Kỹ thuật an toàn lao động - Nguồn: Internet

H2S khoâng maøu, coù muøi thoái khoù chòu, H2S ñöôïc ñöa vaøo khí quyeån vôùi löôïng raát lôùn töø caùc nguoàn töï nhieân : chaát höõu cô vaø rau coû phaân huûy, veát nöùt cuûa nuùi löû[r]

F G

GIÁO TRÌNH

KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG

TRẦN KIM CƯƠNG

MUÏC LUÏC

MUÏC LUÏC - -

Đề tựa - -

Chương NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG - -

§1 MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUN - -

1- Mơi trường - -

2 - Tài nguyên - -

§2 HỆ SINH THÁI VÀ SỰ PHÁT TRIỂN - -

1 - Heä sinh thaùi - -

2 - Sự phát triển hệ sinh thái cân sinh thái - -

3 - Nguồn lượng cấu trúc dinh dưỡng - -

§3 NHỮNG VẤN ĐỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG - 10 -

1 - Tác động môi trường - 10 -

2 - Đánh giá tác động môi trường(ĐTM) - 12 -

§4 CHIẾN LƯỢC QUỐC GIA PHÁP LUẬT - 12 -

1- Chiến lược quốc gia bảo vệ môi trường tài nguyên thiên nhiên - 12 -

2 - Chiến lược bảo vệ môi trường tài nguyên thiên nhiên Việt Nam - 13 - - Luật bảo vệ môi trường - 14 -

Chương MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ - 15 -

§ KHÁI QUÁT CHUNG - 15 -

1- Lớp khí thấp - 15 -

2 - Lớp khí cao - 16 -

3 - Cấu tạo khí theo chiều đứng - 16 -

4 - Sự khơng đồng theo phương ngang khí - 17 -

§ CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA KHƠNG KHÍ - 18 -

1- Sự nóng lên lạnh khơng khí - 18 -

2 - biến thiên nhiệt độ khơng khí - 19 -

§ NHIỆT LỰC HỌC KHÍ QUYỂN - 19 -

1- Chuyển động thăng giáng đoạn nhiệt khơng khí khơ - 19 -

2 - Chuyển động thăng giáng đoạn nhiệt khơng khí ẩm - 20 -

3 – Sự ổn định chuyển động đối lưu - 21 -

§ ĐỘNG LỰC HỌC KHÍ QUYỂN - 22 -

1 - Chuyển động ngang khí - 22 -

2 - Sự diễn biến gió - 23 -

3 - Gió địa phương - 24 -

4 - Baõo - 24 -

5 - Độ ẩm khơng khí - 24 -

§ CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ - 26 -

1 - Các chất ô nhiễm sơ cấp - 26 -

2 - Các chất ô nhiễm thứ cấp - 28 -

§ TÁC ĐỘNG CỦA KHƠNG KHÍ - 28 -

1 - Tác động khơng khí vật liệu - 28 -

3 - Ảnh hưởng ô nhiễm không khí đến sức khỏe người sinh vật- 32 -

§ HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH - 35 -

1 - Nguyên nhân chế hiệu ứng nhà kính - 35 -

2 - Tác động hiệu ứng nhà kính - 36 -

§ OZON VÀ TẦNG OZON - 37 -

1 - Ozon ô nhiễm - 37 -

2 - Tác động tích cực tầng O3 - 37 -

3 - Sự Suy thối tầng Ozon - 38 -

§ CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ - 38 -

1 - Nguồn ô nhiễm công nghiệp - 39 -

2 - Nguồn ô nhiễm giao thông vận tải - 40 -

3 - Nguồn ô nhiễm sinh hoạt - 40 -

§10 CÁC GIẢI PHÁP PHỊNG CHỐNG Ơ NHIỄM VÀ LÀM SẠCH MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ - 40 -

1 - Giải pháp quy hoạch - 40 -

2 - Giải pháp cách ly vệ sinh - 41 -

3 - Giải pháp công nghệ kỹ thuật - 41 -

4 - Giải pháp kỹ thuật làm khí thải - 42 -

5 - Giải pháp sinh thái học - 47 -

6 - Các phương pháp làm giảm chất nhiễm khơng khí từ nguồn - 48 -

7 - Giải pháp quản lý- luật bảo vệ mơi trường khơng khí - 49 -

§ 11 TÍNH TỐN Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ - 49 -

1– Ảnh hưởng yếu tố khí tượng đến phân bố bụi chất độc hại - 50 - - Tính tốn nồng độ chất độc hại khơng khí - 50 -

Chương Môi trường nước - 53 -

§1 Nguồn nước nhiễm - 53 -

1 - Nguồn nước phân bố tự nhiên - 53 -

2 - Sự ô nhiễm nước - 54 -

§2 Q trình tự làm nước - 58 -

1- Quá trình tự làm nước mặt - 58 -

2- Quá trình tự làm nước ngầm - 61 -

§3 Các tiêu đánh giá chất lượng nước - 61 -

1 - Nhiệt độ - 62 -

2 - Màu sắc - 62 -

3 - Chất rắn lơ lửng - 62 -

4 - Độ đục - 63 -

5 - Độ cứng - 63 -

6 - Độ pH - 64 -

7- Độ axit độ kiềm - 65 -

8 – Cl− - 65 -

9- SO42 − - 66 -

10- NH3 - 66 -

12 - Phốt phát - 66 -

13 - Nồng độ oxy hòa tan (DO) - 66 -

14 - Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) - 67 -

15 - Nhu cầu oxy hóa học (COD) - 68 -

16 - Tiêu chuẩn vi khuẩn học - 68 -

§4 biện pháp kỹ thuật xử lý nước - 68 -

1- Các biện pháp bảo vệ chất lượng nước - 68 -

2 - Xử lý nước thải - 71 -

3 - Cấp nước tuần hoàn sử dụng lại nước thải xí nghiệp cơng nghiệp - 75 - Chương Môi trường đất ô nhiễm - 77 -

§1 Khái quát chung - 77 -

1 - Đặc điểm môi trường đất - 77 -

2 - Nguồn gốc tác nhân gây ô nhiễm môi trường đất - 78 -

§ CÁC BIỆN PHÁP KỸ THUẬT BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG ĐẤT - 80 -

1- Chống xói moøn - 80 -

2 - Xử lý phế thải rắn sinh hoạt - 81 -

3 - Xử lý phế thải rắn công nghiệp - 82 -

Chương Các loại ô nhiễm khác - 84 -

§ Ô NHIỄM NHIỆT VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG - 84 -

1- Nguồn gốc tác hại ô nhiễm nhiệt - 84 -

2 - Các biện pháp làm giảm ô nhiễm nhiệt - 84 -

§2 Ô nhiễm phóng xạ biện pháp phòng chống - 85 -

1- Sự phóng xạ nguồn gây nhiễm phóng xạ, tác hại phóng xạ - 85 - - Các biện pháp giảm nhiễm phóng xạ - 85 -

§ Ô NHIỄM TIẾNG ỒN VÀ BIỆn PHÁP PHÒNG CHỐNG - 87 -

1- Khái niệm âm tiếng ồn - 87 -

2 - Các nguồn ồn đời sống sản xuất - 89 -

3 - Taùc hại tiếng ồn - 90 -

4 - Các biện pháp chống ồn - 90 -

5 - Kiểm tra tiếng ồn kiểm sốt nhiễm tiếng ồn - 91 -

ĐỀ TỰA

Giáo trình dùng cho sinh viên Vật lý trường Đại học Đà Lạt Nó dùng làm tài liệu cho sinh viên ngành Môi trường, Sinh học, Hóa học, sinh viên trường Đại học thủy lợi, Đại học xây dựng bạn muốn tìm hiểu thêm Kỹ thuật mơi trường Bảo vệ môi trường

Với khuôn khổ số dành cho giáo trình, giáo trình đề cập đến vấn đề nhất, chung kỹ thuật môi trường bảo vệ môi trường Với mục đích “Hãy cứu lấy hành tinh xanh” chúng ta, bảo vệ “Chiếc nôi” - môi trường sống chúng ta, tác giả hy vọng sau học xong hay đọc qua giáo trình này, bạn sinh viên ý thức điều chỉnh hành vi : lời nói người, thuốc đám đông, mẩu “rác” “vô tình” thả

xuống

Vì biên soạn lần đầu, chắn giáo trình cịn có nhiều phiếm khuyết, mong góp ý bạn sinh viên đồng nghiệp

CHƯƠNG NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MƠI TRƯỜNG VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG

§1 MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUN

1- Mơi trường

Tùy theo quan niệm mục đích nghiên cứu mơi trường mà có nhiều định nghĩa khác Tuy nhiên nêu định nghĩa tổng quát môi trường

Môi trường tổng thể điều kiện giới bên tác động đến tồn phát triển vật tượng

Môi trường sống – tổng hợp điều kiện bên ngồi có ảnh hưởng đến sống phát triển sinh vật

Môi trường sống người tổng hợp điều kiện vật lý, hóa học, sinh học, xã hội có ảnh hưởng đến sống phát triển cá nhân cộng đồng người

Như môi trường sống người hiểu theo nghĩa rộng bao gồn toàn vũ trụ có hệ mặt trời trái đất phận ảnh hưởng trực tiếp đến sống người

Môi trường thiên nhiên bao gồm yếu tố thiên nhiên : vật lý, hóa học sinh học tồn khách quan ngồi ý muốn người

Mơi trường nhân tạo bao gồm yếu tố lý – hóa – sinh, xã hội người tạo nên chịu chi phối người

Những phân chia môi trường để phục vụ nghiên cứu phân tích tượng phức tạp môi trường thực tế loại môi trường tồn tại, đan xen nhau, tương tác với chặt chẽ

Tóm lại khái niệm môi trường bao hàm nghĩa rộng, nội dung phong phú đa dạng trường hợp cụ thể phải phân biệt rõ ràng

Về mặt vật lý trái đất chia làm :

+ Thạch (môi trường đất) : phần rắn vỏ trái đất có độ sâu khoảng 60km bao gồm khóang vật đất

+ Thủy (môi trường nước) : phần nước trái đất bao gồm đại dương, ao, hồ, sông, suối, băng, tuyết, nước

Ngày người ta đưa vào khái niệm trí bao gồm phận trái đất có tác động trí tuệ người, nơi xảy biến động lớn môi trường mà kỹ thuật môi trường cần nghiên cứu phân tích đề biện pháp xử lý để phòng chống tác động xấu

Các thành phần môi trường không tồn trạng thái tĩnh mà vận động, thường diễn theo chu trình cân tự nhiên Sự cân đảm bảo sống trái đất phát triển ổn định Nếu chu trình cân cố môi trường xảy ảnh hưởng đến tồn phát triển người sinh vật khu vực chí phạm vi tồn cầu

2 - Tài nguyên

Tài nguyên tất dạng vật chất hữu dụng cho người sinh vật, phần mơi trường cần thiết cho sống; ví dụ rừng, nước, thực động vật, khóang sản, v.v…

Tài nguyên phân loại thành tài nguyên thiên nhiên gắn liền vơí nhân tố thiên nhiên tài nguyên người gắn liền với nhân tố người xã hội Trong sử dụng cụ thể tài nguyên thiên nhiên phân theo dạng vật chất : tài nguyên (đất, nước, biển, rừng, khí hậu, sinh học, …)

Tài nguyên người phân thành : tài nguyên (lao động, thơng tin, trí tuệ…) * Trong khoa học tài ngun phân thành loại :

- Tài nguyên tái tạo : tài nguyên cung cấp liên tục vô tận từ vũ trụ vào trái đất, tự trì hay tự bổ sung cách liên tục; ví dụ :năng lượng mặt trời, nước, gió, thuỷ triều, tài nguyên sinh vật …

- Tài nguyên không tái tạo : tồn cách hữu hạn, bị biến đổi khơng cịn giữ tính chất ban đầu sau q trình sử dụng Ví dụ : loại khóang sản, nhiên liệu hóa thạch, thông tin di truyền cho hệ sau bị mai … *- Theo tồn người ta chia tài nguyên làm hai loại :

- Tài nguyên dễ : phục hồi không phục hồi Tài nguyên phục hồi tài nguyên thay phục hồi sau thời gian với điều kiện thích hợp; ví dụ trồng, vật ni nguồn nước v.v…

Chú ý có tài ngun phục hồi khơng tái tạo ;ví dụ : Rừng nguyên sinh bị người khai thác phá huỷ phục hồi khơng tái tạo đầy đủ giống lồi động thực vật quý trước - Tài nguyên không bị : Tài nguyên (vũ trụ, khí hậu, nứớc…) Tuy nhiên thành phần, tính chất tài nguyên bị biến đổi tác động người ; Ví dụ xạ mặt trời đến trái đất không đổi, người làm nhiễm khơng khí mà làm cho nhiệt độ Trái đất tăng lên, khí hậu biến đổi…

§2 HỆ SINH THÁI VÀ SỰ PHÁT TRIỂN

1 - Hệ sinh thái

giữa phận sinh vật thành phần vơ sinh Nói cách khác hệ sinh thái hệ thống tương tác cộng đồng sinh học môi trường vô sinh

Sinh học ngành khoa học nghiên cứu mối quan hệ sinh vật với với môi trường

*- Hệ sinh thái hồn thiện gồm thành phần sau : a - Các chất vô sinh

Bao gồm chất vô (C, N, CO2 , H2O, NaCl, O2 ) tham gia vào chu trình tuần hồn vật chất sinh vật, chất hũu (protein, gluxid, lipid…), chế độ khí hậu ( nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm yếu tố vật lý khác)

b - Các sinh vật sản xuất

Bao gồm thực vật số vi khuẩn, chúng có khả tổng hợp trực tiếp hữu từ chất vơ cần thiết cho thể sống nên cịn gọi sinh vật tự dưỡng (cây xanh, tảo, số vi khuẩn có khả quang hợp tổng hợp chất hữu ) Mọi sống sinh vật khác phụ thuộc vào khả sản xuất sinh vật sản xuất

c – Các sinh vật tiêu thụ

Bao gồm động vật sử dụng trực tiếp hay gián tiếp chất hữu thực vật sản xuất ra, chúng không tự sản xuất chất hữu nên gọi sinh vật dị dưỡng

* Sinh vật tiêu thụ chia làm loại :

+ Sinh vật tiêu thụ (động vật ăn thực vật) + Sinh vật tiêu thụ thứ hai (động vật ăn thịt)

+ Sinh vật tiêu thụ hỗn tạp (động vật vừa ăn thực vật vừa ăn thịt) d – Các sinh vật phân hủy

Bao gồm vi khuẩn nấm có khả phân hủy hợp chất hữu Sự sinh dưỡng sinh vật gắn liền với phân rã chấc hữu nên gọi sinh vật tiêu hóa Chúng phân hủy chất hữu phức tạp xác chết sinh vật thành hợp chất vơ đơn giản mà thực vật hấp thụ đựơc

Quan hệ thành phần chủ yếu hệ biểu diễn theo sơ đồ sau :

Sinh vaät sản xuất

Sinh vật phân hủy Các chất vô sinh

(mơi trường ngồi) Sinh vật tiêu thụ

Chú ý sinh vật sản xuất tiêu thụ thực phần phân hủy q trình sống chúng hơ hấp, trao đổi chất, Bài tiết Nhưng phân hủy chức chủ yếu chúng

Trong hệ sinh thái thường xun có vịng tuần hồn vật chất từ môi trường vào thể sinh vật, từ sinh vật sang sinh vật khác, lại từ sinh vật mơi trường Vịng tuần hồn gọi vịng sinh địa hóa Có vơ số vịng tuần hồn vật chất

Dịng lượng xảy đồng thời với vịng tuần hồn vật chất hệ sinh thái Năng lượng cung cấp cho hoạt động hệ sinh thái trái đất nguồn lượng mặt trời Khác với vịng tuần hồn vật chất kín, vịng lượng vịng hở, qua mắt xích chu trình sống lượng lại phát tán dạng nhiệt

* Hệ sinh thái phân chia theo qui mô :

- Hệ sinh thái nhỏ (bể nuôi cá, phòng thí nghiệm, …)

- Hệ sinh thái vừa (một thị trấn, hồ nước, cánh đồng… ) - Hệ sinh thái lớn (Đại dương, sa mạc, thành phố)

* Phân chia theo chất hình thành : - Hệ sinh thái tự nhiên ( ao, hồ, rừng …)

- Hệ sinh thái nhân tạo ( đô thị, công viên, cánh đồng, …)

Tập hợp hệ sinh thái trái đất thành hệ sinh thái khổng lồ sinh

2 - Sự phát triển hệ sinh thái cân sinh thái

Các hệ sinh thái trải qua q trình phát triển có trật tự, kết qủa biến đổi mơi trường vật lý sống sinh vật gây nên

Sự phát triển hệ sinh thái thấy qua nhiều ví dụ : cộng đồng sinh học thay đổi dần hồ nước nhân tạo sau thời gian, hệ sinh thái đảo núi lửa hoạt động hủy diệt sau tắt vài chục năm, khu rừng nhân tạo, v.v …

cộng đồng sinh học tương đối ổn định với sinh khối lớn phong phú sinh vật tương ứng với điều kiện vật lý

Các thành phần hệ sinh thái bị tác động yếu tố môi trường gọi yếu tố sinh thái gồm loại : yếu tố vô sinh, yếu tố sinh vật yếu tố nhân tạo Các yếu tố vơ sinh (khí hậu) tạo điều kiện sống cho vi sinh vật ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến tồn phát triển chúng Các yếu tố sinh vật quan hệ tác động qua lại sinh vật : Cộng sinh, kí sinh hay đối kháng Yếu tố nhân tạo hoạt động người giống yếu tố địa lý tác động trực tiếp đến tồn phát triển sinh vật

Cân sinh thái trạng thái ổn định thành phần sinh thái điều kiện cân tương đối cấu trúc tồn hệ khơng bị thay đổi : cân sinh vật sản xuất, tiêu thụ phân hủy, tồn cân lồi có hệ Các hệ sinh thái tự nhiên có khả tự điều chỉnh phạm vi định thay đổi yếu tố sinh thái; trạng thái cân động Nhờ tự điều chỉnh mà hệ sinh thái tự nhiên giữ ổn định chịu tác động nhân tố môi trường

Sự tự điều chỉnh hệ sinh thái kết tự điều chỉnh cá thể, quần thể quần xã có thay đổi yếu tố sinh thái Các yếu tố sinh thái đựơc chia làm nhóm : giới hạn khơng giới hạn Các yếu tố sinh thái giới hạn ví dụ nhiệt độ, lượng ơxy hồ tan nước; nồng độ muối, thức ăn … Các yếu tố sinh thái khơng giới hạn ví dụ ánh sáng, điạ hình… động vật Mỗi sinh vật hay quần thể có giới hạn sinh thái định Nếu vượt giới hạn hệ sinh thái khả tự điều chỉnh dẫn đến hệ sinh thái bị phá huỷ

Ô nhiễm tượng hoạt động người dẫn đến thay đổi yếu tố sinh thái giới hạn sinh thái sinh vật Để kiểm sốt nhiễm mơi trường phải biết giới hạn sinh thái cá thể, quần thể quần xã yếu tố sinh thái xử lý ô nhiễm đưa yếu tố sinh thái trở giới hạn sinh thái cá thể, quần thể quần xã Đễ xử lý ô nhiễm cần biết cấu trúc chức hệ sinh thái nguyên nhân làm cho yếu tố sinh thái vượt ngồi giới hạn; nhiệm vụ mơn học kỹ thuật mơi trường nhằm mục đích bảo vệ môi trường sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên

3 - Nguồn lượng cấu trúc dinh dưỡng

Trong hệ sinh thái ln có chuyển hóa lượng, chuyển hóa lượng khơng theo chu trình Các nguyên lí nhiệt động học chi phối phương thức hiệu suất chuyển hóa lượng; việc đánh giá phương thức chuyển hóa lượng vấn đề quan trọng sinh thái học

Chuỗi chuyển hóa lượng từ thực vật qua loạt sinh vật khác tạo nên dây chuyền thức ăn

Phần dây chuyền thức ăn nhóm sinh vật sử dụng thức ăn theo cách gọi bậc dinh dưỡng ví dụ tất động vật ăn cỏ châu chấu, trâu, bò… bậc dinh dưỡng Sự xếp bậc dinh dưỡng hệ sinh thái gọi cấu trúc dinh dưỡng Các hệ sinh thái thường có từ đến bậc dinh dưỡng, nghĩa dây chuyền thức ăn có từ đến sinh vật có kiểu tiếp nhận thức ăn

Do có tổn thất lượng chuyển hóa nên dây chuyền thức ăn ngắn hiệu suất sử dụng lượng thức ăn cao

Cấu trúc dinh dưỡng có xu hướng phức tạp dần từ vùng cực trái đất đến miền ơn đới xích đạo Ở vùng để mô tả cấu trúc dinh dưỡng người ta dung khái niệm lưới thức ăn thay cho dây chuyền thức ăn ví dụ biển nam cực thường có dây chuyền thức ăn ngắn, có gồm hai bậc dinh dưỡng thực vật trôi – cá voi Trong khu rừng ôn đới tới 40—50 lồi chim dùng hàng trăm lồi côn trùng làm thức ăn, đến khu rừng nhiệt đới có tới hàng trăm lồi chim dùng hàng ngàn lồi côn trùng làm thức ăn

Các hệ sinh thái có cấu trúc đơn giản thường dễ bị tổn thương so với hệ sinh thái có cấu trúc phức tạp xảy thay đổi sinh thái Do hệ sinh thái phức tạp có an tồn tính bền vững sinh thái hệ sinh thái đơn giản Như tính ổn định hệ sinh thái tỉ lệ với độ phức tạp cấu trúc dinh dưỡng

Một tác động sinh thái chủ yếu người gây làm cho hệ sinh thái bị đơn giản hóa Ví dụ nông nghiệp thay hàng trăm loại cỏ tự nhiên loại trồng Như thế, hoạt động người nhằm phát triển kinh tế - xã hội phải hạn chế đến mức tối thiểu tác động xấu phát huy tác động tích cực đến hệ sinh thái có phát triển bền vững

§3 NHỮNG VẤN ĐỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG

1 - Tác động môi trường

Ngay từ xuất người tác động vào môi trường để sống; song suốt trình lịch sử, tác động khơng đáng kể Chỉ đến hình thành khoa học kỹ thuật cơng nghệ với phát triển no,ù người tác động đáng kể vào môi trường ngày mạnh mẽ Đến người làm chủ toàn hành tinh, nhân tố xã hội tiến kỹ thuật, công nghệ tác động lên môi trường làm cho hiệu chọn lọc tự nhiên giảm tới mức thấp nhất, hệ sinh thái tự nhiên chuyển thành hệ sinh thái nhân tạo bị đơn giản hóa

trình cơng nghiệp thị hóa, tác động đến mơi trường khơng kiểm sốt dẫn đến tình trạng phá hủy mơi trường sống người Những hoạt động làm nhiễm gây tác mơi trường chia làm loại :

a - Khai thác tài nguyên

Tài nguyên thiên nhiên yếu tố trình sản xuất, đối

tượng lao động sở vật chất sản xuất Cùng với gia tăng dân số phát triển cuả khoa học kỹ thuật, người khai thác tài nguyên với cường độ lớn Các chu trình vật chất tự nhiên bị phá huỷ, nhiều hệ sinh thái tự nhiên bị ổn định, cấu trúc vật lý sinh bị thay đổi

Việc khai thác rừng mức dẫn đến việc tàn phá rừng thay đổi cấu trúc thảm thực vật trái đất Hậu làm hàm lượng CO2 khơng khí tăng O2 giảm, nhiệt độ khơng khí tăng, xói mòn, lũ lụt, hạn hán v.v…

Các ngành cơng nghiệp khai khóang, khai mỏ đưa lượng lớn chất phế thải độc hại từ lòng đất vào sinh làm ô nhiễm tầng nước mặt phá huỷ cân sinh thái môi trường nước, cấu trúc địa tầng thảm thực vật khu vực khai thác thay đổi

Việc xây dựng đê đập làm hồ chứa nước có tác hại môi trường : cản trở di chuyển tự nhiên luồng cá, thay đổi độ bền vững đất, gây ngập lụt thay đổi khí hậu cục vùng hồ chứa

b - Sử dụng hóa chất

Con người hoạt động kinh tế xã hội sử dụng lượng lớn hóa chất, sử dụng phân bón hóa học làm nhiễm đất nguồn nước Thuốc trừ sâu diệt cỏ phá huỷ trồng, xâm nhập vào dây chuyền thức ăn tác động đến nhiều sinh vật Các hóa chất sử dụng cơng nghiệp ngành kinh tế khác thải vào môi trường nhiều chất độc hại : Pb, Hg, phenol…

Những chất thải phóng xạ từ trung tâm công nghiệp nghiên cứu khoa học, chất phóng xạ từ vụ nổ hạt nhân lan truyền khơng khí, tích tụ lắng xống mặt đất nguy hiểm người sinh vật

c - Sử dụng nhiên liệu

Trong động sống người sử dụng nhiều loại nhiên liệu cổ truyền : than đá, dầu mỏ, khí đốt, củi… Việc đốt loại nhiên liệu làm nóng trực tiếp sinh quyển, thay đổi khí hậu cục Điều nguy hại làm hàm lượng COx, SOx … khí tăng dẫn đến hiệu ứng nhà kính làm tăng nhiệt độ trái đất, mưa axít tác hại đến sinh vật; làm nhiễm khơng khí ảnh hưởng đến sức khỏe người sinh vật

d - Công nghệ nhân tạo

Sự tiến khoa học kỹ thuật làm cho người có khả khai thác thiên nhiên với tốc độ lớn Việc ứng dụng thành tựu khoa học vào trồng trọt, chăn nuôi … làm tăng nhanh chu trình vật chất dẫn đến phá huỷ cấu trúc tự nhiên chu trình, ảnh hưởng đến thành phần hệ sinh vật, thay đổi chủng loài cấu trúc thảm thực vật Việc xả khí Freon cơng nghiệp lạnh gây hiệu ứng thủng tầng Ozon bảo vệ sống trái đất

Cùng với tăng trưởng kinh tế, giới xảy qúa trình thị hóa nhanh chóng làm diện tích đất canh tác diện tích rừng bị thu hẹp, làm thay đổi cảnh quan, địa hình gây tượng xói mịn ngoại ơ, ngập lụt thành phố

Việc xây dựng cơng trình nhà cao tầng làm cho bề mặt đất biến dạng, cấu trúc đất thay đổi dẫn đến sụt lún (ví dụ Mexico lún 7,6m; Tokyo lún 3,4m) Môi trường đô thị bị ô nhiễm : chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp làm ô nhiễm nghiêm trọng mơi trường khơng khí, đất nước, nhiễm tiếng ồn, tập trung dân số lớn với hoặt động công nghiệp, giao thông hoạt động khác

2 - Đánh giá tác động môi trường(ĐTM)

ĐTM có vai trị quan trọng việc tổ chức quản lý bảo vệ môi trường ĐTM hoạt động phát triển kinh tế - xã hội xác định, phân tích dự báo tác động có lợi có hại trước mắt lâu dài mà hoạt động ảnh hưởng đến thiên nhiên mơi trường sống người

Các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội gồm nhiều loại : Loại vĩ mơ tác động đến tồn kinh tế xã hội Quốc gia, vùng ngành luật lệ sách; chủ trương chiến lược, sơ đồ phân bố lực lượng sản xuất địa bàn lớn loại vi mô đề án xây dựng bản, qui hoạch phát triển kinh tế, sơ đồ sử dụng tài nguyên địa phương v.v…

Mục đích ĐTM phân tích cách có khoa học tác động có lợi có hại; từ đề xuất phương án nhằm xử lý hợp lý mâu thuẫn yêu cầu phát triển kinh tế – xã hội với nhiệm vụ bảo vệ mơi trường ĐTM cịn có mục đích góp thêm tư liệu cần thiết cho việc định hoạt động phát triển báo cáo ĐTM luận chứng kinh tế – kỹ thuật – môi trường giúp cho quan xét duyệt dự án hoạt động có đủ sở để lưạ chọn phương án tối ưu :

ĐTM biện pháp đảm bảo cho việc thực mục tiêu bảo vệ môi trường phát triển bền vững diễn hài hòa, cân đối gắn bó

§4 CHIẾN LƯỢC QUỐC GIA PHÁP LUẬT

VỀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG TÀI NGUN THIÊN NHIÊN

1- Chiến lược quốc gia bảo vệ môi trường tài nguyên thiên nhiên

Mục đích : Nhằm thỏa mãn nhu cầu vật chất tinh thần cho người hệ mai sau, thông qua việc bảo vệ môi trường quản lý cách khôn khéo nguồn tài nguyên thiên nhiên quốc gia

tích trạng dự báo xu diễn biến, sở đề xuất phương hướng bảo vệ sử dụng hợp lý tài nguyên mơi trường

Nhiệm vụ : Duy trì trình sinh thái chủ yếu hệ thống tự nhiên có ý nghĩa định đến đời sống người Đảm bảo giàu có đất nước vốn gen loài trồng loài động vật hoang dại có liên quan đến lợi ích lâu dài đất nước nhân loại Đảm bảo việc sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, điều khiển việc sử dụng giới hạn phục hồi được, đảm bảo chất lượng mơi trường phù hợp với yêu cầu đời sống sức khỏe người Đảm bảo việc ổn định dân số mức cân với khả sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên

2 - Chiến lược bảo vệ môi trường tài nguyên thiên nhiên Việt Nam

Do tình chiến tranh kéo dài, nhiều vùng nước ta bị tàn phá Trong nửa kỷ qua dân số nước ta tăng hai lần (gần 80 triệu với mật độ khoảng 170 người/km2) Việc sử dụng đất đai không hợp lý, nạn chặt phá rừng v.v … làm cho đất xói mịn, gây lũ lụt hạn hán nghiêm trọng

Việt nam nước phát triển, nhu cầu tài nguyên lớn Cùng với phát triển kinh tế, môi trường sống nhiều vùng bị ô nhiễm Các hệ sinh thái có nguy bị suy thóai

Chiến lược quốc gia bảo vệ môi trường tài nguyên thiên nhiên Việt Nam phải nhằm giải vấn đề nêu

Chiến lược đề phương hướng sử dụng tối ưu tài nguyên đất nước; vạch nguyên tắc mục tiêu thực Nhiệm vụ ưu tiên hàng đầu ổn định dân số Đặt chương trình phục hồi rừng, phủ xanh đất trống đồi trọc Chỉ hoạt động để thu lợi ích lớn từ nguồn tài nguyên, cải thiện môi trường sống ngày tốt đẹp

Đối với tài nguyên tái tạo phải tạo sản lượng ổn định tối đa mà không làm cạn kiệt, cách hạn chế ổn định nhu cầu giới hạn tối đa cách ổn định dân số

Đối với tài nguyên không tái tạo phải sử dụng hợp lý cho phát triển tương lai mà khơng sử dụng phung phí tăng dân số tăng mức sống

3 - Luật bảo vệ môi trường

Pháp luật quốc gia bảo vệ môi trường tài nguyên thiên nhiên hệ thống quy định pháp lý sử dụng, bảo vệ, khôi phục cải thiện nguồn tài nguyên thiên nhiên, tạo môi trường thuận lợi cho sống phát triển người tùy theo điều kiện đặc điểm trị, kinh tế, xã hội, địa lí lịch sử mà pháp luật bảo vệ mơi trường nước khác; song có đặc điểm chung sau :

- Thể trọng nhà nước vấn đề tài nguyên môi trường - Xác định trách nhiệm quyền hạn pháp chế tài nguyên môi trường cấp quản lý nhà nước

- Phối hợp pháp chế bảo vệ môi trường với pháp chế quản lý ngành sản xuất - Kết hợp phòng tránh, ngăn ngừa thiệt hại tài nguyên môi trường khắc phục hậu xảy ra; cải thiện chất lượng môi trường tài nguyên, phục vụ lợi ích lâu dài người

Những nguyên tắc pháp chế tài nguyên môi trường thường thể hiến pháp

Các nguyên tắc hiến pháp sở để xác định nội dung phương hướng hệ thống luật cấp từ trung ương đến địa phương

CHƯƠNG MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ

§ KHÁI QUÁT CHUNG

1- Lớp khí thấp

a- Thành phần khí

Khí lớp hỗn hợp khí : N2 , O2 , Ar , CO2 , Ne , He , Kr , H2, O3 , nước v.v… Tuy nhiên chủ yếu N2 , O2 , O3 , CO2 H2O Chúng phân bố khí sau :

- Nitơ chiếm 78,09% nhiều khí quyển, sinh tác dụng vi sinh vật rễ họ đậu, dễ trở thành hợp chất thực vật hấp thụ - Ôxy chiếm 20,94% đóng vai trị chủ yếu phản ứng hóa học khí Nó khơng thể thiếu hơ hấp động - thực vật, sản phẩm tác dụng quang hợp thực vật

- CO2 chiếm 0,032% sinh q trình đốt cháy chất hữu Nó cần thiết cho đời sống hữu

O3 có tầng thấp khí quyển, sinh có sấm sét Ở độ cao 20 –30 km hình thành tầng dày, hình thành từ sản phẩm chứa oxy : SO2, NO2, Andehyt hấp thụ xạ tử ngoại :

NO2 Tử ngoại NO + O ; O2 + O O3 Quá trình ngược lại phân hủy Ozon :

O3 + NO NO2 + O2

Sự sinh hủy Ozon có liên quan đến việc ngăn cản xạ tử ngoại lên mặt đất nhiệt độ tầng khí cao

- Hơi nước : Nơi ẩm đến 4%, nơi khô 0,01% Lượng nước khí có vai trị quan trọng việc biến đổi thời tiết trình tuần hoàn nước tự nhiên

b - Bụi, nước vật thể rắn

Ngoài chất khí, khí cịn có hạt vật chất khác thể

lỏng rắn có kích thước nhỏ từ 6.10- 8mm đến 0,1mm bụi, khói, phấn hoa, vi khuẩn …

Bụi gió từ mặt đất lên, núi lửa phun nham thạch phong hóa sinh Ngồi tạo từ băng

Những hạt nước, hạt băng, hạt bụi nhỏ bay lơ lửng khơng khí tạo thành mây sương mù Chúng ảnh hưởng đến tầm nhìn xa giữ vai trị quan trọng việc ngưng kết nước khí

Ngồi khí cịn có hạt ngưng kết, ngưng hoa, điện tử, ion … chúng có tác dụng hút ẩm mạnh tạo điều kiện cho nước ngưng kết nước khí chưa đạt bão hòa

Như vậy, khí suốt dung dịch, khơng khí dung mơi, cịn loại hạt khác chất hịa tan

2 - Lớp khí cao

Nếu có tượng khuếch tán cao có chất khí nhẹ Hyđrơ, Hêli … Nhưng khí cịn có đối lưu theo chiều thẳng đứng mà cao thành phần chủ yếu Ơxy Nitơ

Ngược lại theo phân tích phổ cực quang lớp cao khí khơng có tồn Hyđro Hêli

Từ độ cao 35km trở lên, đối lưu giảm khuếch tán tăng

3 - Cấu tạo khí theo chiều đứng

Dựa vào đại lượng vật lý đặc trưng, người ta chia khí thành tầng sau : a - Tầng đối lưu

Là tầng thấp từ mặt đất đến độ cao khoảng 10km Độ cao giảm theo vĩ độ thay đổi từ 7km đến 18km

Khơng khí tầng chuyển động theo chiều ngang lẫn chiều đứng với khối khí khơng đồng ảnh hưởng trực tiếp xạ mặt đất, nhiệt độ thay đổi lớn, lượng nước nhiều Các tượng thời tiết mây, mưa, giông, bão … xảy tầng

Mật độ khơng khí tầng lớn, chiếm 3/4 khối lượng tồn khí Đặc điểm tầng nhiệt độ giảm theo độ cao, trung bình lên cao 100m nhiệt độ giảm xuống 0,60C, đỉnh tầng đối lưu nhiệt độ thấp tới –600C

* - Tầng đối lưu chia làm lớp từ đáy đến đỉnh :

+ Lớp đáy (hay lớp sát đất) : từ mặt đất đến độ cao 2m biến thiên nhiệt độ lớp lớn ảnh hưởng xạ mặt đất, chênh lệch đáy đỉnh tới 20C ban ngày nhiệt độ đáy lớn, ban đêm ngược lại

+ Lớp (hay lớp ma sát) : lớp lên đến độ cao 1–2km Chuyển động khơng khí lớp chịu ảnh hưởng lớn ma sát vật cản trở mặt đất với ảnh hưởng lớn xạ nhiệt mặt đất mà lớp thường sinh xoáy khí lớn, nhiễu động đối lưu mạnh

Ở lớp nhiệt độ giảm theo độ cao, nước nhiều, mây sương mù dày đặc Độ cao lớp thay đổi theo giờ, mùa địa phương : ban ngày cao ban đêm, mùa hè cao mùa đông

+ Lớp : lớp đến độ cao 6km : ảnh hưởng mặt đất nhiễu động nhiệt Sự chuyển động khơng khí lớp có liên quan đến chuyển động khơng khí tầng đối lưu, việc dự báo thời tiết nghiên cứu lớp

+ Lớp : lớp trung gian lớp lớp đỉnh, nhiệt độ khơng khí thường thấp 0oC chuyển động khơng khí chịu ảnh hưởng mặt đất Mây lớp chủ yếu tinh thể băng lượng nhỏ nước chậm đông, lượng nước lớp ít, tốc độ gió lớn

theo vĩ độ Hơi nước lớp ít, tốc độ khơng khí ít, có dịng khí chảy xiết với tốc độ hàng trăm km/h

b - Tầng bình lưu

Độ cao từ 20–80km, lượng nước ít, mây tinh thể băng tạo thành Ở tầng thường xun có hình thành phân giải O3 tác dụng tia tử ngoại ánh sáng Mặt trời nên nhiệt độ thường xuyên thay đổi

Phân bố O3 phụ thuộc vĩ độ mùa Ở xích đạo xạ cao mạnh, trình cân xảy nhanh nên lượng O3 ít, vùng cực ngược lại Mùa xn lượng O3 nhiều mùa thu Lượng O3 cịn phụ thuộc thời tiết (gió xốy) tầng bình lưu

c - Tầng điện ly (ion)

Tiếp theo tầng bình lưu đến độ cao 800km khơng khí lỗng Dưới tác dụng xạ Mặt trời tia vũ trụ phân tử khí bị phân ly thành ion Ban ngày khí bị ion hóa nhiều ban đêm Khi ion hóa có tăng nhiệt nên nhiệt độ tầng cao Nhiệt độ tầng tăng nhanh theo độ cao từ đáy lên đến đỉnh nhiệt độ tăng từ –80oC lên đến 1000oC

Tầng điện ly dẫn điện mạnh, phản xạ mạnh sóng vô tuyến sóng dài d - Tầng khuếch tán

Là tầng từ độ cao 800km trở lên, tầng chuyển tiếp khí khơng gian vũ trụ Nhiệt độ tầng cao, phân tử khí chuyển động nhanh lại chịu sức hút Trái đất ít, phân tử khí khơng ngừng khuếch tán vào khơng gian vũ trụ Nhưng mật độ khí tầng thấp nên số phân tử khí bị khơng nhiều lượng khí bù lại núi lửa Trái đất hoạt động phóng chất khí Do lượng khí khơng thay đổi

4 - Sự không đồng theo phương ngang khí

Thể chủ yếu tầng đối lưu, tạo thành vùng tích khí riêng biệt lớn tương đối đồng tính chất theo phương ngang gọi khơng khí hay khí đồn

Tính chất khối khí đặc trưng nhiệt độ độ ẩm Nhiệt độ cao độ ẩm tuyệt đối lớn mật độ khí nhỏ

Trong tầng đối lưu, khơng khí chịu ảnh hưởng mặt đất nên tính chất khối khí phụ thuộc vào khu vực hình thành tính chất vùng mặt đất qua (gọi mặt đệm)

Do địa hình mặt đất có phân bố biển lục địa nên hình thành nhiều loại khối khơng khí Có cách phân loại khối khơng khí :

* - Phân loại theo địa lý :

Khối khơng khí Bắc băng dương Khối khơng khí ơn đới hay cực đới Khối khơng khí nhiệt đới

Khối khơng khí xích đạo

* - Phân loại theo đặc tính mặt đệm :

Khối khơng khí biển : độ ẩm lớn

* - Phân loại theo tính chất nhiệt so với khối khí xung quanh : Khối khơng khí nóng

Khối không khí lạnh

§ CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA KHƠNG KHÍ

1- Sự nóng lên lạnh khơng khí

Khơng khí bị nóng lên hấp thụ trực tiếp lượng Mặt trời nhỏ, hất thụ nhiệt mặt đất chủ yếu

Ban ngày mặt đất đốt nóng nên truyền nhiệt cho khơng khí, ban đêm mặt đất nhiệt nên lạnh khơng khí, khơng khí lại truyền nhiệt cho mặt đất nên lạnh

Q trình nóng lên lạnh đi, truyền nhiệt không khí phức tạp Sự truyền nhiệt từ đất vào khơng khí theo nhiều cách khác

a – Dẫn nhiệt phân tử

Khơng khí dẫn nhiệt Phương thức dẫn nhiệt phân tử làm lớp khơng khí sát đất nóng lên Sự dẫn nhiệt theo phương thức giữ vai trị nhỏ theo phương trình :

dz

dT Q1 = −λ

(1)

Với : Q1 thông lượng nhiệt

λ hệ số dẫn nhiệt phân tử khối khí (λ= 5.10 - 5)

dz

dT

Gradien nhiệt độ theo phương đứng b - Phát xạ

Mặt đất hất thụ lượng xạ Mặt trời, sau phát xạ sóng dài vào lớp khơng khí sát đất, lớp lại phát xạ làm nóng lớp

trình tiếp tục Phương thức phát xạ theo phương trình :

dz

dT i Q2 = −

(2) Với : Q2 thông lượng nhiệt

i= 0,2 Là hệ số dẫn nhiệt xạ khơng khí

Tác dụng làm nóng khơng khí phương thức nhỏ c - Đối lưu nhiệt

Đây nhân tố chủ yếu truyền nhiệt từ đất vào khơng khí Q trình xảy chuyển động thể tích khơng khí riêng biệt theo chiều thẳng đứng định lớp khơng khí sát đất nóng lên mạnh

Đối lưu nhiệt chuyển động khơng trật tự, dịng Những thể tích khơng khí riêng biệt xốy khí theo phương đứng, luồng khí lớn, mạnh có trật tự hướng từ lên cao với tốc độ 10m/s

Sự đối lưu nhiệt thường xảy ban ngày lục địa ban đêm biển d - Loạn lưu

Là chuyển động hỗn loạn khối khí riêng biệt dịng khơng khí lớn, xảy mơi trường có độ linh động cao

Khi khơng khí di chuyển bề mặt đất khơng phẳng nên có ma sát lớn mà suất xốy nhỏ có kích thước khác nhau, xốy vừa bốc lên vừa chuyển động theo phương ngang theo luồng gió ngang

Do chuyển động loạn lưu mà có xáo trộn khơng khí truyền nhiệt theo phương đứng Phương thức gọi giao lưu nhiệt, tn theo phương trình

dz dT AC

Q3 =−

(3) Với : A hệ số giao lưu nhiệt

C tỉ nhiệt không khí AC ≈ 23,7

Sự loạn lưu đóng vai trị chủ yếu việc truyền nhiệt từ đất vào khí e - Truyền nhiệt dạng tiềm nhiệt bốc

Q trình bốc hơi, đơng kết nước giữ vai trò quan trọng truyền nhiệt từ đất vào khơng khí Theo tính tốn gam nước ngưng tụ khí tỏa nhiệt lượng 600 calo

2 - biến thiên nhiệt độ khơng khí

Mặt đất nguồn khơng khí cung cấp lượng chủ yếu cho khơng khí Do nhiệt độ khơng khí lớp gần mặt đất biến thiên nhiều nhất, lên cao ảnh hưởng biến thiên nhỏ

Nhiệt độ khơng khí đạt cực đại vào khoảng 2–3 chiều cực tiểu trước lúc bình minh Sự biến thiên ngày nhiệt độ khơng khí phụ thuộc vào yếu tố :

+ Vĩ độ : Ở vùng nhiệt đới có biên độ khoảng 12oC, vùng ôn đới khoảng 8o -9o C, vùng cực đới khoảng 3o–4o C

§ NHIỆT LỰC HỌC KHÍ QUYỂN

1- Chuyển động thăng giáng đoạn nhiệt khơng khí khơ

Khối khơng khí chưa bão hịa nước gọi khơng khí khơ Khối khơng khí khơ chuyển động thăng giáng gọi q trình nhiệt khơ

Xét khối khí khô thăng đoạn nhiệt từ mặt đất Do áp suất khí giảm theo độ cao nên thăng khối khí giãn nở sinh cơng, nội khối khí giảm nhiệt độ giảm

Ngược lại khối khí khơ giáng, mơi trường ngồi nén dần khối khí lại, nội khối khí tăng nhiệt độ tăng

Q trình đoạn nhiệt khơ khối khí tn theo phương trình :

(4)

C

A dz

dT

p g

k = − =

γK Gradien đoạn nhiệt khô, đơn vị độ/100m A đương lượng nhiệt công

CP nhiệt dung đẳng áp khơng khí (CP = 0,238Cal/độ) g gia tốc trọng trường

=> γK = 0,98độ/100m ≈ 1o/100m

Như vậy, q trình đoạn nhiệt khơ lên cao xuống thấp 100m nhiệt độ giảm tăng độ

Quy ước mặt đất z = 0, (4) viết dạng :

100

Z T

T − =

(5)

(5) cho phép xác định nhiệt độ T2 khối khí độ cao z theo nhiệt độ khối khí mặt đất T1 q trình đoạn nhiệt khơ

2 - Chuyển động thăng giáng đoạn nhiệt khơng khí ẩm

Khơng khí đạt trạng thái bão hịa nước gọi khơng khí ẩm Do bốc nước mặt địa cầu liên tục nên lượng nước khơng khí tăng lên liên tục nhanh chóng đạt bão hịa Q trình chuyển động thăng giáng đoạn nhiệt khơng khí ẩm gọi q trình đoạn nhiệt ẩm

a - Mực ngưng kết

Q trình đoạn nhiệt khơ làm cho lên cao nhiệt độ khối khí giảm, độ ẩm tương đối tăng đến độ cao nước đạt bão hịa Nếu khối khí tiếp tục lên cao, nhiệt độ khối khí hạ thấp điểm sương ngưng kết nước xảy

Độ cao mà nước chứa khối khí thăng đạt bão hòa gọi mực ngưng kết Nhiệt độ khối khí bắt đầu xảy tượng ngưng kết nước gọi nhiệt độ ẩm sương

Ký hiệu z độ cao, τ điểm sương mặt đất, τz điểm sương độ cao z, ta có :

τz = τ – 0,0018z (6)

Tại mực ngưng kết, nhiệt độ khối khí nhiệt độ điểm sương, nên từ (5) ta có : Tz = τz hay T – z/100 = τ – 0,0018z

=> z =122(T – τ) (7)

(7) cho phép ta tính độ cao ngưng kết biết nhiệt độ T điểm sương τ mặt đất

Biết độ ẩm tương đối R xác định độ cao ngưng kết theo cơng thức Ippôlitốp : z = 22(100 – R) (8)

Nếu biết áp suất P nhiệt độ không khí T mặt đất mực ngưng kết xác định theo cơng thức Laplace tĩnh học khí :

P

P T

z =18400(1+α )lg

(9)

Với : 273

1 = α

Khi thăng đoạn nhiệt, nhiệt độ khối khí giảm dần mực ngưng kết nước bắt đầu ngưng kết nước ngưng kết tỏa nhiệt làm nhiệt độ khối khí tăng Do Gradien đoạn nhiệt ẩm nhỏ Gradien đoạn nhiệt khơ Theo khí tượng học : Kí hiệu : γa Gradien đoạn nhiệt ẩm

L tiềm nhiệt bốc : L = 0,65T + 597 S lượng ẩm riêng

dz

ds C

L

P k

a = γ +

γ =>

(10)

Khi lên cao ngưng kết mà lượng nước khối khí giảm tức dz <0 ds

nên γa < γK

Do S phụ thuộc nhiệt độ áp suất khơng khí nên γa thay đổi theo áp suất nhiệt độ khơng khí nên γa # const Qua nghiên cứu ta thấy :

γa khơng khí có áp suất cao > γa khơng khí có áp suất thấp γa khơng khí có nhiệt độ cao < γa khơng khí có nhiệt độ thấp

3 – Sự ổn định chuyển động đối lưu

Trong khí thường có chuyển động đối lưu loạn lưu khơng khí nhiều ngun nhân Các chuyển động ảnh hưởng đến phân bố nhiệt độ độ cao khác Đây yếu tố dẫn đến nguyên nhân động lực nhiệt lực gây chuyển động thăng giáng khơng khí

Dưới tác dụng ngoại lực, khối khơng khí chuyển động lên cao gọi chuyển động đối lưu Trạng thái bất ổn định Ngược lại khối không khí khơng có chuyển động đối lưu khối khơng khí ổn định

Cường độ chuyển động đối lưu phụ thuộc cân nhiệt độ theo phương đứng hay tầng kết nhiệt khí Tầng kết nhiệt đặc trưng phân bố nhiệt độ theo chiều đứng khí

Sự cân theo phương đứng ổn định phiếm định bất ổn định, chúng xảy đồng thời

Sự cân ổn định lớp khí trạng thái khí khối khí bị tác dụng ngoại lực theo phương đứng khối khí xuất nội lực làm cản trở tác dụng đẩy khối khí vị trí ban đầu

Sự cân phiếm định lớp khí chuyển động theo phương đứng khơng xuất lực tác dụng nâng cao hay hạ thấp khối khí Đây dạng trạng thái ổn định

Sự cân không ổn định lớp khí trạng thái khí với chuyển dịch cưỡng khối khí, khối khí phát sinh lực làm tiếp tục dịch chuyển theo hướng Khối khí chuyển động có gia tốc :

T T T g

a = ( '− )

(11) Với T’ nhiệt độ khối khí

Nếu T’ > T => a > khối khí lên Đó trạng thái khơng ổn định

Nếu T’= T => a = ; cần tác động nhỏ (cung cấp nhiệt lượng chẳng hạn cho khối khí) sinh chuyển động thăng giáng Đây trạng thái phiếm định

Nếu T’ < T => a < khối khơng khí có xu hướng chuyển động giáng phía khơng khí có áp suất mật độ lớn đẩy trở lại Khối khí trạng thái ổn định

Như gia tốc khối khí đặc trưng cho trạng thái ổn định khối khí tác động nguyên nhân nhiệt lực gây

§ ĐỘNG LỰC HỌC KHÍ QUYỂN

1 - Chuyển động ngang khí

Chuyển động theo phương ngang khí liên quan mạnh đến trao đổi nhiệt nước khu vực địa cầu Do phân bố nhiệt theo phương ngang khơng nên khí áp phân bố khơng dẫn đến việc chuyển dịch khơng khí từ nơi áp suất cao đến nơi có áp suất thấp Có lực gây chuyển động ngang :

a - Lực Gradien khí áp

Gradien khí áp theo phương ngang độ giảm khí áp mặt phẳng ngang Lực Gradien khí áp FG tác dụng lên đơn vị khối lượng khí xác định :

n P FG

∆ ∆ ρ − = 1

(12)

Với ρ mật độ khí; ∆P/ ∆n = Gradien áp suất theo phương n Dưới tác dụng FG, khối khí chuyển động theo phương Gradien khí áp

b - Lực Coriolis (lực lệch hướng địa chuyển)

Do chuyển động quay Trái đất mà khối khí khối lượng m chuyển động với vận tốc chịu tác dụng lực Coriolis : vr

] , [

2 ω

= r r

r m v

FG (13)

Với ωr vận tốc quay Trái đất Về độ lớn :

FC = 2mvωsinϕ (14)

Ở xích đạo ϕ = => fC = 0, cực ϕ = 90o => FC = max

Lực Coriolis có phương vng góc với hướng chuyển động khối khí nên khơng làm thay đổi vận tốc khối khí mà làm thay đổi hương chuyển động khối khí c - Lực ma sát

Có hai loại lực ma sát : ngoại lực ma sát nội lực ma sát, chúng có tác dụng làm cản trở chuyển động khối khí

Fm kvr

r = −

(15)

Tùy theo đặc điểm mặt đệm mà k thay đổi khoảng 1,2.10-4 đến 0,2.10–4 N.s/m Trên mặt biển k nhỏ đất liền khoảng lần

Do ngoại ma sát mà phần tử khí lớp sát đất chuyển động bị hãm chậm lại, nhờ nội ma sát hãm chậm truyền lên lớp khí phía

Sự loạn lưu làm tăng cường trao đổi động lớp khí Kết lớp khí phía chuyển động nhanh bị chậm lại, lớp khí phía chuyển động nhanh lên Như mức độ loạn lưu ảnh hưởng lớn đến độ lớn lực ma sát khí Dạng ma sát qui định loạn lưu ma sát loạn lưu, độ lớn gấp hàng vạn lần lực nội ma sát khơng khí

Thực nghiệm chứng tỏ tác dụng ngoại ma sát nội ma sát mặt đất khơng ngược hướng chuyển động khối khí mà lệch phía trái góc khoảng 350 d - Lực ly tâm

Gọi r bán kính cong quỹ đạo phần tử khí, v vận tốc phần tử khí, ta có lực ly tâm tác dụng lên phần tử khí :

r v

FL = 2

(16)

Thường FL có giá trị nhỏ Tuy nhiên xốy khí có tốc độ lớn bán kính cong nhỏ FL > FG Những xốy khí thường xuất vào ngày nóng nực khối khí bất ổn định

2 - Sự diễn biến gió

a- Biến thiên gió lớp ma sát

Ở gần mặt đất, tác dụng ngoại lực ma sát làm tốc độ gió giảm Ở lục địa bình qn tốc độ gió 40% mặt biển 70% tốc độ gió địa chuyển Hướng gió gần mặt đất thường lệch bên phải hướng Gradien khí áp góc khoảng 600 Càng lên cao ảnh hưởng ma sát giảm, tốc độ gió lúc đầu tăng nhanh, sau tăng chậm dần Thực nghiệm tính tốn cho thấy lớp khí gần mặt đất, tốc độ gió tăng gần tỷ lệ với Logarit độ cao

Độ cao mà ảnh hưởng lực ma sát tác dụng gọi mực ma sát, khoảng từ mặt đệm đến mực ma sát gọi lớp ma sát, độ dầy phụ thuộc tầng kết trạng thái khí

Biến thiên gió theo độ cao cịn phụ thuộc mức độ loạn lưu khí quyển, phụ thuộc độ lớn nó; tốc độ gió lớn, ảnh hưởng ma sát với mặt đất lớn tốc độ gió nhỏ nên tốc độ gió biến thiên lớn ngược lại

b - Biến thiên gió theo thời gian

- Biến thiên theo ngày : quan sát cho thấy gió cực tiểu vào gần sáng cực đại vào khoảng 13 - 14 Biến thiên gió ban ngày nhiều ban đêm Ở lớp khơng khí cao khoảng 100m mùa hè 50m mùa đông biến thiên gió ngược lại với qui luật

- Biến đổi gió theo mùa : Độ biến đổi phụ thuộc chênh lệch khí áp theo chiều ngang Tốc độ gió mùa đơng lớn tốc độ gió mùa hè Ngồi biến đổi theo mùa gió cịn phụ thuộc vào điều kiện địa lý mặt đất

3 - Gió địa phương

Gió địa phương hình thành tác động điều kiện vật lý địa lý địa phương Nó ảnh hưởng đến thời tiết địa phương nhiệt độ, độ ẩm …

a- Gió đất gió biển

Ban ngày gió thổi từ biển vào đất liền gọi gió biển Ban đêm gió thổi ngược lại gọi gió đất Các loại gió thường xảy ven biển, ven hồ lớn, ven sông lớn Nguyên nhân loại gió nóng lên lạnh đất liền biển không Vùng ven bờ xuất vùng hồn lưu khép kín (ở lớp khí cao gió thổi theo hướng ngược lại)

b - Gió núi – thung lũng

Gió sườn núi ban đêm từ sườn núi xuống thung lũng, ban ngày ngược lại Nguyên nhân nóng lên lạnh khơng khí độ cao khác Gió thực hồn lưu khép kín theo đường vịng lên (hoặc xuống) thung lũng

Khơng khí vách thung lũng ban ngày nóng lên ban đêm lạnh mạnh khơng khí tự khơng khí đồng lân cận Vì xuất gió ban ngày thổi lên cao theo thung lũng gọi gió thung lũng, ban đêm thổi xuống phía đồng gọi gió núi

c - Gió phơn

Là gió nóng khơ thổi từ núi xuống Nó xuất nguyên nhân : phía áp suất khí giảm phía áp suất khí tăng chân núi áp suất thấp đỉnh núi Gió phơn gió hồn lưu động lực, khơng có vịng tuần hồn khép kín Nó kéo dài từ vài đến vài tháng Trong khu vực có gió phơn nhiệt độ khơng khí tăng; kéo dài mạnh gây hạn hán vùng rộng

4 - Baõo

Bão gió xốy mạnh tạo nên, trung tâm bão khí áp thấp, bên ngồi khí áp cao Gradien khí áp trung tâm lớn làm cho khí từ miền khí áp cao chuyển vào mạnh hình thành xốy trơn ốc lên

Khi bão qua vùng làm khí áp nơi biến đổi đột ngột : bão đến gần vùng đó, khí áp giảm nhanh, bão qua khí áp tăng đột ngột Do khí áp thay đổi nhanh nên tốc độ gió đột ngột thay đổi, tốc độ gió tới 50m/s nên gió bão có sức phá hoại mạnh

Bão thường phát sinh từ vùng biển nhiệt đới độ ẩm cao Vì bão thường gây mưa lớn : lượng mưa lên tới 100mm Bão cịn gây sóng thần cao hàng chục mét gây nguy hiểm cho tàu thuyền vùng ven biển

5 - Độ ẩm không khí

Do xạ Mặt trời mà nước bốc vào khí Độ ẩm khơng khí mật độ nước khí Có nhiều phương pháp biểu thị độ ẩm

Biểu thị lượng nước đơn vị thể tích khơng khí thường đo

bằng g/cm3 hay kg/m3 Việc đo a khó nên thực tế thường dùng áp suất nước để biểu thị a

b - Áp suất nước

Là áp lực nước gây đơn vị diện tích Đơn vị đo mHg hay mbar Sự phụ thuộc E vào nhiệt độ có dạng :

E(mHg) 30

20 10

t(0C)

- 10 10 20 30

Ở nhiệt độ, mật độ nước nhiều áp suất nước lớn, đến giới hạn định nước bắt đầu ngưng tụ chuyển sang thể lỏng Trạng thái giới hạn gọi khơng khí bão hịa nước áp suất nước bão hịa (E) nhiệt độ

c - Độ ẩm tương đối R

Là tỷ số áp suất nước thực tế (e) với áp suất nước bão hòa E nhiệt độ :

% 100 E

e R =

Độ ẩm tương đối R cho biết mức độ bão hịa nước khơng khí d - Độ thiếu hụt bão hòa d

Độ thiếu hụt bão hòa đại lượng biểu thị mức độ bão hịa nước khí :

d = E – e

Độ thiếu hụt bão hịa lớn độ ẩm tương đối nhỏ ngược lại

Độ ẩm thay đổi theo thời gian không gian Trong ngày a lớn vào chiều tối nhỏ lúc bình minh ban ngày nước bốc nhiều, ban đêm nước ngưng tụ Độ ẩm tương đối ngày thay đổi ngược với a

§ CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

Động vật thực vật Trái đất cần khơng khí để sống phát triển Mơi trường khơng khí bị ô nhiễm chất độc hại bụi tồn khơng khí, chúng đa dạng nên khó phân loại chi tiết Tuy nhiên để dễ xét thường phân thành loại lớn :

- Các chất ô nhiễm sơ cấp : Bao gồm tất chất phát trực tiếp từ nguồn tạo thành

Các chất ô nhiễm thứ cấp : Bao gồm chất tạo khí tương tác hóa học chất nhiễm sơ cấp với với khí

1 - Các chất ô nhiễm sơ cấp

a - Các hợp chất có chứa Lưu huỳnh (S)

Các hợp chất có chứa S khí chủ yếu : SO2, SO3, H2S, H2SO4 muối sunfát

Khí SO2 khơng màu, có vị cay, mùi khó chịu SO2 có nhiều lị luyện gang, lị rèn, lị gia cơng nóng, lị đốt than có S

Trong khí tương quang hóa có xúc tác SO2 biến thành SO3 ; SO3 tác dụng với nước khí tạo thành H2SO4 Nếu có NH3 khí phản ứng tạo NH4SO4 Nếu H2SO4 gặp hạt NaCl khí tạo Na2SO4 HCl

Như kết cuối SO2 khí chuyển hóa thành muối sunfát axit

H2S khơng màu, có mùi thối khó chịu, H2S đưa vào khí với lượng lớn từ nguồn tự nhiên : chất hữu rau cỏ phân hủy, vết nứt núi lửa, cống rãnh, hầm lị khai thác than, cơng nghiệp có sử dụng nhiên liệu có chứa sunfua v.v… Trong khí H2S bị ơxy hóa ôxy nguyên tử, ôxy phân tử Ozon tạo SO2 H2S , O , O2 O3 hịa tan nước, tốc độ ôxy hóa H2S sương mù hay mây nhanh

b - Cacbon mono ôxyt (CO)

Khí CO không màu, không mùi, không vị CO chất gây ô nhiễm phổ biến phần tầng khí CO tạo cháy khơng hồn tồn nhiên liệu hóa thạch Nồng độ CO khơng khí khơng ổn định, biến thiên nhanh, chứng tỏ ngồi nguồn nhân tạo cịn có nguồn CO tự nhiên lớn

* Trong tự nhiên có chế loại CO :

- Phản ứng CO với gốc Hydroxyt OH tầng đối lưu : CO + OH CO2 + H

- Di chuyển tới tầng bình lưu tác dụng với OH * Các nguồn sinh sản CO tự nhiên bao gồm :

- Các q trình ơxy hóa mêtan gốc OH : CH4 + OH CH3 + H2O

- CO tạo từ đại dương : nghiên cứu đánh giá lượng CO tạo từ đại dương khoảng 10% lượng CO tạo từ quà trình cháy

c - Các hợp chất chứa Nitơ (N)

Các hợp chất chứa N quan trọng khí N2O , NO , NO2 , NH3 muối nitrit, nitrat, amôni

- N2O khí khơng màu tạo chủ yếu nguồn tự nhiên : hoạt động vi khuẩn đất phản ứng N2 với O O3 thượng tầng khí N2O dùng làm thuốc gây mê Ở nhiệt độ thường N2O khí trơ khơng gây nhiễm

- NO tạo trình đốt cháy nhiên liệu nhiệt độ cao (>1100oC) tượng phóng điện khơng khí (sét)

- NO2 tạo khí ôxy hóa NO : NO + 2

1

O2 = NO2 - NH3 chủ yếu tạo từ nguồn tự nhiên

- Các muối Nitrat Amôni chủ yếu sinh khí chuyển hóa NO, NO2 NH3

d - Caùc Hydro cacbon

Là hợp chất Hydro cacbon Nó thành phần khí tự nhiên, khơng màu, khơng mùi

Q trình nhiên liệu cháy khơng hồn tồn, q trình sản xuất, khai thác, vận chuyển xăng dầu, rò rỉ đường ống dẫn khí đốt v.v… sinh khí Hydro cacbon Nồng độ Hydro cacbon tổng cộng thị xác khả nhiễm khơng khí, khả phá hoại Hydro cacbon khí lại sản phẩm tạo từ phản ứng chúng; mà tốc độ phản ứng Hydro cacbon khác khí khác

e - Các hợp chất Halogen kim loại nặng

Clo HCl có nhiều nhà máy hóa chất Việc đốt than, giấy, chất dẻo nhiên liệu rắn tạo Clo HCl

Chì nhiên liệu dùng cơng nghiệp Hơn 150 nghề 400 qui trình cơng nghệ sử dụng Pb Khi chống kích nổ cho động người ta thường pha chì vào xăng với tỷ lệ 1%, tạo thành hợp chất Têtrătin Pb(C2H5)4 Têtramêtin chì Pb(CH3)4 chất lỏng bay nhiệt độ thấp, có mùi thơm Khi cháy hợp chất làm khơng khí nhiễm Pb

Hg bay nhiệt độ thường Hg có cơng nghiệp chế biến muối Hg, làm thuốc diệt giun, thuốc lợi niệu, thuốc diệt sâu diệt nấm bệnh nông nghiệp Các loại thuốc diệt sâu bọ, côn trùng, diệt cỏ : DDT, 666 hợp chất Clo hữu Các hợp chất lân hữu : tổng hợp 2000 chất loại

f - Các chất dạng hạt

Sol khí thứ cấp Sol tạo khí Ví dụ : phản ứng hóa học pha khí, chất có khả ngưng tụ thành dạng hạt tạo

Nguồn sơ cấp tạo hạt với kích thước khác cịn nguồn thứ cấp chủ yếu tạo hạt kích thước nhỏ

Khi khơng khí, kích thước, thành phần số lượng Sol khí bị thay đổi chế số trình vật lý hóa học : sa lắng lên mặt đất lớp khí gần mặt đất, rửa trơi theo nước mưa hạt lớp khí cao 100 mét v.v…

g - Khí Ozon tầng Ozon

Trong khí quyển, O3 tập trung nhiều độ cao 25 km với nồng độ khoảng 10mg/kg Ozon sản phẩm chất chứa ôxy ( SO2, NO2, Andehyt) hấp thụ xạ Mặt trời

2 - Các chất ô nhiễm thứ cấp

Các chất gây nhiễm khơng khí thường khơng ổn định mặt hóa học vật lý Q trình biến đổi hệ khơng khí nhiễm theo quy luật tiến tới trạng thái ổn định với lượng tự cực tiểu Tốc độ phản ứng dạng phản ứng bước biến đổi trung gian chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố nồng độ tương đối chất tham gia phản ứng, mức độ quang hợp, khả phân tán khí tượng học, độ ẩm tương đối, địa hình địa mạo v.v…

Ví dụ : trường hợp đơn giản hai chất tác dụng với tạo thành muối Halôgen phản ứng sương axit với ôxyt kim loại Khi có giọt nước khơng khí diễn phản ứng dung dịch tạo sương mù axit tác dung ơxy hịa tan với SO2 Sự tạo thành axit giọt nước đẩy nhanh có mặt số ôxyt kim loại

Như vai trò q trình xúc tác ảnh hưởng đến tồn tiến trình hệ Trạng thái bề mặt hạt rắn lỏng khơng khí có liên quan đến hấp thụ liên quan đến việc thúc đẩy tốc độ phản ứng

Các phản ứng quang hóa đóng vai trị chủ yếu nhiễm khơng khí Sự phân hóa phân ly NO2 tạo NO O, gốc khơi màu cho loạt chuỗi phản ứng gốc tự Số lượng loại gốc tự hợp chất bền vững tạo bị chi phối yếu tố lượng môi trường Các chất ô nhiễm thứ cấp tạo trình gây lo ngại nhiều đến nhiễm khơng khí

Những chất bao gồm Ozon, fomaldehyt, hydropeoxit hữu chất hoạt động khác, gốc tự có thời gian tồn ngắn

§ TÁC ĐỘNG CỦA KHƠNG KHÍ

1 - Tác động khơng khí vật liệu

Khơng khí nhiễm gây hủy hoại nhiều vật liệu làm tổn thất kinh tế đáng kể Ví dụ ăn mòn kim loại, làm giảm tuổi thọ đồ dùng v.v…

+ Sự mài mòn : Các hạt rắn chuyển động với vận tốc cao khơng khí có khả gây phá hoại mài mòn

+ Sự lắng đọng : Các hạt rắn lỏng lắng đọng lên bề mặt vật thể làm bẩn Việc hủy hoại chúng cọ rửa, vệ sinh gây mài mòn giảm tuổi thọ

+ Phản ứng hóa học trực tiếp : Một số chất nhiễm khơng khí phản ứng trực tiếp không thuận nghịch với vật liệu gây nên hư hỏng Ví dụ : H2S làm mờ đục dụng cụ bạc, sương mù axit làm bề mặt vật liệu kim loại bị ăn mòn Nhiều loại vật liệu liên quan đến nồng độ hợp chất có lưu huỳnh khơng khí hợp chất dung dịch có hoạt tính lớn Các loại vật liệu xây dựng kể vôi xi măng bị phá hoại dần không khí chứa chất

+ Phản ứng hóa học gián tiếp : Một số vật liệu hấp thụ chất ô nhiễm, phá hoại chúng không chất ô nhiễm bị hấp thụ mà sản phẩm chuyển hóa hóa học Ví dụ : da hấp thụ SO2, sau độ ẩm SO2 chuyển hóa thành H2SO4 gây phá hoại da

+ Sự ăn mịn điện hóa : Các kim loại đen bị phá hoại khí phần lớn q trình điện hóa Kim loại đen tiếp xúc với khí hình thành mặt pin điện hóa nhỏ khác thành phần hóa học tính chất vật lý bề mặt kim loại Nếu bề mặt có chất điện ly (như nước chẳng hạn) xuất dịng điện kim loại bị ăn mịn Nếu chất điện ly có chứa chất nhiễm khơng khí độ dẫn điện tăng lên q trình ăn mịn xảy nhanh

b - Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phá hoại chất ô nhiễm khơng khí + Độ ẩm : Độ ăn mịn vật liệu tăng theo độ ẩm khơng khí loại vật liệu có độ ẩm khơng khí giới hạn, mà vượt qua nó, tốc độ ăn mịn tăng lên đột ngột Ví dụ khí có chứa SO2 độ ẩm giới hạn Al 80%, Ni 70%

+ Nhiệt độ : Aûnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học gây hủy hoại vật liệu Bề mặt vật liệu có nghịch nhiệt khí thường bị nhiệt lạnh nhanh tới nhiệt độ thấp nhiệt độ khơng khí xung quanh Nếu nhiệt độ thấp điểm sương nước ngưng đọng bề mặt vật liệu Khi có chất nhiễm ẩm ướt bề mặt làm tăng trình hủy hoại

+ Ánh sáng Mặt trời : Có thể gây phá hoại trực tiếp số vật liệu Ngồi cịn tác nhân sinh chất gây phá hoại tạo O3 thông qua loạt phản ứng quang hóa phức tạp khí

+ Sự chuyển động khơng khí : Tốc độ gió liên quan lớn đến chất ô nhiễm dạng rắn lỏng định vị trí tác động chất lên bề mặt thẳng đứng hay lắng đọng lên bề mặt ngang Hướng gió yếu tố quan trọng liên quan đến phá hoại chất ô nhiễm tạo từ nguồn + Các yếu tố khác : Vị trí, hình dạng trình tự tiếp xúc vật liệu với chất ô nhiễm liên quan đến tốc độ hủy hoại Bề mặt vật liệu thường bị ăn mòn nhanh bề mặt Một số kim loại ban đầu tiếp xúc với khơng khí sạnh hình thành màng ơxyt bề mặt có tác dụng bảo vệ sau tiếp xúc với chất ô nhiễm

+ CO2 : Nồng độ khí CO2 vùng cơng nghiệp nặng cao nhiều giá trị bình thường Ảnh hưởng chủ yếu CO2 phá hoại đá cơng trình xây dựng, loại đá cacbonat đá vôi :

CO2 + H2O H2CO3 ; H2CO3 tác dụng lên CaCO3 chuyển hóa thành dạng bicacbonat dễ tan nước nên bị nước rửa trơi

+ SO2 : Thường tạo phần SO3 trình nung, đốt SO2 vàSO3 phối hợp gây phá hoại vật liệu Đơái với kim loại làm tăng tốc độ ăn mịn Ví dụ :

Al + SO2 + H2O Al2O3 + H2S

Đối với vật liệu xây dựng :SO2 gây phá hoại đá vôi, đá hoa, vôi, vữa xi măng; loại đá chứa cacbonat tác dụng SO2 chuyển thành dạng sunfat dễ tan nên bị rửa trôi

Đối với da : SO2 làm giảm độ bền da cuối phá hủy

Với giấy : giấy thường có lượng nhỏ tạp chất kim loại Khi có độ ẩm SO2 + H2O H2SO4 làm cho giấy dòn, dễ gãy gấp

Với vải sợi : SO2 gây hủy hoại sợi tự nhiên sợi tổng hợp

+ H2S : bị ôxy hóa khơng khí thành SO2 SO3 điều kiện độ ẩm lớn Ngồi H2S cịn gây phá hoại trực tiếp

Đối với kim loại : Bạc, đồng bị mờ đục tiếp xúc với H2S

Đối với sơn : Do sơn có chứa hợp chất chì, tiếp xúc với H2S chúng tạo nên sunfua màu đen làm cho sơn bị đen

+ HF : Là loại khí ăn mịn hút ẩm mạnh, tác dụng lên nhiều kim loại, vật liệu tráng men kể thủy tinh

+ O3 “SMOG” quang hóa : SMOG quang hóa tên gọi cho hỗn hợp chất phản ứng sản phẩm phản ứng sinh khí Hydrocacbon

Khí thường chứa lượng nhỏ O3 (≅ 5.10- 8) tạo tác dụng ánh sáng Mặt trời Trong khí bị nhiễm NOx , Hydrocacbon, ánh sáng Mặt trời thúc đẩy chuỗi phản ứng phức tạp tạo nên số ảnh hưởng bất lợi viêm mắt, hủy hoại thực vật, giảm tầm nhìn Một sản phẩm phụ phản ứng O3 Khả ơxy hóa khí có chứa O3 gây nên phá hoại vật liệu

Đối với cao su chất đàn hồi : Các chất ơxy hóa khí O3 gây nứt gãy cao su Các chất đàn hồi loại không no bị O3 làm phá vỡ liên kết kép mạch cacbon Các loại cao su tổng hợp bị O3 tác động kiểu

Đối với vải sợi thuốc nhuộm : O3 gây tác động xấu đến cường độ chịu lực độ bền màu thuốc nhuộm Khi tiếp xúc với điều kiện SMOG, số loại sợi thuốc nhuộm bị phá hoại

+ Các hạt chất rắn : Chủ yếu gây bẩn Việc vệ sinh làm cho vật liệu giảm tuổi thọ

- Đối với vật liệu xây dựng : Các thành phần hắc ín chất chứa cacbon sinh cháy không hồn tồn than đá dầu mỏ tích tụ lên cơng trình xây dựng có tính dính có tính axit Sự ăn mịn chúng diễn thời gian dài chúng khơng bị nước mưa rửa trơi

Bụi tích tụ phận cách điện đường dây cao gây phóng điện ẩm ướt

- Đối với bề mặt sơn : Làm cho sơn biến chất tích tụ chất dạng hạt làm biến màu sơn

Điện trở chất chống ăn mòn sơn, vecni bị giảm nghiêm trọng có mặt bụi đó, hạt bụi đóng vai trị cốt lõi mơi trường ẩm ướt chuyển chất ăn mòn tới bề mặt kim loại nằm phía

- Đối với vải sợi : Việc làm vải sợi bụi làm giảm tuổi thọ Vải trở nên tích điện ma sát với phận kim loại máy dệt, độ ẩm bị tăng lên lực hút tĩnh điện hạt

+ Các giọt chất lỏng : Các giọt chất lỏng nhỏ bé gây bẩn bề mặt Các giọt lỏng tương đối lớn nước bẩn từ thiết bị rửa khí gây bẩn trầm trọng cho vùng xung quanh

Có nhiều dung dịch ăn mịn sử dụng trình khác nhau, xả khơng khí dạng sương mù gây ăn mòn nghiêm trọng

2 - Ảnh hưởng nhiễm khơng khí đến khí hậu thời tiết

a - Ảnh hưởng đến khí hậu tồn cầu

Yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến khí hậu toàn cầu cân nhiệt Trái đất Năng lượng Mặt trời đến Trái đất, phần khí Trái đất hấp thụ, phần cịn lại phản xạ vào không gian vũ trụ Sự cân nhiệt định cân sinh thái Trái đất Các tượng thời tiết gió, bão, mây, mưa liên quan đến tượng Con người gây ảnh hưởng đến cân qua việc thải CO2 Sol khí vào khí

Độ đục khí yếu tố quan trọng cân nhiệt Trái đất Nhiều chất nhiễm dạng khí Sol khí tầng cao khí ảnh hưởng đến xâm nhập ánh sáng Mặt trời Nồng độ chất nhiễm dạng Sol khí mịn tăng làm độ đục khí tăng, làm tăng độ phản xạ Trái đất làm giảm nhiệt độ trung bình Trái đất Hơi nước mây mù khí gây hiệu ứng tương tự

máy bay thải khí NOx phá hoại phân tử O3 phản ứng có xúc tác

b - ảnh hưởng đến khí hậu thành phố

+ Sương mù : Ở vùng đô thị thường kéo dài so với vùng nơng thơn, có sẵn hạt tạo tâm ngưng tụ nên tạo hạt sương có kích thước bé Sương mù tăng làm giảm chiếu nắng gây trở ngại cho giao thông cản trở thơng gió

+ Lượng mưa : Khí thành phố chứa nhiều chất nhiễm, hạt mịn đóng vai trị tâm ngưng tụ, lượng mưa xung quanh thành phố tăng lên

+ Sự chiếu nắng : Ở thành phố lượng hạt bụi nhiều làm giảm đáng kể lượng Mặt trời đến mặt đất; đặc biệt thành phố vĩ độ cao Mặt trời chiếu xiên góc, xạ phải qua quãng đường bụi nhiều

+ Tầm nhìn : Ơ nhiễm khơng khí làm giảm tầm nhìn, ảnh hưởng xấu đến an tồn giao thơng vận tải

3 - Ảnh hưởng nhiễm khơng khí đến sức khỏe người sinh vật

Các chất độc hại khơng khí xâm nhập vào thể người động vật qua đường hô hấp nguy hiểm thường gặp nhất, xâm nhập qua đường tiêu hóa, qua da, qua tuyến mồ hôi lỗ chân lông

Các chất gây ô nhiễm không khí đa dạng hậu chúng gây người sinh vật đa dạng Ta nêu số tác hại số chất nhiễm phổ biến

+ Các hạt bụi : Có đường kính lớn 50µm bị loại phần hệ hơ hấp (mũi khí quản) Các hạt có đường kính < 5µm xâm nhập vào tận phế nang phổi

Bụi gây nên bệnh phổi nhiễm bụi, bệnh đường hô hấp : sơ phổi, viêm phổi, viêm phế quản, viêm mũi Một số bụi kim loại có tính phóng xạ gây ung thư phổi : U, Co, Cr, nhựa đường

Bụi gây bệnh da mụn trứng cá, viêm da, tấy da, ngứa… bụi điển hình gây bệnh bụi lò đốt, nơi sản xuất xi măng, sành sứ, bụi nhựa than, vôi, dược phẩm, thuốc trừ sâu, đường, bụi kiềm, axít v.v…

Bụi gây bệnh đường tiêu hóa : bụi đường làm hỏng men răng, gây sâu Bụi kim loại, khóang gây hỏng niêm mạc dày, rối loạn tiêu hóa Bụi Pb gây thiếu máu, rối loạn thận Bụi vi sinh vật gây dịch bệnh

Bụi làm cho cỏ không phát triển được, bị vàng lá, rụng lá, giảm suất chí cịn bị tiêu diệt : bụi lò xi măng, lò gạch, bụi amiăng, than, NaCl v.v… + Cacbon ơxit : Là khí khơng màu, khơng mùi, không vị CO tạo cháy không hồn tồn vật liệu có chứa cacbon Mỗi năm sinh khoảng 250 triệu CO Khí CO độc hại, người động vật chết đột ngột hít thở phải khí CO, tác dụng mạnh với Hemoglobin (Hb), lấy O2 Hb tạo thành cacboxyhemoglobin, làm khả vận chuyển O2 máu gây ngạt

Nhiễm độc cấp CO thường bị đau đầu, ù tai, chóng mặt, buồn nôn, mệt mỏi, co giật, hôn mê Nhiễm độc mãn CO thường bị đau đầu dai dẳng, chóng mặt, mệt mỏi, sút cân Trên giới hàng năm có hàng trăm người chết ngộ độc khí CO

Thực vật nhạy cảm với CO so với động vật, nồng độ CO cao làm cho rụng, bị xoắn quăn, non bị chết, cối chậm phát triển

+ Khí sunfuroxit (SOx) : Trong khơng khí SO2 chủ yếu, cịn SO3 với tỷ lệ thấp Khí SO2 khơng màu, có vị cay, mùi khó chịu

SO2 có nhiều lị luyện gang, lị rèn, lị gia cơng nóng, lị đốt than có lưu huỳnh

Trong khí SO2 tượng quang hóa có xúc tác biến thành SO3 SO2 tác dụng với nước khí thành H2SO4

Lượng SO2 sản xuất thải vào khí lớn cỡ 66 triệu năm, chủ yếu đốt than xăng dầu

SO2 H2SO4 tác hại đến sức khỏe người động vật Với nồng độ thấp gây kích thích hơ hấp, với nồng độ cao gây bệnh tật bị chết

Đối với thực vật SO2 có tác hại đến sinh trưởng rau quả, làm cho vàng lá, rụng lá, bị chết

+ Khí Clo HCl : Có nhiều vùng nhà máy hóa chất Việc đốt than, giấy, chất dẻo nhiên liệu rắn tạo khí Clo HCl

Khí Cl tác dụng đoạn đường hơ hấp Khí Cl gây độc hại cho người động vật Tiếp xúc với mơi trường có nồng độ Cl cao bị xanh xao, vàng vọt, bệnh tật bị chết

Khí Cl vàHCl làm chậm phát triển, nồng độ cao làm bị chết

+ Pb hợp chất : Pb nguyên liệu dùng nhiều công nghiệp : 150 nghề 400 q trình cơng nghệ sử dụng Pb

Pb độc người động vật Pb qua đường hơ hấp, tiêu hóa gây độc cho hệ thần kinh, ảnh hưởng đến tạo máu làm rối loạn tiêu hóa

Người bị nhiễm Pb bị đau bụng, táo bón, huyết áp cao, suy nhược thần kinh, rối loạn cảm giác, tê liệt giảm bạch cầu, viêm dày, viêm ruột v.v…

Xăng pha Pb với tỷ lệ 1% để tránh nổ sớm, tạo thành Têtrătin chì Pb(C2H5)4 Tetrametin chì Pb(CH4)4 chúng chất lỏng, bay nhiệt độ thấp, có mùi thơm Những nơi sử dụng xăng khơng khí bị nhiễm Pb

Với nồng độ Pb cao khơng khí gây chết người động vật

+ Hg : bay nhiệt độ thường Hg có nhiều cơng nghiệp chế tạo muối Hg, làm thuốc giun Calomin, thuốc lợi niệu, thuốc diệt sâu nấm bệnh nông nghiệp Hơi Hg độc, với nồng độ 10-4g/m3 khơng khí gây tai nạn cho người động vật

Hơi Hg xâm nhập thể chủ yếu qua đường hô hấp, tiêu hóa qua da

Người bị nhiễm Hg bị run tay chân, rung mí mắt, ngủ, giảm trí nhớ, rối loạn thần kinh, viêm lợi, viêm đại tràng, rối loạn tiêu hóa, rối loạn kinh nguyệt, sẩy thai

Quá trình nhiên liệu cháy khơng hồn tồn, q trình sản xuất nhà máy lọc dầu, khai thác vận chuyển xăng dầu, rị rỉ đường ống dẫn khí đốt v.v… sinh khí Hydro cacbon

Etylen (C2H2) gây bệnh phổi cho người, làm sưng tấy mắt, gây ung thư phổi cho động vật, làm vàng bị chết

Benzen (C6H6) dùng kỹ thuật nhuộm, dược phẩm, nước hoa, dung mơi hịa tan dầu mỡ, sơn, cao su, làm keo dán Trong xăng có 5–20% C6H6

Benzen xâm nhập thể chủ yếu theo đường hô hấp, gây bệnh thần kinh thiếu máu, chảy máu lợi, suy tủy, suy nhược, xanh xao, bị chết nhiễm trùng máu

+ Nitơ oxyt : Có nhiều loại chủ yếu nitrit oxyt (NO) Nitơ dioxyt (NO2) Chúng hình thành khí phản ứng N2 với O2 đốt cháy nhiệt độ cao (> 1100oC) nhanh chóng làm lạnh để khơng bị phân hủy :

N2 + xO2 <=> 2NOx

Do hoạt động người, hàng năm có khoảng 48 triệu NOx (chủ yếu NO2) thải

Khơng khí thành phố khu công nghiệp bị nhiễm NOx mạnh làm hình thành khói quang học

NOx làm phai màu thuốc nhuộm vải, làm hỏng vải, làm han rỉ kim loại NO2 khí có màu hồng Trong phản ứng quang hóa hấp thụ xạ tử ngoại

Khí NO2 với nồng độ 100PPm làm chết người động vật Với nồng độ thấp gây nguy hiểm cho tim, gan, phổi, gây bệnh phổi ung thư

Một số thực vật nhạy cảm với môi trường bị tác hại NO2

NO tác dụng mạnh với Hb, NO khí khó thâm nhập vào máu để tác dụng với Hb

+ H2S : Là chất khí khơng màu, có mùi khó chịu H2S tạo tự nhiên chất hữu cơ, rau cỏ thối rữa tạo Nó cịn sinh vết nứt núi lửa, cống rãnh hầm lị khai thác than Trong cơng nghiệp tạo H2S sử dụng nhiên liệu có chứa sunfua

H2S gây nhứt đầu, mệt mỏi Khi nồng độ cao gây mê, làm chết người Với nồng độ 150PPm làm tiêu chảy viêm cuống phổi H2S xuyên qua màng phổi vào mạch máu gây chết H2S làm rụng cây, giảm sinh trưởng trồng

+ Thuốc trừ sâu bọ, côn trùng : thường dùng hợp chất Clo hữu cơ, lân hữu cơ, Hg hữu cơ, … để diệt sâu bọ bảo vệ trồng, diệt ruồi, muỗi, kiến, gián sinh vật gây hại khác

+ Hợp chất lân hữu : tổng hợp 2000 chất loại Các hợp chất vào thể qua đường hô hấp thấm qua da gây nhiễm độc cấp, làm ảnh hưởng thần kinh làm liệt Tiếp xúc lâu với chúng bị nhiễm độc mãn, làm thần kinh suy nhược

Các loại thuốc sử dụng nông nghiệp sinh hoạt, chúng khuếch tán vào khơng khí gây nhiễm, vùng nông nghiệp

+ Amoniac (NH3) : sử dụng nhiều kỹ thuật lạnh giá thành rẻ khả làm lạnh cao Ngồi NH3 cịn có nhà máy sản xuất phân đạm, sản xuất axit nitric, chất thải người động vật

NH3 có mùi khai, chất độc hại cho người động vật Với nồng độ cao làm trắng bạch, làm đốm hoa, làm giảm rễ cây, làm thấp đi, làm bị thâm tím giảm tỷ lệ hạt giống nẩy mầm

Ngoài chất độc hại chủ yếu trên, nhiều loại chất hóa học, hợp chất hóa học khác, loại khói bụi, loại vi khuẩn gây bệnh làm vẩn đục nhiễm mơi trường khơng khí, gây nguy hại cho người, động vật thực vật

§ HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH

1 - Nguyên nhân chế hiệu ứng nhà kính

Do việc đốt nhiên liệu hóa thạch hô hấp người động vật thải vào khí lượng lớn CO2 ngồi lượng CO2 khí cịn bổ sung núi lửa

Một nửa lượng CO2 sinh thực vật nước biển hấp thụ Phần CO2 nước biển hấp thụ hòa tan kết tủa nước biển Các loại thực vật biển đóng vai trị chủ yếu việc trì cân CO2 khí bề mặt đại dương Lượng CO2 lại lưu tồn khí quyển, thực vật hút CO2 để tồn phát triển, nồng độ CO2 q cao lại có hại CO2 tồn chủ yếu vùng đối lưu

Nhiệt độ mặt đất quy định cân lượng Mặt trời chiếu xuống Trái đất xạ nhiệt Trái đất vào vũ trụ Bức xạ Mặt trời chủ yếu xạ ngắn, dễ dàng xuyên qua lớp khí CO2 O3 để đến mặt đất Ngược lại xạ nhiệt Trái đất xạ sóng dài, khơng có khả xun qua lớp khí CO2 bị khí CO2 nước khí hất thụ Do nhiệt độ khơng khí xung quanh Trái đất tăng lên làm tăng nhiệt độ bề mặt Trái đất Hiện tượng gọi “hiệu ứng nhà kính” Lớp khí CO2 có tác dụng tương tự lớp kính giữ nhiệt nhà kính trồng rau xanh xứ lạnh Điểm khác với quy mơ tồn cầu

và Enila, gây nên hậu lũ lụt, sóng thần, lũ quét v.v… phá hoại nghiêm trọng

Theo tính tốn, nồng độ CO2 khí tăng gấp đơi nhiệt độ trung bình bề mặt Trái đất tăng 3,6oC vịng 30 năm khơng ngăn chặn hiệu ứng nhà kính mực nước biển dâng lên từ 1,5–3,5m từ 1885 đến 1940 nhiệt độ trung bình bề mặt Trái đất tăng khoảng 0,5oC theo tài liệu khí hậu quốc tế vịng 135 năm gần nhiệt độ Trái đất tăng gần 0,4oC ba năm nóng 1980, 1981, 1982

Dự báo hội thảo khí hậu châu Aâu cho thấy nhiệt độ Trái đất tăng lên 1,5– 4,5oC vào năm 2050 khơng có biện pháp hữu hiệu ngăn chặn hiệu ứng nhà kính

Trong số khí gây hiệu ứng nhà kính, nhiều CO2, tiếp đến Clorofluorocacbon (CFC) (CH4) Nếu xét theo mức độ tác động hoạt động người nóng lên Trái đất, việc sử dụng lượng có tác động lớn nhất, sau hoạt động cơng nghiệp, (Hình vẽ)

CH4 công phá rừng

O3 8% 16% nghieäp 14%

CFC 20% 24% nông NOx 6% nghiệp13%

Sử dụng lượng

CO2 50% 49%

Một số loại khí có khả làm tăng nhiệt độ Trái đất Trong 16 loại khí theo thứ tự khả giảm dần : NH4, N2O, CF3Cl, CF3Br, CF2Cl2, …, SO2

Khí hậu có tác động sâu sắc đến hệ sinh thái tự nhiên xã hội loài người, hoạt động nông nghiệp việc sử dụng nguồn nước

Trong vòng 20.000 năm qua, nhiệt độ Trái đất tăng – 5oC biến đổi sâu sắc rừng, hồ, thủy văn, … không tác động nhiều đến người trước dân số cịn ít, phương thức sống đơn giản, nhu cầu cịn Nhưng ngày nay, với dân số tỷ người với phương thức sản xuất đại, nhu cầu tăng mạnh, người nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến sinh Vì hoạt động người cần phải xem xét để hạn chế tối đa hiệu ứng nhà kính

2 - Tác động hiệu ứng nhà kính

- Tác động đến rừng : thay đổi lớn đến số lượng động thực vật số lượng loài Làm thay đổi điều kiện sinh trưởng tự nhiên rừng

hơi thoát nước Làm tăng phá hoại sâu bọ Độ ẩm đất giảm kìm hãm trình phân giải chất hữu nên người phải sử dụng nhiều phân bón vơ

- Tác động đến chế độ nước : Do chế độ nhiệt thay đổi nên thủy văn thay đổi Mùa hè khơ nóng dài q trình rửa trơi vùng khí hậu ơn hịa tăng lên Mực nước ngầm hạ xuống làm trồng bị thiếu nước

- Tác động đến sức khỏe người : Nhiều bệnh tật xuất thời tiết biến đổi : dịch tả, cúm, viêm cuống phổi, nhức đầu, … độ ẩm tương đối khơng khí thay đổi làm phát sinh nhiều bệnh bệnh phổi bệnh ngồi da

§ OZON VÀ TẦNG OZON

1 - Ozon ô nhiễm

O3 loại khí khơng khí gần mặt đất, lại tập trung thành lớp dày độ cao khác tầng bình lưu (16 – 40km) O3 mặt đất độc hại cho sức khỏe người

Ở độ cao mực nước biển nồng độ O3 khoảng 0,05PPm Trị số trung bình vào mùa đông 0,02PPm, mùa hè 0,07PPm Nghiên cứu cho thấy :

Nồng độ O3 ≤ 0,2PPm chưa thấy tác dụng gây bệnh Nồng độ tới 0,3PPm mũi họng bị kích thích tấy Nồng độ 1,0–3,0PPm mệt mỏi sau hai tiếp xúc Nồng độ 0,8PPm nguy hiểm phổi

Đối với thực vật với nồng độ 0,2PPm O3 gây ảnh hưởng thuốc lá, cà chua, đậu Hà lan số trồng khác Nó kìm hãm q trình sinh trưởng làm giảm suất trồng Với nồng độ 15–20PPm gây bệnh đốm lá, mần non bị khô héo

O3 gây tác hại tới loại sợi bông, sợi nilon, sợi nhân tạo, làm hỏng màu thuốc nhuộm, làm cứng cao su

Theo tính tốn, nồng độ O3 khí tăng lên hai lần nhiệt độ mặt đất tăng lên 1oC

O3 sản phẩm chất chứa O2 (SO2 , NO2 , andehyt) tác dụng xạ tử ngoại Mặt trời :

Hấp thụ tử ngoại

NO2 O + NO ; O + O2 O3

Quá trình đốt nhiên liệu, động đốt khơng hồn thiện thải vào khí lượng lớn CmHn NOx

2 - Tác động tích cực tầng O3

tiết khí hậu sinh thái Trái đất Nếu tầng O3 bị “chọc thủng” gây thảm họa sinh thái Trái đất

Trong khí O3 liên tục tạo đi, thời gian sống trung bình phân tử O3 vài phút Tia tử ngoại vừa tác nhân tạo O3 vừa tác nhân hủy O3 theo phản ứng :

O2 + xạ tử ngoại O ; O + O2 O3 O3 + xạ tử ngoại O2 + O

3 - Sự Suy thoái tầng Ozon

Các chất CFC, CH4, N2O, NO có khả phản ứng với O3 biến đổi thành O2 CFC sản xuất cơng nghệ lạnh, xâm nhập chậm chạp vào tầng O3 khí quyển, tác dụng tia tử ngoại CFC bị phân hủy giải phóng Cl Mỗi nguyên tử Clo phản ứng dây chuyền với hàng trăm nghìn phân tử O3 biến thành O2 :

Cl + O3 ClO + O2 ; ClO + O3 O2 + Cl

Như Clo xúc tác suốt trình biến thành HCl gây mưa axit

Tương tự vai trị Clo cịn có Br, NO OH - Ở độ cao 40km thường tồn hệ ion OH - :

OH - + O3 H2O + O2 H2O + O OH - + O2 OH - tái sinh trình :

CH4 + O CH3 + OH -

Quá trình phản ứng Nitrat hóa tạo N2O, xâm nhập chậm chạp đến tầng bình lưu bị ơxy hóa thành NO :

N2O + O 2NO NO + O3 NO2 + O2 NO2 + O NO + O2

Như NO tái sinh Hợp chất trung gian NO2 hóa hợp với nước tạo thành axit rơi xuống đất theo nước mưa

Ba trình phân hủy O3 : OH- H2O, NO NO2 Clo CFC kết thúc phản ứng q trình trầm tích HNO3 HCl Ngồi nguồn nhân tạo tạo CFC, phân hóa học, đốt cháy sinh khối, máy bay, sử dụng nhiên liệu hóa thạch cịn có nguồn tự nhiên núi lửa, sấm chớp phân hủy tự nhiên điều kiện kỵ khí CH4 Tất tác nhân dẫn đến suy thóai tầng o3 ảnh hưởng đến mơi trường tồn cầu Vì trước mắt cần thiết phải hạn chế việc sản xuất khí CFC, khí CFC vào khí cịn tác động 20–40 năm sau xâm nhập tầng O3

§ CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

1 - Nguồn ô nhiễm công nghiệp

Các ống thải nhà máy thải môi trường không khí nhiều loại chất độc hại Trong q trình sản xuất, chất độc hại cịn bốc hơi, rò rỉ, tổn hao dây chuyền sản xuất, phương tiện dẫn tải v.v…

Đặc điểm chất thải công nghiệp nồng độ chất độc hại cao tập trung không gian nhỏ Các nguồn nhiễm phân loại theo :

- Dựa độ chênh lệch nhiệt độ khí thải nhiệt độ khơng khí xung quanh phân nguồn nóng nguồn nguội

- Dựa vào kích thước hình học (độ cao hình dáng phận thải) mà phân thành : nguồn cao, nguồn thấp, nguồn điểm, nguồn đường, nguồn mặt v.v…

Mỗi loại nhà máy tùy theo dây chuyền công nghệ, nhiên nguyên liệu sử dụng, đặc điểm qui mơ sản xuất, mức độ giới hóa đại hóa mà lượng chất độc hại loại chất độc hại khác ta xét số loại nhà máy điển hình :

+ Nhà máy hóa chất : Thải nhiều chủng loại độc hại thể khí thể rắn Độ cao ống thải thường không cao nên chất thải thường gần mặt đất, chênh lệch nhiệt độ khí thải khơng khí xung quanh thường nhỏ nên chất độc hại khó bay lên cao, khó bay xa nên nồng độ độc hại khu vực gần nguồn thải thường lớn

Đặc biệt dây chuyền sản xuất khơng kín, rị rỉ đường ống thiết bị máy móc chất độc hại dễ khuếch tán khu vực xung quanh gây ô nhiễm

+ Nhà máy luyện kim : Thường thải nhiều loại bụi nhiều loại chất độc hại Bụi có kích thước lớn 10-100µm công đoạn : Khai thác quặng, tuyển quặng, sàng nghiền quặng v.v…

Bụi nhỏ khói thường từ lị cao, lị Mactin, lị nhiệt luyện, băng chuyền, giai đoạn làm khn đúc

Các q trình đốt nhiên liệu, luyện gang thép, luyện kim loại sinh nhiều chất độc hại : CO, SO2, NOx oxit đồng, thạch tín nhiều bụi bẩn

Các chất thải ô nhiễm thường có nhiệt độ cao 300–400oC, chí ≥ 800oC, ống khói thường cao 8–100m Tuy nhiên khu vực gần nhà máy bị ô nhiễm khơng có biện pháp phịng chống

+ Nhà máy nhiệt điện : Thường dùng nhiên liệu than dầu Các ống khói, bãi than, băng tải nguồn gây nhiễm nặng cho khơng khí

Các ống khói cao 80–250m làm nhiễm khơng khí lưu vực nhiễm rộng

+ Nhà máy khí : Các phân xưởng sơn độc hại giống nhà máy hóa chất Các phân xưởng đúc độc hại giống nhà máy luyện kim

+ Nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng : Nhà máy xi măng, nhà máy gạch ngói sành sứ, xưởng trộn bê tơng, lị nung vơi v.v… nguồn gây ô nhiễm lớn cho môi trường không khí Các chất độc hại thường thải nhiều bụi, khí SO2, CO, NOx + Các nhà máy chế biến thực phẩm, nhà máy dệt sợi, nhà máy thuốc

2 - Nguồn ô nhiễm giao thông vận tải

Nguồn thải 2/3 lượng CO 1/2 lượng khí Hydro cacbon, khí NOx, bụi bẩn

Nguồn ô nhiễm giao thông vận tải nguồn thấp Nguồn phổ biến thành phố, khu đông dân cư

3 - Nguồn ô nhiễm sinh hoạt

Các bếp đun, lị sưởi sử dụng nhiên liệu hóa thạch, củi gây ô nhiễm So với nguồn công nghiệp giao thông vận tải, nguồn ô nhiễm sinh hoạt tạo chất độc hại gây ô nhiễm không khí nhiều Tuy nhiên gây nhiễm cục gần người, nên tác hại lớn nguy hiểm Đối với khu vực đơng dân cư, hệ thống khí khơng tốt làm cho nồng độ CO khói bụi cao làm nhiễm nặng mơi trường khơng khí gây tai họa trực tiếp cho người

Ngoài ba nguồn nhân tạo chủ yếu gây ô nhiễm mơi trường khơng khí, cịn nhiều nguồn nhân tạo khác gây nhiễm khơng nhỏ mơi trường khơng khí cháy rừng, hoạt động nông nghiệp v.v…

§10 CÁC GIẢI PHÁP PHỊNG CHỐNG Ơ NHIỄM VÀ LÀM SẠCH MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ

Ơ nhiễm khơng khí khơng làm tổn thất kinh tế (làm hỏng vật liệu nhà cửa …) mà làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người Do việc nghiên cứu cơng nghệ làm khơng khí phương pháp để kiểm sốt khơng khí cần thiết

Mục đích việc kiểm sốt khơng khí áp dụng biện pháp để làm khơng khí, tìm nhiên liệu, nguyên liệu gây độc hại để thay Đặc biệt cần giảm thải SOx, NOx, CO2 khí nhà kính khác Việc kiểm sốt để hạn chế độc hại nguồn gồm ba vấn đề :

- Thay đổi trình chủ yếu sản xuất để sản xuất - Thay nhiên liệu việc sử dụng nhiên liệu - Làm khí thải trước thải mơi trường

Vấn đề làm khí thải thường quan tâm nhiều sử dụng rộng rãi

1 - Giải pháp quy hoạch

Các cơng trình phải bố trí hợp lý theo mặt địa hình, đáp ứng yêu cầu thơng thóang khơng ảnh hưởng đến cơng trình khác

Khi thiết kế quy hoạch thành phố hay khu công nghiệp phải nắm vững số liệu địa hình, địa chất, thủy văn, khí hậu quy mô phát triển lâu dài

Nguyên tắc thiết lập mặt khu cơng nghiệp để phịng chống nhiễm khơng khí :

- Hình thành nhà máy với tổ hợp công nghệ độc lập - Hợp khối

- Phân khu hợp lý

- Tập trung hóa đường ống công nghệ

Trong nhà máy phải phân khu thuận tiện để dễ dàng tập trung nguồn thải, thiết bị làm sạch, hệ thống thông gió xử lí khơng khí, thiết bị kiểm tra kiểm sốt báo động nhiễm

Các khu nhà nhà phải đảm bảo thơng thóang chiếu sáng tự nhiên tốt

Khu hành nhà máy cần có dải xanh bao bọc xung quanh để giảm ảnh hưởng chất độc hại, ngăn bớt khói bụi, tiếng ồn giảm bớt xạ Mặt trời

2 - Giải pháp cách ly vệ sinh

Dải cách ly vệ sinh khoảng cách từ nguồn thải chất ô nhiễm tới khu dân cư

Dải cách ly vệ sinh phụ thuộc công nghệ sản xuất lượng chất thải gây nhiễm khơng khí : cơng suất nhà máy, trình độ điều kiện công nghệ (tiên tiến hay lạc hậu, kín hay hở, trang thiết bị làm sạch)

Dải cách ly vệ sinh nhằm đảm bảo nồng độ chất độc hại khu dân cư không vượt nồng độ cho phép

Để sử dụng hợp lý đất xây dựng cần tìm biện pháp cơng nghệ kỹ thuật để giảm khoảng cách cách ly

3 - Giải pháp công nghệ kỹ thuật

Đây giải pháp đạt hiệu cao việc giảm độ độc hại, chí loại chất độc hại thải mơi trường

Nội dung giải pháp hoàn thiện công nghệ sản xuất, sử dụng công nghệ tiên tiến đại, cơng nghệ sản xuất kín, tăng cường giới hóa tự động hóa dây chuyền sản xuất để tăng suất lao động, đảm bảo chất lượng sản phẩm, đảm bảo an toàn cho người lao động vệ sinh môi trường

Khi áp dụng giải pháp này, chất độc hại không tỏa tỏa vào mơi trường, khí thải thu gom tập trung dẫn theo đường ống kín để thải theo điều khiển người

Giải pháp bao gồm việc thay chất độc hại dùng sản xuất chất khơng độc hại độc hại hơn, làm chất độc hại nguyên liệu sản xuất tách lưu huỳnh nhiên liệu than dầu, thay phương pháp gia công sản xuất khô vật liệu sinh bụi phương pháp ướt, thay nung lửa nung điện, thay trình sản xuất gián đoạn sản xuất liên tục v.v…

Các thiết bị máy móc sản xuất, đường ống vận chuyển cần phải kín; đặc biệt thiết bị máy móc, đường ống có áp lực phải kín chịu áp suất lớn Trong vận chuyển cất giữ chất có chứa chất độc hại phải tuyệt đối kín khơng rị rỉ

4 - Giải pháp kỹ thuật làm khí thải

a - Phương pháp hấp thụ chất khí vào chất lỏng

Dịng khí thải chứa chất ô nhiễm cần loại dẫn đến tiếp xúc với chất lỏng hịa tan chất nhiễm Quá trình gồm ba giai đoạn :

- Khuếch tán phân tử chất ô nhiễm qua chất khí tới bề mặt chất lỏng hấp thụ - Hịa tan chất nhiễm vào chất lỏng bề mặt phân chia

- Khuếch tán chất nhiễm hịa tan từ bề mặt phân chia vào chất lỏng Trường hợp pha lỏng pha khí khơng trộn lẫn vào Ví dụ SO2 loại khỏi khơng khí cách hấp thụ amin lỏng có áp suất thấp, amin khơng bay vào pha khí q trình thực áp suất khí khơng khí khơng hịa tan vào amin Như SO2 vận chuyển pha cuối bị hịa tan amin

Sự hấp thụ khí thực cột hay tháp, khí cần làm vào phía đáy chuyển động ngược với dịng chất lỏng vào phía đỉnh Cột chứa đầy chất rắn trơ (hạt gốm chẳng hạn) để tạo điều kiện cho chất khí chất lỏng tiếp xúc tốt

Chất lỏng vào

Khí

Các hạt rắn trơ

Khí vào Chất lỏng

b - Phương pháp hấp thụ chất khí lên chất rắn

- Các phân tử khí khuếch tán từ khơng khí đến bề mặt chất rắn - Các phân tử khí khuếch tán vào lỗ rỗng chất rắn - Phân tử khí thật hấp thụ lên bề mặt chất rắn

Các chất hấp thụ chia làm ba nhóm :

- Các chất rắn không phân cực, hấp thụ chủ yếu mang tính vật lý

- Các chất rắn phân cực, hấp thụ mang tính hóa học khơng làm thay đổi cấu trúc hóa học phân tử hay bề mặt

- Các bề mặt hấp thụ hóa học, hấp thụ phân tử giải phóng chúng sau xảy phản ứng Phản ứng diễn nhờ xúc tác để lại bề mặt khơng có thay đổi gì, phản ứng diễn không cần xúc tác cần thay nguyên tử bề mặt

Chất rắn hấp thụ khơng phân cực quan trọng cabon, liên kết hiệu phân tử không phân cực CnHm Cacbon hoạt tính (than củi) sử dụng rộng rãi để loại CnHm, loại mùi tạp chất vết khỏi luồng khí thải Chất hấp thụ phân cực thường dùng SiO2, Al2O3 ôxyt số kim loại khác Những chất hấp thụ phân tử phân cực lẫn phân tử không phân cực, song chúng hấp thụ phân tử phân cực mạnh Do chúng sử dụng để hấp thụ phân tử phân cực : H2O, NH3, H2S, SO2 …

Các chất hấp phụ có phản ứng hóa học với phân tử chất độc hại khơng khí đa dạng

c - Phương pháp biến đổi hóa học chất nhiễm

* Hai loại khí độc hại chủ yếu cần loại khỏi khí thải SO2 NOx : + Loại SO2 khỏi khí thải :

Lượng SO2 thải nhiều nhà máy nhiệt điện từ trình đúc kim loại

Khí thải từ ống khói nhà máy nhiệt điện thường chứa SO2 với nồng độ thấp (< 0,5% theo thể tích) lưu lượng xả lớn, ví dụ nhà máy nhiệt điện dùng than chứa 2% khối lượng lưu huỳnh làm nhiên liệu tạo 40 SO2 đốt 1000 than

Khí thải từ q trình đúc kim loại có lưu lượng thấp nồng độ SO2 lại cao

Như việc xử lý khí thải ống khói để loại SO2 vấn đề cần quan tâm công nghiệp Quá trình loại SO2 phân thành loại :

- Kiềm tái sinh : Chất kiềm phản ứng hóa học với SO2 ống khói, sau tách tái sinh kiềm tạo lại S thu hồi (thường dạng SO2 lỏng hay H2SO4) Các tác nhân mang tính kiềm thường dùng MgO , Na2SO3 , cacbon kim loại, MnO2 Phản ứng (ví dụ ) diễn sau :

SO2 (loãng) + H2O + Na2SO3 NaHSO3 Tái sinh : NaHSO3 SO2 (đặc) + H2O + Na2SO3

- Kiềm khơng tái sinh : chất có tính kiềm phản ứng hóa học với SO2 ống khói, sản phẩm tạo thành hủy bỏ Khi người ta dùng chất có tính kiềm rẻ tiền : đá vôi, vôi, đôlômit, cacbon rắn thải từ trình sản xuất axetylen Ví dụ :

- Lò phun : chất cho thêm phun trực tiếp vào lị sản phẩm sunfat hóa tách khỏi khí thải với nước loại bỏ

- Sự xúc tác : Dùng chất xúc tác để đẩy q trình ơxy hóa SO2 thành SO3 cuối thu hồi axit sunfuarit

Nhiệt độ

Ví dụ : SO2 + không khí SO3 V2O5

SO3 + H2O H2SO4

- Hấp thụ chất rắn tái sinh : Dùng than hoạt tính hấp thụ SO2 , sau việc khử hấp thụ tạo thành H2SO4 :

khơng khí, nước SO2 H2SO4 Than hoạt tính

+ Loại NOx khỏi khí thải :

Kỹ thuật làm NOx dịng khí thải chưa hồn thiện việc loại NOx khó khăn so với SO2 Do NO - ôxyt Nitơ chủ yếu ống khói tương đối bền khơng hoạt động; mặt khác khí ống khói thường chứa H2O , CO2 SO2 hoạt động NO nồng độ lại lớn nên ngăn trở việc loại NO Việc nghiên cứu kỹ thuật loại NOx khí thải ống khói vấn đề quan trọng cơng nghiệp Ví dụ : Khử NO thành N2 :

2NO + 2CO N2 + 2CO2

xúc tác

2NO + 2H2 N2 + H2O xúc tác d - Các phương pháp lọc bụi

+ Phương pháp học : Hạt bụi chuyển động khơng khí với khối lượng vận tốc đó, cách thay đổi vận tốc hướng chuyển động dịng khí, theo định luật quán tính ta tách bụi khỏi hỗn hợp khí

Theo nguyên lý này, người ta chế tạo buồng lắng bụi, buồng lọc bụi, thiết bị lọc bụi kiểu quán tính, kiểu li tâm lọc khơ ướt

Các lưới lọc bụi đặt cố định quay

Các thiết bị lọc vải thường chế tạo dạng ống đơn chùm ống

Khơng khí có bụi qua vật liệu lọc bụi giữ lại, cịn khơng khí qua ngồi

Không khí bẩn không khí

Các hạt bụi

- Buồng khí xốy tụ : Khơng khí bẩn vào buồng cấu tạo buồng chuyển động xốy trịn, hạt bụi lơ lửng dịng khí bị tác dụng lực ly tâm chuyển động dần sát thành buồng, rơi xuống phía gom lại Buồng xốy tụ có hiệu kích thước bụi khoảng 40µm (95% lượng bụi tách ra) Buồng xốy tụ có giá thành rẻ, chi phí hoạt động thấp Buồng xốy tụ có nhiều loại : khô, ướt (phối hợp phun nước), đơn dịng đa dịng

Không khí

Không khí bẩn vào

Hạt bụi bẩn

không khí

Không khí bẩn

- Bộ lọc khí ướt : thường dùng cho luồng khí bẩn từ lên ngược chiều tia nước phun từ xuống Các hạt bụi bẩn luồng khí bị theo tia nước xuống Bộ lọc khí ướt sử dụng rộng rãi cơng nghiệp, hiệu suất trung bình chúng đạt khoảng 96% kích thước hạt khoảng 2-3µm Có nhiều dạng lọc ướt khác

Không khí

Không khí bẩn

Bụi nước

+ Phương pháp tĩnh điện : phương pháp cho hiệu lọc cao, hiệu suất đạt 98-99%

Không khí

Bộ góp điện cao

Không khí bẩn

Lấy bụi bẩn

Thiết bị chủ yếu gồm cực dương âm Ống cực dương, dây dẫn điện lõi cực âm Bụi khơng khí hạt mang điện, tác dụng điện trường hạt điện mang bụi bị phân li : hạt bụi mang điện tích âm tiến đến gần vách ống va chạm rơi xuống tách khỏi dòng khơng khí chuyển động lên phía

Bộ góp điện tạo điện cao áp chiều (40.000-100.000vôn) thiết bị chuyên dụng, biến áp chỉnh lưu cao áp tạo

Hiệu suất lọc phương pháp tĩnh điện cao chi phí vận hành thấp giá thành lắp đặt cao nên thường áp dụng cho việc thu hồi kim loại quý trường hợp có yêu cầu cao lọc bụi

5 - Giải pháp sinh thái học

Để phịng chống nhiễm khơng khí bảo vệ mơi trường khơng khí, biện pháp tích cực nhất, quan trọng lâu dài đảm bảo cân sinh thái Vì vai trị xanh vơ quan trọng

Cây xanh có tác dụng “điều hịa” khí hậu Ban ngày xanh hấp thụ xạ Mặt trời, hút nước từ đất để diệp lục hóa :

5H2O C6H10O5

6CO2 + + 6O2 ± 674 Calo 6H2O C6H12O6

Như ban ngày xanh hấp thụ nhiệt xạ Mặt trời, hất thụ CO thải khí O2 Ban đêm ngược lại, xanh thải nhiệt CO2 , hấp thụ O2 lượng không đáng kể

Nghiên cứu cho thấy ngơi nhà xung quanh có xanh có nhiệt độ mặt tường thường thấp 4-5oC mặt tường thấp 4-6oC so với nhà khác khơng có xanh xung quanh

Khảo sát nhiệt độ khơng khí độ cao 0,8m đường giao thông thấy thường cao 3-4oC so với nhiệt độ khơng khí độ cao xanh ven đường

Cây xanh cịn có tác dụng che nắng, thu giữ bụi, che chắn giảm bớt tiếng ồn, tăng vẻ đẹp mỹ quan gây cảm giác thỏa mái dễ chịu cho người

Không khí chứa bụi qua xanh số bụi bị giữ lại rơi xuống, số bụi bị giữ lại Ngồi xanh cịn ngăn cản bụi từ mặt đất bốc lên, làm cho khơng khí đường phố bụi

Một số xanh phản ứng với chất độc hại nhạy, gần nguồn nhiễm trồng loại để “chỉ thị” độ độc hại khơng khí

6 - Các phương pháp làm giảm chất nhiễm khơng khí từ nguồn

a - Đối với SO2

Đối với q trình đốt cháy dùng hai phương pháp :

+ Thay nhiên liệu : Sử dụng nhiên liệu chứa khơng chứa lưu huỳnh Nhược điểm phương pháp nhiên liệu khơng có sẵn; mặt khác số thiết bị thiết kế để đốt loại nhiên liệu không dễ dàng chuyển sang dùng nhiên liệu khác

+ Loại lưu huỳnh khỏi nhiên liệu

- Than đá : Thường chứa khoảng 0,2-0,7% khối lượng lưu huỳnh Lưu huỳnh tồn than đá dạng : Pyrit, hợp chất hữu sunfat Các loại than đá có hàm lượng S cao thường chứa chủ yếu pyrit S hữu liên kết phân tử chất hữu nên không loại khơng biến đổi hóa học than Sunfat than thường hàm lượng nhỏ Pyrit loại khỏi than dựa vào khác tỷ khối FeS2 than

Để loại FeS2 người ta nghiền mịn than sau rửa nước Ngồi loại khơng khí (q trình khơ) hay kết tủa tĩnh điện

Khí hóa than để tạo nhiêu liệu khí loại trừ S dạng H2S - Dầu mỏ : Tùy theo công nghệ tinh chế mà dầu nhiên liệu chứa từ 0,5-5%S Nếu hàm lượng S < 1% dầu nhiên liệu coi chứa S

Việc loại S khỏi dầu dựa phản ứng dầu Hydro áp suất cao có xúc tác Quá trình gọi loại S Hydro

b - Đối với NOx

Khác với SO2 , NO tạo phản ứng N2 O2 khơng khí nhiệt độ cao trình đốt cháy Phụ thuộc vào nhiên liệu dùng

màØ Nox tạo từ hợp chất N nhiên liệu Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tạo NO :

+ Nhiệt độ đốt cháy : tốc độ phản ứng tạo NO phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ, nhiệt độ cao NO lớn

+ Mức độ pha trộn khơng khí-nhiên liệu-và sản phẩm cháy Nếu pha trộn nhiên liệu- khơng khí tốt để q trình cháy diễn tốt lượng NO tạo thành giảm Việc pha trộn sản phẩm cháy chuyển trở lại vùng cháy làm giảm nhiệt độ lửa giảm hình thành NO

+ Tốc độ truyền nhiệt : Nếu nhanh làm giảm đỉnh nhiệt độ cháy nên giảm hình thành NO

+ Loại nhiên liệu : Nếu phát nhiệt lượng mức độ tạo NO giảm dần theo trình tự than đá, dầu mỏ, khí đốt

Có hai phương pháp làm giảm Nox từ nguồn : * Thay đổi điều kiện vận hành :

- Đốt cháy điều kiện dư khơng khí, lượng O2 dư nên việc tạo NO giảm

- Đốt cháy theo hai giai đoạn : Cho lượng khơng khí mức cần thiết vào lị q trình đốt, sau cho lượng khơng khí bổ xung vào nhiệt độ thấp để phần nhiên liệu cháy chưa hoàn toàn sản phẩm cháy nguội trước hồn chỉnh q trình cháy Do tránh tiếp xúc N2 O2 nhiệt độ cao - Tuần hoàn kín khí ống khói : Một phần khí ống khói chuyển đến vùng lửa để làm giảm nhiệt độ lửa lượng O2 dư

* Thay đổi điều kiện thiết kế :

Hình dạng lị đốt ảnh hưởng lớn đến tạo thành NO Cùng nhiệt lượng tạo ra, hình dạng lị đốt cho nhiệt độ đỉnh cao tạo nhiều NO hình dạng lò đốt cho nhiệt độ

7 - Giải pháp quản lý- luật bảo vệ môi trường khơng khí

Các quốc gia cần phải có luật bảo vệ mơi trường khơng khí, qui định tiêu chuẩn vệ sinh Phải có quan kiểm sốt quản lý mơi trường Cần có mạng lưới đài trạm quan sát đo lường trình trạng nhiễm khơng khí Cần kiểm sốt chặt chẽ nguồn gây nhiễm khơng khí Các nhà máy nơi sinh chất ô nhiễm phải đăng ký loại lượng chất độc hại thải ra, phải có biện pháp phịng chống nhiễm, phải đóng thuế môi trường chịu trách nhiệm chất thải gây ô nhiễm theo luật

Cần áp dụng công nghệ tiên tiến, đại, cơng nghệ kín cơng nghệ khơng có chất thải Tìm nhiên liệu độc hại thay Các đơn vị sản xuất có chất thảa độc hại phải có giấy phép quan quản lý môi trường sản xuất

Trong quản lý môi trường phải đánh giá mức độ ô nhiễm tại, lập đồ chất ô nhiễm khơng khí cho vùng Phải định kỳ bổ sung số liệu nhiễm Phải kiểm sốt chất thải, phải có hệ thống kiểm tra tự động thường xuyên báo động nồng độ chất độc hại vượt mức cho phép

1– Ảnh hưởng yếu tố khí tượng đến phân bố bụi chất độc hại

* Ảnh hưởng gió : Gió yếu tố ảnh hưởng lớn đến lan truyền chất nhiễm khơng khí Tốc độ gió phụ thuộc chênh lệch áp suất khí Khơng khí sát đất có tốc độ gió ban ngày lớn ban đêm, khơng khí lớp cao ngược lại

* Ảnh hưởng nhiệt độ : Nhiệt độ yếu tố ảnh hưởng đến phân bố chất ô nhiễm Sự hấp thụ nhiệt mặt đất có liên quan đến phân bố nhiệt độ khơng khí theo chiều đứng Nếu xảy phân bố nghịch nhiệt làm giảm đối lưu, làm giảm khuếch tán chất độc hại, làm tăng nồng độ chất độc hại gần mặt Khi thiết kế lắp đặt ống thải chất độc hại miệng thải chúng phải cao tầng nghịch nhiệt

* Ảnh hưởng độ ẩm mưa : Mưa độ ẩm lớn làm cho hạt bụi lơ lửng khơng khí hợp với thành hạt to nhanh chóng chìm lắng xuống mặt đất

Các vi sinh vật phát tán từ mặt đất vào khơng khí Nếu độ ẩm lớn vi sinh vật phát triển mạnh, bám vào hạt bụi lơ lửng, bay lan truyền bệnh Độ ẩm làm cho phản ứng hóa học chất thải (SOx) mạnh tạo H2SO3 , H2SO4 Mưa làm khơng khí kéo hạt bụi hịa tan số chất độc hại xuống đất, gây ô nhiễm môi trường đất nước

* Ảnh hưởng địa hình : Địa hình ảnh hưởng phân bố chất độc hại Những vùng khuất gió, sau đồi gị thường có nồng độ chất độc hại lớn

* Ảnh hưởng nhà cửa, cơng trình : Khi gió thổi đến khu vực có nhà cửa cơng trình trường chuyển động gió thay đổi nên ảnh hưởng nhiều tới phân bố chất độc hại

Trong vùng gió quẩn, nguồn gây nhiễm thấp có ảnh hưởng lớn Gọi h chiều cao giới hạn nguồn thấp H chiều cao nhà, b chiều ngang nhà (theo hướng vng góc với hướng gió thổi đến) Thực nghiệm cho thấy :

- Đối với nhà có chiều ngang hẹp (b < 2,5H ) đứng độc lập (khoảng cách nhà d > 10 H) :

h = 0,36 c + 2,5H

- Đối với nhà có chiều ngang rộng (b > 2.5 H),và d >10H : h = 0,36 c + 1,7H

- Đối với khu nhà :

h = 0,36 (c + x) + H

Với : c khoảng cách từ tường sau nhà tới nguồn ô nhiễm x khoảng cách thông thủy hai dãy nhà

Các nguồn nhiễm có độ cao lớn h không gây ô nhiễm cho vùng quẩn gió mái nhà sau nhà

2 - Tính tốn nồng độ chất độc hại khơng khí

Q trình khuếch tán chất gây nhiễm khơng khí đặc trưng trị số nồng độ chất ô nhiễm phân bố không gian thay đổi theo thời gian, phụ thuộc vào hướng gió, tốc độ gió

Các nguồn gây ô nhiễm thải qua miệng thải, tác dụng gió, khí thải bị uốn cong theo chiều gió Chất nhiễm khuếch tán rộng dần theo góc mở luồng khí từ 100 - 200 Tiết diện ngang luồng khí tăng dần tỷ lệ với bình phương khoảng cách

Vùng khơng khí gần mặt đất bị nhiễm vị trí cách chân ống thải từ - 20 lần chiều cao ống thải vị trí cách chân ống thải từ 10 - 40 lần chiều cao ống thải có nồng độ nhiễm cực đại

Ở mặt cắt ngang luồng khí, nồng độ luồng khí lớn nhất, xa trục luồng, nồng độ giảm

Nếu gió, luồng khí thải thẳng lên gây ô nhiễm xung quanh ống thải

Trong trường hợp tổng quát, nồng độ trung bình chất ô nhiễm phân bố không gian theo thời gian xác định từ phương trình vi phân :

c c z c K z y c K y x c K x z c w y c v x c u t c z y x ) ( ) ( ) ( α − α + ∂ ∂ ∂ ∂ + ∂ ∂ ∂ ∂ + ∂ ∂ ∂ ∂ = ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂

Với : c nồng độ chất ô nhiễm

x,y,z tọa độ không gian điểm khảo sát t thời gian

Kx, Ky, Kz thành phần hệ số khuếch tán chất ô nhiễm u, v, w thành phần tốc độ gió theo phương x, y, z

α1 hệ số nhập thêm chất ô nhiễm dòng khuếch tán

α2 hệ số liên quan đến chuyển hóa từ chất ô nhiễm sang chất ô nhiễm khác phản ứng hóa học xảy dịng khuếch tán

Đây phương trình phức tạp, việc giải cho trường hợp tổng quát khó khăn Trong trường hợp riêng phương trình đơn giản

+ Nguồn nhiễm ổn định theo thời gian ∂ = 0

∂ t c

+ Tính cho mặt phẳng ngang (z = const)

0 2 = ∂ ∂ = ∂ ∂ z c z c

+ Tính cho phân bố chất ô nhiễm theo trục x trùng với hướng gió v=

+ Chuyển động theo phương đứng chất độc hại thường có vận tốc nhỏ so với tốc độ gió nên bỏ qua (w = 0)

+ Nếu khơng có chuyển hóa chất nhiễm khơng có bổ sung chất nhiễm α1 = α2 =

Việc tính tốn nhiễm khơng khí phân thành loại nguồn sau :

+ Theo độ cao : phân thành nguồn thấp nguồn cao Nguồn thấp nguồn thải từ dây chuyền công nghệ sản xuất, từ miệng thải hệ thống thơng gió, từ cửa mái khí nhà xưởng v.v… chúng có độ cao nhỏ Các nguồn ảnh hưởng lớn đến vùng lân cận mặt đất

Nguồn cao phát từ ống thải cao, q trình khuếch tán chịu ảnh hưởng cơng trình lân cận mặt khí động

+ Theo thể hình : phân thành nguồn điểm, nguồn đường, nguồn mặt nguồn không gian

Các miệng ống thải, ống khói, miệng thải thơng gió coi nguồn điểm Các băng cửa mái, dãy lỗ thải khí đặt kề thẳng hàng hệ thống thơng gió, đoạn đường có mật độ xe chạy lớn, v.v… nguồn đường

Các bãi chứa (than, vật liệu, …) sinh bụi, bể chứa hóa chất diện tích bề mặt lớn, ao hồ bị ô nhiễm, v.v… nguồn mặt

Các vùng gió quẩn khí nhiễm tạo thành đám mây bẩn mặt đất nguồn không gian

+ Theo nhiệt độ : phân thành nguồn nóng nguồn nguội Các lị nung, lị sấy,v.v… khí thải chúng có nhiệt độ cao nguồn nóng Các ống khí thải có nhiệt độ thấp nguồn nguội

Thường khí thải có chứa bụi với kích thước khối lượng riêng khác Để tính tốn phải chia khoảng phổ theo tốc độ rơi wi chúng khoảng phổ,

từ tính ci tổ hợp lại tính c

Nếu có thiết bị lọc bụi với hiệu suất >90% hầu hết hạt bụi to bị giữ lại, cịn hạt bụi nhỏ thải Khi tính tốn coi chúng khuếch tán giống ô nhiễm

Hiện có 20 dạng mô hình tính tốn nhiễm khơng khí, phân thánh loại sau :

+ Mơ hình thống kê kinh nghiệm dựa sở lý thuyết toán học Gauss + Mơ hình thống kê thủy động (Berliand – SNG)

+ Mô hình số trị, giải phương trình vi phân số trị

CHƯƠNG MƠI TRƯỜNG NƯỚC

§1 Nguồn nước ô nhiễm

1 - Nguồn nước phân bố tự nhiên

Nước nguồn tài nguyên thiên nhiên gắn liền với sống sinh vật trái đất Ngày nước coi loại “ Khóang sản” đặc biệt khả to lớn : tàng trữ lượng lớn, hòa tan nhiều chất, phục vụ nhiều nhu cầu thiết yếu người v.v…

Nước trái đất phát sinh từ ba nguồn : lịng đất, thiên thạch đưa lại, khí Lượng nước chủ yếu trái đất bắt nguồn từ lòng đất (lớp vỏ giữa) q trình phân hóa lớp đá nhiệt độ cao hình thành q trình dần lớp vỏ ngồi biến thành thể khí, bay cuối ngưng tụ thành nuớc vùng trũng tạo thành đại dương sơng hồ

Theo tính tốn, lượng nước tự (thủy quyêûn) phủ bề mặt trái đất 1,4 tỉ Km3; so với trữ lượng lớp ( ~ 200 tỉ Km3 ) chiếm <1%

Phần nước vũ trụ từ lớp khí cung cấp lượng nhỏ Lượng nước trái đất có 2,53%, phần lớn lượng lại đóng băng vùng cực băng hà Như có phần nhỏ nước hành tinh (~1/7000) có vai trị quan trọng việc bảo vệ sống hành tinh lượng nước hồ, sơng suối khí ẩm lòng đất

Nước tự nhiên ln vận động thay đổi trạng thái Chu trình vận động tự nhiên nước trái đất theo dạng : Mưa - Dòng chảy – Thấm - Bốc - Ngưng tụ - Mưa Mức độ bốc nước ngưng tụ nước thay đổi theo vĩ độ : giảm dần từ vùng xích đạo đến địa cực Ngồi lượng mưa phân bố vùng khác không đồng

Nước sử dụng đựơc chiếm không đầy 1% lượng nước thủy Nhưng nhờ q trình khổng lồ tuần hồn nước mà lượng nước phục hồi liên tục Đây nguyên nhân tạo thành nước Sự trao đổi nước sông hồ diễn mạnh mẽ nhiều so với nước mặn nước băng hà Các nguồn nước bao gồm khối tĩnh thủy phần nước thường xuyên phục hồi kết chu trình tự nhiên Nước sơng với khối lượng

khoảng1200Km3 (<10-6 lượng nước thủy quyển) nhờ chu kỳ tuần hoàn chưa đến 12 ngày mà nước sơng tiêu thụ phục hồi Tính chất nguyên nhân đổi thường xuyên nguồn nước, cho phép người sử dụng liên tục nguồn nước cần thiết

2 - Sự ô nhiễm nước

Cùng với phát triển công nghiệp, người ngày tác động nhiều lên thủy quyển, làm đảo lộn hệ sinh thái nước, làm thay đổi chu trình tự nhiên thủy quyển, làm thay đổi nước hành tinh, làm ô nhiễm nguồn nước a - Các nguồn gây ô nhiễm nước

+ Do sinh hoạt người

Trong hoạt động sống người sử dụng lượng nước lớn, nhu cầu nước tăng lên theo phát triển xã hội

Trong đô thị, nước thải sinh hoạt từ khu dân cư cơng trình cơng cộng có hàm lượng chất hữu cao làm môi trường thuận lợi cho vi khuẩn gây bệnh phát triển; gây tượng nước phì dưỡng

Ngồi nước mưa vùng thị gây ô nhiễm sông hồ + Do hoạt động công nghiệp

Giữ vị trí thứ hai sau yếu tố ngưới làm ảnh hưởng đến thủy Sự phát triển công nghiệp làm tăng nhanh nhu cầu nước; đặc biệt số ngành sản xuất chế biến thực phẩm, giấy, hóa chất, dầu mỏ, than luyện kim Chỉ ngành tiêu thụ gần 90% tổng lượng nước cơng nghiệp Ví dụ để sản xuất lít bia cần 15 lít nước, lít dầu lọc cần 200 lít nước, giấy cần 300m3 nước, nhựa tổng hợp cần 2000m3 nước

Thành phần nước thải công nghiệp đa dạng phưc tạp, phụ thc loại hình sản xuất, dây chuyền công nghệ, thành phần nguyên liệu, chất lượng sản phẩm v.v… Trong nước thải sản xuất, cặn lơ lửng cịn nhiều tạp chất hóa học khác chất hữu (axít, este, fenol, dầu mỡ …), Các chất độc (xianua, Asen, thủy ngân, chì, muối đồng…), chất gây mùi, muối khóang số chất đồng vị phóng xạ

+ Do hoạt động công nghiệp

Sự phát triển nơng nghiệp địi hỏi lượng nước ngày tăng Việc sử dụng nước cho nông nghiệp làm thay đổi cân nước lục địa, làm giảm chất lượng nguồn nước Nước tiêu từ đồng ruộng nước thải từ chuồng trại chăn nuôi gây nhiễm bẩn sông hồ Thành phần khóang chất nước tiêu phụ thuộc đặc tính đất, chế độ tưới, cấu tạo hệ thống tiêu Việc sử dụng phân hóa học, lượng lớn chất dinh dưỡng Nitơ Phốtpho trơi vào nguồn nước, gây tượng phì dưỡng nước

Các hợp chất hữu chứa Clo thuốc trừ sâu, DDT, Adrin, Endosunfan, thuốc diệt cỏ, axít fenoxiaxetic, thuốc diệt nấm hecxaclorobenzen, pentaclorofenol v.v… chất bền vững, tốc độ phân hủy nước chậm, chúng tích tụ bùn, thể sinh vật, tan mỡ động vật nước v.v…

+ Hồ chứa nước hoạt động thủy điện

Các hồ nước làm tăng diện tích ngập nước làm tăng lượng nước tổn hao bay

Các nhu cầu khác nưới giao thơng vận tải, giải trí v.v… gây nên nhiễm bẩn sông hồ

b - Ô nhiễm nước mặt hóa học

+ Ơ nhiễm nước chất hữu Là dạng ô nhiễm phổ biến Bao gồm : - Các Protein : chất hữu cao phân tử, tồn thể sinh vật Trong nước Protein bị phân hủy nhanh dước tác dụng vi sinh vật Sự phân hủy qua nhiều giai đoạn Các hợp chất trung gian tạo amin axit, axit béo, axit thơm, bazơ hữu cơ, hợp chất hữu chứa S P; nhiều chất tạo có tính độc hại có mùi

- Chất béo : bao gồm mỡ, dầu động thực vật, chúng este gluxêrin axit béo Dưới tác dụng vi khuẩn chất béo phân tích thành gluxêrin axit béo Các axit béo tiếp tục bị vi khuẩn phân hủy thành axit axetic, butyric … có mùi hôi

Sự phân hủy chất béo nước làm cho độ pH nước giảm bất lợi cho hoạt động phân hủy chất ô nhiễm vi khuẩn

- Xà phòng : muối kim loại axit béo

Xà phòng nước thải sinh hoạt muối kim loại K, Na Xà phòng làm tăng độ pH nước làm khó khăn cho việc phân giải sinh học chất bẩn khác Váng bọt xà phòng ngăn cản khuếch tán ơxy từ khơng khí vào nước, làm nồng độ ôxy nước giảm

Xà phịng cơng nghiệp muối kim loại Ca, Fe, Al, Mn, Pb, Zn; chúng không tan nước, chúng có tính độc hại sinh vật nước

- Các thuốc nhuộm màu : đa phần chất hữu tổng hợp Tùy thuộc cấu tạo phân tử mà chúng có tính chất bazơ axit chúng làm giảm giá trị sử dụng nước, làm mỹ quan, làm giảm xâm nhập ánh sáng vào nước gây trở ngại chí loại trừ q trình quang hợp nên nồng độ ôxy giảm tới Khi phân hủy chất hữu vi khuẩn yếm khí thực tạo sản phẩm có mùi độc

- Các chất tẩy rửa tổng hợp : chất hữu hoạt động bề mặt cao phân tử, phân tử có độ phân cực lớn chúng gây độc hại cho cá sinh vật Chúng tạo lớp váng bọt mặt nước làm mỹ quan ngăn cản khuếch tán ôxy từ không khí vào nước

Ngồi chất tẩy rửa có tính chất sinh hóa khác tùy theo cấu tạo phân tử chúng, chúng bền tác động vi sinh vật nên thường tồn sau q trình xử lý sinh học thơng thường, tính chất gây nhiễm mơi trường trầm trọng

- Các chất Hydrocacbon, Hydratcacbon, rượu, axit hữu : Các chất có nước thải sinh hoạt nước thải nhà máy chế biến thực phẩm Các chất

hydrocacbon hydratcacbon nước bị vi khuẩn háo khí oxy hóa tạo thành sản phẩm cuối CO2 H2O; sản phẩm trung gian qúa trình rượu, aldehyt, axit …

Các chất gây ô nhiễm nước :

* Tạo lượng lớn axit hữu cơ, việc phân hủy yếm khí Hydratcacbon làm khả đệm chất thải, làm giảm nồng độ pH, gây cản trở hoạt động vi sinh vật

- Các hợp chất hữu dùng làm thuốc trừ sâu : gây ô nhiễm nước vào hệ sinh thái nước theo đường sau :

* Theo nước tiêu từ vùng sản xuất nông nghiệp

* Theo nước mưa vùng khơng khí bị nhiễm hóa chất

* Khử hấp phụ sau hấp phụ lên hạt đất hạt chất rắn lơ lửng nước

Về mặt sinh thái học, chất gây nên bất lợi chủ yếu :

* Nhiều chất tồn lâu dài mơi trường thơng qua tích tụ sinh học chuỗi thức ăn mà đạt liều lượng nguy hiểm cho sinh vật người * Do người bậc dinh dưỡng cuối chuỗi thức ăn nên gây cho người nhiều bệnh nguy hiểm

- Dầu mỏ : Khi gây nhiễm nước ảnh hưởng lan nhanh vết dầu loang Chúng cản trở q trình khuếch tán ơxy từ khơng khí vào nước, làm chết sinh vật sống bề mặt nước Một số chất có hịa tan khuếch tán vào nước có tính độc Toluen, xylen, naptalen … ; số chất chịu phân giải vi khuẩn; số dầu dính bám vào hạt phù sa lắng đọng xuống đáy, xảy trình phân hủy yếm khí tạo sản phẩm độc hại gây hủy diệt sinh vật đáy

- Các chất hữu có tính độc hại : Thường có chất thải cơng nghiệp fenol, xyanua … , chất làm chết vi khuẩn nước, làm cho nước khả tự làm Ngồi chúng cịn gây chết cá lồi thủy sản nồng độ thấp

+ Ơ nhiễm nước chất vô

- Axit, kiềm : nhiều chất thải công nghiệp chứa axit vô kiềm Khi thải vào nước chúng phá hoại hệ đệm tự nhiên nước làm thay đổi nồng độ pH Có loại nước thải mang tính kiềm có pH > 12 có loại nước thải mang tính axit với pH < Dù nước nhiễm axit hay kiềm gây hủy diệt vi khuẩn vi sinh vật, làm giảm khả tự làm nước

Khi pH thấp làm cho H2S tạo ra, lớp bùn đáy, gây nhiễm khơng khí, kết cấu beton, thép tiếp xúc với nước bị ăn mòn

- Các hợp chất vơ độc hại : có nước thải số ngành sản xuất công nghiệp Cl tự do, NH3, H2S sunfua hòa tan, muối kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Ni … ) chất làm chết vi khuẩn sinh vật nước nên làm khả tự làm nước chất ô nhiễm hữu

Zn nguyên tố độc hại cho cá Pb As gây độc cho người Các khí Cl2, H2S, NH3 thường tạo nước bị ô nhiễm độc cho cá

- Các muối hịa tan : có nước thải nước tự nhiên Clorua, sunfat, nitrat, bicabonat, phốt phát v.v… nồng độ thấp không gây hại cho cá, nồng độ cao ảnh hưởng xấu cho cá thực vật sống nước

nhiễm nước tạo thành hydroxit khơng tan với bicacbonat nước, ví dụ Fe(OH)3 làm cho nước có màu đỏ nâu tạo lớp lắng đọng đáy sông hồ

- Các muối không tan : hạt sét, thạch anh, canxi, cacbonat, … thường có nước thải số nhà máy ( gốm, sứ, giấy …), chúng làm tăng độ đục nước, làm giảm chất lượng nước

- Phân bón hóa học : gây phì hóa tăng nộng độ NO3 nước

Hiện tượng phì hóa nước làm tăng độ phát triển tảo thực vật cấp thấp tầng nước nhận ánh sáng mặt trời Do làm giảm trầm trọng lượng ánh sáng tới tầng nước phía dưới, tượng quang hợp tầng nước phía bị ngăn cản, làm giảm lượng ơxy giải phóng, làm cho nước tầng bị thiếu ơxy Ngoài tảo thực vật cấp thấp bị chết, xác chúng bị chìm xuống tầng nước phía lắng xuống đáy, chúng bị phân hủy yếm khí tạo sản phẩm độc hại Nồng độ nitrat nước cao ảnh hưởng đến sức khỏe người Trong ruột, nitrat bị khử thành nitrit hấp thụ vào máu kết hợp với hemoglobin tạo thành methemoglobin làm giảm khả vận chuyển ôxy máu

- Các kim loại nặng : Ni, Se, Ag, Zn, Hg, Pb, Ba, Cr, Cu, … thường nước dạng ion tự hay hợp chất phụ thuộc vào điều kiện oxy hóa – khử Chúng ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe người hệ sinh thái nước hệ thống xử lý nước thải Aûnh hưởng kim loại nặng có tính chất tích tụ dần nên nguy hại

c - Ô nhiễm nước bề mặt vật lý

+ Màu sắc : nhiều chất thải cơng nghiệp chứa chất có màu làm cho nước sông hồ nhận nước thải có màu Màu nước thường chất màu hữu số chất vơ có màu, hợp chất Fe Cr gây nên Một số sản phẩm phân hủy mảnh vụn hữu cành, cây, gỗ … nước amin axít humic, humát v.v … có màu Ngồi chất tồn dạng keo mang điện tích âm gây màu Sự nhiễm chất mang màu gây thể hai mặt :

- Làm giảm mỹ quan giảm chất lượng sử dụng nước

- Khi khử trùng nước Clo, hợp chất hữu tự nhiên có nước nhiễm phản ứng tạo sản phẩm độc hại Clofooc v.v…

+ Độ đục : Các loại nước thải thường có độ đục lớn Độ đục chất lơ lửng gây Khi thải sông hồ chúng làm tăng độ đục sông hồ, làm cho độ xuyên sâu ánh sáng giảm, chất gây đục nước có hữu vơ

Các chất hữu vi khuẩn dùng làm thức ăn, phát triển chúng vi sinh vật sống dựa vào vi khuẩn gây thêm độ đục cho nước Các chất vô thúc đẩy phát triển tảo làm độ đục nước tăng thêm

Các hạt lơ lửng gây độ đục cho nước thường hấp phụ kim loại độc vi sinh vật gây bệnh lên bề mặt chúng, trình khử trùng nước trở nên hiệu vi sinh vật tồn hang hốc mặt hạt mà chất diệt trùng không tiếp xúc để tiêu diệt chúng

+ Nhiệt độ : việc xả nước từ hệ thống làm mát vào sông hồ làm nhiệt độ nước sông hồ tăng, gây nên hậu nồng độ ôxy bị giảm nghiêm trọng, dẫn đến tình trạng yếm khí nguyên nhân :

- Nhiệt độ nước tăng, độ hịa tan ơxy giảm

- Nhiệt độ nước tăng, tốc độ phản ứng oxy hóa sinh hóa tăng làm tăng tốc độ tiêu thụ ơxy nước

Tình trạng yếm khí nhiệt độ nước tăng tạo điều kiện cho sinh sản phẩm phân hủy độc hại nước bị ô nhiễm

Nhiệt độ nước tăng làm số loài thủy sản cá chết, loại nấm cỏ nước phát triển mạnh Sự phân hủy nấm tạo H2S, phát triển cỏ nước làm ngăn cản dòng chảy, gây tốn cho việc xử lý

d- Ô nhiễm nước mặt sinh lý

+ Vị nước : hợp chất hóa học làm cho nước có vị khơng tốt, nhiều chất với lượng nhỏ làm cho vị nước xấu Các trình phân giải chất hữu cơ, rong, tảo, nấm … tạo sản phẩm làm nước có vị khác thường Nói chung, nước bị ô nhiễm, vị nước biến đổi làm giảm giá trị sử dụng nước + Mùi nước : đặc trưng quan trọng mức độ ô nhiễm Các chất gây mùi NH3, fenol, Clo tự do, sunfua v.v…; mùi nước gắn liền với có mặt nhiều chất hữu dầu mỏ, rong tảo chất hữu bị phân rã Một số vi sinh vật làm nước có mùi động vật đơn bào Dinobryon tảo Volvox gây mùi cá Các sản phẩm phân hủy Protein chất hữu khác có nước thải có mùi thối

Có nhiều mùi nước khó chịu với nồng độ nhỏ phụ thuộc vào pH nước Khi nước bị ô nhiễm có mùi giá trị sử dụng bị giảm nhiều xử lý tốn

e - Ô nhiễm nước mặt sinh học

Khi nước thải sông hồ trực tiếp mà không qua xử lý gây ô nhiễm nước mặt sinh học :

- Tồn vi khuẩn, vi rút, động vật nguyên sinh gây bệnh

- Sự tồn chất độc làm giảm đa dạng hệ sinh thái làm tính ổn định hệ

- Q trình sinh hóa xảy nước nhiễm tạo sản phẩm độc hại làm nồng độ ôxy giảm xuống mức cần thiết để trì sống động vật nước

§2 Quá trình tự làm nước

1- Quá trình tự làm nước mặt

a - Khái niệm

Khi chất nhiễm muối vơ hịa tan nước thải xả vào dịng chảy khơng diễn thay đổi rõ rệt ngồi pha lỗng tự nhiên tăng liên tục lưu lượng dòng chảy tăng dần trình chảy biển

Nhưng chất ô nhiễm chất thải hữu q trình lại khác, dịng chảy có xu hướng tự làm khôi phục tự nhiên theo thời gian phản ứng sinh hóa gây nên hoạt động vi sinh vật phân hủy

Khi xả nước thải vào dòng chảy, nồng độ chất bẩn khu vực chịu ảnh hưởng nước thải thay đổi theo vùng :

- Vùng : vùng xáo trộn nước thải với nước nguồn nhờ trình khuếch tán tạo ra, Cnt > C1max > Co

Với : + Co nồng độ chất bẩn trước điểm xả nước thải + Cnt nồng độ chất bẩn nước thải

+ Cmax nồng độ chất bẩn lớn vùng nước pha trộn

- Vùng : vùng pha loãng nước thải khuếch tán chất bẩn dòng chảy theo chiều : C2max > C0

- Vùng : vùng xáo trộn hoàn toàn nước thải khuếch tán theo phương dòng chảy Nồng độ chất bẩn điểm trêm mặt cắt ngang dòng chảy :

0

3 C

C >

- Vùng : Vùng phân hủy hay chuyển hóa chất bẩn để phục hồi lại trạng thái nước ban đầu : C4 → C0

- Vùng : vùng chất lượng nước phục hồi : C5 ≤ C0

Việc tự làm dòng chảy tổng hợp hai trình : trình pha loãng nước thải với nước nguồn vùng 2, q trình phân hủy chuyển hóa chất bẩn vùng

b - Quá trình pha loãng nước thải với nguồn nước

Khi xả nước thải vào dòng chảy, chế độ thủy động mà chất bẩn khuếch tán vào dòng chảy Quá trình pha lỗng đặc trưng số lần pha loãng n :

t 0 nt C C C C n − − =

Với Ct nồng độ chất bẩn lớn mặt cắt t dòng chảy

Đối với chất bẩn khơng bền vững (bị phân hủy sinh hóa hay hóa lý theo thời gian), vùng ngồi pha lỗng, nồng độ chất bẩn cịn bị giảm phân hủy Khi điểm tính tốn nồng độ chất bẩn lớn Ctmax là:

t k n C nt C C t

C

0 max 10 ) ( − − + =

Với k1 hệ số phân hủy chất bẩn theo thời gian t thời gian q trình pha lỗng

o nt nt nt o

o

3 C QQ CQ Q

C

+ + =

Với Qo Qn lưu lượng nước nguồn nước thải

c- Các yếu tố ảnh hưởng đến khả tự làm dịng chảy

+ Nồng độ ơxy hịa tan : Trong điều kiện háo khí ( lượng O2 hòa tan nước lớn ), vi sinh vật háo khí hoạt động mạnh, q trình phân hủy chất hữu diễn nhanh tạo sản phẩm cuối độc hại, ví dụ :

Cacbon hữu + O2 → CO2

Hydro hữu + O2 → H2O

Nitơ hữu + O2 → NO-3

Lưu huỳnh hữu + O2 → SO42-

photpho hữu + O2 → PO43-

Ngược lại, điều kiện yếm khí (nồng độ O2 nước nhỏ) việc phân hủy chất hữu lại vi khuẩn yếm khí đảm nhiệm, sản phẩm tạo có mùi độc hại, ví dụ :

Cacbon hữu → CH4CO2

Nitơ hữu → NH3

photpho hữu → PH3

+ Loại chất hữu : tốc độ tự làm nước phụ thuộc tính chất chất hữu gây nhiễm Có chất hữu dễ phân hủy Protein, đường, chất béo … Ngược lại có chất hữu khó phân hủy ligin, xenlulo, … Những chất hữu Clo hóa có độ bền sinh học cao DDT, BHC … chất mùn chất hữu phức tạp bền phân hủy sinh học nên thường tồn dạng bùn cặn màu nâu nâu đen

+ Lực sinh học : sinh vật đóng vai trị chủ yếu việc phân hủy chất hữu nước

- Vi khuẩn : đóng vai trị quan trọng nhất, chúng ơxy hóa chất hữu tạo lượng cần thiết cho sinh trưởng phát triển

- Tảo : không phân hủy chất hữu Tảo thực vật nước quang hợp hấp thụ CO2 thành phần dinh dưỡng thực vật nước, tạo O2 Do tảo có vai trị thúc đẩy phân hủy háo khí

- Động vật nguyên sinh : tiêu thụ chất hữu cơ, dùng tảo vi khuẩn làm thức ăn; chúng có vai trị giữ cân sinh học thích hợp nước

- Giáp xác : sử dụng tảo động vật nguyên sinh làm thức ăn, vai trò tương tự động vật nguyên sinh

- Giun : dùng bùn cặn lắng đọng đáy làm thức ăn nên có vai trị quan trọng việc phân hủy chất lắng đọng

+ Sự pha lỗng : có vai trị quan trọng việc làm giảm nồng độ ô nhiễm, tạo điều kiện cho phân hủy háo khí Việc pha lỗng gồm nhiều nguồn : nước ngầm, sông nhánh, nước tiêu, nước mưa v.v…

+ Thời tiết khí hậu : Aùnh sáng mặt trời thúc đẩy trình quang hợp tạo oxy, gió thúc đẩy khuếch tán oxy vào nước Các trình tạo điều kiện cho phân hủy háo khí

+ Sự lắng đọng : Bùn cặn đáy sông hồ tạo lắng đọng chất lơ lửng đông tụ chất keo nước thải tạo thành humus khơng tan Sự oxy hóa chất lắng đọng diễn thời gian dài nên nhu cầu oxy cao dẫn đến thiếu oxy hòa tan Q trình phân hủy yếm khí lớp bùn cặn kèm theo tạo khí làm bùn cặn bị đẩy lên mặt nước

+ Nhiệt độ : ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hóa nên ảnh hưởng đến tốc độ tự làm nước

2- Quá trình tự làm nước ngầm

a - Quá trình lọc

Trong q trình nước nhiễm thấm xuống đất, chất lơ lửng, chất dạng hạt, kết tủa tạo phản ứng hóa học bị lớp đất giữ lại (lọc) b - Cơ chế hấp thụ

Là chế chủ yếu q trình làm giảm nhiễm nước ngầm hạt sét, oxit hydroxyt kim loại đóng vai trò chất hấp thụ Hầu hết chất gây ô nhiễm bị hấp thụ điều kiện thích hợp, ngoại trừ Clorua, nitrat sunfat bị hấp thụ mức độ

c - Các trình hóa học

Hiện tượng kết tủa hóa học nước ngầm xảy nơi có nồng độ ion thành phần đủ lớn Cơ chế kết tủa loại trừ ion kim loại Ca, Mg, Ba, Cd, Cu, Pb, Hg, Mo, Ra, Zn … anion SO24−, , ,

Ở vùng khơ hạn kết tủa hóa học chế chủ yếu làm giảm ô nhiễm −

3

HCO CN− −

F

d - Cơ chế loại trừ vi khuẩn vi rút

Hầu hết vi khuẩn gây bệnh không phát triển đất được, nên cuối bị tiêu diệt Thời gian tồn chúng phụ thuộc điều kiện môi trường Các vi khuẩn, vi rút nước di chuyển qua màng xốp (đất) chậm nước, chúng bị loại trừ dần

e - Cơ chế pha lỗng

Các chất gây nhiễm nước ngầm chảy qua môi trường xốp nồng độ giảm dần Sự phân tán thủy động học diễn mức độ vi mô lẫn vĩ mô làm cho nồng độ chất ô nhiễm giảm xuống

§3 Các tiêu đánh giá chất lượng nước

chuẩn phải có biện pháp xử lý thích hợp Ở nêu số khái niệm số tiêu thường gặp

1 - Nhiệt độ

Nhiệt độ có vai trị quan trọng q trình sinh hóa nước Những thay đổi nhiệt độ có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng nước Các loài thủy sản thành viên liên quan đến dây chuyền thức ăn hệ sinh thái nước nhạy cảm với nhiệt độ Các vi sinh vật có thân nhiệt phụ thuộc nhiệt độ mơi trường; mặt khác lồi sinh vật có khoảng nhiệt độ tồn khoảng nhiệt độ phù hợp để phát triển Như nhiệt độ yếu tố định loài sinh vật tồn phát triển ưu hệ sinh thái nước, ảnh hưởng đến nồng độ dạng phân hủy hợp chất hữu có nước, nồng độ oxy hịa tan cuối dây chuyền thức ăn

Chế độ phân bố nhiệt nước quan trọng Đối với dịng chảy, có xáo trộn lớp nước nên chênh lệch nhiệt độ theo chiều sâu không đáng kể Ngược lại, với thể nước tĩnh hồ chứa phân tầng nhiệt theo chiều sâu lại rõ rệt

2 - Màu sắc

Màu nước gây chất mang màu sinh tiếp xúc nước với mảnh vụn hữu cây, gỗ v.v… giai đoạn phân hủy Các chất mang màu đa dạng, tanin, axit humic, humát tạo từ phân hủy lignin coi thành phần gây màu chủ yếu

Màu sắc tự nhiên tồn nước phần lớn dạng hạt keo mang điện tích âm Vì việc loại bỏ màu tự nhiên thực cách gây đông tụ muối ion kim loại hóa trị Al hay Fe

Có hai loại màu : biểu kiến thực Màu biểu kiến chất hữu lơ lửng mang màu gây ra; màu thực phần chất hữu dạng keo gây Cường độ màu tăng theo độ pH nước

Màu sắc nước ảnh hưởng đến mỹ quan, kinh tế việc xử lý màu

+ Về mỹ quan : nước có màu, giá trị thẩm mỹ nước bị giảm Các chất hữu có màu nước tác dụng với Clo trình khử trùng nước Clo tạo hợp chất độc hại Clorofoóc

+ Về kinh tế : Nhiều ngành sản xuất công ngiệp cần dùng nước không màu Việc loại màu cho nước gây tốn

+ Về xử lý màu : Các số liệu màu sắc nước với thông tin khác dùng để định mức độ xử lý, loại liều lượng hóa chất cần phải dùng

3 - Chất rắn lơ lửng

Việc xác định hàm lượng chất rắn lơ lửng đặc biệt quan trọng việc nghiên cứu ô nhiễm nước Số liệu chất rắn lơ lửng thông số để đánh giá cường độ nước thải sinh hoạt hiệu thiết bị xử lý Đối với dòng chảy chất rắn lơ lửng coi chất lắng đọng thời gian khơng phải yếu tố giới hạn; sa lắng diễn trình keo tụ sinh hóa

4 - Độ đục

Độ đục nước mức độ ngăn cản ánh sáng xuyên qua nước chất lơ lửng gây Về thành phần hóa học, chất gây đục vơ (các hạt keo đất, đá ) hữu cơ; nguồn gốc tự nhiên nhân tạo

Các chất thải sinh hoạt cơng nghiệp có chứa nhiều chất vơ hữu gây độ đục Các chất hữu nguồn thức ăn cho vi khuẩn vi sinh vật khác dùng vi khuẩn làm thức ăn, kết làm độ đục nước tăng thêm Các chất dinh dưỡng vô hợp chất Nitơ, Phốt có nước thải sinh hoạt nước tiêu nơng nghiệp xả vào nước làm độ đục tăng chúng thúc đẩy phát triển tảo

Do thành phần chất gây độ đục đa dạng nên việc xử lý nước đục trở nên phức tạp

Độ đục tiêu quan trọng việc xử lý nước nguyên nhân : + Mỹ quan : Độ đục lớn giá trị thẩm mỹ nước giảm giá trị sử dụng cho sinh hoạt giảm Mặt khác độ đục thường gắn liền với khả ô nhiễm nước nên gây nguy hại mặt y tế

+ Khả lọc : Độ đục lớn khả lọc khó khăn tốn

+ Quá trình khử trùng : Đối với nước sinh hoạt thường khử trùng Clo hay Ozon Khi nước có độ đục lớn, nhiều vi sinh vật gây bệnh hấp phụ lên hạt lơ lửng khơng bị tiêu diệt Vì phải có qui định độ đục lớn cho phép cấp nước

+ Xử lý nước : Với q trình đơng tụ hóa học việc đo độ đục sử dụng để xác định hiệu xử lý hóa chất, từ có sở để lựa chọn hóa chất có hiệu kinh tế nhất, xác định lượng hóa chất cần dùng hàng ngày cho nhà máy xử lý nước

5 - Độ cứng

Nước cứng nước có chứa ion kim loại hóa trị Các ion tác dụng với xà phòng tạo kết tủa tác dụng với ion âm có nước tạo lớp váng

Khi dùng nước cứng để tắm giặt xà phịng tạo bọt nên tốn xà phòng Trong kỹ thuật, nước cứng tạo màng cứng ống dẫn nước, nồi phận khác gây nhiều bất lợi

Các chất tẩy giặt tổng hợp khắc phục nhược điểm nước cứng, lại gây ô nhiễm nước

Độ cứng nước thay đổi theo vùng, phụ thuộc cấu tạo địa chất nhiều yếu tố khác Nhìn chung nước mặt cứng nước ngầm

cân với lượng H2CO3 nước; kết qủa làm pH nước giảm, chất có tính bazơ đá vơi bị hòa tan

Độ cứng nước phân làm hai loại : Theo ion kim loại theo anion liên kết với ion kim loại

Độ cứng nước tiêu quan trọng chất lượng nước sử dụng cho sinh hoạt công nghiệp

6 - Độ pH

pH định nghĩa pH = -lg(H+) với H+ nồng độ ion H+ dung dịch

pH tiêu quan trọng kỹ thuật mơi trường có liên quan đến q trình đơng tụ hóa học, sát trùng, làm mền nước kiểm sốt ăn mịn, phát triển vi sinh vật v.v

+ pH phát triển vi sinh vật

Mỗi lồi sinh vật có khoảng pH giới hạn để phát triển, khoảng thường từ 3-4 đơn vị Giá trị tối ưu cho phát triển xem giá trị trung bình cực tiểu cực đại pH khoảng

Hầu hết vi khuẩn có pH tối ưu nằm gần trung tính (pH = 7) pH nhiều mơi trường tự nhiên nằm gần trung tính, pH thường yếu tố định sống sót hầu hết vi sinh vật

+ Sự biến đổi pH hoạt động vi sinh vật

Các trình hoạt động vi khuẩn háo khí yếm khí có tác dụng làm thay đổi pH mơi trường Ví dụ lên men hợp chất hữu tác dụng vi khuẩn háo khí : đường chuyển hóa thành nhiều sản phẩm, có axit hữu giải phóng làm giảm pH mơi trường Q trình oxy hóa hợp chất hữu tác dụng vi khuẩn yếm khí tạo CO2 làm giảm pH môi trường

Các vi sinh vật làm tăng pH môi trường chúng tạo sản phẩm mang tính kiềm chúng loại bỏ ion khỏi mơi trường Ví dụ chuyển hóa protein, axit amin v.v

Đối với nước thải sinh hoạt thường pH gần trung tính nên việc xử lý sinh học không cần quan tâm đến pH

Đối với nước thải cơng nghiệp cần có điều chỉnh pH ban đầu để có pH khoảng trung tính trước xử lý sinh học Biện pháp kinh tế trộn loại nước thải công nghiệp với trộn với nước thải sinh hoạt để giảm nhẹ việc trung hòa

Nếu xử lý yếm khí chất thải cơng nghiệp hay bùn cặn nước thải sinh hoạt phải quan tâm đến pH vi sinh vật cần cho trình có khoảng pH hẹp so với vi sinh vật háo khí

+ Tác dụng chọn lọc pH

vật mơi trường làm lồi vi sinh vật phát triển số loài vi sinh vật khác phát triển

Cần ý pH môi trường luôn kết hoạt động vi sinh vật, nhiều muối vơ có đất nước tự nhiên ảnh hưởng tới pH việc xả thải vào dòng chảy tự nhiên tạo mơi trường kiềm mạnh hay axit mạnh vùng cục Tuy nhiên khả làm thay đổi pH vi sinh vật gây nên tương tác đáng kể loài gây nên biến đổi mạnh mẽ số lượng tương đối loài vi sinh vật

7- Độ axit độ kiềm

Độ axit hay kiềm nước đánh giá qua độ pH Đối với nước trung tính có pH = 7, pH nước < nước mang tính axit, pH > nước mang tính kiềm Càng xa trị số pH = độ axit hay kiềm nước lớn

Độ axit nước yếu tố quan trọng tính ăn mịn vật liệu Thành phần ăn mịn hầu hết loại nước CO2, CO2 có nước khuếch tán từ khơng khí vào nước oxy hóa sinh học chất hữu nước ô nhiễm; CO2 sản phẩm cuối q trình oxy hóa sinh học hai điều kiện yếm khí háo khí Trong nhiều loại chất thải cơng nghiệp thành phần ăn mịn lại chủ yếu axit vô gây nên

Để xử lý sinh học độ axit dùng làm sở cho tính tốn lượng hóa chất thích hợp cho vào để điều chỉnh pH thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động

Các loại nước thải công nghiệp chứa axit vô cần phải làm trung hòa xử lý trước xả thải hệ thống thoát Biện pháp xử lý dựa số liệu thực nghiệm đo đạc độ axit

Độ kiềm thước đo khả đệm nước, sử dụng nhiều kỹ thuật xử lý nước thải

Độ kiềm nước tạo muối axit yếu bazơ mạnh Các thành phần tạo nên độ kiềm nước có nguồn gốc tự nhiên tác dụng CO2 làm thành phần có tính kiềm đất :

CO2 + Ca CO3 +H2O = Ca(H CO3)2

Hoặc phát triển tảo, làm giảm lượng CO2 pH nước tăng lên Độ kiềm nước nguồn gốc nhân tạo nguồn nước thải

Số liệu đo đạc độ kiềm sử dụng để kiểm sốt việc xả thải, yếu tố để chọn phương pháp xử lý chất thải

8 – Cl−

Cl− có nước muối clorua tan nước nguồn từ đất, NaCl từ biển bốc vào đất liền gió mang vào xâm nhập nước biển vào sâu đất liền nơi khai thác nước ngầm mạnh từ nước tiểu người

9- SO42 −

SO42 − có nhiều nước tự nhiên Hàm lượng SO42 − yếu tố quan trọng quy định khả sử dụng nước cho sinh hoạt công nghiệp

Trong điều kiện háo khí, sunfat bị khử vi khuẩn thành H2S gây mùi hôi độc

SO42- + chất hữu vi khuẩn S2- + H2O + CO2 S2- + 2H+ H2S

Các vi khuẩn háo khí có khả oxy hóa H2S thành H2SO4 Đối với nước thải, vi khuẩn tạo H2SO4 phần vách cống nằm mực nước thải, nơi có oxy :

H2S + O2 vi khuaån H2SO4

Do phần beton phần cống dẫn thường bị phá hoại

10- NH3

NH3 có tự nhiên nước mặt nước thải sinh hoạt NH3 tạo phần lớn q trình thủy phân Urê Trong điều kiện yếm khí, hoạt động vi khuẩn Nitrat bị khử tạo NH3

NH3 sản phẩm hoạt động vi sinh vật nên dùng làm dấu hiệu nhiễm hóa học

11- NO3− NO2−

Trong chu trình Nitơ, Nitrat NO3− dạng oxy hóa cao Một số loại nước ngầm nồng độ NO3− cao

Ở nồng độ lớn NO3− gây bệnh cho trẻ em Do có quy định nồng độ NO3− tối đa cho phép 10m/l nước uống

Nitrit NO2− chất trung gian chu trình Nitơ, sinh nước phân hủy sinh học chất protein, dùng làm dấu hiệu ô nhiễm chất hữu

Nồng độ NO2− tối đa cho phép nước uống 0,1mg/l

12 - Phốt phát

Phốt phát có nước dạng phốt phát vô hữu Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất phốt : Phốt vô từ chất thải người trình tiêu hóa protein, phốt phát chất tẩy rửa tổng hợp

Phốt nguyên tố thiếu q trình sống; số liệu quan trọng để đánh giá suất sinh học tiềm nước; ngồi cịn dùng để vận hành nhà máy xử lý nước thải nghiên cứu nhiễm dịng chảy

13 - Nồng độ oxy hòa tan (DO)

Sản phẩm phân hủy vi sinh vật yếm khí sản phẩm độc hại, sản phẩm phân hủy vi sinh vật háo khí khơng mang tính độc hại Cả hai loại sinh vật tồn tự nhiên Như để giảm bớt ô nhiễm cần tạo mơi trường háo khí

DO quan trọng để đánh giá cường độ nước thải Tốc độ oxy hóa sinh hóa xác định thơng qua đo đạc DO tồn dư hệ sau khoảng thời gian khác

DO liên quan đến ăn mòn sắt, thép hệ thống cấp nước nồi Việc xác định DO để khống chế ăn mòn DO nước phụ thuộc yếu tố : + Lượng oxy khuếch tán từ khơng khí vào nước : phụ thuộc vào nhiệt độ nước, áp suất riêng oxy mặt nước, có mặt khí khác nồng độ oxy nước

+ Sự tiêu hao oxy trình phân hủy sinh học chất hữu : Chủ yếu vi sinh vật háo khí gây nên Lượng tiêu hao phụ thuộc chất lượng chất ô nhiễm hữu cơ, lượng loại vi khuẩn, nhiệt độ, thể tích ao hồ hay lưu lượng tốc độ dòng chảy

+ Sự tiêu hao oxy trình phân hủy chất hữu trình kết tủa đáy từ nguồn bổ xung Các chất hữu lớp kết tủa đáy bị phân hủy yếm khí tạo sản phẩm yếm khí, sản phẩm lên lớp nước phía tiếp tục bị phân hủy háo khí, oxy bị tiêu tốn

+ Sự bổ xung oxy quang hợp thực vật nước Lượng bổ xung phụ thuộc nhiệt độ, ánh sáng, độ đục nước, nồng độ chất dinh dưỡng, nồng độ CO2 thực vật

+ Sự hao hụt oxy hịa tan hơ hấp động thực vật sống nước, lượng tổn thất có tính chất liên tục theo thời gian

14 - Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD)

BOD lượng oxy cần thiết phải cung cấp để vi khuẩn phân hủy chất hữu điều kiện háo khí Đơn vị đo BOD mg/l

Sự phân hủy háo khí chất hữu trải qua nhiều bước Mỗi bước phần chất hữu ban đầu bị oxy hóa thành CO2 H2O, phần lại sử dụng để tạo chất hữu Lượng oxy tiêu hao trình tới bước giá trị BOD chất hữu oxy hóa tính tới bước

Như lượng O2 tiêu tốn cho trình sinh học lượng chất hữu nước có mối quan hệ chặt chẽ Do số liệu BOD sử dụng để xác định mức độ ô nhiễm xả thải vào nguồn tự nhiên điều kiện háo khí BOD cịn dùng việc thiết kế cơng trình xử lý đánh giá công đoạn xử lý

BOD kết hoạt động sinh học tốc độ phản ứng quy định số lượng, loại vi khuẩn nhiệt độ

Lý thuyết cho thấy để oxy hóa sinh học hồn tồn cần 20 ngày Tuy nhiên thực nghiệm cho thấy BOD sau ngày đạt tới 75% so với BOD tổng cộng, thí nghiệm thường tiến hành với thời gian ngày ký hiệu BOD5

15 - Nhu cầu oxy hóa học (COD)

COD lượng oxy cần thiết để oxy hóa hồn tồn chất hữu chất oxy hóa mạnh Đơn vị tính COD mg/l

Các chất hữu (trừ số đặt biệt trơ) bị chất oxy hóa mạnh oxy hóa điều kiện axit; lượng oxy tiêu hao lấy từ chất oxy hóa Bằng cách dùng chất oxy hóa mạnh phản ứng người ta tính lượng chất oxy hóa tham gia phản ứng suy COD Cần ý xác định COD theo phương pháp này, có số chất hữu hợp chất thơm, Pyridin khơng bị oxy hóa, ngược lại số chất vô Fe2+, sunfua, sunfit bị oxy hóa tạo COD vơ Thí nhiệm đo đạc COD sử dụng rộng rãi kiểm sốt nhiễm mơi trường :

- Cho kết nhanh (sau giờ) nên đáp ứng yêu cầu thực tiễn

- Có thể tự động hóa việc xác định, nên tiết kiệm thời gian tăng khả phân tích

- Số liệu COD chuyển đổi sang BOD việc thí nghiệm đủ nhiều để rút hệ số tương quan với độ tin cậy lớn

- Kết hợp số liệu COD BOD cho phép đánh giá lượng chất hữu trơ phân hủy sinh học

16 - Tiêu chuẩn vi khuẩn học

Về mặt vi sinh học, ô nhiễm nước phân người lo ngại chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh Bên cạnh vi khuẩn gây bệnh số lớn vi khuẩn E.coli; người tiết khoảng 2.1011 E.coli/ngày Do E.coli nước dùng làm dấu hiệu khả tồn vi sinh vật gây bệnh khác

Tiêu chuẩn vi khuẩn học quy định giới hạn tối đa cho phép số lượng E.coli 100ml nước

Ngồi tiêu nêu đây, cịn có tiêu khác cation kim loại Fe, Cu, Pb, Ni, Cd , hợp chất hữu độc hại, chất phóng xạ, hóa chất làm thuốc trừ sâu diệt cỏ v.v

§4 biện pháp kỹ thuật xử lý nước

và bảo vệ nguồn nước

1- Các biện pháp bảo vệ chất lượng nước

Tuỳ theo mục đích sử dụng mà có u cầu chất lượng riêng Việc quy định điều kiện vệ sinh xả thải vào nguồn nước để hạn chế lượng chất bẩn thải vào môi trường, đảm bảo an toàn vệ sinh cho việc sử dụng nguồn nước

Tiêu chuẩn chất lượng nước nguồn sử dụng đặc trưng nồng độ giới hạn cho phép Ccfi chất bẩn độc hại nước

Trường hợp chất thải chứa nhiều chất độc hại xả vào sông hồ, Ccfi chất xác định :

1 C

C

C C C

C

cfn n cf2

2 cf1

1 + + + ≤

Với Ci nồng độ chất độc hại nước nguồn theo tính tốn n : số chất độc hại nước thải

Để bảo vệ nguồn nước mặt, đảm bảo tiêu Ccf điểm kiểm tra phải vị trí có điều kiện xáo trộn nước thải nước nguồn yếu

Các tính tốn để xác định điều kiện xả nước thải vào nguồn nước mặt phải tiến hành điều kiện bất lợi cho trình tự làm nguồn nước

b - Tổ chức giám sát chất lượng nước nguồn

Nhằm mục đích đánh giá trình trạng nước, dự báo mức độ ô nhiễm nguồn nước phát triển kinh tế xã hội, sở để xây dựng biện pháp bảo vệ nguồn nước có hiệu

Nội dung hệ thống giám sát chất lượng nước hệ thống giám sát mơi trường tồn cầu (GEMS) là:

- Đánh giá tác động hoạt động người chất lượng nước khả sử dụng nước cho mục đích khác

- Xác định chất lượng nước tự nhiên

- Giám sát nguồn gốc đường di chuyển chất bẩn độc hại - Xác định xu hướng thay đổi chất lượng nước phạm vi vĩ mô

Để thực cần phải tổ chức hệ thống giám sát bao gồm trạm giám sát sở, trạm đánh giá tác động trạm đánh giá chung

Trạm giám sát sở đặt vùng phía trước nguồn gây ô nhiễm để thu thập số liệu chất lượng nước tự nhiên Các trạm vị trí cố định Trạm đánh giá tác động đặt nguồn nước bị tác động hoạt động sinh hoạt sản xuất Theo mục đích sử dụng chia làm 04 nhóm :

- Trạm giám sát nước cung cấp cho sinh hoạt đặt khu lấy nước vào nhà máy - Trạm giám sát nước cho thủy lợi đặt khu vực trạm bơm đập chắn nước - Trạm giám sát nước thủy sản đặt vùng sông hồ phục vụ nuôi thủy sản

- Trạm giám sát đa đặt vùng nước sử dụng cho nhiều mục đích khác

Trạm đánh giá chung để đánh giá xu hướng thay đổi chất lượng nước với quy mô lớn, nhiều mang tính tồn cầu Các trạm đại diện cho vùng rộng lớn có nhiều loại hoạt động người

lấy mẫu số lượng tiêu phân tích phụ thuộc loại trạm giám sát, loại đặc điểm nguồn nước, nội dung hoạt động kinh tế xã hội ảnh hưởng đến nguồn nước v.v…

Trường hợp giám sát cố mơi trường việc lấy mẫu thực hàng ngày, chí nhiều lần ngày nhiều vị trí khác Tần suất phụ thuộc mức độ cố, chế độ thủy văn, địa hình, đặc điểm dân cư sản xuất vùng

c - Tăng cường trình tự làm nguồn nước

Nguồn nước tiếp tục xử lý nước thải điều kiện tự nhiên đảm bảo cho chu trình thủy văn tồn cầu diễn ổn định Do nhu cầu sử dụng nước ngày tăng nên lượng nước xả thải vào môi trường vào sơng hồ ngày lớn Như phải có biện pháp nhằm làm hạn chế lượng chất bẩn thải nguồn nước, đồng thời tăng cường khả tự làm nguồn nước

+ Các miệng xả nước thải đặc biệt : Để làm giảm nồng độ chất bẩn vùng nhiễm bẩn lớn dòng chảy (vùng đầu) cần có biện pháp làm tăng số lần pha loãng ban đầu nđ nđ phụ thuộc nhiều vào đặc điểm công nghệ cấu tạo cống xả : kết cấu cống xả, vị trí miệng xả, lưu lượng, thành phần tính chất nước thải v.v Một miệng xả miệng xả phân tán hay cống xả ejector để xả nước sông hồ : nước thải xáo trộn ban đầu với việc làm giàu oxy Các miệng xả thải không bị ảnh hưởng giao thơng thủy đặt dịng sơng để tăng cường khả pha lỗng

+ Tăng cường pha loãng cách bổ sung nguồn nước : Nồng độ chất bẩn sông hồ sau xả thải phụ thuộc vào yếu tố chất bẩn nước thải, lưu lượng nước sông hồ v.v Việc bổ sung nguồn nước cho nguồn nước sau xả thải làm tăng số lần pha loãng no , tức làm giảm nồng độ chất bẩn C vùng bị ảnh hưởng nước thải Nguồn nước bổ sung lấy từ hồ chứa nước, từ sông khác, từ hạ lưu dịng sơng, nơi chất lượng nước phục hồi trạng thái ban đầu

+ Cung cấp oxy cho nguồn nước mặt bị nhiễm bẩn nhằm mục đích :

- Chống phân tầng nhiệt độ, chất khí chất bẩn nguồn nước mặt Khi sục khí, nước tầng khác xáo trộn, nồng độ chất bẩn nhiệt độ điều hòa, khả tự làm nguồn nước tăng Các thiết bị sục khí học cánh khuấy, tua bin v.v

- Làm bay chất bẩn dễ bay nước: sản phẩm trao đổi chất vi sinh vật trình phân hủy cặn đáy axit hữu cơ, phenol, este, aldehyt v.v khử N P chống tượng phì dưỡng nước mặt

- Tăng cường trình phân hủy chất hữu nguồn nước Tốc độ phân hủy chất hữu tăng nguồn nước làm giàu oxy số lần va chạm phần tử tham gia phản ứng tăng lên

Biện pháp cung cấp oxy cho sông hồ bị nhiễm bẩn biện pháp quan trọng giải pháp tổng thể bảo vệ nguồn nước Ngoài việc tăng cường q trình tự làm sạch, cịn góp phần nâng cao hiệu suất sinh học hiệu sử dụng nguồn nước

Các cơng trình thiết bị để làm giàu oxy đập tràn, thác nước, giàn phun , thiết bị khuấy trộn học, thiết bị cấp khí nén để sục khí, thiết bị cấp khí theo nguyên lý thủy động lực học (ejector)

d - Sử dụng tổng hợp hợp lý nguồn nước

Do nhu cầu sử dụng nước ngày tăng, lượng nước xả thải tăng theo, nguồn nước bị giảm Con người ngày cang thiệp sâu vào chu trình thủy văn tồn cầu Vì phải có chiến lược biện pháp sử dụng hợp lý nguồn nước dự trữ Đó điều hòa khối lượng chất lượng nước tiêu thụ thành phần dùng nước cách tối ưu

+ Sử dụng nước thải sinh hoạt nước thải số ngành công nghiệp để tưới nuôi trồng thủy sản : Đây biện pháp tương đối toàn diện mặt : Kỹ thuật, vệ sinh, nông nghiệp kinh tế Hiện giới sử dụng 1/2 lượng nước thải sinh hoạt để tưới nuôi trồng thủy sản Nếu hệ thống tưới nước cải tiến tiết kiệm

+ Xây dựng hồ nước bể chứa : Có ý nghĩa lớn chu trình thủy văn hoạt động kinh tế-xã hội : Điều chỉnh dòng chảy lưu lượng tốc độ, điều chỉnh lũ - hạn v.v ngồi hồ chứa cịn nguồn lượng thủy điện lớn, cịn góp phần làm cải tạo khí hậu khu vực, nơi ni cá, du lịch, giao thông thủy ngăn cản dâng cao mực nước biển

Cần ý hồ chứa có tính hai mặt : chúng làm ngập nhiều đất nơng lâm nghiệp, làm xói lở nhiễm mặn trở lại cửa sông giảm phù sa cho đồng bằng, ảnh hưởng độ ẩm khu vực, xuất số bệnh dịch, tăng tần suất cường độ động đất v.v

+ Bảo vệ trữ lượng nước trình khai thác : phải sử dụng nước cách hợp lý, hạn chế tối đa việc thải xả bẩn vào sông hồ, tránh tổn thất nước công đoạn khai thác sử dụng

+ Khai thác nước từ cực làm nước biển : Một lượng lớn nước băng hà hai địa cực núi cao (24 triệu km3) với chu kỳ tuần hoàn 8.300 năm Việc khai thác nước vừa giải vấn đề thiếu nước vừa làm tăng chu trình thủy văn Các dự án kéo băng từ Nam cực Châu phi Châu âu từ năm 70 kỷ 20, nhiên phải đầu tư kỹ thuật tài lớn Hiện có xu hướng xây dựng nhà máy hóa nước biển lý : Giá thành giảm dần so với khai thác, nước lục địa tăng dần (do bị ô nhiễm); chất thải xử lý nước biển - chủ yếu muối - cung cấp ngun liệu cho ngành cơng nghiệp hóa chất

2 - Xử lý nước thải

Do nước sử dụng vào nhiều mục đích khác nên yêu cầu chất lượng nước mức độ biện pháp xử lý khác Việc lựa chọn biện pháp xử lý phụ thuộc vào lưu lượng, thành phần tính chất nước thải, vị trí xả nước thải, khả tự làm sông hồ tiếp nhận nước thải, điều kiện tự nhiên khu vực, điều kiện kinh tế - kỹ thuật v.v

Quan hệ yêu cầu vệ sinh xả nước thải vào nguồn nước với mức độ xử lý nước thải biểu diễn biểu thức cân vật chất :

Cnt < C + nCcf

Với: Cnt : nồng độ chất bẩn nước thải

C : nồng độ chất bẩn sông hồ trước nhận nước thải Ccf : nồng độ giới hạn cho phép chất bẩn

n : số lần pha lỗng nước thải với nước sơng hồ Mức độ xử lý nước thải cần thiết E :

% 100

0 0

nt nt nt

C C C

E = −

Với Cnt0 nồng độ chất bẩn trước xử lý

Do thành phần nước thải đa dạng phức tạp, khả tự làm nguồn nước khác nên có nhiều biện pháp xử lý nước thải khác Theo yêu cầu xử lý chia làm mức : xử lý sơ (bậc 1), xử lý tập trung (bậc 2) xử lý triệt để (bậc 3) Theo chất trình làm chia thành phương pháp xử ly ù: học, hóa học, sinh học v.v

Do nước thải chứa nhiều tạp chất không tan nhiều loại vi khuẩn gây bệnh nên nguyên tắc nước thải phải tách cặn khử trùng trước thải nguồn a- Các phương pháp xử lý đơn giản

+ Hố xử lý : cho nước cần xử lý chảy xuống hố hay rãnh đào Từ hố

hay rãnh nước thấm vào đất trải qua trình làm Phương pháp dùng cho lưu lượng nước nhỏ lớp đất phía có độ rỗng lớn Phương pháp chi phí dễ gây nhiễm nước ngầm nên cần ý đến độ sâu từ hố đến mực nước ngầm phải đủ lớn để không gây ô nhiễm nước ngầm

+ Bãi tưới : Nếu diện tích đất đai cho phép, nước thải cho chảy vùng đất có độ dốc có thảm thực vật thích hợp gọi bãi tưới Lớp nước chảy tràn có chiều dày, vận tốc chiều dài tới rãnh tính tốn để giữ điều kiện háo khí thời gian lưu bãi đủ cho trình xử lý Cơ chế loại chất ô nhiễm : tác dụng lọc phần nước thấm xuống đất, phân hủy sinh học mặt bãi lớp đất sát mặt, trình bốc hơi; sản phẩm phân hủy rễ hấp thụ Nước sau chảy qua bãi tập trung vào rãnh đào cuối bãi để dẫn kênh tiêu

Giống hố xử lý, phương pháp phải ý đến chiều sâu mực nước ngầm tránh làm nhiễm Ngồi bãi tưới phải xa khu dân cư để tránh gây ô nhiễm không khí khu vực dân cư

phải bảo đảm nồng độ chất sông sau xả khơng vượt giới hạn cho phép Khi chất nhiễm pha lỗng q trình tự làm nước diễn thuận lợi không gây hại cho hệ sinh thái nước

Cần ý phương pháp thường làm nồng độ oxy hòa tan giảm phản ứng phân hủy sinh học diễn ra, ảnh hưởng đến việc ni thủy sản

+ Hệ thống ao xử lý : Chất hữu có nước thải bao gồm kích thước chuyển hóa thành chất vơ ao rộng tương đối nơng

Việc chuyển hóa ao kết chuyển đổi kết hợp tảo vi khuẩn Nếu ao hoạt động điều kiện yếm khí hay vừa háo khí vừa yếm khí gọi ao chuyển đổi

Các ao yếm khí thiết kế để xử lý sơ nước thải có cường độ mạnh, hàm lượng chất rắn cao Các chất rắn lắng xuống đáy bị phân hủy yếm khí theo hai giai đoạn : trước tiên hợp chất hữu oxy hóa thành axit chủ yếu axit axetic, sau axit chuyển hóa thành mêtan

Phần chất lỏng ao yếm khí dẫn vào ao chuyển đổi để xử lý, vi sinh vật bị tiêu diệt

Các ao điều hòa thiết kế điều kiện hồn tồn háo khí, vi khuẩn vi rút bị tiêu diệt nhanh chóng khơng có mơi trường sống thuận lợi

Hệ thống ao xử lý có ưu điểm :

- Đáp ứng mức độ làm với chi phí thấp, bảo trì tốn nhân viên vận hành khơng địi hỏi có kỹ thuật cao

- Khả loại vi khuẩn gây bệnh cao nhiều so với phương pháp xử lý khác

- Chịu gia tải thủy lực chất hữu đột ngột Do thời gian lưu ao dài (20-30ngày) nên đảm bảo pha loãng đủ để chống chịu tải đột ngột thời gian ngắn

- Xử lý có hiệu nhiều loại nước thải khác Giá trị pH cao ao hồ làm cho ion kim loại nặng kết tủa dạng hydroxit loại lớp bùn cặn

- Dễ thiết kế ao nên mức độ xử lý dễ thay đổi

- Tảo sinh ao nguồn thức ăn giàu đạm để nuôi cá

- Nhược điểm hệ thống ao xử lý địi hỏi diện tích đất lớn so với phương pháp khác

b - Xử lý tập trung

Thường dùng cho nước thải thành phố Sơ đồ dây chuyền công nghệ trạm xử lý tập trung sau :

+ Ngăn tiếp nhận : chứa nước thải tạo điều kiện cho cơng trình phía sau hoạt động ổn định đảm bảo chế độ tự chảy

+ Bể lắng cát : tách tạp chất vô lớn cát, xỉ, tạo điều kiện cho cơng trình xử lý xử lý bùn cặn làm việc ổn định

Nước thải

Cát khô

Cặn (sơ cấp)

Khí nén

Bùn hoạt tính

tuần hồn

Bùn hoạt tính dư

Chất khử trùng Chất khử trùng

Nước xử lý Bể lắng cát

Bể lắng

Xử lý sinh học

Sông, hồ

Máy trộn bể tiếp xúc

Bể lắng

Sân phơi cát

Bể nén bùn

Sân phơi

bùn

Bùn lên men

khơ sử dụng

làm phân

bón Bể mêtan

Rác nghiền Song chắn rác

Ngăn tiếp nhận

+ Bể lắng : tách hợp chất khơng hịa tan (thường hữu cơ), đảm bảo cho q trình sinh học phía sau hoạt động ổn định

+ Xử lý sinh học : nước thải xử lý sinh học điều kiện tự nhiên hồ sinh vật, cánh đồng tưới, cánh đồng lọc điều kiện nhân tạo bể aeroten, biophil, kênh oxy hóa tuần hồn dùng để loại bỏ chất hữu hòa tan dạng keo nước thải

+ Bể lắng : tách bùn tạo trình xử lý sinh học nước thải Một phần bùn tách đưa trở xử lý sinh học Phần lại bùn

+ Khâu xử lý bùn cặn: với cơng trình bể ổn định háo khí bùn, bể mêtan lên men bùn cặn, sân phơi bùn để tách nước bùn cặn sau lên men

Các cơng trình xử lý nước thải phương pháp sinh học điều kiện nhân tạo cần cung cấp khí cưỡng cấp khí nén, khuấy trộn học

Để cơng trình xử lý sinh học nước thải lên men bùn cặn làm việc ổn định, trình sinh hóa diễn bình thường Nước thải đưa đến phải đảm bảo yêu cầu : 6,5 < pH < 8,5 hàm lượng cặn lơ lửng < 150mg/l; tỷ lệ BOD5/N/P = 100/4/1, không chứa chất độc hại chất hoạt tính bề mặt v.v Do xử lý tập trung nước thải sinh hoạt với nước thải công nghiệp cần xử lý sơ nước thải công nghiệp trước xả vào hệ thống chung Các cơng trình xử lý sơ nước thải công nghiệp :

- Bể trung hòa : trung hòa loại nước thải chứa axit chứa kiềm để đảm bảo pH theo yêu cầu

- Bể oxy hóa : oxy hóa muối kim loại nặng, chuyển chúng từ dạng độc sang không độc lắng cặn

- Bể tuyển nổi: tách chất lơ lửng, chất hoạt tính bề mặt, dầu mỡ nước thải bọt khí

- Bể lọc hấp phụ : khử màu số chất độc hại hòa tan nước thải

Trường hợp nước thải sau xử lý tập trung cịn chứa nhiều muối Nitơ Phốt gây phì dưỡng nước nguồn, nguồn tiếp nhận nước thải có khả tự làm yếu; trường hợp sử dụng lại nước thải cho cấp nước tuần hồn cho mục đích khác, cần phải tiếp tục xử lý triệt để nước thải sau khâu xử lý tập trung Các cơng trình giai đoạn :

- Các cơng trình xử lý sinh học điều kiện nhân tạo aeroten, biophil bậc hai để oxy hóa hồn tồn chất hữu nước thải

- Hồ sinh vật để oxy hóa hồn tồn chất hữu khử N P nước thải nhờ trình quang hợp, nitrat hóa khử nitrat

- Các bể oxy hóa hóa học để khử nitrat phốt phát - Các bể lọc cát để tách cặn lơ lửng

Việc chọn phương pháp, giai đoạn cơng trình xử lý nước thải dựa vào mức độ xử lý nước thải cần thiết, lưu lượng nước thải, khả xử lý tập trung nước thải sinh hoạt với nước thải sản xuất, điều kiện địa phương, yêu cầu sử dụng nước thải … Trạm xử lý nước thải thường bố trí cuối dịng chảy cuối hướng gió để khơng ảnh hưởng đến việc sử dụng nước hoạt động kinh tế xã hội, sinh hoạt dân cư

3 - Cấp nước tuần hoàn sử dụng lại nước thải xí nghiệp cơng nghiệp

Khi thiết kế xí nghiệp, nhà máy phải xem xét khả tận dụng chất thải thu hồi chất quý Dựa thành phần, số lượng nước thải điều kiện địa phương chọn biện pháp sau :

a - Dùng lại nước thải sau xử lý hệ thống cấp nước tuần hoàn nhà máy Đối với nước làm mát không bị nhiễm bẩn cần cho nước thải qua hệ thống làm nguội Nếu nước thải bị nhiễm bẩn mà không bị nóng lên (ví dụ nước làm giàu quặng) cần cho qua cơng trình xử lý (lắng) nước vừa bị nóng lên vừa bị nhiễm bẩn cho qua xử lý làm nguội để dùng lại sản xuất

Lượng nước tổn thất vịng tuần hồn bổ sung Đối với nhà máy xí nghiệp 5% đến 10% lượng nước dùng sản xuất

b - Dùng lại nước cho trình sau

Nước thải dùng lại cho q trình sau mà không cần xử lý sơ yêu cầu chất lượng nước trình sau thấp Việc dùng nước liên tiếp cho hiệu kinh tế cao

Nhờ sử dụng nối tiếp tuần hồn, lượng nước thải giảm 20% đến 30%

c - Dùng nước thải cặn phục vụ nông nghiệp

Một số loại nước thải nước thải công nghiệp thực phẩm chứa nhiều chất hữu chất dinh dưỡng N , P , K … sử dụng để ni cá tưới ruộng Tiêu chuẩn nước nuôi tưới phụ thuộc nhiều yếu tố : nồng độ nước thải, điều kiện khí hậu, đặc tính đất, loại cá nuôi, loại trồng …

Nước thải chứa chất vô không dùng để tưới ruộng ni cá khơng có có chất dinh dưỡng Hơn số chất vô nước thải phá hủy cấu trúc đất độc hại với hệ vi sinh vật đất

d - Thu hồi chất quý

Trong nước thải nhiều nhà máy, xí nghiệp chứa nhiều chất quí ( dầu, mỡ, Cr, …) Những chất cần thu hồi đưa phục vụ sản xuất Nồng độ chất quí nước thải phân xưởng khác nên trạm thu hồi chất q khâu cơng nghệ phân xưởng Việc thu hồi chất quí nước thải vừa làm giảm nồng độ chất bẩn nước thải, vừa tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý phía sau

Tùy thuộc thành phần lý hóa mức độ q chất thải mà chọn biện pháp thu hồi khác

CHƯƠNG MƠI TRƯỜNG ĐẤT VÀ SỰ Ơ NHIỄM

§1 Khái quát chung

1 - Đặc điểm môi trường đất

Đất môi trường đất nơi sinh vật cạn tồn phát triển nơi phát sinh phát triển loài người, nơi sản xuất nguồn thực phẩm chủ yếu để nuôi sống người động thực vật đa dạng đất Nó nơi chứa nhiều tài nguyên khóang sản

Hiện tình trạng tăng dân số, phát triển đô thị khu định cư phát triển cơng trình xây dựng khác làm cho đất trồng rừng bị thu hẹp dần; điều tác động tiêu cực đến mơi trường đất tự nhiên : làm sa mạc hóa, tăng xói mịn, làm thay đổi cân sinh thái tự nhiên, làm tăng khả thiên tai bão lụt, động đất v.v …

a - Sự hình thành mơi trường đất địa

Đất kết hoạt động tổng hợp năm yếu tố : Đá, thực vật, động vật, khí hậu, địa hình thời gian Ngồi cịn phải kể đến yếu tố người tác động làm nhiều tính chất đất thay đổi

Sự hình thành đất trình biến đổi phức tạp yếu tố Đá móng đất Thành phần khóang đất chiếm 95% trọng lượng khơ Nhờ có vịng tuần hồn sinh học mà đá vụn biến dần thành đất Sinh vật chết để lại chất hữu gọi mùn tạo độ phì nhiêu cho đất Nhờ chất mùn mà hệ thực vật tồn phát triển Vi sinh vật giữ vai trị quan trọng vịng tuần hồn sinh học Mỗi gam đất có hàng tỉ vi sinh vật loại, chúng tích lũy lượng lớn ngun tố dinh dưỡng hịa tan q trình phân hóa, đặc biệt đưa vào đất Nitơ phân tử từ khơng khí dạng chất hữu chứa Nitơ thân chúng Mặt khác chúng phân hủy chất hữu thực vật tổng hợp nên chất hữu đặc biệt - chất mùn đất Động vật nguyên sinh động vật không xương sống khác đất góp phần quan trọng vào việc hình thành đất Mỗi gam đất có hàng chục vạn động vật

Khí hậu, nhiệt độ độ ẩm, ảnh hưởng lớn đến hình thành đất, tác động đến sinh vật chuyển hóa đá thành đất

Địa hình đóng vai trị tái phân phối lại lượng mà thiên nhiên cấp cho mặt đất : hấp thụ lượng nhiệt nơi cao lạnh, nơi thấp nóng; lượng mưa vùng cao hạn, vùng thấp lụt

Thời gian yếu tố đặt biệt, biến đổi cần có thời gian Vì đất biến đổi tiến hóa theo thời gian

Con người thông qua hoạt động sống, thông qua thành tựu khoa học kĩ thuật tác động vào đất đai ngày mạnh mẽ Tác động tích cực phù hợp với qui luật tự nhiên đem lại lợi ích cho người tưới tiêu nước, bón phân cho đất xấu, trồng rừng phủ xanh đất trống đồi trọc v.v… tiêu cực làm nhiễm đất chất độc hóa học, phá rừng gây xóa mịn đất v.v…

b - Thành phần tính chất đất

Đất chứa khơng khí, nước chất rắn Chất vơ thành phần chủ yếu đất, chiếm 97- 98% trọng lượng khơ O2 Si chiếm 82% trọng lượng đất, ngồi Al, Fe số nguyên tố khác Các nguyên tố cần thiết cho trồng H, C, S, P, N chiếm 0,5% trọng lượng đất - chất khó hịa tan SiO2 , Al2O3 tạo nên xương - phần chủ yếu đất

Chất hữu chiếm - 3% trọng lượng khô lại phận quan trọng đất Nguồn gốc chất hữu đất xác chết tạo nên Chất hữu đất biến đổi theo hai q trình, q trình mùn hóa tạo thành mùn từ xác sinh vật tổng hợp số chất hữu từ vô nhờ vi khuẩn, q trình khóang hóa phân hủy chất hữu thành chất vơ muối khóang, NH3, H2O, CO2 v.v…

Đất có tính hấp phụ cao nhờ hạt có kích thước < 1µm, có diện tích bề mặt lớn mang lớp ion tích điện quanh hạt Khả hấp thụ đất khả giữ nước, giữ chất dinh dưỡng điều hòa dinh dưỡng cho trồng Thường đất có nhiều mùn sét khả hấp phụ cao

Độ pH đất ảnh hưởng mạnh đến sinh trưởng sinh vật Đất chua (pH < 7) nhiều nguyên nhân mưa trôi chất kiềm thổ Ca, Mg … chất gây chua H+, Al3+…, bón nhiều phân hóa học (NH4)2SO4 : hấp thụ NH4, lại SO42- làm chua đất, mưa axid v.v…

Thành phần giới đất : cát (d = 0,02 ÷ 2mm), bụi (d = ữ20àm), sột (d < 2àm) nh hng nhiu n trồng tính chất độ thấm nước, khả hấp phụ, độ thóang v.v… đất

c - Vai trò đất người

Trạng thái đất (độ ẩm, xấu, tốt, bẩn, sạch…) có ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến đời sống người

Đất móng cho cơng trình xây dựng

Đất cung cấp trực tiếp gián tiếp hầu hết nhu cầu thiết yếu cho sống khóang sản, vật liệu, lương thực v.v…

Đất liên quan đến lịch sử, tâm lý tinh thần người

2 - Nguồn gốc tác nhân gây ô nhiễm môi trường đất

vào đất v.v… gây nên Ngồi nhiễm đất lũ lụt gây xói mịn, chất nhiễm khơng khí lắng đọng lên mặt đất gây nên Các nguồn gốc gây ô nhiễm bao gồm : a - Do hoạt động nông nghiệp

Phương thức canh tác lạc hậu đốt phá rừng làm nương rẫy, du canh, trồng lương thực công nghiệp ngắn ngày vùng đất dốc tàn phá đất đai Với lượng mưa lớn tập trung khoảng thời gian ngắn gây lũ lụt làm xói mịn làm trơi phù sa diện tích lớn

Việc xây dựng hệ thống tưới tiêu khơng hợp lí gây thóai hóa mơi trường, tạo nên vùng đất phèn có độ pH thấp khó canh tác Sự hóa phèn đất màø nguyên nhân gây nên tiêu nước triệt để, lớp đất hữu che phủ bị rửa trôi, đất bị phơi ánh sáng, hợp chất chứa S bị oxy hóa thành H2SO4 axid phản ứng với Al Fe có sẵn keo đất tạo thành sunfat

Việc sử dụng phân bón hóa học khơng qui cách, việc dùng thuốc trừ sâu diệt cỏ v.v… làm ô nhiễm đất

b - Các hoạt động công nghiệp

Các hoạt động công nghiệp xả vào đất lượng lớn phế thải thông qua ống khói, hệ thống nước, bãi tập trung rác … , chúng làm thay đổi thành phần đất, thay đổi pH, q trình nitrat hóa … , hệ sinh vật đất bị ảnh hưởng

Quá trình khai khóang gây nhiễm đất nhiều Do khai mỏ lượng lớn phế thải đưa từ lòng đất lên bề mặt, thảm thực vật khu vực khai khóang bị phá hủy làm đất bị xói mịn Ngoài lượng lớn phế thải, xỉ quặng theo khói bụi bay khơng khí sau lắng đọng làm cho đất bị ô nhiễm qui mô rộng

Các loại phế thải rắn tạo nên hầu hết giai đoạn công nghệ trình sử dụng sản phẩm Chúng tập trung nhà máy vận chuyển khỏi khu vực, sau cách hay cách khác trở lại mơi trường đất Theo tính chất lý hóa, phế thải cơng nghiệp chia thành loại : - Phế thải vô từ nhà máy, xí nghiệp mạ điện, thủy tinh, cơng nghiệp giấy, cặn xỉ trạm xử lý nước …

- Phế thải khó phân hủy : dầu mỡ nước, sợi nhân tạo, phế thải công nghiệp da …

- Phế thải dễ cháy : từ nhà máy lọc dầu, sửa chửa xe máy, sản xuất máy lạnh, thực phẩm …

- Phế thải đặc biệt độc hại : phế thải tác động mạnh, phế thải chất phóng xạ … Đặc điểm chất thải cơng nghiệp gây ô nhiễm môi trường đất đa dạng thành phần kích thước, khơng tập trung, nhiều nguồn gốc Do biện pháp xử lý phức tạp

Các hoạt động cơng nghiệp cịn gây ô nhiễm gián tiếp môi trường đất : xả khí độc H2S, SO2 … từ nhà máy xí nghiệp nguyên nhân gây mưa axid làm chua đất, kìm hãm phát triển thực vật

Các hoạt động xây dựng công nghiệp bến bãi, đường xá, nhà máy.… , phá hủy thảm thực vật cảnh quan khu vực, làm thay đổi địa hình, cản trở dịng chảy, gây xói mịn đất v.v…

Hàng ngày người thải lượng lớn phế thải sinh hoạt rắn vào môi trường, cuối nhiều đường trở lại đất

Trong sinh hoạt đô thị rác phân phế thải có hàm lượng chất hữu lớn, độ ẩm cao Đây môi trường cho loại vi khuẩn, đặc biệt vi khuẩn gây bệnh phát triển

Môi trường đất bị ô nhiễm tác nhân : vi khuẩn gây bệnh, chất độc hại, tạp chất rắn vô phế thải bền vững

Đất môi trường cho loại vi khuẩn phát triển Hệ vi sinh vật đất đa dạng chủng loại phong phú số lượng, loại vi khuẩn gây bệnh phát triển tốt đất bị nhiễm bẩn, phế thải hữu phân rác, phế thải cơng nghiệp thực phẩm … Ngồi côn trùng gây bệnh phát triển đất nhiễm bẩn Điều kiện phát triển loại vi khuẩn gây bệnh phụ thuộc lượng mưa, nhiệt độ, thực vật, ánh sáng, độ ẩm v.v…

Để thị cho độ nhiễm bẩn phân đất, người ta dùng hàm lượng vi khuẩn E Coli P Bact

Các chất độc hại thuốc trừ sâu, diệt cỏ phế thải độc hại rắn cơng nghiệp tích tụ lại mơi trường đất gây ô nhiễm theo chuỗi thực phẩm Các chất độc hại nguy hiểm DDT, Endrin … thường tích tụ nước đất, sinh vật hấp thụ gây ô nhiễm thực phẩm Việc sử dụng với lượng lớn thuốc trừ sâu diệt cỏ làm rối loạn phần cân sinh thái, tiêu diệt nhiều sinh vật đối tượng, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người

Các chất hóa học mang tính độc hại cao môi trường đất As, F, Pb Chúng thực vật hấp thụ qua động vật ăn cỏ ( thịt, sữa ) vào thể người Các chất phóng xạ qua chất thải vụ nổ Hạt nhân lắng xuống đất tích tụ mặt đất số thực vật hấp thụ gây nguy hại cho động vật ăn cỏ

Các chất rắn vô kích thước lớn phế thải vật liệu xây dựng, Polyetylen, nhựa tổng hợp v.v… bền vững đất, chúng khó bị phân hủy ngăn cản phát triển thảm thực vật, thay đổi cấu trúc đất địa hình

§ CÁC BIỆN PHÁP KỸ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

1- Chống xói mòn

Xói mịn tượng lớp đất màu mỡ mặt đất bị gió vùng khí hậu khơ nước chảy vùng khí hậu ẩm gây nên

Biện pháp chống xói mịn chủ yếu làm giảm độ dốc chiều dài sườn dốc, trồng phục hồi rừng

Để giảm độ dốc chiều dài sườn dốc thực biện pháp ruộng bậc thang, đào mương, đắp bờ, trồng hàng để ngăn sườn dốc thành nhiều đoạn ngắn Các biện pháp thủy lợi làm đập, xây dựng hệ thống tưới tiêu hợp lý, xây đập giếng tiêu nơi dốc biện pháp chống xói mịn có hiệu

Việc trồng phục hồi rừng có vai trị quan trọng việc bảo vệ đất, đất có độ ẩm lớn để chống lại xói mịn Rừng có tác dụng điều hịa lượng nước mưa tán rễ có tác dụng lưu trữ nước, làm tăng cường cấu trúc đất, cải thiện khí hậu khu vực, giảm tốc độ gió v.v… Do có tác dụng lớn lâu dài việc chống xói mòn

2 - Xử lý phế thải rắn sinh hoạt

Đây cơng đoạn cí công tác vệ sinh môi trường đô thị Công đoạn bao gồm thu gom, vận chuyển, tập trung, xử lý chế biến, tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh, chuyển hóa chất hữu dễ phân hủy thành dạng không hôi thối dễ sử dụng Việc xử lý bảo vệ môi trường đất mà cịn chống nhiễm mơi trường khơng khí nước Các phế thải rắn chế biến thành phân bón nơng nghiệp ngun liệu thứ cấp cho công nghiệp

Phương pháp xử lý phế thải rắn sinh hoạt chia thành hai loại : - Phương pháp loại trừ : giải yêu cầu môi trường - Phương pháp sử dụng lại : giải yêu cầu kinh tế Theo công nghệ, phương pháp xử lý chia thành :

-Xử lý sơ : tách rác phân loại, giảm thể tích phế thải

-Xử lý sinh học : ủ háo khí để xử lý phần hữu phế thải nhờ vi sinh vật - Xử lý nhiệt : đốt rác

- Xử lý học : ép nén phế thải để dễ sử dụng vật chuyển - Xử lý hóa học : thủy phân, chưng cất chân không

Việc chọn biện pháp xử lý phụ thuộc điều kiện kinh tế kỹ thuật hoàn cảnh địa phương

a - Nhà máy chế biến rác

Làm việc theo ngun lý ủ háo khí nóng Các phế thải hữu ơxy hóa háo khí sản phẩm cuối phân bón hữu nhiên liệu sinh học

Quá trình xử lý rác phế thải rắn gồm giai đoạn : - Chuẩn bị phế thải : cân, phân loại, định lượng thổi khí - Ủ háo khí nóng lị quay nhiệt độ 50 ÷ 70oC - Nghiền phế thải xử lý để đưa sử dụng

b - Ủ háo khí bãi tập trung rác

Với thị có dân số trung bình (< 0,5 triệu người), có diện tích đất trồng gần thành phố dùng biện pháp Thời gian ủ cỡ vài tháng Ở rác phế thải rắn xử lý tập trung với bùn cặn nước thải thành phố

- Trộn phế thải với bùn cặn nước thải

- Vun đắp hỗn hợp thành luống quạt khí vào luống - Nghiền, sấy hỗn hợp xử lý để đưa sử dụng

Nhiệt độ ủ thường 30 ÷40oC Phương pháp đơn giản song phụ thuộc vào nhiều điều kiện khí hậu cần diện tích lớn

c - Poligon ủ yếm khí

Đây phương pháp thơng dụng Phế thải tập trung lại phải đáp ứng yêu cầu vệ sinh môi trường : không gây ô nhiễm môi trường đất, nước khơng khí, phải cách khu dân cư đường giao thông 500m, cách sân bay 10km, đất poligon không thấm nước, mực nước ngầm khu vực phải cách mặt đất 2m

Thời gian ủ rác poligon từ 15÷20 năm Trong poligon phế thải ủ thành nhiều lớp Khi độ cao phế thải đạt 2m đắp đất ủ xung quanh phía poligon trồng cỏ, xung quanh poligon bố trí rãnh nước Nước đưa trạm xử lý nước thải để dùng để tưới

Sau lấp đất ủ, phế thải bị phân hủy yếm khí Khí sinh học tạo thu gom làm nhiên liệu

3 - Xử lý phế thải rắn cơng nghiệp

Phế thải rắn cơng ngiệp sử dụng làm nguyên liệu thứ cấp cho trình sản xuất khác Các phế thải khơng sử dụng lại được, tùy theo mức độ gây bẩn độc hại xử lý theo phương pháp sau :

Mức độc

hại Đặc điểm phế thải Phương pháp xử lý

I II III IV V VI

Không bẩn không độc hại Chất hữu dễ ơxy hóa sinh hóa Chất hữu độc khó hịa tan nước

Các chất chứa dầu mỡ

Độc hại môi trường khơng khí

Độc hại

Dùng san xử lý phế thải sinh hoạt

Tập trung xử lý phế thải sinh hoạt

Ủ phế thải sinh hoạt Đốt phế thải sinh hoạt

Tập trung poligon đặc biệt Chôn khử độc thiết bị đặc biệt

a - Chôn cất khử độc phế thải công nghiệp độc hại

Các chất độc hại Hg từ cơng nghiệp hóa Clo, xianua từ cơng nghiệp khí, Cr từ cơng nghiệp Crơm, chế biến dầu, chế tạo máy, luyện kim màu, Pb từ chế tạo máy v.v… trung hòa, xử lý khử độc thiết bị đặc biệt nhà máy Người ta thường tổ chức poligon đặc biệt thành hai dạng : riêng rẽ để chôn ôxy hóa phế thải độc hại tổng hợp để thu nhận, xử lý chôn nhiều phế thải rắn khác

vào thùng mặt nhẵn vận chuyển đến chỗ chôn xe đặc biệt chống phát xạ

Việc chôn chất đồng vị phóng xạ chưa giải triệt để, Mỹ ngưới ta chơn dạng dung dịch cement lớp nham thạch, Nga chôn đất lớp cách nước

b - Đốt phế thải

Đây biện pháp tối ưu làm nhiễm bẩn mơi trường khơng khí khơng tận dụng nhiệt Biện pháp sử dụng diện tích để xây dựng poligon hay không vận chuyển phế thải

Nhiệt độ lị đốt thường từ 800÷1000oC Để khử hết mùi độc hại, nhiệt độ lị > 1000oC Khi đốt chung phế thải phải ý lượng nhiệt giải phóng, lượng tro, khả gây nổ, nhiệt độ cháy v.v… loại phế thải Có thể tách vụn kim loại thiết bị từ tính

c - Sử dụng lại phế thải rắn

Đây vấn đề chiến lược công nghệ sản xuất để phát triển bền vững

Hiện nhiều nước nghiên cứu biện pháp sử dụng lại phế thải rắn, vừa mang ý nghĩa vệ sinh vừa có ý nghĩa kinh tế

CHƯƠNG CÁC LOẠI Ơ NHIỄM KHÁC

§ Ô NHIỄM NHIỆT VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG

1- Nguồn gốc tác hại ô nhiễm nhiệt

Nguồn gốc ô nhiễm nhiệt chủ yếu đốt cháy nhiên liệu : than củi, xăng, dầu v.v… sản xuất đời sống người Trong giao thông vận tải, nhà máy nhiệt điện, lị luyện kim, lị nung nói chung v.v… tạo nhiều nhiệt lượng Lượng nhiệt tỏa nguồn trực tiếp hay gián tiếp thải vào mơi trường khơng khí

Trong thiết bị làm lạnh nhà máy thường dùng nước Nước lấy từ sông, hồ, giếng với lưu lượng lớn Ngồi cịn dùng khơng khí để làm mát máy móc, thiết bị

Do tăng dân số phát triển sản xuất, lượng nhiệt thải vào khí ngày nhiều làm cho nhiệt độ khí nhiệt độ mặt đất tăng lên Đồng thời với phát triển sản xuất, mơi trường khơng khí ngày bị ô nhiễm, lượng nhiệt xạ Mặt trời bị Trái đất hấp thụ ngày nhiều làm cho nhiệt độ trung bình Trái đất tăng lên, gây tác hại cho đời sống người nói riêng sinh vật nói chung

Nhiệt độ trung bình Trái đất tăng làm cho mực nước biển dâng cao gây ngập lụt nhiễm mặn đồng ven biển, gây thiên tai lũ lụt nguy hiểm Ơ nhiễm nhiệt làm thay đổi khí hậu cục vùng, đặc biệt khu công nghiệp đô thị Thường khu vực có nhiệt độ cao vùng nơng thơn hay rừng núi từ đến 30C

Lượng nhiệt sinh hoạt động người xấp xỉ 30% lượng Mặt trời chiếu xuống Trái đất

Ô nhiễm nhiệt gây nhiều tác hại cho tồn phát triển người sinh vật nói chung, ngược lại lại tạo điều kiện cho loại vi khuẩn, vi trùng, nấm bệnh phát triển

2 - Các biện pháp làm giảm ô nhiễm nhiệt

Trước tiên phải cải tiến kỹ thuật, thay đổi dây chuyền công nghệ, nâng cao hiệu suất máy móc, thiết bị để giảm lượng nhiệt thải vào môi trường Sử dụng biện pháp làm mát nhân tạo ao, hồ, tháp làm mát thơng gió tự nhiên thơng gió cưỡng Nhờ bốc nước mà khơng khí làm mát

Biện pháp có hiệu cao mang tính chất lâu dài trồng xanh Khi lục diệp phát triển, xanh hấp thụ khí CO2 nhiệt, đồng thời thải O2 Cây xanh hấp thụ xạ Mặt trời để quang hợp, tạo nên râm mát tự nhiên

cấp nước nóng cho sinh hoạt, cấp nhiệt sưởi ấm, làm ấm bể bơi, làm ấm hồ nuôi cá mùa đơng v.v…

§2 Ô nhiễm phóng xạ biện pháp phòng chống

1- Sự phóng xạ nguồn gây nhiễm phóng xạ, tác hại phóng xạ

Các đồng vị phóng xạ sử dụng nhiều : Các lò phản ứng Hạt nhân nhà máy điện viện nghiên cứu, nguồn phóng xạ sử dụng y học Trong ngành sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, ngư nghiệp … dùng đồng vị phóng xạ để kiểm nghiệm, sản xuất … có hiệu Bên cạnh lợi tích to lớn, phóng xạ gây nhiều hiểm họa cho người; biện pháp bảo vệ cho người khỏi tia phóng xạ quan trọng

Ngồi nguồn phóng xạ nêu trên, vụ thử Hạt nhân làm mơi trường bị nhiễm phóng xạ nghiêm trọng Việc chuẩn đoán điều trị bệnh y học chiếu xạ làm tăng nhiễm phóng xạ

Tia phóng xạ chiếu từ ngồi vào thể gọi “ngoại chiếu” Chất phóng xạ xâm nhập vào thể, đến phận thể gây tác dụng chiếu xạ gọi “nội chiếu”

“Nội chiếu” nguy hiểm “ngoại chiếu” thời gian chiếu lâu hơn, diện chiếu rộng việc loại chất phóng xạ khỏi thể khó khăn nhiều Khi thể người bị chiếu xạ sống mơi trường bị nhiễm phóng xạ bị mắc bệnh nhiễm phóng xạ

+ Bệnh nhiễm phóng xạ cấp tính : Khi thể bị nhiễm xạ với liều lượng > 300Rem (liều Rơnghen tương đương sinh vật) sau thời gian chiếu từ vài giây đến vài

Bệnh nhiễm phóng xạ cấp tính thường xảy vụ nổ Hạt nhân cố lò phản ứng Hạt nhân

+ Bệnh nhiễm phóng xạ mãn tính : triệu chứng bệnh xuất muộn hàng năm đến nhiều năm sau bị chiếu xạ nhiễm xạ

Bệnh xảy thể bị nhiễm liều phóng xạ khoảng 200Rem khoảng thời gian ngắn < 200Rem khoảng thời gian dài

2 - Các biện pháp giảm ô nhiễm phóng xạ

Trước hết phải hạn chế tiến tới cấm hoàn toàn vụ thử Hạt nhân Trái đất Việc khai thác quặng phóng xạ, việc xử lý tinh chế quặng đồng vị phóng xạ phải thực điều kiện an toàn nghiêm ngặt, thiết bị an tồn phóng xạ phải có độ tin cậy hoạt động cao

nên sử dụng thật cần thiết Khi sử dụng phải nên ý đến an tồn phóng xạ, tìm cách hạn chế ô nhiễm

+ Khi tiếp xúc với nguồn phóng xạ kín : Chỉ tiếp xúc với tia phóng xạ, khơng tiếp xúc với chất phóng xạ

Bóng phát tia Rơnghen phải bọc vỏ chì Các chất phóng xạ phải đặt hộp chì kín, sử dụng mở hộp, đủ để thao tác Khi thao tác xa nguồn đỡ nguy hiểm

Phòng sử dụng tia phóng xạ phải đủ rộng, khơng đặt nhiều đồ đạc để hạn chế phát sinh tia phóng xạ thứ cấp, phịng phải bố trí riêng biệt, có tường beton dày

Khi làm việc phải mang găng tay, ủng cao su, mắt đeo kính Các thao tác phải nhanh xác để giảm thời gian tiếp xúc với tia phóng xạ

+ Khi tiếp xúc với nguồn phóng xạ hở : Khi tiếp xúc với quặng phóng xạ, dung dịch lỏng, khí, pin phóng xạ… ngồi việc “ngoại chiếu”, thể cịn bị “nội chiếu” chất phóng xạ thể khí, lỏng, rắn bị xâm nhập vào thể qua đường hơ hấp, tiêu hóa qua da

* Có biện pháp bảo vệ :

- Bảo vệ sinh vật : Dùng loại vitamin, chất kháng sinh Việc bảo vệ giúp tế bào tủy xương sinh chất để phục hồi thể

- Bảo vệ vật lý : Dùng phương tiện cản tia giống nguồn phóng xạ kín Trước chỗ ngồi làm việc phải có chắn chì dày 1,5-2mm, áo găng chì dày 0,3-0,5mm Tường phải ngăn khơng cho tia phóng xạ lọt sang phịng khác Tìm biện pháp cách xa nguồn nhiều tốt liều chiếu tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách

- Bảo vệ hóa học : Dùng axit amin có nhóm SH, dùng dẫn xuất phá hủy nhóm cacboxyl chúng Tác dụng bảo vệ chất dựa vào chế vai trị Ơxy chiếu xạ

Nói chung phịng dùng tia phóng xạ phải bố trí riêng biệt phải có chu vi bảo vệ, vật liệu kết cấu phịng phải có tính hấp thụ phóng xạ dễ cọ rửa để tẩy xạ; mặt sàn phải bóng, khơng có khe hở chịu axit Sàn lót nhựa tổng hợp, vải sơn cao su cứng Phần tường sàn đến độ cao 2m phải nhẵn, thường quét sơn bóng Nói chung tồn bề mặt bao che phải bóng thường quét sơn để tránh bụi bám

Phòng phải thơng gió tốt, lưu lượng thơng gió tối thiểu phải lần/giờ phải bố trí hệ thống hút gió ra, lỗ thải khí ngồi phải đặt cuối hướng gió phải cao cơng trình lân cận từ 3-4m phải cách xa vị trí lấy khơng khí vào 20m

Khu vực thí nghiệm phóng xạ phải có đủ thiết bị an tồn vệ sinh Phịng chứa đồng vị phóng xạ phải đặt ngầm đất, phải cản tia γ Phải có đủ thiết bị phịng hộ cho nhân viên làm việc, phải thực tốt nội quy an tồn phóng xạ

hầm lị khơng sử dụng phải bịt kín vật liệu khơng thấm khí Đường ống dẫn nước thải mỏ phải bọc kín tránh chất phóng xạ khuếch tán Các bãi quặng nước thải nhà máy luyện quặng phóng xạ phải xử lý nghiêm ngặt, đạt yêu cầu vệ sinh thải ngồi Tránh làm nhiễm mơi trường khơng khí xung quanh

Các phế thải phóng xạ phải chôn cất hầm đặc biệt kiên cố (như beton chẳng hạn) độ sâu cần thiết nơi cách biệt khu dân cư

§ Ô NHIỄM TIẾNG ỒN VÀ BIỆn PHÁP PHÒNG CHỐNG

1- Khái niệm âm tiếng ồn

Âm dao động học lan truyền dạng sóng mơi trường đàn hồi thính giác người cảm nhận

Tiếng ồn tập hợp âm có cường độ tần số khác nhau, xếp hỗn độn, gây cảm giác khó chịu cho người nghe, cản trở người làm việc nghỉ ngơi

Như việc phân biệt âm tiếng ồn có tính chất tương đối Một số âm phát khơng lúc, gây cảm giác khó chịu cho người nghe, cản trở làm việc nghỉ ngơi coi tiếng ồn

a- Các đặc tính chủ yếu âm

+ Tần số âm : Đơn vị đo Hz Mỗi âm đặc trưng tần số dao động Tai người cảm nhận âm có tần số khoảng

16-20.000Hz Dải âm chia theo tên gọi sau : Âm có tần số < 16Hz gọi hạ âm

Âm có tần số < 300Hz gọi âm hạ tần

Âm có tần số 300 ÷ 1.000Hz gọi âm trung tần Âm có tần số > 1.000Hz gọi âm cao tần Âm có tần số > 20.000Hz gọi siêu âm

Độ cao âm phụ thuộc tần số âm, âm trầm có tần số thấp, âm bổng có tần số cao

+ Cường độ hay lượng âm thanh: Cường độ âm lượng âm truyền qua đơn vị diện tích, vng góc với phương truyền sóng âm đơn vị thời gian

Ký hiệu I cường độ âm, P áp suất, ρ mật độ khối lượng môi trường, C tốc độ âm mơi trường Ta có biểu thức liên hệ :

C P I

.

2

ρ =

Trong kỹ thuật, để thu hẹp phạm vi trị số đo, người ta dùng thang logarit thay cho thang thập phân, gọi mức cường độ âm (mức áp suất âm) - gọi tắt mức âm, đơn vị đo dB

(dB) P P L (dB) I I L 0 lg . 20 lg . 10 = =

I0 cường độ ngưỡng nghe ; P0 áp suất âm ngưỡng nghe I0 = 10-12W/m2 P0=2.10-5N/m2

Với sóng âm phẳng, trường âm tự do, điều kiện khí bình thường, mức cường độ âm mức áp suất âm có trị số

Mức công suất nguồn âm : Xác định tương tự mức cường độ âm :

(dB) W W Lw lg . 10 =

W : laø công suất nguồn âm

W0 : cơng suất nguồn âm ngưỡng nghe, W0 = 10-12W

+ Độ vang âm : Những âm có tần số khác nhau, có mức lượng âm nhau, cảm giác nghe rõ tai người lại khác nhau, ta nói âm có độ vang khác

Người ta dùng âm tần số 1.000Hz làm âm chuẩn độ vang âm Ví dụ : Âm có cường độ 50dB tần số 100Hz có độ vang âm có cường độ 30dB tần số 1.000Hz

Đơn vị đo độ vang phone, dB tần số 1.000Hz tương ứng với phone Trong ví dụ âm có độ vang 30 phone

Ngồi cịn có đơn vị Sone - cho biết âm vùng to gấp lần âm khác

Độ vang âm 40 phone sone Độ vang âm 50 phone sone Độ vang âm 60 phone sone

Khi độ vang âm tăng 10 phone trị số độ vang tính theo sone tăng gấp đơi Các máy đo độ ồn dùng đo mức vang âm theo đơn vị dexiben A (ký hiệu dBA) - mức cường độ âm chung tất giải octa tần số quy tần số 1.000Hz Như âm đo dBA âm đương lượng Khi dùng dBA để âm không cần nói âm có tần số Trị số dBA giúp cho việc đánh giá sơ mặt nhiễm xem tiếng ồn có vượt q mức cho phép hay không

+ Dải tần số âm : Cơ quan thính giác người khơng phản ứng theo độ tăng tuyệt đối tần số âm mà phản ứng theo mức tăng tương đối tần số âm Khi tần số tăng gấp đơi độ cao âm tăng lên tone, ta gọi octa tần số Như dải tần số âm mà giới hạn cao gấp đôi giới hạn chia thành 11 octa có trị số trung bình số học sau : 16 ; 63 ; 125 ; 250 ; 500 ; 1000 ; 2000 ; 4000 ; 8000 ; 16000

Ví dụ octa từ 40 đến 80 Hz trị số trung bình 60 Hz

Tiêu chuẩn vệ sinh mức cho phép tiếng ồn thường quy định octa : 63 ; 125 ; 250 ; 500 ; 1000 ; 2000 ; 4000 ; 8000 Hz

+ Theo tính chất vật lý : Chia làm loại tiếng ồn ổn định tiếng ồn khơng ổn định

Tiếng ồn ổn định có mức thay đổi cường độ âm không 5dB suốt thời gian có tiếng ồn

Nếu vượt trị số 5dB gọi tiếng ồn khơng ổn định * Tiếng ồn không ổn định chia làm dạng :

- Tiếng ồn dao động : mức âm thay đổi liên tục theo thời gian - Tiếng ồn ngắt quãng : âm ngắt quãng, không liên tục

-Tiếng ồn xung : âm va đập

+ Theo phân bố lượng : dải octa tần số, chia thành tiếng ồn dải rộng dải hẹp

- Tiếng ồn dải rộng : lượng âm phân bố đồng dải tần số

Tiếng ồn dải hẹp (còn gọi tiếng ồn âm sắc) : tần số âm phổ có cường độ âm cao tần số lại octa từ 6dB trở lên

Tiếng ồn dải hẹp có tác dụng kích thích mạnh tiếng ồn dải rộng + Theo đặc tính nguồn ồn chia làm loại :

- Tiếng ồn học máy

- Tiếng ồn va chạm trình sản xuất : Rèn, dập, tán, … - Tiếng ồn khí động máy bay, quạt gió, …

- Tiếng nổ sóng xung kích

2 - Các nguồn ồn đời sống sản xuất

Nguồn ồn phát nơi, lúc hoạt động người gây nên tự nhiên : sấm sét, gió bão …

a - Tiếng ồn giao thông

Khi phương tiện giao thông hoạt động gây ồn từ : động cơ, rung động phận phương tiện, qua ống xả khí, mở đóng cửa phương tiện, tiếng rít phanh hãm…

Ngồi phương tiện giao thơng mặt đất, cịn có nguồn ồn không máy bay gây ra, đặc biệt máy bay phản lực khởi động, cất cánh, tăng tốc, lên cao, hạ cánh phát tiếng ồn mạnh

Máy bay siêu âm chở khách bay độ cao 12000m gây độ ồn mặt đất đến 127dB, ngồi cịn gây nhiễm mơi trường, phá hủy tần O3 khí

b - Tiếng ồn sản xuất

Các q trình chấn động, chuyển động, va đập máy móc thiết bị, dịng chất lỏng hay khí chuyển động gây tiếng ồn Tiếng ồn từ máy phát thường lớn

Cường độ âm tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách tới nguồn ồn Vì nguồn gây ồn lớn cần đặt xa khu dân cư, phải có biện pháp che chắn thích hợp

c - Tiếng ồn sinh hoạt người

Mức ồn thấp đường phố xe cộ 45 đến 50dBA, đường phố đông đúc nhộn nhịp mức ồn lên tới 90 đến 95dBA Mức ồn thấp khu nhà tập thể 30 đến 35dBA

3 - Tác hại tiếng ồn

Tiếng ồn có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người : tác hại đến thính giác, gây rối loạn tâm sinh lý hệ thần kinh, tim mạch, nội tiết … tiếng ồn làm giảm suất lao động người, làm phát sinh tăng tai nạn lao động, làm giảm tuổi thọ

Tiếng ồn ≥ 35dBA gây cảm giác không thỏai mái, tiếng ồn ≥ 40dBA gây cảm giác khó chịu khó ngủ, mức ồn ≥ 50dBA gây rối loạn thần kinh vỏ não Mức ồn ≥ 80dBA làm giảm mức nghe octa tần số 250 ; 500 ; 1.000 ; 4.000Hz, làm giảm ý, dễ mệt mỏi, tăng trình ức chế hệ thần kinh trung ương, gây mạch chậm, giảm huyết áp tâm thu tăng huyết áp tâm trương

Tiếng ồn ≥ 150dB (tiếng bom, mìm, súng) làm rách màng nhĩ, lệch vị trí xương tai giữa, làm tổn thương tai trong, chảy máu tai, gây đau nhức dội tai toàn thân

Những người thường xuyên tiếp xúc với tiếng ồn, tổn thương thính giác qua số giai đoạn : mỏi mệt quan thính giác, độ nhạy thính giác tai giảm, tế bào thần kinh thính giác bị thóai hóa hay hủy hoại - giai đoạn điếc nghề nghiệp

4 - Các biện pháp chống ồn

a - Quy hoạch kiến trúc xây dựng hợp lý

Hạn chế lan truyền tiếng ồn nội nhà máy Giữa nhà máy khu dân cư cần có khu đệm, có dải xanh cách ly, hai bên đường phố trồng xanh để chống ồn chống ô nhiễm khơng khí

Cường độ âm điểm cách nguồn r(m) xác định : L(r) = LW - 10logF - 20 logr - 10logΩ

Với LW mức công suất nguồn (dB)

Ω góc vị trí nguồn âm không gian

Nếu nguồn âm đặt không gian Ω = 4π ; 10logΩ = 11 Nếu nguồn âm đặt mặt phẳng Ω = 2π ; 10logΩ = Nếu nguồn âm đặt cạnh góc nhị diện Ω = π ; 10logΩ = Nếu nguồn âm đặt cạnh góc tam diện Ω = π/2 ; 10logΩ = Âm lan truyền không khí bị tắt dần nên :

L(r) = LW - 10logF - 20 logr - 10logΩ - 1.000

r La ∆

(dB) Với ∆La độ tắt dần âm khơng khí (dB/km) Nếu có nhiều nguồn ồn tác dụng mức ồn tổng cộng : - Trường hợp có n nguồn có mức cơng suất L1 : L = L1 + 10.lgn (dB)

- Trường hợp có hai nguồn mức cơng suất L1 L2 (L1 > L2) :

∆L mức tăng thêm, phụ thuộc hiệu (L1 - L2)

Trường hợp có nhiều nguồn với mức cơng suất khác nhóm hai nguồn từ mức lớn đến mức nhỏ tính tương tự

Khi quy hoạch nhà máy cần bố trí nguồn ồn cuối hướng gió năm để dễ xử lý, xung quanh nguồn ồn nên trồng xanh Các trung tâm điều khiển nên đặt riêng ngăn cách với nguồn ồn

b - Giảm ồn nguồn

Đây biện pháp chủ yếu Muốn phải đại hóa thiết bị, hồn thiện q trình cơng nghệ : thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng Bố trí tổ chức thời gian hoạt động nguồn ồn hợp lý Tự động hóa khâu điều khiển, giảm bớt số lượng nhân viên thời gian làm việc môi trường ồn

c - Cách âm giảm chấn động

Dùng gối đỡ bệ máy có lị xo cao su đàn hồi cao, sử dụng kết cấu treo có lị xo đàn hồi

d - Giảm tiếng ồn đường lan truyền

Chủ yếu hút âm cách âm Nguyên lý hút âm dựa vào biến đổi lượng âm thành lượng nhiệt, dạng lượng khác

Nguyên lý cách âm : Sóng âm tới bề mặt kết cấu, kết cấu bị dao động cưỡng trở thành nguồn âm xạ lượng sang không gian bên cạnh

Khả hút âm vật liệu phụ thuộc tính xốp vật liệu, xốp hút âm toát

Khả cách âm kết cấu phụ thuộc kích thước, trọng lượng, độ cứng kết cấu vào ma sát vật liệu dải tần số tiếng ồn

Thường phối hợp cách âm hút âm để chống ồn e - Tuyên truyền giáo dục

Tuyên truyền tác hại tiếng ồn biện pháp chống ồn thông qua phương tiện thông tin đại chúng

Giáo dục người ý thức tự giác, tôn trọng người khác sinh hoạt nghỉ ngơi

5 - Kiểm tra tiếng ồn kiểm sốt nhiễm tiếng ồn

Cần tổ chức kiểm tra tiếng ồn khu dân cư, nhà ở, nhà nghỉ, bệnh viện, trường học, công sở nơi sản xuất Trên sở đề biện pháp chống ồn hợp lý

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1- Giáo trình mơi trường bảo vệ mơi trường - Nguyễn Khắc Cường - Trường ĐH kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh

2- Giáo trình kỹ thuật mơi trường - Tăng Văn Đồn, Trần Đức Hạ - NXB giáo dục - 1995

3- Introduction to environmental technology - Neal K.Ostler, Editor - Salt Lake commumity college 1996

Đề tựa

Giáo trình dùng cho sinh viên Vật lý trường Đại học Đà Lạt Nó dùng làm tài liệu cho sinh viên ngành Mơi trường, Sinh học, Hóa học, sinh viên trường Đại học thủy lợi, Đại học xây dựng bạn muốn tìm hiểu thêm Kỹ thuật mơi trường Bảo vệ môi trường

Với khuôn khổ số dành cho giáo trình, giáo trình đề cập đến vấn đề nhất, chung kỹ thuật mơi trường bảo vệ mơi trường Với mục đích “Hãy cứu lấy hành tinh xanh” chúng ta, bảo vệ “Chiếc nôi” - môi trường sống chúng ta, tác giả hy vọng sau học xong hay đọc qua giáo trình này, bạn sinh viên ý thức điều chỉnh hành vi : lời nói người, thuốc đám đơng, mẩu “rác” “vơ tình” thả

xuống

Vì biên soạn lần đầu, chắn giáo trình cịn có nhiều phiếm khuyết, mong góp ý bạn sinh viên đồng nghiệp

Đà Lạt, tháng 3/2001