Giáo trình Môi trường trong xây dựng

Nội dung text: Giáo trình Môi trường trong xây dựng

1. BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌ C HÀNG HẢI BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔ I TRƯỜ NG KHOA MÁY TÀU BIỂN BÀI GIẢNG MÔI TRƯỜNG TRONG XÂY DỰNG TÊN HỌC PHẦN: MÔI TRƯỜNG TRONG XÂY DỰNG MÃ HỌC PHẦN: TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY DÙNG CHO SINH VIÊN NGANH: CÔNG TRÌNH THUỶ, XÂY DỰNG DÂN DỤNG Hải Phòng/2011 1
2. CHƯƠNG 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1. KHÁI NIỆM MÔI TRƯỜNG Theo cách hiểu thông thường, môi trường có thể được định nghĩa như sau: “Môi trường là tập hợp các vật thể, hoàn cảnh và ảnh hưởng bao quanh một đối tượng nào đó” Định nghĩa này cho thấy, khi nói đến môi trường, ta phải đứng trên một đối tượng nhất định và đối tượng này chịu tác động của các thành phần môi trường bao quanh nó. Đối tượng này không nhất thiết là con người mà nó có thể là bất cứ một vật thể, hoàn cảnh, hiện tượng nào tồn tại trong khoảng không gian có chứa đựng các yếu tố tác động tới sự tồn tại và phát triển của nó. Khái niệm về môi trường sẽ được cụ thể hóa đối với từng đối tượng và mục đích nghiên cứu. Trong điều 3 Luật bảo vệ môi trường Việt Nam năm 2005 ghi: Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tạo có quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật. Tuỳ theo nội dung nghiên cứu môi trường sống của con người, gọi tắt là môi trường, còn được phân thành môi trường tự nhiên, môi trường nhân tạo và môi trường xã hội. - Môi trường tự nhiên bao gồm các nhân tố thiên nhiên như vật lý, hoá học, sinh học, tồn tại ngoài ý muốn của con người, nhưng cũng ít nhiều chịu tác động của con người. VD: Đó là ánh sáng mặt trời, núi, sông, biển, không khí, động, thực vật, đất, nước M ôi trường tự nhiên cho ta không khí để thở, đất để xây dựng nhà cửa, trồng cấy, chăn nuôi, cung cấp cho con người các loại tài nguyên khoáng sản cần cho sản xuất, tiêu thụ và là nơi chứa đựng, đồng hoá các chất thải, cung cấp cho ta cảnh đẹp để giải trí, làm cho cuộc sống con người thêm phong phú. - Môi trường xã hội là tổng thể các quan hệ giữa người với người. Đó là những luật lệ, thể chế, cam kết, quy định, ước định ở các cấp khác nhau như: Liên Hợp Quốc, Hiệp hội các nước, quốc gia, tỉnh, huyện, cơ quan, làng xã, họ tộc, gia đình, tổ nhóm, các tổ chức tôn giáo, tổ chức đoàn thể, Môi trường xã hội định hướng hoạt động của con người theo một khuôn khổ nhất định, tạo nên sức mạnh tập thể thuận lợi cho sự phát triển, làm cho cuộc sống của con người khác với các sinh vật khác. Ngoài ra, người ta còn phân biệt khái niệm môi trường nhân tạo, bao gồm tất cả các nhân tố do con người tạo nên, làm thành những tiện nghi trong cuộc sống, như ôtô, máy bay, nhà ở, công sở, các khu vực đô thị, công viên nhân tạo 2
3. Môi trường theo nghĩa rộng là tất cả các nhân tố tự nhiên và xã hội cần thiết cho sự sinh sống, sản xuất của con người, như tài nguyên thiên nhiên, không khí, đất, nước, ánh sáng, cảnh quan, quan hệ xã hội Sự phân chia này chỉ để phục vụ nghiên cứu, phân tích các hiện tượng phức tạp trong môi trường. Trong thực tế cả 3 loại môi trường cùng tồn tại, xen lẫn vào nhau, tương tác với nhau hết sức chặt chẽ. 1.2. THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÔI TRƯỜNG Thành phần môi trường là các yếu tố tạo thành môi trường: không khí, nước, đất, âm thanh, ánh sáng, lòng đất, núi rừng, sông hồ, biển, sinh vật, các hệ sinh thái, các khu dân cư, khu sản xuất, khu bảo tồn thiên nhiên, danh lam thắng cảnh, di tích lịch sử và các hình thái vật chất khác. Môi trường sống của con người là vũ trụ bao la. Trong đó có hệ Mặt trời, trong hệ Mặt trời có Trái đất là bộ phận ảnh hưởng trực tiếp và rõ rệt nhất đến cuộc sống của con người. Về mặt lý học, Trái đất được xem gồm 3 quyển: - Thạch quyển (Lithosphere): chỉ phần rắn của Trái đất từ mặt đất đến độ sâu 100km. - Thuỷ quyển (Hydrosphere): chỉ phần nước của Trái đất với đại dương, sông hồ, băng tuyết và các vùng nước khác. - Khí quyển (atmosphere) với không khí và các khí khác bao quanh mặt đất. Ba quyển trên gồm các thành phần vô sinh, cấu thành bởi các nguyên tố vật chất và chứa đựng năng lượng dưới các dạng khác nhau: thế năng, cơ năng, quang năng, hoá năng, điện năng Về mặt sinh học, trên Trái đất có sinh quyển (Biosphere) bao gồm các cơ thể sống và những bộ phận của thạch quyển, thủy quyển và khí quyển tạo nên môi trường sống của các cơ thể này. Sinh quyển có các thành phần hữu sinh (có sự sống) và thành phần vô sinh quan hệ chặt chẽ và tương tác phức tạp với nhau. 1.3. KHÁI NIỆM TÀI NGUYÊN Khái niệm tài nguyên là khái niệm thường được đề cập trong khoa học môi trường. Theo nghĩa rộng tài nguyên bao gồm tất cả các nguồn vật liệu, năng lượng, thông tin có trên Trái đất và trong vũ trụ mà con người có thể sử dụng phục vụ cuộc sống và sự phát triển của mình. Tài nguyên là đối tượng sản xuất của con người. Xã hội loài người càng phát triển, số loại hình tài nguyên và số lượng mỗi loại tài nguyên được con người khai thác ngày càng tăng. Người ta phân loại tài nguyên như sau: - Theo quan hệ với con người: Tài nguyên thiên nhiên, tài nguyên xã hội. 3
4. - Theo phương thức và khả năng tái tạo: Tài nguyên tái tạo, tài nguyên không tái tạo. - Theo bản chất tự nhiên: Tài nguyên nước, tài nguyên đất, tài nguyên rừng, tài nguyên biển, tài nguyên khoáng sản, tài nguyên năng lượng, tài nguyên khí hậu cảnh quan, di sản văn hoá kiến trúc, tri thức khoa học và thông tin. Tài nguyên thiên nhiên được chia thành hai loại: tài nguyên tái tạo và tài nguyên không tái tạo. - Tài nguyên tái tạo (nước ngọt, đất, sinh vật v.v ) là tài nguyên có thể tự duy trì hoặc tự bổ sung một cách liên tục khi được quản lý một cách hợp lý. Tuy nhiên, nếu sử dụng không hợp lý, tài nguyên tái tạo có thể bị suy thoái không thể tái tạo được. Ví dụ: tài nguyên nước có thể bị ô nhiễm, tài nguyên đất có thể bị mặn hoá, bạc màu, xói mòn v.v - Tài nguyên không tái tạo: là loại tài nguyên tồn tại hữu hạn, sẽ mất đi hoặc biến đổi sau quá trình sử dụng. Ví dụ như tài nguyên khoáng sản của một mỏ có thể cạn kiệt sau khi khai thác. Tài nguyên gen di truyền có thể mất đi cùng với sự tiêu diệt của các loài sinh vật quý hiếm. Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đang làm thay đổi giá trị của nhiều loại tài nguyên. Nhiều tài nguyên cạn kiệt trở nên quý hiếm; nhiều loại tài nguyên giá trị cao trước đây nay trở thành phổ biến, giá rẻ do tìm được phương pháp chế biến hiệu quả hơn, hoặc được thay thế bằng loại khác. Vai trò và giá trị của tài nguyên thông tin, văn hoá lịch sử đang tăng lên. 1.4. TIÊU CHUẨN MÔI TRƯỜNG Theo Luật Bảo vệ Môi trường của Việt Nam: "Tiêu chuẩn môi trường là những chuẩn mức, giới hạn cho phép, được cơ quan Nhà nước quy định dùng làm căn cứ để quản lý môi trường". Vì vậy, tiêu chuẩn môi trường có quan hệ mật thiết với sự phát triển bền vững của mỗi quốc gia. Hệ thống tiêu chuẩn môi trường là một công trình khoa học liên ngành, nó phản ánh trình độ khoa học, công nghệ, tổ chức quản lý và tiềm lực kinh tế - xã hội có tính đến dự báo phát triển. Cơ cấu của hệ thống tiêu chuẩn môi trường bao gồm các nhóm chính sau: - Những quy định chung. - Tiêu chuẩn nước, bao gồm nước mặt nội địa, nước ngầm, nước biển và ven biển, nước thải v.v - Tiêu chuẩn không khí, bao gồm khói bụi, khí thải (các chất thải) v.v - Tiêu chuẩn liên quan đến bảo vệ đất canh tác, sử dụng phân bón trong sản xuất nông nghiệp. - Tiêu chuẩn về bảo vệ thực vật, sử dụng thuốc trừ sâu, diệt cỏ. 4
5. - Tiêu chuẩn liên quan đến bảo vệ các nguồn gen, động thực vật, đa dạng sinh học. - Tiêu chuẩn liên quan đến bảo vệ cảnh quan thiên nhiên, các di tích lịch sử, văn hoá. - Tiêu chuẩn liên quan đến môi trường do các hoạt động khai thác khoáng sản trong lòng đất, ngoài biển v.v 1.5. Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Theo Luật Bảo vệ Môi trường của Việt Nam: "Ô nhiễm môi trường là sự thay đổ thành phần vài tính chất của môi trường, vi phạm Tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu cho con người và các loài sinh vật". Trên thế giới, ô nhiễm môi trường được hiểu là việc chuyển các chất thải hoặc năng lượng vào môi trường đến mức có khả năng gây hại đến sức khoẻ con người, đến sự phát triển sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi trường. Các tác nhân ô nhiễm bao gồm các chất thải ở dạng khí (khí thải), lỏng (nước thải), rắn (chất thải rắn) chứa hoá chất hoặc tác nhân vật lý, sinh học và các dạng năng lượng như nhiệt độ, bức xạ. Tuy nhiên, môi trường chỉ được coi là bị ô nhiễm nếu trong đó hàm lượng, nồng độ hoặc cường độ các tác nhân trên đạt đến mức có khả năng tác động xấu đến con người, sinh vật và vật liệu. 1.6. SỰ CỐ MÔI TRƯỜNG Sự cố môi trường là tai biến hoặc rủi ro xảy ra trong quá trình hoạt động của con người hoặc biến đổi bất thường của tự nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái hoặc biến đổi môi trường nghiêm trọng. Sự cố môi trường có thể xảy ra do: - Bão, lũ lụt, hạn hán, nứt đất, động đất, trượt đất, sụt lở đất, núi lửa phun, mưa axit, mưa đá, biến động khí hậu và thiên tai khác; - Hoả hoạn, cháy rừng, sự cố kỹ thuật gây nguy hại về môi trường của cơ sở sản xuất, kinh doanh, công trình kinh tế, khoa học, kỹ thuật, văn hoá, xã hội, an ninh, quốc phòng; - Sự cố trong tìm kiếm, thăm đò, khai thác và vận chuyển khoáng sản, dầu khí, sập hầm lò, phụt dầu, tràn dầu, vỡ đường ống dẫn dầu, dẫn khí, đắm tàu, sự cố tại cơ sở lọc hoá dầu và các cơ sở công nghiệp khác; - Sự cố trong lò phản ứng hạt nhân, nhà máy điện nguyên tử, nhà máy sản xuất, tái chế nhiên liệu hạt nhân, kho chứa chất phóng xạ. 5
6. 1.7. KHỦNG HOẢNG MÔI TRƯỜNG Thế giới hiện nay đang đứng trước 5 cuộc khủng hoảng lớn: dân số, lương thực, năng lượng, tài nguyên và sinh thái. Năm cuộc khủng hoảng này đều liên quan chặt chẽ với môi trường và làm cho chất lượng cuộc sống của con người có nguy cơ suy giảm. Nguyên nhân chủ yếu của cuộc khủng hoảng trên là bùng nổ dân số. Các cuộc khủng hoảng trên làm xuất hiện một khái niệm mới là khủng hoảng môi trường. Khủng hoảng môi trường là các suy thoái chất lượng môi trường sống quy mô toàn cầu de doạ cuộc sống của loài người trên trái đất. Các biểu hiện của khủng hoảng môi trường: Ô nhiễm không khí (bụi, SO2, CO2v.v ) vượt tiêu chuẩn cho phép tại các đô thị, khu công nghiệp. - Hiệu ứng nhà kính đang gia tăng do sự gia tăng khí CO2 (từ 0,027% lên 0,035%) và các khí nhà kính khác CH 4, CFC, làm cho nhiệt độ bề mặt trái đất tăng lên 0,60C trong vòng 100 năm qua. - Tầng Ôzôn bị phá huỷ: tầng chứa khí ôzôn ở độ cao 18 – 25km có khả năng hấp thụ 90% tia tử ngoại trong bức xạ mặt trời. khi tầng ôzôn bị suy giảm, lượng tia tử ngoại chiếu xuống mặt đất gia tăng, gây ra ung thư da, suy giảm miễm dịch ở người, giảm năng suất sinh học của động thực vật. - Sa mạc hoá đất đai do nhiều nguyên nhân như bạc màu, mặn hoá, phèn chua, khô mặn. Hiện nay có 14 triệu km2 đất canh tác và vào đầu thế kỷ XXI một phần ba diện tích này bị sử dụng vào mục đích phi nông nghiệp. - Nguồn nước bị ô nhiễm nghiêm trọng. Nước mưa bị axít hoá, nước ngầm bị ô nhiễm và khai thác quá mức, nước sông bị ô nhiễm do chất thải công nghiệp và nước thải của các thành phố lớn. - Ô nhiễm biển đang xảy ra với mức độ ngày càng gia tăng: Ô nhiễm dầu, thuỷ triều đỏ, suy giảm trữ lượng sinh vật - Rừng đang bị suy giảm về số lượng và chất lượng: Hiện nay toàn thế giới có khoảng 3 tỷ ha rừng với lượng gỗ khoảng 300 tỷ m3. Hàng năm có khoảng 30 triệu rừng bị suy giảm. - Số chủng loại động thực vật bị tiêu diệt đang gia tăng: Tổng số các loài sinh vật đã biết là 30 triệu so với khoảng 100 triệu loài có thể phát hiện trên trái đất. Hàng năm trung bình có khoảng 30.000 loài bị tuyệt chủng. - Rác thải đang gia tăng đe doạ nhân loại. 6
7. 1.8. CÔNG NGHỆ SẠCH "Công nghệ sạch là quy trình công nghệ hoặc giải pháp kỹ thuật không gây ô nhiễm môi trường, thải hoặc phát ra ở mức thấp nhất chất gây ô nhiễm môi trường". Có thể áp dụng công nghệ sạch đối với các quy trình sản xuất trong bất kỳ ngành công nghiệp nào và bất kỳ sản phẩm công nghiệp nào. Đối với các quá trình sản xuất, công nghệ sạch nhằm giảm thiểu các tác động môi trường và an toàn của các sản phẩm trong suốt chu trình sống của sản phẩm, bảo toàn nguyên liệu, nước, năng lượng, loại bỏ các nguyên liệu độc hại, nguy hiểm, giảm độc tính của các khí thải, chất thải ngay từ khâu đầu của quy trình sản xuất. 7
8. CHƯƠNG 2. CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA MÔI TRƯỜNG 2.1. CẤU TRÚC CỦA MÔI TRƯỜNG Môi trường sống của con người là vũ trụ bao la. Trong đó có hệ Mặt trời, trong hệ Mặt trời có Trái đất là bộ phận ảnh hưởng trực tiếp và rõ rệt nhất đến cuộc sống của con người. Về mặt lý học, Trái đất được xem gồm 3 quyển: - Thạch quyển (Lithosphere): chỉ phần rắn của Trái đất từ mặt đất đến độ sâu 100km. - Thuỷ quyển (Hydrosphere): chỉ phần nước của Trái đất với đại dương, sông hồ, băng tuyết và các vùng nước khác. - Khí quyển (atmosphere) với không khí và các khí khác bao quanh mặt đất. Ba quyển trên gồm các thành phần vô sinh, cấu thành bởi các nguyên tố vật chất và chứa đựng năng lượng dưới các dạng khác nhau: thế năng, cơ năng, quang năng, hoá năng, điện năng Về mặt sinh học, trên Trái đất có sinh quyển (Biosphere) bao gồm các cơ thể sống và những bộ phận của thạch quyển, thủy quyển và khí quyển tạo nên môi trường sống của các cơ thể này. Sinh quyển có các thành phần hữu sinh (có sự sống) và thành phần vô sinh quan hệ chặt chẽ và tương tác phức tạp với nhau. 2.1.1. Thạch quyển (Lithosphere) 2.1.1.1. Sự hình thành và cấu trúc bên trong củaTrái đất a, Sự hình thành trái đất Trái đất là một hành tinh nằm trong hệ Mặt trời. Hệ Mặt trời - Thái dương hệ là một trong hàng triệu hệ thống tương tự thuộc một thiên hà có tên là Ngân hà. Từ đám mây bụi tồn tại vào thời điểm cách đây 4,6 tỷ năm đã hình thành nên hệ Mặt trời và các hành tinh, trong đó có Trái đất. b, Cấu trúc bên trong của Trái đất Vào thời điểm sau khi hình thành, Trái đất là một quả cầu lạnh, không có khí quyển, tự quay xung quanh M ặt trời. Sự phân huỷ của các chất phóng xạ làm cho quả cầu Trái đất nóng lên, dẫn đến sự phân dị của vật chất bên trong và thoát khí, hơi nước tạo nên khí quyển nguyên sinh gồm CH4, NH3, và hơi nước. Các chất rắn trong lòng Trái đất phân dị, phần nặng nhất gồm Fe, Ni tập trung tạo thành nhân Trái đất. Các phần nhẹ hơn gồm các hợp chất MgO, FeO, SiO2 tạo nên mantia. Phần nhẹ nhất gồm các kim 8
9. loại Al, Si tập trung ở lớp ngoài. Dần dần, lớp ngoài trái đất nguội dần trở nên đông cứng và tạo nên vỏ Trái đất. Những lớp đất đá cổ nhất có tuổi theo phân tích đồng vị phóng xạ 3,5 tỷ năm tìm thấy ở bán đảo Scandinavia, Nam Phi và nhiều nơi khác. Sau đó ít lâu (khoảng 4,4 tỷ năm trước) xuất hiện các đại dương nguyên thuỷ. Thành phần và cấu trúc của khí quyển, thuỷ quyển thay đổi theo thời gian cho đến hiện nay. SiO2, Al2O3 Vá Tr¸i ®Êt 0 km – 36km Mantia 36 km – 2900km SiO2, FeO, MgO Fe, Ni Nh©n tr¸i ®Êt 2900 km – 6300km H×nh 2.1. CÊu tróc bªn trong cña Tr¸i §Êt 2.1.1.2. Cấu trúc và thành phần của thạch quyển a, Cấu trúc của thạch quyển Thạch quyển là lớp vỏ cứng rất mỏng có cấu tạo hình thái rất phức tạp, có thành phần không đồng nhất, có độ dày thay đổi theo vị trí địa lý khác nhau. Thạch quyển bao gồm vỏ trái đất và phần trên của lớp mantia, đến độ sâu 100km. * Theo các nhà địa chất, vỏ TĐ được chia làm 2 kiểu: vỏ lục địa và vỏ đại dương - Vỏ đại dương có thành phần chủ yếu là các đá giàu SiO2, FeO, MgO (đá Bazan) trải dài trên tất cả các đáy đại dương với chiều dày trung bình 8km. Vỏ đại dương gồm hai lớp vật liệu chính là đá Măcma dày 1  2 km ở dưới và các loại vật liệu trầm tích ở bên trên - Vỏ lục địa rất dày, trung bình 35km, có nơi dày 7080 km như vùng núi cao Hymalaya. Vỏ lục địa gồm ba lớp vật liệu chính là đá Măcma ở dưới, các loại đá biến chất: Granit, Sienit giàu SiO2 , Al2O 3 ở giữa và bên trên là lớp trầm tích. 9
10. Ở vùng thềm lục địa nơi tiếp xúc giữa đại dương và lục địa, lớp vỏ lục địa giảm còn 510 km. * Thành phần hóa học của thạch quyển Bao gồm các nguyên tố hóa học có số thứ tự từ 1 – 92 trong bảng hệ thống tuần hoàn M endeleep. Hàm lượng của 8 nguyên tố hóa học phổ biến nhất trong vỏ trái đất được trình bày ở bảng sau. Bảng 2.1. Các nguyên tố hoá học phổ biến trong vỏ Trái đất. Nguyên tố % trọng lượng toàn vỏ % thể tích so với toàn vỏ O 46,60 93,77 Si 27,72 0,86 Al 8,13 0,47 Fe 5,0 0,43 Mg 2,09 0,29 Ca 3,63 1,03 Na 2,83 1,32 K 2,59 1,83 Như vậy, 8 nguyên tố hoá học phổ biến trên chiếm 99% trọng lượng thạch quyển. Nếu cộng thêm 4 nguyên tố H, Ti, C, Cl thì dãy 12 nguyên tố này chiếm tới 99,67% trọng lượng thạch quyển. 80 nguyên tố hoá học tự nhiên còn lại của bảng tuần hoàn chỉ chiếm 0,33% trọng lượng vỏ Trái đất. b, Thành phần của thạch quyển Thạch quyển có 2 thành phần quan trọng là: - Đá và các khoáng vật - Đất * Đá và các khoáng vật tự nhiên - Khoáng vật là những đơn chất hoặc hợp chất hoá học trong thiên nhiên, xuất hiện do kết quả hoạt động của những quá trình lí – hoá khác nhau xảy ra trong vỏ Trái Đất hoặc trên bề mặt Trái Đất. Trong thiên nhiên, đa số khoáng vật ở trạng thái rắn và có đặc tính lí – hoá riêng biệt (thành phần cấu tạo, màu sắc, độ cứng, tỉ trọng ). Các khoáng vật là các đơn chất như vàng, kim cương hoặc các hợp chất như canxit, thạch anh, mica 10
11. - Đá là tập hợp có quy luật của một hay nhiều loại khoáng vật, chiếm phần chủ yếu trong cấu tạo của vỏ Trái Đất. Về nguồn gốc hình thành, các loại đá thuộc ba nhóm: - Đá macma được hình thành do kết quả nguội lạnh của khối vật chất nóng chảy, là hỗn hợp của nhiều chất trong lòng Trái Đất. Đá macma là loại đá rất cứng, gồm nhiều loại như đá granit, đá badan Ở nước ta có nhiều khối núi đá macma lớn như Tam Đảo, Hoàng Liên Sơn, Bạch Mã - Đá trầm tích được hình thành trong các miền trũng, do sự lắng tụ và nén chặt các vật liệu vụn nhỏ như sét, cát, sỏi, cuội và xác sinh vật. Đặc điểm của đá này là có chứa hoá thạch và có sự phân lớp Đá trầm tích gồm đá vôi, đá sét, đá phiến, cát kết, các loại than - Đá biến chất được thành tạo từ đá macma hoặc đá trầm tích bị biến đổi tính chất (thành phần hoá học, cấu trúc ) do tác động của nhiệt, áp suất Đá biến chất gồm đá gơnai, đá hoa, đá phiến mica - Các tính toán của các nhà địa chất cho thấy: theo thành phần trọng lượng, các đá trong vỏ trái đất có tỷ lệ phân bố như sau: đá macma chiếm 65%, đá biến chất 25% và đá trầm tích 10% trọng lượng. * Đất - Đất - thổ nhưỡng (Soil) là lớp ngoài cùng của thạch quyển, bị biến đổi tự nhiên dưới tác động tổng hợp của nước, không khí, sinh vật. - Các thành phần chính của đất là chất khoáng, nước, không khí, mùn và các loại sinh vật từ vi sinh vật đến côn trùng, chân đốt Thành phần chính của đất như sau: - Các hạt khoáng chất : 40% - Nước : 35% - Không khí : 20% - Humic : 5% - Đất có cấu trúc hình thái rất đặc trưng, xem xét một phẫu diện đất có thể thấy sự phân tầng cấu trúc từ trên xuống dưới như sau: + Tầng thảm mục và rễ cỏ được phân huỷ ở mức độ khác nhau. 11
12. + Tầng mùn thường có mầu thẫm hơn, tập trung các chất hữu cơ và dinh dưỡng đất. + Tầng rửa trôi do một phần vật chất bị rửa trôi xuống tầng dưới. + Tầng tích tụ chứa các chất hoà tan và hạt sét bị rửa trôi từ tầng trên. + Tầng đá mẹ bị biến đổi ít nhiều nhưng vẫn giữ được cấu tạo của đá. + Tầng đá gốc chưa bị phong hoá hoặc biến đổi. - Các nguyên tố hóa học trong đất tồn tại dưới dạng hợp chất vô cơ, hữu cơ có nguồn gốc chủ yếu từ đá mẹ. Hàm lượng các nguyên tố hóa học của đất biến động rộng và phụ thuộc vào quá trình hình thành đất. Theo hàm lượng và nhu cầu dinh dưỡng đối với cây trồng, các nguyên tố hóa học của đất được chia thành 3 nhóm: + Nguyên tố đa lượng: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, P, S, N, C, H + Nguyên tố vi lượng: Mn, Zn, Cu, B, Co + Nguyên tố phóng xạ: U, Th, Ra 2.1.1.3. Vai trò của thạch quyển đối với sự sống trên TĐ - Thạch quyển là địa bàn sinh sống của con người và nhiều loài sinh vật - Thạch quyển cung cấp cho con người nhiều loại tài nguyên quan trọng và có giá trị như đất, đá, các loại khoáng sản, nguồn năng lượng như địa hạch. 2.1.2. Thuỷ quyển 2.1.2.1. Sự phân bố thuỷ quyển trên Trái đất Thuỷ quyển là lớp vỏ lỏng không liên tục bao quanh Trái đất gồm: Nước ngọt, nước mặn ở cả ba trạng thái rắn, lỏng và hơi. Thuỷ quyển bao gồm: - Đại dương, biển chiếm 97,4 % khối lượng TQ - Băng tuyết chiếm 1,98 % khối lượng TQ - Nước ngầm chiếm 0,6 % khối lượng TQ - Ao hồ, sông ngòi, suối, hơi nước chỉ chiếm 0,02% Ranh giới trên của thuỷ quyển là mặt nước của các đại dương, ao, hồ. Ranh giới dưới của thuỷ quyển khá phức tạp, từ đáy các đại dương có độ sâu sâu hàng chục km cho đến vài chục cm ở các vùng đất ngập nước. Trong tổng diện tích bề mặt Trái đất 510 triệu km2, thuỷ quyển chiếm 70,8% tức 361 triệu km2. Độ sâu trung bình của thuỷ quyển là 3.800 m. Thuỷ quyển phân bố không đều trên bề mặt Trái đất, ở Nam bán cầu là 80,9%, ở Bắc bán cầu là 60,7%. 12
13. Bề mặt Trái đất có độ nghiêng chung về phía các biển hoặc đại dương được gọi là phần rìa. Các miền kín trong đất liền, không lưu thông với đại dương gọi là miền không lưu thông. Các sông suối nhỏ trên các sườn có xu hướng nhập lại với nhau hình thành sông lớn và hệ thống sông chảy theo hướng dốc chung của địa hình. 2.12.2. Thành phần và tính chất của thủy quyển a, Biển và đại dương Đại dương chiếm phần quan trọng của Trái đất, được chia thành Thái Bình Dương, Ấn Độ Dương, Đại Tây Dương và Bắc Băng Dương. Bảng 2.2. Các đặc trưng cơ bản của đại dương Thế giới Các đại dương Diện tích Thể tích Độ sâu trung Triệu km2 % 106km3 bình (m) Thái Bình Dương 178,7 49,5 707,1 3957 Ấn Độ Dương 76,2 21,0 284,6 3736 Đại Tây Dương 91,6 25,4 330,1 3602 Bắc Băng Dương 14,8 4,1 16,7 1131 Tổng cộng 361,3 100 1338,5 3704 Trong phạm vi của các đại dương, người ta thường chia ra các vùng biển có diện tích nhỏ hơn như biển Ban Tích, biển Bắc, biển Đông, biển Nam Trung Hoa Tuy nhiên, có một số biển không có liên hệ với đại dương như biển Caxpi, biển Aran. Theo độ sâu trong vùng chuyển tiếp giữa biển và lục địa, địa hình đáy biển được chia thành: Thềm lục địa, đáy biển, vực biển và các dãy núi giữa đại dương. 0 m Thềm lục địa Lục địa 200 m Dốc lục địa Đáy biển 2000 m Vực biển 6000 m 13
14. Hình 2.2. Cấu trúc hình thái đáy biển và đại dương * Các đặc trưng vật lý của nước biển bao gồm tỷ trọng, nhiệt độ, sự truyền bức xạ ánh sáng Mặt trời, mực nước biển. - Tỷ trọng nước biển là trọng lượng của một đơn vị thể tích nước ở nhiệt độ 17,50C hoặc 00C. Tỷ trọng nước biển thường dao động trong khoảng 1,0275  1,022 tuỳ thuộc vào độ muối. - Nhiệt độ của nước biển không đồng đều và phụ thuộc vào vị trí địa lý, điều kiện khí hậu, sự cân bằng nhiệt. Nhiệt độ trung bình năm trên toàn bộ bề mặt đại dương là 17,50C, nóng nhất là ở biển Đỏ và vịnh Pecxich 35,60C, lạnh nhất là Bắc Băng Dương 0,750C. Nhiệt độ nước biển giảm dần theo độ sâu nhưng không thấp hơn 00C. - Khi xuyên vào khối nước biển, cường độ ánh sáng Mặt trời giảm dần, độ sáng rõ trong khoảng độ sâu 0  200m, sáng mờ trong khoảng 200  1000m và hoàn toàn tối đen ở độ sâu hơn 1000m. - Vào thời kỳ băng hà lớn cách đây 18.000 năm, mực nước biển thế giới xuống thấp hơn 100m so với ngày nay. * Nước biển thường chứa hầu hết các nguyên tố hóa học vỏ Trái đất với nồng độ khác nhau, trong đó muối kiềm và kiềm thổ có nồng độ lớn nhất. Trung bình, một lít nước biển chứa 35g muối các loại, chủ yếu là N aCl. Độ muối của nước biển thay đổi đổi phụ thuộc vào vị trí địa lý của biển, nguồn cung cấp nước từ lục địa và mức độ bốc hơi. Độ muối toàn phần ( S ‰) của nước biển: S ‰ = 0,030 + 1,805 Cl‰ Hàm lượng khí hòa tan trong một lít nước biển như sau: O2 : 0  9mg Tổng CO2 : 34 56mg -4 N2 : 8,4  14,5mg He và Ne : 1,7  10 mg Ar : 0,2  0,4mg H2S : 0  22mg b, Nước ngọt lục địa Nước ngọt lục địa là một thành phần khác của thuỷ quyển trên lục địa. M ặc dù chúng có khối lượng bé nhưng có vai trò cực kỳ to lớn đối với đời sống trên Trái đất. Đây là nguồn cung cấp nước ngọt chủ yếu của Trái đất, giữ vai trò điều hòa khí hậu của lục địa, tạo ra và dự trữ năng lượng sạch của con người. Nước ngọt lục địa gồm các dòng chảy, nước ngầm và nước ao hồ, hơi nước trong khí quyển. 14
15. Nước bề mặt chứa nhiều chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng có gốc khoáng. 2- 2- - - +2, +2 Nước sông chứa một số thành phần như: CO 3 , SO 4 , Cl , SiO2, NO3 , Ca , Mg , + + Na , K , (FeAl2)O3. Nước ngầm chứa trong lòng đất có vị trí quan trọng đối với thực vật và con người. Nguồn nước này thường xuyên được bổ sung và thay thế bằng nước mưa và các dòng chảy khác. Theo độ sâu phân bố, chia nước ngầm thành: Nước ngầm tầng mặt và nước ngầm tầng sâu. Nước ngầm tầng mặt thường không có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt. Do vậy, thành phần và mực nước biền đổi nhiều, phụ thuộc vào trạng thái của nước mặt, loại này rất dễ bị ô nhiễm. Nước ngầm tầng sâu thường nằm trong lớp đá xốp được ngăn cách bên trên và phía dưới bởi các lớp không thấm nước. Theo không gian phân bố, một lớp nước ngầm tầng sâu thường có ba vùng chức năng: - Vùng thu nhận nước - Vùng chuyển tải nước - Vùng khai thác nước có áp c, Băng tuyết Băng là một thành phần quan trọng của thuỷ quyển, tập trung chủ yếu ở hai cực Trái đất. Theo các số liệu thống kê hiện nay, khối lượng băng trên Trái đất chiếm trên 75% tổng lượng nước ngọt và gần 2% khối lượng thuỷ quyển. Băng tập trung nhiều nhất ở châu Nam cực, với chiều dày hàng chục km và tuổi địa chất hàng vạn năm. Hơn 1/3 năng lượng M ặt trời được mặt đất hấp thụ để tạo thành vòng tuần hoàn của nước. 2.1.2.3. Vai trò của thủy quyển đối với sự sống trên TĐ - Thủy quyển cung cấp cho con người nhiều loại khoáng sản có giá trị: dầu mỏ, các kim loại, cát, muối ăn - Thủy quyển cung cấp cho con người và các sinh vật trên TĐ nguồn nước để duy trì cuộc sống và tiến hành các hoạt động sản xuất. - Thủy quyển đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa khí hậu trên hành tinh chúng ta thông qua việc vận chuyển nước trong chu trình tuần hoàn của nước. 2.1.3. Khí quyển (Atmosphere) 2.1.3.1. Sự hình thành khí quyển. Khí quyển Trái Đất được hình thành do sự thoát hơi nước, các chất khí từ thuỷ quyển và thạch quyển. Thời kỳ đầu, khí quyển chủ yếu gồm hơi nước, 15
16. amoniac, mêtan, các loại khí trơ và hydro. Dưới tác dụng phân hủy của tia sáng M ặt trời, hơi nước bị phân hủy thành ôxy và hydro. Ôxy tác dụng với amoniac và mêtan tạo ra khí N2 và CO 2. Quá trình tiếp diễn, một lượng H2 nhẹ mất vào khoảng không vũ trụ, khí quyển còn lại chủ yếu là hơi nước, nitơ, CO 2 , một ít ôxy. Thực vật xuất hiện trên Trái đất cùng với quá trình quang hợp đã tạo nên một lượng lớn ôxy và giảm đáng kể nồng độ CO 2 trong khí quyển. Sự phát triển mạnh mẽ của động thực vật trên Trái đất cùng với sự gia tăng bài tiết, phân hủy xác chết động thực vật, phân huỷ yếm khí của vi sinh vật đã làm cho nồng độ khí N 2 trong khí quyển tăng lên nhanh chóng, đạt tới thành phần khí quyển như hiện nay. 2.1.3.2. Cấu trúc của khí quyển Khí quyển Trái đất nói chung là trong suốt nên chúng ta không có cảm giác là chúng ta đang ở trong khí quyển, nhưng khí quyển lại khẳng định sự tồn tại của mình thông qua các hiện tượng như gió, mưa, giông tố, bão, sự nóng rát vào mùa hè và sự rét cóng vào mùa đông. Khí quyển trái đất tương đối đồng nhất theo phương nằm ngang và có cấu trúc phân lớp với các tầng đặc trưng từ dưới lên trên như sau: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung gian, tầng nhiệt, tầng điện ly. Có thể chia khí quyển trái đất làm hai phần: phần trong gồm tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung gian và tầng nhiệt; phần ngoài là tầng điện ly. Mỗi tầng của khí quyển được đặc trưng bởi mức xác định của nhiệt độ và áp suất với những đặc điểm riêng biệt của những hiện tượng vật lý, hoá học. Các tầng được phân cách bởi những lớp mỏng gọi là lớp tạm dừng. a, Tầng đối lưu (trosposphere) Tầng đối lưu chính là không gian mà chúng ta đang sống, là tầng thấp nhất của khí quyển, ở đó luôn có chuyển động đối lưu của khối không khí bị nung từ mặt đất, vì vậy thành phần khí quyển khá đồng nhất. Ranh giới trên của tầng đối lưu trong khoảng 7-8 km ở hai cực và 16 -18 km ở vùng xích đạo. Tầng này chiếm khoảng 70% khối lượng khí quyển, 100% hơi nước. Thành phần chủ yếu của tầng đối lưu là N2, CO2, O2, Ar, hơi nước, bụi. Nhiệt độ tầng đối lưu thay đổi từ +400C đến -500C, trung bình cứ lên cao 100m nhiệt độ giảm 0,60C. Khu vực lạnh nhất trên cùng tầng đối lưu có nhiệt độ trung bình là -560C được gọi là đỉnh tầng đối lưu (điểm tropopause). Phản ứng quan trọng trong tầng đối lưu là phản ứng tổng hợp quang hoá và phản ứng cố định Nitơ tổng hợp đạm. Trong tầng này có sự xáo trộn các dòng hỗn hợp, những đám mây hơi nước do sự chênh lệch nhiệt độ ở các vùng khác nhau hay do các dòng khí chuyển động theo cả chiều ngang và chiều thẳng đứng do vậy tầng này quyết định khí hậu của 16
17. Trái đất, các chất ô nhiễm cũng dễ dàng bị pha loãng hay biến đổi và phát tán trong tầng này. Lớp tạm dừng (dao động khoảng 1km) ngăn tầng này và tầng bình lưu. b, Tầng bình lưu (Stratosphere) Tầng bình lưu nằm trên tầng đối lưu với danh giới trên dao động trong khoảng độ cao 50 km. Không khí tầng bình lưu loãng hơn, ít chứa bụi và các hiện tượng thời tiết. Thành phần chủ yếu là O3, N 2, O 2 và một số gốc hoá học khác. Phản ứng chủ yếu ở tầng này là các phản ứng quang hoá O 3, O2, NO, NO2, H2O sinh ra các gốc hoạt hoá. Khác với tầng đối lưu, nhiệt độ ở tầng bình lưu tăng theo chiều cao, nhiệt độ thay đổi từ -56OC đến -2OC. Ở độ cao khoảng 25 km trong tầng bình lưu tồn tại một lớp không khí Ôzôn (O 3), thường được gọi là tầng Ôzôn. Do Ôzôn hấp thụ tia tử ngoại và toả nhiệt làm tăng nhiệt độ tầng bình lưu: hy O3 O2 + O + Q λ= 220 - 330nm Ở tầng bình lưu sự xáo trộn chậm do vậy chất ô nhiễm sẽ ở lại đây lâu hơn tầng đối lưu. c, Tầng trung gian (Mesosphere) Tầng trung gian có độ cao từ 50 km đến 85 km và có nhiệt độ thay đổi từ - 20C đến -920C. Trong tầng này nhiệt độ giảm theo độ cao do thiếu các thành phần hấp + + + thụ nhiệt đặc biệt là ôzôn. Thành phần chủ yếu là: NO , O2 , O , N2. d, Tầng nhiệt (Thermosphere) Tầng nhiệt hay còn gọi là tầng ion nằm ở độ cao từ 85 km đến 500 km có không khí rất loãng và có nhiệt độ tăng từ -920C đến 12000C. Trong tầng nhiệt, do tác dụng của bức xạ mặt trời, nhiều phản ứng hóa học xảy ra với ôxy, ôzôn, nitơ, ôxyt nitơ, hơi nước, CO 2 chúng bị phân tách thành các + + + - -2 - - nguyên tử, sau đó bị Ion hóa thành các Ion O2 , O , O, NO , e , CO3 , NO2 , NO3 e, Tầng điện ly (Exosphere) Từ độ cao 500 km trở lên gọi là tầng điện ly. Do tác động của tia tử ngoại, các phân tử không khí loãng trong tầng này bị phân huỷ thành các điện tử tự do và ion hoá thành các ion dẫn điện. Tầng điện ly là nơi xuất hiện cực quang và phản xạ các sóng ngắn vô tuyến, thành phần chủ yếu của tầng này là O+, He+, H +. Bảng 2.3. Thành phần khí quyển 17
18. Thành phần lớn (%) Thành phần nhỏ (%) Thành phần vết (ppm) Nitơ 78,09 Argon 9,34.10-1 Neon 18,2 -2 Ôxy 20,94 CO 2 3,25.10 Hêli 5,24 Hơi nước 0,1 Mêtan 2,0 Krypton 1,14 Ôxit Nitơ 0,25 Hyđro 0,5 Xênôn 0,087 SO 2 0,0002 NH3 0,01 NO2 0,1 CO 0,12 2.1.3.3. Vai trò của khí quyển đối với sự sống trên Trái đất - Khí quyển là nguồn cung cấp O2 và CO 2 cần thiết cho sự sống trên TĐ, cung cấp Nitơ cho quá trình cố định đạm ở thực vật hay sản xuất phân đạm cho nông nghiệp. - Khí quyển còn là môi trường để vận chuyển nước từ đại dương vào đất liền, tham gia vào quá trình tuần hoàn nước. - Khí quyển đóng vai trò quan trọng trong việc giữ cân bằng nhiệt lượng của TĐ thông qua quá trình hấp thụ tia tử ngoại phát xạ từ M T đến và phản xạ tia nhiệt từ mặt đất lên. 2.1.4. Sinh quyển (Biosphere) 2.1.4.1. Khái niệm sinh quyển Sinh quyển là phần Trái đất trên đó có sự sống. Sinh quyển trải dài từ đáy biển, ở khoảng 11.000m dưới mặt nước biển tới đỉnh núi cao, có thể tới 9.000m, bao gồm những phần nằm trong khí quyển, thuỷ quyển, thạch quyển. Theo học thuyết về sinh quyển của nhà địa hóa lỗi lạc người Nga V. I. Vernatxki đề xướng năm 1926 thì sinh quyển là lớp vỏ sống của Trái đất, một hệ thống động vô cùng phức tạp với số lượng lớn các yếu tố ngẫu nhiên và nhiều quá trình mang đặc điểm xác suất. 18
19. Trong thành phần của sinh quyển có tầng đối lưu của khí quyển, toàn bộ thuỷ quyển, một phần thạch quyển cho tới các lớp nhiệt độ 1000C. Như vậy sinh quyển là toàn bộ thế giới sinh vật cùng với các yếu tố của môi trường bao quanh chúng trên Trái đất, bao gồm cả các hoạt động của sinh vật đã, đang và sẽ tồn tại trên vỏ Trái đất. Trong sự hình thành sinh quyển có sự tham gia tích cực của các yếu tố bên ngoài như năng lượng M ặt trời, sự nâng lên hạ xuống của vỏ Trái đất, các quá trình tạo núi, băng hà 2.1.4.2. Cấu trúc của sinh quyển - Sinh quyển có các thành phần hữu sinh và vô sinh có quan hệ chặt chẽ và tương tác phức tạp với nhau. + Khác với các quyển vật lý vô sinh, sinh quyển ngoài vật chất và năng lượng còn chứa các thông tin sinh học có tác dụng duy trì cấu trúc và cơ chế tồn tại và phát triển của các vật sống. Dạng thông tin phức tạp và phát triển nhất là trí tuệ con người. Trí tuệ tác động ngày càng mạnh mẽ đến sự tồn tại và phát triển của Trái đất. + Sinh quyển khác với các quyển trên vì nó không có giới hạn rõ rệt vì nó nằm trong cả ba thành phần môi trường kể trên và không hoàn toàn liên tục vì sự sống chỉ tồn tại và phát triển trong những điều kiện nhất định. - Sự sống phân bố không đồng đều trong sinh quyển. Trên những đỉnh núi cao, sự sống chỉ có những bào tử ở trạng thái ngủ của vi khuẩn hoặc nấm. Dưới các đáy sâu nhất của đại dương cũng hầu như không có sự sống. Sự sống thực chất chỉ tập trung vào một dải hẹp trong phạm vi từ 200m dưới mặt biển tới khoảng 6000m trên mặt biển. Năng lượng cung cấp cho sự sống trong sinh quyển được lấy từ M ặt trời. Vật chất cấu tạo nên vật sống được lấy từ đất, nước, không khí. - Sinh quyển được chia thành các sinh đới (Biom) Sinh đới là những vùng rộng lớn với những đặc thù nhất định về khí hậu, chủ yếu là nhiệt đới, lượng mưa, sự phong phú về động thực vật trong phạm vi sinh đới. Nhiệt độ và lượng mưa là hai nhân tố sinh thái quan trọng với sự hình thành của các sinh đới còn được gọi là hệ sinh thái vĩ mô. Sự sống trong các sinh đới thường xuyên biến động, hoàn chỉnh, thích nghi. Có thể phân loại các sinh đới như sau: + Sinh đới đồng rêu vùng cực (Biom Tundra) + Sinh đới đỉnh núi cao (Biom) + Sinh đới rừng + Sinh đới thảo nguyên 19
20. + Sinh đới Savan + Sinh đới sa mạc + Sinh đới thuỷ (Sinh đới vùng nước và các đới thuỷ sinh) Mỗi sinh đới lại có thể phân thành các hệ sinh thái. 2.2. CHỨC NĂNG CỦA MÔI TRƯỜNG Môi trường sống có các chức năng cơ bản sau: - Môi trường là không gian sống của con người và các loài sinh vật. - Môi trường là nơi lưu giữ và cung cấp tài nguyên cần thiết cho cuộc sống và hoạt động sản xuất của con người. - Môi trường là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra trong cuộc sống và hoạt động sản xuất của mình. 2.2.1. Môi trường là không gian sống của con người thế giới sinh vật (habitat) Trong cuộc sống của mình, con người và các sinh vật đều có nhu cầu về một không gian nhất định để phục vụ cho các hoạt động sống như: Không gian để ở (Ví dụ: Nhà ở, tổ, ổ ), không gian để sản xuất (ví dụ: Đất để trồng lương thực, không gian săn mồi ), không gian để phục hồi chất lượng môi trường sống (ví dụ: Thảm thực vật, sông hồ, biển ) Trong một ngày trung bình mỗi người đều cần 4m3 không khí sạch để hít thở, 2,5 lít nước để uống, một lượng lương thực thực phẩm tương tương 2000 – 2500 cal. Để đáp ứng những nhu cầu này môi trường phải có một phạm vi không gian nhất định và phải đảm bảo các tiêu chuẩn nhất định về các yếu tố vật lý, hoá học và sinh học. Nhu cầu về không gian sống của con người thay đổi theo trình độ kỹ thuật và công nghệ sản xuất. Trình độ phát triển của con người càng cao thì nhu cầu về không gian để ở và không gian sản xuất càng giảm. Tuy nhiên do sự bùng nổ dân số trong những năm gần đây dẫn đến nhu cầu về không gian để ở và không gian sản suất của loài người tăng rất nhanh và làm suy giảm diện tích không gian sống bình quân của con người trên Trái đất. Bảng 2.4. Diện tích đất bình quân đầu người trên thế giới theo thời gian (ha/người) Nguồn:Lê Thác Cán, 1996 Năm - 106 - 105 - 104 0 1650 1840 1930 1994 2010 (CN) Dân số 0,125 1,0 5,0 200 545 1.000 2.000 5.000 7.000 (triệu 20
21. người) Diện tích 120.000 15.000 3.000 75 27,5 15 7,5 3,0 1,88 (ha/người) Để đáp ứng nhu cầu về không gian ở và sản xuất con người đã chuyển đổi các loại không gian của môi trường như chặt phá rừng để trồng trọt, san lấp cáo ao hồ lấy đất ở Tuy nhiên con người luôn cần một không gian nhất định để phục hồi chất lượng môi trường. Việc giảm các loại không gian phục hồi chất lượng môi trường đã làm cho chất lượng không gian sống của con người bị suy giảm. Có thể phân loại chức năng không gian sống của con người thành các dạng cụ thể sau: - Chức năng xây dựng: Cung cấp mặt bằng và nền móng cho các đô thị, khu công nghiệp, kiến trúc hạ tầng và nông thôn. - Chức năng vận tải: Cung cấp mặt bằng, khoảng không gian và nền móng cho giao thông đường bộ, đường thuỷ và đường không. - Chức năng sản xuất: Cung cấp mặt bằng và các điều kiện tự nhiên cho sản xuất nông -lâm- ngư nghiệp. - Chức năng giải trí của con người: Cung cấp mặt bằng, không gian cho các hoạt động giải trí của con người như các danh lam thắng cảnh 2.2.2. Môi trường là nơi lưu giữ và cung cấp tài nguyên cho con người Chức năng thứ hai của môi trường là cung cấp mọi tài nguyên cần thiết cho đời sống, sản xuất và mọi hoạt động khác của con người. Môi trường là nơi con người khai thác mọi nguồn vật liệu và năng lượng cần thiết cho hoạt động sản xuất và cuộc sống như: Đất, nước, không khí, khoáng sản và các dạng năng lượng như: Gỗ, củi, nắng, gió. Mọi sản phẩm công, nông, ngư nghiệp, văn hóa, du lịch của con người đều bắt nguồn từ các dạng vật chất tồn tại trên Trái đất và không gian bao quanh Trái đất. Theo nghĩa rộng tài nguyên (resources) là của cải, nghĩa là tất cả những gì có thể dùng vào một mục đích hành động nào đó. Trong khoa học môi trường tài nguyên là tất cả những gì có trong thiên nhiên và trong xã hội có thể phục vụ cuộc sống, sản xuất và các hoạt động khác của con người. - Tài nguyên có thể phân thành hai loại chính: + Tài nguyên con người + Tài nguyên thiên nhiên 21
22. Tài nguyên con người là sức lao động chân tay, trí óc, tổ chức, thể chế xã hội, tập quán, tín ngưỡng đem lại cho xã hội sức mạnh và khả năng hành động có hiệu quả hơn hành động cá thể. Đội ngũ, công nhân, cán bộ, người quản lý, luật pháp, cơ chế quản lý kinh tế, đoàn thể xã hội, tôn giáo là những tài nguyên con người. Tài nguyên thiên nhiên lại phân thành: Tài nguyên đất, tài nguyên nước, tài nguyên sinh vật, tài nguyên khoáng sản, tài nguyên năng lượng, tài nguyên thông tin di truyền (phân loại theo vật chất cấu tạo). Tuy nhiên phân loại như vậy chỉ là một hình thức quy ước vì giữa các dạng tài nguyên có quan hệ rất chặt chẽ, trong một dạng này lại có dạng khác. Một cách khái quát hơn có thể phân tài nguyên thiên nhiên thành tài nguyên năng lượng và tài nguyên vật liệu, tài nguyên thông tin. + Tài nguyên vật liệu là những tài nguyên cấu tạo bắng các nguyên tố vật chất có ở trên Trái đất. + Tài nguyên năng lượng bao gồm năng lượng Mặt trời và các dẫn xuất của nó như năng lượng nước, gió, sóng + Tài nguyên thông tin thiên nhiên có thể là tài nguyên di truyền sinh học nằm trong gen các sinh vật đến thực vật và động vật. Việc khai thác nguồn tài nguyên của con người đang có xu hướng làm tài nguyên không tái tạo bị cạn kiệt, tài nguyên tái tạo không được phục hồi, dẫn đến cạn kiệt tài nguyên và suy thoái môi trường. Với sự phát triển khoa học kỹ thuật con người ngày càng tăng cường khai thác các dạng tài nguyên mới và gia tăng số lượng khai thác làm chất lượng môi trường sống của con người ngày một suy giảm. Nhân loại hiện đang đứng trước cuộc khủng hoảng to lớn về tài nguyên. Diện tích rừng trên thế giới ngày càng thu hẹp nên nhiều động thực vật không còn nơi sinh sống cũng bị tiêu diệt, nhiều loài đã bị tiệt chủng. Theo số liệu của FAO năm 1980 cho thấy hàng năm có 11,4 triệu ha rừng nhiệt đới bị tàn phá, nhiều nhất ở Châu Mỹ Latinh và Châu Á. Brazil bị mất rừng hàng năm khoảng 1,7 triệu ha, Ấn Độ có năm lên đến 1,5 triệu ha, Inđônêxia 900.000 ha, Thái Lan 379.000 ha, Việt Nam 200.000 ha/năm. Trong 200 năm thế giới mất 600 triệu ha rừng. Sự tiêu thụ tài nguyên trên thế giới là không công bằng. Ví dụ: Nước Mỹ dân số không bằng 1/4 dân số Trung Quốc nhưng tiêu thụ lượng thép gấp 2 lần, chì gấp 5 lần và niken gấp 10 lần. Môi trường còn là nơi lưu giữa và cung cấp các dạng thông tin cho con người như: 22
23. - Ghi chép và lưu trữ lịch sử địa chất, lịch sử tiến hóa của vật chất và sinh vật, lịch sử xuất hiện và phát triển văn hóa của loài người. - Cung cấp các chỉ thị không gian và tạm thời mang tính báo động sớm các nguy hiểm đối với con người và các sinh vật sống trên Trái đất như: Các phản ứng sinh lý của cơ thể sống trước khi xảy ra các tai biến thiên nhiên và hiện tượng thiên nhiên đặc biệt như: bão, động đất - Lưu trữ và cung cấp cho con người sự đa dạng các nguồn gen, các loài động thực vật, các hệ sinh thái tự nhiên và nhân tạo, các vẻ đẹp và cảnh quan có giá trị thẩm mỹ, tôn giáo và văn hóa khác. 2.2.3. Môi trường là nơi tiếp nhận và biến đổi chất thải của con người Tất cả các sinh vật trong quá trình sinh sống đều đưa vào môi trường sống các chất thải. Đó là những chất bài tiết từ quá trình tiêu hoá, hô hấp, những tế bào chết, những bộ phận của cơ thể không còn được dùng nữa hoặc xác của sinh vật sau khi chết. Con người thải ra chất thải với khối lượng lớn trong quá trình sản xuất và tiêu dùng ở các dạng rắn, lỏng, khí thường được đưa trở lại môi trường. Tại đây nhờ hoạt động của vi sinh vật và các thành phần môi trường khác, chất thải sẽ biến đổi trở thành các dạng ban đầu theo những chu trình sinh địa hoá phức tạp. Khả năng tiếp nhận và phân huỷ chất thải của môi trường trong điều kiện chất lượng môi trường khu vực tiếp nhận không thay đổi, được gọi là khả năng nền (bufferca ) của môi trường. Khi lượng chất thải lớn hơn khả năng nền, hoặc thành phần của chất thải khó phân huỷ và xa lạ với sinh vật, thì chất lượng môi trường sẽ bị suy giảm và môi trường có thể bị ô nhiễm. Có thể phân loại chi tiết chức năng này thành : - Chức năng biến đổi lý hoá: Pha loãng, phân huỷ hoá học nhờ ánh sáng mặt trời, tách chiết các vật thải và độc tố bởi các thành phần môi trường. - Chức năng biến đổi sinh hóa: Sự hấp thụ các chất dư thừa, sự tuần hoàn của chu trình Cácbon, chu trình Nitơ, phân huỷ chất thải nhờ vi khuẩn, vi sinh vật. - Chức năng biến đổi sinh học: Khoáng hóa các chất thải hữu cơ, mùn hóa 23
24. CHƯƠNG 3 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 3.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ Ô NHIỄM KHÍ QUYỂN 3.1.1. Khái niệm ô nhiễm không khí - Ô nhiễm không khí là sự có mặt của chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự toả mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi), gây biến đổi khí hậu và ảnh hưởng tới sức khoẻ của con người và sinh vật. Chất gây ô nhiễm là chất có trong khí quyển ở nồng độ cao hơn nồng độ bình thường của nó trong không khí hoặc chất đó thường không có trong không khí. Đó là những vật chất như khí, khói, bụi, mù, hơi nước Khi làm cho không khí bị ô nhiễm sẽ ảnh hưởng đến đời sống của người và sinh vật. Sự ô nhiễm không khí là kết quả của việc thải ra các khí, hơi, giọt và các lượng khí khác có nồng độ vượt quá thành phần bình thường của không khí, gây nên các tác động có hại hoặc gây sự khó chịu (do mùi, do bụi ) 3.1.2. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí Nguồn: Là nơi mà từ đó phát sinh chất gây ô nhiễm (tác nhân ô nhiễm), có thể là một điểm, ví dụ ống khói nhà máy, ống xả ô tô, xe máy. Nguồn cũng có thể là một điểm rộng. Tác nhân gây ô nhiễm xâm nhập từ nguồn vào khí quyển, ngấm dần vào đất hoặc bề mặt ngoài của thực vật, vào sông hồ, ao, suối. Các tác nhân gây ô nhiễm di chuyển nhờ gió và vận tốc mất dần của chúng gọi là bán chu kỳ (nghĩa là thời gian cần thiết để mất một nửa số lượng tác nhân). Có 2 nguồn cơ bản gây ô nhiễm môi trường không khí: là nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo 3.1.2.1. Nguồn thiên nhiên - Sự va chạm và cháy của các thiên thạch trong vũ trụ. Quả đất quay cùng với hệ thống các hành tinh khác trong vũ trụ, trên quỹ đạo của mình gặp phải “mây bụi” và các thiên thể khác, một bộ phận mây lang thang với tốc độ vũ trụ, một bộ phận của mây bụi không thể thoát ra khỏi lực hút của quả đất và mây lang thang với tốc độ vũ trụ rồi cuối cùng nhập vào khí quyển. Có giả thuyết cho rằng chính hiện tượng cháy sáng trong đêm tối ở tốc độ cao một vài chục đến một vài trăm km chính là nhờ có một phần tham gia của các bụi này. Hiện tượng này thường xảy ra trong thời gian quả đất đi qua những “suối thiên thạch”. Có những thiên thạch lớn rơi vào khí quyển rồi tự bùng cháy do ma sát, ở nhiệt độ 24
25. nóng chảy tan ra nước rồi bốc hơi. Hiện tượng này ta nhìn thấy được bởi đường bay thành một vết sáng trên trời (ta thường gọi là sao băng). - Hoạt động của núi lửa Trên thế giới có nhiều núi lửa đã tắt và đang hoạt động, những khu vực có nhiều núi lửa như: - Bờ biển, quần đảo và các đảo ở Thái Bình Dương, ở đây có khoảng 380 núi lửa đang hoạt động. - Đại Tây Dương và biển Địa Trung Hải có khoảng 75 núi lửa đang hoạt động. - Ấn Độ Dương và lục địa Chân Á có 30 núi lửa. Hiện nay trên toàn thế giới có khoảng 450 núi lửa đang hoạt động, trong đó có khoảng 80 núi lửa nằm dưới biển và đại dương. Núi lửa hoạt động phun ra nham thạch nóng và nhiều khói bụi giàu sunfua, mêtan và các loại khí khác, kim loại khác. Không khí chứa bụi lan tỏa đi rất xa vì nó phun lên rất cao. Thí dụ: Núi lửa ở Philipin hoạt động gây bụi ở thành phố Hồ Chí Minh. - Bão cát ở các hoang mạc khu đất trống đồi trọc Trên thế giới diện tích hoang mạc, đất trống đồi trọc rất lớn và ngày càng tăng do sự sử dụng thiếu hợp lý của con người. Những hoang mạc nổi tiếng thế giới như sa mạc Sahara ở Angeria Namibia với nhiều dài 14,5 km, chiều rộng 1,3 km và độ sâu 125 m. Các hoang mach tập trung nhiều nhất ở Trung á, Tây Nam á (ở các nước Irag, Iran, Saudi Arabi, Bắc và Trung Phi). Ngay ở Việt Nam diện tích đất trống, đồi trọc cũng khá lớn (13.130.000ha) riêng diện tích bãi cát, nền cát khoảng 128.000ha chiếm 0,997% diện tích toàn quốc. - Hoạt động phân hủy xác động thực vật chết Cây cối, động vật chết bị phân hủy là nguồn gây ô nhiễm mùi và vi khuẩn, vi rút. - Sự phát tán bụi phấn hoa. Gió mang bụi phấn hoa tới các cánh đồng lúa, cánh đồng hoa, vườn cây ăn quả vào mùa trổ hoa là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường. Nguồn này tuy không đáng kể nhưng trong một số trường hợp có thể gây phiển toái cho người và động vật, đặc biệt đối với những ngưòi bị dị ứng bụi phấn hoa. - Hiện tượng cháy rừng Trên thế giới, nạn cháy rừng thường xảy ra hầu như năm nào cũng có một vài vụ lớn hoặc ở Châu Á, Châu Mỹ, hoặc Châu Phi, Châu Úc. Gần đây (1997) vụ cháy rừng khủng khiếp ở Indonesia đã ảnh hưởng lớn tới kinh tế, môi trường của 25
26. đất nước này. Cháy rừng là nguồn thải bụi tro tàn, khí CO2, CO, khói vào bầu khí quyển. Tổng lượng tác nhân ô nhiễm có nguồn gốc thiên nhiên thường rất lớn, nhưng có đặc điểm là phân bổ tương đối đồng đều trên toàn thế giới, nồng độ của các tác nhân cũng không tập trung ở một vùng và thực tế con ngưòi và thực vật, động vật cũng đã làm quen với các tác nhân đó. 3.1.2.2. Nguồn gây ô nhiễm nhân tạo Nguồn gây ô nhiễm nhân tạo rất đa dạng nhưng chủ yếu là do hoạt động công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải và sinh hoạt của con người a, Nguồn ô nhiễm công nghiệp Nguồn ô nhiễm công nghiệp do hai quá trình sản xuất gây ra: - Quá trình đốt nhiên liệu thải ra rất nhiều khí độc đi qua các ống khói của các nhà máy đi vào không khí. - Do bốc hơi, rò rỉ, thất thoát trên dây truyền sản xuất sản phẩm và trên các đường ống dẫn tải. Đặc điểm của nguồn ô nhiễm do hoạt động công nghiệp là có nồng độ chất độc hại cao và tập trung trong khoảng không gian nhỏ và thường ở dạng hỗn hợp giữa khí và hơi độc hại. Mỗi một ngành công nghiệp, tuỳ theo dây chuyền sản xuất, nhiên liệu sử dụng, đặc điểm sản xuất, nguyên liệu sử dụng, sản phẩm mức độ cơ giới hoá mà lượng chất độc hại và loại chất độc hại là khác nhau. + Ngành nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện thường dùng nhiên liệu là than, xăng dầu các loại, các khí độc hại, bụi và hơi nóng thải ra không khí qua ống khói và các đường thải khác. + Ngành vật liệu xây dựng. Các nhà máy sản xuất xi măng, gạch, ngói, vôi, asphan, thủy tinh, sành sứ, bột đá có tác động nhiều đến môi trường không khí. Nguồn thải của nhà máy xi măng làm ô nhiễm môi trường rất lớn đặc biệt là ô nhiễm bụi và khí SO2. Các nhà máy thủy tinh, sành sứ thải ra lượng lớn HF. Các nhà máy gạch ngói, lò nung vôi thải ra bụi và các khí SO2, CO, CO2 và NOx rất độc. + Ngành hóa chất và phân bón Thải vào khí quyển rất nhiều chủng loại các chất độc hại ở dạng khí và dạng rắn, thậm chí các chất độc hại như axit nitơ, sunfua đioxit và bụi thải ra từ các cửa mái, từ các ống thông gió. Các nhà máy sản xuất sơn thải vào khí quyển các chất hòa tan như hơi xăng, toluen. 26
27. Các chất thải của phần lớn các nhà máy hóa chất có đặc trưng là đẳng nhiệt, nên nhiệt độ của khí thải chênh lệch nhỏ so với nhiệt độ không khí xung quanh nó, vì vậy nó bay đi không xa và thường tập trung ở gần nguồn. + Ngành dệt và giấy Nguồn gây ô nhiễm môi trường ở nhà máy dệt và giấy chủ yếu ở hai công đoạn: Công đoạn lò hơi do đốt than nên thải nhiều bụi khói và khí độc; công đoạn tẩy sạch và nhuộm sẽ bốc hơi các hóa chất độc hại. + Ngành luyện kim Đặc trưng các chất thải nhà máy luyện kim là rất nhiều bụi phát sinh trong công đoạn tuyển quặng, sàng lọc, đập nghiền quặng, bụi nhỏ, khói thoát ra từ lò cao, lò mactanh, lò luyện nhiệt, băng truyền và làm sạch mẫu đúc. Các hóa chất độc hại SO 2, NO x được sản sinh trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, bụi và CO sản sinh trong quá trình luyện gang. + Ngành thực phẩm Ngành thực phẩm gây ô nhiễm không khí bởi các khí CO2, CO, SO 2, NOx từ các công đoạn lò đốt than, nồi hơi. + Các xí nghiệp cơ khí Nguồn gây ô nhiễm chính ở xí nghiệp cơ khí là xưởng đúc và xưởng sơn. Các tác nhân ô nhiễm xưởng đúc có tính chất giống như ở các nhà máy luyện kim, còn xưởng sơn lại giống như các xưởng hóa chất. + Các nhà máy thuộc ngành công nghiệp nhẹ Do quá trình hóa học sản xuất và ứng dụng rộng rãi kỹ thuật dán ép các cấu kiện, nên hiện tại tính chất các chất thải cũng giống như các xí nghiệp hóa chất. Thí dụ: Nhà máy đóng giày hiện đang thải ra nhiều bụi da, sol khí sơn, quang dầu, amoniax, axêton, butilaxêtat đều là những tác nhân gây ô nhiễm. b, Nguồn ô nhiễm Giao thông vận tải Đây là nguồn gây ô nhiễm lớn đối với không khí. Các khí độc thông thường là CO, NOx, khí HC. Các loại xe ôtô còn gây ô nhiễm do bụi đất đá và các bụi hơi chì, khói rất độc qua ống xả. Tàu hỏa, tàu thủy chạy bằng than hay xăng dầu đều gây ô nhiễm môi trường tương tự như ôtô. Máy bay cũng là nguồn gây ô nhiễm bụi, hơi độc và tiếng ồn. Nếu so với các phương tiện giao thông khác thì chất thải do máy bay gây ra chỉ chiếm 2,5% tổng chất thải cacbon ôxit và 1% chất thải hydro cacbon. M áy bay siêu âm bay ở độ cao lớn thải ra nitơ ôxit gây nguy hiểm đối với phân tử ôzôn trên thượng tầng khí quyển. c, Nguồn ô nhiễm do sinh hoạt của con người 27
28. Nguồn ô nhiễm này chủ yếu do hoạt động ở các bếp đun và lò sưởi sử dụng nhiên liệu than đá, củi, dầu hỏa và khí đốt. Nhìn chung nguồn ô nhiễm này là nhỏ, nhưng có đặc điểm là gây ra ô nhiễm cục bộ trong căn hộ một nhà hay một số nhà. Loại khí gây độc chủ yếu là CO và CO2. 3.1.3. Phân loại tác nhân gây ô nhiễm không khí và phương pháp xác định a, Tác nhân gây ô nhiễm dạng bụi Định nghĩa và phân loại: - Định nghĩa: Bụi là tập hợp các phần tử vật chất tồn tại dưới dạng khí, rắn hoặc lỏng có kích thước lớn hơn kích thước phân tử nhưng nhỏ hơn 500 µm. - Phân loại: tuỳ theo kích thước của hạt cấu tạo lên bụi, người ta chia thành: Bụi lắng (bụi trọng lượng); có kích thước lớn hơn 20 µm nhưng nhỏ hơn 500 µm. Các bụi này có kích thước tương đối lớn lên không tồn tại lâu trong khí quyển và rơi xuống mặt đất gây ô nhiễm môi trường đất, nước và hệ sinh thái. Phương pháp xác định Bụi lắng được xác định bằng phương pháp khối lượng dùng khay hứng bụi. * Nguyên lý: phương pháp dựa trên sự cân dụng cụ hứng mẫu có phản ứng chất bắt dính trước và sau khi lấy mẫu để xác định nhanh hàm lượng bụi lắng trong thời gian không mưa. Kết quả được biểu thị bằng g/m2.ngày hoặc mg/m2.ngày. * Dụng cụ: Khay hứng mẫu: bằng nhôm hoặc bằng thuỷ tinh, khay hứng có chiều dày 1 mm, chiều cao 11mm, đường kính trong 85 mm, diện tích hứng 57 cm2 được bôi một lớp vazơlin với khối lượng trong khoảng 50 mg - 60 mg đã sấy trong tủ sấy từ 5 -10 phút ở nhiệt độ 400C để tạo mặt bằng trên khay. Khay được đậy nắp, cho vào túi PE, xếp trong hộp bảo quản * Lấy mẫu: khay lấy mẫu bụi lắng khô được đặt trên các giá ở độ cao đồng nhất cách mặt đất 1,5 cm hoặc 3,5 cm. Điểm lấy mẫu phải bố trí nơi thoáng gió từ mọi phía, khoảng cách giữa các điểm lấy mẫu với các vật cản (nhà cao tầng, cây cao, ) phải đảm bảo sao cho góc tạo thành giữu đỉnh của vật cản với điểm đo và mặt nằm ngang không lớn hơn 300. Số lượng mẫu, sự phân bố các điểm lấy mẫu trong khu vực quan tâm được xác định theo yêu cầu cụ thể nhưng không ít hơn 4 mẫu cho mỗi điểm đo. Thời gian hứng mẫu bụi lắng khô ở khu công nghiệp, khu dân cư tập trung không ít hơn 24 giờ nhưng không quá 7 ngày. * Xử lý mẫu: dùng khăn lau cẩn thận bên ngoài khay, sau đó đặt vào tủ sấy, sấy ở nhiệt độ 400 trong 2 giờ. Sau khi sấy, cân khay hứng trên cân phân tích với độ chính xác 0,1 mg. Tính toán kết quả: m m bụi lắng = 2 1 S.t Trong đó: m1, m2: kết quả cân khay trước và sau khi hứng mẫu (g, mg) S: diện tích hứng mẫu (m2+) 28
29. t: thời gian hứng mẫu (ngày, 24 giờ) Bụi lơ lửng (bụi lơ lửng tổng số): tập hợp các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn hoặc bằng 20 µm. Do kích thước nhỏ nên tốc độ rơi không đáng kể, bụi lơ lửng tồn tại lâu trong khí quyển gây ô nhiễm cho con người thông qua đường hô hấp. Kích thước của bụi lơ lửng càng nhỏ càng dễ xâm nhập vào cơ thể tác động mạnh lên hệ hô hấp và có thể dẫn tới ung thư. Do vậy trong nghiên cứu tác động của bụi lơ lửng người ta chia thành các loại bụi sau: Bụi PM 10: là tập hợp các hạt có kích thước ≤ 10 µm Bụi PM 5: là tập hợp các hạt có kích thước ≤ 5 µm Bụi PM 2,5: là tập hợp các hạt có kích thước ≤ 2,5 µm Bụi PM 1: là tập hợp các hạt có kích thước ≤ 1 µm Phương pháp xác định: Bụi lơ lửng được xác định bằng cách cho không khí đi qua giấy lọc Whatman có đường kính lỗ < 0,45 μm. Bụi sẽ được giữ lại trên giấy lọc. Vận tốc lấy mẫu là 10 lít/phút, thời gian lấy mẫu là 45 phút. Sau khi bụi tổng số được xác định bằng cách cho không khí đi qua giấy lọc, bụi sẽ bị giữ lại bởi giấy lọc. Cân giấy lọc trước và sau khi cho không khí đi qua bằng cân phân tích có độ sai số 0,1mg tính được khối lượng bụi trên một đơn vị thể tích không khí. Giấy lọc trước và sau khi lấy mẫu đều được sấy ở nhiệt độ 1050C đến khối lượng không đổi. Tác hại của bụi đến môi trường và sức khỏe con người: - Giảm tầm nhìn, gây khó khăn cho sinh hoạt làm việc, làm bẩn đồ vật, gây thiệt hại lớn về kinh tế (phải lau rửa vật dụng, phương tiện, tắm giặt nhiều hơn, ) - Tác động đến hệ hô hấp, các hạt bụi PM5 trở xuống rất dễ đi vào và nằm lại trong phế nang phổi. Đặc biệt các bụi kim loại, bụi silic, .gây sơ hóa và ung thư phổi, rất khó phục hồi kể cả sau khi đã ngừng tiếp xúc. b, Tác nhân gây ô nhiễm dạng khí Một số chất khí chính gây ô nhiễm không khí từ các nguồn thải công nghiệp: Khí Sunfuro (SO 2): là khí không màu, mùi hăng cay, không cháy, có độ tan lớn. Trong không khí ẩm tác dụng với nước sinh ra H2SO3 gây ra mưa axit phá hủy các công trình xây dựng, các thắng cảnh tự nhiên (núi đá). SO2 tác động xấu đến sự phát triển của thực vật, Khí này sinh ra do hoạt động đốt cháy nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ, ), ngoài ra trong hoạt động gia công cơ khí như hàn xì, Khí Cacbon oxit (CO): không màu, không mùi, không vị. Sinh ra do việc đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch, Trong hoạt động xây dựng nó phát sinh từ các động cơ của máy móc sử dụng nhiên liệu xăng, dầu. Nó là một chất rất độc hại, người và động vật có thể chết đột ngột khi hít phải khí CO ở một hàm lượng . Do nó tác dụng mạnh với Hemoglobin làm mất khả năng vận chuyển oxy của máu và gây ra ngạt có phản ứng thuận nghịch như sau: Hb2 + CO HbCO + O 2 29
30. Nhiễm độc cấp CO thường bị đau đầu, ù tai, chóng mặt, buồn nôn, mệt mỏi, co giật rồi bị hôn mê. Nhiễm độc mãn tính thường bị đau dai dẳng, chóng mặt, mệt mỏi, sút cân. Khí NOx cũng được phát sinh trong hoạt động đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. NO2 có mầu hơi hồng, mùi có thể phát hiện khi nồng độ khoảng 0,12ppm, nó có khả năng hấp phụ các tia tử ngoại, ở nồng độ 100ppm có thể gây tử vong cho con người sau vài phát tiếp xúc. Nó tác động rất xấu đến hệ hô hấp với nồng độ từ 15 – 50 ppm có thể gây nguy hiểm cho tim, phổi, gan. Các dung môi hữu cơ: phát sinh chủ yếu trong các nhà máy, xí nghiệp tại các dây truyền sản xuất có sử dụng các sản phẩm có chứa dung môi hữu cơ. Do có đặt tính hòa tan tốt các chất hữu cơ, với khả năng bay hơi nhanh lên nhiều dung môi hữu cơ đã được sử dụng trong nghiệp như một chất làm nhanh khô sản phẩm, tăng độ kết dính và dẻo dai. Ví dụ như benzen và đồng đẳng, axeton, focmandehyde, Ngược lại đây lại là những chất rất độc hại với con người và thường gây độc ở dạng mãn tính và rất nhiều chất trong số đó được xếp vào nhóm chất gây ung thư ở người. * Phương pháp xác định: Có hai nhóm phương pháp đo đó là đo bằng máy đo nhanh hoặc đo bằng phương pháp hóa học sử dụng dung dịch hấp thụ để hấp thụ các khí đó tạo thành dạng hòa tan trong dung dịch. Sau đó dùng các phản ứng hóa học để xác định. c, Tiếng ồn Trong thời gian xây dựng, các hoạt động của các thiết bị máy móc và thi công như nổ mìn, đóng ép cọc, đầm bêtông, xe cộ vận chuyển và đổ nguyên vật liệu, thử nền đất bằng các phương pháp kiểm tra động, gây lên tiếng ồn và rung động trong khu vực. Quá trình thi công xây dựng vào ban đêm thường tạo lên độ ồn vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần, ảnh hưởng đến điều kiện sống của nhân dân trong vùng lân cận. Ở nước ta hiện nay chưa có tiêu chuẩn về mức độ tiếng ồn cho công tác thi công, tuy nhiên ở một số quốc gia phát triển như Mỹ có quy định cụ thể về tiếng ồn cho khu vực thi công, chăng hạn như: STT Loại thiết bị Mức độ tiếng ồn ở khoảng Yêu cầu của tổng cục cách 15m (dBA) dịch vụ M ĩ 1 Máy đầm nén (xe lu) 72-88 < 75 2 Máy xúc gầu ngược 72-83 < 75 3 Máy xúc gầu trước 72-96 < 75 4 Máy kéo 72-83 < 75 5 Máy cạp, máy san 77-95 < 75 - 80 6 Máy trộn bê tông lát 82-92 < 80 đường 7 Xe tải 70-96 < 75 8 Máy trộn bê tông 71-90 < 75 30
31. 9 Cần trục di động 75-95 < 75 10 Máy phát điện 70-82 < 75 11 Máy nén khí 69-86 < 75 12 Búa chèn và khoan 76-99 < 75 13 Máy đóng cọc 90-104 < 95 14 Máy rung 70-80 < 75 * Phương pháp đo tiếng ồn: đo bằng máy đo, đơn vị là dBA 3.1.4. Tiêu chuẩn, Quy chuẩn đánh giá chất lượng không khí Chất lượng không khí được thể hiện qua các khía cạnh sau: - Chất lượng không khí xung quanh: quy định cho không khí bên ngoài các nhà máy, xí nghiệp, cơ sở sản xuất; - Chất lượng khí thải: áp dụng cho khí thải được đo tại đầu thải ra của các ống khói nhà máy; - Tiêu chuẩn Vệ sinh an toàn lao động của Bộ Y tế. Tiêu chuẩn này áp dụng cho không khí vùng làm việc của công nhân thường là bên trong các cơ sở sản xuất. Hiện nay để đánh giá chất lượng môi trường không khí Bộ Tài nguyên môi trường đã ban hành Quy chuẩn môi trường cho không khí xung quanh bao gồm QCVN 05 và QCVN 06 làm cơ sở pháp lý để so sánh, đánh giá. Các Quy chuẩn này thay thế cho các Tiêu chuẩn môi trường trước đây vẫn áp dụng. 3.1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự khuếch tán chất ô nhiễm trong môi trường không khí Mức độ ô nhiễm (nồng độ chất ô nhiễm) tầng không khí gần mặt đất không chỉ phụ thuộc vào các thông số của nguồn thải (thải lượng, kích thước ) mà còn phụ thuộc vào tính chất của hỗn hợp chất thải độc hại và điều kiện khí tượng. Trong khí quyển các phần tử ô nhiễm sẽ chuyển động nhờ sự khuếch tán phân tử và khuếch tán rối và chính điều đó sẽ đưa đến sự trao đổi nhiệt, trao đổi chất ô nhiễm,.v.v. Sự khuếch tán rối gây ra sự lan truyền các phân tử trong không khí rất mạnh, còn sự khuếch tán phân tử không đáng kể. Sự lan truyền các phân tử trong dòng khí theo hướng từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp. - Ảnh hưởng của gió: Gió là yếu tố khí tượng cơ bản nhất có ảnh hưởng đến sự lan truyền chất độc hại trong không khí. Gió tạo ra các dòng không khí chuyển động rối trên mặt đất. Nồng độ của chất ô nhiễm tại một địa điểm phụ thuộc nhiều vào hướng gió và tốc độ gió thổi. Gió có vận tốc lớn ở tầng không khí sát mặt đất vào ban ngày, còn ban đêm thì ở tầng cao. Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng trong thành phố với các nguồn thải thấp thì nồng độ các chất độc trong không khí sẽ cao nhất khi vận tốc gió có giá trị nhỏ 31
32. từ 0-1m/s. Đối với nguồn thải cao (ví dụ như ống khói của các nhà máy xi măng) thì sự biến thiên nồng độ khí thải (SO 2) theo trục luồng khí trùng với hướng gió theo quy luật vận tốc gió càng lớn thì nồng độ SO 2 đạt cực đại càng gần nguồn thải, và sau nguồn thải thì nồng độ SO 2 giảm nhanh hơn. Nồng độ (µg/m3) 2 3 1 Khoảng cách X (km) Hình3.1. Biến thiên nồng độ khí SO2 vào vận tốc gió thổi 1-khi v = 1m/s; 2-khi v = 3 m/s; 3-khi v = 6 m/s - Ảnh hưởng của độ ẩm và mưa Khi độ ẩm tương đối của không khí lớn, các hạt bụi lơ lửng có thể liên kết lại thành hạt to hơn và rơi nhanh xuống đất. Độ ẩm còn tạo ra phản ứng hóa học với các khí thải công nghiệp như SO2, để tạo thành H2SO3. Các ví sinh vật tự mặt đất phát tán vào không khí gặp độ ẩm lớn sẽ phát triển nhanh chóng, bám vào các hạt bụi bay đi xa gây truyền nhiễm bệnh. Mưa có tác dụng làm sạch môi trường không khí. Các hạt mưa kéo theo các hạt bụi, hòa tan một số khí độc hại và sau đó rơi xuống, gây ô nhiễm đất và nước. Mưa cũng làm sạch bụi ở trên lá cây, làm cho các dải cây xanh tăng khả năng hút bám và che chắn bụi. - Ảnh hưởng của địa hình và công trình: Nhiều công trình nghiên cứu đã cho thấy phía sau các gò, đồi núi, công trình tính theo hướng gió thường có nồng độ chất độc hại lớn hơn rất nhiều so với nơi có địa hình bằng phẳng. Như vậy khi có gió thổi tới mặt trước đồi núi, công trình, gió đã tạo ra áp suất dương còn phía sau nó là vùng giảm áp và còn gọi là vùng gió quẩn. 32
33. Hướng và vận tốc chuyển động của dòng không khí sát mặt đất trong khu vực đồi núi , thung lũng khác nhau rất lớn so với khu vực trống trải, bằng phẳng. Ngoài ra còn phải chú ý tới những luồng gió ‘núi’ thổi theo sườn núi từ đỉnh núi xuống thung lũng. Vì vậy khi chuẩn bị xây dựng các công trình công nghiệp ở nơi có địa hình phức tạp cần phải tiến hành khảo sát các yếu tố khí tượng, địa hình cụ thể. Trong các khu công nghiệp, hướng gió và vận tốc gió cũng phụ thuộc nhiều vào sự bố trí hợp lý và khoảng cách giữa các nhà xưởng. Nếu phía trên và sau các nhà xưởng tạo thành các vùng gió quẩn thì chất độc hại không thoát ra được và tích tụ trong không khí của phân xưởng này và sẽ ảnh hưởng đến các phân xưởng khác. Kết quả là nồng độ các chất ô nhiễm sẽ tăng lên cao quá mức cho phép và ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường xung quanh. Ngoài ra trong công nghiệp còn có các dòng khí nóng chuyển động do các nguồn nhiệt khác nhau và do bức xạ mặt trời nug nóng mái nhà, sân bãi, đường sá,vv, làm cho nhiệt độ không khí ở đây tăng lên - Sự thay đổi nhiệt độ theo chiều cao và trạng thái của khí quyển Trong không khí gần mặt đất sự thay đổi của nhiệt độ không khí ảnh hưởng tới sự phân bố nồng độ chất độc hại. Khả năng hấp thụ và bức xạ nhiệt của mặt đất có ảnh hưởng tới sự phân bố nhiệt độ không khí theo chiều cao 3.2. Hiện tượng mưa axit 3.2.1. Khái niệm mưa axit Mưa axit là hiện tượng mưa mà nước mưa có độ pH < 5,6 Tuy nhiên, theo định nghĩa của Ủ y Ban Kinh tế châu Âu (EEC) thì mưa (thể lỏng và thể rắn) có chứa axit H 2SO 4 và HNO 3 với pH < hoặc bằng 5,5, Ở M ỹ thì pH < hoặc bằng 5,0; Ở các nước Ấn Độ, hàn Quốc, Thái Lan, Indonexia thì pH < 5,6. Khái niệm mưa axit có tính tương đối, phụ thuộc vào từng quốc gia, từng khu vực do đặc điểm riêng về địa lý, chất lượng môi trường không khí nền. 3.2.2. Nguyên nhân của hiện tượng mưa axit M ưa axit xuất hiện khi có một lượng lớn SO 2, NO x, HCl được phát thải vào không khí do đốt các nhiên liệu hóa thạch từ 2 nguồn chính + Hoạt động công nghiệp + Hoạt động giao thông vận tải Trong quá trình tạo mưa các ôxit này sẽ phản ứng với hơi nước trong khí quyển sinh ra axit H2SO4, HNO 3 hoặc HNO2 làm các giọt mưa này mang tính axit (từ pH = 5,6 xuống pH = 4,2 cá biệt có khi pH = 2). Những axit này do tác dụng của gió cùng với mây di chuyển khắp nơi rồi rơi xuống mặt đất cùng với các hạt mưa. Trong số các các ôxit tạo nên mưa axit gây ô nhiễm thì các hợp chất lưu huỳnh chiếm trên 80%, còn lại là các ôxit nitơ 12%, HCl 5%. Thời gian tồn tại của SO2 khoảng 4 ngày, quá trình ôxy hóa và hình thành axit kéo dài có khi tới vài ngày và trong thời gian đó đã di chuyển cách xa nơi thải hàng trăm km, thậm chí hàng trăm ngàn km. 33
34. 3.2.3. Tác hại của hiện tượng mưa axit Mưa axit đã và đang gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho các hệ sinh thái trên cạn và dưới nước - Mưa axit làm tăng độ axit của đất, hủy diệt rừng, mùa màng, gây nguy hại đối với sinh vật nước, người và động vật. - Mưa axit làm cho đất bị axit hóa, tăng khả năng hòa tan của một số kim loại nặng trong nước, gây ô nhiễm hóa học, cây cối hấp thụ kim loại nặng như Cd, Zn đi vào nguồn thực phẩm gây độc cho người và gia súc. - Mưa axit làm bào mòn, phá hủy các công trình ngoài trời như nhà cửa, cầu đường, các công trình kiến trúc nghệ thuật - Mưa axit có thể gây nguy hiểm đối với hệ thần kinh vì sản phẩm của axit là các hỗn hợp rất độc hại và hòa tan trong nước uống, khi thâm nhập vào cơ thể con người sẽ gây nên nhiều loại bệnh nguy hiểm Năm 1958 nước mưa ở Châu âu có độ pH = 5, năm 1962 ở Đan mạch là pH = 4,5. Năm 1966 ở Thụy điển là pH = 4,5. Miền Đông Trung quốc năm 1994 đã bị thiệt hại 16 tỷ nhân dân tệ do mưa axit. Phần lớn các hồ nước ở Bắc Âu bị axit hóa riêng ở Canada có 4000 hồ nước bị axit hóa, các sinh vật trong hồ đều chết. Do mưa axit tàn phá, Thụy điển mỗi năm bị tổn thất 4,5 triệu m3 gỗ. Sản lượng gỗ ở khu rừng phía Đông nước Mỹ giảm bình quân mỗi năm 5% vì mưa axit. 3.2.4. Biên pháp giảm thiểu hiện tượng mưa axit - Trong hoạt động công nghiệp, các nhà máy công nghiệp cần tăng cường sử dụng các công nghệ kiểm soát và khống chế ô nhiễm và cần thực hiện triệt để việc tinh chế nhiên liệu trước khi đốt. - Trong lĩnh vực giao thông vận tải, cần áp dụng các biện pháp sau: + Khuyến khích người dân sử dụng các phương tiện giao thông công cộng như xe buyt, tàu điện ngầm bằng cách là xây dựng và phát triển mạng lưới giao thông công cộng thuận tiện và an toàn, Nhà nước có chính sách trợ giá cho người dân khi sử dụng các phương tiện giao thông công cộng + Các cơ quan quản lý của Nhà nước cần tăng cường công tác kiểm định định kỳ các phương tiện giao thông, càn loại bỏ triệt để các phương tiện lạc hậu, không đảm bảo tiêu chuẩn môi trường về khí thải. + Cần xây dựng và hoàn thiện mạng lưới đường sá - Nhà nước cần khuyến khích việc phát triển các nguồn năng lượng sạch và đẩy mạnh việc tuyên truyền để người dân có ý thức sử dụng tiết kiệm năng lượng. 3.3. Sự phá hủy tầng ozon 3.3.1. Sự hình thành và phân bố ozon trong khí quyển Trong tầng bình lưu của khí quyển, ở độ cao từ 18 – 40km, có một lớp không khí giàu khí ozon, gọi là tầng ozon Tầng ozon xuất hiện trong khí quyển đồng thời với sự có mặt của khí oxi. 34
35. Tầng ozon có vai trò cực kỳ quan trọng đối với sự sống trên trái đất vì nó có khả năng hấp thụ toàn bộ lượng bức xạ cực tím của mặt trời ( có tác dụng hủy diệt mọi sinh vật trên Trái đất). Khí ôzôn tự nhiên được hình thành như sau: Các tia tử ngoại chiếu vào các phân tử ôxi sẽ phân tích chúng thành các nguyên tử ôxi (O), các nguyên tử ôxi này sẽ tiếp tục hóa hợp với các phân tử ôxi để hình thành khí ôzôn, tức là: O2 + Bức xạ tử ngoại -> O + O O +O 2 -> O3 Ozôn lại hấp thụ năng lượng bức xạ tử ngoại và phân hủy theo phản ứng: O3 + Bxtn -> O 2 + O Vì vậy trong nhiên nhiên khí ôzôn luôn bị phân hủy và luôn được tái tạo, giữ đựoc sự tồn tại vĩnh cửu và có tác dụng hấp thụ bức xạ tử ngoại. 3.3.2. Những chất làm suy giảm tầng ôzôn (ODS : Ozon Depleting Sustance) Là các hóa chất có thành phần Clo và Brôm như CFC, Halon, Mêtylcloroform, Mêtylbrômua. Trong tầng bình lưu của khí quyển lôn luôn xảy ra phản ứng quang hóa phân hủy phân tử CFC và tạo ra nguyên tử clo. Nguyên tử clo là chất xúc tác phân hủy ôzôn theo phản ứng sau đây: Cl + O 3 -> ClO + O 2 ClO + O3 -> Cl + 2O2 Như vậy, cứ một nguyên tử clo được giải phóng do tác động của bức xạ tử ngoại lên CFC, thì hai phân tử ôzôn bị phân hủy thành 3 phân tử ôxy và nguyên tử clo được giải phóng lại sẵn sàng hòa hợp với phân tử ôzôn mới. Ở đây, clo tác động như một chất xúc tác và một nguyên tử clo có thể phá hủy hàng nghìn phân tử ôzôn trước khi nguyên tử clo được giải phóng, biến đổi thành HCl và gây mưa axit. Hoạt động xúc tác tương tự trong quá trình phân hủy ôzôn còn có Brôm, NO và OH - . Hệ ion OH - thường hoạt động ở độ cao trên 40km. - OH + O3 -> HO2 + O2 - HO2 + O -> OH + O2 OH- lại được tái sinh và tiếp tục phân ly những phân tử ôzôn mới. OH - cũng có thể được tái sinh bới quá trình ôxi hóa mêtan. - CH 4 + O -> CH3 + OH N2O + O -> NO + O2 NO sau đó xúc tác quá trình phân ly ôzôn: NO + O3 -> NO2 + O 2 Ôxi được tạo thành và NO được tái sinh, sau đó hợp chất trung gian NO2 được tạo thành, hóa hợp với nước tạo thành axit rơi xuống mặt đất theo nước mưa. 3.3.3. Tác hại của sự suy giảm tầng ozon 35
36. Theo tính toán dự báo của một số chuyên gia thì cứ giảm 1% lượng ôzôn trong tầng bình lưu sẽ làm tăng khoảng 2% bức xạ tử ngoại có hại chiếu trên mặt đất. Tăng bức xạ tử ngoại chiếu trên mặt đất sẽ làm tăng bệnh ung thư da, bệnh khô mắt và rối loạn cơ chế miễn dịch đối với con người và làm rối loạn hệ sinh thái biển cũng như đời sống thực vật trên mặt Trái đất. 3.3.4. Các giải pháp ngăn ngừa sự suy giảm tầng ozon Hội nghị Quốc tế tại Viên năm 1985 đã ra Công ước Viên bảo vệ tầng ôzôn. Các hóa chất làm suy giảm tầng ôzôn đã được xác định tại Hội nghị quốc tế tại Montreal năm 1987 và được bổ sung thêm tại Hội nghị ở Luân đôn năm 1990 và Hội nghị ở Côpenhagen năm 1992. Theo biên bản của các Hội nghị trên thì các hoa chất làm suy yếu tầng ôzôn cần phải được kiểm soát là: Chlorofluorocacbon (CFC), halon, methyl chloroform, cacbon tetrachloride, hydro chlorofluorocacbon (HCFC), hydrobromoflouro cacbon (HBFC) và methyl bromit. Ngày 26/1/1994 nước ta đã chính thước phê duyệt và tham gia ký Công ước Viên về bảo vệ tầng ôzôn. 3.4. Hiện tượng hiệu ứng nhà kính 3.4.1. Khái niệm về hiện tượng hiệu ứng nhà kính Nhiệt độ bề mặt Trái đất được tạo thành bởi sự cân bằng giữa năng lượng Mặt trời chiếu xuống Trái đất và năng lượng bức xạ nhiệt của mặt đất phản xạ vào khí quyển. Bức xạ mặt trời là bức xạ sóng ngắn nên nó dễ dàng xuyên qua các lớp nhà kính và tầng ôzôn (khí nhà kính là các khí trong khí quyển có tính năng hấp thụ bức xạ nhiệt sóng dài, bước sóng > 4Mm) rồi xuống mặt đất. Ngược lại, bức xạ nhiệt từ mặt đất phản xạ vào khí quyển là bức xạ sóng dài, nó không có khả năng xuyên qua lớp khí CO2 và lại bị khí CO 2 và hơi nước trong không khí hấp thụ. Do đó nhiệt độ của khí quyển bao quanh Trái đất sẽ tăng lên và tăng nhiệt độ bề mặt Trái đất. Hiện tượng này được gọi là "Hiệu ứng nhà kính", vì lớp CO 2 và các khí khác có tác dụng tương tự lớp kính giữ nhiệt của nhà kính trồng rau xanh trong mùa đông. Hình vẽ: 36
37. A B A - Trong khí quyển có nồng độ khí CO 2 bình thường B - Trong khí quyển có nồng độ khí CO2 lớn Nếu Trái đất không có lớp khí quyển bao quanh, sự cân bằng nhiệt giữa nguồn nhiệt phản xạ từ Trái đất và năng lượng mặt trời sẽ tạo cho Trái đất một nhiệt độ trung bình khoảng -180C (2550K). Đối với Trái đất, hiệu ứng nhà kính của khí quyển rất có ý nghĩa vì nó duy trì nhiệt độ thích hợp cho sự sống và cân bằng sinh thái đảm bảo hoạt động cho các vòng tuần hoàn tự nhiên. Tuy nhiên, trong hơn một thế kỷ qua, các hoạt động của con người đã thải một lượng lớn các khí ô nhiễm, làm thay đổi thành phần khí quyển, tăng hàm lượng các khí nhà kính, dẫn tới sự gia tăng quá mức hiệu ứng nhà kính tự nhiên đã được duy trì cân bằng trong suốt nhiều năm. 3.4.2. Nguyên nhân của hiện tượng hiệu ứng nhà kính Nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng hiệu ứng nhà kính là sự gia tăng một cách đáng kể lượng khí nhà kính vào khí quyển từ hoạt động của con người. Đó là các loại khí như CO 2, CH 4, NOx, CFC. Trong đó, CO 2 đóng vai trò quan trọng nhất và là thành phần chính của các KNK. - Khí CO2 và NOx được phát thải do quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên). - Khí metan trong khí quyển cũng tăng nhanh do các hoạt động của con người, đặc biệt là trong các lĩnh vực như nông nghiệp, xử lý chất thải và khai thác nhiên liệu hóa thạch Tỷ lệ vai trò của các khí gây hiệu ứng nhà kính như sau + CO 2: 47% + CFC: 19% + CH 4: 15% + NO x: 12% + OZON: 7% Theo mức độ tác động đến việc gia tăng nhiệt độ TĐ, sử dụng năng lượng và tiếp theo là công nghiệp là các hoạt động có tác động lớn nhất: + Sử dụng năng lượng : 49% + Hoạt động CN: 24% 37
38. + Hoạt động nông nghiệp: 13% + Phá rừng: 14% 3.4.3. Các tác động của hiện tượng hiệu ứng nhà kính + Hiện tượng toàn cầu ấm lên là hậu quả trực tiếp của sự tăng hiệu ứng nhà kính do hoạt động nhân tạo.Nhiệt độ trái đất tăng lên sẽ làm tan băng ở hai cực và làm dâng cao mực nước biển. Như vậy, nhiều vùng sản xuất lương thực trù phú, các khu đông dân cư, các đồng bằng lớn và nhiều đảo thấp sẽ bị chìm dưới mực nước biển. + Sự nóng lên của Trái đất sẽ làm thay đổi điều kiện sống bình thường của các SV trên Trái đất. Một số loài SV sẽ thích nghi với điều kiện mới sẽ thuận lợi phát triển. Trong khi đó, nhiều loài sẽ bị thu hẹp về không gian sống hoặc bị tiêu diệt do không kịp thích nghi với các biến đổi môi trường sống. + Khí hậu TĐ sẽ bị biến đổi sâu sắc, các đới KH có xu hướng dịch chuyển về phía 2 cực của TĐ. Toàn bộ điều kiện sống của tất cả các quốc gia bị xáo động. Hoạt động sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy hải sản bị ảnh hưởng nghiêm trọng. + Nhiều loại bệnh tật mới đối với con người xuất hiện, các loại dịch bệnh lan tràn, sức khỏe của con người bị suy giảm. 3.4.4. Các biện pháp hạn chế hiện tượng hiệu ứng nhà kính Hạn chế sự gia tăng nhiệt độ trái đất đang là nhiệm vụ cấp bách của loài người hiện nay. Các biện pháp chủ yếu đã được chỉ ra nhưng việc thực hiện được chúng lại là việc không hề đơn giản. Năm 1992 tại New York Liên hiệp quốc đã thông qua Công ước khung về biến đổi khí hậu và năm 1995 tại Kyoto – Nhật Bản, Liên hiệp Quốc thông qua Hiệp định kyoto về cắt giảm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính. Các biện pháp chính để hạn chế hiện tượng hiệu ứng nhà kính là - Giảm thiểu phát thải các khí nhà kính (đặc biệt là CO2 đóng vai trò chủ yếu trong việc gây nên hiện tượng này). - Tăng diện tích che phủ rừng bằng cách tích cực trồng rừng, ngăn chặn các hiện tượng cháy rừng, chặt phá rừng để khai thác gỗ và mở rộng diện tích đất canh tác nông nghiệp. - Phát triển các ngành công nghiệp sạch, không sử dụng năng lượng hóa thạch và các nguồn nguyên liệu phát thải khí nhà kính. - Nâng cao nhận thức của loài người nhằm sử dụng tiết kiệm năng lượng và tài nguyên - Các quốc gia giầu có phải đi đầu trong việc chống lại sự gia tăng hiệu ứng nhà kính và hỗ trợ các nước đang phát triển trong việc phát triển công nghệ sạch 38
39. 3.5. Các biện pháp kiểm soát ô nhiễm và bảo vệ môi trường không khí 3.5.1. Giải pháp quy hoạch a, Lựa chọn giải pháp Quy hoạch đô thị, bố trí các khu công nghiệp, khu dân cư, các công trình kinh tế xã hội có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc phòng ngừa ô nhiễm và BVMT. Khi lập luận chứng kinh tế kĩ thuật cho một đề tài, dự án bắt buộc phải nghiên cứu đến việc bảo vệ môi trường ở khu vực đó và xung quanh. Cần phải tính toán dự báo tác động của công trình đó khi nó hoạt động và phát triển đến môi trường nhưng với mức độ ô nhiễm không vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Khi quy hoạch phải chú ý đến địa hình và và hướng gió chủ đạo về mùa hè và mùa đông của khu vực. Địa hình xây dựng nhà máy, công trình có phát sinh ô nhiễm phải đặt ở cuối hướng gió so với khu dân cư để nhằm giảm bớt sự độc hại của khí độc và bụi. Các nguồn thải chất độc hại nên tập trung lại để thuận tiện hơn trong việc xử lý. Khi thiết kế mặt bằng chung cho khu đô thị công nghiệp cần phải có quy hoạch phát triển trước mắt cũng như lâu dài. Việc mở rộng quy mô sản xuất chỉ được tiến hành khi đã có tính toán dự báo tổng lượng chất độc hại thải ra không vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Trong một khu công nghiệp hay một nhà máy cần phải có khoảng cách hợp lý giữa các nhà xưởng để đảm bảo thông gió tự nhiên và không lan truyền chất độc hại từ công trình này sang công trình khác. Các ống khói hoặc các nguồn phát sinh bụi, khí độc hại, tiếng ồn thường bố trí riêng ở khu vực nằm cuối hướng gió thổi. Để đáp ứng được nhu cầu trên khi thiết kế mặt bằng chung của các nhà máy khu công nghiệp cần tuân theo các nguyê tắc sau đây: - Hợp khối trong thiết lập mặt bằng chung; - Phân khu hợp lý theo các giai đoạn phát triển mở rộng; - Tập trung hóa các hệ thống đường ống ; - Bảo đảm đủ diện tích cây xanh, mặt nước và sự thông thoáng trong khu vực. Để đảm bảo tận dụng cao khả năng thông gió tự nhiên trong khu vực nhà máy nên phân chia mặt bằng chung thành các ô, các khối và các nhóm công trình. Thường các nhà thấp nên bố trí ở đầu hướng chủ đạo. Nếu vùng xây dựng không có hướng gió chính, tần xuất gió thổi ở các hướng là xấp xỉ nhau thì nên đặt các nhà cao ở giữa. Nhà hành chính và phục vụ công cộng thường được bố trí riêng biệt và trồng các dải cây xanh bao bọc xung quanh để ngăn ngừa ảnh hưởng của bụi, khí độc hại, tiếng ồn và giảm bớt bức xạ mặt trời. Khoảng cách giữa các dải cây xanh phải hợp lý để đảm bảo sự thoáng mát. Nên chọn các loài cây vừa có kha năng ngăn ngừa, giảm thiểu ô nhiễm lại vừa có thể sống và phát triển trong mỗi loại nhà máy. 39
40. b, Vùng cách lý vệ sinh công nghiệp Khoảng cách ly vệ sinh được tính từ nguồn thải chất ô nhiễm đến khu dân cư. Kích thước của dải cách ly phụ thuộc vào công suất của nhà máy, mức độ tiên tiến, hiện đại của công nghệ sản xuất, tình trạng các trang thiết bị xử lý ô nhiễm môi trường. Năm 1971 Bộ Y tế nước ta đã ban hành quy định chiều rộng dải cách ly vệ sinh công nghiệp tương ứng với các cấp độ độc hại như sau: Mức độc hại I II III IV V Bề rộng dải cách ly 1000 500 300 100 50 Nếu theo quy định trên mà nồng độ chất độc hại ở khu dân cư vẫn vượt quá tiêu chuẩn cho phép thì phải áp dụng kỹ thuật xử lý tại nguồn hoặc tăng bề rộng dải cách ly, nhưng không nên vượt quá hai lần để tránh lãng phí diện tích đất. 3.5.2. Giải pháp kỹ thuật a, Trồng cây xanh - Vai trò của cây xanh trong việc ngăn ngừa giảm thiểu sự phát tán chất ô nhiễm trong không khí: + Về mặt khí hậu: cây xanh có tác dụng che nắng, giảm bức xạ mặt trời chiếu xuống đất, tùy theo cây lá to hay nhỏ, dày lá hay thưa lá. Thông thường cây xanh có thể che chắn được từ 40 -60% bức xạ mặt trời. Ngoài ra cây xanh còn giảm được phản xạ từ bức xạ mặt trời. Hệ số Anbeto của các cây xanh là rất thấp chỉ bằng từ 0,2 đến 0,3 nghĩa là chỉ có 20 -30 % năng lượng bức xạ mặt trời chiếu xuống bị phản xạ ra xung quanh. So với vùng đất trống không trồng cây thì nhiệt độ không khí ở vùng cây xanh ban ngày thấp hơn từ 1 -30C, hàm lượng oxy tăng lên tới 20 %, còn hàm lượng CO2 giảm đi nhiều. Trong nhiều trường hợp nhiệt độ không khí ở vùng cây xanh, thảm cỏ thấp hơn tại vùng đất trống từ 3-50C. Còn nhiệt độ các bề mặt bê tông, đường nhựa cao hơn mặt đất khô tới 20 -300C. Độ ẩm không khí vùng ao hồ, cây xanh cao hơn một chút từ 2-6% so với khu đô thị + Cây xanh có tác dụng hút bớt các khí độc hại trong môi trường đô thị, khu công nghiệp và giao thông. + Cây xanh còn thu giữ bụi làm sạch môi trường không khí. Khả năng giữ bụi phụ thuộc vào bề dày lá, kích thước lá, độ nhám của lá, và vào thời tiết; + Cây xanh có khả năng hút ẩm và giảm tiếng ồn rất tốt. Sóng âm khi truyền qua lùm cây sẽ bị phản xạ qua lại nhiều lần và năng lượng sẽ giảm đi rõ rệt. Nó rất có tác dụng trong việc ngăn ngừa giảm thiểu tiếng ồn từ hoạt động giao thông hay trong các nhà máy xí nghiệp. Các dãy cây xanh dày đặc rộng từ 10 -15 mét có thể giảm tiếng ồn từ 15 – 18 dBA. Khả năng giảm tiếng ồn của cây xanh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như; loại cây, cách bố trí cây, sự phối hợp các loại cây có tán, có lùm, các khóm cây, bụi cây và các dậu cây. Chính vì những tác dụng to lớn của cây xanh như phân tích ở trên lên ở mỗi đô thị cần thiết phải tổ chức hệ thống cây xanh hoàn chỉnh, bao gồm: 40
41. - Vành đai cây xanh – mặt nước xung quanh đô thị; - Vành đai cây xanh cách ly xung quanh các khu công nghiệp và ven các đường giao thông chính; - Hệ thống công viên, hồ nước của thành phố; - Vườn cây trong các khu vực nhà ở; - Vườn cây trong hàng rào các công trình dân dụng, công nghiệp như bệnh viện, trường học, thư viện, bảo tàng, nhà máy, b, Cải tiến công nghệ sản xuất Đây là biện pháp được xếp vào nhóm ưu tiên trong chiến lược BVMT quốc gia trên nguyên tắc phòng ngửa ô nhiễm là chính. Nó có tác dụng giảm thiểu ngay tại nguồn các chất ô nhiễm thải ra môi trường, đồng thời lại tiết kiệm được nguyên nhiên vật liệu trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên biện pháp này cần thiết phải bỏ ra một khoản kinh phí ban đầu tương đối lớn để có được các công nghệ hiện đại nhưng xét về mặt lâu dài thì nó lại kinh tế hơn rất nhiều bởi vì chi phí xử lý, khắc phục ô nhiễm, sự cố môi trường sẽ tốn kém hơn rất nhiều so với việc đầu tư cải tiến công nghệ. c, Xử lý bụi, khí độc hại trong khí thải tại các cơ sở sản xuất * Xử lý bụi: Có rất nhiều các phương pháp khác nhau có thể được áp dụng để xử lý bụi. Trong một số ngành công nghiệp đặc biệt là công nghiệp xây dựng như sản xuất xi măng, gạch ngói, tấm lợp, sẽ phát tán vào môi trường một lượng bụi rất lớn. Do vậy phương pháp ưu tiên là dập bụi bằng phương pháp khô để tránh tạo ra nước thải. Có thể sử dụng trong các phương pháp sau: - Phương pháp lắng trọng lực (phương pháp buồng lắng): Nguyên lý hoạt động: khi cho dòng khí chứa bụi đi qua buồng lắng thì vận tốc dòng khí giảm xuống rất nhỏ nhờ thế mà hạt bụi có đủ thời gian để rơi xuống đáy dưới tác dụng của trọng lực và giữ ở đó: M Dòng khí ra u Dòng khí HxW thải vào v v gh a) N L Dòng khí Dòng thải vào khí ra ống dẫn khí ra ống dẫn khí vào 41 b) Phễu hứng bụi
42. Ưu nhược điểm: - Ưu điểm: cấu tạo đơn giản; đầu tư thấp; chi phí vận hành và sửa chữa thấp , tổn thất áp suất thấp có thể làm việc ở nhiệt độ cao - Nhược điểm: cồng kềnh, chỉ tách được bụi kích thước lớn, cỡ > 50 m , hiệu suất tách bụi không cao, chủ yếu tách các hạt bụi thô và được dùng để lọc thô trước khi áp dụng các phương pháp khác Phương pháp Xyclon: Nguyên tắc hoạt động: Nếu ta cho dòng khí chứa các hạt bụi chuyển động theo một quỹ đạo tròn thì các hạt bụi sẽ chịu tác dụng của lực ly tâm có xu hướng văng ra khỏi quỹ đạo. Nếu ta giới hạn dòng khí chuyển động trong một vỏ hình trụ thì các hạt bụi sẽ va vào thành của hình trụ làm mất động năng và rơi xuống phía đáy của hình trụ. Nếu đặt trong tâm ống trụ một ống nhỏ để dẫn khí ra ta sẽ thu được khí sạch hoặc khí có chứa ít bụi: D o De 5 1 W S H 2 H1 Wi = 0 ,25D0 H = 0,5 D0 H1 = 2 D0 H2 = 2 D0 De = 0,5D 0 3 S = 0,6 25D0 H2 Dd = 0 ,5D0 4 D d Ưu nhược điểm: + Ưu điểm: giá thành đầu tư thấp, cấu tạo đơn giản; chi phí sửa chữa thấp; khả năng làm việc liên tục tuy nhiên thích hợp với bụi có kích thước > 5 micromet. Có hai loại xyclon đó là xyclon khô và xyclon ướt. ưu điểm của xyclon ướt là dập bụi hiệu quả cao hơn xyclon khô, kể cả những bụi nhỏ li ti. Tuy nhiên nhược điểm là lại tạo ra nước thải, do đó lại phải có biện pháp xử lý nước thải. -Phương pháp lọc bụi túi vải: Nguyên tắc của phương pháp là cho dòng khí chứa bụi đi qua túi vải (đi từ trong ra ngoài hoặc từ ngoài vào trong), bụi sẽ được giữ lại ở lớp vải và khí sạch sẽ 42
43. đi ra ngoài, sau đó người ra dùng một dòng khí sạch thổi ngược trở lại để giũ bụi, bụi sẽ được lắng xuống phía dưới đáy. Ưu điểm của phương pháp là hiệu suất tách bụi cao, tách được những hạt bụi rất nhỏ tùy thuộc vào kích thước lỗ lọc của túi vải. Nhược điểm là không áp dụng với dòng khí có nhiệt độ cao (trên 1100C), có tính ăn mòn, Khí b ụi vào Khí sạch ra Giá đỡ Lớp vật liệu Lớp vật liệu Khí sạch ra Bụi Khí bụi vào Giá đỡ Bụi b) a) Hình 9: Lọc bụi kiểu túi a) Khí bẩn đi từ trong ra b) Khí bẩn đi từ ngoài vào * Xử lý tiếng ồn Tiếng ồn được định nghĩa là tập hợp của những âm thanh tạp loạn với các cường độ âm rất khác nhau và gây cảm giác khó chịu cho người nghe. Âm thanh là một loại sóng lan truyền trong môi trường đàn hồi. Các đại lượng đặc trưng của âm thanh là: - Tần số âm thanh: là số dao động của âm thanh trong một đơn vị thời gian, ký hiệu là f, đơn vị đo trong hệ SI là Hec (Hz). Có thể biểu diễn phổ âm thanh theo tần số f (Hz) như sau: Hạ âm Vùng nghe thấy Siêu âm Âm thanh mà tai người nghe được nằm trong phạm vi tần số từ 16Hz đến 20.000 Hz. 43
44. + Những âm thanh có f 20.000 Hz gọi là siêu âm Trong dải tần số âm thanh mà tai người nghe được người ta còn chia ra: + Những âm thanh có f 1000 Hz là âm cao tần. - Cường độ âm thanh : ký hiệu là I, đơn vị trong hệ SI là W/m2. Cường độ âm thanh là thông lượng âm Φ gửi qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian: I = Φ/S (W/m2) Trong đó Φ = W/t là thông lượng âm thanh với W = 1/2ka2 - Áp suất âm: ký hiệu là P, đơn vị là N/m2, Pascal, Trong quá trình truyền âm môi trường bị nén dãn liên tục, vì vậy trong quá trình truyền âm có xuất hiện một áp suất dư (phần thêm vào áp suất khí quển tĩnh), gọi là áp suất âm. - Mức cường độ âm và mức áp suất âm: Thính giác của cong người có đặc điểm là cảm thụ âm thanh theo hàm logarit, ví dụ cường độ âm thanh tăng 100 lần nhưng tai ta chỉ cảm thấy to hơn 2 lần, hay cường độ âm thanh tăng 1000 lần nhưng tai ta chỉ cảm nhận tăng lên 3 lần, Vì vậy có thể dùng nhiều đơn vị vật lý khác nhau để đo mức cường độ âm thanh nhưng được dùng phổ biến nhất là đơn vị đexiben, đó là hệ thống thước đo được chia độ theo hàm số logarit do Alfred Bell thiết lập lên. Bội số 10 của dêxiben là Bel. Cường độ âm thanh yếu nhất mà con người có thể nghe được là 1 dB. Tai người có thể cảm thụ được khoảng mức cường độ âm rất rộng, 0- 180 dB. M ức cao nhất mà tai người có thể chịu đựng được gọi là mức chói tai, thông thường ngưỡng chói tai là 140dB. Tiếng nói chuyện thông thường hay tranh luận với nhau có mức âm biến thiên theo các tần số là 30 – 60 dB, tiếng ồn lúc máy bay cất cánh là 160 dB. Tác hại của tiếng ồn: Theo thống kê của Bộ Y tế và Viện nghiên cứu khoa học kỹ thuật và bảo hộ lao động thì tiếng ồn gây ảnh hưởng đến hầu hết các bộ phận của cơ thể con người * Các nguồn sinh ra tiếng ồn: - Hoạt động giao thông: - Hoạt động xây dựng: tiếng ồn từ hoạt động xây dựng nhìn chung xấu hơn nhiều so với tiếng ồn trong các nhà máy bởi tiếng ồn phát sinh từ hoạt động xây dựng cầu cống, nhà cửa, đường sá ở khắp nơi không điều khiển được. Đồng thời tiến ồn từ các thiết bị trong thi công xây dựng thường có tiếng ồn lớn; - Tiến ồn công nghiệp: sinh ra từ quá trình va chạm, chuyển động của các hệ thống máy móc trong nhà xưởng, - Tiếng ồn trong nhà: có hai dạng tiếng ồn này đó là tiếng ồn không khí và tiếng ồn va chạm. Tiếng ồn va chạm được phát sinh và lan truyền trong vật rắn và 44
45. chỉ có một cách làm giảm nó là tạo ra các cầu mền xốp giữa nơi phát sinh ra tiếng ồn và nơi cần ngăn cách tiếng ồn; Tiếng ồn không khí truyền từ bên ngoài vào chủ yếu Tiếng ồn Tai Hệ thần kinh Các cơ quan cuả cơ thể Hệ hô hấp Thị giác Hệ tiêu Hệ tuần Hệ vận động rối loạn hóa hoàn tiền đình Ngoài ra tiếng ồn còn gây ra các xung đột khác trong xã hội * Các loại nguồn sinh ra tiếng ồn - Từ hoạt động giao thông; - Từ thi công công trình xây dựng: tiếng ồn phát sinh từ nguồn này nhìn chung xấu hơn nhiều so với các nguồn khác vì hoạt động xây dựng cầu cống, nhà cửa, đường giao thông diên ra ở khắp các nơi và không thể điều khiển được, đồng thời tiếng ồn từ các thiết bị thi công xây dựng thường rất lớn; - Tiếng ồn công nghiệp: sinh ra từ quá trình và chạm, chấn động hoặc chuyển động qua lại do sự ma sát của các thiết bị và hiện tượng chảy rối của các dòng không khí và hơi; - Tiếng ồn trong nhà: có hai dạng tiếng ông trong nhà là tiếng ồn không khí và tiếng ồn va chạm. Tiếng ồn va chạm được phát sinh và lan truyền trong vật rắn và chỉ có một cách làm giảm nó là tạo ra các cầu mềm xốp giữa nơi phát sinh ra tiếng ồn; loại tiếng ồn thứ hai là tiếng ồn không khí, nó truyền từ ngoài vào nhà chủ yếu qua các lỗ hổng như cửa sổ, cửa đi, lỗ thông gió và các lỗ tương tự còn qua tường rất ít. Cửa đơn lớp kính có khả năng cách âm khoảng 15 đến 18 dB, nếu tăng 45
46. lên 2 lớp kính có thể cách âm được từ 28 -21 dB. Cửa kép bằng 2 lớp kính nặng, cánh cửa được bọc vật liệu hút âm thì có thể tăng khả năng cách âm của của lên đến 40 dB. Hiện nay các phòng làm việc hiện đại được trải thảm xung quanh tường, có rèm cửa, cây cảnh không những tạo cảm giác thoải mái mà còn có tác dụng giảm tiếng ồn rõ rệt * Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm tiếng ồn: - Áp dụng các biện pháp giảm thiểu tại nguồn, thiết kế các bộ phận giảm âm trong các động cơ, tăng cường hút bọc nguồn âm bằng các vật liệu hút âm; - Quy hoạch tổ chức các tuyến đường giao thông hợp lý, thiết lập vành đai xanh xung quanh các khu công nghiệp, bệnh viện, trường học, trồng cây ven các tuyến đường; - Kiểm soát tiếng ồn trong nhà: + Bố trí công trình ở xa nguồn ồn trong điều kiện có thể; + Bố trí cây xanh xung quanh nhà để hút ẩm; + Bố trí các phòng phụ như hành lang, bếp, phòng tắm, phòng phục vụ ở phía có tiếng ồn. Các phòng ngủ, phòng làm việc ở phía yên tĩnh + Tường, sân, trần lên dùng vật liệu cách âm tốt. * Xử lý hơi khí độc Một số khái niệm: Hơi: là thể khí của các chất mà trong điều kiện bình thường chúng tồn tại ở thể lỏng hoặc rắn (đường kính 0,005µm) Hơi độc: là các loại hơi gây hại cho sức khẻo của con người và sinh vật ở một liều lượng nhất định. Ví dụ như hơi kim loại (Hg, Pb, ) hơi dung môi benzen, toluen, Các phương pháp xử lý hơi khí độc 1.Phương pháp hấp phụ a, Một số khái niệm - Khái niệm hấp phụ: là quá trình tích lũy các chất lên bề mặt phân cách pha. Bề mặt phân chia pha có thể là lỏng-rắn; khí-rắn. Trong một số trường hợp đặc biệt bề mặt phân chia pha có thể là khí-rắn. - Chất mà trên bề mặt của nó có sự hấp phụ xảy ra gọi là chất hấp phụ - Chất bị thu giữ trên bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bị hấp phụ - Diện tích bề mặt của một gam chất hấp phụ gọi là diện tích bề mặt của chất hấp phụ. - Lực liên gây ra hiện tượng hấp phụ là các lực liên kết Vandervan hoặc các lực liên kết ion, cộng hóa trị, liên kết phối trí 2. Các loại hấp phụ: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học - Hấp phụ vật lý: là hấp phụ mà các chất khi bị hấp phụ lên trên bề mặt các chất hấp phụ không tạo thành các hợp chất hóa học. Hấp phụ vật lý có tính chất thuận nghịch 46
47. - Hấp phụ hóa học: là hấp phụ mà chất bị hấp phụ tạo thành các hợp chất hóa học trên bề mặt phân chia pha. 3. Phương pháp hấp phụ rất có hiệu quả trong việc xử lý các dung môi hữu cơ, các hợp chất VOCs. Trong CBLS thường phát sinh ra một số dung môi hữu cơ lên có thể sử dụng phương pháp này để xử lý. Các chất hấp phụ thường sử dụng là than hoạt tính hoặc silicagel, bentonit, Sơ đồ hình vẽ thiết bị hấp phụ được mô tả qua hình vẽ sau Nguyên lý làm việc: (mô tả theo sơ đồ dưới đây): Khí đi từ dưới lên, nhờ lưới phân phối mà khí được phân phối đều trước khi vào lớp vật liệu hấp phụ. Khí qua lớp vật liệu hấp phụ, ở đây xảy ra quá trình hấp phụ. Kết quả là khí thải được hấp phụ, khí sạch được đưa ra ngoài.  Nồng độ khí thải cần xử lý thấp, lưu lượng lớn;  Muốn hoàn nguyên khí thải; Dßng khÝ ra Lớp vật liệu hấp phụ Dßng khÝ vµo Hình: Cấu tạo thiết bị hấp phụ Quá trình hấp phụ xảy ra theo ba giai đoạn kết tiếp nhau: đầu tiên các chất bị hấp phụ khuếch tán đến bề mặt chất hấp phụ sau đó nó tiếp khuếch tán theo các mao quản đến bề mặt chất hấp phụ và sau đó tương tác với chất hấp phụ. Chất hấp phụ sau một thời gian sử dụng sẽ bị bão hòa, người ta có thể tiến hành giải hấp phụ bằng cách gia nhiệt để hoàn nguyên lại chất hấp phụ và có thể tái sử dụng 47
48. 2. Phương pháp hấp thụ Hấp phụ là hiện tượng một chất khí hòa tan vào trong một chất lỏng tạo thành một thể đồng nhất. Dung dịch lỏng được gọi là chất hấp thụ, chất khí hòa tan trong chất lỏng được gọi là chất bị hấp phụ. Hấp thụ cũng có hai loại: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học Hấp phụ vật lý: chỉ bao gồm quá trình khuếch tán, hòa tan một chất khí vào trong một chất lỏng. Ví dụ axeton hòa tan vào nước, rượu hòa tan vào nước. Hấp thụ vật lý không có phản ứng hóa học. Các quá trình xảy ra: - Các phân tử khí khuếch tán tới bề mặt chất lỏng - Các phân tử khí hòa tan vào bề mặt chất lỏng - Khuếch tán vào sâu trong lòng chất lỏng Hấp thụ hóa học: là quá trình hấp thụ vật lý kèm theo phản ứng hóa học. quá trình gồm có 4 bước trong đó 3 bước đầu như hấp thụ vật lý, bước cuối cùng là phản ứng hóa học xảy ra giữa chất hấp thụ và chất bị hâp thụ. Các dung dịch hấp thụ thường dùng: nước, các dung dịch kiềm như NaOH, Ca(OH)2, NH4OH, Na2CO 3, Các chất khí thường xử lý là SO2, các dung môi hữu cơ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Dßng khÝ ra Dßng láng vµo Lớp vật liệu đệm Dßng khÝ vµo Dßng láng ra Hình . Cấu tạo thiết bị hấp thụ 48
49. Ưu điểm: - Có hiệu suất cao đặc biệt là dòng khí có khả năng hòa tan tốt - Có thể xử lý khí ở lưu lượng lớn, nhiệt độ thấp - Vận hành đơn giản, dễ bảo quản - Dung dịch hấp thụ dễ kiếm, một số sản phẩm của quá trình có thể sử dụng lại - Có thể kết hợp với sử lý khí và tách bụi Nhược điểm: - Chí phí hoàn nguyên dung dịch hấp thụ cao, nếu không hoàn nguyên có thể sinh ra nước thải. - Thiết bị cồng kềnh, chiếm diện tích; - Tốn năng lượng 49
50. CHƯƠNG 4 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC 4.1.1. Khái niễm về ô nhiễm nước Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và tính chất của nước có hại cho hoạt động sống bình thường của sinh vật và con người do sự có mặt của một hay nhiều hoá chất lạ vượt quá ngưỡng chịu đựng của sinh vật. Hiến chương Châu Âu về nước nước đã định nghĩa về ô nhiễm nước: “Là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng nước làm ô nhiễm nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, đối với động vật nuôi và các loài hoang dại”. Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo. Nguồn gốc tự nhiên của ô nhiễm nước là do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt. Các tác nhân trên đưa vào môi trường nước chất thải bẩn, các sinh vật và vi sinh vật có hại, kể cả xác chết của chúng. Nguồn gốc nhân tạo của ô nhiễm nước là sự thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thong vào môi trường nước. Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô nhiễm: Ô nhiễm sinh học, ô nhiễm bởi các tác nhân vật lý. Ảnh hưởng của các tác nhân gây ô nhiễm nước có thể phân loại và tóm tắt như sau: 4.1.2. Nguồn gây ô nhiễm nước 4.1.2.1. Nguồn gây ô nhiễm tự nhiên Nguồn gốc tự nhiên của ô nhiễm nước là do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt. Các tác nhân trên đưa vào môi trường nước chất thải bẩn, các sinh vật và vi sinh vật có hại kể cả xác chết của chúng. 4.1.2.2. Nguồn gây ô nhiễm nhân tạo a) Nguồn gây ô nhiễm nước do hoạt động sinh hoạt của con người Trong hoạt động sống của mình con người cần một lượng nước rất lớn, xã hội càng phát triển nhu cầu sử dụng nước càng tăng. Tiêu chuẩn nước tại một số quốc gia: - Mỹ: 350 – 500lit/người.ngày - Pháp: 200 – 500lít/người.ngày - Việt Nam: 50
51. + Đô thi 150 – 200lít/người.ngày + Nông thôn: 50 -100lít/người.ngày Nước sinh hoạt sau khi sử dụng thì 80% - 85% nước sẽ thành nước thải cùng với các chất ô nhiễm. Trong nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học, nhiều chất lơ lửng, các chất tẩy rửa, dầu mỡ và là môi trường cho nhiều vi sinh vật gây bệnh phát triển. Bảng 4.1. Nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý TT Chất ônhiễm Nồng độ TCVN 5945:2005 (mg/l) c ột B 1 pH 8,35 5,5 - 9 1 BOD5 112,5 50 2 COD 205,5 80 3 Chất rắn lơ lửng 158 100 4 Dầu mỡ 25 5 5 Tổng N 15 30 6 Phốt pho hữu cơ 0,75 6 7 Coliform (MPN/100ml) 1,8.107 –1,8.109 5000 b) Ô nhiễm nước từ hoạt động công nghiệp Sự phát triển nhanh của các ngành công nghiệp cũng làm tăng nhu cầu sử dung nước, đặc biệt đối với các ngành sản xuất như: chế biến thực phẩm, sản xuất phân đạm, giấy, hoá chất. Thành phần nước thải sản xuất của các cơ sở công nghiệp rất đa dạng và phức tạp, phụ thuộc vào loại hình sản xuất, dây chuyền công nghệ, thành phần nguyên liệu VD: - Công nghiệp chế biến thực phẩm thì tác nhân gây ô nhiễm chủ yếu là chất hữu cơ, - Công nghiệp sản xuất ắc quy thì chất ô nhiễm chủ yếu là axit, chì , - Công nghiệp luyện kim thì chất ô nhiễm chủ yếu là KLN. Trong thành phần của nước thải sản xuất có nhiều các chất độc hại như các chất hữu cơ bền vững, dầu mỡ, kim loại nặng, axit, kiềm các chất này đều là những chất độc hại dối với con người và môi trường. 51
52. c) Ô nhiễm nước từ hoạt động nông nghiệp Sử dụng nước cho các mục đích nông nghiệp có tác dụng lớn tới sự cân bằng nước tự nhiên như: thay đổi chế độ nước và cân bằng nước lục địa. phần lớn nước sử dụng cho nông nghiệp bị tiêu hao không hoàn trả > 75%. Ngoài việc làm thay đổi sự cân bằng nước tự nhiên, hoạt động nông nghiệp còn làm ô nhiễm nước do sử dụng phân bón hoá học và hoá chất bảo vệ thực vật d) Ô nhiễm nước từ một số hoạt động khác (hoạt động y tế, du lịch, NCKH ) 4.2. Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG BIỂN 4.2.1. Vai trò của biển đối với loài người Đại dương có ảnh hưởng đến mọi mặt hoạt động trong đời sống con người trên hành tinh chúng ta. Chính trong đại dương bao la đã phát sinh ra sự sống đầu tiên trên trái đất, rồi từ đại dương cuộc sống mới chuyển dần lên đất liền. Bên bờ đại dương, nền văn minh cổ đại đã ra đời và phát triển. Đại dương là nguồn sống, là phương tiện giao thông đặc biệt cho con người. Với diện tích bề mặt là 3,2.108 km2 và thể tích là 13,7.107 km3, đại dương được coi như một két nước khổng lồ tưới mát cho lục địa, có tác dụng như một máy điều hòa nhiệt độ giữ cân bằng và điều chỉnh thời tiết cho trái đất. 4.2.1.1 Nguồn khoáng sản Ngoài vai trò to lớn nói trên đại dương còn là một kho khoáng sản vô tận phục vụ cho hầu hết các nhu cầu của con người. Kho khoáng sản đó từ đâu mà có? Trước tiên phải kể đến dòng khoáng chất từ lục địa chảy ra đại dương từ trước đây. Các lớp trầm tích tăng dần lên suốt lịch sử trái đất. Không chỉ những dòng chảy từ lục địa, mà cả quá trình trầm tích từ khí quyển (có nguồn gốc vũ trụ và lục địa) quá trình hòa tan, bào mòn đáy cũng mang khoáng chất cho đại dương. Bên cạnh quá trình tích lũy muối khoáng cho đại dương còn có quá trình xuất khoáng chất từ đại dường đi. Có thể kể ra một vài quá trình chính như sau: - Kết tủa: Thường xuyên có một lượng muối tan trong nước đại dương bị tách ra, kết tủa xuống vùng ven biển. Nước sông mang muối tan canxicacbonat Ca(HCO3)2 ra biển gặp muối Magiê (MgCl2; MgSO4) có trong nước biển sẽ kết tủa đôlômít, thạch cao. Quá trình này làm cho phần lớn ion Ca2+ và một phần M g2+ bị tách ra khỏi đại dương. -Trầm tích: Ngoài các ion tồn tại trong nước còn có nhiều chất không tan dưới dạng các hạt rất nhỏ lơ lửng. Kích thước của chúng chỉ vào khoảng 0,01 mm. Trung bình cứ 1m3 nước đại dương có khoảng 0,5 đến 3g chất loại này. Thành phần 52