Tài liệu Tiểu luận "Những nguyên nhân và tác hại của mưa axit. Vai trò của sản xuất nông nghiệp trong việc hình thành và ngăn chặn mưa axit" pdf

Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 1 MỤC LỤC PHẦN I. MỞ ĐẦU 2 PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4 Trước hết mưa axit là gì? 4 2.1. Mưa axit 4 2.2. Nguyên nhân, nguồn gốc và cơ chế gây ra mưa axit 6 2.3. Ảnh hưởng của mưa axit 15 2.3.1. Những tác hại do mưa axit gây ra 15 2.3.1.1. Hệ sinh thái trên cạn 15 2.3.1.3. Đến các vật liệu và công trình xây dựng 22 2.3.1.4. Tới sức khoẻ của con người 23 2.4. Tình hình mưa axit ở Việt Nam 24 2.4.1. Hiện trạng mưa axit khu vực Nam Bộ 24 2.5. Vai trò của sản xuất nông nghiệp trong việc hình thành và ngăn chặn mưa axit 27 PHẦN III. KẾT LUẬN 30 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC "Những nguyên nhân và tác hại của mưa axit. Vai trò của sản xuất nông nghiệp trong việc hình thành và ngăn chặn mưa axit" PHẦN I. MỞ ĐẦU Mưa rất quan trọng cho cuộc sống, tất cả mọi sinh vật đều cần có nước để sống, kể cả con người. Mưa đem đến cho chúng ta nước mà chúng ta cần. Thế nhưng, ở nhiều nơi trên thế giới, thậm chí ngay nơi chúng ta sống, mưa đang trở thành một mối nguy hại. Bởi vì khí quyển bị ô nhiễm, các khí thải từ các nhà máy, xe ôtô và các hoạt động của con người đã làm cho mưa đang trở nên nguy 2 hiểm cho sự sống của mọi sinh vật sống. Loại mưa đó được gọi là “Mưa axit”. (Nguồn: http://www.ace.mmu.ac.uk/kids/index.html) Nhưng, chúng ta hiểu như thế nào là mưa axit?, nguyên nhân và tác hại của chúng được thể hiện qua đâu? Từ những câu hỏi trên và thực tiễn cuộc sống, chúng tôi tiến hành nghiên cứu: "Những nguyên nhân và tác hại của mưa axit. Vai trò của sản xuất nông nghiệp trong việc hình thành và ngăn chặn mưa axit" 3 PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trước hết mưa axit là gì? 2.1. Mưa axit Thuật ngữ “mưa axit” được sử dụng chủ yếu để chỉ các dạng lắng ướt có độ axit nhỏ hơn 5,6 như: tuyết, khói, sương hay các hạt bụi lơ lửng. Thuật ngữ chính xác hơn là “giáng thủy axit”. Nước cất không chứa CO 2 có độ pH trung tính (pH=7). Chất lỏng với độ pH nhỏ hơn 7 được xem là có tính axit và lớn hơn 7 được xem là có tính bazơ. Bình tường nước mưa có pH khoảng 5,6 do trong khí quyển có CO 2 , và CO 2 đó cùng với nước trong không khí phản ứng tạo môi trương axit nhẹ: H 2 O (lỏng) + CO 2 (khí) → H 2 CO 3 (dung dịch) Axit cacbonic sau đó phân ly thành ion trong nước tạo ra một nồng độ thấp ion H + : 2H 2 O (lỏng) + H 2 CO 3 (dung dịch) ⇌ CO 3 2- (dung dịch) + 2H 3 O + (dung dịch) Trong phân định 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. Người ta gọi tính chất mưa như sau: 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 4 Tính axit bổ sung trong nước mưa đến từ phản ứng giữa các chất ô nhiễm sơ cấp, chủ yếu là SO 2 và NO x và nước trong khí quyển để tạo thành các axit mạnh (như axit sulphuric và axit nitric). Các nguồn chủ yếu của các loại chất ô nhiễm này là các loại xe cộ và hoạt động công nghiệp, đặc biệt là các nhà máy điện. Trong hoặc gần các vùng sử dụng các nguyên liệu hóa thạch làm nhiên liệu, pH nước mưa có thể xuống dưới 4. Nếu lại gặp sương mù dày đặc pH nước mưa còn xuống thấp nữa. Phân tích nước mưa ở một trận mưa axit có pH nước mưa là 4,2 người ta thu được kết quả: Nồng độ cation và anion trong nước mưa có pH 4,2 Cation Nồng độ (ppm Mol) Anion Nồng độ (ppm Mol) H + 56 SO 4 = 51 NH 4 + 10 NO 3 - 20 Ca ++ 7 Cl - 12 K + 5 Mg ++ 3 Na + 2 Tổng cộng 83 83 Nguồn: Anil Kumar De. Environmental chemirstry - Trang 116 Wiley eastern limited publication 1986 Do vậy UBKT Châu Âu định nghĩa mưa axit là mưa có chứa các axit H 2 SO 4 và HNO 3 có pH ≤ 5,5. 5 2.2. Nguyên nhân, nguồn gốc và cơ chế gây ra mưa axit Hai nguyên tố, lưu huỳnh và nitơ phải chịu trách nhiệm chính cho những tác động có hại của mưa axit. Lưu huỳnh là một nguyên tố vết có trong than và dầu. Khi những loại nhiên liệu này được đốt cháy trong các nhà máy điện và trong các nồi hơi công nghiệp, lưu huỳnh kết hợp với oxy phân tử tạo thành khí SO 2 . Có nhiều quá trình công nghiệp như: sản xuất sắt - thép, sản xuất điện và sản xuất dầu thô tạo ra loại khí này. Trong sản xuất sắt, thép, quá trình nấu chảy quặng sulphát kim loại tạo kim loại nguyên chất sinh ra khí SO 2 . Các kim loại khác như kẽm, niken và đồng cũng được tạo ra bởi quá trình này. Ngoài ra, 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. 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, 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.] Cục Bảo vệ môi trường Mỹ đã chia các nguồn phát thải nhân tạo thành 3 nhóm: nguồn điểm, nguồn vùng và nguồn đường. Nguồn điểm gồm có: các nhà máy, các nhà máy điện, và bất kỳ những khu sản xuất nào có ống khói. Nguồn vùng tương ứng với một khu công nghiệp (tập hợp nhiều cơ sở sản xuất khác nhau). Nguồn đường gồm bất kỳ những gì có thể chuyển động và được chia ra 6 thành: nguồn trên đường (ôtô, xe tải, xe buýt, xe hai bánh ) và nguồn không trên đường (máy kéo, thuyền, máy bay, máy xén cỏ ). Nguồn điểm phát thải SO 2 với lượng lớn nhất. Trong đó, các nhà máy điện chạy than tạo ra nhiều ô nhiễm nhất. Trong các khí oxit tạo nên mưa axit gây ô nhiễm thì các hợp chất lưu huỳnh chiếm tới trên 80%, còn lại là các oxit nitơ 12% và axit HCl 5%. Độ axit của nước mưa không chỉ phụ thuộc vào mức độ phát thải, mà còn phụ thuộc vào hỗn hợp chất hóa học mà SO 2 và NO x phản ứng trong khí quyển. SO 2 và NO x trải qua nhiều bước phản ứng phức tạp trước khi chúng trở thành axit trong nước mưa. Những bước phản ứng được chia thành hai pha: pha khí và pha lỏng.Muốn tìm hiểu cơ chế của mưa axit thì ta phải hiểu được những cơ chế cụ thể của các khí tạo thành mưa axit trong khí quyển . 2.2.1. Về H 2 SO 4 Các sol khí có chứa SO 4 = đi từ các quá trình oxy hóa các hợp chất SO 2 đến từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch, H 2 S bốc lên từ núi lửa hoặc từ các quá trình phân hủy yếm khí sinh học, cacbon disulfua từ quá trình phân hủy sinh học, dimethyl sulfua (CH 3 SCH 3 ) và dimethyl disulfua (CH 3 SSCH 3 ) sinh ra từ hoạt động vi khuẩn và tảo lam, tảo lục nước ngọt Các quá trình tự nhiên cung cấp đến 67% SO 2 trên thế giới, còn hoạt động của con người chỉ đóng góp 33% SO 2 vào việc làm ô nhiễm trái đất. H 2 S do phân hủy chất hữu cơ và do chất thải công nghiệp đưa vào khí quyển rất dễ bị oxy hóa trong khí quyển giầu oxy thành SO 2 , SO 2 trong khí quyển đến 80% là do oxy hóa SH 2 . Quá trình oxy hóa được thực hiện nhờ oxy hay ozôn. Song quan trọng nhất là ozôn theo phản ứng sau: H 2 S + O 3 > SO 2 + H 2 O 7 Lượng lưu huỳnh đưa vào khí quyển từ các nguồn khác nhau Dạng Nguồn Lượng (10 6 tấn) Tính ra lưu huỳnh (10 6 tấn) SO 2 và SO 3 SO 4 H 2 S Nhiệt điện 60 30 Công nghiệp khác 24,5 12,2 Núi lửa 1,35 0,68 Biển 118 39 Phân hủy sinh học (biển) 185 175 Phân hủy sinh học (cạn) 102 95 Các ngành công nghiệp 2,7 2,5 Trong khí quyển, SO 2 được oxy hóa từng phần thành SO 3 nhờ các phản ứng quang hóa có liên quan đến ozon, cacbua hydro và NO x trong mù quang hóa: SO 2 + O 3 > SO 3 + O 2 + H 2 O > H 2 SO 4 > (H 2 SO 4 Sol khí) Quá trình oxit hóa tiếp súc có thể sảy ra, trên bụi bồ hóng, nhờ sự có mặt của các oxit kim loại: bụi bồ hóng SO 2 + 1/2O 2 > SO 3 > H 2 SO 4 > (H 2 SO 4 sol khí) chứa các oxit + H 2 O kim loại *) Cơ chế hoạt động của khí SO 2 trong khí quyển: Trong khí quyển SO 2 có thể tham gia một số phản ứng sau: SO 2 tham gia phản ứng quang hóa khi hấp thụ tia bức xạ mặt trời trong khoảng bước sóng ở = 300 - 400nm, ở áp suất thấp và sinh ra SO 2 kích hoạt: SO 2 → ν h SO 2 o Trong điều kiện bình thường, với nồng độ 5-30ppm khi độ ẩm không khí là 32-90% và có mặt các NO x , C m H n cùng các thành phần quang hóa khác thì SO 2 tham gia phản ứng tạo thành H 2 SO 4 : SO 2 + 0.5O 2 + H 2 O → H 2 SO 4 SO 2 tham gia phản ứng hoá học với một số gốc sinh ra từ quá trình quang hoá. 8 SO 2 + HO 2 o → OH + SO 3 SO 2 + RO 2 → RO + SO 3 (R: gốc Alkyl) SO 2 + o OH + M → HOSO 2 o + M HOSO 2 o + O 2 → HOSO 2 O 2 o HOSO 2 O 2 o + NO → HOSO 2 O o + NO 2 SO 2 tham gia phản ứng hoá học trong những giọt nước chứa muối kim loại hoặc với NH 3 tạo nên Sunfat: 2NH 3 + SO 2 + H 2 O → 2NH 4 + + SO 3 2- SO 3 2- + H 2 O → H 2 SO 4 2NH 3 + H 2 SO 4 → (NH 4 ) 2 SO 4 SO 3 + MeO → MeSO 4 Trong đó Me là các ion kim loại như: Mn 2+ , Fe 2+ , Ni 2+ SO 2 tham gia vào các phân tử rắn, trong khí quyển SO 2 có thể bị hấp phụ vào những hạt rắn như mồ hóng, bụi than và một số chất rắn khác, những chất rắn đóng vai trò xúc tác cho phản ứng SO 2 với nước trong đó: SO 2 + 0.5O 2 → SO 3 SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 H 2 SO 4 + Me +2 → MeSO 4 + H 2 SO 2 là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính trong khí quyển và gây ảnh hưởng tới sức khoẻ con người (đường hô hấp), độ bền vật liệu, gây mưa axít. Dầu và than đá nói chung chứa một lượng lưu huỳnh(0.5-0.6%) dưới dạng các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ khi những vật liệu này đốt cháy sẽ chuyển thành SO 2 và một lượng nhỏ SO 3 . ví dụ: 2MeS 2 +5.5O 2 → 4SO 2 + Me 2 O 3 +Q SO 2 + 0.5O 2 → SO 3 SO 2 trong khí quyển ở những điều kiện thích hợp có thể biến đổi một phần thành SO 3 nhờ các phản ứng sau: SO 2 + OH - → HOSO 2 - HOSO 2 - + O 2 → SO 3 + HO - 2 9 Và SO 2 có thể phản ứng với H 2 O trong khí quyển để thành hơi axít H 2 SO 4 : SO 2 + H 2 O ⇔ H 2 SO 3 H 2 SO 3 ⇔ H + + HSO 3 - ⇔ 2H + + SO 3 2- SO 3 2- + H 2 O ⇔ H 2 SO 4 Hơi axít gặp lạnh sẽ ngưng tạo thành mù axít, chúng tồn tại lơ lửng trong không khí hoặc hấp thụ thêm hơi nước tạo thành những giọt axít loãng H 2 O- H 2 SO 4 và đó là nguyên nhân gây nên những cơn mưa axít ở một số vùng công nghiệp 2.2.2. Về HNO 3 Trong bầu khí quyển có đến 78% là nitơ và 21% là oxy. Do hiện tượng phóng điện trong khí quyển, môi trương không khí nóng lên khoảng 1210 0 - 1765 0 C khiến tạo thành NO: 1210 0 - 1765 0 C N 2 + O 2 > 2 NO Ở tâng bình lưu ozon, nitơ và NO bị phản ứng quang hóa kích thích phân hủy thành oxy nguyên tử, O 2 và N theo các phản ứng: 380nm O 3 + h√ > O h√ + O 2 N 2 + h√ > N + N Từ đó mà hình thành HNO 3 qua các phản ứng quang hóa sau đây: NO + O 3 + h√ > NO 2 + O 2 NO 2 + O 3 > NO 3 + O 2 NO 2 + NO 3 > N 2 O 5 N 2 O 5 + H 2 O > 2HNO 3 Trong môi trường có mù quang hóa có thể có phản ứng trực tiếp: 3NO 2 + H 2 O > 2HNO 3 + NO Trong tầng bình lưu NO, NO 2 cũng có phản ứng với gốc OH - để tạo thành NO + OH - > HNO 2 NO 2 + OH - > HNO 3 *) Cơ chế hoạt động của NO x trong khí quyển là: 10 [...]... Nẵng,…đã xuất hiện mưa axit 2.5 Vai trò của sản xuất nông nghiệp trong việc hình thành và ngăn chặn mưa axit Từ các chất hóa học ảnh hưởng đến mức độ axit của nước mưa Ion chính trong nước mưa Nguồn thiên nhiên Mức Nguồn gốc độ Nguồn nhân tạo Mức Nguồn gốc độ Nhiệt điện, luyện kim, Lớn Công nghiệp khác 24 Đầm lầy, vùng nước lợ, núi lửa, Nhỏ biển - Sấm chớp, hoạt động sinh học Nhỏ trong đất Công nghiệp, ... trong tham gia của các Lớn của các yếu tố nước mưa yếu tố trên trên Nguồn: Bài giảng Hóa học khí quyển - Ts Nguyễn Hồng Khánh + Quá trình sinh học, chất thải Vừa chăn nuôi 28 NH3 Nguyễn Trọng Tuyển Từ bảng trên ta thấy và các nghiên cứu khác đã cho thấy sản xuất nông nghiệp cũng góp phần vào việc hình thành và ngăn chặn mưa axit: *) Hình thành: - Hoạt động nuôi trồng thủy sản và các hoạt động sản xuất. .. cho thấy thành phần sunphua trong các cơn mưa này có thể ngăn cản trái đất ấm lên, bằng việc tác động vào quá trình sản xuất khí methane tự nhiên của vi khuẩn trong đầm lầy Methane chiếm 22% trong các yếu tố gây ra hiệu ứng nhà kính Và các vi khuẩn ở đầm lầy là thủ phạm sản xuất chính Chúng tiêu thụ chất nền (gồm hydro và axetat) trong than bùn, rồi giải phóng methane vào khí quyển Nhưng trong đầm... sử - Tác động đến sản xuất nông lâm nghiệp: phá hoại cây cối, mùa màng - Tác động tới sức khỏe con người 3.3 Hạn chế mưa axit trên phương diện sản xuất nông nghiệp: - Loại bỏ lưu huỳnh, nitrat trong các nguyên liệu đốt - Sử dụng các loại chế phẩm vi sinh vật có khả năng phân giải chuyển hóa H2S và phản Nitrat hóa để hạn chế việc bốc hơi của chúng vào môi trường - Sử dụng các loại phân đạm hợp lý và. .. để chuyển hóa H2S, loại bỏ lưu huỳnh trong nhiên liệu trước khi đốt - Bón phân cân đối giữa phân hữu cơ và phân vô cơ, nhất là bón đạm hợp lý Sử dụng các máy nổ trong nông nghiệp ở nhiệt độ thấp và trong môi trường thừa oxy để loại bỏ việc hình thành NO 29 Nguyễn Trọng Tuyển PHẦN III KẾT LUẬN 3.1 Mưa axit là pH của nước mưa nhỏ hơn giá trị 5,6 3.2 Mưa axit có tác hại rất là to lớn: - Phá hoại các công... khử Nitrat trong đất 2.2.3 Về HCl và HF Khi mưa có kéo theo HCl và HF bốc ra từ núi lửa hoặc trong khí thải các nhà máy sản xuất PVC, nhà máy đốt phế thải PVC và của các nhà máy phân lân 14 2.3 Ảnh hưởng của mưa axit 2.3.1 Những tác hại do mưa axit gây ra 2.3.1.1 Hệ sinh thái trên cạn a Ảnh hưởng tới thảm thực vật Mưa axit không giết chết cây cối ngay lập tức hay một cách trực tiếp Thay vào đó, chúng... tạo ra các ion này và nguyên nhân của sự thay đổi pH 25 Từ số liệu quan trắc ta thấy tỷ lệ này dao động trong các mẫu nước mưa có giá trị pH thay đổi 26 (Tài liệu: Hội thảo khoa học lần thứ 9 -Viện khí tượng thủy văn, ThS Trần Thị Diệu Hằng Trong các bảng số liệu và các kết quả đã có, báo cáo đã cho thấy mức độ lắng đọng axit ở một số tỉnh thành của Việt Nam và cho thấy rằng ở nhiều thành phố lớn như... thủy sản và các hoạt động sản xuất nông nghiệp khác thúc đẩy hoạt động của vi sinh vật yếm khí tại đáy ao giải phóng H 2S vào trong khí quyển, sử dụng nhiên liệu có chứa lưu huỳnh - Trong trồng trọt để tăng năng suất cây trồng, con người đã sử dụng quá nhiều phân vô cơ trong đó có phân đạm Và đây chính là một nguồn sản sinh NOx thành phần gây ra mưa axit *) Ngăn chặn: - Sử dụng các chủng giống vi... sinh sống, trong khi đó có tới 20.000 hồ khác cũng bị ảnh hưởng bởi mưa axit Ở Canada có hơn 4.000 hồ nước bị axit hóa khiến các sinh vật trong hồ chết hết Hồ biến thành hồ chết 2.3.1.3 Đến các vật liệu và công trình xây dựng Mưa axit không chỉ làm gây nguy hại hệ sinh thái tự nhiên, mà còn còn có những tác động tiêu cực đối với vật liệu nhân tạo và các công trình xây dựng Đá hoa, đá vôi và đá cát có...Giống như SO2, NOx bay vào khí quyển và được oxy hóa trong những đám mây để hình thành axit nitrit và axit nitrơ Những phản ứng này được xúc tác trong những đám mây bị ô nhiễm nặng nơi mà những nguyên tố ở dạng vết như sắt, mangan, NH3 và H2O2 có mặt NOx đi vào khí quyển chủ yếu là do khí thải các loại xe gắn máy Mặc dù phân tử nitơ là thành phần chính trong khí quyển nhưng nó không hoạt . PHỤC "Những nguyên nhân và tác hại của mưa axit. Vai trò của sản xuất nông nghiệp trong việc hình thành và ngăn chặn mưa axit& quot; PHẦN I. MỞ ĐẦU Mưa rất. nghiên cứu: "Những nguyên nhân và tác hại của mưa axit. Vai trò của sản xuất nông nghiệp trong việc hình thành và ngăn chặn mưa axit& quot; 3 PHẦN II.