ĐỀ CƯƠNG HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG

HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG Vấn đề 1: MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ. I. Ô nhiễm môi trường không khí. 1.Khái niệm: Ô nhiễm môi trường không khí là hiện tượng không khí sạch thay đổi thành phần tính chất do bất cứ nguyên nhân nào, có nguy cơ gây tác hại tới thực vật, động vật, đến môi trường xung quanh, đến sức khỏe con người. 2. Tác nhân gây ô nhiễm không khí: Các chất và tác nhân gây ÔNMT không khí bao gồm: ‑ Các loại oxit như: NO, NO2, SO2, CO, H2S và các loại khí Halogen (Cl, Br, I) ‑ Các hợp chất flo ‑ Các chất tổng hợp (ête, benzen) ‑ Các chất lơ lửng (bụi rắn, bụi lỏng, bụi vi sinh vật), nitrat, sùnat, các phân tử cacbon, sol khí, muội, khói, sương mù, phấn hoa. ‑ Các loại bụi nặng, bụi đất, đá, bụi kim loại như đồng, chì, sắt, kẽm, niken, thiếc, cađimi… ‑ Khí quang hóa như O3, FAN, FB2N, NOx, anđehyt, etylen… ‑ Chất thải phóng xạ, nhiệt, tiếng ồn. ‑ Các chất ÔN chủ yếu sinh ra do qúa trình đốt cháy nhiên liệu, sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải. 3. Nguồn gốc phát sinh của một số tác nhân gây ÔNMT không khí. TT Tên Nguồn gốc 1 NOx Do sấm sét tạo ra, hoạt động của vi sinh vật trong đất, phản ứng giữa N2, O2, O3 trong khí quyển... Quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch có chứa Nitơ ở nhiệt độ cao... 2 SO2 Do cháy rừng, hoạt động phun trào của núi lửa, sự phun vẩy nước trên đại dương Quá trình phân hủy chất hữu cơ, xác động vật của VSV Quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, phân hủy và đốt cháy các chất hữu cơ, Phát sinh từ quá trình khai thác than đá dầu mỏ và hoạt động giao thông

HĨA HỌC MƠI TRƯỜNG Vấn đề 1: MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ I Ơ nhiễm mơi trường khơng khí 1.Khái niệm: Ơ nhiễm mơi trường khơng khí tượng khơng khí thay đổi thành phần tính chất nguyên nhân nào, có nguy gây tác hại tới thực vật, động vật, đến môi trường xung quanh, đến sức khỏe người Tác nhân gây ô nhiễm khơng khí: Các chất tác nhân gây ƠNMT khơng khí bao gồm: - Các loại oxit như: NO, NO2, SO2, CO, H2S loại khí Halogen (Cl, Br, I) Các hợp chất flo Các chất tổng hợp (ête, benzen) Các chất lơ lửng (bụi rắn, bụi lỏng, bụi vi sinh vật), nitrat, sùnat, phân tử cacbon, sol khí, muội, khói, sương mù, phấn hoa Các loại bụi nặng, bụi đất, đá, bụi kim loại đồng, chì, sắt, kẽm, niken, thiếc, cađimi… Khí quang hóa O3, FAN, FB2N, NOx, anđehyt, etylen… Chất thải phóng xạ, nhiệt, tiếng ồn Các chất ÔN chủ yếu sinh qúa trình đốt cháy nhiên liệu, sản xuất cơng nghiệp, giao thông vận tải Nguồn gốc phát sinh số tác nhân gây ƠNMT khơng khí TT Tên Nguồn gốc NOx Do sấm sét tạo ra, hoạt động vi sinh vật đất, phản ứng N2, O2, O3 khí Q trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch có chứa Nitơ nhiệt độ cao SO2 Do cháy rừng, hoạt động phun trào núi lửa, phun vẩy nước đại dương Quá trình phân hủy chất hữu cơ, xác động vật VSV Quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, phân hủy đốt cháy chất hữu cơ, Phát sinh từ trình khai thác than đá dầu mỏ hoạt động giao thông CH4 Trong bùn ao phân hủy xác sinh vật mơi trường khí Q trình chế biến dầu mỏ, chưng cất khí than đá, Khí thải từ hố chôn lấp CO CO2 Dung môi hữu dễ bay VOC Là sản phẩm trung gian q trình oxi hóa methan gốc hidroxy Đột cháy k hồn tồn nhiên liệu hóa thạch Hơ hấp người, ĐTV Đốt cháy hồn tồn nhiên liệu Khí thải CN, giao thơng Do cháy rừng tự nhiên, phát sinh từ đại dương, từ núi lửa phun trào, VSV phân hủy tạo ra, có thành phần khơng khí Q trình đốt nhiên liệu hóa thạch, cháy rừng phân hủy sinh học Do sinh dưỡng, phân hủy vsv, cháy rừng khí thiên nhiên - Sự đốt cháy ko hồn tồn nhiên liệu hóa thạch - bốc nhiên liệu lỏng, dung môi trình bảo quản, sử dụng, - giao thơng vận tải s Bụi Gió, lốc, bão tố, núi lửa, cháy rừng Hoạt động cơng nghiệp, khai khống, giao thơng vận tải, đốt nhiên liệu hóa thạch, nơng nghiệp hoạt động khác Một số tượng xảy nhiễm mơi trường khơng khí Mưa axit a) Khái niệm: Mưa axít tượng mưa mà nước mưa có độ pH 5,6 b) Nguồn gốc Tự nhiên: từ hoạt động núi lửa, cháy rừng sấm sét khí SO NO2 kết hợp với nước khí - Nhân tạo: tạo khí thải SO2 NOx từ nguyên liệu máy điện, ô tô trung tâm cơng nghiệp, q trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, than, dầu mỡ chứa lượng lớn Lưu huỳnh Nitơ c) Cơ chế: - Trong thành phần chất đốt tự nhiên như: than đá dầu mỏ có chứa lượng lớn lưu huỳnh, cịn khơng khí lại chứa nhiều nitơ - Q trình đốt sản sinh khí độc hại :lưu huỳnh đioxit (SO 2) nitơ đioxit (NO2) Các khí hịa tan với nước khơng khí tạo thành axit sunfuric (H2SO4) axit nitric (HNO3) - Khi trời mưa, hạt axit tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH nước mưa giảm Nếu nước mưa có độ pH 5,6 gọi mưa axit d Các phản ứng xảy ra:  Lưu huỳnh - Q trình đốt cháy S khí O2 tạo SO2: S + O2 = SO2 - Phản ứng hóa hợp lưu huỳnh đioxit hợp chất Hydroxyl: SO2 + OH- = HOSO2- Phản ứng hợp chất gốc HOSO 2- O2 tạo hợp chất gốc HO 2- SO3 (Lưu huỳnh Trioxit) HOSO2- + O2 = HO2- + SO3 Lưu huỳnh Trioxit phản ứng với nước tạo axit sunfulric H 2SO4 thành phần chủ yếu mưa axit SO3(k) +H2O(l) = H2SO4(l)  Nitơ N2 +O2 = 2NO 2NO +O2 = 2NO2 2NO2(k) +1/2 O2 +H2O(l) = 2HNO3 Axit nitric thành phần mưa axit e Hậu quả: - Mưa axit ảnh hưởng xấu tới thuỷ vực (ao, hồ) Các dòng chảy mưa axit đổ vào hồ, ao làm độ pH hồ, ao giảm nhanh chóng, sinh vật hồ, ao suy yếu chết hoàn toàn - Mưa axit ảnh hưởng xấu tới đất nước mưa ngầm xuống đất làm tăng độ chua đất, hoà tan nguyên tố đất cần thiết cho canxi (Ca), magiê (Mg), làm suy thoái đất - - Mưa axit ảnh hưởng đến hệ thực vật trái đất, làm cho khả quang hợp giảm, cho suất thấp -Mưa axit phá huỷ vật liệu làm kim loại sắt, đồng, kẽm, làm giảm tuổi thọ cơng trình xây dựng, làm lở loét bề mặt đá cơng trình xây dựng, di tích lịch sử - Đối với người, mưa axit không gây tác động trực tiếp với loại thực vật hay sinh vật, loại hạt bụi axit khơ gây bệnh hen suyễn, viêm phế quản, bệnh hô hấp bệnh tim f Biện pháp khắc phục - Cần tuân thủ nghiêm ngặt quy định phát thải nhằm hạn chế tối đa phát tán SOx NOx vào khí - Đổi cơng nghệ để giảm lượng khí thải SO từ nhà máy nhiệt điện cách lắp đặt thiết bị khử hấp phụ SOx NOx - Nâng cao chất lượng nhiên liệu hóa thạch cách loại bỏ triệt để lưu huỳnh nitơ có dầu mỏ than đá trước sử dụng - Đối với phương tiện giao thông, tiến hành cải tiến động theo tiêu chuẩn EURO để đốt hoàn toàn nhiên liệu, gắn hộp xúc tác để khử NO x SOx nhằm hạn chế đến mức thấp lượng khí thải - Tìm kiếm thay dần nhiên liệu hóa thạch nhiên liệu hydro, sử dụng loại lượng tái tạo thân thiện với môi trường Hiện tượng gia tăng hiệu ứng nhà kính: a) Khái niệm: Hiệu ứng nhà kính kết trao đổi không cân lượng trái đất với môi trường xung quanh làm gia tăng nhiệt độ khí b) Cơ chế: Bức xạ sóng ngắn xun qua khí đến bề mặt Trái Đất, mặt đất hấp thụ chuyển lượng ánh sáng thành nhiệt năng, đốt nóng lớp khơng khí bên đồng thời xạ trở lại khí dạng sóng dài Có nhiều khí gây HƯNK gồm CO2, CFC, CH4, nước…khi ánh sáng MT chiếu vào TĐ, phần TĐ hấp thụ phần phản xạ vào khơng gian Các KNK có tác dụng giữ lại nhiệt MT, không cho phản xạ đi, KNK tồn vừa phải chúng giúp cho nhiệt độ TĐ không lạnh, chúng nhiều khí kết TĐ nóng lên Vai trị gây nên HƯNK chất khí xếp theo thứ tự sau: CO2 => CFC => CH4 => O3 => NO2 c) Hậu quả: Sự gia tăng nhiệt độ trái đất hiệu ứng nhà kính có tác động mạnh mẽ tới nhiều mặt mơi trường trái đất - Nhiệt độ trái đất tăng làm tan băng dâng cao mực nước biển Như vậy, nhiều vùng sản xuất lương thực trù phú, khu đông dân cư, đồng lớn, nhiều đảo thấp bị chìm nước biển - Sự nóng lên trái đất làm thay đổi điều kiện sống bình thường sinh vật trái đất Một số lồi sinh vật thích nghi với điều kiện thuận lợi phát triển Trong nhiều lồi bị thu hẹp diện tích bị tiêu diệt - Sinh thái biến đổi lớn: xuất nhiều sa mạc mở rộng, đất đai ngày xói mịn, hạn hán nặng, mùa đông ấm, mùa hè khơ - Khí hậu trái đất bị biến đổi sâu sắc, đới khí hậu có xu hướng thay đổi Toàn điều kiện sống tất quốc gia bị xáo động Hoạt động sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ hải sản bị ảnh hưởng nghiêm trọng - Nhiều loại bệnh tật người xuất hiện, loại dịch bệnh lan tràn, sức khoẻ người bị suy giảm d Biện pháp khắc phục:  -  • - Kí kết hiệp ước việc cắt giảm khí nhà kính Nghị định thư Kyoto - Con người cần phải sử dụng lượng cách hợp lý - Trồng nhiều xanh (nhất loại hấp thụ nhiều CO 2trong trình quang hợp) nhằm làm giảm lượng khí CO2 bầu khí Suy giảm tầng ozon Khái niệm:Sự suy giảm ozon tượng giảm lượng ozon tầng bình lưu Lỗ thủng ozon dùng để suy giảm ozon thời năm hai cực Trái đất, nơi mà ozon bị suy giảm vào mùa Xuân tái tạo trở lại vào mùa hè Lỗ thủng ozon chỗ loang lổ ozon bị loãng Nguyên nhân: Nhân tạo: • - - - Hợp chất hóa học Clo, Brom, Flo, thường sử dụng bình phun,xịt áp lực phân hủy hợp chất ôzôn Chất thải công nghiệp đặc biệt khí NOx,CO2… Con người thải chất khí CFC vào khí Việc xả khói bụi chất hóa học vào bầu khơng khí gây ảnh hưởng xấu đến tầng ozon Do máy bay, tên lửa, nổ vũ khí hạt nhân Tự nhiên: Do giá lạnh, acid nitric kết tủa thành giọt với nước Khi nhiệt độ mức -80 oC, lớn lên tạo thành tinh thể băng lớn Khí CFC giọt chất hóa học bào mịn tầng ozon, tác nhân phá hủy tầng ơzơn Mặt khác, lốc xốy khí ngăn cản phần ozone tràn tới bù đắp lỗ thủng, khiến ngày lan rộng Đồng thời, lốc xoáy di chuyển đến vùng sáng, có tia nắng mặt trời Sự di chuyển có liên quan tới khí gây hiệu ứng nhà kính thải vào tầng bình lưu Hoạt động núi lửa tạo khí Cl2, HCl  Cơ chế  Hậu quả: - - + + - Phá hủy hệ thống miễn dịch, tăng khả mắc bệnh mắt đặc biệt bệnh đục thủy tinh thể Phá hủy hệ thống miễn dịch thể người động vật hủy hoại sinh vật nhỏ Làm câng hệ sinh thái động thực vật biển Ở thực vật: hư hại, quang hợp bị ngăn trở, tăng trưởng chậm, giảm suất, đột biến chí gây chết liều lượng nặng Tăng lượng xạ tia cực tím đến mặt đất tăng phản ứng hóa học dẫn tới nhiễm khí Bức xạ tử ngoại tăng làm giảm nhanh tuổi thọ loại vật liệu, làm chúng độ bền Làm giảm chất lượng không khí: Bức xạ UV-B kích thích tạo thành phân tử có tác động hóa học mạnh, nhanh chóng tác dụng với chất khác tạo thành chất ô nhiễm Khói mù mưa axit tăng lên chất tạo thành mưa axit tăng lên với tăng hoạt động tia UV-B - Làm gia tăng HƯNK, thay đổi khí hậu đột ngột, thiên tai gia tăng,  Biện pháp khắc phục: Cắt giảm lượng phát thải chất gây suy thoái tầng ozon (sản suất, sinh hoạt, xe cộ ) Chuyển giao áp dụng công nghệ nhằm sản xuất vật liệu,chất liệu thân thiện với môi trường - Nâng cao nhận thức người, thực nghiêm chỉnh hiệp ước bảo vệ tầng ozon   • + + - •  • • Sương khói quang hóa Khái niệm:.Là sản phẩm phản ứng oxit nitơ hợp chất dễ bay VOCs tác động ánh sáng mặt trời để hình thành nên vật chất ozon, aldehit peroxyacetylnitrate(PAN) Nguyên nhân: - Sử dụng, đốt nhiên liệu hóa thạch gas, xăng dầu… - Năng lượng hạt nhân thủy điện - Hoạt động nông nghiệp : đốt rơm ,…  Cơ chế: Các phản ứng tạo tác nhân oxi hóa NO2 + hv → NO + O - Nguyên tử oxy giải phóng phản ứng với phân tử O2 để tạo ozon O + O2 + M → O + M - ozon sinh phản ứng với phân tử NO để tái sản sinh NO2 phân tử O2 NO+ O3 → NO2+ O2 - NO2, O2 hydrocarbons phản ứng với điều kiện ánh sáng mặt trời tạo peroxyacetylnitrate(CH3CO-OO-NO2) NO2 + O2+ hydrocarbons → CH3CO-OO-NO2(PAN) Thành phần chủ yếu sương khói quang hóa: Sương mù quang hóa tổng hợp từ NO, NO 2, HNO3, CO, Nitrat hữu (PAN), O3 chất oxy hóa quang hóa  Hậu Tác động lên sức khỏe người động vật: kích thích gây bỏng mắt, khó thở, mệt mỏi, gây hại đến khí quản phổi Khi sương mù tăng lên, gây nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như: Hen xuyễn, viêm phế quản, ho tức ngực Làm tăng nhạy cảm lây nhiễm đường hô hấp, làm giảm chức phổi Việc tiếp xúc với sương mù quang hóa thời gian dài chí gây tổn thương mơ phổi, gây sớm lão hóa phổi, góp phần gây bệnh phổi mãn tính Các Peroxyacetylnitrate chất oxi hóa khác với ozone chất kích thích mắt mạnh Tác động lên thiên nhiên: Những khu vực có sương mù quang hóa xuất đốm màu nâu bề mặt sau chuyển sang màu vàng nồng độ ozon giảm Biện pháp khắc phục: phải khống chế phát thải Nox hidrocacbon vào khí Giảm phát thải khí nhà kính sx công nghiệp sinh hoạt: - Giảm đốt nhiên liệu hố thạch điều kiện - Tinh chế nhiên liệu trước sử dụng - Áp dụng cơng nghiệp sản xuất sinh học Giảm phát thải khí nhà kính giao thơng: • •   - Giảm lượng khí thải từ động cách hoàn thiện động kết cấu máy Giảm xe cá nhân, tăng xe công cộng Áp dụng giải pháp lựa chọn phát triển giao thông phù hợp: - Xây dựng mạng lưới giao thông phù hợp - Phát triển sử dụng giao thông thô sơ Áp dụng biện pháp quản lý kinh tế Sương khói cơng nghiệp Khái niệm:Sương khói cơng nghiệp tượng khói từ sản xuất công nghiệp kết hợp với SO2 sương mù tạo đám sương mù màu vàng ,màu nâu đến mặt đất Ngun nhân: - Khí thải nhiễm phát từ khu cồng nghiệp, đô thị, thành phố lớn - Khí thải chứa lưu huỳnh phát từ hoạt động giao thông vận tải  Cơ chế tạo thành SO2 + hv => SO2 SO2 + O2 => SO3 + O 2SO2 + 2H2O + O2 => 2H2SO4 H2SO4, SO2, sương mù kết hợp với tạo thành đám mây màu nâu, vàng bầu trời Thành phần bản: SO2, H2SO4 sương mù  Hậu quả: Gây vấn đề sức khỏe như: hen suyễn, ho, tức ngực, làm giảm chức phổi Có hại cho trồng  Biện pháp khắc phục: Cần hạn chế lượng khí thải từ khu cơng nghiệp Phải tìm kiếm khuyến khích sử dụng nguồn lượng sạch, xử lý khí thải 10  - - − • + + • Vấn đề 2: MƠI TRƯỜNG NƯỚC I Ơ nhiễm mơi trường nước Khái niệm: Ơ nhiễm mơi trường nước thay đổi tính chất, thành phần chất lượng nước vượt tiêu chuẩn cho phép, không đáp ứng mục đích sử dụng khác, có ảnh hưởng xấu tới hoạt động sống người sinh vật  Nguyên nhân: • Theo chất: Do hoạt động tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, bão, lũ lụt, gió, hoạt động địa chất tự nhiên: núi lửa, sóng thần Do hoạt động nhân tạo: Q trình thải chất ô nhiễm hoạt động sinh hoạt, cơng nghiệp, nơng nghiệp, giao thơng • Theo đặc điểm quản lý nguồn: Nguồn điểm: Có khả xác định vị trí, đặc điểm lưu lượng Nguồn khơng điểm: Khơng xác định vị trí đặc điểm lưu lượng nguồn  Các tác nhân gây ô nhiễm mơi trường nước: Nhóm 1: Các ion vơ hòa tan nước: NO2-, NO3-, NH4+, PO43-, Cl-, SO42-, As, Pb, Cd, Hg Amoni(NH4+): Thường có mặt nước thơng qua q trình chuyển hóa nơng nghiệp,cơng nghiệp tự khử trùng Cloramin, phân hủy chất hữu − Ảnh hưởng: Tới môi trường: Gây tượng phú dưỡng Sản phẩm trình phân hủy NH4+ NO2- nên tính độc thể qua NO2- Tới người: Gây tình trạng thiếu máu,xanh da Đối với trẻ em sáu tháng tuổi,có thể làm chậm phát triển,gây bệnh đường hô hấp Đối với người lớn,nitrit kết hợp với axit amin thực phẩm làm thành họ chất nitrosamine-có thể gây tổn thương di truyền tế bào(nguyên nhân gây bệnh ung thư) Nitrat(NO3-) sản phẩm cuối phân hủy chất chứa nitơ có chất thải người động vật.Trong tự nhiên nồng độ nitrat thường nhỏ 5mg/l − Ảnh hưởng: + Tới môi trường:Nồng độ Nitrat cao làm ô nhiễm nguồn nước,từ ảnh hưởng tới chất lượng nước sinh hoạt nguy hại cho nuôi trồng thủy sản + Tới người:Trẻ em uống nước chứa nhiều Nitrat mắc hội chứng Metheoglobin(Hội chứng “trẻ xanh xao”) • Sunfat(SO42-) : Có nguồn nước tự nhiên, đặc biệt nước biển ( trình ngập mặn) nước phèn có nồng độ Sunfat cao − Ảnh hưởng: 11 + Tới môi trường:Sunfat ion dễ điện li nước bị vi sinh vật chuyển • + + • + + • + + hóa thành Sunfit axit sulfulric gây ăn mịn đường ống bê tơng nồng độ cao,sunfat gây hại cho trồng Tạo khí H 2S gây mùi hôi thối, kết tủa đen Clorua (Cl-):Là ion quan trọng nước nước thải, thành phần chứa nước biển − Ảnh hưởng: Tới mơi trường:Nước có nồng độ clorua cao có khả ăn mòn kim loại,gây hại cho trồng,giảm tuổi thọ cơng trình bê tơng, giao thơng vận tải Tới người:Nhìn chung clorua khơng gây nguy hại cho người, clorua gây vị mặn nước nhiều ảnh hưởng đến mục đích sử dụng sinh hoạt Photphat(PO43-):là chất dinh dưỡng cần cho phát triển thực vật thủy sinh Nồng độ Photphat nước không ô nhiễm thường nhỏ 0,01 mg/l Là thành phần phân lân trình sản xuất nơng nghiệp, nước thải sinh hoạt (Chất tẩy rửa chứa 1/3 photphat) − Ảnh hưởng: Tới môi trường: Nước sông bị ô nhiễm nước thải công nghiệp, nước thải đô thị nước tràn từ ruộng đồng nhiều loại phân bón…gây tượng Phú dưỡng, làm nhiều sinh vật nước chết Tới người:gây bệnh xương Kim loại nặng (pb (Chì), Cd, Hg, As, Mg…):thường có nguồn gốc từ nguồn nước thải công nghiệp, nông nghiệp,hoặc tự nhiên.Hàm lượng kim loại nặng nước phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng chiều sâu địa tầng nơi khai thác nước sử dụng − Ảnh hưởng: Tới môi trường: Làm ô nhiễm nước mặt,nước mặt ngấm vào nước ngầm đất số thành phần môi trường lien quan khác, làm ô nhiễm tài nguyên nước; Kim loại nặng nước nhiều gây độc cho môi trường sống đông vật thủy sinh thực vật, ảnh hưởng trực tiếp lên thể sinh vật Tới người: Kim loại nặng tích lũy chuỗi thức ăn thâm nhập gây ảnh hưởng tới sức khỏe người As:gây hại cho da, hệ thống tim mạch thâm chí ung thư sau 3-5 năm Pb:-Trẻ em:chậm phát triển trí tuệ, thể chất tinh thần -Người lớn: gây hại thận, tim mạch nội tạng Cd:-Ngắn hạn gây tiêu chảy, tổn thương gan - Lâu dài gây bệnh thận tim mạch, nội tạng Cr: Gây dị ứng, mẩn ngứa Mn: chuyển màu nước sang nâu đen, gây cặn đen, gây vị − Nhóm 2: Các hợp chất hữu 12 − Các hợp chất hữu dễ phân hủy: Cacbonhydrat, protein, chất béo…đây chất phổ biến gây ô nhiễm mơi trường nước, có nguồn gốc từ nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị, chăn nuôi, từ khu cơng nghiệp chế biến thực phẩm Phân hủy hiếu khí: CH2O + O2 => CO2 + H2O + E Phân hủy kỵ khí: CH2O + O2 => CH4 + axit hữu − Các chất hữu khó bị phân hủy sinh học: thuốc BVTV, chất tẩy rửa, hợp chất phenol,… • POP hợp chất hóa học có nguồn gốc từ cacbon,thường có nguồn gốc từ nước thải công nghiệp nguồn nước chảy tràn qua vùng nơng nghiệp,lâm nghiệp có sử dụng nhiều thuốc trừ sâu − Ảnh hưởng: + Tới mơi trường: POP có khả tích lũy sinh học cao,khó phân hủy có khả phát tán,di chuyển xa phạm vi hàng trăm Km,gây hại cho môi sinh,gây độc cho môi trường nước.Gây ảnh hưởng trực tiếp tới sống sinh vật nước + Tới người:POP nguyên nhân trực tiếp gây nên bệnh ung thư, bệnh da, ảnh hưởng có hại khả sinh sản,tác động đến nhiều hệ, phát triển, hệ thần kinh,phá hoại tuyến nội tiết hệ miễn dịch − Nhóm 3: vi sinh vật vi khuẩn, virut, động vật đơn bào, giun sán,…) có nguồn gốc từ nước tự nhiên, nước thải,… Khả tự làm nước  Khái niệm: − Khả tự làm nước khả tự loại bỏ chất ô nhiễm phục hồi lại trạng thái trước lúc ô nhiễm II 13 − Hiện tượng tự làm nước tự nhiên có chất nhiễm thải vào nước diễn nhiều trình lý, hóa, sinh học để tái lập lại trạng thái tương tự ban đầu  Quá trình tự làm nước gồm giai đoạn: Quá trình xáo trộn q trình pha lỗng dịng chất bẩn với khối lượng dòng nước nguồn Quá trình khống hóa q trình chuyển hóa phân hủy chất hữu nhờ thủy SV VSV.Tùy theo loại vi sinh vật, có q trình khống hóa khác nhau: + Khống hóa hiếu khí: có tham gia vi sinh vật hiếu khí.Trong trình khống hóa hiếu khí xảy oxy hóa chất hữu chứa C, P, S thành CO2 muối khống tương ứng Ví dụ: + Khống hóa kỵ khí: có tham gia VSV kỵ khí Q trình tạo thành chất CH4, CO2, H2S, NH3, H2 sản phẩm trung gian + Ngồi q trình trên, tài ngun nước tự phục hồi nhờ q trình lắng đọng  Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tự làm nước − Nồng độ oxy hòa tan: Nồng độ oxy hịa tan lớn (điều kiện kị khí) hoạt động − − − − − − − nhóm VSV háo khí đẩy mảnh, q trình phân hủy chất hữu diễn nhanh tạo sản phẩm cuối độc hại Loại số lượng vi sinh vật tham gia: Các vi sinh vật đóng vai trị phân hủy chất q trình làm nước Các đặc tính vật lý dòng chảy: lưu tốc, lưu lượng, độ sâu, mặt cắt ngang, đặc tính đáy(sỏi, cuội, cát ) đặc tính yếu tố ảnh hưởng tới hòa tan oxy vào nước ảnh hưởng đến khả tự làm nguồn nước Nhiệt độ: Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn tới tốc độ tự làm nước Nhiệt độ cao tốc độ phân hủy nhanh, độ hòa tan oxy giảm Loại lượng chất ô nhiễm nước thải Loại chất hữu cơ: Tốc độ làm nước phụ thuộc vào tính chất chất hữu Các chất độc: Sự có mặt chất độ (kim loại nặng, phenol ) gây cản trở cho trình tự làm sạch, chúng tiêu diệt vi sinh vật ngăn cản phát triển vi sinh vật Các điều kiện thời tiết, khí hậu, ánh sáng mặt trời, gió III Q trình chuyển hóa số hợp chất mơi trường nước a Q trình chuyển hóa hợp chất nitơ  Cố định N: q trình chuyển hóa N2 từ khí thành protein, axitamin (N hữu cơ) Bước trình cố định N hoạt hóa phân tử N => 14 N+N Sau nguyên tử N kết hợp với hidro=> NH Trong tự nhiên, cố định N xảy theo đường: hóa lý sinh học Trong đg sinh học có ý nghĩa nhất, cung cấp lượng lớn đạm cho trồng  Q trình amon hóa:Là q trình chuyển hóa hợp chất hữu nito acid amin, protein, ure thành NH4+ NH3 duới td VSV • Amon hóa Ure: - Dưới td enzim, ure bị thủy phân thành amoni cacbonat (NH2)2CO + 2H2O = (NH4)2CO3 - Amoni cacbonat bị phân hủy: (NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O • Amon hóa protein: -(CO- NH2)-n => CO2 VD: HOOC- CH2NH2+O2 => NH3+CO2+H2O+ E (178kg kcal)  Q trình Nitrat hóa (sinh NO3-): q trình chuyển hóa NH 4+ (hoặc NH3) thành NO3- t/d VSV NH4+ + O2 VK=> NO2- + H+ + H2O +E (1) NO2- + O2 => NO3- + E (2) Từ (1) (2) => NO2- +O2 VK=> NO3- + H+ + H2O +E  Q trình đề nitrat hóa: q trình khử NO3- thành N2 trả lại cho MT khơng khí điều kiện khơng có oxi tự do: 4NO3- + 4H+ + 5CH2O =>2N2 + 5CO2 + 7H2O b - IV Quá trình phản nitrat hóa tao thành N2 theo sơ đồ sau: NO3- -> NO2- -> NO -> N2O -> N2 Q trình chuyển hóa số hợp chất lưu huỳnh Khử sunfat nhờ VK để tạo sunfua: SO42-+CH2O +H+=>H2S+ CO2+H2O Oxi hóa sunfua nhờ VK: H2S+ O2=>SO42-+ H+ Phân hủy HCHC có chứa S: t/d VK tạo HCHC chứa S bay có mùi khó chịu như: CH3SH, CH3SSCH3, H2S… Phú dưỡng môi trường nước Hiện tượng phú dưỡng tượng thường gặp hồ đô thị, sông kênh dẫn nước thải Biểu phú dưỡng hồ đô thị nồng độ chất dinh dưỡng N, P cao, tỷ lệ P/N cao tích luỹ tương đối P so với N, yếm khí mơi trường khử lớp nước đáy thuỷ vực, phát triển mạnh mẽ 15 tảo nở hoa tảo, đa dạng sinh vật nước, đặc biệt cá, nước có màu xanh đen đen, có mùi khai thối khí H2S v.v • Ngun nhân: − Do thâm nhập lượng lớn N, P từ nước thải sinh hoạt khu dân cư − Mơi trường hồ khơng có tương tác hai chiều, đóng kín nên khả làm nước giảm − Trong nơng nghiệp sử dụng phân bón có hàm lượng dinh dưỡng (N, P) cao • Ảnh hưởng: − Tới môi trường: + Tảo nở hoa, phát triển mạnh sau chết tiêu thụ oxi nước, khiến cho hàm lượng DO giảm, dẫn tới sinh vật nước chết + Gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng + Sự phân hủy xác sinh vật bốc mùi gây nhiễm mơi trường khơng khí − Tới người: Sự phân hủy chất hữu xác động thực vật nước gây mùi khó chịu:NH3,H2S Ảnh hưởng tới sức khỏe người Theo thông tư 02/2009/TT-BTNMT: Khả tiếp nhận nước thải nguồn nước: khả nguồn nước tiếp nhận đc thêm tải lượng ÔN định mà đảm bảo nồng độ chất ô nhiễm nguồn nước k vượt giá trị giới hạn đc quy định TC, QC chất lượng nước cho mục đích sd nguồn nước tiếp nhận Mục tiêu chất lượng nước: mức độ chất lượng nước nguồn tiếp nhận cần phải trì để đảm bảo mục đích sd nguồn nước tiếp nhận Tải trọng ƠN khối lượng chất ƠN có nước thải nguồn nước đơn vị tgian xđ Tải lượng ÔN tối đa khối lượng lớn chất ƠN có nguồn nước tiếp nhận mà k làm ảnh hưởng đến khả đáp ứng mục tiêu chất lượng nước nguồn nước tiếp nhận Hệ số an toàn: hệ số dùng để đảm bảo mục tiêu chất lượng nước nguồn nước tiếp nhận việc sd nước hạ lưu đánh giá khả tiếp nhận nước thải nguồn nước mà nhiều yếu tố tđ k chắn q trình tính tốn Quy trình đánh giá - Trình tự đánh giá khả tiếp nhận nước thải nguồn nước 16 Đánh giá khả tiếp nhận nước thải nguồn nước đoạn sơng có điểm xả nước thải thực theo trình tự sau: đánh giá sơ đánh giá chi tiết Đánh giá sơ Đánh giá chi tiết - Phương pháp đánh giá khả tiếp nhận nước thải nguồn nước • Đánh giá khả tiếp nhận nước thải nguồn nước phải xem xét, tính tốn tổng thể q trình diễn dịng chảy: q trình gia nhập dịng chảy chất; trình truyền tải chất; trình biến đổi chất • Phương pháp bảo toàn khối lượng Khả tiếp nhận nước thải nguồn nước chất ô nhiễm đánh giá tính tốn theo phương trình Khả Tải Tải lượng ô tiếp nhận lượng nhiễm _ nhiễm sẵn có == nguồn nước đối tối đa chất nguồn nước với chất ô nhiễm ô nhiễm chất ô nhiễm Một số cơng thức chuyển đổi đơn vị ví dụ 1: Đổi 35 ppm CO => μg/m3 17 P = atm n= t = 25oC + 273 = 298oK R=0,082 35 ppm = 35 m³ CO/10⁶ m³ K² 35 m³ = 35.10³ dm³ = 35.10³ lit Áp dụng công thức: nCO = = = 1432,31 mol => mCO = 1432,31.28 = 40104,76 g => 35 ppm = 40,10476 μg/ m3 Ví dụ 2: Đổi 100 ppb NO2 -> μg/m3 100 ppb = 100 m3 NO2/109 m3K2 100 m3 = 100.103 dm3 =1.105 lit Áp dụng công thức: nNO2 = = = 4092,32 mol => mNO2 = 4092,32.46 = 188246,8 g => 100 ppb NO2 = 188,246 μg/m3 Ví dụ 3: Đổi 1500μg/m3 => ppm = 1500g/106 m3.K2 => n = = 23,43 mol => v = = = 572 l = 0,572 ppm => 1500μg/m3 = 0,572 ppm Ví dụ 4: Đổi 200 μg/m3 ppb 200μg/m3 -> 200.103g/109 m3K2 => nNO2 = = 4387,83 mol => V = = = 107221 l = 107,221 ppb => 200μg/m3 NO3 = 107,221 ppb 18 ... hưởng: Tới môi trường: Làm ô nhiễm nước mặt,nước mặt ngấm vào nước ngầm đất số thành phần môi trường lien quan khác, làm ô nhiễm tài nguyên nước; Kim loại nặng nước nhiều gây độc cho môi trường sống... sâu − Ảnh hưởng: + Tới mơi trường: POP có khả tích lũy sinh học cao,khó phân hủy có khả phát tán,di chuyển xa phạm vi hàng trăm Km,gây hại cho môi sinh,gây độc cho môi trường nước.Gây ảnh hưởng... trình chuyển hóa số hợp chất mơi trường nước a Q trình chuyển hóa hợp chất nitơ  Cố định N: q trình chuyển hóa N2 từ khí thành protein, axitamin (N hữu cơ) Bước trình cố định N hoạt hóa phân tử