- Sự bành trướng cỏc thành phố và phương thức sản xuất cụng nghiệp cú tỏc dụng vơ cựng đa dạng và ngày càng tăng đối với mụi trường xung
NHIỄM MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ
KHƠNG KHÍ
===============================================================
3.1 - THÀNH PHẦN, CẤU TRÚC VÀ TIấU CHUẨN VỀ CHẤT LƯỢNG MễI TRƯỜNG KHÍ:
3.1.1 - Thành phần khớ quyển:
Khớ quyển là hỗn hợp của khơng khớ khơ và hơi nước. Hơi nước thường được đỏnh giỏ theo độ ẩm (%). Cịn khơng khớ khơ khi chưa bị ơ nhiễm cú thành phần chủ yếu khoảng 78% nitơ, 21% oxy và khoảng 1% cỏc khớ ơ nhiễm khỏc như CO2, CO, SO2, NO,...
Nhưng thực tế thành phần của khơng khớ đó bị thay đổi khỏ lớn do cỏc hoạt động của con người thải ra nhiều loại khớ thải khỏc nhau trong q trỡnh sản xuất và sinh hoạt nờn hàm lượng cỏc chất ụ nhiễm tăng lờn đỏng kể, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của con người.
3.1.2 - Cấu trỳc khớ quyển:
Khớ quyển của Trỏi Đất cú đặc điểm phõn tầng rừ rệt:
1- Tầng đối lưu (0ữữữữ10km): là lớp khơng khớ sỏt bề mặt Trỏi Đất. Chất lượng khơng khớ ở đõy sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người. Tầng đối lưu hầu như trong suốt đối với bức xạ súng ngắn của Mặt Trời, nhưng thành phần hơi nước trong tầng này hấp thụ rất mạnh tia phản xạ súng dài từ bề mặt đất, từ đú sinh ra sự xỏo trộn khơng khớ theo chiều đứng, hỡnh thành ngưng tụ hơi nước và xảy ra cỏc hiện tượng mõy, mưa, giú, bóo,... Tầng này chịu sự bức
Giỏo trỡnh Mơi trường
xạ nhiệt từ bề mặt đất rất lớn, nờn nhiệt độ sẽ giảm theo chiều cao, khoảng 0,5ữ0,6 oC/100m.
2- Tầng bỡnh lưu (10ữữữữ50km): Tầng này tập trung khỏ nhiều hàm lượng khớ ozon, hỡnh thành tầng ozon, nú hấp thụ mạnh cỏc tia tử ngoại của Mặt Trời trong vựng 220ữ 330nm, vỡ thế nhiệt độ khơng khớ dừng lại, khơng giảm nữa, đến độ cao 20ữ25km lại bắt đầu tăng và đạt trị số khoảng 0oC ở độ cao 50km.
3- Tầng trung lưu (50ữữữ90km): Ở đõy ữ cũn gọi là tầng ion (tầng điện ly). Dưới tỏc dụng của tia tử ngoại súng cực ngắn, cỏc phõn tử bị ion húa:
O + hν → O+ + e O2 + hν → O2+ + e
Trong tầng này nhiệt độ khơng khớ
giảm dần theo tỷ lệ bậc nhất với độ cao và đạt trị số khoảng -100oC, nhiệt độ của khớ quyển thấp nhất ở độ cao khoảng 85ữ90km.
4- Tầng nhiệt (>90km): Đõy là tầng trờn cựng của khớ quyển, khơng khớ rất loóng với mật độ phõn tử 1013 phõn tử/cm3, trong lỳc ở mặt biển cú mật độ 5x1019phõn tử/cm3. Nhiệt độ trong tầng nhiệt sẽ tăng theo chiều cao và đạt trị số khoảng 1200oC ở độ cao 700 km.
3.1.3- Đơn vị đo và tiờu chuẩn chất lượng mơi trường khơng khớ : a/ Đơn vị đo:
Để đỏnh giỏ hàm lượng chất ụ nhiễm trong mụi trường khơng khớ người ta thường xỏc định khối lượng của chất ụ nhiễm chiếm bao nhiờu so với khối khụng khớ. Vớ dụ: trong 1m3 khơng khớ thỡ chất ơ nhiễm nhiễm sẽ chiếm bao nhiờu cm3.
- Đối với cỏc khớ ơ nhiễm thường đo bằng đơn vị phần trăm (%), phần triệu (ppm), phần tỷ (ppb), hoặc cm3/m3, mg/m3, mg/l,... Đ ộ ca o (k m ) Nhiệt độ (oC) 27oC 0oC -100oC 1200oC - 90km 50km 10km Tầng đối lưu Tầng bỡnh lưu Tầng trung lưu Tầng nhiệt Hỡnh 3.1-Phõn tầng khớ quyển
- Đối với bụi, thường xỏc định trọng lượng của nú chứa trong 1m3 khơng khớ, nờn cú đơn vị đo là mg/m3, g/m3,...
b/ Tiờu chuẩn chất lượng mơi trường khơng khớ :
Cỏc chất ụ nhiễm trong mụi trường sẽ ảnh hưởng đến đời sống và sức khỏe của con người, do vậy nhằm đảm bảo sức khỏe con người và bảo toàn cỏc hệ sinh thỏi, cơ quan bảo vệ mụi trường qui định cỏc chất ụ nhiễm thải vào mụi trường khụng được vượt quỏ giới hạn cho phộp, nú được biểu hiện qua nồng độ giới hạn cho phộp, nồng độ này thường được thay đổi cho phự hợp với điều kiện phỏt triển kinh tế xó hội của từng khu vực.
Bảng 3.1: Một số giới hạn nồng độ giới hạn cho phộp của một số khớ ơ nhiễm ở cỏc cơ sở sản xuất: CHẤT ễ NHIỄM NỒNG ĐỘ CHO PHẫP (mg/l) CHẤT ễ NHIỄM NỒNG ĐỘ CHO PHẫP (mg/l) Anilin 0,005 Axeton 0,2
Axit axetic 0,005 Axit clohydric 0,01 Axit nittric 0,005 Axit sunfuric 0,005
Benzen 0,05 Cacbon oxyt 0,03
Chỡ và hợp chất chỡ
0,00001 Etylen oxyt 0,001
Fomandehyt 0,001 Hydrocacbon 0,0005
Hydro sunfua 0,01 Nitơ oxyt 0,005
Ozon 0,0001 Phenol 0,005
Xăng (cụng nghiệp)
0,3 Xăng (nhiờn liệu) 0,1
Dioxyt lưu huỳnh 0,013 Bụi 0,01
3.1.4- Sự ụ nhiễm mơi trường khơng khớ :
Sự ơ nhiễm mơi trường khơng khớ là q trỡnh thải cỏc chất ơ nhiễm vào mụi trường làm cho nồng độ của chỳng trong mụi trường vượt quỏ tiờu chuẩn cho phộp, ảnh hưởng đến sức khỏe con người, cỏc động thực vật, cảnh quan và hệ sinh thỏi.
Giỏo trỡnh Mơi trường
Như vậy, cỏc chất ụ nhiễm thải vào mụi trường mà nồng độ của chỳng chưa vượt quỏ giới hạn cho phộp, chưa ảnh hưởng đến đời sống sản xuất của con người và hệ sinh thỏi thỡ cú thể xem là chưa ụ nhiễm mụi trường.
Do vậy, cần phải xỏc định nồng độ của cỏc chất ụ nhiễm trong mụi trường rồi so với tiờu chuẩn cho phộp để xỏc định mụi trường đó bị ụ nhiễm hay chưa, hoặc ụ nhiễm gấp mấy lần tiờu chuẩn cho phộp.
3.2 - CÁC NGUỒN GÂY ễ NHIỄM MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ:
Hiện nay sự ụ nhiễm mơi trường khơng khớ cú thể do nhiều nguyờn nhõn khỏc nhau, chỳng rất đa dạng và khú kiểm sốt. Để nghiờn cứu và xử lý cú thể phõn thành cỏc loại nguồn như sau:
* Theo nguồn gốc phỏt sinh: * Theo nguồn gốc phỏt sinh: * Theo nguồn gốc phỏt sinh: * Theo nguồn gốc phỏt sinh:
- Nguồn tự nhiờn: do thiờn nhiờn hỡnh thành nờn.
- Nguồn nhõn tạo: do cỏc hoạt động của con người gõy nờn.
* Theo đặc tớnh hỡnh học: * Theo đặc tớnh hỡnh học: * Theo đặc tớnh hỡnh học: * Theo đặc tớnh hỡnh học:
- Nguồn điểm: ống khúi.
- Nguồn đường: tuyến giao thụng. - Nguồn mặt: bói rỏc, hồ ụ nhiễm.
* Theo độ cao: * Theo độ cao: * Theo độ cao:
* Theo độ cao:
- Nguồn cao: Cao hơn hẳn cỏc cơng trỡnh xung quanh (ngồi vựng búng rợp khớ động).
- Nguồn thấp: Xấp xỉ hoặc thấp hơn cỏc cơng trỡnh xung quanh.
* Theo nhiệt độ: * Theo nhiệt độ: * Theo nhiệt độ:
* Theo nhiệt độ:
- Nguồn núng: Nhiệt độ cao hơn nhiệt độ mụi trường xung quanh.
- Nguồn lạnh: Nhiệt độ thấp hơn hoặc xấp xỉ bằng nhiệt độ mụi trường xung quanh.
Chỉ cần qua sự phõn loại như vậy là ta cú thể biết được q trỡnh ơ nhiễm của cỏc nguồn gõy ra đối với mụi trường như thế nào. Trờn cơ sở đú sẽ cú biện phỏp hữu hiệu nhất để xử lý và trỏnh được mức độ nguy hiểm của chỳng gõy ra đối với cuộc sống của con người.
Sau đõy sẽ xột một số nguồn ụ nhiễm phổ biến hiện nay trong cuộc sống hàng ngày:
3.2.1- Nguồn ụ nhiễm do thiờn nhiờn:
Giú thổi sẽ tung bụi đất đỏ từ bề mặt đất vào khơng khớ, hiện tượng này thường xảy ra ở những vựng đất trống khơng cú cõy cối che phủ, đặc biệt là cỏc vựng sa mạc, chỳng cú thể mang chất ụ nhiễm đi rất xa, gõy ụ nhiễm cho cả nhiều khu vực.
Những nơi ẩm thấp sẽ là mụi trường thuận lợi cho cỏc vi sinh vật phỏt triển mạnh, đến khi trời khơ hanh chỳng sẽ phỏt tỏn theo giú vào mơi trường rồi thõm nhập vào cơ thể người qua con đường hụ hấp, gõy ra cỏc bệnh về da, mắt và đường tiờu húa.
Nỳi lửa hoạt động đó mang theo nhiều nham thạch và hơi khớ độc từ lịng đất vào mơi trường, đặc biệt là cỏc khớ SO2 , CH4 và H2S.
Sự phõn hủy tự nhiờn cỏc chất hữu cơ, cỏc xỏc chết động thực vật sẽ tạo ra nhiều mựi hơi và khớ độc đối với sức khỏe con người. Sản phẩm phõn hủy thường sinh ra là H2S, NH3 , CO2 , CH4 và sunfua.
Sự phỏt tỏn phấn hoa, bụi muối biển, bụi phúng xạ trong tự nhiờn,... đều là những tỏc nhõn khơng cú lợi cho cuộc sống của con người và cỏc sinh vật.
Tổng khối lượng chất thải do thiờn nhiờn sinh ra là rất lớn, nhưng nú thường phõn bố đều trong khụng gian bao la nờn nồng độ của nú khơng cao, vả lại con người sống ở đõu thỡ đó thớch nghi với mơi trường tự nhiờn ở đú, do vậy sự ảnh hưởng của chỳng đối với cuộc sống của con người là khụng đỏng kể, nhưng cỏc hoạt động của con người làm gia tăng thờm hàm lượng chất ụ nhiễm vào mơi trường thỡ sự ảnh hưởng sẽ rất nghiờm trọng.
3.2.2- Cỏc nguồn ụ nhiễm nhõn tạo:
Hầu hết cỏc hoạt động của con người đều tạo ra chất thải, chất ụ nhiễm vào mụi trường, đặc biệt là trong sinh hoạt, cụng nghiệp và giao thụng.
a/ Nguồn thải do sinh hoạt:
Hằng ngày con người đó sử dụng một khối lượng khỏ lớn cỏc nhiờn liệu đốt như than, củi, dầu, khớ đốt để đun nấu và phục vụ cho cỏc mục đớch khỏc. Trong quỏ trỡnh chỏy chỳng sẽ tiờu thụ oxy của khớ quyển, đồng thời tạo ra nhiều khúi bụi, khớ CO, CO2,... Những chất thải này thường tập trung trong
Giỏo trỡnh Mụi trường
khụng gian nhỏ hẹp (nhà bếp), sự thốt khớ ra ngồi chậm chạp nờn tạo ra nồng độ lớn trong khụng gian sống của con người.
Ngoài ra, cỏc hoạt động sinh hoạt của con người cũn tạo ra nhiều rỏc thải, thức ăn hoa quả thừa, là mụi trường thuận lợi cho cỏc vi trựng gõy bệnh phỏt triển, trong quỏ trỡnh phõn hủy sẽ gõy ra nhiều mựi hơi, chỳng cú thể phỏt tỏn vào mơi trường theo giú và vào cơ thể người theo đường hụ hấp.
Vỡ vậy, trong sinh hoạt cần cú biện phỏp thơng thống hợp lý, vệ sinh sạch sẽ để cú một mơi trường sống trong lành hơn.
b/ Nguồn giao thụng:
Với sự tiến bộ của khoa học cụng nghệ, con người đó tạo ra nhiều thiết bị mỏy múc cơ giới, thể hiện bằng những dịng xe cộ nườm nượp trờn đường phố, chỳng chạy bằng xăng dầu nờn sinh ra nhiều khúi, cỏc khớ CO, CO2, NO và HC ,... sự ảnh hưởng này phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng của xe cộ lưu thơng trờn đường. Xăng pha chỡ cũng là một tỏc nhõn ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người.
Khi xe lưu thụng trờn đường phố sẽ tung bụi đất đỏ từ bề mặt đường vào mụi trường khụng khớ, điều này phụ thuộc chủ yếu vào mức độ vệ sinh và sự thụng thoỏng của phố phường.
Nguồn giao thơng cú đặc điểm là phỏt tỏn theo dạng tuyến, là nguồn thấp, nờn sự ảnh hưởng của nú tập trung chủ yếu ở khu vực dõn cư ở hai bờn đường phố, do vậy cần phải cú biện phỏp trồng cõy xanh để ngăn cản bớt sự phỏt tỏn chất ụ nhiễm tới cỏc cơng trỡnh hai bờn.
c/ Nguồn cụng nghiệp:
Một xu hướng đi ngược với chất lượng mụi trường là q trỡnh đơ thị húa, cơng nghiệp húa, đú là q trỡnh giảm bớt diện tớch cõy xanh và sơng hồ, thế vào đú là những ngơi nhà cao tầng, những nhà mỏy cụng nghiệp với cỏc ống khúi tn thải nghi ngỳt cỏc chất ụ nhiễm khỏc nhau làm cho chất lượng mơi trường khơng khớ ở khu đơ thị ảnh hưởng rất lớn.
Cỏc chất thải của khu cụng nghiệp rất đa dạng, sự ảnh hưởng của chỳng đến mơi trường cũng khỏc nhau, do đú để nghiờn cứu thỡ cần xột cụ thể cho từng loại nhà mỏy.
Nhà mỏy nhiệt điện: Thường dựng than và dầu để chuyển nhiệt năng
thành điện năng nờn trong q trỡnh chỏy thường sinh ra nhiều khớ độc và tạo ra một lượng tro bụi lớn (khoảng 10-30 mg/m3). Cỏc bói than, cỏc băng tải của nhà mỏy đều là nguồn gõy ụ nhiễm nặng. Đặc điểm chớnh của nhà mỏy nhiệt điện là cú ống khúi thải cao (80-250m) nờn sự phỏt tỏn của chất ơ nhiễm cú thể đi xa đến 15 km, sự ụ nhiễm lớn nhất là ở cỏch ống khúi khoảng 2 đến 5 km theo chiều giú.
Nhà mỏy húa chất: Thường sinh ra nhiều loại chất độc hại ở thể khớ và
rắn. Cỏc chất này khi phỏt tỏn trong mơi trường cú thể húa hợp với nhau tạo thành cỏc chất thứ cấp rất nguy hại đối với mụi trường. Nhà mỏy ớt khi cú ống khúi thải cao (thường dưới 50m), chủ yếu thải qua cửa mỏi, cửa sổ và cửa ra vào; chất thải cú nhiệt độ thấp nờn sự ụ nhiễm chủ yếu tập trung tại những khu vực lõn cận nhà mỏy.
Nhà mỏy luyện kim: Cỏc chất ụ nhiễm sinh ra gồm rất nhiều khớ độc
(COx, NOx, SO2, H2S, HF,...) và bụi với cỏc kớch cỡ khỏc nhau do q trỡnh chỏy nhiờn liệu, quỏ trỡnh tuyển quặng, sàng, lọc, đập nghiền,... Nhiệt độ khớ thải khỏ cao (300-400oC, cú khi đến 800oC hoặc hơn nữa), đồng thời với ống khúi thải cũng khỏ cao (80 - 200m) nờn tạo điều kiện cho cỏc chất ụ nhiễm khuếch tỏn đi lờn và bay xa, gõy ụ nhiễm trong cả một khụng gian rộng lớn.
Nhà mỏy vật liệu xõy dựng: Đú là cỏc nhà mỏy như xi măng, gạch ngúi,
vụi, xưởng bờ tụng,... chỳng thường sinh ra nhiều khúi, bụi đất đỏ và cỏc khớ CO, SO2, NOx,...
Sự ụ nhiễm của cỏc nhà mỏy này chủ yếu phụ thuộc vào cụng nghệ sản xuất, mức độ xử lý chất thải trước khi thải vào mơi trường; nhưng hiện nay cú nhiều vựng nơng thơn cịn tồn tại nhiều lị gạch, ngúi, vơi với cỏch thức đốt thủ cụng nờn gõy ụ nhiễm rất lớn, ảnh hưởng khụng nhỏ đến sức khỏe con người và năng suất cõy trồng, vật ni ở khu vực đú.
3.3 - CÁC TÁC NHÂN ễ NHIỄM MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ :
Cú thể núi cỏc chất ơ nhiễm trong mơi trường tồn tại ở rất nhiều dạng khỏc nhau, nhưng cú thể được xếp thành 2 loại chớnh sau:
- Khớ : SOx, NOx, COx, H2S,... và cỏc hơi độc. - Rắn : tro, bụi, khúi và cỏc Sol khớ.
Giỏo trỡnh Mơi trường
3.3.1 - Cỏc khớ gõy ơ nhiễm mơi trường khơng khớ: a/ Khớ COx:
(CO : cacbon monoxit; CO2: cacbon dioxit).
COx là khớ khơng màu, khơng mựi và khơng vị. Sinh ra do q trỡnh chỏy khơng hồn tồn của cỏc nhiờn liệu cú chứa cacbon (than, củi, dầu):
C + O2 → COx
- Với CO : Trữ lượng sinh ra hàng năm là 250 triệu tấn / năm. Hàm lượng CO trong khơng khớ khụng ổn định, chỳng thường biến thiờn nhanh nờn rất khú xỏc định được chớnh xỏc.
Khi CO thõm nhập vào cơ thể người theo con đường hụ hấp, chỳng sẽ tỏc dụng thuận nghịch với oxy hemoglobin (HbO2) tỏch oxy ra khỏi mỏu và tạo thành cacboxyhemoglobin, làm mất khả năng vận chuyển oxy của mỏu và gõy ngạt:
HbO2 + CO ↔ HbCO + O2
CO tỏc dụng với Hb mạnh gấp 250 lần so với O2.
Triệu chứng của con người khi bị nhiễm bởi CO thường bị nhức đầu, ự tai, chúng mặt, buồn nơn, mệt mỏi. Nếu bị lõu sẽ cú triệu chứng đau đầu dai dẳng, chúng mặt, mệt mỏi, sỳt cõn. Nếu bị nặng sẽ bị hụn mờ, co giật, mặt xanh tớm, chõn tay mềm nhũn, phự phổi cấp.
Thực vật ớt nhạy cảm với CO, nhưng khi nồng độ cao (100 - 10.000ppm) sẽ làm xoắn lỏ cõy, chết mầm non, rụng lỏ và kỡm hóm sự sinh trưởng của cõy cối.
- Với CO2 : cú lợi cho cõy cối phỏt triển trong quỏ trỡnh quang hợp nhưng gõy nờn hiệu ứng nhà kớnh làm núng bầu khớ quyển của Trỏi Đất.
b/ Khớ SOx :
(SO2: Sunfua dioxit; SO3: Sunfua trioxit).
Chủ yếu là SO2, là khớ khơng màu, cú vị hăng cay, mựi khú chịu. SO2 trong khơng khớ cú thể biến thành SO3 dưới ỏnh sỏng Mặt Trời khi cú chất xỳc tỏc.
Chỳng được sinh ra do q trỡnh đốt chỏy nhiờn liệu cú chứa lưu huỳnh, đặc biệt là trong cơng nghiệp cú nhiều lị luyện gang, lị rốn, lị gia cơng núng. Hàm lượng lưu huỳnh thường xuất hiện nhiều trong than đỏ (0,2ữ0,7%) và dầu đốt (0,5ữ4%), nờn trong q trỡnh chỏy sẽ tạo ra khớ SO2:
S + O2 → SO2
Trữ lượng của SO2 là khoảng 132 triệu tấn / năm, chủ yếu là do đốt than