6.3.1. Định nghĩa
Ô nhiễm không khí là sự thay đổi lớn trong thành phần của không khí hoặc có sự xuất hiện các khí lạ làm cho không khí không sạch, có sự tỏa mùi, làm giảm tầm nhìn xa, gây biến đổi khí hậu, gây bệnh cho con người và sinh vật.
Có rất nhiều nguồn gây ô nhiễm không khí. Có thể chia ra thành nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo.
6.3.2. Nguồn phát sinh ô nhiễm không khí Nguồn ô nhiễm tự nhiên
Do các hiện tượng tự nhiên gây ra: núi lửa, cháy rừng. Tổng hợp các yếu tố gây ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên rất lớn nhưng phân bố tương đối đồng đều trên toàn thế giới, không tập trung trong một vùng. Trong quá trình phát triển, con người đã thích nghi với các nguồn này.
Nguồn ô nhiễm nhân tạo
Công nghiệp
Đây là nguồn gây ô nhiễm lớn nhất của con người. Các quá trình gây ô nhiễm là quá trình đốt các nhiên liệu hóa thạch: than, dầu, khí đốt tạo ra: CO2, CO, SO2, NOx, các chất hữu cơ chưa cháy hết: muội than, bụi, quá trình thất thoát, rò rỉ trên dây truyền công nghệ, các quá trình vận chuyển các hóa chất bay hơi, bụi.
Đặc điểm: nguồn công nghiệp có nồng độ chất độc hại cao,thường tập trung trong một không gian nhỏ. Tùy thuộc vào quy trình công nghệ, quy mô sản xuất và nhiên liệu sử dụng thì lượng chất độc hại và loại chất độc hại sẽ khác nhau.
Giao thông vận tải
Đây là nguồn gây ô nhiễm lớn đối với không khí đặc biệt ở khu đô thị và khu đông dân cư. Các quá trình tạo ra các khí gây ô nhiễm là quá trình đốt nhiên liệu động cơ: CO, CO2, SO2, NOx,Pb, Các bụi đất đá cuốn theo trong quá trình di chuyển. Nếu xét trên từng phương tiện thì nồng độ ô nhiễm tương đối nhỏ nhưng nếu mật độ giao thông lớn và quy hoạch địa hình, đường xá không tốt thì sẽ gây ô nhiễm nặng cho hai bên đường.
Sinh hoạt
Là nguồn gây ô nhiễm tương đối nhỏ, chủ yếu là các hoạt động đun nấu sử dụng nhiên liệu nhưng đặc biệt gây ô nhiễm cục bộ trong một hộ gia đình hoặc vài hộ xung quanh. Tác nhân gây ô nhiễm chủ yếu: CO, bụi
6.3.3. Ảnh hưởng đến con người
Bụi
Bụi vào phổi gây kích thích cơ học và phát sinh phản ứng sơ hoá phổi gây nên những bệnh hô hấp. Nói chung, bụi đất không gây bệnh phổi cấp tính, nhưng nếu trong
bụi có trên 2% silic tự do thì có thể phát sinh bệnh bụi phổi - silic sau nhiều năm tiếp xúc (ngành sản xuất vật liệu xây dựng).
Bụi ôxít sắt khi thở hít vào lâu ngày có thể phát sinh bệnh bụi phổi - sắt. Đây là loại bụi phổi lành tính gặp phải khi hít phải bụi sắt với nồng độ cao (công nghiệp luyện kim).
Bụi chì vô cơ khi thâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp hoặc tiêu hoá sẽ bị đào thải một phần. Phần còn lại sẽ bị tích luỹ ở gan lách, thận, hệ thần kinh, lông tóc và đầu xương, răng... gây thiếu máu, tăng huyết áp và nhiễm độc thần kinh.
Những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10m có thể được giữ lại trong phổi. Tuy nhiên nếu các hạt bụi này có đường kính nhỏ hơn 1m thì nó được chuyển đi như các khí trong hệ thống hô hấp. Khi có tác động của các hạt bụi tới mô phổi, đa số xảy ra các hư hại sau đây:
- Viêm phổi: làm tắt nghẽn các phế quản, từ đó làm giảm khả năng phân phối khí. - Khí thũng phổi: phá hoại các túi phổi từ đó làm giảm khả năng trao đổi khí oxy và O2.
- Ung thư phổi: phá hoại các mô phổi, từ đó làm tắt nghẽn sự trao đổi giữa máu và tế bào, làm ảnh hưởng khả năng tuần hoàn của máu trong hệ thống tuần hoàn. Từ đó kéo theo một số vấn đề đáng lưu ý ở tim, đặt biệt là lớp khí ô nhiễm có nồng độ cao.
Khí SOx
Khí axít SOx khi tiếp xúc với ôxy và hơi nước trong không khí sẽ biến thành các hơi axít gây kích thích khi tiếp xúc với niêm mạc. Hơi axít vào cơ thể qua đường hô hấp hoặc hoà tan vào nước bọt rồi vào đường tiêu hoá sau đó phân tán vào máu. Hơi axít khi kết hợp với bụi tạo thành các hạt bụi axít lơ lửng, nếu kích thước nhỏ hơn 2- 3m sẽ vào tới phế nang, bị đại thực bào phá huỷ hoặc đưa đến hệ thống bạch huyết.
SO2 xâm nhập vào cơ thể động vật qua đường hô hấp và tiếp xúc với các niêm mạc ướt hình thành nhanh chóng các axít sau đó sẽ phân tán vào máu qua hệ thống tuần hoàn. Ở máu các axít chuyển hoá thành các muối sulphat rồi thải qua nước tiểu. Tác hại của SO2 là do hình thành các acid H2SO4, H2SO3 độc hơn rất nhiều lần. Nồng độ tối đa cho phép của SO2 trong không khí xung quanh (trung bình 24 giờ) là 0,3mg/l.
Các hợp chất sulphat được hình thành trong khí quyển từ SO2 được thải ra có liên quan đến việc làm giảm tầm nhìn, nghĩa là chúng ta không thể nhìn xa được như trong khi chúng ta nhìn trong môi trường không khí bình thường (không khí trong lành). Các sol khí sulphat ảnh hưởng tới tính chất lí học và quang học của đám mây. Đây là ảnh hưởng đáng kể thể hiện giữa sulphat acid trong khí quyển và sương mù. Các sol khí này có khả năng tán xạ ánh sáng mạnh
Khí NOx và NH3
NOx là khí axít và có tác động tương tự như khí SOx. Các chất khí này sau khi được hấp thụ qua màng nhầy sẽ lan toả và đi vào máu. Toàn bộ phế nang có diện tích rất lớn với một mạng lưới mao mạch dày đặc giúp chất độc khuếch tán nhanh vào máu, không qua gan và không được giải độc như theo đường tiêu hoá mà đi ngay qua tim để đi đến các phủ tạng, đặc biệt là đến hệ thần kinh trung ương. Do đó, chất độc
xâm nhập qua đường hô hấp tác động gây độc nhanh gần như là tiêm thẳng vào tĩnh mạch.
Oxit Nitơ (NO) là một chất khí không màu, không mùi, không tan trong nước. NO có thể gây nguy hiểm cho cơ thể do tác dụng với hồng cầu trong máu, làm giảm khả năng vận chuyển ôxy, gây bệnh thiếu máu. Nitơ Oxit được biết đến như một chất gây kích thích viêm tấy (viêm xơ phổi mãn tính) và có tác hại đối với hệ thống hô hấp. NO với nồng độ thường có trong không khí không gây tác hại đối với sức khoẻ của con người, nó chỉ nguy hại khi bị oxy hoá thành NO2. Tiêu chuẩn Việt Nam qui định nồng độ NO2 cho khu dân cư nhỏ hơn 0,1mg/m3 (trung bình 24 giờ), khu vực sản xuất nhỏ hơn 0,5mg/m3.
Dioxit Nitơ (NO2): Khi tiếp xúc với niêm mạc, tạo thành axit qua đường hô hấp hoặc hoà tan vào nước bọt rồi vào đường tiêu hoá, sau đó vào máu. Ở hàm lượng 15 – 50ppm, NO2 gây nguy hiểm cho tim, phổi và gan. Tác dụng của NO2 phụ thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp xúc. Ở nồng độ thấp thường gặp trong môi trường lao động hoặc trong không khí xung quanh, tác hại của NO2 tương đối chậm và khó nhận biết.
Amoniac (NH3): có mùi khó chịu và gây viêm đường hô hấp cho người, động vật, gây loét giác mạc, thanh quản, khí quản. Amoniac thường gây nhiễm độc cấp tính. Là một chất khí gây kích thích đường hô hấp, có mùi khai đặc trưng và có khả năng gây ngạt. Người làm việc trong môi trường có nồng độ NH3 cao thường gặp các triệu chứng cay mắt, khó thở, viêm phế quản, ở nồng độ quá cao có thể gây chết người. Tác động của
NH3 lên cơ thể tuỳ thuộc vào nồng độ NH3 trong môi trường lao động. Nồng độ không
gây tác hại đáng kể khi tiếp xúc trong vòng 1 giờ là 0.03% thể tích, khi tiếp xúc trong vòng 4-5 giờ là 0.01% thể tích. Trong trường hợp phải hít nhiều NH3 và đột ngột, khí NH3 chưa vào đến phổi mà đã gây phản xạ ở thanh quản, cuống họng, co rút đột ngột đường hô hấp làm nạn nhân nghẹt thở chết. Bảng 5.4 cho thấy mức độ tác động của NH3 với con người.
Cacbon oxit
CO ngăn cản sự vận chuyển O2 đến các tế bào, các mô của cơ thể: Khi có mặt CO trong không khí hít vào, CO kết hợp với Hb thành một hợp chất bền là cacboxihemoglobin (COHb), chất này làm cho O2 không vận chuyển đến các tế bào, theo phản ứng:
O2Hb + CO = COHb + O2
Trong điều kiện tiếp xúc với CO dẫn đến hậu quả là cơ thể thiếu O2 dẫn đến ngạt với các triệu chứng khác nhau, cuối cùng cơ thể bị chết do thiếu O2. Tuy nhiên phản ứng thuận trên đây có thể trở thành nghịch, nghĩa là CO có thể bị tách khỏi COHb dưới tác dụng của O2 áp suất cao hoặc O2 nguyên chất, giải phóng Hb để làm nhiệm vụ vận chuyển O2 như sau:
COHb + O2 = O2Hb + CO
Chì được biết đến như một chất độc, hợp chất của chì đã được dùng để pha vào nhiên liệu cho động cơ. Chì là một chất dễ dàng hấp thu qua da. Chúng làm thúc đẩy quá trình tiêu hoá mỡ trong cơ thể, bao gồm cả no. Khoảng 50% chì được hấp thụ vào cơ thể qua đường hô hấp được giữ lại. Khi số lượng chì trong cơ thể ở mức độ cao nó sẽ làm cản trở quá trình tạo máu. Không khí bị ô nhiễm chì là điều rất nguy hiểm cho môi trường sống của con người, làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ.
Ở nước ta từ khi cấm xử dụng xăng pha chì thì vấn đề ô nhiễm không khí do chì giảm đáng kể. Ozon 99% ozon có trong không khí sinh ra từ quá trình quang hóa các oxit có trong không khí. Nồng độ khí ozon lớn hơn 196Mg/m3. (0.1ppm) là nguyên nhân gây kích thích mắt. Nếu tiếp xúc với ozon trong 8h ở nồng độ > 0.3ppm thì triệu chứng đầu tiên là kích thích ở khoang mũi và cổ họng. Tiêu chuẩn cho phép tiếp xúc với ozon trong 1h là 0.15ppm. Khi nồng độ ozon từ 0.3 – 1ppm nếu tiếp xúc từ 15 phút – 2h thì xuất hiện triệu chứng ngạt thở, ho, mệt mỏi. Nếu nồng độ 1.5 – 2ppm mà tiếp xúc quá 2h gây ra các chứng đau ngực, ho, đau đầu, cơ thể mất cân bằng, mỏi mệt, đau nhức các khớp xương; ở nồng độ 9ppm gây ốm nặng.
6.3.4. Ảnh hưởng đối với thực vật
Khí SOx
Khí axít SOx nói riêng khi kết hợp với nước mưa tạo nên mưa axít gây ảnh hưởng tới sự phát triển của cây trồng và thảm thực vật. Khi nồng độ hơi axít trong không khícao có thể gây chấn thương đối với lá cây sau vài giờ tiếp xúc. Theo R. Hyperman (1979) ngưỡng chịu đựng của cây ăn quả đối với SO2 khi bị tác động trong thời gian dài là 0.010- 0.083 ppm (0.0285 - 0.23 mg/m3). Khi nồng độ SO2 khoảng 1-2 ppm (2.85 - 5.70mg/m3) có thể gây chết từng phần đối với lá cây. Một số cây rất bền vững đối với SO2 (ví dụ: cây ngô, hành). Oxít lưu huỳnh (SOx), oxít nitơ (NOx), florua hydrô (HF) và các chất ô nhiễm khác thâm nhập từ không khí vào cây xanh thông qua quá trình trao đổi khí hoặc sa lắng nước mưa, sương, bụi trên bề mặt chồi cây. Các loại khí axít (SO2, NO2, HF) tác động vào cây xanh khi bị tiếp xúc lâu dài, với nồng độ lớn sẽ gây tổn thương tới cây trồng sau vài giờ tiếp xúc.
Nồng độ SO2 từ 0,029 mg/m3 - 0,23mg/m3 gây ảnh hưởng tới cành cây, nồng độ SO2 từ 2,85 - 5,70mg/m3 có thể làm chết từng phần của lá cây. Ở dạng khí, nồng độ SO2 khoảng 0.03ppm đã gây ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của rau quả. Nhiều loài thực vật nhạy cảm khác, giới hạn gây độc kinh niên khoảng 0.15-0.30 ppm. Nhạy cảm nhất với SO2 là các loài thực vật bậc thấp: rêu, địa y. Nồng độ thấp nhưng thời gian kéo dài có thể gây vàng lá, rụng. Khi nồng độ SO2 khoảng 1-2ppm có thể gây chấn thương lá cây sau vài giờ tiếp xúc. Ở nồng độ cao thì trong một thời gian ngắn đã làm rụng lá và gây chết hoại đối với thực vật.
Khi SO2 chuyển hoá thành H2SO4 tạo ra tính axit trong nước mưa làm tổn thương lá cây, lá cây, trở ngại quá trình quang hợp làm cho cây bị vàng úa rồi rụng, phá hoại các tổ chức bên trong, khiến cho cây trồng mọc rất khó khăn, cản trở sự sinh trưởng của rễ làm giảm khả năng chống bệnh và sâu hại cây. Ảnh hưởng gián tiếp: nước mưa làm axit hoá đất giải phóng các ion kim loại gây độc.
Khí H2S
H2S có tác dụng làm tổn thương lá cây, làm rụng lá và làm giảm sinh trưởng. H2S làm ngộ độc rễ thực vật, gây chết cho động vật và một số vi sinh vật hiếu khí trong môi trường đất. Lưu huỳnh xuất hiện dưới dạng sunfide thì rất độc với các mô thực vật. Lưu huỳnh bị biến đổi thành dạng sunfide trong quá trình phân hủy yếm khí trong đất và tích lũy đến nồng độ gây độc trong đầm lầy mặn. Sự thích ứng với nồng độ sulfur cao của thực vật ngập nước có biên độ thay đổi rộng. Các loài thực vật khác nhau thì có khả năng chịu độc khác nhau.
Khí NOx
NOx tạo mưa axit, bản chất hoá học của mưa axit không phức tạp lắm nhưng vấn đề mưa axit có thể đưa đến hàng loạt những ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp trên hệ sinh thái cạn và hệ sinh thái thuỷ vực. Trong những ảnh hưởng của mưa axit được công bố là suy thoái rừng, suy thóai hệ sinh thái thuỷ vực và chuyển từ thảm thực vật nghèo nitơ sang giàu nitơ. Các axit hoá có thể tác động trực tiếp hoặc gián tiếp. Những tác động trực tiếp là những tác động xảy ra do thực vật hoặc động vật tiếp xúc với không khí có chứa chất ô nhiễm với nồng độ quá cao. Tác động gián tiếp khi thảm thực vật và hệ sinh thái bị phá huỷ do đất hoặc nước bị axít hoá. Đặc biệt khó dự đoán các tác động gián tiếp vì chúng còn phụ thuộc vào tính chất lý hoá của đất và nước số thực vật có tính nhạy cảm đối với môi trường sẽ bị tác hại khi nồng độ NOx khoảng 1ppm và thời gian tác dụng là khoảng 1 ngày. Nếu NOx nhỏ khoảng 0.35ppm thì thời gian tác dụng 1 tháng.
Tác động do khí HF
Nồng độ HF rất nhỏ 0.001 - 0.002 ppm (tức là 0.00089 - 0.00178 mg/m3) đã gây tác động đối với lá cây như làm cháy lá. Khi tiếp xúc với nồng độ HF lớn hơn 0.002 mg/m3 thì lá cây bị tổn thương hoặc cây đã bị phá huỷ. Một số cây ăn quả rất nhạy đối với HF. Một số cây rất bền vững đối với HF như cà chua, hướng dương, măng tre, lúa.
Theo Treshow (1980): nồng độ HF: 0.2-0.5 g/m3 trong thời gian 24 giờ: ngưỡng độc hại đối với thực vật.
Tác động do khí COx
- Dioxit cacbon (CO2) với nồng độ nhỏ hơn 1 % không những không độc hại đối với cây xanh mà ngược lại làm tăng cường qúa trình đồng hóa dẫn đến tăng sinh trưởng.
- Thực vật ít nhạy cảm với CO so với người và động vật nhưng khi nồng độ CO cao (100 - 10.000 ppm) làm cho lá rụng, bị xoắn, quăn, cây non bị chết, cây cối chậm phát triển. Ngoài ra, CO làm mất khả năng cố định Nitơ, làm thực vật bị thiếu đạm. Ví dụ: Trái cây có thể bị nhiễm CO2 khi để ngoài không khí, vỏ có màu nâu, nhám, bị lõm vào…