6. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
1.3.TỔNG QUAN VỀ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ
1.3.1. Ơ nhiễm khơng khí.
Trong tự nhiên cũng như trong các hoạt động của con người luơn cĩ sự tương tác với khí quyển như trao đổi oxy, khí cacbonic, trao đổi nhiệt, phát sinh bụi và hơi độc làm biến đổi thành phần hĩa học cơ bản của khí quyển (78,09% N2; 20,94% O2; 0,03% CO2, hơi nước và các khí trơ khác) với sự xuất hiện những chất khác cĩ nồng độ cao gây ơ nhiễm mơi trường khơng khí.
Theo TCVN: 5966 – 1995 ơ nhiễm khơng khí là sự cĩ mặt của các chất trong khí quyển sinh ra từ hoạt động của con người hoặc các quá trình tự nhiên và nếu nồng độ đủ lớn và thời gian đủ lâu chúng sẽ ảnh hưởng đến sự thoải mái, dễ chịu, sức khỏe hoặc lợi ích của con người hoặc mơi trường.
Vấn đề ơ nhiễm khơng khí cĩ thể chia một cách đơn giản thành 3 phần cơ bản sau đây:
Nguồn ơ nhiễm là nguồn thải ra các chất ơ nhiễm. Chất thải từ nguồn ơ nhiễm phải được khống chế tại chỗ trước khi thải vào khí quyển. Các hệ thống khống chế ơ nhiễm tại nguồn thải bao gồm thay đổi nhiên liệu, nguyên liệu gây ơ nhiễm nhiều bằng nguyên liệu gây ơ nhiễm ít hoặc khơng gây ơ nhiễm, cải tiến dây chuyền sản xuất để hạn chế ơ nhiễm, nâng cao ống khĩi, thiết bị làm sạch khí thải.
Khí quyển là mơi trường trung gian để vận chuyển các chất ơ nhiễm từ nguồn phát tán đến nơi tiếp nhận. Khí quyển được chia thành 4 tầng dựa trên sự biến thiên nhiệt độ theo độ cao:
+ Tầng đối lưu: Lớp khí quyển tiếp giáp với mặt đất cĩ bề dày từ 10 – 12 (km) ở vĩ độ trung bình và khoảng 16 – 18 (km) ở các cực. Tầng đối lưu hầu như hồn tồn trong suốt với các tia bức xạ sĩng ngắn của mặt trời nhưng thành phần hơi nước trong
HU
TE
CH
tầng đối lưu hấp thụ rất mạnh bức xạ sĩng dài của mặt đất, do đĩ tầng đối lưu được nung nĩng chủ yếu từ mặt đất. Từ đĩ phát sinh ra sự xáo trộn khơng khí theo chiều đứng, hình thành ngưng tụ hơi nước và kéo theo là mây, mưa. Trong tầng đối lưu, nhiệt độ giảm theo chiều cao trung bình khoảng 0,5 – 0,6 0C/100m.
+ Tầng bình lưu cĩ độ cao từ 12 – 15 (km) đến 50 (km) trên mặt đất, trong tầng bình lưu cĩ chứa tầng ozon nhờ đĩ các tia cực tím trong thành phần bức xạ của mặt trời bị hấp thụ mạnh nên nhiệt độ ở tầng này tăng theo độ cao đến 00C ở độ cao 55 (km).
+ Tầng giữa của khí quyển ở phía trên tầng bình lưu cĩ độ cao 50 – 55 (km) đến 85 (km). Nhiệt độ khơng khí giảm gần như tỷ lệ nghịch bậc nhất với độ cao và đạt trị số gần - 1000C.
+ Tầng nhiệt quyển là tầng trên cùng của khí quyển cĩ lớp khơng khí lỗng. Nhiệt độ trong tầng nhiệt quyển tăng và đạt đến trị số gần 1.2000C ở độ cao 700 (km).
Hầu như các hiện tượng khí tượng chi phối đặc điểm thời tiết đều xảy ra trên tầng đối lưu do đĩ tầng đối lưu cĩ ý nghĩa rất lớn trong sự phát tán chất ơ nhiễm. Ở tầng đối lưu các yếu tố khí tượng (tốc độ giĩ, hướng giĩ, nhiệt độ khí quyển, độ ẩm khơng khí, bức xạ mặt trời, độ mây che phủ và độ ổn định của khí quyển), các yếu tố về nguồn thải từ các hoạt động sản xuất của con người (nhiệt độ khí thải, chiều cao ống khĩi, vận tốc khí thải, lưu lượng khí thải) và các yếu tố địa hình (chiều cao, chiều rộng của các cơng trình, đồi núi, thung lũng) chất ơ nhiễm sẽ phát tán, pha lỗng, biến đổi hĩa học hay xảy ra các quá trình sa lắng khơ, sa lắng ướt. Các chất ơ nhiễm sơ cấp sinh ra từ nguồn cĩ thể biến đổi thành các chất ơ nhiễm thứ cấp. Cuối cùng các chất ơ nhiễm sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến nguồn tiếp nhận.
HU
TE
CH
Hình 1.2: Hệ thống ơ nhiễm khơng khí
1.3.2. Các nguồn ơ nhiễm khơng khí.
Sự phát thải của chất ơ nhiễm khơng khí cĩ thể sinh ra từ nhiều nguồn khác nhau. Nguồn điểm là nguồn gây ơ nhiễm cĩ thể xác định được vị trí, kích thước, bản chất, lưu lượng phát thải các tác nhân gây ơ nhiễm. Nguồn điểm cĩ thể phân chia thành nguồn điểm cao và nguồn điểm thấp.
* Nguồn điểm cao là nguồn cĩ dạng ống khĩi, đứng độc lập ở chỗ trống khơng bị các chướng ngại như đồi núi, nhà cửa che chắn xung quanh hoặc đứng trong quần thể các cơng trình nhưng độ cao của nĩ vượt ra ngồi vùng bĩng khí động do các vật cản hoặc cơng trình nhà cửa xung quanh gây ra.
* Nguồn điểm thấp là các loại ống khĩi , ống xả, ống thải khí của hệ thống thơng giĩ, điều hịa khơng khí, các loại ống xả khí của thiết bị máy mĩc cơng nghệ nằm trong vùng bĩng khí động do các cơng trình xung quanh gây ra.
* Nguồn đường là các nguồn gây ơ nhiễm khơng cĩ điểm cố định, khơng xác định được vị trí, bản chất, lưu lượng các tác nhân gây ơ nhiễm. Nguồn ơ nhiễm chủ
HU
TE
CH
yếu là các con đường dành cho các phương tiện giao thơng vận tải như đường bộ, đường xe lửa, đường thủy, đường hàng khơng.
* Nguồn vùng là nguồn mà các chất ơ nhiễm bốc vào khí quyển từ một bề mặt cĩ diện tích rộng. Các nguồn vùng chủ yếu là các khu chăn nuơi lớn, các khu tập trung nhiều cơ sở sản xuất tiểu thủ cơng nghiệp, nhà ga, bến cảng, sân bay ...
1.3.3. Ơ nhiễm khơng khí do hoạt động cơng nghiệp.
Ơ nhiễm khơng khí do hoạt động cơng nghiệp cĩ thể xuất phát từ việc đốt cháy nhiên liệu (than, dầu, khí đốt…) hoặc từ quy trình cơng nghệ sản xuất. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.3.3.1. Ơ nhiễm do đốt nhiên liệu
Nguyên liệu đốt dùng trong sản xuất cơng nghiệp cĩ thể là nguyên liệu rắn (than), nhiên liệu lỏng (dầu Diesel Oil, FO) và khí thiên nhiên (cĩ thể dùng ở dạng khí hĩa lỏng hoặc khí nén dưới áp suất cao), trong đĩ dầu FO là nhiên liệu được dùng phổ biến nhất. Tùy thuộc vào thành phần và tính chất của nhiên liệu sử dụng mà khi đốt sẽ sinh ra các hơi khí độc cĩ thành phần, tính chất và nồng độ khác nhau.
Đối với nhiên liệu rắn như than đá cĩ thành phần nhiên liệu gồm các nguyên tố cacbon, hydro, nitơ, oxy, lưu huỳnh, độ tro và độ ẩm do vậy khí thải của lị hơi đốt than chủ yếu mang theo bụi, CO2, CO, SO2, SO3 và NOx do thành phần hĩa chất cĩ trong than kết hợp với quá trình cháy tạo nên. Hiệu suất sử dụng nhiên liệu rất thấp. Các chất ơ nhiễm này sinh ra do sử dụng nhiên liệu rắn cao hơn là dùng nhiên liệu lỏng và thành phần nitơ, lưu huỳnh và độ tro trong nhiên liệu rắn thường cao hơn trong nhiên liệu lỏng, lưu huỳnh cĩ thể đạt tới 6% trọng lượng trong than đá và 4,5% trong dầu, tỷ lệ nitơ trong dầu và than đá tương ứng khoảng 1% và gần bằng 2,8%.
Đối với thành phần nhiên liệu lỏng cĩ thành phần nhiên liệu cũng giống như than nhưng hàm lượng các nguyên tố thường khi đốt cháy cũng khơng cháy hồn tồn.Với các thiết bị và cơng nghệ đốt như hiện nay do vậy sẽ sinh ra các chất ơ
HU
TE
CH
nhiễm chủ yếu như CO, SO2, NO2, bụi. Trong nhiên liệu lỏng thì đốt dầu FO sẽ gây ơ nhiễm SO2 nhiều hơn là đốt dầu Diesel do thành phần lưu huỳnh trong dầu FO cao hơn trong dầu Diesel. Hơn nữa, việc sử dụng các nguyên liệu này cịn kéo theo nhiều nhược điểm khác như giảm hiệu suất sử dụng nhiên liệu, hệ thống lị kềnh càng, phức tạp. Tự động hĩa và điều khiển quá trình khĩ khăn, sản phẩm cháy của nhiên liệu ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ thiết bị và chất lượng vật dụng.
Đối với nhiên liệu khí (khí đốt) bao gồm các thành phần CO2, CO, N2, H2, H2S, O2 và các hydrocacbon mà khí CH4 là chủ yếu. Khí đốt nhiên liệu thơ cĩ chứa H2S, nhưng khi chế biến thì H2S được khử đi nhằm bảo vệ mơi trường nên trong khĩi thải của khí đốt thiên nhiên khơng cĩ khí SO2, khơng cĩ tro đi vào sản phẩm cháy. Mặt khác do dễ cháy triệt để nên lượng khí CO và bụi do đốt cháy khơng hồn tồn nhiên liệu cũng rất nhỏ. Quá trình cháy của ngọn lửa rất ổn định nên cĩ thể duy trì sự cháy ở nhiệt độ khơng cao để tránh được khả năng hình thành khí NOx và sự phân hĩa nhiệt tạo ra khí CO trong khĩi thải.
1.3.3.2. Ơ nhiễm khơng khí từ quy trình cơng nghệ sản xuất.
Trong các ngành cơng nghiệp luơn cĩ hệ thống bình chứa, thiết bị dung tích, đường ống áp lực cao.... Từ các thiết bị nĩi trên luơn luơn cĩ một lượng hơi khí của chất chứa bên trong thiết bị thốt ra ngồi qua khe hở, mối nối làm ơ nhiễm bầu khơng khí bên trong các phân xưởng nếu các thiết bị đặt trong nhà hoặc làm ơ nhiễm bầu khí quyển như những nguồn phát thải độc lập dạng nguồn mặt hoặc nguồn đường nếu thiếtt bị, bình chứa, đường ống đặt bên ngồi.
Các ngành cơng nghiệp khác nhau sẽ sử dụng nguồn nguyên liệu, quy trình cơng nghệ khác nhau vì thế chất ơ nhiễm sinh ra cũng khác nhau. Cĩ khi một loại nguyên liệu nhưng cơng nghệ sản xuất lạc hậu thì lượng chất thải sẽ cao hơn. Tùy từng ngành cơng nghiệp và loại quy trình cơng nghệ sản xuất sẽ sinh ra cĩ các loại khí thải chứa bụi và hơi khí độc khác nhau. Các chất ơ nhiễm mang tính chất đặc trưng cho các ngành sản xuất được nêu trong bảng 1.7.
HU
TE
CH
Ngồi ra nguyên nhân trên cịn kể đến tình trạng thiết bị, trình độ vận hành của cơng nhân cũng ảnh hưởng rất lớn đến thành phần, nồng độ và tính chất của khí thải.
Như vậy, chất ơ nhiễm điển hình do sản xuất cơng nghiệp gây nên là bụi. SO2, NO2, CO, CO2, H2S, HF và hơi Pb, trong đĩ phổ biến nhất là bụi SO2, NO2.
Bảng 1.7: Các chất ơ nhiễm đặc trưng cho từng ngành sản xuất.
Ngành sản xuất Các chất ơ nhiễm đặc trưng
Ngành cơng nghiệp năng lượng
Nhà máy nhiệt điện, lị nung, nồi hơi đốt bằng nhiên liệu hĩa thạch.
Bụi, SOx, NOx, COx, hydrocacbon, aldehyt
Ngành cơng nghiệp luyện kim
Luyện kim, đúc Bụi, SO2, COx ( CO, CO2), HF, chì
Ngành sản xuất phân bĩn
Superphotphat, phân lân nung chảy
Urê Bụi, HF, SiFCO, CO2, NH4, SO3, SO3 2
Ngành cơng nghiệp vật liệu xây dựng
Sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng Tơm mạ kẽm
Bụi SO2, CO, CO2, NOx, HF Bụi kim loại, NH3, HCl, SO2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ngành cơng nghiệp nhẹ Dệt, nhuộm Sản xuất giấy Gốm sứ, thủy tinh Xà bơng, bột giặt Sản xuất thuốc lá Cơng nghệ thuộc da
Sản xuất nhựa, cao su, chất dẻo
Bụi, hợp chất hữu cơ
Bụi, H2S, mercaptan, dimetylsunfit, Cl Bụi, COx,
Bụi, kiềm
Bụi, mùi, nicơtin, menthol Mùi hơi
Bụi, mùi hơi, hợp chất lưu huỳnh
Ngành cơng nghiệp thực phẩm
Chế biến hạt điều
Chế biến sữa, thịt, cá, hải sản Chăn nuơi
Bụi, mùi hơi, phenol Mùi hơi, Cl, NH3, CFC
NH3, mùi hơi ( H2S, mercaptan…)
1.3.4. Tác hại của ơ nhiễm khơng khí.
Các chất ơ nhiễm sau khi thải vào mơi trường sẽ bị phát tán trong khơng khí trở thành nguồn gây hại cho mơi trường và sức khỏe con người. Bên cạnh đĩ chúng
HU
TE
CH
cịn ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của động thực vật, làm hư hỏng vật liệu và mỹ quan các cơng trình kiến trúc.
1.3.4.1. Tác động đối với con người và động vật.
Sức khỏe và tuổi thọ của con người phụ thuộc vào rất nhiều vào độ trong sạch của mơi trường khơng khí xung quanh. Lượng khơng khí mà cơ thể cần cho sự hơ hấp hàng ngày khoảng 10 (m3), nếu trong khơng khí cĩ lẫn nhiều chất độc hại thì thơng qua hệ thống hơ hấp những chất độc hại sẽ thâm nhập sâu vào cơ thể gây ra một số bệnh như lao, suyễn, ho, ung thư phổi, dị ứng, .... Mặt khác chúng cĩ thể gây các bệnh về da, mắt, nguy hiểm nhất là gây ung thư, tác động đến hệ thần kinh. Động vật cũng bị tác động bởi ơ nhiễm khơng khí nhưng bằng cách gián tiếp như ăn lá cây bị nhiễm độc hoặc trực tiếp qua đường hơ hấp.
1.3.4.2. Tác động đối với thực vật.
Khi mơi trường khơng khí bị ơ nhiễm, các quá trình quang hợp, hơ hấp, thốt hơi nước của cây đều bị ảnh hưởng và biểu hiện bằng triệu chứng như cây phát triển chậm, năng suất thấp, cháy lá, khơ cây, tổn hại sắc tố làm lá bị đổi màu do quá trình quang hợp và hơ hấp bị hạn chế.
Cá biệt cũng cĩ chất ơ nhiễm cĩ tác dụng tốt đối với thực vật, làm tăng cường sinh trưởng cây như là các chất photpho, nitơ là những chất dinh dưỡng tốt cho các loại tảo phát triển.
1.3.4.3. Tác động đối với vật liệu.
Bụi trong khơng khí làm mài mịn các cơng trình, đặc biệt là các cơng trình ở ngồi trời. Các khí axit kết hợp với nước thấm vào vật liệu làm ăn mịn vật liệu, giảm tuổi thọ cơng trình, tăng nhanh tốc độ sửa chữa, biến đổi màu sắc của lớp sơn bên ngồi cơng trình.
HU
TE
CH
1.3.4.4. Tác động đối với mơi trường.
Các chất ơ nhiễm khơng khí cĩ thể di chuyển theo giĩ, mây, từ vùng này đến vùng khác do đĩ phạm vi gây hại rất rộng. Ngồi việc gây ra hiện tượng ơ nhiễm cục bộ ở từng địa phương thì ơ nhiễm khơng khí cịn gây nên một số hiện tượng ơ nhiễm mơi trường cĩ tính tồn cầu như hiệu ứng nhà kính, lỗ thủng tầng ozon… (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tác hại của ơ nhiễm khơng khí đối với mơi trường rất lớn, vì vậy xác định nguồn ơ nhiễm từ đĩ khoanh vùng ảnh hưởng để cĩ những biện pháp giảm thiểu ơ nhiễm, ngăn chặn tác hại đối với mơi trường là điều cần thiết.
1.4. TỔNG QUAN VỀ PHÁT TÁN CHẤT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ TỪ NGUỒN ĐIỂM CAO. ĐIỂM CAO.
Sự phát tán ơ nhiễm là sự lan truyền các chất ơ nhiễm trong khí quyển. Động lực của quá trình là do chuyển động của dịng chất thải và dịng khơng khí trong khí quyển, sự chênh lệch nhiệt độ và sự chênh lệch nồng độ chất ơ nhiễm trong dịng thải với khơng khí xung quanh.
1.4.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát tán chất ơ nhiễm.
Trong khí quyển các phân tử ơ nhiễm sẽ chuyển động nhờ cĩ sự khuyếch tán phân tử và khuyếch tán rối. Sự khuyếch tán đĩ sẽ đưa đến sự trao đổi nhiệt, trao đổi chất ơ nhiễm, hơi nước và các phân tử chuyển đơng nhỏ khác. Sự khuyếch tán chất ơ nhiễm trong khơng gian khơng chỉ phụ thuộc vào các thơng số của nguồn thải mà cịn phụ thuộc vào khí tượng, địa hình của khu vực, các cơng trình xây dựng và tính chất của hỗn hợp chất thải độc hại.
HU
TE
CH
1.4.1.1. Các yếu tố về nguồn thải.
Tải lượng ơ nhiễm là khối lượng chất ơ nhiễm thải ra ngồi khí quyển trong một đơn vị thời gian. Tải lượng ơ nhiễm càng lớn thì cĩ nghĩa là chất ơ nhiễm thải ra trong khí quyển càng nhiều và mức độ ơ nhiễm càng tăng.
Tốc độ của khí thải là vận tốc của khí thải trước khi thải ra khỏi nguồn. Thơng thường đĩ là vận tốc của khí thải tính theo đường kính đỉnh của nguồn. Vận tốc khí thải phải lớn hơn 18 (m/s), thường chọn (30m/s). Vận tốc khí thải càng lớn thì phát tán chất ơ nhiễm càng xa và ngược lại.
Nhiệt độ của khí thải là nhiệt độ trong ống khĩi trước khi thải ra khí quyển. Nhiệt độ của khí thải càng cao thì dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ của khí thải và khơng khí bên ngồi càng cao, do vậy, chiều cao của ống khĩi lớn thúc đẩy chất ơ nhiễm vào khơng khí đi xa hơn. Mặt khác khi nhiệt độ của khí thải cao làm giảm áp lực vì vậy khơng khí sẽ nở ra nên nhẹ hơn và bay xa hơn.
Chiều cao của nguồn là chiều cao tính từ mặt đất đến đỉnh ống khĩi hay cịn