Hiện nay NH3 vẫn được sử dụng nhiều nhất trong sản xuất phân bón và một số hoá chất cơ bản. Trong đó lượng sử dụng cho sản xuất phân bón (cả dạng rắn và lỏng) chiếm phần lớn, đến trên 80% sản lượng NH3 toàn thế giới và tương đương với khoảng 1% tổng công suất phát năng lượng của thế giới. Bên cạnh đó NH3 vẫn được sử dụng trong công nghiệp đông lạnh (sản xuất nước đá, bảo quản thực phẩm, v.v...), trong các phòng thí nghiệm, trong tổng hợp hữu cơ và hóa dược, y tế và cho các mục đích dân dụng khác. Ngoài ra trong công nghệ môi trường, NH3 còn được dùng để loại bỏ khí SO2 trong khí thải của các nhà máy có quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch (than, dầu) và sản phẩm amoni sunfat thu hồi của các quá trình này có thể được sử dụng làm phân bón. NH3 cũng được dùng theo công nghệ khử chọn lọc (selective catalytic reduction SCR) với xúc tác chứa vanađi để loại chất ô nhiễm NOx trong khói động cơ. Trong nước mưa, nước biển người ta cũng phát hiện thấy có NH3 và các các muối amoni.Hoạt động của núi lửa cũng là nguồn sinh ra muối amoni (như amoni clorua NH4Cl và amoni sunfat (NH4)2SO4).Tại một số vùng khoáng chứa sôđa, người ta cũng thấy có các tinh thể amoni bicacbonat NH4HCO3.Các hoạt động sinh hóa hàng ngày của người và động vật cũng là nguồn sinh ra NH3.
CHƯƠNG 1: Tổng quan ammoniac Nguồn gốc: Hiện NH3 sử dụng nhiều sản xuất phân bón số hố chất Trong lượng sử dụng cho sản xuất phân bón (cả dạng rắn lỏng) chiếm phần lớn, đến 80% sản lượng NH3 toàn giới tương đương với khoảng 1% tổng công suất phát lượng giới Bên cạnh NH sử dụng công nghiệp đông lạnh (sản xuất nước đá, bảo quản thực phẩm, v.v ), phòng thí nghiệm, tổng hợp hữu hóa dược, y tế cho mục đích dân dụng khác Ngồi cơng nghệ mơi trường, NH dùng để loại bỏ khí SO2 khí thải nhà máy có q trình đốt nhiên liệu hóa thạch (than, dầu) sản phẩm amoni sunfat thu hồi q trình sử dụng làm phân bón NH3 dùng theo cơng nghệ khử chọn lọc (selective catalytic reductionSCR) với xúc tác chứa vanađi để loại chất nhiễm NOx khói động Trong nước mưa, nước biển người ta phát thấy có NH các muối amoni.Hoạt động núi lửa nguồn sinh muối amoni (như amoni clorua NH4Cl amoni sunfat (NH4)2SO4).Tại số vùng khống chứa sơđa, người ta thấy có tinh thể amoni bicacbonat NH4HCO3.Các hoạt động sinh hóa hàng ngày người động vật nguồn sinh NH3 1.2 Ảnh hưởng đến người Độc tính NH3 tùy thuộc vào nồng độ chất Thơng thường, người ta đặt vấn đề “độ độc” amoniac động vật người thể người động vật có tồn chế, nhờ ngăn cản tượng tích tụ NH3 máu Kết nghiên cứu cho thấy máu NH3 chuyển thành cacbamonyl phôt phat có tác động enzym tổng hợp “carbamoyl phosphate synthetase” amoniac vào “chu trình urê” thể để chuyển thành amino axit bị thải duới dạng nước tiểu Cá lồi lưỡng cư khơng có chế thải NH3 dư thừa cách tiết trực tiếp NH3 hòa tan nước nồng độ cao gây độc cho sinh vật thủy sinh, trường hợp NH lại phân loại “chất gây độc hại môi trường” Dung dịch amoniac lỗng nước (dùng mục đích dân dụng rủa kính, dùng phòng thí nghiệm, v.v…) có khả bốc làm kích thích niêm mạc (mắt, mũi) Khi có mặt sản phẩm chứa clo (thuốc tẩy), amoniac có khả tạo cloramin độc hại có khả gây ung thư Dung dịch NH3 nồng độ cao có thể kích thích gây tổn thương da, niêm mạc, đặc biệt mắt hệ thống hô hấp Tùy theo nồng độ mà tác động độc hại khác 1.1 Liên hiệp Châu Âu (EU) có quy định phân loại dung dịch sau: Nồng độ Khối lượng riêng Phân loại độc hại Mức độ nguy cấp 5–10% (2.87–5.62 mol/l) 48.9–95.7 g/l Kích thích (Xi) R36/37/ 38 10–25% (5.62–13.29 mol/l ) 95.7–226.3 g/l Gây ăn mòn (C) R34 >226.3 g/l Gây ăn mòn (C) R34, ảnh hưởng đến môi R50 trường (N) >25% (>13.29 mol/l) NH3 khan (điển hình amoniac lỏng) xếp vào loại hóa chất “độc” (toxic), chưa kể tới nguy hiểm cố áp suất cao gây ra, đồng thời chất chất có khả gây nhiễm mạnh mơi trường Trong khơng khí có lẫn NH3, tùy theo nồng độ, mà người động vật bị ảnh hưởng mức độ khác Người ta phân loại giới hạn nồng độ NH tác động đến sức khỏe người sau: Hiện tượng Nồng độ, ppm Phát thấy có mùi Dễ dàng phát mùi 20-50 Gây khó chịu ảnh hưởng đến sức khỏe tiếp xúc lâu 50-100 Gây chảy nước mắt kể tiếp xúc thời gian ngắn 150-200 Kích thích mắt, mũi, khó thở kể tiếp xúc thời gian 400-700 ngắn Ho, co thắt cuống phổi 1.700 Nguy hiểm đến tính mạng kể tiếp xúc 30 phút 2.000-3.000 Phù, ngẹt thở, ngạt nhanh chóng tử vong 5.000-10.000 Chết Trên 10.000 Tổ chức Quản lý An toàn Sức khỏe nghề nghiệp Hoa Kỳ (OSHA) có quy định giới hạn thời gian phơi nhiễm NH không khí xung quanh tối đa 15 phút NH3 nồng độ 35ppm (thể tích); NH nồng độ 25ppm Khi hít phải NH3 nồng độ cao bị tổn thương phổi chết NH3 tạikhơng xếp vào loại chất có khả gây ung thư thường không đưa vào danh sách chất độc CHƯƠNG 2: Các nguồn phát thải ammoniac phi nông nghiệp Vương Quốc Anh Acmonia phát thải từ nguồn phi nông nghiệp vương quốc Anh M.A Sutton*, U Dragosits, Y.S Tang, D Fowler Institute of Terrestrial Ecology, Edinburgh Research Station, Bush Estate, Penicuik, Midlothian EH26 0QB, Scotland, UK Received 12 January 1999; received in revised form 21 July 1999; accepted August 1999 Tóm tắt: Bài báo tài liệu tổng hợp tất chi tiết hàm lượng phát thải ammonia (NH 3) từ nguồn phi nông nghiệp Vương Quốc Anh Điểm nghiên cứu bao gồm ước lượng nitơ ( N ) tiết qua nguồn khác (chim, động vật , trẻ sơ sinh, mồ hôi người ), nghiên cứu nguồn đốt nhỏ lẻ khác , xác định nguồn công nghiệpvà sử dụng NH3 dung mơi Nhìn chung, tổng NH3 phát thải phi nơng nghiệp từ Vương quốc Anh năm 1996 ước tính sau 54 (27-106 ) kt NH3- N/năm , điều bao gồm 11 (6-23) kt/năm từ số nguồn liên quan đến nông nghiệp (phơi bùn, đốt sinh khối, công nghiệp liên quan đến nông nghiệp) So với số ước lượng trước năm 1990 , nguồn, thành phần, độ lớn thay đổi lượng khí thải trung bình đơn vị nguồn phát thải ( hệ số phát thải ) tăng lên, thay đổi nguồn phát thải từ năm 1990 đến năm 1996 Những nguồn với yếu tố phát thải trung bình lớn so với trước bao gồm ngựa, động vật hoang dã chim biển, ngành công nghiệp, chế biến củ cải đường, sản phẩm gia dụng sử dụng phân bón phi nơng nghiệp Những nguồn cho có hệ số phát thải thấp trước bao gồm: bùn thải đất mở rộng, khí thải trực tiếp người (mồ hôi , thở , hút thuốc lá), vật ni (chó mèo) sản xuất phân bón Giữa năm 1990 1996, nguốn phát thải tăng có nguồn nước thải (do giảm đổ thẳng biển) giao thông vận tải (do tăng sử dụng chuyển đổi xúc tác) , phát thải giảm nguồn đốt than Kết hợp với ước tính Vương quốc Anh NH3 phát thải nông nghiệp 229 kt N/năm (1996), tổng lượng phát thải NH3 Vương quốc Anh ước tính 283 kt N/năm Lượng Nito (NHX) đầu vào giảm 30 kt N/năm 230 kt N/năm không bay hơi, phát thải 83 kt NH3-N/năm Mặc dù phát thải lớn so với dự đoán trước lượng phát thải NH3 ngày lớn từ hoạt động phi nơng nghiệp, gây cân phát thải Vương quốc Anh, khoảng 150 kt NH3-N Tuy nhiên, thiếu hụt cân phát thải phạm vi ước lượng không xác tổng lượng khí thải Giới thiệu Nguồn phát thải NH3 vào khí bay từ phân hủy chất thải gia súc, nguồn thứ hai thất từ nhà kính trồng nơng nghiệp, đặc biệt sau dùng phân bón N Ở Anh, người ta ước tính chúng chiếm khoảng 85% tổng phát thải NH3.Vì lý này, hầu hết nghiên cứu thực nghiệm kiểm tra khí thải NH3 xoay quanh nguồn nơng nghiệp Định lượng tầm quan trọng nguồn phi nông nghiệp lại không chắn hơn, bên cạnh đó, nguồn phát thải nhiều đa dạng, số liệu thực nghiệm lại Mặc dù khơng chắn, ước tính nguồn NH3 phi nơng nghiệp trở thành đề tài tranh luận kể từ dự tốn phát thải khơng khí cho tồn lượng ước tính phát thải làm cân lắng đọng vận chuyển khí quyển, 1987 Nguồn Amoniac phi nơng nghiệp gửi nghiên cứu để cung cấp nguồn NH3 thiếu Ước tính gần Vương quốc Anh bao gồm Eggleston (1992) 63 kt NH3-N/năm Lee Dollard (1994) 56-60 kt/năm, năm 1990, tương đương phát thải kg NH3-N/đầu người năm Nghiên cứu tổng hợp liệu nguồn phi nông nghiệp, Sutton cộng (1995) ước tính tổng cộng 38 (14-73) kt N/năm Ước lượng nhỏ sau nghiên cứu phản ánh hệ số phát thải từ nguồn coi giảm đáng kể, thừa nhận cách không chắn số lớn Các nghiên cứu cập nhật mở rộng ước tính phát thải NH3 phi nơng nghiệp Sutton cộng (1995) quy mơ tồn Vương quốc Anh cho năm sở 1996 Tập trung vào tìm nguồn phát thải quốc gia, nghiên cứu cung cấp nhân tố phát thải từ nguồn phi nông nghiệp Những giới hạn không chắn cung cấp dựa phương pháp Sutton cộng (1995) hầu hết trường hợp giới hạn hợp lý với liệu đầu vào cung cấp phương pháp thống kê xác Phơi bùn thải, đốt sinh khối ngành công nghiệp từ nông nghiệp liệt kê sau thông thường không bao gồm hàng nơng nghiệp, có mối liên hệ rõ ràng với nguồn khác Các phần chi tiết sau từ nguồn khác đính kèm với tóm tắt nguồn so sánh phát minh gần khác Nguồn phát thải NH3 trực tiếp từ người Khí thải NH3 trực tiếp từ người (ngoại trừ nước thải phần 6) từ thở, mồ hôi tiết trẻ sơ sinh.Amoniac từ hút thuốc nằm nhóm 2.1 Phát thải NH3 từ mồ người Khí thải amoniac từ mồ người lần đề cập Healy cộng (1970), ơng ước tính cách giả định thủy phân hoàn toàn bay urê mồ hơi, ước tính khoảng 0,26 kg N/người.năm Ước tính sau sử dụng làm sở phát thải mồ hôi Cass cộng (1982), Eggleston (1992) Lee Dollard (1994) Một ước tính phát thải nhỏ đề xuất Sutton cộng (1995), ơng cho có 20% bay Áp dụng tương tự ước lượng N tổng tiết (Altman Dittmer, 1968; Warn cộng sự, 1990), nghiên cứu cung cấp hệ số phát thải 0,04kg NH3- N/người.năm Các chứng minh cho thấy NH3 phát thải từ mồ hôi (cũng thở, xem đây) coi làm tăng nồng độ NH3 nhà (Atkins Lee, 1993; Tidy Cape, 1993) Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, thiếu hụt phép đo tỷ lệ thơng gió phòng, nghiên cứu khơng sử dụng để tính tốn hệ số phát thải thông qua điểm mấu chốt tất ước tính phát thải NH3 mồ hơi, theo ước tính Healy cộng (1970) họ đơn giản cho 5% tổng N tiết thơng qua mồ Từ cải thiện N hôi tiết qua mồ hôi tập trung để giảm sai số Trong hai thí nghiệm nghiên cứu Czarnowski đồng nghiệp (1995) Columbani đồng nghiệp (1997) đo N tiết qua mồ hôi tập thể dục Columbani đồng (1997) cho thấy tiết tỷ lệ 140, 30 10 mg N/người.giờ tương ứng với urê, Axit NH3 amin Những giá trị hỗ trợ số đo Czarnowski cộng (1995), kết cho thấy NH3 có tỷ lệ tiết 23 31 mg N/giờ tương ứng với đối tượng bình thường ăn nhiều protein Dựa kết này, tổng N tiết qua mồ hôi 180 (100~ 400) mg N/người.giờ thừa nhận, với sai số tổng hợp Columbani cộng (1997) Thông tin tần số tập thể dục Vương quốc Anh cung cấp OPC (1994), sử dụng để tìm thời gian tập thể dục trung bình 2,2-4,3 giờ/người.tuần Số đổ mồ hôi tuần số liệu không chắn nguyên nhân khác, chẳng hạn tập nhiệt độ lúc tập Trong dự toán nay, người ta chấp nhận giả định tương đương với khoảng tập thể dục, cung cấp tổng cộng 10 đổ mồ hôi/người (Bảng 1) N tiết mồ hàng năm ước tính 94 (42-250) g N/người.năm, nhỏ ước tính trước Healy cộng (1970) Trong Bảng 2a có phân biệt trình thủy phân bay N tiết, cung cấp mức phát thải 14 (2-75) g NH3-N/người.năm, số liệu chắn ước tính Sutton cộng (1995) 2.2 Phát thải NH3 từ thở người Khí thải từ thở người ước tính nhỏ nhiều so với mồ hôi người Lee Dollard (1994) tính tốn đốn khoảng 0,1 kt NH3-N/năm Vương quốc Anh, điều thừa nhận Sutton cộng (1995) Hơn nữa, số liệu cập nhật ước tính này, với số tác giả công bố nồng độ NH3 thở người Các ước tính đáng tin cậy (từ lấy mẫu hoàn chỉnh thở ra) Davies cộng sự.(1997), người tính tốn trung bình 682 µg NH3/m3 thở với phạm vi từ 302 µg/m3 (sau nhịn ăn) đến 1278 µg/m3 (sau bữa ăn giàu protein) Các phép đo khác báo cáo Moskalenko cộng (1996) 71-178 µg/m3 thấp lấy mẫu gián tiếp NH3 thở ra, Nielsen cộng (1997) báo cáo giá trị 2000 µg/m3, khơng có chi tiết đưa Các giá trị Davies cộng (1997) so sánh tốt với phép đo trước Nefedov cộng (1969), người ước tính nằm khoảng 560 760µg/m3 cho người hút thuốc khơng hút thuốc Nghiên cứu người lưu ý khác cho thấy thở người hút thuốc khơng có dấu hiệu nhiều NH3 người không hút thuốc Mức độ thở thay đổi nhiều tùy thuộc vào thời lượng tập thể dục, từ 5-10 L/phút lúc nghỉ (Green,1972; Taverner, 1983; Clancy McVicar, 1995) 50-100 L/phút tập thể dục (Green, 1972; Clancy McVicar, 1995) Ước tính trung bình 10 (8-14) L/phút áp dụng Trung bình NH3 phát thải qua thở (Bảng 1) ước tính khoảng (1-8) g NH3-N/người.năm, kết từ liệu Vương quốc Anh 0.17 (0.06-0.45) kt NH3N/năm Mặc dù lớn so với ước tính trước đó, rõ ràng khơng phải nguồn khí thải NH3 khu vực Bảng 2: phát thải NH3 qua tiết mồ hôi qua thở Giá trị thấp Giá trị cao Giá trị tốt Ghi nhất N tiết qua mồ hôi (mg Columbani cộng 180 100 400 N/người.giờ) 1997 Thời gian đổ mồ hôi 10 12 Sai số 50% (giờ/tuần) N tiết qua mồ hôi (g Giá trị cao N/người.năm) 93,6 41,6 249,6 tương đồng với Healy 1970 % N mồ hôi thủy 75% 50% 100% phân % NH3 bay mồ Một mồ hôi hấp 20% 10% 30% hôi thu vào áo quần NH3 bay 14,04 2,08 74,88 (gN/người.năm) Phát thải NH3 qua mồ hôi 0,82 0,12 4,39 UK (kt NH3-N/năm) Nồng độ khí thở µg/m3 682 302 1278 Davies cộng 1997 Lưu lượng khí thở L/phút 10 14 Phát thải qua khí thở (g 3,0 1,0 7,7 NH3-N/người.năm) Phát thải NH3 qua khí thở 0,173 0,061 0,454 UK (kt NH3-N/năm) 2.3 Phát thải NH3 từ thuốc Một số nghiên cứu đo lượng khí NH3 từ thuốc Warn cộng (1990) ước tính 0,16 mg NH3-N/điếu thuốc lá, kết hai nghiên cứu ngắn hạn Gần Cole Martin (1996) công bố khảo sát rộng rãi thương hiệu thuốc sử dụng máy hút thuốc cho trung bình 6,2 mg NH3~ N thuốc -1 Tuy nhiên, nghiên cứu chi tiết thực hiện, gần Martin cộng (1997) người khảo sát lượng khí thải chất hóa học 50 thương hiệu thuốc dùng phương pháp: người hút thuốc buồng kiểm tra môi trường, công bố rằng: Giá trị kết Martin cộng (1997) số liệu đáng tin cậy số liệu ước tính khác mức 3,4 mg NH3N/điếu thuốc Lỗi giới hạn 1.7-6,2 mg/điếu thuốc Trung bình Anh tiêu thụ 5200 điếu thuốc lá/năm (OPC, 1994), ước tính dân số 11,3 triệu (có nguồn từ OPC, 1994;ONS, 1997) Nó cung cấp tổng cộng 0,2 (0,1-0.4) kt NH3-N/năm cho Vương quốc Anh, điều có lẽ đáng tin cậy với thành phần NH3 phát thải ước tính từ người 2.4 Phát thải NH3 từ trẻ sơ sinh Đôi người ta hay đề cập đến vấn đề: tiết N từ trẻ sơ sinh nguồn khơng thể thiếu phát thải NH3, khí thải từ nước tiểu tã lót khơng vào hệ thống nước thải thủy phân khiến cho nồng độ NH3 nhà cao (Atkins Lee, 1993; Lee Dollard,1994) Mặc dù vậy, chưa có ước tính định lượng khí thải NH3 từ trẻ sơ sinh thực Hướng dẫn lượng khí thải thực cách sử dụng ước tính N tiết, giả định liên quan đến phần tiết N thủy phân NH3 bay Dữ liệu âm tỷ lệ tiết trẻ sơ sinh thực hiện, Jackson cộng (1981) Steinbrecher cộng (1996) báo cáo tương ứng 87 198 mg urê-N/kg.ngày Chúng sử dụng để cung cấp giới hạn sai sót, với trung bình 142,5 mg N/kg.ngày Nó giả định tã lót dùng đến tuổi, giảm sử dụng vào lúc (Bảng 2) Điều khơng chắn tỷ lệ N tiết thất thoát vào khí Một nghiên cứu thức NH3 từ tã lót cho lượng khí thải từ tã lót dùng lần tã lót giặt lại, cần lưu ý