ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG TIỂU LUẬN Mưa axit BỘ MƠN Cơ sở mơi trường, đất, nước, khơng khí Người thực HOÀNG NGỌC THI NGUYỄN NHẬT ĐẠT GVHD: T.S Phạm Thị Việt Anh Hà Nội, tháng 11 năm 2017 Mưa Axit Khái niệm Mưa axit tượng mưa mà nước mưa có độ pH dới 5,6 tạo lượng khí thải SO NOx từ trình phát triển sản xuất người tiêu thụ nhiều than đá, dầu mỏ nguyên liệu tự nhiên khác Lịch sử mưa axit Ảnh hưởng ăn mòn khơng khí thành phố bị nhiễm có tính axit lên đá vơi đá hoa ghi nhận vào kỷ 17 John Evelyn, ơng cho điều kiện đá hoa Arundel Kể từ cách mạng cơng nghiệp, phát thải khí đioxit lưu huỳnh ôxit ni-tơ vào khí tăng lên Năm 1852, Robert Angus Smith người đưa mối quan hệ mưa a-xít nhiễm khí Manchester, Anh Mặc dù mưa axit phát năm 1853, đến cuối thập niên 1960 nhà khoa học bắt đầu quan sát nghiên cứu tượng rộng rãi Thuật ngữ "mưa axit" Robert Angus Smith đưa năm 1872 Canadian Harold Harvey người nghiên cứu hồ "chết" Việc nâng cao nhận thức cộng đồng mưa axit Hoa Kỳ tăng cao thập niên 1970 sau tờ The New York Times cho đăng tải báo cáo Hubbard Brook Experimental Forest New Hampshire tác động tiêu cực đến môi trường mưa axit Các số liệu pH ghi nhận thường xuyên nước mưa nước sương 2,4 khu vực công nghiệp hóa Mưa axit cơng nghiệp vấn đề quan trọng Trung Quốc Nga khu vực hướng gió chúng Những khu vực đốt nhiên liệu than chứa lưu huỳnh để cấp nhiệt phát điện Vấn nạn mưa axit không tăng theo tốc độ phát triển dân số công nghiệp mà ngày trở nên phân bố rộng rãi Việc sử dụng ống khói cao để giảm ô nhiễm góp phần phát tán mưa axit cách thải khí thải vào khu vực tuần hồn khí ֎ Ở Việt Nam Ở Việt Nam xuất mưa axit bán đảo Cà Mau năm 1998 Tỉnh Cà Mau Việt Nam khu cơng nghiệp phát triển, ngun nhân gây mưa axit tấc động cục như: hoạt động giao thông vận tải, nạn cháy rừng, đốt rừng … cần phải xem xét đến tác động khác khói cơng nghiệp, hoạt động núi lửa nguyên nhân xuất phát từ vùng lân cận Indonesia, Philipines, Malaysia… gió mang đến Hiện nay, tình trạng mưa axit tăng lên đáng kể Mưa axit tập trung chủ yếu thành phố lớn khu công nghiệp, khu chế xuất: Hà Nội, Hải Phòng, Việt Trì, Đà Nẵng, Cần Thơ, thành phố Hồ Chí Minh, Bình Dương,… + Tại khu vực thành phố Cần Thơ, tần suất xuất mưa axit trung bình mười năm lên đến 58% + Ở Tây Ninh tần suất xuất mưa axit trung bình mười năm số 57,9% Nguyên nhân - Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tượng mưa axit phun trào núi lửa hay đám cháy… Nhưng nguyên nhân người - Con người đốt nhiều than đá, dầu mỏ mà than đá dầu mỏ thường chứa lượng lưu huỳnh, khơng khí lại chứa nhiều khí nitơ - Nguyên nhân tượng mưa axit gia tăng lượng oxit lưu huỳnh nitơ khí hoạt động người gây nên Ơtơ, nhà máy nhiệt điện số nhà máy khác đốt nhiên liệu xả khí SO2 vào khí Nhà máy luyện kim, nhà máy lọc dầu xả khí SO2 Trong khí xả, ngồi SO2 có khí NO khơng khí tạo nên nhiệt độ cao phản ứng đốt nhiên liệu Các loại nhiên liệu than đá, dầu khí mà dùng có chứa S N Khi cháy mơi trường khơng khí có thành phần O 2, chúng biến thành SO2 NO2, dễ hòa tan nước Trong trình mưa, tác dụng xạ môi trường, oxit phản ứng với nước khí để hình thành axit H2SO4, axit Sunfur, axit Nitric Chúng lại rơi xuống mặt đất với hạt mưa hay lưu lại khí mây trời Chính axit làm cho nước mưa có tính axit Quá trình tạo nên mưa axit Trong thành phần chất đốt tự nhiên than đá dầu mỏ có chứa lượng lớn lưu huỳnh, khơng khí lại chứa nhiều nitơ Q trình đốt sản sinh khí độc hại như:lưu huỳnh đioxit (SO2) nitơ đioxit (NO2) Các khí hòa tan với nước khơng khí tạo thành axit sunfuric (H2SO4) axit nitric(HNO3) Khi trời mưa, hạt axitnày tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH nước mưa giảm Nếu nước mưa có độ pH 5,6 gọi mưa axit Do có độ chua lớn, nước mưa hồ tan số bụi kim loại ơxit kim loại có khơng khí ơxit chì, làm cho nước mưa trở nên độc cối, vật nuôi người Quá trình diễn theo phản ứng hố học sau đây: • Lưu huỳnh: S + O2 → SO2; Quá trình đốt cháy lưu huỳnh khí oxi sinh lưu huỳnh điơxít SO2 + OH· → HOSO2·; Phản ứng hoá hợp lưu huỳnh điơxít hợp chất gốc hiđrơxit HOSO2· + O2 → HO2· + SO3; Phản ứng hợp chất gốc HOSO2· O2 cho hợp chất gốc HO2· SO3 (lưu huỳnh triơxít) SO3(k) + H2O(l) → H2SO4(l); Lưu huỳnh triơxít SO3 phản ứng với nước tạo axit sulfuric H2SO4 Đây thành phần chủ yếu mưa axit • Nitơ: N2 + O2 → 2NO; 2NO + O2 → 2NO2; 3NO2(k) + H2O(l) → 2HNO3(l) + NO(k); Axít nitric HNO3 thành phần mưa axit Tác hại mưa axit Mưa axit rửa trơi gần tồn chất dinh dưỡng sinh vật có lợi, làm sức đề kháng yếu khiến dễ mắc bệnh nhiễm kí sinh trùng Phát Đức năm 1984 cho thấy, nửa cánh rừng miền Tây nước vào thời kỳ bị phá hủy với mức độ khác sản lượng gỗ bị hủy ước tính khoảng 800 triệu đôla Hay Thụy Sĩ bị thiệt hại khoảng 12 triệu (chiếm 14% diện tích rừng), Hà Lan diện tích rừng bị phá hủy lên đến 40% Sở dĩ mưa axit "giết hại" khu rừng, chúng rửa trơi tồn chất dinh dưỡng vi sinh vật có lợi, làm yếu sức đề kháng cối, khiến dễ bị mắc bệnh nhiễm ký sinh trùng Lá gặp mưa axit bị "cháy" lấm chấm, mầm chết khơ… Thơng lồi đặc biệt nhạy cảm với mưa axit - Mưa axit ảnh hưởng xấu tới đất nước mưa ngấm xuống đất tăng độ chua đất, hòa tan nguyên tố cần thiết cho canxi (Ca), magiê (Mg), … làm tăng độ linh động ion kim loại độc hại Al3+, Mn2+, … làm suy thoái đất, cối phát triển Lá gặp mưa axit bị cháy lấm chấm, mầm chết khô làm cho khả quang hợp giảm, cho suất thấp Ngoài nước mưa ngấm sâu xuống đất ảnh hưởng đến nguồn nước ngầm, gây nhiễm nguồn nước ngầm - Mưa axit ảnh hưởng xấu tới sơng, hồ, axit hóa sơng hồ Lượng mưa axit đổ vào sông, hồ làm pH giảm, sinh vật sống bị suy yếu chết hồn tồn Hậu sơng, hồ bị biến đổi môi trường nước trở thành thủy vực chết - Mưa axit ảnh hưởng xấu đến kiến trúc ngồi trời tòa nhà, di tích lịch sử, tượng, đặc biệt tượng làm đá vôi đá cẩm thạch bị lở loét bề mặt, bị ăn mòn mạnh Điều thường thấy bia mộ cũ, nơi mưa axit có thẻ làm chữ khắc khó đọc khơng đọc được, làm tăng tỷ lệ ăn mòn kim loại, đặc biệt sắt, thép, đồng, … làm giả tuổi thọ cơng trình xây dựng - Mưa axit ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người Nước mưa phản ứng với hợp chất hóa học tự nhiên hình thành chất độc hại, thấm vào nước uống thâm nhập vào chuỗi thực phẩm Thực phẩm ô nhiễm gây tổn hại nghiêm trọng dây thần kinh trẻ em, dẫn đến tổn thương não nghiêm trọng, chí tử vong Ngồi hạt bụi axit khơ gây bệnh hen suyễn, viêm phế quản, bệnh hô hấp bệnh tim → Mưa axit có nhiều tác hại có lợi ích đáng kể Tuy nhiên, điều tra toàn cầu cho thấy thành phần sunfua mưa ngăn cản Trái Đất ấm lên, việc tác động vào q trình sản xuất khí metan tự nhiên vi khuẩn đầm lầy Metan chiếm 22% yếu tố gây hiệu ứng nhà kính Và vi khuẩn đầm lầy thủ phạm sản xuất Chúng tiêu thụ chất (gồm hydro axetat) than bùn, giải phóng methane vào khí Nhưng đầm lầy ngồi vi khuẩn sinh methane, có vi khuẩn ăn sunphua cạnh tranh thức ăn với chúng Khi mưa axit đổ xuống, nhóm vi khuẩn sử dụng sunphua, đồng thời tiêu thụ phần chất dành cho vi khuẩn sinh methane Do vậy, vi khuẩn sinh methane bị "đói" sản xuất khí nhà kính Nhiều thí nghiệm cho thấy phần sunphua lắng đọng làm giảm trình sinh methane tới 30% * Mưa a-xít phát năm 1952 đến năm 1960 nhà khoa học bắt đầu quan sát nghiên cứu tượng Thuật ngữ "mưa axit" đặt Robert Angus Smith vào năm 1972 Người ta thấy mưa axit nguy hại đến môi trường sống, xây dựng, bảo tồn di tích lịch sử Khu vực ảnh hưởng Nơi bị ảnh hưởng đáng kể mưa axit toàn cầu bao gồm hầu hết Đơng Âu từ Ba Lan phía bắc vào Scandinavia, thứ ba phía đơng Hoa Kỳ, đông nam Canada Vùng bị ảnh hưởng khác bao gồm bờ biển đông nam Trung Quốc Đài Loan Biện pháp khắc phục Những mưa đầu mùa có nguy chứa nhiều chất bẩn nhất, có axit H 2SO4, HNO3 … Do đó, không nên hứng nước mưa đầu mùa để sinh hoạt Một điều nghịch lý biện pháp chống ô nhiễm, áp dụng khu vực xung quanh sở sản xuất điện, lại góp phần gieo rắc mưa axit diện rộng Do nhà máy buộc phải xây ống khói thật cao nhằm tránh nhiễm cho mơi trường địa phương, hóa chất gây mưa axit lan tỏa xa hàng trăm, chí hàng nghìn km khỏi nguồn Để giảm lượng khí thải SO2 từ nhà máy nhiệt điện xuống 7,84 tỷ năm 2020, trước năm 2005, 80% nhà máy nhiệt điện phải lắp đặt thiết bị khử sunfua Đây giải pháp hạn chế mưa axit mà nhà nước Trung Quốc đề năm ngoái Các nhà máy nhiệt điện lắp đặt thiết bị bán điện với giá cao Tuy nhiên, quy định không dễ thực nhà máy nhiệt điện lâu đời Rất số nhà máy lắp đặt thiết bị khử sunphua để lắp đặt hệ thống khử sunphua hiệu khoản tiền trị giá 1/3 tổng đầu tư xây dựng nhà máy nhiệt điện Họ bị phạt phải lắp đặt hệ thống khử sunphua Năm ngối, Chính phủ Trung Quốc tăng lượng phạt khí thải SO từ 210 NDT lên 420 NDT/tấn, năm tới mức phạt 630 NDT Ở tỉnh Quý Châu, có số nhà máy nhiệt điện lắp đặt thiết bị Các chuyên gia cho rằng, phủ nên đầu tư thêm tiền để nâng cấp nhà máy lâu đời Giải pháp kỹ thuật - Đốt tầng sôi làm giảm lượng lưu huỳnh phát từ sản xuất lượng - Kiểm sốt khí thải xe cộ làm giảm lượng khí thải oxit nitơ từ xe có động - Cần tuân thủ nghiêm ngặt quy định phát thải nhằm hạn chế tối đa phát tán SOx NOx vào khí - Nâng cao chất lượng nhiên liệu hóa thạch cách loại bỏ triệt để lưu huỳnh nitơ có dầu mỏ than đá trước sử dụng - Tìm kiếm thay dần nhiên liệu hóa thạch nhiên liệu hydro, sử dụng loại lượng tái tạo thân thiện với môi trường - 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 NOx (DeNOx) SOx nhằm hạn chế đến mức thấp lượng khí thải Điều ước quốc tế Một số điều ước quốc tế vận chuyển tầm xa chất nhiễm khí thống ví dụ, phát thải Sulphur Giảm Nghị định thư theo Công ước dài độ ô nhiễm không khí xuyên biên giới Canada Mỹ ký Hiệp định chất lượng khơng khí năm 1991 Hầu châu Âu Canada ký kết điều ước Tài liệu tham khảo E S de Beer, ed The Diary of John Evelyn, III, 1955 (ngày 19 tháng năm 1667) p 495 Likens, G E and Bormann, F H (1974) “Acid Rain: A Serious Regional Environmental Problem” 3 Ed Hatier (1993) "Mưa axit châu Âu" Liên hợp quốc Chương trình Mơi trường GRID Arendal Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (2008) "Clean Air Thị trường 2008 bật" Galloway, JN; Dianwu, Z; Jiling, X; Likens, GE (1987) “Acid rain: China, United States, and a remote area” ... khí SO2 vào khí Nhà máy luyện kim, nhà máy lọc dầu xả khí SO2 Trong khí xả, ngồi SO2 có khí NO khơng khí tạo nên nhiệt độ cao phản ứng đốt nhiên liệu Các loại nhiên liệu than đá, dầu khí mà dùng... khơng khí lại chứa nhiều khí nitơ - Nguyên nhân tượng mưa axit gia tăng lượng oxit lưu huỳnh nitơ khí hoạt động người gây nên Ơtơ, nhà máy nhiệt điện số nhà máy khác đốt nhiên liệu xả khí SO2... Kể từ cách mạng công nghiệp, phát thải khí đioxit lưu huỳnh ơxit ni-tơ vào khí tăng lên Năm 1852, Robert Angus Smith người đưa mối quan hệ mưa a-xít nhiễm khí Manchester, Anh Mặc dù mưa axit phát