựng mơi trường sống sạch, lành mạnh nơi phạm vi nước Cơng tác giáo dục nói chung GDMT nói riêng nhà trường phổ thơng khơng có tác động đến hệ hơm mà cịn có tác động lâu dài đến nhiều hệ mai sau cho toàn xã hội 76 7.2 Phương thức đưa giáo dục mơi trường vào mơn hố học 7.2.1 Xác định hệ thống kiến thức giáo dục môi trường môn hóa học - Phần đại cương: bao gồm kiến thức khái niệm, q trình biến hóa, hiệu ứng mang tính chất hóa học mơi trường như: mơi trường gì? Chức mơi trường, hóa học mơi trường, chất hóa học sinh thái, hệ sinh thái, tính đa dạng sinh học, môi trường phát triển, qua hệ người môi trường, ô nhiễm môi trường, … - Phần nội dung nhiễm mơi trường: phân tích chất hóa học nhiễm mơi trường: đất, nước, khơng khí Bản chất hóa học hiệu ứng nhà kính, lỗ thủng tầng ozon, khói quang học, mưa axit Hiệu ứng hóa sinh NO x , H S, SO , …, kim loại nặng số độc tố khác, tác động chúng đến môi trường Vận dụng nguyên tắc chung, phương pháp hóa học để xử lý nhiễm mơi trường 7.2.2 Phương pháp giáo dục mơi trường qua mơn hóa học nhà trường phổ thông Hai phương pháp thuận lợi hiệu để đưa giáo dục môi trường qua mơn hóa học trường phổ thơng hình thức tích hợp lồng ghép Tích hợp kết hợp cách có hệ thống kiến thức hóa học với kiến thức giáo dục BVMT cho hài hịa, thống Ví dụ, giảng dạy phần: “Lưu huỳnh, khí hidrosunfua (H S) oxit lưu huỳnh” (Lớp 10): song song việc giảng dạy tính chất lý – hóa, ứng dụng phương pháp điều chế lưu huỳnh, khí H S oxit lưu huỳnh thực tế, giáo viên phải biết khai thác kiến thức có liên quan đến môi trường, việc gây ô nhiễm môi trường khí , … Giáo viên cần cho học sinh thấy rõ: lượng lớn khí chứa lưu huỳnh thải vào khí hoạt động người Từ giáo dục ý thức BVMT cho học sinh phải xuất phát từ ý thức hành động người 77 Lồng ghép thể lắp ghép nội dung học mặt cấu trúc để đưa vào học đoạn, mục, số câu hỏi có nội dung giáo dục BVMT Ví dụ, giảng “ Tính chất hóa học chung kim loại” giáo viên nêu thêm phần: tác hại số kim loại nặng: Pb, Cd, Hg, As, … với người Qua nêu phương pháp phịng ngừa xử lí bị nhiễm kim loại nặng 7.3 Các hình thức tổ chức giáo dục môi trường 7.3.1 Phương pháp giáo dục môi trường đại học, cao đẳng Một số phương pháp GDMT thường sử dụng như: - Qua giảng, tập qua thực tế kinh nghiệm người học, sở nắm vững kiến thức môi trường, người học tiếp xúc trực tiếp với đối tượng học tập nghiên cứu Thông thường người học giao làm thí nghiệm cụ thể hướng dẫn giáo viên phương pháp Quy trình thực hành để quan sát phân tích tượng, kiện tự người học tính toán kết rút kết luận vấn đề môi trường tồn tại, hậu yêu cầu giải -Tham quan sở sản xuất khảo sát thực địa, người học quan sát địa bàn thực tế đem vào lớp học, hướng dẫn phương pháp quy trình để phân tích đối chiếu với lí thuyết học rút kết luận - Phương pháp giải vấn đề: người học sử dụng kiến thức phương pháp học để xác định vấn đề giải quyết, xây dựng giả định, phân tích liệu liên quan đề xuất giải pháp thích hợp - Nghiên cứu vấn đề môi trường thực tế địa phương sở nơi người học làm việc: lựa chọn vấn đề, phân tích vấn đề theo quan điểm khác nhau, tìm hiểu giải pháp khả thi cho vấn đề Ví dụ nhiễm nước sinh hoạt, ô nhiễm rác thải địa phương, … - Học tập qua thực dự án nhằm giải có hiệu vấn đề mơi trường cụ thể thông qua nghiên cứu, thử nghiệm cá nhân tập thể - Nghiên cứu phịng thí nghiệm 78 - Phát triển thái độ, cách ứng xử, đạo đức cần có mơi trường thơng qua lồng ghép vấn đề giá trị giảng, giảng giải ý nghĩa giá trị giảng 7.3.2 Phương pháp giáo dục môi trường qua mơn hóa học trường phổ thơng 7.3.2.1 Phương pháp giáo dục môi trường thông qua học lớp hay phịng thí nghiệm Kiến thức GDMT tích hợp lồng ghép vào nội dung giảng theo mức độ: mức độ toàn phần, phận mức độ liên hệ Tùy điều kiện cụ thể sử dụng số phương pháp sau: - Phương pháp giảng dạy dùng lời nói thuyết trình - Phương pháp thảo luận, nêu giải vấn đề - Phương pháp sử dụng thí nghiệm, tài liệu trực quan giảng - Phương pháp khai thác kiến thức giáo dục môi trường từ thực hành làm thí nghiệm phịng thí nghiệm 7.3.2.1 Phương pháp GDMT thông qua hoạt động ngoại khóa Trong nhà trường phổ thơng, hoạt động ngoại khóa để giáo dục mơi trường hình thức có hiệu quả, phù hợp với tâm lí tuổi trẻ, giáo dục thầy, tiếp thu trò nhẹ nhàng sâu sắc - Phương pháp hành động cụ thể hoạt động theo chủ đề tổ chức trường hay địa phương Thông qua thực tế giúp học sinh hiểu biết tình hình mơi trường địa phương, tác động người đến mơi trường Từ giáo dục đạo đức môi trường ý thức BVMT học sinh - Phương pháp hợp tác liên kết nhà trường cộng đồng địa phương hoạt động giáo dục BVMT - Thông qua hoạt động ngoại khóa rèn luyện cho em số kỹ phương pháp tích cực tham gia mạng lưới GDMT Nội dung giáo dục BVMT chương trình ngoại khóa theo hình thức sau: 79 - Câu lạc bộ: câu lạc môi trường sinh hoạt theo chủ đề ăn, uống, sử dụng lượng, rác thải, bệnh tật học đường, … - Tổ chức xem bang hình, tranh ảnh chủ đề BVMT - Hoạt động tham quan theo chủ đề: tham quan danh lam thắng cảnh, nhà máy, nơi xử lý rác, bảo tàng, loại tài nguyên - Hoạt động trồng cây, xanh hóa nhà trường: tổ chức tết trồng cây, ngày thành lập Đoàn 26/3, Ngày mơi trường giới 5/6 - Tổ chức tìm hiểu môi trường: thi vẽ, báo tường, kể chuyện chủ đề mơi trường - Hoạt động Đồn – Đội BVMT: tổ chức chiến dịch truyền thông, tuyên truyền BVMT nhà trường, địa phương CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG Nêu ý nghĩa, vai trò vị trí nhà trường cơng tác giáo dục BVMT nhà trường cộng đồng? Nêu phương thức GDBVMT qua mơn Hóa học hệ thống nhà trường? Liên hệ thực tế nơi thân học? Trình bày phương pháp GDBVMT thơng qua học lớp, phịng thí nghiệm hoạt động ngoại khóa mơn Hóa học nhà trường Phổ thơng? -HẾT - 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đặng Đình Bạch (2006), Nguyễn Văn Hải, Giáo trình hố học mơi trường, NXBKH – KT Hà Nội [2] Lê Thạc Cán (1995), Cơ sở khoa học môi trườg, Hà Nội [3] Phạm Ngọc Đăng (1992), Ơ nhiễm mơi trường khơng khí, thị công nghiệp, NXBKH – KT Hà Nội [4] Phạm Văn Thưởng, Đặng Đình Bạch (2000), Cơ sở khoa học mơi trường, NXBKH - KT Hà Nội [5] Tăng Văn Đoàn, Trần Đức Hạ (1995), Giáo trình kỹ thụât mơi trường, NXBGD Hà Nội [6] http://tecotec.com.vn/ 81 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………1 Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ HỐ HỌC MƠI TRƯỜNG…………………………2 1.1 Chiến lược tồn cầu bảo vệ mơi trường…………………………………… 1.2 Khái niệm môi trường……………………………………………………… 1.2.1 Môi trường vật lý ………………………………………………………4 1.2.1 Môi trường sinh học ……………………………………………………4 1.3 Những sở khoa học môi trường………………………………………….5 1.3.1 Sinh thái học, hệ sinh thái cân sinh thái…………………………5 1.3.2 Đa dạng sinh học……………………………………………………… 1.4 Môi trường phát triển phát triển bền vững……………… ………………10 1.5 Con người môi trường……………………………………………………….12 1.6 Quản lý môi trường, đánh giá tác động mơi trường…………………… 14 CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG 1……………………………………………………17 Chương MƠI TRƯỜNG KHÍ QUYỂN ……………………… ……………….18 2.1 Khí chất gây nhiễm khí quyển……………………………… 18 2.1.1 Khí quyển……………………………………………………………… 18 2.1 Các chất gây nhiễm khí quyển……………………………………… 18 2.2 Hố học tượng nhiễm khơng khí………………………………… 20 2.2.1 Khái niệm phản ứng quang hố khí quyển…………………….20 2.2.2 Các phản ứng quang hoá oxit nitơ (NO x ) khí quyển……20 2.2.3 Các phản ứng cộng hệ NO x , H O, CO không khí…………… 21 2.2.4 Các phản ứng hydrocacbon khí quyển……………………… 22 2.2.5 Các phản ứng gốc tự khí quyển…………………… 26 2.2.6 Khói quang hố………………………………………………………….27 2.2.7 Phản ứng oxit lưu huỳnh khí quyển………………………29 2.3 Tác động nhiễm khơng khí đến mơi trường…………………………….30 2.3.1 Ảnh hưởng nhiễm khơng khí đến khí hậu, thời tiết tồn cầu…… 30 82 2.3.2 Ảnh hưởng nhiễm khơng khí đến sức khoẻ người, động vật, thực vật vật liệu…………………………………………………………………….33 2.4 Những u cầu chất lượng mơi trường khí quyển…………………………….33 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2………………………………………………… 34 Chương MÔI TRƯỜNG THUỶ QUYỂN……………………………………….36 3.1 Vai trị nước - chu trình nước tồn cầu………………………………… 36 3.1.1 Vai trị nước…………………………………………………………36 3.1 Chu trình nước tồn cầu……………………………………………… 36 3.2 Thành phần hố sinh đặc tính nước liên quan đến mơi trường…… 37 3.2.1 Thành phần hoá học…………………………………………………… 37 3.2.2 Thành phần sinh học…………………………………………………….39 3.2.3 Những đặc tính nước có liên quan đến mơi trường…………………41 3.3 Ơ nhiễm mơi trường nước………………………………………………………42 3.3.1 Ảnh hưởng nước thải nguồn nước tiếp cận……………… 42 3.3.2 Nguồn gốc thành phần gây ô nhiễm nguồn nước……………………42 3.3.3 Hiện tượng ô nhiễm…………………………………………………… 43 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3………………………………………………… 43 Chương MÔI TRƯỜNG THẠCH QUYỂN…………………………………… 45 4.1 Các chất dinh dưỡng vi lượng, vĩ lượng, chu trình N, P, K…………… 45 4.1.1 Những chất dinh dưỡng vi lượng……………………………………….45 4.1.2 Chất dinh dưỡng đa lượng………………………………………………45 4.1.3 Chu trình nitơ……………………………………………………….46 4.1.4 Chu trình Photpho tự nhiên………………………………… 46 4.1.5 Chu trình Kali thiên nhiên………………………………… 47 4.2 Sự nhiễm thạch quyển……………………………………………………… 48 4.2.1 Nguồn gây ô nhiễm…………………………………………………… 48 4.2.2 Tác nhân gây nhiễm………………………………………………… 48 CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG 4……………………………………………………50 83 Chương ĐỘC CHẤT HOÁ HỌC .51 5.1 Khái niệm chung……………………………………………………………… 51 5.2 Các chất độc hoá học môi trường……………………………………… 52 5.2.1 Các chất độc chủ yếu có khơng khí…………………………… 52 5.2.2 Các chất độc nước…………………………………………… …52 5.3 Sự phá huỷ môi trường vũ khí hóa học………………………………… 53 5.3.1 Khái niệm vũ khí hoá học………………………………………… 53 5.3.2 Chiến tranh hoá học Việt Nam……………………………………… 54 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5……………………………………………………56 Chương CƠNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG…………………………………………58 6.1 Khái niệm……………………………………………………………………… 58 6.2 Cơng nghệ xử lý khí thải……………………………………………………… 58 6.2.1 Xử lý bụi……………………………………………………………… 58 6.2 Xử lý khí axít………………………………………………………… 62 6.2.3 Xử lý khí thải có chứa halogen………………………………………….64 6.2.4 Xử lý hợp chất hữu cơ…………………………………………… 64 6.3 Xử lý nước ô nhiễm…………………………………………………………… 65 6.3.1 Phương pháp học………………………………………………… 67 6.3.2 Phương pháp hóa lý………………………………………………… 67 6.3.3 Phương pháp điện hóa ……………………………………………… 69 6.3.4 Phương pháp hóa học ……………………………………………… 70 6.3.5 Phương pháp sinh học ……………………………………………… 72 6.4 Xử lý chất thải rắn………………………………………………………………72 6.4.1 Phương pháp chôn lấp ……………………………………………… 72 6.4.2 Phương pháp sinh học ……………………………………………… 73 6.4.3 Phương pháp đốt …….……………………………………………… 74 6.4.4 Quá trình tái sử dụng, tái sinh tái chế rác thải…………………… 74 84 6.4.1 Phương pháp chôn cất chất thải độc hại thiết bị chuyên dụng………………………………………………………………………….……… 74 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 6……………………………………………………74 Chương GIÁO DỤC MÔI TRƯỜNG TRONG NHÀ TRƯỜNG………………76 7.1 Ý nghĩa giáo dục môi trường nhà trường………………………… 76 7.2 Phương thức đưa giáo dục mơi trường vào mơn hố học ……………………77 7.2.1 Xác định hệ thống kiến thức giáo dục mơi trường mơn hóa học…77 7.2.2 Phương pháp giáo dục mơi trường qua mơn hóa học nhà trường phổ thơng………………………………………………………………………………… 77 7.3 Các hình thức tổ chức giáo dục môi trường………………………………… 78 7.3.1 Phương pháp giáo dục môi trường đại học, cao đẳng…………………78 7.3.2 Phương pháp giáo dục mơi trường qua mơn hóa học trường phổ thông 79 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 7……………………………………………………80 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… …81 85 ... + O2 29 SO2 + NO2 SO2 + NO3 SO3 + NO NO2 + O2SO SO3 + 2NO2 SO2 + N2O5 SO3 + HO SO2 + HO SO2 + RO2 SO3 + RO SO2 + RCO2 SO3 + RCO SO2 + RH SO2H + R RSO2 SO2 + R ROSO2 SO2 + RO 2. 3... 4NH4+ + 6O2 → 4NO2ˉ + 8H+ + 4H2O NO2ˉ NH4+ NO2ˉ + 1/2O2 → NO3ˉ vk 2NH3 + 3O2 → 2NO2ˉ + 2H+ + 2H2O Tồn đọng đại dương vsv Denitrat hoá: 5CH2O + 4NO3ˉ + 4H+ → 2N2 + 2H+ + 2H2O Hình 4.1 Chu trình nitơ... tính đa dạng sinh học trái đất [2] , [4] 1 .2. 2 Môi trường sinh học Là thành phần hữu sinh môi trường Môi trường sinh học bao gồm hệ sinh thái, quần thể động vật thực vật Môi trường sinh học tồn