chất lượng khụng khớ, quan trắc khụng khớ, tỏc hại sức khỏe
NỘI DUNG:
1. Lịch sử ụ nhiễm khụng khớ
Từ lõu ụ nhiễm khụng khớ đó đúng gúp vào bệnh tật của con người. Cựng với việc khỏm phỏ ra lửa, con người bắt đầu gõy ụ nhiễm khụng khớ ở nơi mỡnh sống và khụng khớ bờn ngoài. Những tỏc hại của ụ nhiễm khụng khớ đến sức khỏe của con người cũng được ghi nhận từ rất sớm. Vào thế kỷ thứ 13, tại Luõn Đụn ụ nhiễm khụng khớ đó gõy vấn đề nghiờm trọng, tuy nhiờn vào lỳc này ụ nhiễm khụng khớ chỉ ở mức độ địa phương từ những lũ nung và lũ sưởi. Sau đú sự gia tăng dõn số, cụng nghiệp húa và gia tăng những phương tiện vận chuyển bằng nhiờn liệu húa thạch đó làm thay đổi tớnh chất của ụ nhiễm khụng khớ. ễ nhiễm khụng khớ được chuyờn chở đi xa đồng nghĩa với việc những nơi xảy ra tỏc hại thường xa nguồn ụ nhiễm. Vấn đề ụ nhiễm khụng khớ hiện nay xảy ra với nhiều mức độ khỏc nhau ở những vựng khỏc nhau.
Năm 1930, ở thung lũng Meuse, Bỉ trong suốt thảm họa ụ nhiễm khụng khớ nghiờm trọng làm hơn 60 người chết, gấp 10 lần tỷ lệ tử vong bỡnh thường (Firket, 1936; Nemery, Hoet, và Nemmar, 2001).
Cuối thỏng 10 năm 1948, ụ nhiễm cụng nghiệp ở Donora, thị trấn nhỏ ở vựng tõy nam Pennsylvania làm 20 người chết. (Davis, 2002; Schrenk và cộng sự, 1949)
Một thảm họa ụ nhiễm khụng khớ tồi tệ nhất trờn thế giới xảy ra ở Luõn Đụn 1952, cỏc chất ụ nhiễm khụng khớ trở nờn phổ biến với nồng độ cao vượt xa tiờu chuẩn ngày nay. Từ ngày 5 đến ngày 9, thỏng 12 năm 1952 một thảm họa ụ nhiễm khụng khớ chưa từng cú trong lịch sử xảy ra thu hỳt sự chỳ ý của cộng đồng cỏc nhà khoa học,
phương tiện truyền thụng và chớnh phủ. Than được sử dụng chủ yếu để sưởi ấm trong nhà đặc biệt là vào mựa đụng. Chớnh khụng khớ ứ đọng đó ngăn cản sự giải thoỏt của khớ ụ nhiễm và tạo điều kiện cho chỳng tớch lũy trong thành phố. Mức độ sulfur dioxide (SO2) và tổng cỏc hạt cực nhỏ tăng cao vượt xa tiờu chuẩn đỏnh giỏ của Anh. Theo bỏo cỏo thỡ số người chết lờn đến 3000 – 4000 người.
Để đỏp ứng với những thảm họa này cỏc quốc gia, đặc biệt là Mỹ và Anh đó ban hành phỏp luật để cải thiện chất lượng khụng khớ và bắt đầu nghiờn cứu để gia tăng sự hiểu biết về những nguy cơ cú thể cú đối với sức khỏe.
Ngày nay hầu hết cỏc nước đó phỏt triển hiếm khi xảy ra thảm họa lớn như thảm họa sương mự Anh, 1952, nhưng nồng độ cao quỏ mức vẫn cũn tồn tại ở những vựng đang phỏt triển. Mặc dự việc đo lường, kiểm soỏt thường xuyờn đó làm giảm mức nồng độ quỏ cao cỏc chất ụ nhiễm nhưng ụ nhiễm khụng khớ tiếp tục gõy hại cho sức khỏe ở thế giới cụng nghiệp húa. Năm 2002, Tổ chức Y tế thế giới dự đoỏn mỗi năm ụ nhiễm khụng khớ ngoài trời gõy ra 800000 ca chết sớm.
2. Khớ quyển – Thành phần khụng khớ 2.1. Khớ quyển
Khớ quyển hay mụi trường khụng khớ là một hỗn hợp cỏc khớ bao quanh bề mặt trỏi đất, cú khối lượng khoảng 5,2.1018 kg (0,0001% khối lượng Trỏi đất). Khớ quyển đúng vai trũ quyết định trong việc duy trỡ cõn bằng nhiệt của trỏi đất, thụng qua quỏ trỡnh hấp thụ bức xạ hồng ngoại từ mặt trời và tỏi phỏt xạ khỏi trỏi đất. Khớ quyển được chia thành nhiều tầng khỏc nhau theo sự thay đổi chiều cao và chờnh lệch nhiệt độ.
2.2. Cỏc tầng khớ quyển
- Tầng đối lưu (Troposphere): từ bề mặt trỏi đất tới độ cao 7-17 km, phụ thuộc theo vĩ độ (ở 2 vựng cực là 7-10km) và cỏc yếu tố thời tiết, nhiệt độ giảm dần theo độ cao đạt đến -50°C. Khụng khớ trong tầng đối lưu chuyển động theo chiều thẳng đứng và nằm ngang rất mạnh làm cho nước thay đổi cả 3 trạng thỏi, gõy ra hàng loạt quỏ trỡnh thay đổi vật lý. Những hiện tượng mưa, mưa đỏ, giú, tuyết, sương giỏ, sương mự,... đều diễn ra ở tầng đối lưu.
- Tầng bỡnh lưu (Stratosphere): từ độ cao trờn tầng đối lưu đến khoảng 50 km. Ở đõy khụng khớ loóng, nước và bụi rất ớt, khụng khớ chuyển động theo chiều ngang là chớnh, rất ổn định. Nhiệt độ và ỏp suất của tầng này tăng theo chiều cao. Cỏc nhà khoa học giải thớch rằng sự gia tăng nhiệt độ là do càng lờn cao càng gần với lớp ozone. Lớp ozone là lớp khụng khớ nơi đú cú hàm lượng khớ ozone rất cao, cú khả năng hấp thu tia cực tớm của mặt trời. Lớp ozone xuất hiện ở độ cao 18-30 km. Nồng độ ozone cao nhất ở độ cao 20- 25 km, cao hơn 1000 lần so với tầng đối lưu (khoảng 10 ppm).
- Tầng trung lưu (Mesosphere): từ khoảng 50 km đến 80-85 km, nhiệt độ giảm theo độ cao đạt đến -75°C. Phần đỉnh tầng cú một ớt hơi nước, thỉnh thoảng cú một vài vệt mõy bạc gọi là mõy dạ quang.
- Tầng nhiệt (Thermoshpere): từ 80–85 km đến khoảng 640 km, nhiệt độ tăng theo độ cao cú thể lờn đến 2.000°C hoặc hơn. ễxy và nitơ ở tầng này ở trạng thỏi ion, vỡ thế gọi là tầng điện li. Súng vụ tuyến phỏt ra từ một nơi nào đú trờn vựng bề mặt Trỏi đất phải qua sự phản xạ của tầng điện li mới truyền đến cỏc nơi trờn thế giới. Tại đõy, do bức xạ mụi trường nhiều phản ứng húa học xảy ra đối với ụxy, nitơ, hơi nước, CO2 ...chỳng bị phõn tỏch thành cỏc nguyờn tử và sau đú ion húa thành cỏc ion như NO+, O+, O2+, NO3-, NO2-...và nhiều hạt bị ion húa phúng xạ súng điện từ khi hấp thụ cỏc tia mặt trời vựng tử ngoại xa.
- Tầng ngoài (Exosphere): từ 500–1.000 km đến 10.000 km, nhiệt độ tăng theo độ cao cú thể lờn đến 2.500°C. Đõy là vựng quỏ độ giữa khớ quyển Trỏi Đất với khoảng khụng vũ trụ. Vỡ khụng khớ ở đõy rất loóng, nhiệt độ lại rất cao, một số phõn tử và nguyờn tử chuyển động với tốc độ cao cố thoỏt ra khỏi sự trúi buộc của sức hỳt Trỏi đất lao ra khoảng khụng vũ trụ. Do đú tầng này cũn gọi là tầng thoỏt ly. Tuy nhiờn, cỏc nhiệt kế, nếu cú thể, lại chỉ cỏc nhiệt độ thấp dưới 0°C do mật độ khớ là cực kỳ thấp nờn sự truyền nhiệt ở mức độ cú thể đo đạc được là rất khú xảy ra.
Một phần Hydro của Trỏi Đất (khoảng vài nghỡn tấn/năm) được tỏch ra đi vào vũ trụ đồng thời cỏc dũng plasma do mụi trường thải ra là bụi vũ trụ (khoảng 2g/km²) cũng đi vào Trỏi Đất. Giới hạn trờn của đoạn khớ quyển và đoạn chuyển tiếp với vũ trụ rất khú xỏc định, ước đoỏn khoảng 1.000 km. Nhiệt độ trung bỡnh của khớ quyển tại bề mặt Trỏi Đất là khoảng 14°C. 2.3 Thành phần khụng khớ Chất khớ Theo NASA Nitơ 78,084% ễxy 20,946% Argon 0,9340%
Điụxớt cacbon (CO2) 365 ppmv
Neon 18,18 ppmv Hờli 5,24 ppmv Mờtan 1,745 ppmv Krypton 1,14 ppmv Hiđrụ 0,55 ppmv Khụng khớ ẩm thường cú thờm
3. ễ nhiễm khụng khớ 3.1. Khỏi niệm
ễ nhiễm khụng khớ là kết quả của việc thải ra khụng khớ những chất độc hại ở một tỷ lệ vượt quỏ khả năng của khớ quyển (mưa, giú) trong việc chuyển đổi, phõn hủy và hũa tan cỏc chất độc này.
3.2. Cỏc nguồn gõy ụ nhiễm 3.2.1 ễ nhiễm do cụng nghiệp:
ễ nhiễm khụng khớ do cỏc hoạt động sản xuất cụng nghiệp được tạo ra khi ngành cụng nghiệp thải cỏc loại khớ, cỏc dạng hơi, khúi mự…vào khớ quyển.
Cỏc ngành cụng nghiệp khỏc nhau sản sinh ra cỏc loại chất ụ nhiễm khỏc nhau. Vớ dụ: Ngành nhiệt điện, cỏc chất ụ nhiễm khụng khớ chớnh là: bụi than, SO2, CO, CO2, NOX…
Ngành luyện kim tạo ra cỏc chất ụ nhiễm như SO2 , CO, HCN, phenol, NH3… Ngành cụng nghiệp húa chất và luyện kim: cỏc hơi acid, hợp chất hữu cơ bay hơi, florua, xyanua…
3.2.2 ễ nhiễm khụng khớ do giao thụng
Khớ carbon monoxide là nguồn gõy ụ nhiễm khụng khớ chủ yếu tạo ra do giao thụng. ễ nhiễm khụng khớ do giao thụng cú thể chiếm 50% ụ nhiễm khụng khớ. Ngày nay, cỏc xe ụ tụ được sản xuất cú gắn thờm cỏc mỏy chuyển đổi xỳc tỏc đó làm giảm đỏng kể lượng CO thải vào mụi trường.
3.2.3 ễ nhiễm khụng khớ do nụng nghiệp
Húa chất bảo vệ thực vật được sử dụng đó làm tăng lờn sản lượng mựa màng nhưng đồng thời cũng gúp phần gõy ra ụ nhiễm khụng khớ. Bờn cạnh đú việc phõn hủy cỏc chất thải nụng nghiệp cựng tạo ra cỏc chất ụ nhiễm như metan (CH4), hydro sulfur (H2S).
3.2.4 ễ nhiễm khụng khớ trong nhà
Cỏc nguồn gõy ụ nhiễm khụng khớ trong nhà: thảm, nệm ghế, sơn tường, đồ vật dụng, cỏc chất tẩy rửa, thuốc diệt cụn trựng, xe mỏy, cỏc thiết bị văn phũng, ống khúi, hệ thống dẫn nước thải, quỏ trỡnh nấu nướng,… đều cú thể tạo ra cỏc chất gõy ụ nhiễm khụng khớ. Đặc biệt là từ thúi quen hỳt thuốc lỏ của người trong gia đỡnh. Ngoài ra cũn cú bụi, phấn hoa, vi khuẩn, nấm mốc … phỏt tỏn ra trong quỏ trỡnh quột nhà, sõn.
3.3. Cỏc chất gõy ụ nhiễm khụng khớ
Chất gõy ụ nhiễm Nguồn gốc Tỏc hại đến sức khỏe Quy định và hướng
dẫn (WHO, 2000) Chỡ Con người : chỡ trong nhiờn liệu, chỡ trong pin,
chế biến kim loại
Tớch lũy trong cơ quan và mụ
Cú thể gõy tàn tật, ung thư, tổn hại hệ thống thần kinh
Thường xuyờn: 0.50 àg/m3
Sulfur dioxide Từ con người: sự đốt chỏy nhiờn liệu húa thạch (kể cả cõy cối), nồi hơi cụng nghiệp, sử dụng than đỏ trong nhà và nhà mỏy lọc dầu
Tự nhiờn: sự phõn hủy cỏc chất hữu cơ, sự phun trào nỳi lửa
Làm suy giảm chức năng của phổi, triệu chứng hụ hấp.
Đúng gúp vào hiện tượng mưa acid
Trung bỡnh 10 phỳt: 500 àg/m3 Trung bỡnh 24 giờ: 125 àg/m3 Thường xuyờn: 50 àg/m3
Carbon monoxide Con người: đốt chỏy nhiờn liệu húa thạch ( động cơ xe mỏy, nồi hơi, lũ sưởi)
Tự nhiờn: chỏy rừng
Ngăn cản sự cung cấp oxy
Gõy mệt mỏi, đau đầu, chúng mặt, tổn hại thần kinh. Trbỡnh 15 phỳt: 100 mg/m3 Trbỡnh 30 phỳt: 60 mg/m3 Trung bỡnh 1 giờ: 30mg/m3 Phõn tử(Hạt ) cực nhỏ
Con người: đốt chỏy nhiờn liệu húa thạch, gỗ, nguồn gốc tự nhiờn (như phấn hoa), biến đổi cỏc chất (NOx, SOx, cỏc hợp chất bay hơi hữu cơ) Tự nhiờn: bóo bụi, chỏy rừng, bụi đường
Hội chứng hụ hấp, suy giảm chức năng phổi, làm trầm trọng cỏc bệnh về hụ hấp và tim mạch (vớ dụ như hen suyễn), tử vong
Khụng cú hướng dẫn chi tiết, nờn dựa theo liều lượng đỏp ứng
Nitrogen oxides Con người: đốt chỏy cỏc nhiờn liệu húa thạch (động cơ, sản xuất điện, cụng nghiệp), bếp dầu lửa
Làm giảm chức năng phổi, tăng cỏc nhiễm trựng hụ hấp
Trung bỡnh 1 giờ: 200 àg/m3
Ozone ở tầng đối lưu Nguồn gốc thứ phỏt từ phản ứng húa học của những chất chỉ bỏo (hợp chất bay hơi hữu cơ và NOx) dưới ỏnh sỏng mặt trời.
Làm giảm chức năng phổi, tăng cỏc hội chứng tiờu húa, kớch thớch mắt, co thắt phế quản Trung bỡnh 8 giờ: 120 àg/m3 Chất độc(amiăng, thủy ngõn, dioxin, hợp chất bay hơi hữu cơ)
Con người: hoạt động cụng nghiệp, dung mụi, chất pha loóng sơn, xăng dầu
Ung thư, tổn hại cơ quan sinh sản, tổn hại thần kinh và hệ hụ hấp.
Hợp chất bay hơi hữu cơ ( như benzene, terpenes, toluene)
Con người: dung dịch, keo dỏn, khúi thuốc lỏ, đốt chỏy nhiờn liệu húa thạch
Tự nhiờn: cõy cối, chỏy rừng
Ảnh hưởng tựy theo hợp chất. Kớch thớch hệ thống hụ hấp, nụn Ung thư
Chỉ bỏo cho tầng ozone. Chất ụ nhiễm sinh
học (như phấn hoa, mốc, nấm mốc)
Tự nhiờn: cõy cối, cỏ, cỏ dại, động vật, mảnh vụn Con người: điều hũa khụng khớ cú thể tạo điều kiện để sản xuất cỏc chất ụ nhiễm sinh học
Gõy phản ứng dị ứng, hội chứng hụ hấp, mệt mỏi, hen suyễn
4. Kiểm soỏt ụ nhiễm khụng khớ
4. 1 Cỏc biện phỏp quản lý chất lượng khụng khớ.
4.1.1 Tăng cường hiệu lực phỏp luật về kiểm soỏt ụ nhiễm khụng khớ
Cỏc tiờu chuẩn về chất lượng khụng khớ cần được hoàn thiện để phự hợp với điều kiện của từng khu vực. Cỏc tiờu chuẩn được đưa ra nhằm bảo vệ sức khỏe con người.
Hiện nay ở Việt Nam đang ỏp dụng cỏc tiờu chuẩn về chất lượng khụng khớ, khớ thải cụng nghiệp theo quyết định số 68/2001/QĐ-BKHCNMT ban hành ngày 28 thỏng 12 năm 2001. Trong đú bao gồm cỏc tiờu chuẩn cho từng vựng, cụ thể như sau:
TCVN 6991: 2001 Chất lượng khụng khớ - Khớ thải cụng nghiệp - Tiờu chuẩn thải theo thải lượng của cỏc chất vụ cơ trong khu cụng nghiệp
TCVN 6992: 2001 Chất lượng khụng khớ- Khớ thải cụng nghiệp- Tiờu chuẩn thải theo thải lượng của cỏc chất vụ cơ trong vựng đụ thị
TCVN 6993: 2001 Chất lượng khụng khớ - Khớ thải cụng nghiệp - Tiờu chuẩn thải theo thải lượng của cỏc chất vụ cơ trong vựng nụng thụn và miền nỳi
TCVN 6994: 2001 Chất lượng khụng khớ - Khớ thải cụng nghiệp - Tiờu chuẩn thải theo thải lượng của cỏc chất hữu cơ trong khu cụng nghiệp
TCVN 6995: 2001 Chất lượng khụng khớ - Khớ thải cụng nghiệp - Tiờu chuẩn thải theo thải lượng của cỏc chất hữu cơ trong vựng đụ thị
TCVN 6996: 2001 Chất lượng khụng khớ - Khớ thải cụng nghiệp - Tiờu chuẩn thải theo thải lượng của cỏc chất hữu cơ trong vựng nụng thụn và miền nỳi
4.1.2 Biện phỏp kiểm soỏt hành chớnh
Những biện phỏp thanh tra trờn phạm vi quốc gia hoặc địa phương do cỏc cơ quan chuyờn trỏch quản lý mụi trường thực hiện. Cỏc doanh nghiệp phải đăng ký cỏc nguồn ụ nhiễm, cỏc chất độc hại sử dụng và phỏt thải và tự ỏp dụng cỏc biện phỏp xử lý ụ nhiễm mụi trường làm giảm lượng khớ thải. Cỏc cơ quan thanh tra cú quyền thu thuế, xử phạt tựy theo mức độ đối với cỏc trường hợp chất thải phỏt sinh vượt quỏ giới hạn cho phộp.
4.1.3 Quan trắc chất lượng khụng khớ
Hệ thống quan trắc chất lượng khụng khớ thường được bố trớ ở cỏc khu vực, vị trớ cú nhiều khả năng xuất hiện cỏc chất ụ nhiễm khụng khớ như khu vực gần khu cụng nghiệp. Cú hai hỡnh thức xỏc định mức độ ụ nhiễm khụng khớ:
Quan trắc ngắn hạn: xỏc định cỏc giỏ trị tức thời, trong khoảng thời gian ngắn. Xỏc định để bỏo hiệu khi mức độ ụ nhiễm đạt tới những giỏ trị nguy hiểm tới người dõn trong vựng hay cụng nhõn trong khu vực.
Quan trắc dài hạn: xỏc định được xu thế của mức độ ụ nhiễm tăng, giảm hay ổn định từ đú giỏm sỏt hiệu quả hoạt động của cỏc chương trỡnh kiểm soỏt ụ nhiễm.
4.2 Cỏc biện phỏp quy hoạch
Bao gồm quy hoạch mặt bằng độ thị, khu cụng nghiệp, quy hoạch đường giao thụng, trồng cõy xanh.
4.3 Cỏc biện phỏp kỹ thuật
4.3.1 Biện phỏp cụng nghệ sạch hơn
− Lựa chọn cụng nghệ hiện đại kốm theo cỏc thiết bị xử lý ụ nhiễm.
− Hoàn thiện cụng nghệ sản xuất: vừa nõng cao năng suất lao động vừa giảm phỏt sinh chất ụ nhiễm.
− Thay đổi cỏc cụng đoạn sản xuỏt gõy ụ nhiễm bằng cỏc cụng nghệ khỏc ớt ụ nhiễm hơn.
− Thay thế cỏc chất gõy ụ nhiễm, độc hại bằng cỏc chất ớt độc hại hơn.
4.3.2 Biện phỏp xử lý khụng khớ
Thiết bị kiểm soỏt mụi trường chia làm hai loại: Thiết bị lọc bụi và thiết bị khử khớ độc hại.
4.4 Cỏc biện phỏp kiểm soỏt ụ nhiễm khụng khớ trong nhà 4.4.1 Giảm thiểu tối đa cỏc chất gõy ụ nhiễm khụng khớ
− Nhiều biện phỏp cần thực hiện để giảm thiểu tối đa cỏc chất gõy ụ nhiễm bao gồm: tăng cường thụng giú, giảm nhiệt độ và độ ẩm trong phũng, bố trớ khu vực riờng cho hỳt thuốc lỏ, vệ sinh hàng ngày bàn ghế, thảm, vệ sinh định kỳ hệ thống thụng giú.
− Chỉ sử dụng cỏc loại chất tẩy rửa và diệt cụn trựng trong danh mục cho phộp. − Sắp xếp hợp lý cỏc thiết bị văn phũng. Vớ dụ: cỏc loại mỏy cú khả năng phỏt sinh ozone, bức xạ như mỏy photocopy, mỏy in, lũ vi súng nờn bố trớ vào khu vực riờng cú