Mặc dù nồng độ SO2 trong không khí đã được giảm tại 1 số nước công nghiệp ở Châu Âu và Bắc Mỹ trong 30 năm qua do có sự can thiệp của pháp luật nhằm hạn chế lượng khí thải SO2, việc sử dụng than lưu huỳnh thấp, áp dụng công nghệ khử khí thải lưu huỳnh và tăng việc sử dụng khí thiên nhiên, phát thải NOx đang tiếp tục tăng, nhiều đến nổi ô nhiễm NOx hiện nay là một vấn đề lớn ở nhiều nước. Nitrogen oxides (NOx) bao gồm nitric oxide (NO) và nitrogen dioxide (NO2). Các nguồn chính gây ô nhiễm NOx là việc đốt cháy nguyên liệu trong nhà máy điện, nồi hơi công nghiệp và động cơ xe hơi. Trong quá trình đốt, N2 trong không khí và Nito trong nhiên liệu bị oxi hóa thành NO. Gần 1 nửa số khí NO là do con người đến từ nguồn di động, phần còn lại đến từ các nhà máy điện và nồi hơi công nghiệp. Lò đốt rác và nhà máy hóa chất đóng góp không đáng kể cho việc ô nhiễm NOx. Nguồn tự nhiên của NOx bao gồm núi lửa, hoạt động của vi khuẩn, cháy và sấm sét ở rừng. Trong không khí, NO dễ dàng bị oxy hóa thành NO2 bằng ozone O3 và gốc HO2: NO + O3 NO2 + O2 NO + HO2• NO2 + OH•
Nitrogen Dioxid (NO2) 3.4.1 GiớiThiệu Mặc dù nồng độ SO2 khơng khí giảm số nước công nghiệp Châu Âu Bắc Mỹ 30 năm qua có can thiệp pháp luật nhằm hạn chế lượng khí thải SO2, việc sử dụng than lưu huỳnh thấp, áp dụng cơng nghệ khử khí thải lưu huỳnh tăng việc sử dụng khí thiên nhiên, phát thải NO x tiếp tục tăng, nhiều đến ô nhiễm NOx vấn đề lớn nhiều nước Nitrogen oxides (NOx) bao gồm nitric oxide (NO) nitrogen dioxide (NO 2) Các nguồn gây nhiễm NOx việc đốt cháy ngun liệu nhà máy điện, nồi công nghiệp động xe Trong trình đốt, N khơng khí Nito nhiên liệu bị oxi hóa thành NO Gần nửa số khí NO người đến từ nguồn di động, phần lại đến từ nhà máy điện nồi cơng nghiệp Lò đốt rác nhà máy hóa chất đóng góp khơng đáng kể cho việc nhiễm NOx Nguồn tự nhiên NOx bao gồm núi lửa, hoạt động vi khuẩn, cháy sấm sét rừng Trong khơng khí, NO dễ dàng bị oxy hóa thành NO2 ozone O3 gốc HO2: NO + O3 NO2 + O2 NO + HO2 NO2 + OH NO2 độc hại NO hầu hết vấn đề sức khỏe tập trung vào NO NO2 làm thay đổi chức phổi tăng nguy nhiễm trùng đường hô hấp Bệnh nhân bị hen, trẻ người bị bệnh hơ hấp mãn tính đặc biệt nhạy cảm với ô nhiễm NOx Hơn nữa, NOx gây ô nhiễm góp phần tăng mức độ ozone O mặt đất, thành phần sương khói quang hóa ảnh hưởng đến nhiều khu vực thị toàn giới (xem phần 3.1.3) Các pha màu nâu đỏ khơng khí quan sát thấy nhiều thành phố bị ô nhiễm NO2 NOx gây tổn hại thực vật vật liệu NO2 góp phần tạo mưa acid dễ dàng chuyển đổi sang acid nitric (HNO 3) bầu khí (xem chương 2) Sự góp phần tạo mưa acid NO x xấp xỉ khí SO2, số vùng phía tây Hoa Kì, NO x đóng góp lớn vào việc gây mưa acid Theo quan điểm mối quan tâm nước phát triển công nghiệp thông qua luật để kiểm sốt lượng khí thải NOx giới hạn đặt ngày nghiêm ngặt Môi trường xung quanh NO2 thường xuyên đo hầu hết trạm quan trắc chất lượng không khí thị, giám sát phát thải nguồn thực nhà máy điện nhà máy sản xuất acid nitric Phương pháp thường sử dụng dựa phản ứng chemiluminescent (Phát xạ ánh sáng kết phản ứng hóa học nhiệt độ môi trường) NO O3, phản ứng kích thích phân tử NO2 Những phân tử kích thích phát ánh sáng theo dõi NO chuyển đổi thành NO sau phản ứng với O 3.Phương pháp cổ điển dựa bọt khí giải pháp phân tích so màu Một phương pháp dùng để tham khảo cho NO2 Mỹ Nhật Bản 3.4.2 PHƯƠNG PHÁP NO2- hấp thụ vào dung dịch natri arsenite 0,1%, nơi chuyển đổi thành ion nitrite (NO2-) Ion nitrite NO2- phản ứng với hỗn hợp sulfanilic (C 6H7NO3S) acid acetic (CH3COOH) để cung cấp cho hợp chất diazo (R 2C = N2) Chất phản ứng với acid 1naphthylamine-7-sulfonic(C10H9NO3S (1,7)) để bổ sung cho thuốc nhuộm tím – hồng, độ hấp thụ chất xác định bước sóng 525nm Phương pháp sử dụng cho việc xác định NO2- sửa đổi từ phương pháp Tiêu chuẩn Anh (British Standard 2690, 1968) 3.4.3 VẬT CHẤT 3.4.3.1 Điều khiển hấp thụ Giống điều khiển độ hấp thụ phần 3.3 Màng lọc (0,45µm), đường kính 47mm, ví dụ màng lọc Millipore giá đỡ lọc 3.4.3.2 PHÂN TÍCH Máy quang phổ Sự hấp thụ thuốc thử Hòa tan 4g NaOH 1.0 NaAsO nước phòng thí nghiệm thêm vào tới vạch bình định mức 1L Thuốc thử A Chuẩn bị dung dịch acid sulfanilic cách hòa tan 0.5g acid sulfanilic hỗn hợp 120mL nước phòng thí nghiệm 30mL acid acetic Thuốc thử B Chuẩn bị dung dịch Clever's acid (1-naphthylamine-7-sulfonic) cách hòa tan 0,2g acid 1-naphthylamine-7-sulfonic hỗn hợp 120mL nước phòng thí nghiệm 30mL acid acetic Dung dịch NO2- dự trữ, chuẩn bị 1000mgL-1 cách hòa tan 1.5g NaNO2 khơ nước phòng thí nghiệm pha lỗng tới vạch chai 1L Dung dịch NO2- làm việc, chuẩn bị 10mgL -1 cách pha loãng 10mL lấy từ 1000mgL-1 dung dịch dự trữ tới 1L với nước H2O2 30% 3.4.4 Quá trình lấy mẫu 3.4.4.1 Lấy mẫu Cho 10mL dung dịch hấp thu vào impinger lắp thiết bị lấy mẫu sau Đặt màng lọc trước impinger ống xi-phơng chứa chất hút ẩm có vai trò giữ lại nước đặt phía sau impinger Điều tùy thuộc vào lưu lượng kế máy bơm Lấy mẫu giống hình minh họa 3.5, ngoại trừ bình Dreshel thay với impinger Mẫu khơng khí với tốc độ dòng 0.2 mL/phút 24h Đo tốc độ dòng bắt đầu kết thúc thời gian lấy mẫu lấy giá trị trung bình Trước lấy mẫu, đánh dấu mức dung dịch hấp thu impinger sau lấy mẫu, cho nước vào đến vạch đánh dấu ban đầu để bù đắp lại cho dung dịch bay 3.4.4.2 Phân tích Chuyển dung dịch hấp thu từ impinger vào bình định mức 25mL Cho thêm 0.2 mL dung dịch H2O2, mL thuốc thử A, trộn để yên 20p Cho thêm 5mL thuốc thử B dùng nước phòng thí nghiệm để pha lỗng đến vạch định mức Để yên thêm 20p đo độ hấp thu dung dịch bước sóng 525nm với cuvet 1cm Đo độ hấp thu mẫu trắng chuẩn bị cách lấy 10mL thuốc thử hấp thu thêm vào thuốc thử A, B tương tự cách làm Chuẩn bị dãy chuẩn cách pha loãng dung dịch làm việc NO 2- nồng độ sau đây: 0.25, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0 5.0 µg/mL NO 2- Lấy 10 mL bình dãy chuẩn cho vào bình định mức 25mL tiến hành làm tương tự mẫu Ta trừ độ hấp thu mẫu trắng đọc kết dãy chuẩn Chuẩn bị đồ thị đường chuẩn khả hấp thu nồng độ NO2- Đọc nồng độ mẫu Tính nồng độ NO2- khơng khí theo cơng thức sau: NO2- (µg/m3) = 0.82.C.V1/V Trong đó: C nồng độ dung dịch hấp thu (µg/mL NO2-) V1 thể tích dung dich hấp thu mL V thể tích mẫu khí m3 0.82 hiệu suất lấy mẫu Chú ý: Hiệu suất lấy mẫu cho phương pháp phụ thuộc vào loại thiết bị lấy mẫu sử dụng Sự khác impinger bubbler khác nhiều hiệu suất Hiệu suất 82% ống có đường kính 1.0 mm vị trí mm từ phía ống hấp thụ Ta sử dụng bình Drechsel 100 mL thay cho impinger Trong trường hợp này, sử dụng 50 mL dung dịch hấp thu mẫu, tiến hành làm giống nêu Sau lấy mẫu cho thêm mL H 2O2 30%, thêm mL thuốc thử A Trộn, để yên khoảng 20p Thêm mL thuốc thử B, để yên thêm 20p đo độ hấp thu bước sóng 525 nm Với phương pháp nên sử dụng tiêu chuẩn nước đến 50 mL sau thêm thuốc thử tuowg ứng giống cách làm mẫu để giữ cho điều kiện không đổi Đối với mẫu có nồng độ thấp thêm 10 mL thuốc thử vào mẫu dãy chuẩn mà khơng cần pha lỗng lên 25 mL Điều làm tăng độ nhạy NO làm cản trở phương pháp (5-15%) SO2 cản trở loại bỏ cách oxy hóa H2O2 SO42- 3.4.5 Câu hỏi vấn đề Chuyển đổi nồng độ NO2 xác định khối lượng tỷ lệ pha trộn So sánh nồng độ xác định với tiêu chuẩn trích dẫn Phụ lục III nhận xét Liệt kê nguồn NOx tự nhiên nhân tạo Thảo luận tác động ô nhiễm NOx Các số tỷ lệ bậc nồng độ oxy hóa cho q trình oxy hóa NO HO 2, CH3O2 O3 trương ứng cho bên dưới: Phản ứng k (cm3phântử-1s-1) NO + HO2 NO + CH3O2 NO + O3 8,1.10-12 6,2.10-13 1,6.10-14 Nồng độ oxy -3 (phântửcm ) HO2 = 6.109 CH3O2 = 1.109 O3 = 5.1012 hóa Tính % NO chuyển sang NO2 1s theo chế kết luận đâu chế hiệu cho việc chuyển NO thành NO2 3.4.6 Đế xuất cho dự án Có thể xác định hiệu hấp thụ cách đặt hay nhiều hơn, impinger loạt lấy mẫu Nếu không quan sát thấy NO2 impinger thứ 2, có nghĩa hiệu hấp phụ impiger 100% Nếu khơng có đủ impinger loạt khơng thấy NO2 impinger cuối cùng, giả định tồng hấp thụ impinger 100% Sau tính tốn hiệu hấp thu impinger dùng kết cho xác định típ theo Xác định nồng độ NO2 địa điểm khác như: đô thị, nông thôn, khu dân cư, khu công nghiệp Nhận xét kết Xác định nồng độ NO2 độ cao khác cách lấy lẫu ổ tầng khác nhà cao tầng Đo nồng độ NO2 vị trí thời gian khô hạn mưa kéo dài Kết cho thấy gì? Đều tra quan hệ lượng mưa lượng NO khơng khí Mẫu ngày nhiều mưa bạn vẽ đồ thị biểu diễn nồng độ NO so với tổng lượng mưa (mm) Bạn có lượng mưa ngày qua mẫu NO từ địa phương xác định lượng mưa trung bình thơng qua đài khí tượng học Tính hệ số tương quan xác định mức độ ý nghĩa Trả lời câu hỏi Liệt kê nguồn NOx tự nhiên nhân tạo Nguồn tự nhiên: núi lửa, hoạt động vi khuẩn, cháy sấm sét rừng, Nhân tạo: việc đốt cháy nguyên liệu nhà máy điện, nồi công nghiệp động xe hơi, Thảo luận tác động ô nhiễm NOx NO2 làm thay đổi chức phổi tăng nguy nhiễm trùng đường hô hấp Bệnh nhân bị hen, trẻ người bị bệnh hơ hấp mãn tính đặc biệt nhạy cảm với nhiễm NOx NOx gây nhiễm góp phần tăng mức độ ozone O mặt đất, thành phần sương khói quang hóa ảnh hưởng đến nhiều khu vực thị tồn giới NO2 góp phần tạo mưa acid dễ dàng chuyển đổi sang acid nitric (HNO 3) bầu khí quyển, ... NO làm cản trở phương pháp (5-15%) SO2 cản trở loại bỏ cách oxy hóa H2O2 SO42- 3.4.5 Câu hỏi vấn đề Chuyển đổi nồng độ NO2 xác định khối lượng tỷ lệ pha trộn So sánh nồng độ xác định với tiêu chuẩn... lẫu ổ tầng khác nhà cao tầng Đo nồng độ NO2 vị trí thời gian khô hạn mưa kéo dài Kết cho thấy gì? Đều tra quan hệ lượng mưa lượng NO khơng khí Mẫu ngày nhiều mưa bạn vẽ đồ thị biểu diễn nồng độ