Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 7.1. Khái niệm chung về ô nhiễm không khí Chúng ta không được biết thành phần của không khí sạch. Nhân loại đã sống trên hành tinh này hàng nghìn năm và gây ảnh hưởng đến thành phần của không khí khí quyển thông qua những hoạt động của mình trước khi chúng ta có khả năng đo đạc thành phần của nó một cách khả dĩ. Không khí là một sự pha trộn phức tạp được tạo bởi nhiều hóa chất thành phần. Những thành phần cơ bản của không khí là: - Nitơ (N2) chiếm khỏang 78 %, - Oxi (O2) khỏang 21% và hơi nước ( H 2 O). Trong không khí, Nitơ và Ôxy chiếm khoảng 99%, - Một phần trăm còn lại bao gồm những số lượng vết của những chất khí như: Cacbonic (CO 2 ), Metan (CH 4 ), Hydro (H 2 ), Argon (Ar) và Heli (He)… "Ô nhiễm không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự toả mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi)". 7.2. Những chất gây ô nhiễm không khí Về lý thuyết, không khí đã luôn bị ô nhiễm tới một mức độ nào đó. Hiện tượng tự nhiên như núi lửa, bão, gió, sự phân hủy của thực vật và động vật, và thậm chí những chất sol khí được phát thải từ đại dương làm "ô nhiễm" không khí. Mặc dù vậy, những chất gây ô nhiễm mà chúng ta thường đề cập tới khi nói về sự ô nhiễm không khí là những gì phát sinh như từ các hoạt động của con người. Một chất có thể được xem là chất gây ô nhiễm không khí khi hàm lượng của nó đủ cao, gây tác động đến môi trường. Những tác động này có thể là những tác động đến sức khỏe hoặc phúc lợi: - Một chất gây ô nhiễm có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của con người, thực vật và động vật. - Chất gây ô nhiễm có thể cũng ảnh hưởng đến những vật chất không sống như sơn phủ, kim loại và công trình. Tác động tới môi trường được định nghĩa như một sự thay đổi có hại đo được - hay có thể nhận biết được - kết quả của sự tiếp xúc với chất gây ô nhiễm không khí. Các hoạt động của con người làm thay đổi thành phần ban đầu của không khí. Những hoạt động của động cơ đốt trong, sự đốt cháy của các nhiên liệu hoá thạch và các quá trình sản xuất của con người đã thay đổi thành phần cấu thành của không khí bằng việc thải vào bầu khí quyển nhiều chất gây ô nhiễm. Theo ước tính có hàng trăm chất gây ô nhiễm không khí. Không khí xung quanh: là không khí không bị giới hạn bởi các công trình, mọi ngườ đều trực tiếp hít thở và tiếp xúc với nó. Là bất kỳ phần vô hạn nào của khí quyển. Không khí bên trong: là phần khí quyển bị giới hạn bởi các công trình, sự hít thở và tiếp xúc với nó cũng giới hạn trong phạm vi một nhóm người. Hai dạng cơ bản của các chất gây ô nhiễm không khí là dạng khí và dạng sol khí : - Sol khí, là các hạt vật chất ở dạng rắn và lỏng có kích thước nhỏ như: bụi, khói, cát, phấn hoa, sương mù, tro bay. - Dạng khí bao gồm những chất như: khí oxyt cacbon (CO), Sunfua dioxit (SO 2 ), oxyt nitơ (NO 2 ) và những hợp chất hữu cơ hay dễ bay hơi (VOCs) . . . Những chất gây ô nhiễm có thể cũng được phân loại thành những chất gây ô nhiễm sơ cấp hoặc chất gây ô nhiễm thứ cấp: + Một chất gây ô nhiễm sơ cấp, là chất ô nhiễm được phát thải vào trong khí quyển trực tiếp từ nguồn thải chất gây ô nhiễm đó và giữ nguyên dạng hóa học của nó trong khí quyển. + Chất gây ô nhiễm thứ cấp, được hình thành bởi những phản ứng trong khí quyển của chất gây ô nhiễm sơ cấp ban đầu. Các chất và tác nhân gây ô nhiễm không khí: + Các loại oxit như: NO, NO 2 , SO 2 , CO, H 2 S và các loại khí halogen (clo, brom, iôt). + Các hợp chất flo. + Các chất tổng hợp (ête, benzen). + Các chất lơ lửng (bụi rắn, bụi lỏng, bụi vi sinh vật), nitrat, sunfat, 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 hoá như ozôn, FAN, FB2N, NOX, anđehyt, etylen . + Chất thải phóng xạ. + Nhiệt độ. + Tiếng ồn. Phân loại chất gây ô nhiễm không khí: Những chất gây ô nhiễm không khí còn được phân loại hơn nữa dưới góc độ tác hại của chúng: Những chất gây ô nhiễm Tiêu chuẩn là những chất gây ô nhiễm vừa có tính phổ biến vừa có hại đối với sức khoẻ và phúc lợi con người. Những chất gây ô nhiễm không khí nguy hại là những chất gây ô nhiễm mà được biết hay nghi ngờ gây ra ung thư, hay gây hại nghiêm trong cho sức khỏe như những hiệu ứng tái sản xuất hay những khuyết tật bẩm sinh, Trong TCVN 5938:2005 quy định hàm lượng tối đa cho phép của 36 chất trong danh mục một số chất độc hại trong không khí. Tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh (TCVN 5937-2005) Đơn vị tính:µg/m 3 Chất gây ô nhiễm Trung bình h Trung bình 8h Trung bình 8h T. bình năm Diôxit lưu huỳnh (SO 2 ) 350 - 125 50 Oxít các-bon (CO) 3000 1000 - - Oxit nitơ (NO 2 ) 200 - - 40 Ô zôn (O 3 ) 180 120 80 - Tổng bụi (TSP) 300 - 200 140 Bụi nhỏ ≤10µm (PM 10) - - 150 50 Chi (Pb) - - 1.5 0.5 7.3. Các nguồn gây ô nhiễm không khí 7.3.1. Nguồn tự nhiên - Núi lửa: Núi lửa phun ra những nham thạch nóng và nhiều khói bụi giàu sunfua, mêtan và những loại khí khác. - Cháy rừng: Các đám cháy rừng và đồng cỏ bởi các quá trình tự nhiên xảy ra do sấm chớp, - Bão bụi: Gây nên do gió mạnh và bão, mưa bào mòn đất sa mạc, đất trồng và gió thổi tung lên thành bụi. - Nước biển bốc hơi và cùng với sóng biển tung bọt mang theo bụi muối lan truyền vào không khí. - Các quá trình phân huỷ, thối rữa xác động, thực vật tự nhiên cũng phát thải nhiều chất khí, các phản ứng hoá học giữa những khí tự nhiên hình thành các khí sunfua, nitrit, các loại muối v.v . Các loại bụi, khí này đều gây ô nhiễm không khí. 7.3.2. Nguồn gốc nhân tạo - Hoạt động công nghiệp; - Đốt cháy nhiên liệu hoá thạch và - Hoạt động của các phương tiện giao thông; - Hoạt động trong nông nghiệp; - Hoạt động xây dựng; - Từ nước thải, rác thải… 7.4. Các tác nhân gây ô nhiễm không khí và sự tác động của chúng  Các loại axit như : NO, NO 2 , SO 2 , CO, H 2 S;  Các loại khí halogen ( Clo, Brom, Iôt)  Các hợp chất Flo  Các chất tổng hợp ( ête, benzen)  Các chất lơ lửng (bụi rắn, bụi lỏng, bụi vi sinh vật), nitrat, sunfat, 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, cadimi, .  Khí quang hoá như ozon, FAN, FB2N, NOx, anđehyt, etylen, .  Chất thải phóng xạ  Nhiệt  Tiếng ồn 7.5. Sự lan truyền chất ô nhiễm trong khí quyển Có 3 yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự khuyếch tán chất ô nhiễm không khí là: - Điều kiện khí tượng, - Địa hình khu vực, - Điều kiện nguồn thải. + Điều kiện khí tượng có ảnh hưởng tới sự lan truyền chất gây ô nhiễm không khí gồm: hướng gió, đặc điểm phân bố nhiệt độ khí quyển, độ ẩm và chế độ mưa. Hướng gió là yếu tố cơ bản nhất có ảnh hưởng đến sự lan truyền chất ô nhiễm. + Địa hình khu vực có ảnh hưởng mạnh mẽ tới sự lan truyền chất ô nhiễm. Địa hình ảnh hưởng trực tiếp đến đặc điểm phân bố profil nhiệt của khí quyển và hướng gió của khu vực. Điều kiện nguồn thải có ảnh hưởng mạnh tới sự khuếch tán chất ô nhiễm chịu ảnh hưởng mạnh của địa hình, tốc độ gió, . 7.6. Quy mô không gian của ô nhiễm không khí 7.6.1. Hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu + Hiệu ứng nhà kính: Nhiệt độ bề mặt trái đất được tạo nên do sự cân bằng giữa năng lượng mặt trời đến bề mặt trái đất và năng lượng bức xạ của trái đất vào khoảng không gian giữa các hành tinh. Năng lượng mặt trời chủ yếu là các tia sóng ngắn dễ dàng xuyên qua cửa sổ khí quyển. Trong khi đó, bức xạ của trái đất với nhiệt độ bề mặt trung bình +16 o C là sóng dài có năng lượng thấp, dễ dàng bị khí quyển giữ lại. Các tác nhân gây ra sự hấp thụ bức xạ sóng dài trong khí quyển là khí CO 2 , bụi, hơi nước, khí mêtan, khí CFC v.v . "Kết quả của sự của sự trao đổi không cân bằng về năng lượng giữa trái đất với không gian xung quanh, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ của khí quyển trái đất. Hiện tượng này diễn ra theo cơ chế tương tự như nhà kính trồng cây và được gọi là Hiệu ứng nhà kính". Các biểu hiện của sự biến đổi khí hậu trái đất gồm:  Sự nóng lên của khí quyển và trái đất nói chung.  Sự thay đổi thành phần và chất lượng khí quyển có hại cho môi trường sống của con người và các sinh vật trên trái đất.  Sự dâng cao mực nước biển do tan băng dẫn tới sự ngập úng của các vùng đất thấp, các đảo nhỏ trên biển.  Sự di chuyển của các đới khí hậu tồn tại hàng nghìn năm trên các vùng khác nhau của trái đất dẫn tới nguy cơ đe doạ sự sống của các loài sinh vật, các hệ sinh thái và hoạt động của con người.  Sự thay đổi cường độ hoạt động của quá trình hoàn lưu khí quyển, chu trình tuần hoàn nước trong tự nhiên và các chu trình sinh địa hoá khác.  Sự thay đổi năng suất sinh học của các hệ sinh thái, chất lượng và thành phần của thuỷ quyển, sinh quyển, các địa quyển 7.6.2. Tầng Ôzôn Khí Ôzôn gồm 3 nguyên tử Oxy (O 3 ). Tầng bình lưu nằm trên tầng đối lưu với ranh giới trên dao động trong khoảng độ cao 50 km. Ở độ cao khoảng 25 km trong tầng bình lưu tồn tại một lớp không khí giàu khí Ôzôn thường được gọi là tầng Ôzôn. Hàm lượng khí Ôzôn trong không khí rất thấp, chiếm một phần triệu, chỉ ở độ cao 25 - 30 km, khí Ôzon mới đậm đặc hơn (chiếm tỉ lệ 1/100.000 trong khí quyển). Người ta gọi tầng khí quyển ở độ cao này là tầng Ôzôn. Nếu tầng Ôzôn bị thủng, một lượng lớn tia tử ngoại sẽ chiếu thẳng xuống Trái đất. Con người sống trên Trái đất sẽ mắc bệnh ung thư da, thực vật không chịu nổi nhiều tia tử ngoại chiếu vào sẽ bị mất dần khả năng miễn dịch, các sinh vật dưới biển bị tổn thương và chết dần. Bởi vậy các nước trên thế giới đều rất lo sợ trước hiện tượng thủng tầng Ôzôn. Sự tạo thành Ôzôn:  Ôzôn trong bầu khí quyển được tạo thành khi các tia cực tím chạm phải các phân tử ôxy (O 2 ), chứa hai nguyên tử ôxy, tạo thành hai nguyên tử Ôxy đơn, được gọi là Ôxy nguyên tử. Ôxy nguyên tử kết hợp cùng với một phân tử Ôxy tạo thành Ôzôn. Phân tử Ôzôn có hoạt tính cao, khi bị tia cực tím chạm phải, lại tách ra thành phân tử ôxy và một ôxy nguyên tử, một quá trình liên tục gọi là chu kỳ Ôxy-Ôzôn.  Trước khi bắt đầu xu hướng suy giảm Ôzôn, lượng Ôzôn trong tầng bình lưu được giữ ổn định nhờ vào cân bằng giữa tạo thành và phân hủy các phân tử Ôzôn nhờ vào tia cực tím. Sự phân hủy Ôzôn:  Ôzôn có thể bị phá hủy bởi các nguyên tử clo, flo hay brôm trong bầu khí quyển. Các nguyên tố này có trong một số hợp chất bền nhất định, đặc biệt là chlorofluorocacbon (CFC), đi vào tầng bình lưu và được giải phóng bởi các tia cực tím. CCl 2 F 2 Cl + CClF 2 Diclodiflometan nguyen tử Clo Clodiflomethyl Cl + O 3 ClO + O 2 Oxyt monoclorua AS Sự suy giảm tầng Ôzôn là hiện tượng giảm lượng Ôzôn trong tầng bình lưu. Từ năm 1979 cho đến năm 1990 lượng Ôzôn trong tầng bình lưu đã suy giảm vào khoảng 5%. Vì lớp Ôzôn ngăn cản phần lớn các tia cực tím có hại không cho xuyên qua bầu khí quyển Trái đất, sự suy giảm Ôzôn đang được quan sát thấy và các dự đoán suy giảm trong tương lai đã trở thành một mối quan tâm toàn cầu, dẫn đến việc công nhận Nghị định thư Montreal hạn chế và cuối cùng chấm dứt hoàn toàn việc sử dụng và sản xuất các hợp chất cácbon của Clo và Flo (CFC - chlorofluorocacbons) cũng như các chất hóa học gây suy giảm tầng Ôzôn khác như Tetracloritcacbon, các hợp chất của brôm (halon) và Methylchloroform. Hậu quả của giảm sút Ôzôn:  Vì tầng ôzôn hấp thụ tia cực tím từ mặt trời, giảm sút tầng ôzôn dự đoán sẻ cường độ tia cực tím ở bề mặt Trái Đất, có thể dẫn đến nhiều thiệt hại bao gồm cả gia tăng bệnh ung thư da.  Các tia bức xạ cực tím có năng lượng cao được hấp thụ bởi ôzôn được công nhận chung là một yếu tố tham gia tạo thành các khối u ác tính (ung thư da). Thí dụ như theo một nghiên cứu, tăng 10% các tia cực tím có năng lượng cao được liên kết với tăng 19% các khối u ác tính ở đàn ông và 16% ở phụ nữ.  Tăng cường bức xạ tia cực tím có thể cũng ảnh hưởng đến mùa màng. Sản lượng nhiều loại cây trồng có tầm quan trọng về kinh tế như lúa phụ thuộc vào quá trình cố định nitơ của vi khuẩn lam cộng sinh ở rễ cây. Mà vi khuẩn lam rất nhạy cảm với ánh sáng cực tím và có thể bị chết khi hàm lượng tia cực tím gia tăng. 7.6.3. Mưa axit Mưa axit là gì? Mưa axit được phát hiện ra đầu tiên vào năm 1948 tại Thuỵ Điển. Nguyên nhân là vì con người đốt nhiều than đá, dầu mỏ. Trong than đá và dầu mỏ thường chứa một lượng lưu huỳnh, còn trong không khí lại rất nhiều khí nitơ. Trong quá trình đốt có thể sinh ra các khí Sunfua đioxit (SO 2 ), Nitơ đioxit (NO 2 ). Các khí này hoà tan với hơi nước trong không khí tạo thành các hạt axit sunfuaric (H 2 SO 4 ), axit nitơric (HNO 3 ). Khi trời mưa, các hạt axit này tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH của nước mưa giảm. Nếu nước mưa có độ pH dưới 5,6 được gọi là mưa axit. Do có độ chua khá lớn, nước mưa có thể hoà tan được một số bụi kim loại và ôxit kim loại có trong không khí như ôxit chì, . làm cho nước mưa trở nên độc hơn đối với cây cối, vật nuôi và con người. Sự hình thành mưa axit  Mưa axit ảnh hưởng xấu tới các thuỷ vực (ao, hồ). Các dòng chảy do mưa axit đổ vào hồ, ao sẽ làm độ pH của hồ, ao giảm đi nhanh chóng, các sinh vật trong hồ, ao suy yếu hoặc chết hoàn toàn. Hồ, ao trở thành các thuỷ vực chết.  Mưa axit ảnh hưởng xấu tới đất do nước mưa ngầm xuống đất làm tăng độ chua của đất, hoà tan các nguyên tố trong đất cần thiết cho cây như canxi (Ca), Magiê (Mg), . làm suy thoái đất, cây cối kém phát triển. Lá cây gặp mưa axit sẽ bị "cháy" lấm chấm, mầm sẽ chết khô, làm cho khả năng quang hợp của cây giảm, cho năng suất thấp.  Mưa axit còn phá huỷ các vật liệu làm bằng kim loại như sắt, đồng, kẽm, . làm giảm tuổi thọ các công trình xây dựng. . của không khí bằng việc thải vào bầu khí quyển nhiều chất gây ô nhiễm. Theo ước tính có hàng trăm chất gây ô nhiễm không khí. Không khí xung quanh: là không. không khí giàu khí Ôzôn thường được gọi là tầng Ôzôn. Hàm lượng khí Ôzôn trong không khí rất thấp, chiếm một phần triệu, chỉ ở độ cao 25 - 30 km, khí Ôzon