ĐỀ tài mưa ACID

TRƯỜNG ĐHQG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN …o0o… TIỂU LUẬN MÔN HỌC: QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG ĐỀ TÀI: MƯA ACID Giảng viên : PGS.TS. LÊ CHÍ HIỆP Học viên : NGUYỄN HẢI QUÂN Lớp : Quản lý môi trường – K2010 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2011 2 Mục Lục .3 LỜI MỞ ĐẦU 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MƯA ACID .5 1.1. Một số khái niệm 5 1.1.1. Mưa acid (acid rain) .5 1.1.2. Lắng đọng acid (acid deposition) .6 1.2. Nguyên nhân 7 1.3. Đặc điểm của mưa acid 8 1.4. Tình hình mưa acid ở Việt nam và một số nước trên thế giới .8 1.5. Cơ chế hoá học hình thành mưa aicd .9 1.5.1. Đối khí SO2 .9 1.5.2. Đối khí NOx 11 CHƯƠNG 2: NHỮNG TÁC ĐỘNG CỦA MƯA ACID ĐẾN MÔI TRƯỜNG 11 2.1. Ảnh hưởng lên ao hồ và hệ thuỷ sinh vật .11 2.2. Ảnh hưởng lên thực vật và đất .13 2.3. Ảnh hưởng lên các công trình kiến trúc .14 2.4. Ảnh hưởng đến các vật liệu .15 2.5. Ảnh hưởng lên con người 16 CHƯƠNG 3: NHỮNG BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT VÀ KHẮC PHỤC MƯA ACID .17 3.1. Biện pháp quản lý bằng luật pháp 17 3.2. Biện pháp về kinh tế-hành chính 17 3.3. Biện pháp kỹ thuật .17 3.3.1. Xử lý khí thải trước khi thải ra môi trường 17 3.3.2. Sử dụng những nguồn năng lượng thay thế .19 3.3.3. Khôi phục lại môi trường đã bị ảnh hưởng .19 3.4. Biện pháp về Giáo dục .20 KẾT LUẬN 21 3 LỜI MỞ ĐẦU Năng lượng luôn đóng vai trò quyết định trong việc phát triển nền kinh tế. Tuy nhiên song song với quá trình phát triển đó là sự phát thải chất thải ra môi trường tự nhiên, gây ra sự ô nhiễm cho môi trường. Việc khai thác và sử dụng nguồn năng lượng hóa thạch một cách ồ ạt và lãng phí của con người như hiện nay đã làm cho nguồn tài nguyên thiên nhiên ngày càng cạn kiệt. Ngoài ra việc khai thác và sử dụng năng lượng phục vụ cho mục đích sinh hoạt và sản xuất đã vô tình thải ra môi trường các loại khí thải, chất thải làm suy thoái môi trường gây ra các hiên tượng như: trái đất nóng lên, biến đổi khí hậu, mưa axit, hiệu ứng nhà kính,… Thiệt hại do các hiện tượng này gây ra là rất nghiêm trọng và nó ảnh hưởng lâu dài tới nhân loại. Nhà cửa, công trình, con người bị ảnh hưởng bởi những trận mưa axit, bị nhấn chìm bởi mực nước biển dâng lên, những hậu quả này sẽ không ngừng gia tăng nếu như con người vẫn tiếp tục sử dụng năng lượng một cách lãng phí cho phát triển kinh tế như hiện nay. Để góp phần hiểu rõ hơn một trong những hậu quả từ các hoạt động gây ô nhiễm của con người, cũng như tìm ra biện pháp giảm thiểu, hạn chế tác động của các hiện tượng làm suy thoái môi trường trên đề tài sẽ đề cập tới hiện tượng mưa Acid. 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MƯA ACID 1.1. Một số khái niệm 1.1.1. Mưa acid (acid rain) Mưa acid là hiện tượng mưa mà nước mưa có độ pH thấp hơn 5,6 (pH 5,6 là mức pH của nước bão hoà khí CO2) độ pH chỉ tính chất axit hoặc kiềm của nước. Khi độ pH nhỏ hơn 5.6, nước có tính axit, ăn mòn các vật dụng bằng kim loại, ảnh hưởng đến hệ tiêu hóa, gây đau bụng, ói mửa). Trong thực tế, các cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (ERA) đã coi nước mưa có độ pH nằm trong khoảng từ 5 - 6,5 là mưa trung tính. Nếu mưa có pH ≤ 5 là mưa axit. Các nước thuộc Ủy ban kinh tế châu Âu (ECE) lại coi nước mưa có pH ≤ 5,5 là mưa axit. Đối với các như Ấn Độ, Indonesia, Hàn Quốc, Thái Lan lại lấy pH là 5,6 để làm căn cứ xác định; nước mưa có pH < 5,6 là mưa axit. Hình 1 – Sơ đồ tạo mưa acid 5 Tiêu chuẩn phân loại mưa theo pH như sau: Bảng 1 - Tiêu chuẩn phân loại mưa theo pH nước mưa pH nước mưa Tính chất mưa < 4 Mưa axit nặng 4 - 4,9 Mưa axit 5,0 - 5,5 Mưa axit nhẹ 5,6 Trung tính 5,7 - 6,0 Mưa kiềm nhẹ 6,1 - 7,0 Mưa kiềm > 7,0 Mưa kiềm cao 1.1.2. Lắng đọng acid (acid deposition) Là sự lắng đọng của acid trong khí quyển xuống bề mặt Trái đất (kế cả dạng khô [các hạt bụi, khí] hay dạng ướt [mưa acid, tuyết, sương mù, hơi nước có tính acid]), còn mưa acid chỉ thuần túy nói về sự lắng đọng acid trong khí quyển xuống bề mặt Trái đất ở dạng ướt. Lắng đọng axit (Acid deposition) hiện đang là một trong những vấn đề nhiễm bẩn môi trường nghiêm trọng nhất không chỉ vì mức độ ảnh hưởng mạnh mẽ của chúng tới cuộc sống của con người và các hệ sinh thái mà còn vì quy mô tác động của chúng đã vượt ra khỏi phạm vi kiểm soát của mỗi quốc gia và nhân loại đang phải xem xét những ảnh hưởng của chúng ở quy mô khu vực và toàn cầu. Lắng đọng axit là một hiện tượng đã được phát hiện từ lâu song được chú ý nhiều nhất từ khoảng những năm 80 cho tới nay do tác hại của chúng gây ra ở nhiều quốc gia, khu vực trên thế giới. Lắng đọng axit được tạo thành trong điều kiện khí quyển bị ô nhiễm do sự phát thải quá mức các khí SO2, NOx từ các nguồn thải công nghiệp và có khả năng lan xa tới hàng trăm, hàng ngàn kilomet. Bởi vậy, có thể nguồn phát thải sinh ra từ quốc gia này song lại có ảnh hưởng tới nhiều quốc gia lân bang do sự chuyển động quy mô lớn trong khí quyển. Lắng đọng axit gây ra những hậu quả nghiêm trọng về người và của: làm hư hại mùa màng, giảm năng suất cây trồng, phá hủy các rừng cây, đe dọa cuộc sống của các loài sinh vật ở dưới nước và trên cạn, phá hoại các công trình kiến trúc, xây dựng, ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe con người… Thiệt hại hàng năm trên toàn cầu ước tính tới hàng 6 tỷ đô la Mỹ. Những tác động tiêu cực này thường kéo dài và khó khắc phục. Bởi vậy, hiện nay vấn đề lắng đọng axit là vấn đề mà toàn nhân loại quan tâm. 1.2. Nguyên nhân Nguyên nhân của mưa acid là do trong nước mưa có hoà tan những khí SO 2 ,SO 3 ,NO, NO 2 , N 2 O. Các khí này dễ hoà tan trong nước mưa tạo ra các acid tương ứng của chúng, tạo lên độ pH thấp gây ra mưa acid, các khí này có nguồn gốc từ tự nhiên trong các hoạt động của núi lửa, nhưng chủ yếu chúng được thải ra từ các hoạt động của con người. Trong đó chủ yếu từ hoạt động của ngành công nghiệp. • SO 2 Khí SO2 là sản phẩm chủ yếu của quá trình đốt cháy các nhiên liệu có chứa lưu huỳnh (các nhà máy nhiệt điện thường là nguồn phát sinh ra nhiều SO 2 trong khí thải). Ngoài ra, phải kể đến các quá trình tinh chế dầu mỏ, luyện kim, tinh luyện quặng đồng, sản xuất xi măng và giao thông vận tải cũng là nơi phát sinh ra nhiều khí SO 2 . Mặt khác, SO 2 cũng được tạo ra từ các quá trình tự nhiên: khoảng 10% từ núi lửa, bụi nước biển, sinh vật phù du và thối rữa thực vật. Có khoảng 69,4% lượng SO 2 được sinh ra từ các quá trình đốt công nghiệp. Chỉ khoảng 3,7% được tạo ra từ quá trình giao thông vận tải. Vì SO 2 không phản ứng với hầu hết các hóa chất có trong khí quyển, nên nó có thể đi một khoảng rất xa trong khí quyển. Tuy nhiên, khi SO 2 kết hợp với ôzôn hay hydro peroxide, tạo thành SO 3 . SO 3 có thể hòa tan trong nước, tạo ra một dung dịch axit sunfuric loãng. • NO 2 Các oxyt nitơ xuất hiện trong khí quyển qua quá trình đốt nhiên liệu ở nhiệt độ cao, qua quá trình oxy hóa nitơ trong khí quyển do tia sét, sét, núi lửa…, các quá trình phân hủy bằng vi sinh vật và các quá trình sản xuất hóa học có sử dụng hợp chất nitơ Nitơ có mặt trong khí quyển với một tỉ lệ lớn nhất (78%). Khi được đốt nóng tới nhiệt độ của nồi hơi và động cơ đốt trong (phổ biến trong các phương tiện giao thông), nitơ có thể kết hợp với oxy phân tử có trong khí quyển để tạo ra NO và NO 2 (gọi chung là NO x ). NO x có thể hòa tan trong nước, tạo ra một dịch loãng axit nitric và axit nitrơ. Có khoảng 5% NO x được tạo ra từ các quá trình tự nhiên như: phân hủy của vi khuẩn đất, cháy rừng, núi lửa và sét. Giao thông vận tải tạo ra 43% NO x và 32% do quá trình đốt cháy công nghiệp. ["Acid Rain." The New World Book Encyclopedia, 1993.] 7 1.3. Đặc điểm của mưa acid Mưa acid nhiều khi xuất hiện ở xa nguồn thải có hàm lượng cao khí acid, vì quá trình oxy hóa và hình thành acid kéo dài, có khi kéo dài tới vài ngày và trong thời gian đó nó đã di chuyển cách xa nơi thải hàng ngàn kilomet. Trong các khí oxyt tạo nên mưa acid gây ô nhiễm thì các hợp chất lưu huỳnh chiếm tới trên 80%, còn lại là oxyt nito 12% và HCl là 5% (“Hóa học môi trường”- Đặng Kim Chi- 2001). 1.4. Tình hình mưa acid ở Việt nam và một số nước trên thế giới Theo các nhà khoa học thì sau trận mưa acid đầu tiên đã xuất hiện từ rất lâu trên trái đất, khoảng 65 triệu năm trước.Từ đó cho đến nay hiện tượng mưa acid đã gây ra những hậu quả hết sức nghiêm trọng trên hành tinh của chúng ta . Ở Mỹ, chỉ tính riêng năm 1977, đất nước này đã thải vào bầu khí quyển 31 triệu tấn oxyt sulfur và 22 triệu tấn oxyt nitro. 80% oxyt sulfur là do hoạt động của các thiết bị tạo năng lượng, 15% là do hoạt động đốt cháy của các ngành công nghiệp khác nhau, và 5%từ các nguồn khác. Còn đối với oxyt nito, 1/3 là do hoạt động của các máy phát năng lượng, 1/3 khác là do hoạt động đốt nhiên liệu để chuyển hóa thành năng lượng và phần còn lại cũng do các nguồn khác nhau. Cho đến nay, nước Mỹ vẫn là quốc gia thải vào bầu khí quyển lượng khí gây ô nhiễm thế giới nhiều nhất thế giới Vào năm 1967, một cây cầu ở Ohio (Hoa Kỳ) đã bất ngờ đổ sập làm chết hàng chục người. Nguyên nhân của thảm họa này được các nhà khoa học xác định là do “AcidRain”- mưa acid. Vào năm 1979, một trận mưa như trút nước xuống khu vực Wheeling (West Virginia, Hoa Kỳ). Trận mưa đó được ghi vào kỷ lục thế giới, vì một lý do cực kỳ nguy hại-đó là trận mưa có nồng độ axít cao nhất trong lịch sử được ghi nhận. Bạn hãy tưởng tượng nước mưa đó tương đương với dung dịch axít dùng để đổ bình acquy cho xe hơi. Một trận mưa axít khác ở New England có độ pH thấp không kém đã làm lớp vỏ sơn của các xe ô tô đỗ ngoài trời mưa bị ăn mòn trực tiếp và tróc ngay tại chỗ. Hằng năm, mưa acid “đốt” của nước Mỹ 5 tỷ đôla. Ở Việt Nam 10 năm trước, mưa axit chỉ được phát hiện ở Lào Cai thì đến cuối năm 2002, toàn bộ 9 trạm quan trắc mưa axit trên toàn quốc đều thấy mưa axit. Tỷ lệ số mẫu mưa acid ở các tỉnh miền Đông Nam Bộ (Biên Hoà, thành phố Hồ Chí Minh, Bình Dương) là lớn nhất (chiếm 27 – 29% số mẫu nước mưa). 8 Bảng 2 - Tỷ lệ mẫu mưa acid tại một số địa phương ĐỊA ĐIỂM 2001 2002 Số mẫu nước mưa Tỉ lệ mẫu có pH < 5.5 (%) Số mẫu nước mưa Tỉ lệ mẫu có pH < 5.5 (%) Lào Cai 38 3 113 15.0 Hà Nội 35 3 78 8.51 Biên Hòa 29 36 98 34.8 Tp.HCM 29 33 54 1.9 Bình Dương 27 33 59 64.4 (Nguồn: Hiện trạng môi trường 2003) Theo báo Tuổi trẻ: Sáng 11-3, UBND huyện Điện Bàn (tỉnh Quảng Nam) cho biết, liên tục những ngày qua (từ 7 đến 11-3), trên địa bàn huyện đã xuất hiện nhiều đợt mưa acid kéo dài gây thiệt hại nghiêm trọng cho các loại cây trồng, đặc biệt hoa màu.Theo thống kê chưa đầy đủ, có ít nhất gần 250 ha đậu và gần 350 ha bông vải vừa xuống giống bị mất trắng. 1.5. Cơ chế hoá học hình thành mưa aicd 1.5.1. Đối khí SO 2 • Ở pha khí: Ở pha khí có nhiều phản ứng khác nhau để chuyển đổi SO 2 thành acid sulfuric. Một trong những phản ứng đó là phản ứng quang oxy hóa SO 2 bởi tia UV. Tuy nhiên, phản ứng này đóng góp một phần không quan trọng vào việc tạo thành acid sulfuric. Loại phản ứng thứ hai là quá trình oxy hóa SO 2 bởi oxygen trong khí quyển, phản ứng diễn ra như sau: 2 SO 2 + O 2 ---> 2 SO 3 (1) SO 3 + H 2 O ---> H 2 SO 4 (2) Phản ứng số 2 xảy ra với tốc độ nhanh, trong khi phản ứng số 1 xảy ra rất chậm, do đó loại phản ứng số 2 này cũng đóng vai trò không quan trọng trong việc chuyển đổi SO 2 thành acid sulfuric. Một số phản ứng khác cũng đóng vai trò không quan trọng trong việc chuyển 9 đổi SO 2 thành acid sulfuric bao gồm phản ứng oxy hóa bởi sản phẩm của phản ứng alkene - ozone, oxy hóa bởi phản ứng của các chất NxOy, oxy hóa bởi gốc peroxy. Chỉ có loại phản ứng sau đây đóng vai trò quan tro ̣ ng trong việc chuyển đổi SO 2 thành acid sulfuric, phản ứng diễn ra như sau: HO + SO 2 (+M) ---> HOSO 2 (+M) Phản ứng này diễn ra với tốc độ rất nhanh, gốc hydroxy cần cho phản ứng được tạo ra bởi quá trình phân hủy quang học ozone. • Ở pha lỏng: SO 2 tồn tại ở 3 dạng: [S(IV) ---> [SO 2 (aq)] + [HSO 3 - ] + [SO 3 2- ] Quá trình phân ly diễn ra như sau: SO 2 (aq) ---> H + + HSO 3- HSO 3 - (aq) ---> H + + SO 3 2- Việc thiết lập cân bằng 2 phương trình trên phụ thuộc vào pH, kích thước các hạt nước, "hệ số liên kết" giữa nước và SO 2. Phản ứng oxy hóa SO 2 ở pha lỏng nhờ vào các xúc tác kim loại như ion Fe 3+ , Mn 2+ hoặc kết hợp của 2 ion trên. Tuy nhiên, phản ứng oxy hóa SO 2 bởi ozone quan trọng hơn vì nó không cần xúc tác và hàm lượng ozone trong khí quyển cao hơn hàm lượng oxy nguyên tử trong khí quyển. Quá trình oxy hóa SO 2 ở pha lỏng chiếm ưu thế nhất là quá trình oxy hóa bởi hydrogen peroxide, phản ứng này tạo nên một chất trung gian (A-), có thể là peroxymonosulfurous acid ion, phản ứng diễn ra như sau: HSO 3 - + H 2 O 2 ---> A- + H 2 O A- + H + ---> H 2 SO 4 10