tiểu luận kinh tế môi trường mưa axit thực trạng, nguyên nhân và đề xuất giải pháp hạn chế, ngăn ngừa tác hại của mưa axit

1 LỜI NÓI ĐẦU Thế giới ngày hội nhập phát triển, song song với tiến khoa học - kỹ thuật, phát triển kinh tế- xã hội, việc lạm dụng mức nguồn tài nguyên… người làm cho môi trường sống ngày thay đổi trở nên tồi tệ Những năm gần người phải quan tâm nhiều đến vấn đề ô nhiễm môi trường, tàn khốc thiên tai tượng thiên nhiên Một vấn đề ý nhiều mưa axit Mưa tượng thiên nhiên phổ biến nguồn cung cấp nước tự nhiên quan trọng Vì vậy, xảy tượng mưa axit, phạm vi ảnh hưởng rộng lớn khó kiểm sốt Tuy nhiên, thật khó để dự báo tránh khỏi mưa axit không thực quan tâm đến ảnh hưởng Ý thức vấn đề này, Nhóm chọn đề tài “Mưa axit: Thực trạng, nguyên nhân đề xuất giải pháp hạn chế, ngăn ngừa tác hại mưa axit Việt Nam” làm đề tài nghiên cứu cho môn Kinh tế môi trường Bài nghiên cứu bao gồm chương: Chương I Tổng quan mưa axit Chương II Tác động mưa axit Chương III Đề xuất biện pháp hạn chế ngăn ngừa tác hại mưa axit Việt Nam Bài nghiên cứu cung cấp nhìn tổng quan mưa axit nhấn mạnh vào tác hại khó đo lường mưa axit, từ đề xuất giải pháp khuyến khích giảm thiểu tác nhân gây mưa axit biện pháp ngăn ngừa, phòng tránh tối đa tác động xấu mưa axit Việt Nam CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MƯA AXIT 1.1 Khái niệm Trong khí ln tồn chất khí gốc axit SO x NOx Dưới tác động xạ mặt trời, chất khí dễ hịa tan phản ứng với nước tạo thành axit mạnh axit sunfuric nitric Trong khí quyển, axit tồn dạng sol khí * với mây ( sol khí: hay aerosol - hệ keo hạt chất rắn giọt chất lỏng, khơng khí chất khí khác Aerosol có nguồn gốc từ tự nhiên từ người Ví dụ cho sol khí tự nhiên sương mù, dịch tiết rừng mạch nước phun Khi xảy mưa, axit rơi với hạt mưa xuống đất Vì vậy, nước mưa tự nhiên chưa lượng axit định Trong hóa học, độ axit độ kiềm chất thường biểu đại lượng gọi thơng số pH Các chất có pH < có tính axit, giá trị nhỏ tính axit mạnh Hiện cịn nhiều tranh cãi việc xác định trị số pH giới hạn để định nghĩa mưa axit Theo định nghĩa Ủy ban Kinh tế châu Âu (ECE), mưa có chứa axit (H2SO4 HNO3) với pH < 5,5 mưa axit Tuy vây, quy định giá trị giới hạn pH ứng với mưa axit nước khác có khác nhau, ví dụ Mỹ quy định mưa axit trận mưa có pH =< 5.0 Còn Ấn độ, Indonesia, Hàn Quốc, Thái Lan, tiêu tương ứng với pH =< 5.6 Hiện nay, người ta thống lấy giá trị pH = 5,6 (là giá trị pH dung dịch axit cacbonic bão hòa nước cất) làm giới hạn để định nghĩa mưa axit Tất mưa có độ pH < 5,6 xem mưa axit Tóm lại, mưa axit tượng mà nước mưa có độ pH 5,6, tạo lượng khí thải CO2, SO2 NOx hịa tan nước mưa Mưa axit tồn dạng: lắng đọng khô lắng đọng ướt Lắng đọng khô hợp chất axit kết hợp với hạt bụi sol khí rơi xuống bề mặt đất trọng lực Lắng đọng ướt hợp chất axit chủ yếu rơi xuống theo mưa sương mù 1.2 Nguyên nhân Nguyên nhân mưa axit nước mưa có hịa tan khí SO2, SO3, NO, NO2, N2O Các khí hịa tan nước mưa tạo axit tương ứng chúng, làm cho độ pH thấp gây nên tượng mưa axit Các khí có nguồn gốc từ tự nhiên hoạt động núi lửa, chủ yếu chúng thải từ hoạt động người Theo tính tốn, 5% oxit nitơ phát q trình tự nhiên, q trình cơng nghiệp phát 32%, vận chuyển xe cộ chịu trách nhiệm với 43% Có nhiều cách phân loại nguyên nhân gây mưa axit, vào nguồn gốc phát sinh loại khí trên, chia làm nhóm nguyên nhân sau: 1.2.1 Nguyên nhân tự nhiên 1.2.1.1 Do hoạt động núi lửa Núi lửa phun trào gây mưa axit cách giải phóng chất nhiễm vào khơng khí Hoạt động núi lửa phun lượng khổng lồ chất nhiễm có NOx ( chủ yếu N2O, NO), H2S SO2 Những chất độc hại lan rộng khắp giới thơng qua luồng khí hẹp biến thành mưa axit khu vực cách xa núi lửa 1.2.1.2 Do cháy rừng diện rộng Các vụ cháy rừng khắp giới góp phần khơng nhỏ việc làm trầm trọng thêm tình trạng mưa axit Cháy rừng nguyên nhân tự nhiên hoạt động thiếu ý thức người, tạo chất nhiễm khói, bụi, khí SOx, NOx, CO Những đám cháy khổng lồ thải bầu khí lượng lớn khí CO2 SO2, khiến nguy xảy trận mưa axit vùng lận cận tăng lên 1.2.1.3 Do phân hủy chất hữu tự nhiên Quá trình lên men chất hữu khu vực bãi rác, đầm lầy, trình phân hủy xác động thực vật chết nguồn gốc sinh khí metan (CH 4), hợp chất gây mùi hôi thối hợp chất nitơ (ammoniac – NH3), hợp chất lưu huỳnh ( hydrosunfua – H2S, mecaptan) Các hợp chất lẫn khơng khí mưa rơi xuống làm tăng độ axit mưa 1.2.1.4 Nguyên nhân khác Một lượng lớn khí Nitơ Oxit tạo xảy sấm chớp Khi sấm chớp xảy ra, khí Oxi Ozone có sẵn khơng khí phản ứng với khí Nitơ (khí chiếm gần 70% thành phần khơng khí) Khí dễ dàng tan nước mưa Ngồi ra, khu vực gần biển thường hay xảy tượng mưa axit - đất liền, gió biển đưa ion Cl vào đất liền hịa tan khơng khí tầng cao Trên tầng mây cao, nhiệt độ áp suất thích hợp, + - muối NaCl bị phân hủy thành ion Na Cl lơ lửng không khí Khi mưa - rơi xuống, Cl bị hịa tan tạo thành HCl nước mưa rơi xuống mặt đất 1.2.2 Nguyên nhân nhân tạo 1.2.2.1 Do hoạt động sản xuất Hoạt động sản xuất công nghiệp người nguyên nhân lớn khiến cho tình trạng mưa axit trở nên ngày nghiêm trọng Các ngành thải nhiều khí gây mưa axit (Oxit cacbon, oxit lưu huỳnh, oxit nitơ…) ngành nhiệt điện, luyện kim (nhất thép), lọc dầu, sản xuất hóa chất, ngành sản xuất gốm sứ, thủy tinh, vật liệu xây dựng… Các ngành có đặc điểm chung quy trình sản xuất có nhiều giai đoạn sử dụng lò nung nồi đốt nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ, khí đốt…) Chính việc đốt nhiên liệu thải lượng khổng lồ khí CO2, SO2, NOx khiến tình trạng mưa axit xảy ngày nhiều với hậu ngày nặng nề, khu cơng nghiệp truyền thống, nơi chưa có biện pháp thay nhiên liệu hóa thạch đầu vào Mặt khác, hệ thống ống khí thải vươn lên cao khiến luồng khí thải lan khu vực rộng xung quanh, khiến diện tích có nguy bị mưa axit rộng khó kiểm sốt Ngồi ra, hoạt động nơng nghiệp góp phần khơng nhỏ việc thải khí gây mưa axit qua hoạt động phun thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, sử dụng phân bón cho trồng có chứa hợp chất Nitơ (phân đạm) Các hợp chất hóa học phân hủy chuyển hóa khơng hết tự nhiên tạo thành hợp chất oxit nitơ lơ lửng khơng khí 1.2.2.2 Do hoạt động giao thơng Ở nơi có mật độ giao thông dày đặc thành phố lớn, đô thị trung tâm, mức độ ô nhiễm không khí có thời điểm cịn lên đến mức báo động Chứng tỏ khơng khí chứa nhiều chất có hại cho sức khỏe, mà phần lớn CO2, SO2 NOx sinh đốt cháy nhiên liệu xăng, dầu… Các khí lơ lửng khơng khí có mưa rơi xuống để hịa tan chúng Đó lí mưa đầu mùa thường có độ axit lớn so với thời điểm khác Ngồi ra, lượng khí thải sinh phương tiện giao thông lớn máy bay, tàu hỏa hay tàu biển góp phần làm tăng lượng khí thải khơng khí 1.2.2.3 Do sinh hoạt đời sống người Các hoạt động sinh hoạt ngày người nấu nướng, sưởi ấm, hoạt động du lịch, vui chơi giải trí sản sinh lượng khơng nhỏ khí nhà kính, nguồn gốc mưa axit 1.3 Quá trình hình thành mưa axit tự nhiên 1.3.1 Cơ chế tạo mưa Hơi nước bốc lên từ sông, hồ, ao bị lạnh dần, nước ngưng tụ thành nước nhỏ, tạo thành mây Gặp điều kiện thuận lợi, nước tiếp tục ngưng tụ, làm hạt nước to dần rơi xuống đất thành mưa 1.3.2 Quá trình hình thành mưa axit Trong thành phần chất đốt tự nhiên 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 như: lưu huỳnh đioxit (SO2) 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 Nước mưa axit có độ pH 5,6 Do có độ chua lớn, nước mưa hồ tan số bụi kim loại oxit kim loại có khơng khí oxit chì, làm cho nước mưa trở nên độc cối, vật nuôi người Quá trình diễn theo phản ứng hoá học sau đây:  Lưu huỳnh: S +O2→SO2 Q trình đốt cháy lưu huỳnh khí oxi sinh lưu huỳnh đioxit SO2 + OH → HOSO2 Phản ứng hoá hợp lưu huỳnh đioxit hợp chất gốc hiđroxit HOSO2 + O2 → HO2 + SO3 Phản ứng hợp chất gốc HOSO2 O2 cho hợp chất gốc HO2 SO3 (lưu huỳnh trioxit) 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) Axit nitric HNO3 thành phần mưa axit 1.4 Tình trạng mưa axit xảy giới 1.4.1 Mưa axit phát nào? Cơn mưa axit phát Na - Uy vào năm 50 kỷ XX tượng nhiều loài cá hồ Na - Uy bị thối hóa, năm Thụy Điển phát 4.000 hồ khơng có cá; 9.000 hồ bị phần lớn loài cá sinh sống, 20.000 hồ khác bị biến đổi môi trường nước Mưa axit 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 1.4.2 Sự phân bố mưa axit giới Hình 1.1 Lược đồ biểu phân bố mưa axit giới Nguồn: “Countries most affected by acid rain”, xem bracketsmackdown.com Mưa axit không phân bố đồng mà tập chung vài khu vực định, thường khu vực ven biển có mức độ phát triển ngành cơng nghiệp cao Những vùng có vĩ độ cao ngồi mưa axit cịn xảy tượng lắng đọng khơ kết thời tiết, lạnh, hanh, mưa Các khu vực xảy mưa axit nặng nề (giá trị pH thấp nhất) nằm vùng Đông Bắc Hoa Kỳ, Nam Mỹ, Tây Phi, nước châu Á Ấn Độ, Trung Quốc, Phần Đông Bắc Hoa Kì nơi tập trung lượng mưa axit số lượng lớn nhà máy nhà máy nhiệt điện Cũng khu vực đó, phần Đơng Nam Canada bị ảnh hưởng nhà máy khu vực Toronto-Hamlinton Trung Âu bán đảo Scandanavia (Thủy Điển, Phần Lan, Nauy) bị ảnh hưởng mưa axit từ nhà máy công nghiệp Anh tác động luồng khí đưa lượng khí vào đất liền Các khu vực khác bị ảnh hưởng mạnh mưa axit khu vực Tây Phi, Đông Bắc Đông Nam Á, nơi bắt đầu có tăng trưởng mạnh mẽ ngành cơng nghiệp, khai khoáng lượng 1.4.3 Cường độ mưa axit ghi nhận Hình 1.2 Lược đồ thể phân bố mức độ mưa axit Nước Mỹ Nguồn: Acid Rain, xem water.usgs.gov Theo thống kê đến năm 2016, độ pH trung bình vùng Đông Bắc nước Mỹ tăng lên đáng kể mức 4.3 Mức độ mưa axit mạnh ghi nhận Wheeling, phía tây Virginia Khu vực lịng chảo Los Angeles thường xun có sương mù tạo thành giọt nước có độ pH khoảng 2,2-4,0 Ở châu Âu, trận mưa có độ acid thấp mức kỷ lục (pH = 2,4) diễn New England Trận mưa làm cho sơn xe đậu ngồi mưa bị rửa trơi để lại vết giọt mưa khung xe Kể từ năm 2000, mức độ axit nitric sulfuric lượng mưa tăng đặn thành phố châu Á Bắc Kinh New Delhi nhu cầu nước điện sản xuất hàng hóa tăng lên Khơng có quy định ô nhiễm tăng trưởng công nghiệp nhanh chóng nước phát triển Trung Quốc Ấn Độ, mưa axit tiếp tục lan rộng đạt đến mức khủng hoảng tương tự Châu Âu Hoa Kỳ năm 1980, theo tờ Science News tổng hợp CHƯƠNG II TÁC ĐỘNG CỦA MƯA AXIT 2.1 Tác động xấu 2.1.1 Đối với sức khỏe người 2.1.1.1 Tác động trực tiếp a Gây bệnh mắt Các chất axit nêu khơng khí nguy hại thể người chúng hủy diệt sống Điển SO2 tác động đến sức khỏe người dạng khí sương mù nồng độ lớn 1,6 ppm gây tổn thương mắt Ở Tokyo vào năm 1983, nhiều người bị kích ứng mắt da giọt mưa phùn bị ô nhiễm b Gây bệnh da Bên cạnh đó, sử dụng nước mưa có chứa nhiều axit sinh hoạt tắm, giặt… gây viêm da, mẩn ngứa, nấm… c Các bệnh liên quan đến hệ tiêu hóa Sử dụng nước mưa có tính axit cao ăn uống ảnh hưởng đến hệ tiêu hóa, gây rối loạn với triệu chứng chán ăn, đau bụng… d Các bệnh đường hơ hấp Ngồi ra, sử dụng nước mưa axit thường xuyên dễ làm người mắc bệnh đường hô hấp Mưa axit làm quan hô hấp người dễ bị thương tổn hơn, gây bệnh phổi suyễn, ho gà triệu chứng khác nhức đầu, đau mắt, đau họng khiến bệnh tình bệnh nhân ngày trầm trọng e Các bệnh khác Mưa axit gây tàn phá hệ thần kinh gây bệnh thần kinh người 2.1.1.2 Tác động gián tiếp Tác động gián tiếp mưa axit sức khỏe người liên quan đến tính độc hại kim loại nặng chúng giải phóng khỏi đất đất bị axit hóa Các kim loại nặng phổ biến Al, Cd, Zn, Pb, Hg, Mn Fe (Tolba, 1983) Những chất gây ô nhiễm giải phóng hịa tan đất nước chảy vào nước ngầm người sử dụng làm ô nhiễm thức ăn (cá, thịt rau) 10 người ăn (Thornton Plant, 1980) Những kim loại nặng tích tụ thể gây nhiều vấn đề sức khỏe khác ho khan, hen suyễn, nhức đầu, ngứa mắt, mũi cổ họng 2.1.2 Đối với nguyên vật liệu cơng trình 2.1.2.1 Gây thiệt hại cho cơng trình xây dựng kiến trúc Các hiệu ứng đáng ý xảy đá cẩm thạch đá vơi, vật liệu xây dựng phổ biến tìm thấy nhiều cấu trúc lịch sử, di tích bia mộ Sulphur dioxide, tiền chất mưa axit, phản ứng trực tiếp với đá vơi diện nước để tạo thành thạch cao, mà cuối vảy hòa tan nước Ngồi ra, mưa axit hịa tan đá vôi đá cẩm thạch thông qua tiếp xúc trực tiếp Tác động lắng đọng axit di tích đá làm đá cẩm thạch đá vôi vật liệu xây dựng chứa lượng lớn carbonate công nhận kỷ nhiều nghiên cứu giải tác động lắng đọng ướt axit vật liệu đá tòa nhà lịch sử di tích Nhà cao tầng bê tông khu vực đô thị bị hư hại tiếp xúc với nước mưa có độ axit cao thời gian dài Kết tủa axit với mức độ pH dao động từ 3,0 đến 5,0 ảnh hưởng đến xi măng bê tông Mưa axit gây hóa chất thối hóa đá cacbonat hình thành Ca 2+ ; HCO3; SO Sự lắng đọng khô SOx NOx bề mặt đá góp phần làm giàu muối đá cacbonat đóng vai trị vai trị việc lắng đọng chất axit tòa nhà Ảnh hưởng lắng đọng hợp chất axit ướt khô địa phương nghiên cứu Tsujino (1995) cách phơi bày vật liệu khác chẳng hạn đồng, đồng, đá cẩm thạch, vv … điều kiện nhà trời kết cho thấy ăn mịn có tương quan trực tiếp với địa phương ô nhiễm, đặc biệt tỷ lệ SO2 / NOx khí hậu Sự gia tăng tác dụng lắng đọng ướt khơ carbonate xói mịn đá hydrogen ion, SO2 NOx định lượng Baedecker (1992) Kết cho thấy khoảng 30% xói mịn giải thể lắng đọng hydrogen ion ướt lắng đọng khô SO2 HNO3 Mưa axit phá hoại nhiều kiến trúc cổ Thành cổ Aten tiếng, sân khấu trời La Mã, tượng nhân sư Ai Cập bị trận mưa axit xâm thực 16 theo mưa thấm vào lòng đất /năm, Anh mưa axit diễn vùng Perth (Scotland), khiến nồng độ axit cao gấp 500 lần so với axit có tự nhiên 2.2 Tác động tích cực Bên cạnh hậu nặng nề mà mưa axit mang lại người, tự nhiên cơng trình kiến trúc, nhà khoa học giới nghiên cứu mưa axit mang lại lợi ích đáng kể 2.2.1 Mưa axit làm mát trái đất, giảm tượng nóng lên tồn cầu Khí metan CO2 hai loại khí nhà kính chủ yếu gây tượng nóng lên tồn cầu Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ ( U.S Environmental Protection Agency) vòng 100 năm, metan làm trái đất nóng lên gấp 20 lần so với khí CO2 Khí metan có tự nhiên hoạt động sản xuất người Trong đó, nguồn metan lớn vào khí nguồn đến từ đầm lầy hay vùng đất ngập nước Methane 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 metan, cịn có vi khuẩn ăn lưu huỳnh cạnh tranh thức ăn với chúng Khi có mưa axit, lượng lớn hợp chất lưu huỳnh (H2S04) lắng đọng xuống tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển, đồng thời vi khuẩn ăn lưu huỳnh cạnh tranh thức ăn ( chất nền) với vi khuẩn sinh metan Do vậy, vi khuẩn sinh metan bị “đói” lượng thức ăn sản xuất khí metan Nhóm nghiên cứu trường Đại học Mở, Vương quốc Anh phát hợp chất lưu huỳnh lắng đọng từ mưa axit làm giảm tới 30 – 40% lượng metan sinh từ vùng đất ngập nước Năm 2004, lượng khí metan xâm nhập vào khí giảm từ 175 đến 160 triệu Các thử nghiệm NASA dự đoán năm 2030, hợp chất lưu huỳnh tiếp tục ức chế phát sinh khí metan từ vùng đất ngập nước Trong trồng trọt, người ta mô chế ức chế q trình sản sinh khí metan cách cho thêm vào đất trồng lượng nhỏ muối sunfat, kết có tới 24% khí metan bị ngăn cản xâm nhập vào khí 17 2.2.2 Là nguồn cung cấp nito tự nhiên cho thực vật Một nghiên kéo dài 20 năm nhà khoa học Đại học Công nghệ Michigan rừng cứng Michigan phát hợp chất nitơ mưa axit có khả làm rừng phát triển nhanh điều kiện độ ẩm cao Khi mưa axit rơi xuống, lượng lớn hợp chất ni tơ ngấm xuống đất, nhà khoa học đo lường phát cần điều kiện có đủ độ ẩm, tác động hợp chất ni tơ nằm đất, khả lưu trữ khí CO2 cối tăng lên đáng kể Lượng khí CO2 dự trữ nhiều giúp cối sản sinh lượng đường cacbohydrat tối ưu – hai chất cần thiết cho phát triển Sự phát triển nhanh khả dự trự CO2 tốt bù đắp phần ảnh hưởng mưa axit lên rừng cây, ví dụ làm giảm tổn thương cho tán 2.3 Mưa axit Việt Nam 2.3.1 Hiện trạng mưa axit Hiện nay, số nơi Việt Nam có biểu mưa axit rõ rệt, vượt ngưỡng cho phép Hình 2.1 Biểu đồ thống kê giá trị pH nước mưa trung bình hàng năm (2005 – 2014) Nguồn: “Third periodic report on the state of axit deposition in East Asia”, tr261 Theo kết điều tra Mạng lưới giám sát lắng đọng axít vùng Đơng Á (bao gồm Đông Bắc Á Đông Nam Á), với tên viết tắt EANET (Axit Deposition 18 Monitoring Network in East Asia), giai đoạn 2005 - 2014, mưa axit xảy thường xun Hịa Bình, Cúc Phương Đà Nẵng Giá trị pH trung bình hàng năm địa điểm Hịa Bình (HB), Cúc Phương (CP) Đà Nẵng (DN) 5,6, đặc biệt Đà Nẵng với giá trị pH trung bình hàng năm thấp nhất, khoảng 4,75 - 5,58 Tần suất mưa axit theo khu vực thống kê bảng đây: Hình 2.2 Thống kê tần suất xảy mưa axit khu vực (2010-2014) Nguồn: “Third periodic report on the state of axit deposition in East Asia”, tr269 Ghi chú: Giá trị pH TP Hồ Chí Minh Cần Thơ thống kê từ năm 2014 Tại khu vực Hà Nội, giá trị pH trung bình hàng năm tương đối cao, gần 19 5,6 trừ năm 2011 (pH = 5,25) Đối với khu vực Cần Thơ (CT) thành phố Hồ Chí Minh (từ năm 2014), giá trị pH dao động khoảng 5,85-6,26, khơng có mưa axit Nhìn chung, giai đoạn 2010-2014, giá trị pH khu vực Hịa Bình, Cúc Phương Đà Nẵng có xu hướng tăng Tuy nhiên, Hà Nội, giá trị pH có xu hướng giảm nhẹ Kết đánh giá tần suất pH