Bài giảng Hóa học công nghệ - môi trường 2

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH QUẢNG NGÃI

TRƯỜNG ĐH PHẠM VĂN ĐỒNG

--------------------

GV: LÊ THỊ NHƯ QUỲNH

BÀI GIẢNG

HOÁ HỌC CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG 2

Quảng Ngãi, 12/2015.

LỜI MỞ ĐẦU

Nhằm giúp sinh viên thuận lợi hơn trong việc học tập học phần Hóa học công

nghệ - môi trường 2 theo học chế tín chỉ tôi soạn bài giảng này với các mục tiêu sau:

- Bám sát chương trình đề cương chi tiết học phần Hóa học công nghệ - môi

trường 2 của hệ Cao đẳng sư phạm đã được bộ môn phát hành.

- Nội dung chính xác, rõ ràng được chọn lọc từ nhiều giáo trình phù hợp với

trình độ của sinh viên Cao đẳng sư phạm.

Tuy nhiên với phạm vi là một bài giảng nên tôi chỉ trình bày những phần nội

dung cốt lõi, không thể đầy đủ hết những phần đọc thêm, mở rộng kiến thức nên khi

nghiên cứu bài giảng này sinh viên nên kết hợp với giáo trình và các tài liệu khác để

mở rộng hơn kiến thức cho mình.

Ngoài sinh viên Cao đẳng sư phạm Hóa học thì sinh viên thuộc các ngành học,

bậc học khác cũng có thể dùng bài giảng này làm tài liệu nghiên cứu trong việc học tập

của mình.

Sẽ không tránh khỏi sự thiếu sót trong quá trình soạn bài giảng này nên tôi rất

mong sự quan tâm góp ý của bạn đọc và các em sinh viên để bài giảng được hoàn thiện

hơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo nhà trường, Ban Chủ nhiệm Khoa, bộ môn

Hóa – khoa Cơ bản đã tạo điều kiện cho tôi đưa bài giảng này lên website của trường.

Tác giả

Chương 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ HOÁ HỌC MÔI TRƯỜNG

1.1. Chiến lược toàn cầu về bảo vệ môi trường

Hiện nay vấn đề môi trường đã trở thành vấn đề nóng bỏng trên toàn cầu. Đặc

biệt từ sau hội nghị của Liên hiệp quốc về môi trường và con người ở Stockholm vào

năm 1972 và khi tổ chức Môi trường quốc tế đã công bố chiến lược bảo vệ môi trường

toàn cầu (1980). Chiến lược này đã nhấn mạnh: “bảo vệ không đối lập với phát triển,

bảo vệ bao gồm bảo tồn và sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên thiên nhiên nhằm mục

đích làm cho con người có cuộc sống hạnh phúc không chỉ cho thế hệ hôm nay mà còn

cho thế hệ mai sau. Chiến lược bảo vệ toàn cầu khẳng định loài người tồn tại như một

bộ phận của thiên nhiên. Loài người sẽ không tồn tại hay không có tương lai nếu thiên

nhiên không được bảo vệ. Mặt khác thiên nhiên sẽ không được bảo vệ nếu không được

phát triển để giảm bớt nghèo nàn và bất hạnh của hàng trăm triệu con người nghèo khổ

đang sống trên trái đất [1]. Muốn “phát triển” thì phải “bảo vệ” và “bảo vệ” để “phát

triển”, đó là đặc tính phụ thuộc lẫn nhau giữa phát triển và bảo vệ và được gọi bằng

thuật ngữ “sự phát triển bền vững ”.

Chiến lược bảo vệ toàn cầu nhấn mạnh 3 mục tiêu:

- Phải duy trì các quá trình sinh thái quan trọng của các hệ đảm bảo sự sống.

- Phải bảo tồn tính đa dạng di truyền.

- Phải sử dụng bền vững bất kỳ 1 loài hay 1 hệ sinh thái nào.

Vào những năm của thập kỷ 80, tính cần thiết cấp bách và phức tạp của những

vấn đề về môi trường ngày càng rõ rệt và đòi hỏi phải có những hành động cụ thể. Do

đó chiến lược “Cứu lấy trái đất” ra đời nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống của con

người, đồng thời bảo tồn tính đa dạng và sự sống trên trái đất. Chiến lược “Cứu lấy trái

đất ” đề ra một chiến lược đầy đủ, rõ ràng và rộng rãi trên toàn thế giới nhằm mục đích

tạo ra những thay đổi trong cách sống hiện nay để xây dựng một xã hội loài người bền

vững [1].

Các nguyên tắc của chiến lược “Cứu lấy trái đất”:

- Tôn trọng và quan tâm đến cuộc sống cộng đồng: nói lên trách nhiệm phải quan

tâm đến người khác và các hình thức khác của sự sống trong hiện tại và tương lai. Đây

là nguyên tắc thuộc về đạo đức. Nguyên tắc này đề ra sự phát triển của nước này không

được làm thiệt hại đến quyền lợi của nước khác và của thế hệ mai sau, đây là nguyên

tắc quan trọng nhất của chiến lược.

- Cải thiện chất lượng cuộc sống con người: mục đích của sự phát triển là cải

thiện chất lượng cuộc sống con người. Mỗi dân tộc có những mục tiêu phát triển khác

nhau nhưng cuối cùng là xây dựng một cuộc sống lành mạnh, có nền giáo dục tốt, có

đủ tài nguyên cho cuộc sống vừa phải, có quyền tự do về chính trị, được đảm bảo an

toàn và không có bạo lực.

- Bảo vệ sức sống và tính đa dạng của trái đất: sự phát triển trên cơ sở bảo vệ, đòi

hỏi phải có những hành động thận trọng để bảo vệ được cấu trúc, chức năng và tính đa

dạng của các hệ thống thiên nhiên trái đất mà loài người hoàn toàn lệ thuộc vào nó.

Điều này đòi hỏi chúng ta phải:

+ Bảo vệ hệ thống nuôi dưỡng sự sống. Hệ thống này là những quá trình sinh thái

nuôi dưỡng và bảo tồn sự sống. Nó điều chỉnh khí hậu, nước và không khí trong lành,

điều hoà dòng chảy, chu chuyển các yếu tố cơ bản, kiến tạo và cải tạo đất trồng và làm

cho các hệ sinh thái luôn hồi phục.

+ Bảo vệ tính đa dạng sinh học không những của các loài động vật, thực vật cũng

như các tổ chức sống khác mà còn có cả vốn gien di truyền có trong mỗi loài và các

dạng hệ sinh thái khác nhau.

+ Bảo đảm chắc chắn việc sử dụng bền vững các nguồn tài nguyên như tái tạo đất,

động vật hoang dã, động vật nuôi, rừng, bãi chăn thả, đất trồng, các hệ sinh thái nước

mặn và nước ngọt,... Sử dụng bền vững và sử dụng trong phạm vi cho phép để nguồn

tài nguyên có thể phục hồi lại [2], [4].

1.2. Khái niệm về môi trường

Môi trường là tập hợp tất cả các thành phần của thế giới vật chất bao quanh có

khả năng tác động đến sự tồn tại và phát triển của mỗi sinh vật. Bất cứ một vật thể nào,

một sự kiện nào cũng tồn tại và diễn biến trong một môi trường.

Môi trường tự nhiên bao gồm: môi trường vật lý và môi trường sinh học

1.2.1. Môi trường vật lý

Là thành phần vô sinh của môi trường tự nhiên bao gồm khí quyển, thuỷ quyển

và thạch quyển.

+ Môi trường khí quyển (môi trường không khí): là lớp khí bao quanh trái đất,

chủ yếu là ở tầng đối lưu, cách mặt đất từ 10÷12km. Ở tầng này theo chiều cao nhiệt

độ giảm, áp suất giảm và nồng độ không khí loãng dần. Khí quyển đóng vai trò cực kỳ

quan trọng trong việc duy trì sự sống của con người, sinh vật và quyết định đến tính

chất khí hậu, thời tiết của trái đất.

+ Môi trường thuỷ quyển (môi trường nước): là phần nước của trái đất, bao gồm

đại dương, biển, sông, hồ, ao, nước ngầm, băng tuyết, hơi nước trong đất và trong

không khí. Thuỷ quyển đóng vai trò không thể thiếu được trong việc duy trì sự sống

của con người, sinh vật, cân bằng khí hậu toàn cầu và phát triển các ngành kinh tế.

+ Môi trường thạch quyển (môi trường đất): bao gồm lớp vỏ trái đất có độ dày

từ 60 ÷ 70km trên phần lục địa và 20 ÷ 30km dưới đáy đại dương. Tính chất vật lý và

thành phân của thạch quyển ảnh hưởng quan trọng đến cuộc sống con người, sự phát

triển nông lâm, ngư nghiệp, giao thông vân tải, đô thị, cảnh quan và tính đa dạng sinh

học trên trái đất [2], [4].

1.2.2. Môi trường sinh học

Là thành phần hữu sinh của môi trường. Môi trường sinh học bao gồm các hệ

sinh thái, quần thể động vật và thực vật. Môi trường sinh học tồn tại và phát triển trên

cơ sở sự tiến hoá của môi trường vật lý.

Môi trường sống của con người (môi trường nhân văn, môi sinh) được chia

thành môi trường thiên nhiên, môi trường xã hội và môi trường nhân tạo.

+ Môi trường thiên nhiên: bao gồm các nhân tố thiên nhiên: vật lý, hoá học, sinh

học,... tồn tại khách quan ngoài ý muốn của con người hoặc chịu sự chi phối của con

người.

+ Môi trường xã hội: bao gồm các mối quan hệ giữa con người với con người.

+ Môi trường nhân tạo: bao gồm những nhân tố vật lý, sinh học, xã hội do con

người tạo nên và chịu sự chi phối của con người.

Chức năng của môi trường:

- Là không gian sống của con người và sinh vật

- Là nơi cung cấp nguồn tài nguyên cần thiết cho đời sống và hoạt động sản xuất

của con người.

- Là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra trong cuộc sống và

hoạt động sản xuất.

- Là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người.

1.3. Những cơ sở của khoa học môi trường

1.3.1. Sinh thái học, hệ sinh thái và cân bằng sinh thái

1.3.1.1. Sinh thái học: là khoa học nghiên cứu mối quan hệ tương hỗ giữa một cơ thể

sống hoặc một quần thể sinh vật với các yếu tố môi trường xung quanh.

Đối tượng nghiên cứu của sinh thái học như: cá thể, quần thể, quần xã, hệ sinh thái, …

Ví dụ như nghiên cứu đặc điểm của các nhân tố môi trường có ảnh hưởng đến đời sống

của các sinh vật và sự thích nghi của chúng với các điều kiện ngoại cảnh khác nhau.

Hoặc là nghiên cứu điều kiện hình thành quần thể, những đặc điểm cơ bản hay những

mối quan hệ trong một quần thể, …

1.3.1.2. Hệ sinh thái: là đơn vị tự nhiên bao gồm các quần thể sinh vật(thực vật, động

vật, vi sinh vật) và môi trường trong đó chúng tồn tại và phát triển.

Ví dụ: Hệ sinh thái đồng ruộng

Hệ sinh thái đồng cỏ

Hệ sinh thái biển,…

Một số hệ sinh thái thường gặp:

- Hệ sinh thái nông nghiệp

- Hệ sinh thái rừng

- Hệ sinh thái biển

- Hệ sinh thái ao hồ

- Hệ sinh thái đồng cỏ tự nhiên

- Hệ sinh thái đô thị.

Giữa môi trường và quần xã sinh vật có tác động ảnh hưởng qua lại và cả hai

đều cần thiết để duy trì sự sống như đã tồn tại trên trái đất.

Một hệ sinh thái điển hình có cấu trúc bởi các thành phần như sau:

- Sinh vật sản xuất: là những sinh vật tự dưỡng như nấm, vi khuẩn, thực vật.

- Sinh vật tiêu thụ: là những sinh vật dị dưỡng như tất cả các loài động vật và

những vi khuẩn không có khả năng quang hợp và hoá tổng hợp.

- Sinh vật phân huỷ: là những sinh vật dị dưỡng sống hoại sinh gồm vi khuẩn,

nấm,…Chúng tiếp nhận nguồn năng lượng hoá học khi phân huỷ và bẻ gãy các phân tử

hữu cơ để tồn tại và phát triển. Sinh vật phân huỷ thải vào môi trường những chất đơn

giản hoặc những nguyên tố hoá học mà lúc đầu các sinh vật sản xuất sử dụng để tổng

hợp các chất hữu cơ.

- Các yếu tố vô sinh: đất nước, chất hữu cơ, vô cơ, khí hậu, nhiệt độ, ánh sáng,...

Trong hệ sinh thái các thành phần trên liên hệ với nhau thông qua dòng năng

lượng và dòng vật chất.

+ Dòng tuần hoàn vật chất đi từ môi trường ngoài vào cơ thể các sinh vật, từ

sinh vật này sang sinh vật khác, rồi từ sinh vật ra môi trường ngoài (nhờ sinh vật phân

huỷ trở lại môi trường).

+ Dòng năng lượng xảy ra đồng thời với dòng tuần hoàn vật chất ở hệ sinh thái.

Năng lượng cung cấp cho hoạt động của tất cả hệ các hệ sinh thái trên trái đất là nguồn

năng lượng mặt trời. Khác với dòng tuần hoàn vật chất, năng lượng không được sử

dụng lại mà mất đi, phát tán dưới dạng nhiệt.

Ví dụ: trong hệ sinh thái đồng cỏ nhờ có đạm, dinh dưỡng, xác thực vật trong

đất. Cỏ lại cung cấp thức ăn cho động vật ăn cỏ. Động vật ăn cỏ lại là thức ăn cho động

vật ăn thịt 1, động vật ăn thịt 1 lại là thức ăn cho động vật ăn thịt 2, …Khi cỏ, động vật

ăn thịt chết đi thì xác của chúng sẽ bị phân huỷ bởi vi khuẩn, nấm,.. thành các chất hữu

cơ và vô cơ.

Trong ví dụ này:

- Yếu tố vô sinh: đạm, dinh dưỡng, xác thực vật

- Sinh vật sản xuất: cỏ, động vật ăn cỏ, động vật ăn thịt 1, động vật ăn thịt 2,..

- Sinh vật tiêu thụ: động vật ăn cỏ, động vật ăn thịt 1, động vật ăn thịt 2,..

- Sinh vật phân huỷ: vi khuẩn, nấm dị dưỡng.

Như vậy, trong hệ sinh thái sinh vật sản xuất cũng có thể là sinh vật tiêu thụ.

Trong tự nhiên tồn tại nhiều hệ sinh thái:

- Hệ sinh thái trên cạn: hệ sinh thái đất, hệ sinh thái rừng, hệ sinh thái sa mạc,…

- Hệ sinh thái dưới nước: hệ sinh thái biển, hệ sinh thái cửa sông, hệ sinh thái

hồ,…

- Hệ sinh thái do con người tạo ra: hệ sinh thái nông nghiệp, hệ sinh thái đô thị,

hệ sinh thái công viên,…

Tập hợp tất cả các hệ sinh thái trên trái đất làm thành hệ sinh thái khổng lồ gọi

là sinh quyển.

Sinh quyển gồm các cơ thể sống, khí quyển, thuỷ quyển và thạch quyển tạo

thành môi trường sống của tất cả các cơ thể sống. Sinh quyển bao gồm các thành phần

hữu sinh và vô sinh có quan hệ chặt chẽ và tương tác phức tạp lẫn nhau. Trong sinh

quyển ngoài vật chất và năng lượng còn có thông tin, nó biểu hiện mức độ phức tạp và

phát triển cao nhất là trí tuệ con người, từ đó hình thành nên khái niệm trí quyển

[2],[4].

Hệ sinh thái cũng có quá trình tiến hóa, từ bập thấp đến bậc cao, sinh vật tác

động đến môi trường, môi trường thay đổi tác động trở lại sinh vật, giữa sinh vật và

môi trường gắn bó với nhau.

Con người là yếu tố rất quan trọng có thể tác động làm thay đổi hệ sinh thái.

1.3.1.3. Cân bằng sinh thái

Cân bằng sinh thái là trạng thái ổn định trong đó các thành phần sinh thái ở

điều kiện cân bằng tương đối và cấu trúc của toàn hệ không bị thay đổi.

Trong quá trình tồn tại và phát triển, hệ sinh thái luôn bị tác động bởi các yếu tố

môi trường, được gọi là các yếu tố sinh thái:

- Các yếu tố vô sinh: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, tia năng lượng, áp suất,… tạo

nên điều kiện sống cho sinh vật và ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến sự tồn tại và

phát triển của chúng.

- Các yếu tố sinh vật: đặc trưng bằng các dạng quan hệ hoặc tác động qua lại

của các sinh vật: quan hệ cộng sinh, ký sinh hoặc đối kháng.

- Các yếu tố nhân tạo: là các hoạt động của con người: công nghiệp, nông

nghiệp, giao thông vận tải,…

Khi các yếu tố sinh thái tác động mạnh đến các thành phần của hệ sinh thái sẽ

làm thay đổi thành phần sinh thái, thay đổi cấu trúc của hệ dẫn đến mất cân bằng sinh

thái. Lúc này hệ sinh thái sẽ bị huỷ diệt hoặc thiết lập một cân bằng mới.

Ví dụ: khi trời quá nắng mà không có mưa, thiếu nước làm cho đồng cỏ bị khô

cháy, sinh vật ăn cỏ không tồn tại được, sinh vật ăn thịt cũng không tồn tại dẫn đến

phá vỡ hệ sinh thái (bị tác động bởi các yếu tố vô sinh).

Hoặc vào mùa xuân cây cối phát triển xanh tốt thì sâu ăn lá phát triển nhanh

chóng, khi đó số lượng chim ăn sâu cũng phát triển mạnh để khống chế sâu ăn lá

(khống chế sinh học) như vậy cây cối vẫn không bị sâu ăn lá phá hại, cân bằng sinh

thái không bị phá vỡ.

Sự cân bằng sinh thái không chỉ là sự cân bằng giữa các loài như sự cân bằng

giữa vật săn mồi và vật mồi hay giữa vật chủ và vật ký sinh,.. mà còn là sự cân bằng

của chu trình các chất dinh dưỡng chủ yếu và những dạng chuyển hoá năng lượng

trong một hệ sinh thái. Một hệ sinh thái được coi là cân bằng bền khi tất cả các mặt

hoạt động của hệ đó đều ở trạng thái cân bằng. Do vậy ở đây sẽ có sự cân bằng giữa

sản xuất, tiêu thụ và phân huỷ cũng như sự tồn tại giữa các loài trong hệ đó.

Các hệ sinh thái đều có khả năng tự điều chỉnh nhất định trong một giới hạn xác

định, nếu sự thay đổi vượt quá giới hạn này thì hệ sinh thái sẽ mất khả năng tự điều

chỉnh và hệ sinh thái bị phá huỷ. Ví dụ: Nnước thải sinh hoạt vào hệ sinh thái sông, các

chất dinh dưỡng trong nước thải làm cho các loài tảo phát triển cao. Sinh vật sản xuất

phát triển quá nhiều mà không được các sinh vật tiêu thụ sử dụng kịp thời. Khi chúng

chết đi chúng bị phân huỷ và giải phóng ra chất độc đồng thời làm giảm oxi xuống

mức thấp có thể làm chết cá.

1.3.2. Đa dạng sinh học

1.3.2.1. Đa dạng sinh học là gì?

Đa dạng sinh học là một khái niệm nói lên sự giàu về nguồn gen, tính phong

phú, muôn hình, muôn vẻ về các loài sinh vật, về các hệ sinh thái trong tự nhiên.

Ví dụ:

- Vùng sinh thái rừng ngập mặn có thực vật trên cạn, dưới nước, nửa trên cạn,

nửa dưới nước,…

- Vùng sinh thái cửa sông có thực vật nước mặn, thực vật nước lợ, nước ngọt,

tôm, cua, cá,…rất nhiều chủng loại. Ngược lại vùng đất sỏi khô cằn, cây cối không

mọc nổi, sinh vật thưa thớt, ít ỏi thể hiện sự nghèo nàn về đa dạng sinh học.

1.3.2.2. Ý nghĩa của tính đa dạng sinh học đối với cuộc sống con người

Tính đa dạng sinh học có ý nghĩa to lớn đối với đời sống vật chất cũng như đời

sống tinh thần của con người.

-Ý nghĩa vật chất: tính đa dạng sinh học tạo nên nguồn thức ăn phong phú cho

con người, đem lại nhiều sản phẩm từ thực vật và động vật phục vụ mọi nhu cầu sinh

hoạt hằng ngày của con người.

- Ý nghĩa tinh thần: tính đa dạng sinh học tạo nên vẻ đẹp thiên nhiên luôn đem

lại cho con người tinh thần sảng khoái, là nguồn cảm hứng của các tác phẩm thơ ca,

hội hoạ, âm nhạc, phim ảnh,…

1.3.2.3. Bảo vệ tính đa dạng sinh học

Bảo vệ tính đa dạng sinh học chính là duy trì sự cân bằng môi trường tự nhiên,

đảm bảo sự sống cho thế giới sinh vật trong đó có con người. Muốn bảo vệ tính đa

dạng sinh học lâu bền cần phải thực hiện các công việc sau:

- Thành lập các khu bảo vệ: vườn quốc gia, khu bảo tồn thiên nhiên, khu bảo vệ

sinh quyển, khu bảo vệ lịch sử, văn hoá,…

- Thành lập các trung tâm nghiên cứu nuôi nhân giống các loài động vật hoang

dã, các loài quý hiếm, các loài là tổ tiên của động vật nuôi.

- Thực hiện các chương trình nông lâm kết hợp

- Kết hợp sự giáo dục nâng cao dân trí với việc đào tạo đội ngũ cán bộ khoa học

kỹ thuật về đa dạng sinh học.

- Tăng cường hợp tác quốc tế trong công tác bảo vệ thiên nhiên và môi trường.

1.4. Môi trường phát triển và phát triển bền vững

1.4.1. Phát triển, mối quan hệ giữa môi trường và phát triển

Phát triển là phát triển kinh tế xã hội. Phát triển là quá trình nâng cao đời sống

vật chất và tinh thần của con người bằng phát triển sản xuất, cải thiện quan hệ xã hội,

nâng cao chất lượng hoạt động văn hoá. Phát triển là xu hướng tất yếu khách quan của

mỗi cá nhân hoặc cộng đồng con người. Đối với một quốc gia, quá trình phát triển

trong một giai đoạn cụ thể nhằm đạt tới những mục tiêu nhất định. Các mục tiêu này

thường được cụ thể hoá bằng những chỉ tiêu kinh tế như tổng hợp sản phẩm xã hội,

tổng thu nhập quốc dân, lương thực, nhà ở, giáo dục, y tế, văn hóa, khoa học, công

nghệ.

Các mục tiêu trên được thực hiện bằng những hoạt động phát triển. Ở mức vĩ

mô, các hoạt động này là các chính sách, chiến lược, các chương trình và kế hoạch dài

hạn về phát triển kinh tế xã hội của Đảng và nhà nước. Ở mức vi mô là các dự án phát

triển cụ thể về khai thác tài nguyên thiên nhiên, sản xuất hàng hoá, dịch vụ, xây dựng

cơ sở hạ tầng,…Những hoạt động này là nguyên nhân gây nên những sự sử dụng

không hợp lí, lãng phí tài nguyên thiên nhiên, làm suy thoái chất lượng môi trường.

Đây chính là các vấn đề môi trường mà khoa học môi trường cần nghiên cứu giải

quyết.

Phát triển là xu thế tất yếu của mọi xã hội, là quy luật của tiến hoá trong thiên

nhiên. Không thể ngừng hay kiềm hãm sự phát triển của xã hội loài người, mà phải tìm

ra con đường phát triển thích hợp để giải quyết các mâu thuẫn giữa môi trường và phát

triển[4].

Môi trường là tổng hợp các điều kiện sống của con người, còn phát triển là quá

trình sử dụng và cải thiện các điều kiện đó. Giữa môi trường và phát triển có mối quan

hệ hữu cơ. Môi trường là địa bàn, là đối tượng để phát triển. Phát triển là nguyên nhân

của mọi biến đổi tích cực và tiêu cực đối với môi trường.

1.4.2. Phát triển bền vững

Theo Ủy ban quốc tế về môi trường và phát triển đã định nghĩa: phát triển bền

vững là cách phát triển “thoả mãn nhu cầu của thế hệ hiện tại mà không ảnh hưởng đến

khả năng thoả mãn nhu cầu của thế hệ mai sau”. Khái niệm về phát triển bền vững vẫn

còn mới mẻ và còn nhiều tranh cãi để đi đến hoàn thiện hơn.

Con đường đi đến phát triển bền vững không giống nhau đối với một nước đã

phát triển, một nước đang phát triển và một nước chậm phát triển. Mỗi nước có một

con đường đi thích hợp cho riêng mình.

Phát triển bền vững có thể xem là một tiến trình đòi hỏi sự tiến triển đồng thời

của 4 lĩnh vực: kinh tế, nhân văn (dân số, văn hóa, giáo dục, y tế, phúc lợi xã hội,…),

môi trường, kỹ thuật (kỹ thuật sạch, giảm thải CO2, loại bỏ CFC, công nghệ mới,…)

Một “xã hội bền vững” phải có nền “kinh tế bền vững” là sản phẩm của sự “phát

triển bền vững”. Các nước trên thế giới đều có điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên

nhiên; điều kiện kinh tế –xã hội khác nhau, đưa đến hiện tượng có nước giàu và nước

nghèo, nước công nghiệp phát triển và nước nông nghiệp. Do đó cần xem xét 4 vấn đề:

con người, kinh tế, môi trường và công nghệ, qua đó phân tích phát triển bền vững và

có đạt được mục tiêu phát triển bền vững.

- Về kinh tế, phát triển bền vững bao hàm việc cải thiện giáo dục, chăm lo sức

khoẻ cho phụ nữ và trẻ em, chăm lo sức khoẻ cho cộng đồng, tạo ra sự công bằng về

quyền sử dụng ruộng đất, đồng thời xóa dần sự cách biệt về thu nhập cho mọi thành

viên trong cộng đồng xã hội.

- Về con người, để đảm bảo phát triển bền vững cần thiết nâng cao trình độ văn

hoá, khoa học kỹ thuật cho người dân, nhờ vậy người dân sẽ tích cực tham gia bảo vệ

môi trường cho sự phát triển bền vững. Muốn vậy phải đào tạo một đội ngũ các nhà

giáo đủ về số lượng, cũng như các thầy thuốc, các kỹ thuật viên, các chuyên gia, các

nhà khoa học trong mọi lĩnh vực của đời sống.

- Về môi trường, phát triển bền vững đòi hỏi phải sử dụng hợp lý tài nguyên như

đất trồng, nguồn nước, khoáng sản… Đồng thời, phải chọn lựa kỹ thuật và công nghệ

tiên tiến để nâng cao sản lượng, cũng như mở rộng sản xuất đáp ứng nhu cầu của dân

số tăng nhanh. Phát triển bền vững đòi hỏi không làm thoái hoá các ao hồ, sông ngòi,

uy hiếp đời sống sinh vật hoang dã, không lạm dụng hoá chất bảo vệ thực vật trong

nông nghiệp, không gây nhiễm độc nguồn nước và lương thực.

- Về công nghệ, phát triển bền vững là giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và sử

dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên trong sản xuất, áp dụng có hiệu quả các loại

hình công nghệ sạch trong sản xuất. Trong sản xuất công nghiệp cần đạt mục tiêu ít

chất thải hoặc chất gây ô nhiễm môi trường, tái sử dụng các chất thải, ngăn ngừa các

chất khí thải công nghiệp làm suy giảm tầng ozon bảo vệ trái đất.

1.5. Con người và môi trường

1.5.1. Vị trí độc tôn của con người trong sinh quyển

Con người thuộc bộ linh trưởng, là sản phẩm cao nhất của quá trình tiến hoá

hữu cơ và trở thành một thành viên đặc biệt trong sinh quyển. Bản chất của con người

được quy định bởi hai thuộc tính: một là bản chất sinh vật được kế thừa, phát triển

hoàn hảo hơn bất cứ một sinh vật nào khác, hai là thuộc tính văn hoá mà các loài sinh

vật khác không thể có được. Hai thuộc tính này phát triển song song, biến đổi và tiến

hoá theo từng giai đoạn của lịch sử. Do đó tác động của con người vào môi trường

được quyết định bởi hai thuộc tính này.

Mọi hoạt động của con người được thực hiện dưới sự điều khiển của bộ não.

Những quá trình sinh lý, sinh hoá của con người ngoài yếu tố tự nhiên còn chứa đựng

thuộc tính văn hoá (lựa chọn thức ăn, phong tục, tập quán,…), xã hội, đặc thù riêng của

loài người. Vì vậy con người là thượng đế của muôn loài trong sinh quyển. Để tồn tại

và phát triển như bao sinh vật khác, con người lấy thức ăn từ thiên nhiên và đào thải

vào môi trường những chất trao đổi. Trong quá trình phát triển nâng cao chất lượng

cuộc sống, con người đã khai thác tài nguyên thiên nhiên làm nguyên vật liệu tạo dựng

nơi ở, chế tạo máy móc, công cụ lao động, sinh hoạt,…sử dụng năng lượng thay lực cơ

bắp,…Mở rộng tầm nhìn vào vũ trụ, khám phá vũ trụ. Con người là một tác nhân tiêu

thụ đặc biệt, tham gia vào mọi bậc dinh dưỡng của hệ sinh thái. Nhờ vào khả năng sáng

tạo của bộ não và các phương tiện thông tin hiện đại con người có vị trí độc tôn trong

sinh quyển. Nhưng con người đã can thiệp quá mức thô bạo vào thiên nhiên theo

hướng có lợi cho mình mà ít có hoạt động bảo vệ dẫn đến suy giảm các nguồn tài

nguyên thiên nhiên, làm ô nhiễm và suy thoái môi trường, nhất là sau cuộc cách mạng

công nghiệp giữa thế kỷ 18. Sự suy thoái môi trường dẫn đến mức báo động, nạn chặt

phá rừng, khai thác khoáng sản bất hợp lí đồng thời thải nhiều chất bẩn độc hại ra môi

trường dẫn đến mất cân bằng khí hậu, mất cân bằng sinh thái, cuối cùng là nguy cơ

nghèo đói và diệt vong trong tương lai. Hội nghị Stockholm (1972) về những vấn đề

môi trường là điểm khởi đầu của loài người hành động để xây dựng một xã hội bền

vững cho chính mình.

1.5.2. Ảnh hưởng của yếu tố sinh thái, xã hội đến loài người

Quá trình điều chỉnh để thích nghi với môi trường sống đã đưa con người phát

triển thoát thai từ động vật bốn chân, bộ óc phát triển, hai chi trước tiến hoá thành đôi

tay với dáng đứng thẳng tạo nên hình dạng cân đối của con người. Các yếu tố khí hậu,

nhiệt độ, thức ăn, … đã tạo ra sự thích nghi cho con người về màu da và các phản ứng

sinh lý.

1.5.3. Tác động của con người vào môi trường

Con người với tư cách là một vật thể sống, một yếu tố của sinh quyển đã tác

động trực tiếp vào môi trường. Khi dân số tăng đã tác động vào thiên nhiên quá mức

làm mất cân bằng sinh thái và suy thoái, làm cho hiệu lực chọn lọc tự nhiên giảm đến

mức thấp nhất nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng nhanh của con người.

Con người đã tác động vào cả ba môi trường: khí quyển, thủy quyển và thạch

quyển qua các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải và sinh hoạt

như: đốt rừng, phá rừng lấy đất làm nông nghiệp, khai thác gỗ, xây dựng thủy điện, …

làm cho diện tích rừng bị thu hẹp, mất cân bằng sinh thái, ô nhiễm môi trường, gây

thiên tai lũ lut, … Công nghiệp phát triển cũng đã thải ra môi trường một lượng khí gây

mưa axit đã phá hủy rừng rất mạnh. Các hoạt động của con người cũng làm cho đất bị

mặn hóa, đá ong hóa diễn ra nhanh chóng do đất bị xói mòn mạnh mẽ, nhất là ở các

nước nhiệt đới. Đây là một vấn đề lớn, đặc biệt ở nước ta khi có tới ¾ diện tích đất đai

là đất có địa hình dốc. Những vùng đất trống, đồi trọc xuất hiện ở nhiều nơi, chính là

hậu quả của xói mòn và các quá trình đá ong hóa. Biển và đại dương cũng bị ảnh

hưởng bởi các hoạt động của con người. Đáng chú ý nhất là ô nhiễm dầu do các sự cố

tràn và rò rỉ dầu trên biển. Đây là chất ô nhiễm có thời gian tồn tại khá dài, loang rộng

và có khả năng chiếm lĩnh diện tích khá lớn trên bề mặt biển. Ở Việt Nam, theo thống

kê của cục môi trường, từ năm 1989 đến nay có khoảng hơn 20 vụ tràn dầu lớn nhỏ.

1.6. Quản lý môi trường, đánh giá tác động của môi trường

1.6.1. Quản lý môi trường

Đến nay chưa có một định nghĩa thống nhất về quản lí môi trường. Có thể sơ bộ

định nghĩa tóm tắt: “ quản lí môi trường là môi trường hoạt động trong lĩnh vực quản lí

xã hội; có tác động điều chỉnh các loại hoạt động của con người dựa trên sự tiếp cận có

hệ thống và kỹ thuật điều phối thông tin đối với các vấn đề môi trường có liên quan

đến con người, xuất phát từ quan điểm định lượng, hướng tới phát triển, bảo vệ và sử

dụng hợp lí tài nguyên”.

Quản lí môi trường được thực hiện bằng việc tổng hợp các biện pháp: luật,

chính sách, kinh tế, khoa học, kỹ thuật, xã hội, văn hóa, giáo dục, … Các biện pháp

này phối hợp đan xen nhau và được thực hiện ở nhiều quy mô: hộ gia đình, cơ sở sản

xuất, các địa phương, quốc gia và toàn cầu.

Theo chỉ thị 36CT/TW của Bộ Chính trị Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng

Sản Việt Nam ngày 25 – 6- 1998, một số mục tiêu cụ thể của công tác quản lí môi

trường ở Việt Nam hiện nay là:

- Khắc phục phòng chống suy thoái, ô nhiễm môi trường phát sinh trong các

hoạt động sống của con người.

- Hoàn chỉnh hệ thống văn bản pháp luật bảo vệ môi trường, ban hành các chính

sách để phát triển kinh tế xã hội gắn với bảo vệ môi trường, nghiêm chỉnh chấp hành

luật Bảo vệ môi trường.

- Phát triển kinh tế - xã hội theo các nguyên tắc phát triển bền vững được hội

nghị Rio-92 thông qua.

- Xây dựng các công cụ hữu hiệu về quản lí môi trường quốc gia, các vùng lãnh

thổ riêng biệt.

Nội dung công tác quản lí Nhà nước về môi trường theo Điều 37 Luật Bảo vệ

môi trường Việt Nam (1993), gồm một số điểm chính:

- Ban hành và tổ chức thực hiện các văn bản pháp quy về bảo vệ môi trường

(BVMT), ban hành hệ thống tiêu chuẩn môi trường.

- Xây dựng, chỉ đạo thực hiện chiến lược, chính sách BVMT, kế hoạch phòng

chống, khắc phục suy thoái môi trường, ô nhiễm môi trường, sự cố môi trường.

- Xây dựng, quản lí các công trình BVMT, các công trình có liên quan đến

BVMT.

- Tổ chức, xây dựng, quản lí hệ thống quan trắc, định kỳ đánh giá hiện trạng

môi trường, dự báo diễn biến môi trường.

- Thẩm định các báo cáo đánh giá tác động môi trường của các dự án và các cơ

sở sản xuất kinh doanh.

- Cấp và thu hồi giấy chứng nhận đạt tiêu chuẩn môi trường.

Giám sát, thanh tra, kiểm tra việc chấp hành pháp luật về BVMT, giải quyết các

khiếu nại, tố cáo, tranh chấp về BVMT, xử lí vi phạm pháp luật về BVMT.

- Đào tạo cán bộ về khoa học quản lí môi trường.

- Tổ chức nghiên cứu, áp dụng khoa học kĩ thuật trong lĩnh vực BVMT

- Thiết lập quan hệ quốc tế trong lĩnh vực BVMT

1.6.2. Đánh giá tác động môi trường (ĐGTĐMT)

ĐGTĐMT được định nghĩa một cách khái quát là sự xác định, đánh giá các tác

động (hoặc ảnh hưởng) có thể xảy ra của dự án, các quy hoạch phát triển hoặc của các

quy định, luật pháp liên quan đến môi trường. Mục đích của ĐGTĐMT trước hết là

khuyến khích việc xem xét các khía cạnh môi trường trong việc quy hoạch hoặc ra

quyết định đối với các dự án, các hoạt động phát triển để có thể lựa chọn thực thi dự án

hoạt động có lợi cho môi trường hơn.

ĐGTĐMT được chia làm 3 bước: lược duyệt, đánh giá sơ bộ, đánh giá đầy đủ.

Các phương pháp thường được sử dụng để đánh giá tác động môi trường như: phương

pháp liệt kê số liệu, phương pháp danh mục, phương pháp ma trận môi trường, phương

pháp mô hình, phương pháp phân tích chi phí, lợi ích mở rộng.

Kiểm kê hoạt động môi trường là hoạt động nhằm mô tả toàn diện về môi

trường đang tồn tại ở vùng dự định đặt dự án hoặc vùng có các hoạt động về môi

trường xảy ra. Việc kiểm kê phải đề cập đến môi trường lí hóa như thổ nhưỡng, địa

chất, địa hình, khí hậu, nước mặt, nước ngầm, chất lượng không khí, chất lượng nước,

…; môi trường sinh học như: các loài động thực vật, đa dạng sinh học, khả năng phát

triển, suy thoái của các loài, môi trường nhân văn như các điểm khảo cổ, di tích lịch sử,

văn hóa, danh lam thắng cảnh, bảo tàng và thư viện, …; môi trường kinh tế, xã hội như

xu thế tăng dân số, phân bố dân số, mức độ, hệ thống giáo dục, mạng lưới giao thông,

cơ sở hạ tầng, cấp thoát nước, quản lí phế thải, dịch vụ công cộng như công an, cứu

hỏa, bảo hiểm y tế, …

Báo cáo ĐGTĐMT của một dự án là văn bản chính yếu, tường trình tất cả các

kết quả của công tác ĐGTĐMT.

Ở Việt Nam, công tác ĐGTĐMT cũng sớm được quan tâm và đầu tư đánh giá

hiện trạng môi trường cơ bản ở nhiều vùng miền của đất nước. Nhiều đề tài khoa học

và công trình nghiên cứu được tiến hành. Luật BVMT cũng đã được biên soạn và

thông qua, các cơ quan quản lí về môi trường cũng đã ban hành nhiều văn bản hướng

dẫn ĐGTĐMT, tiêu chuẩn môi trường góp phần đưa công tác ĐGTĐMT ở Việt Nam

đi vào nề nếp.

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1

1. Môi trường là gì? Những khái niệm cơ bản về môi trường?

2. Nêu mục đích, ý nghĩa có tính chất chiến lược toàn cầu về bảo vệ môi trường đối với

ngành hóa học môi trường?

3. Thế nào là sinh thái? Hệ sinh thái và cân bằng sinh thái, tính đa dạng sinh học? Cho

ví dụ thực tế?

4. Thế nào là môi trường phát triển và phát triển bền vững? Bằng dẫn chứng thực tế

hãy chứng minh: Môi trường muốn “phát triển” thì phải bảo vệ và “bảo vệ ” để “phát

triển”, đó là đặc tính phụ thuộc lẫn nhau giữa phát triển và bảo vệ và được gọi bằng

thuật ngữ “phát triển bền vững”.

5. Vấn đề môi trường và con người có mối quan hệ đặc biệt và tác động lẫn nhau như

thế nào? Từ đó việc quản lí môi trường và đánh giá tác động môi trường cần có những

biện pháp gì?

Chương 2. MÔI TRƯỜNG KHÍ QUYỂN

2.1. Khí quyển và các chất gây ô nhiễm khí quyển

2.1.1. Khí quyển

- Cấu trúc: Là lớp không khí bao bọc trái đất. Nó được chia ra thành nhiều tầng

khác nhau theo chiều cao và sự chênh lệch nhiệt độ:

+ Tầng đối lưu (troposphere): 0 ÷ 10km, nhiệt độ và áp suất giảm theo chiều

cao.

+ Tầng bình lưu (statosphere): 10 ÷ 50km, nhiệt độ tăng theo chiều cao, áp suất

giảm theo chiều cao, lớp ozon xuất hiện ở độ cao 18 ÷ 30km, nồng độ xấp xỉ 10ppm.

+ Tầng trung lưu (mezosphere): 50 ÷ 90km, nhiệt độ giảm nhanh theo chiều

cao và có thể giảm đến -100oC.

+ Tầng ngoài hay tầng nhiệt lưu (thermosphere): 90 ÷ 500km, nhiệt độ tăng

theo chiều cao và đạt đến 1200oC, áp suất rất thấp.

- Thành phần khí quyển:

Tầng đối lưu: N2 : 78,1% ; O2: 20,94%; còn lại các khí khác và hơi nước.

- Vai trò của khí quyển trong sinh quyển:

+ Lá chắn các tia bức xạ mặt trời, tia vũ trụ;

+ Cân bằng nhiệt trái đất, chuyển khí độc từ mặt đất lên không trung;

+ Cung cấp CO2 cho quá trình quang hợp và tổng hợp hữu cơ;

+ Cung cấp O2 duy trì sự sống của sinh vật;

+ Cung cấp N2 tổng hợp protein.

2.1. 2. Các chất gây ô nhiễm khí quyển

2.1.2.1. Nguồn gây ô nhiễm

* Nguồn tự nhiên: do cháy rừng, núi lửa, bão, lũ lụt, động đất, …

* Nguồn nhân tạo:

- Do giao thông vận tải: khí thoát ra từ ống khói của các phương tiện giao thông

vận tải chứa nhiều khí CO, NOx, những hạt bụi chì, các hợp chất thơm (benzen và dẫn

xuất của benzen) gây hại cho sức khoẻ con người.

- Do công nghiệp: khí thoát ra từ ống khói các nhà máy, nhất là các nhà máy có

quy trình công nghệ và trang thiết bị lạc hậu cũ kỹ và chưa có bộ phận xử lý khí thải.

Mỗi ngành công nghiệp gây ra những sự ô nhiễm khác nhau. Ví dụ: sản xuất giấy gây

ra bụi, sản xuất sơn tạo ra nhiều hỗn hợp hidrocacbon, andehit và bụi, nhà máy thuốc lá

tạo ra nhiều bụi và nicotin. Các nhà máy hóa chất thường tạo ra khí SOx, NOx,

NH3,…Đặc biệt nhà máy superphotphat tạo ra bụi H2S dạng hơi và H2SiF6 dạng hơi.

Nhà máy lọc dầu tạo ra hydrocacbon, SOx, COx, NOx,…

- Do sinh hoạt:

+ Đốt củi, đốt than, đun nấu thải ra nhiều khí CO và CO2

+ Khói thuốc lá có chứa 22 loại chất độc

+ H2S bốc lên từ các cống rãnh.

- Do nông nghiệp: việc phun thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc kích thích sinh

trưởng, bón phân, ... sẽ gây ô nhiễm môi trường. Vì cây chỉ hấp thụ một phần, một

phần sẽ bốc hơi vào không khí, bị rửa trôi theo nguồn nước và thấm vào đất gây ô

nhiễm môi trường.

2.1.2.2. Tác nhân gây ô nhiễm chính

- Các loại oxit: NOx, SOx, COx,...

- Các khí halogen và hợp chất của chúng

- Các chất tổng hợp: ete, benzen, ...

- Các chất lơ lửng: bụi, nitrat, sunfat, sol khí, khói, sương mù,..

- Các loại bụi nặng: bụi đất đá, bụi kim loại nặng như: Cu, Pb, Zn, Ni, Cd,...

- Khí quang hoá: ozon, FAN, NOx, andehit,…

- Chất thải phóng xạ

- Nhiệt

- Tiếng ồn

2.2. Hoá học của hiện tượng ô nhiễm không khí

2.2.1. Khái niệm về phản ứng quang hoá trong khí quyển

Phản ứng quang hoá là những phản ứng hoá học được khơi mào bằng sự hấp thụ

một photon với một nguyên tử, một phân tử, một gốc tự do hay một ion. A + hν A*

Trong đó: A* là trạng thái kích thích của A

hν là một photon đã được hấp thụ tương ứng với một phân tử Phần tử kích thích A* sau đó có thể tham gia vào các quá trình sau:

- Phản ứng phân tích:

A* B1 + B2 + B3 +… (1)

- Phản ứng trực tiếp:

A* + B C1 + C2 + …. (2)

- Phát huỳnh quang:

A* A + hν (3)

- Khử hoạt tính do va chạm:

A* + M A + M (4)

Phản ứng (1) , (2): dẫn đến sự biến đổi hoá học

Phản ứng (3) , (4): chuyển phân tử ở trạng thái kích thích về trạng thái ban đầu

của nó.

Trong khí quyển, tầng thượng lưu đã hấp thụ tất cả các bức xạ có λ < 2900Ao

bởi ozon và oxi. Vì vậy, về mặt ô nhiễm không khí chỉ có những chất hấp thụ bước sóng từ 3000Ao đến 7000Ao mới gây ô nhiễm ở tầng đối lưu.

Các phản ứng quang hoá có vai trò quan trọng trong ô nhiễm không khí, vì các

sản phẩm của chúng (chủ yếu là gốc tự do) có khả năng khơi mào hoặc tham gia một

số lớn các phản ứng khác liên quan đến sự chuyển hoá các chất ô nhiễm sơ cấp thành

chất ô nhiễm thứ cấp.

2.2.2. Các phản ứng quang hoá của oxit nitơ (NOx) trong khí quyển

NO và NO2 giữ vai trò quan trọng về mặt hoá học trong ô nhiễm không khí. Các

phản ứng quang phân NO2 trong không khí được trình bày như sau:

O + O2 + M → O3 + M

NO2 + hν → NO + O

O3 + NO → NO2 + O2

O + NO2 → NO + O2

O + NO2 + M → NO3 + M

NO3 + NO → 2NO2

N2O5 → NO3 + NO2

O + NO + M → NO2 + M

NO2 + O3 → NO3 + O2

2NO + O2 → 2NO2

NO3 + NO2 → N2O5

2.2.3. Các phản ứng cộng trong hệ NOx, H2O, CO và không khí

Một trong các đặc trưng của khí quyển ở vùng đô thị có chứa khí NOx là sự tạo

thành lượng lớn O3 (tạo ra do phản ứng (1), (2) ở trên). Trong không khí còn một loạt

các phản ứng liên quan giữa NOx với hơi nước và CO.

Khi có hơi nước thì N2O5 bị thuỷ phân tạo axit nitrit

N2O5 + H2O → 2HNO3

Axit nitrơ được tạo ra theo phản ứng sau:

NO + NO2 + H2O → 2HNO2

2HNO2 hấp thụ bức xạ và thực hiện phản ứng quang phân với tốc độ nhỏ bằng 1/10 tốc

.HO

độ quang phân NO2.

HNO2 + hν → NO +

.HO )có hoạt tính rất cao, có tác dụng khơi mào một số phản ứng khác.

Phản ứng quang phân HNO2 rất quan trọng vì nó tạo ra gốc tự do hydroxyl

(

.HO + NO2 → HNO3

.HO + NO → HNO2

Ví dụ:

Các nhà nghiên cứu về hoá học vũ trụ cũng phát hiện được NO bị oxi hoá hoàn

toàn thành NO2 dưới tác dụng của tia bức xạ và sự có mặt của CO như sau:

.HO + CO → CO2 +

.H + O2 + M →

2HO +

.HO

2HO + NO → NO2 +

2HO +

2HO → H2O2 + O2

.HO

H2O2 + hν → 2

2.2.4. Các phản ứng của hydrocacbon trong khí quyển

2.2.4.1. Nguồn thải hydrocacbon

Hydrocacbon đi vào khí quyển qua các con đường sau:

- Khí thải ôtô có chứa lượng lớn xăng, dầu chưa bị cháy hay chỉ bị cháy một

phần. Đây là nguồn ô nhiễm lớn

- Sự nạp đầy khí vào các bể chứa khi thay thế không khí đã bão hoà xăng dầu

bay vào không khí.

- Các dung môi hữu cơ sử dụng trong các nhà máy gia công kim loại, các quá

trình làm sạch trong nghiên cứu khoa học, các loại dung môi sơn,... bay vào khí quyển.

- Các sản phẩm hữu cơ từ các nhà máy hoá chất như nhà máy lọc dầu thoát ra

khí quyển.

2.2.4.2. Cơ chế oxi hoá hydrocacbon trong ô nhiễm không khí

Việc giải thích cơ chế rất phức tạp (giữa hydrocacbon và các chất oxi hoá). Ta

sẽ xét các phản ứng của 3 loại hydrocacbon phổ biến nhất: parafin, olefin, hydrocacbon

.HO , O3. Các chất O,

.HO , O3 được coi là các chất oxi hoá quan trọng

thơm với O,

trong khí quyển.

a. Các phản ứng oxi hoá của oxi nguyên tử

Các nguyên tử O được tạo ra do quang phân NO2 được coi là chất khơi mào cho

các phản ứng tạo thành sương khói (smog) trong luồng sương khói. O phản ứng nhanh

với olefin và chậm với parafin và aren.

O có hai trạng thái: O(P) (trạng thái cơ bản từ NO2) và O(D) (trạng thái kích

thích từ O3). O(D) hoạt động hơn O(P).

.HO : là phản ứng rất quan trọng.

Các phản ứng của O:

.HO

- Với H2O tạo gốc

.HO và gốc ankyl

O (D) + H2O → 2

.R +

.HO

- Với parafin: tạo gốc

RH + O(D) →

- Với olefin tạo epoxit ở trạng thái kích thích, sau đó epoxit này lại phân huỷ tạo

ankyl và axyl:

R2 R1 R1 R3 R3

(1) (2) C C C. R4 + R1

O + C = C R2 R4 R2 R4 O O R3 R3

hay + C. R1 R2 C.

O R4

- Với aren hiện nay cơ chế này còn chưa rõ.

b. Các phản ứng oxi hoá của gốc hydroxyl:

.HO đi vào khí quyển là do sự quang phân HNO2 và từ các phản ứng

Các gốc

thoái biến của gốc tự do.

.HO với các hydrocacbon tương tự như oxi nguyên

Các phản ứng của gốc tự do

tử, chỉ có 2 điểm khác là:

• Phản ứng xảy ra nhanh hơn

.HO trở

.HO .

Phản ứng loại hidro không gây nên sự phân nhánh mạch cacbon. Vì

.HO với parafin:

thành H2O, còn O trở thành

.HO →

- Phản ứng của

.R + H2O

RH +

• Tốc độ phản ứng tăng theo số nguyên tử H có trong phân tử, đặc biệt là H ở

C2, C3.

.HO với olefin: cộng hợp với vào các liên kết đôi

.HO + CH3-CH = CH2 → CH3-CH-CH2-OH

- Phản ứng của

hay

CH3 CH CH2 OH Tốc độ phản ứng lớn gấp 10 lần so với tốc độ của oxi với olefin.

.HO với aren:

- Phản ứng của

.HO chiếm các nguyên tử Hα các mạch nhánh của aren:

C H 2 C H 3

. C. H C H 3

.HO

+ H 2 O

Người ta cho rằng gốc

c. Các phản ứng oxi hoá của O3

Trong khí quyển khi nồng độ NO2 cao gấp 25 lần NO thì O3 được tạo ra với

lượng đáng kể.

.HO . O3 phản ứng với parafin và

Tính oxi hoá của O3 không mạnh bằng O và

aren có tốc độ rất nhỏ coi như không đáng kể.

Phản ứng của O3 với olefin trong pha khí chưa được biết rõ về cơ chế. Trong

pha lỏng được xem là cộng hợp vào liên kết đôi của olefin tạo ra ozonit trung gian, rồi

phân hủy thành andehit và một gốc hoá trị 2.

Ví dụ:

.

HCHO + CH3−CH

. O O

C3H6 + O3 CH2−CH−CH3

.

O O hoặc

. CH3CHO + H2COO

Ozonit trung gian

Một số phản ứng của O3 với etylen, propylen, izobutylen:

- Etylen: O

C2H4 + O3 → HCHO + O

CH2 O

C3H6 + O3 → HCHO + CH3CH

O - Propylen: O

.HO

CH3CH → CH3C=O +

O - Izobutylen:

C4H8 + O3 HCHO + CH3 −C−CH3

CH3 −C−CH3 + CH2= O O

O O2 O (CH3)2CO + O3

. CH3− C = O +

. CH3O

CH3 −C−CH3

HCHO + O3 CH2= O O + O2

Như vậy, các sản phẩm của phản ứng giữa O3 với olefin là một andehit và một

chất trung gian không bền thường gọi là ion lưỡng tính. Ion lưỡng tính này có thể phân

huỷ theo các phản ứng sau:

.

. . HRCOO

RO + HCO . RCO + HO

ROH + CO

Ngoài ra ion lưỡng tính có thể tham gia phản ứng với O2, NO2 và NO

Ví dụ:

.

. HRCOO + NO

RCHO + NO2

2.2.4.3. Cơ chế oxi hoá các hydrocacbon chứa oxi trong không khí ô nhiễm

Trong khí thải của các động cơ chạy xăng có các andehit và xeton, lượng chất

hữu cơ này chiếm 1,5% tổng lượng hydrocacbon của khí thải. Chúng tham gia phản

ứng oxi hoá và phân huỷ gốc tự do. Ta nghiên cứu chủ yếu phản ứng của andehit vì

chúng hoạt động mạnh hơn xeton rất nhiều.

- Phản ứng quang phân andehit:

Dưới tác dụng của bức xạ mặt trời có λ > 3000Ao. Phản ứng gãy mạch tạo gốc

tự do:

.R + H .C O

HCHO + hν → H2 + CO

.HO

RCHO + hν →

.HO

- Phản ứng oxi hoá andehit bằng O tạo 2 gốc tự do: axyl và

.HO tạo gốc axyl:

RCHO + O → R .C =O +

- Phản ứng oxi hóa andehit bằng

.HO → R .C =O + H2O

RCHO +

2.2.5. Các phản ứng của các gốc tự do trong khí quyển

.R ), gốc axyl (RCO.), gốc ankoxyl (RO. , kể cả

.HO ). Trong khí quyển

Qua các phản ứng trên, ta thấy phản ứng oxi hóa hydrocacbon sinh ra các gốc tự

do: gốc ankyl (

các gốc ankyl, axyl có hoạt tính cao, chúng kết hợp ngay với oxi phân tử tạo gốc peoxi: ROO. (gốc peoxi ankyl, kể cả HOO.), (gốc peoxi axyl). RCOO.

O 2.2.5.1. Các phản ứng với O2

Cả gốc

.R và RO. đều phản ứng nhanh với O2 tạo peoxi tương ứng: .R + O2 → ROO. RCO. + O2 →

RCOO.

RO. + O2 R' → CHO + HOO.

Trên đây là 3 phản ứng quan trọng nhất.

2.2.5.2. Phản ứng với NO

Phản ứng oxi hoá NO thành NO2 không tiêu hao ozon là phản ứng giữa NO với

peoxi: RO. NO + NO2 + ROO. RCOO. RCO.

O O

NO + RO. RONO : nitro ankyl

Tốc độ phản ứng giảm khi kích thước gốc R tăng.

2.2.5.3. Phản ứng với NO2

Do NO bị oxi hoá và NO2 tích luỹ trong thời gian hình thành smog (sương khói)

nên phản ứng của các gốc peoxi với NO2 trở nên quan trọng (lượng NO2 trong không

khí là đáng kể).

RCOO. NO2 + RCOONO2

O O gốc peoxi PAN: peoxiaxylnitrat

Tương tự, các ankylpeoxinitrat cũng được tạo ra theo phản ứng:

ROO. NO2 + ROONO2

.RO

Tạo ankyl nitrat:

NO2 + RONO2

2.2.5.4. Phản ứng giữa các gốc tự do với nhau

- Tái kết hợp trực tiếp tạo ra 1 peoxit và oxi:

ROO. + ROO. ROOR + O2

- Phản ứng dị li tạo ra 1 andehit (hay xeton), 1 rượu và oxi:

R'CHO + R"CH2OH + O2

R'OO. + R"OO. - Phản ứng phân huỷ gốc:

Gốc axylat kém bền, tách CO2 tạo gốc ankyl:

RCO. R. + CO2

2.2.6. Khói quang hoá

2.2.6.1. Khái niệm

Khói quang hoá là tên gọi, đặt cho một hỗn hợp gồm các chất phản ứng và các

sản phẩm phản ứng sinh ra khi các hidrocacbon, các oxit nitơ cùng có mặt trong khí

quyển dưới tác dụng của các bức xạ mặt trời.

Việc tìm hiểu khói quang hoá gắn liền với sự khảo sát các phản ứng diễn ra khi

các oxit nitơ lẫn các hidrocacbon cùng tồn tại trong khí quyển.

Sự tạo thành khói quang hoá diễn ra trong một hệ hết sức phức tạp và phụ thuộc

vào nhiều yếu tố như: khí tượng học, các nguồn phát tán chất ô nhiễm, cơ chế phản

ứng hoá học,...

Khói quang hóa là một loại khói mang tính oxi hoá rất cao. Khói có màu nâu,

gây tác hại cho mắt và phổi, làm gãy cao su và phá hoại đời sống thực vật.

2.2.6.2. Cơ chế hình thành

Sự tạo thành khói quang hóa diễn ra theo sơ đồ sau:

Sơ đồ 1:

. RCH2O

. RCH2

. RCH3

hν + O2 RCH2O2 RCH3 - H2O - H2O + O2 + RCH3

+ NO -NO2 - RCHO . HOO + NO -NO2 .HO

. RCO

. RCOO

. + HO - H2O

+ O2 Sơ đồ 2: RCHO gốc peoxiaxyl

O O gốc axyl

+ NO2

RCOONO2 PAN O

2 tương tác với NO tạo NO2 và gốc tự do RCH2O.

 Nhận xét:

.HO

Sơ đồ 1: - Các hydrocacbon có hoạt tính tương tác với O3 tạo RC.H2 - Gốc RC.H2 tương tác với O2 tạo gốc RCH2O. - Gốc RCH2O. - Gốc RCH2O. tương tác với O2 tạo thành andehit bền RCHO và gốc HOO.

- Gốc HOO. tương tác với NO khác cho NO2 và

.HO cực kỳ hoạt động và phản ứng nhanh với các hydrocacbon bền RCH3 tạo ra H2O và gốc RC.H2 đồng thời hoàn chỉnh chu trình chuyển hóa. Trong một chu

- Gốc

trình tạo ra 2 phân tử NO2, 1 phân tử RCHO và tái tạo gốc RC.H2 để lại bắt đầu chu

trình mới.

Sơ đồ 2:

Andehit vừa phát sinh lại khởi đầu cho một chuỗi phản ứng khác bằng tương tác

.HO dẫn tới sự tạo thành gốc axyl, rồi gốc axyl lại phản ứng ngay với O2 cho

với gốc

gốc peoxiaxyl để tạo ra PAN (có hại cho mắt). O3 và PAN là những chất gây ô nhiễm

sinh ra trong các phản ứng quang hóa từ NOx và hydrocacbon. Vì vậy, muốn tránh ô

nhiễm khói quang hoá phải khống chế sự thải NOx và hydrocacbon vào khí quyển.

2.2.7. Phản ứng của các oxit lưu huỳnh trong khí quyển

2.2.7.1. Sự oxi hoá xúc tác SO2

2SO2 + O2 2SO3

Trong dòng khói nhà máy nhiệt điện tốc độ phản ứng này tăng từ 10 ÷ 100 lần

tốc độ phản ứng trong không khí sạch.

SO2 dễ hoà tan vào các giọt nước và bị oxi hoá thành axit sunfuric, bởi oxi dễ

hoà tan vào nước khi có mặt các muối kim loại Mn, Fe.

xúc tác 2SO2 + 2H2O + O2 2H2SO4

2.2.7.2. Sự oxi hoá quang hoá SO2

- Sự oxi hoá quang hoá SO2 trong không khí:

1SO2

SO2 + hν (2900 ÷3400Ao) E cao

3SO2 SO2 + M

(3400 ÷4000Ao) E thấp SO2 + hν

1SO2 + M

3SO2 + M

M: thành phần tiếp nhận năng lượng

3SO2 + O2

SO2 + M

SO3 + O2

- Sự oxi hoá quang hoá SO2 trong hỗn hợp các hidrocacbon, NOx và không khí.

Các phản ứng trong hệ SO2, NOx và hidrocacbon trong khí quyển.

SO2 + O + M SO3 + M

SO2 + O3 SO3 + O2

SO2 + NO2 . SO2 + NO3 SO3 + NO . NO2 + O2SO

.

SO3 + 2NO2 . SO3 + HO . SO3 + RO

.

SO2 +

. SO3 + RCO . . SO2H + R . RSO2 .

ROSO2 SO2 + N2O5 . SO2 + HO2 . SO2 + RO2 . SO2 + RCO2 SO2 + RH .R . SO2 + RO

2.3. Tác động của ô nhiễm không khí đến môi trường

2.3.1. Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đến khí hậu, thời tiết toàn cầu.

2.3.1.1. Mưa axit

Lượng NOx và SOx đi vào khí quyển chuyển hoá thành HNO3 và H2SO4. Các

phản ứng quang hóa của chúng trong khí quyển được tóm tắt như sau:

NO + O3

NO2 + O3 NO2 + O2 NO3 + O2

NO2 + NO3 N2O5

N2O5 + H2O

HNO3 HNO3 tách ra dưới dạng kết tinh hoặc các tiểu phân nitrat sau khi phản ứng với

bazơ (NH3, bụi, vôi).

Sự có mặt của RH, NOx làm tăng tốc độ oxi hoá SO2. Trong các giọt nước có

các ion Mn(II), Fe(II), Ni(II), Cu(II) làm xúc tác cho các phản ứng oxi hoá SO2.

SO2 + 1/2O2 + H2O H2SO4 HC, NOx oxit kim loại

2HNO3 NO2 + 1/2O2 + H2O

HNO3, H2SO4 cùng với HCl (thoát ra từ các nguồn tự nhiên và hoạt động của

con người) tạo nên sự ngưng tụ axit hay còn gọi là mưa axit. Hiện nay mưa axit là

nguồn ô nhiễm chính của các nơi trên thế giới[3].

Tác hại của mưa axit:

- Phá huỷ các toà nhà và tượng đài làm từ cẩm thạch, đá vôi, đá phiến. Những

vật liệu này bị thủng lỗ chỗ và yếu đi về mặt cơ học vì các muối tan bị tách ra ngoài

nước mưa: CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2 + H2O

- Phá huỷ cây cối, làm đình trệ sự phát triển của rừng;

- Phá huỷ hệ sinh thái hồ, …

2.3.1.2. Hiệu ứng nhà kính

Khí CO2 trong khí quyển được thực vật và nước biển hấp thụ một nửa, phần còn

lại sẽ lưu tồn trong khí quyển. Khi nồng độ CO2 cao sẽ gây ô nhiễm mà nguy hiểm

nhất là gây nên hiện tượng “hiệu ứng nhà kính”.

Khí CO2 chủ yếu lưu động ở tầng đối lưu. Khi mặt trời chiếu xuống trái đất là

bức xạ sóng ngắn dễ dàng xuyên qua lớp khí CO2, CH4, hơi nước và tầng ozon chiếu

xuống trái đất, ngược lại bức xạ nhiệt từ mặt đất phản xạ vào khí quyển là bước song

dài, không có khả năng xuyên qua lớp CO2 và lại bị CO2 và hơi nước hấp thụ, do đó

nhiệt độ của khí quyển bao quanh trái đất nóng lên. Hiện tượng này được gọi là “hiệu

ứng nhà kính”.

Nhiệt độ trái đất tăng lên là nguyên nhân làm tan lớp băng ở Nam cực và Bắc

cực, làm cho mực nước biển dâng cao sẽ nhấn chìm các vùng thấp ở ven biển. Như vậy

nếu không kiểm soát được lượng khí CO2 thải vào khí quyển thì nó sẽ gây ra tác hại

lớn đối với sinh quyển.

2.3.1.3.Tầng ozon biến đổi

Tầng ozon là lá chắn bảo vệ sinh quyển, nó hấp thụ bức xạ tử ngoại UB-V

(0,28÷0,32µm), là bức xạ tử ngoại nguy hiểm nhất đối với thực vật, động vật và con

người. Trong tự nhiên khí ozon luôn phân huỷ và tái tạo hình thành cân bằng động, giữ

được sự ổn định và hấp thụ sóng ngắn bảo vệ sinh quyển. Nhưng khi không khí bị ô nhiễm sẽ tồn tại trong khí quyển các nguyên tử O, các gốc hydroxyl hoạt động (HO.),

các oxyt nitơ (NOx) và các hợp chất của Clo, các yếu tố này sẽ phản ứng với O3 và phá

huỷ lớp lá chắn bảo vệ sinh quyển.

Các phản ứng như sau:

O3 + O → 2O2

O3 + HO → O2 + HOO

HOO + O → O2 + HO

O3 +NO → O2 + NO2

Cl + O3 → ClO + O2

NO2 + O → NO + O2

ClO + O → Cl + O2

2.3.1.4. Tiếng ồn và ô nhiễm

Tiếng ồn là âm thanh xuất hiện không đúng lúc, không đúng chỗ và không theo

nhu cầu.

Tai người có thể cảm thụ mức âm thanh rộng từ 0 đến 180dB, ở 140dB là

ngưỡng chói tai.

Tác hại của tiếng ồn:

- Tiếng ồn 80dB không được phép ở nơi thường xuyên có người, vì nó làm giảm

sự chú ý, gây mệt mỏi, tăng cường ức chế hệ thần kinh trung ương, gây mạch chậm,

giảm huyết áp tâm thu và tăng huyết áp tâm trương.

- Từ 50dB trở lên ở các khu nhà gây rối loạn thần kinh vỏ não

- Những âm thanh mạnh, đột ngột, tiếng bom, tiếng súng, tiếng sét với cường độ

có thể lên đến 150dB có thể gây rách màng nhĩ, chảy máu tai,…

- Tiếng ồn từ 40 đến 45dB không gây biến động đáng kể.

2.3.1.5. Ô nhiễm phóng xạ

Phóng xạ là sự biến hoá tự phát không bền của một nguyên tố hoá học thành

đồng vị của các nguyên tố khác. Sự phóng xạ có kèm theo bức xạ những hạt cơ bản

như proton, nơtron, hạt nhân của heli (hạt α), hạt β hoặc các bức xạ điện từ như: γ,

Rơnghen,…

Những bức xạ trên được gọi là bức xạ ion hoá vì chúng có khả năng ion hoá vật

chất và gây ra các bệnh hiểm nghèo như: các bệnh ung thư, dị tật, quái thai,…

Con đường xâm nhập của các chất phóng xạ:

- Các quá trình khai thác quặng tự nhiên

- Nổ vũ khí hạt nhân (mưa phóng xạ)

- Sử dụng đồng vị phóng xạ để trị bệnh và nghiên cứu khoa học

- Sử dụng đồng vị phóng xạ (làm nguyên tử đánh dấu) trong công nghiệp và

nông nghiệp

- Lò phản ứng hạt nhân

- Máy gia tốc thực nghiệm

2.3.2. Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đến sức khoẻ con người, động vật, thực

vật và vật liệu

- Đối với con người: Bệnh phổi do nhiễm bụi, bệnh đường hô hấp, bệnh đường

tiêu hoá, bệnh ngoài da, bệnh về mắt.

- Đối với động vật: gây ngộ độc kim loại nặng: As, Pb, Zn, Mo, Hg và các hợp

chất florua với lượng lớn gây vôi hoá xương và răng.

- Đối với thực vật: Khí ozon, SO2 và khí PAN làm thay đổi màu và trạng thái

của cây cối, khí HF làm cháy lá, rụng lá,…

- Đối với vật liệu: Các khí CO2, SOx, NOx trong không khí gặp hơi nước sẽ tạo

ra các axit phá huỷ các công trình xây dựng. Sơn có chứa hợp chất chì sẽ nhanh chóng

trở nên đen khi để trong không khí nhiễm bẩn H2S…

2.4. Những yêu cầu chất lượng môi trường khí quyển

Thành phần không khí khô chưa bị ô nhiễm tính theo % thể tích gồm có: nitơ

78,08%, oxi 20,95%, cacbon đioxit 0,035% và một số khí khác có hàm lượng rất

nhỏ[1].

Tên chất Công thức hóa Trung bình 1 lần tối đa TT

ngày đêm học

1 2 4 5 3

1 Acrilonitrin 0,2 - CH2 = CHCN

2 Amoniac 0,2 0,2 NH3

Anilin 3 0,03 0,05 C6H5NH2

Anhidrit vanadic 4 0,002 0,05 V2O5

Asen (hợp chất vô cơ tính As 5 0,003 -

theo As)

6 Asen hidrua 0,002 - AsH3

7 Axit axetic 0,06 0,2 CH3COOH

8 Axit clohidric 0,06 - HCl

9 Axit nitric 0,15 0,4 HNO3

10 Axit sunfuric 0,1 0,3 H2SO4

11 Benzen 0,1 1,5 C6H6

12 Bụi chứa SiO2

0,05 0,15 - Đianass 85 – 90% SiO2

0,1 0,3 - Gạch chịu lửa 50% SiO2

0,1 0,3 - Ximăng 10% SiO2

0,15 0,5 - Đolomit 8% SiO2

13 0 0 Bụi chứa amiăng

14 0,001 0,003 Cd Cadimi

15 0,005 0,03 Cacbondisunfua CS2

16 2 4 Cacbontetraclorua CCl4

17 0,02 - Clorofom CHCl3

18 0 0,005 Chì tetraethyl Pb(C2H5)4

19 0,03 0,1 Clo Cl2

20 0,001 - Niken Ni

21 0,01 0,01 Phenol C6H5OH

22 0,003 0,003 Stiren C6H5CH=CH2

23 0,6 0,6 Toluene C6H5CH3

24 0,012 0,012 Fomandehit HCHO

25 0,0003 - Thủy ngân Hg

Bảng 2.1. Nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại trong không khí (mg/m3).

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2

1. Trình bày thành phần và vai trò của khí quyển. Nêu những nguyên nhân và tác hại

làm ô nhiễm môi trường khí quyển.

2. Khói quang hóa là gì? Trình bày sự hình thành khói quang hóa và tác hại của khói

quang hóa trong khí quyển. Nêu những biện pháp là giảm khói quang hóa.

3. Trình bày sự hình thành, tác dụng sinh lý và vai trò của ozon trong khí quyển đối với

hệ sinh thái. Nêu những nguyên nhân, tác hại và biện pháp ngăn chặn làm suy giảm

tầng ozon.

4. Hiệu ứng nhà kính là gì? Ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính đối với sinh quyển như

thế nào? Nêu các biện pháp ngăn chặn hiệu ứng nhà kính.

5. Những gốc tự do nào có khả năng phản ứng cao trong môi trường khí quyển? Hãy

minh họa bằng phản ứng cụ thể.

6. Thế nào là mưa axit? Nguyên nhân gây ra mưa axit? Tác hại và các phương pháp

làm giảm mưa axit. Hãy minh họa bằng phản ứng cụ thể.

Chương 3. MÔI TRƯỜNG THUỶ QUYỂN

3.1. Vai trò của nước - chu trình nước toàn cầu

3.1.1. Vai trò của nước.

Trong thiên nhiên nước tham gia vào thành phần cấu trúc của sinh quyển và đều

hoà khí hậu. Nước cần thiết cho sự sống, đáp ứng nhu cầu đa dạng của con người:

- Con người mỗi ngày cần 1,83lít nước để uống. Nước giúp cho người, động

vật, thực vật trao đổi và vận chuyển thức ăn, tham gia vào các phản ứng sinh hoá và

các mối liên kết cấu tạo trong cơ thể. Có thể nói ở đâu có nước và ở đó có sự sống và

ngược lại[1].

- Nước tạo ra điện năng, nước đáp ứng nhu cầu công nghiệp và nông nghiệp. Ví

dụ: muốn sản xuất 1kg lúa cần 750kg nước, sản xuất 1kg thịt cần 7,5kg nước, sản xuất 1tấn Al cần 1400m3 nước, sản xuất 1tấn dầu cần 600m3 nước, …

- Nước được xem như: Dòng máu nuôi cơ thể con người dưới một danh từ là

“máu sinh học” của trái đất, có thể nói nước quý hơn vàng.

- Trong thiên nhiên, 2/3 quả đất là nước dưới dạng biển và đại dương, 1/3 quả

đất còn lại cũng chứa nước dưới dạng sông, hồ, mạch nước ngầm,…

Vậy nước có vai trò không thể thiếu cho sự sống tồn tại trên trái đất, là máu sinh

học của trái đất nhưng nước cũng là nguồn gây tử vong cho con người(lũ lụt). Nói đến

nước phải đi đôi với bảo vệ rừng, trồng rừng, phát triển rừng để tái tạo nguồn nước,

hạn chế cường độ dòng lũ lụt. Phải sử dụng hợp lí nước sinh hoạt và sản xuất đi đôi với

việc chống ô nhiễm nguồn nước.

3.1.2. Chu trình nước toàn cầu

Khối lượng nước toàn bộ trên trái đất ước tính khoảng 1.454.000.000km3 [1].

Hơn 97% là nước mặn, còn lại khoảng 3% là nước ngọt trong đó chỉ có khoảng 1% tập

trung ở sông, hồ, nước ngầm, băng, tuyết,… phần nước ngọt còn lại tập trung ở hai

cực.

Nước không ngừng vận động và chuyển trạng thái, tạo nên vòng tuần hoàn của

nước trong sinh quyển.

Hình 3.1. Sơ đồ vòng tuần hoàn của nước[6].

Theo chu trình này lượng nước được bảo toàn, chỉ chuyển từ dạng này sang

dạng khác (lỏng, khí, rắn) hoặc từ nơi này đến nơi khác. Tuỳ theo nguồn nước( đại

dương, hồ, sông, hơi ẩm đất,…) mà thời gian tuần hoàn có thể rất ngắn (8 ngày đối với

hơi ẩm không khí) hoặc có thể kéo dài hàng năm, hàng ngàn năm (đại dương: 1400

năm).

Trong chu trình tuần hoàn nguồn nước ngọt được tuần hoàn qua quá trình bốc

hơi và mưa. Thời gian tuần hoàn thường ngắn theo hàng năm. Lượng nước ngọt và

nguồn nước mưa phân bố không đều, trong khi có nhiều vùng bị ngập lụt thì các vùng

khác lại thiếu nước ngọt.

3.2. Thành phần hoá sinh và đặc tính của nước liên quan đến môi trường

3.2.1. Thành phần hoá học

Thành phần của nước tự nhiên phụ thuộc vào địa hình mà nó đi qua. Trong nước

tự nhiên có chứa các hợp chất vô cơ, hữu cơ tồn tại ở các dạng: ion, hoà tan, dạng rắn,

lỏng. Do sự phân bố các hợp chất này đã quyết định bản chất của nước tự nhiên: nước

ngọt, nước lợ, nước mặn, nước cứng, nước mềm, nước nghèo dinh dưỡng, nước giàu

dinh dưỡng, nước ô nhiễm,…

- Các ion hoà tan:

Nước tự nhiên là dung môi tốt hoà tan các axit, bazơ, muối vô cơ. Hàm lượng

NaCl trong nước quyết định độ mặn của nước.

- Các khí hoà tan:

Nói chung các chất khí có trong khí quyển đều có mặt trong nước do kết quả

của hai quá trình khuếch tán và đối lưu. Trong nước CO2 và O2 có ý nghĩa đối với quá

trình quang hợp và hô hấp của sinh vật sống trong nước.

+ Khí O2:

 Ít hoà tan trong nước và không tác dụng với nước

 Có ý nghĩa với quá trình làm sạch nước và đảm bảo sự sống của sinh

vật trong nước.

Trong nước, O2 tham gia chủ yếu vào các quá trình sau:

 Oxy hoá các chất hữu cơ bằng các vi sinh vật:

vsv

(CHO) + O2 CO2 + H2O  Oxy hoá các hợp chất nitơ bằng vi sinh vật:

4 + 2O2

3 + H2O

vsv NH+ 2H+ + NOˉ

 Oxy hóa các chất hoá học khác:

2ˉ

4Fe(OH)3↓ + 8H+

4Fe2+ + O2 + 10H2O 2ˉ + O2 2SO3 2SO4

+ Khí CO2:

2ˉ

 Dễ hoà tan và độ tan tăng theo nhiệt độ

 Tạo ra các ion: HCO3ˉ, CO3

pH < 5

Các phản ứng của CO2 trong nước:

pH > 5

H2CO3 CO2 + H2O

pH ≥ 8

2ˉ

H2CO3 H+ + HCO3

H+ + CO3 HCO3

2ˉ theo một tỉ lệ nhất định gọi là trạng thái cân bằng.

Nồng độ CO2 phụ thuộc vào pH.

ˉ, CO3

Sự tồn tại CO2, HCO3

Nó quyết định sự ổn định của nước, tránh hiện tượng xâm thực của CO2 và các hiện

2ˉ

tượng lắng cặn của các muối cacbonat:

CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ + 2HCO3

Ca(HCO3)2 ˉ trong nước rất quan trọng đối với hoạt tính CO2 ở dạng tự do và dạng HCO3

quang hợp của thực vật xanh, nguồn sản xuất thức ăn, cung cấp oxi cho nước và cả hai ˉ trong nước là hình rất cần thiết cho cá và các động vật ở trong nước.Hình thái HCO3

thái dễ hấp thu đối với các sinh vật trong nước.

- Các chất rắn:

• Thành phần: vô cơ, hữu cơ và sinh vật

• Phân loại: + chất rắn có thể lọc được

+ chất rắn không thể lọc được

- Các chất hữu cơ:

Dựa vào khả năng phân huỷ của các vi sinh vật có thể chia làm 2 nhóm:

• Các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học: các chất đường, protein, chất

béo, dầu mỡ động thực vật: vi sinh vật phân huỷ tạo CO2 và H2O.

• Các chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học: hợp chất Clo hữu cơ, anđrin,

policlobiphenil (PCB), các hợp chất đa vòng ngưng tụ như: pyren, naphtalen, antraxen,

đioxin,…là những chất khá bền trong môi trường nước và có độc tính cao đối với động

vật, thực vật và con người.

3.2.2. Thành phần sinh học

Thành phần và mật độ các loài cơ thể sống trong nước phụ thuộc chặt chẽ vào

đặc điểm, thành phần hoá học của nguồn nước, chế độ thuỷ văn và địa hình nơi cư trú.

Một số loại sinh vật có ý nghĩa về chỉ thị ô nhiễm nguồn nước như sau:

- Vi khuẩn: là các loại thực vật đơn bào, không màu, kích thước: 0,5 ÷ 5µm chỉ

có thể quan sát được bằng kính hiển vi:

+ Hình dạng: hình que, hình cầu, hình xoắn

+ Tồn tại đơn lẻ, dạng cặp hay liên kết thành mạch dài

+ Sinh sản: tự phân đôi với chu kỳ 15 ÷ 30 phút (tuỳ thuộc vào dinh

dưỡng, oxy và nhiệt độ).

+ Vai trò: quan trọng trong việc phân huỷ chất hữu cơ, hỗ trợ quá trình tự

làm sạch của nước tự nhiên.

Tuỳ thuộc vào nguồn dinh dưỡng, vi khuẩn được chia làm 2 nhóm:

 Vi khuẩn dị dưỡng: sử dụng chất hữu cơ làm nguồn năng lượng và nguồn

cacbon để thực hiện quá trình sinh tổng hợp. Có 3 loại vi khuẩn dị dưỡng:

• Vi khuẩn hiếu khí: cần oxi hoà tan khi phân huỷ chất hữu cơ để sinh trưởng

và phát triển:

{CH2O} + O2 vkhk H2O + CO2 +E

• Vi khuẩn kị khí: oxi hoá chất hữu cơ không cần oxi, chúng có khả năng sử

dụng oxy liên kết trong các hợp chất nitrat và sunfat:

vkkk {CH2O} + NO3ˉ N2 + CO2 +E

2ˉ

vkkk {CH2O} + SO4 H2S + CO2 +E

Axit hữu cơ + H2O + CO2 +E

vkkk

{CH2O}

CH4 + CO2 +E (khí bùn ao)

• Vi khuẩn tuỳ nghi: có thể phát triển trong điều kiện có hoặc không có oxy

tự do. Loại này luôn có mặt và hoạt động trong hệ thống xử lý nước thải kị khí và hiếu

khí. Năng lượng giải phóng ra trong các trường hợp trên được sử dụng cho tổng hợp tế

bào mới và một phần thoát ra dưới dạng nhiệt.

 Vi khuẩn tự dưỡng: có khả năng xúc tác cho phản ứng oxy hóa chất vô cơ để

thu năng lượng và sử dụng CO2 làm nguồn cacbon cho quá trình sinh tổng hợp, còn gọi

+ + 3O2

ˉ + 4H+ + 2H2O + E

là vi khuẩn nitrit hoá. Nitrosomonas NH4 NO2

ˉ + E

Nitrobacter NO2 ˉ + O2 NO3

Vi khuẩn cố định đạm chuyển nitơ tự do thành nitơ liên kết.

3{CH2O} + 2N2 + 3H2O + 4H+ 4CO2 + NH4

Vi khuẩn xúc tác oxi hoá Fe(II) thành Fe(III):

4Fe2+ + 4H+ + O2 4Fe3+ + 2H2O

Vi khuẩn oxi hoá lưu huỳnh: chịu được pH thấp và oxi hóa H2S thành H2SO4

gây ăn mòn vật liệu xây dựng các công trình thuỷ nông và hệ thống cấp thoát nước.

- Siêu vi trùng (virus): là kí sinh nội bào

• Kích thước: 20 ÷ 100nm

• Chuyển hóa tế bào vật chủ để tổng hợp protein và axit nucleic của siêu vi

trùng mới. Vì cơ chế sinh sản này mà nó gây bệnh hiểm nghèo cho con người và động

vật.

-Tảo: là loại thực vật đơn giản nhất có khả năng quang hợp, là loại sinh vật tự

dưỡng, chúng sử dụng cacbonic hoặc hidrocacbonat làm nguồn cacbon, sử dụng các

chất dinh dưỡng vô cơ như photphat và nitơ để phát triển:

+ PO4

3ˉ + NH3

hν CO2 phát triển tế bào mới + O2

Tảo xanh có chứa Clorophyl đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp.

3.2.3. Những đặc tính của nước có liên quan đến môi trường

- Là dung môi hoà tan tốt các hợp chất vô cơ và hữu cơ

- Có khả năng tạo liên kết hidro, tạo nên những tính chất bất thường của nước

- Có nhiệt dung riêng lớn nhất so với các chất lỏng khác (trừ amoniac), Cv=4184J/kg oC, giúp ổn định và điều hoà khí hậu, bảo vệ cơ thể sống khỏi những biến

động đột ngột về nhiệt.

- Nhiệt hoá hơi lớn (540calo/gam), góp phần điều hoà khí hậu. Nếu nhiệt hoá

hơi nhỏ thì quá trình bốc hơi và ngưng tụ của nước diễn ra rất nhanh thì bức tranh về

khí hậu của quả đất sẽ khác.

3.3. Ô nhiễm môi trường nước

3.3.1. Ảnh hưởng của nước thải đối với nguồn nước tiếp cận.

Một số ảnh hưởng chính do nước thải gây ra đối với nguồn nước tiếp cận:

3.3.1.1. Xuất hiện các chất nổi trên mặt nước hoặc có lắng cặn

Nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm hoặc nước thải từ các xí nghiệp

có chứa dầu mỡ tạo nên lớp màng dầu, mỡ nổi trên mặt nước, làm giảm lượng oxi

trong nước, làm cho nước có mùi dầu (0,2÷ 0,4mg/l). Tôm, cá trong nước bị nhiễm bẩn

dầu, mỡ không sinh trưởng và phát triển được, thịt của chúng có mùi dầu.

3.3.1.2. Thay đổi tính chất lý học

Đục, có màu, có mùi do các chất thải đưa vào hoặc do sự phát triển của rong

rêu, tảo, sinh vật phù du,… tạo nên.

3.3.1.3. Thay đổi thành phần hoá học

Phụ thuộc vào nguồn nước thải (axit, kiểm)

3.3.1.4. Lượng oxi hoà tan trong nước bị giảm

Do tiêu hao oxi để oxi hoá các chất hữu cơ do nước đổ vào.

3.3.1.5. Xuất hiện hoặc làm tăng các vi khuẩn gây bệnh

3.3.2. Nguồn gốc và thành phần gây ô nhiễm nguồn nước

Sự ô nhiễm nguồn nước là sự thay đổi thành phần và tính chất của nước gây ảnh

hưởng đến hoạt động sống bình thường của con người, sinh vật, ảnh hưởng đến sản

xuất nông nghiệp, công nghiệp, thuỷ sản,…

- Nguồn gây ô nhiễm nước có thể là nguồn tự nhiên hay nhân tạo:

+ Nguồn tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, lũ lụt, gió bão,… hoặc do các sản

phẩm hoạt động sống của vi sinh vật, xác chết của chúng,..

+ Nguồn nhân tạo: Nước thải khu dân cư, khu công nghiệp, hoạt động

GTVT, nông nghiệp (thuốc trừ sâu, diệt cỏ,…)

- Thành phần gây ô nhiễm nước

+ Chất vô cơ: As, Cd, Be, Cr, Hg, Pd,…..

+ Chất hữu cơ: Cyclohexen, benzine, benzen, toluen, styren, …

+ Ô nhiễm vi sinh vật gây bệnh

+ Ô nhiễm nhiệt

+ Ô nhiễm phóng xạ

3.3.3. Hiện tượng ô nhiễm

- Màu sắc: Nước không ô nhiễm có màu xanh nhẹ, nước bị ô nhiễm có nhiều

màu sắc khác nhau: màu xanh đậm và váng trắng (chứa nhiều chất phú dưỡng, thực vật

nổi phát triển quá mức, sản phẩm phân huỷ thực vật chết), màu vàng (axit humic,

fulvic mùn), nước thải của các khu công nghiệp có nhiều màu sắc khác nhau: dầu, mỡ

gây váng màu ánh nổi lên mặt nước, chất thải bẩn làm đen nước, …

- Mùi vị:

+ H2S: gây mùi trứng thối

+ C8H5NHCH3: gây mùi phân

+ CH3SH, CH3(CH2)3SH: có mùi hôi

+ CH3NH2 : mùi cá ươn

+ NH2(CH2)2NH2: mùi thịt thối

- Độ đục: do chất rắn lơ lửng hấp phụ kim loại nặng và các vi sinh vật gây bệnh

- Nhiệt độ: làm giảm lượng oxy, thay đổi quá trình sinh, lý, hoá của sinh thái

- Chất rắn trong nước:

- Chất keo

- Độ cứng của nước

- Độ dẫn điện

- Độ axit, độ kiềm

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3

1. Vai trò của nước trong sinh quyển? Tài nguyên nước và chu trình nước toàn cầu?

2. Nêu thành phần hóa học, thành phần sinh học của nước?

3. Trình bày đặc điểm của nước có liên quan đến môi trường?

4. Trình bày nguồn gốc và thành phần gây ô nhiễm nước?

5. a. Nước cứng là gì? Hãy giải thích nguyên nhân gây ra độ cứng tạm thời trong nước

tự nhiên. - b. Một cốc nước chứa 0,01 mol Na+; 0,02 mol Ca2+; 0,01 mol Mg2+; 0,05 mol HCO3 và 0,02 mol Cl-. Đun sôi nước một hồi lâu. Hỏi số mol các ion trong nước bằng bao

nhiêu? Từ đó kết luận nước trong cốc ban đầu thuộc loại nước có độ cứng tạm thời,

vĩnh viễn hay toàn phần? Có thể dùng dung dịch nào trong số các dung dịch sau để làm

nước trong cốc mất độ cứng hoàn toàn: dung dịch HCl, dung dịch Ca(OH)2.

Chương 4. MÔI TRƯỜNG THẠCH QUYỂN

4.1. Các chất dinh dưỡng vi lượng, vĩ lượng, chu trình của N, P, K

4.1.1. Những chất dinh dưỡng vi lượng

Chất dinh dưỡng vi lượng là chất mà cây cối cần một lượng rất nhỏ (lượng vết: 10-3ppm), nếu thiếu thì cây cằn cỗi, cho thu hoạch kém, nhưng nếu lượng lớn quá thì

gây ngộ độc cho cây. Những chất vi lượng có trong thành phần của enzim như: B, Cl,

Na, Cu, Fe, Mn, Zn, V, Mo, ngoài ra Cl, Mn, Fe, Zn, V còn tham gia vào quá trình

quang hợp của cây xanh.

4.1.2. Chất dinh dưỡng đa lượng

Chất dinh dưỡng đa lượng gồm: C, H, O, N, P , S, K, Ca, Mg,....

Không khí và nước là nguồn cung cấp C, H, O

Các chất dinh dưỡng gốc nitơ có thể được tạo ra trực tiếp từ một số thực vật và

từ nitơ trong khí quyển nhờ vi khuẩn cố định nitơ. Một số cây họ đậu có khả năng hấp

thụ nitơ trong khí quyển nhờ các vi khuẩn cố định nitơ trên những nhánh rễ của nó và

cung nitơ cho đất.

Các chất đa lượng khác được cung cấp chủ yếu từ đất:

H2PO4 - P: rất cần cho thực vật dù hàm lượng cần là rất thấp. Trong đất, các dạng 2ˉ là những dạng photphat được sử dụng làm chất dinh dưỡng cho thực ˉ, HPO4

vật.

- K: Kali trong đất có tác dụng với một số enzim và đóng vai trò then chốt để

cân bằng nước trong thực vật và đối với một số biến đổi của cacbonhydrat. Bề mặt vỏ

trái đất tương đối phong phú K nhưng chỉ có K trong khoáng đất sét mới có khả năng

làm chất dinh dưỡng cho thực vật.

- Ca: Đất thiếu Ca được xử lý bằng vôi

- Mg: Cần thiết cho cây trồng, nó có thể trao đổi ion với các chất hữu cơ hoặc

đất sét trong đó lượng Mg khá nhiều.

4.1.3. Chu trình của nitơ

Nitơ tự do (N2) chiếm 78,03% thể tích khí quyển trái đất. Nitơ có trong tất cả

các sinh vật dưới dạng các hợp chất hữu cơ phức tạp như: protit, axit nucleic (ADN,

ARN), các sinh tố, các kích thích tố, chất màu của máu, clorophil,...

Nitơ từ đất, nước, không khí vào các cơ thể sinh vật rồi từ sinh vật trở lại đất,

nước và không khí tạo thành một chu trình khép kín gọi là vòng tuần hoàn của nitơ.

4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3 hν N2 + O2 → 2NO

sấm sét NO, NO2 NO, NO2 HNO3 H2O O2

N2 (khí quyển) Denitrat hoá Mưa

Cây hấp thụ NO3 Thực vật Động vật GTVT, CN

4NH4

+ + 6O2 → 4NO2ˉ + 8H+ + 4H2O

Vi khuẩn Vi khuẩn Bài tiết

NO2ˉ + 1/2O2 → NO3ˉ Vi khuẩn NO2 NH4

vk NH3 2NH3 + 3O2 → 2NO2ˉ + 2H+ + 2H2O

vsv

5CH2O + 4NO3ˉ + 4H+ → 2N2 + 2H+ + 2H2O

Tồn đọng ở đại dương

Denitrat hoá:

Hình 4.1. Chu trình của nitơ trong tự nhiên

4.1.4. Chu trình của Photpho trong tự nhiên

- P chiếm 0,04% NT trái đất : phổ biến

- P có vai trò quan trọng, là nguyên tố cơ bản của thực vật mặt dù chỉ cần hàm

lượng thấp, nó giúp cho thực vật cứng, hạt chắc, củ to.

Chu trình của P trong tự nhiên như sau:

Thực vật

Động vật

Quang hợp chất hữu cơ

ụ h t p ấ h

t ế i t i à b

Vi khuẩn

Khoáng hoá do vi khuẩn

Photphat hoà tan

ra biển

hoá thạch Trầm tích đáy biển Đá trầm tích

Hình 4.2. Chu trình của P trong tự nhiên

Thực vật hấp thụ P từ dưới đất, dưới các dạng muối vô cơ và tích tụ lại trong

2ˉ

thực vật chủ yếu ở hạt và quả. Tại các pH thích hợp của đất, thực vật sẽ hấp thụ P dưới

ˉ và HPO4

các dạng anion: H2PO4

4.1.5. Chu trình của Kali trong thiên nhiên

K là nguyên tố hết sức cần thiết cho sự phát triển của con người, động vật và

thực vật, nhất là quá trình sinh lý của động vật và thực vật.

Thực vật muốn phát triển cần một lượng lớn K. K có vai trò đặc biệt quan trọng

đối với quá trình trao đổi chất trong cây. K hoạt hoá một số ezim, đóng vai trò chính

trong sự cân bằng nước trong cây, và tham gia vào một số quá trình chuyển hoá hidrat

cacbon (đường và tinh bột). K tham gia vào quá trình tạo ra chất đường, tinh bột, chất

béo, khung xơ của cây,.. Vì vậy nó tăng cường được sức đề kháng của cây.

Trong vỏ quả đất hàm lượng K khá phong phú (chiếm 2,6% kl vỏ trái đất),

nhưng hầu hết cây hấp thụ rất khó. Chỉ có những khoáng đất sét ở trong đất chứa K có

khả năng trao đổi thì cây mới hấp thụ được.

4.2. Sự ô nhiễm thạch quyển

Đất là nơi tiếp nhận một số lượng lớn các sản phẩm phế thải của hoạt động sống

của con người, của động vật, công nghiệp, nông nghiệp, GTVT, ... Đất bị ô nhiễm

được xem là các hiện tượng nhiễm bẩn bởi các tác nhân gây ô nhiễm: tác nhân hoá học,

tác nhân sinh học, tác nhân vật lý.

4.2.1. Nguồn gây ô nhiễm

- Chất thải công nghiệp: khí thải, nước thải, bã thải rắn

- Chất thải sinh hoạt

- Hoạt động nông nghiệp

- Các nguồn khác: chiến tranh, thiên tai, sự cố, địa hình,...

4.2.2. Tác nhân gây ô nhiễm

4.2.2.1. Tác nhân hoá học

Loại ô nhiễm này thường được gây nên do hoạt động nông nghiệp, chất thải

công nghiệp, chất thải sinh hoạt, chiến tranh.

- Chất thải nông nghiệp: do sử dụng phân bón hóa học, thuốc trừ sâu, thuốc diệt

cỏ, thuốc kích thích sinh trưởng, ... Chúng làm thay đổi thành phần và tính chất của

đất, có khi làm chua đất, làm cứng đất, làm thay đổi cân bằng các chất dinh dưỡng giữa

cây trồng và đất.

Khi bón phân hoá học vào đất , chỉ có một phần được cây trồng hấp, một phần

đất giữ lại ở trạng thái hấp thụ hoặc chuyển hoá hoá học, một phần bị rửa trôi vào các

nguồn nước mặt hay ngấm vào các nguồn nước ngầm và một phần bị bay hơi vào

không khí gây ô nhiễm cả môi trường thạch quyển, thuỷ quyển và khí quyển.

Cũng như phân bón hoá học, các loại thuốc bảo vệ thực vật cũng bị rửa trôi theo

nguồn nước rất lớn và tích tụ lại trong đất, tác dụng trừ vật hại chỉ có 1÷ 2%. Hiện nay

trên thế giới có hơn 1000 loại thuốc bảo vệ thực vật, chúng phân huỷ rất chậm nên tạo

ra dư lượng đáng kể trong đất. Ví dụ: sau 1 năm dư lượng Lindan còn 60%, Aldrin còn

20% lượng phun,...

Ngoài ra thuốc bảo vệ thực vật cũng để lại hậu quả xấu cho người và môi

trường. Con người tiếp xúc lâu ngày với thuốc có thể bị rối loạn sinh lý, sinh hóa, ung

thư, quái thai và ảnh hưởng tới tính chất di truyền của con người. Cũng do thuốc bảo

vệ thực vật đã làm giảm số lượng của nhiều loài sinh vật có ích như: ong mắt đỏ, nấm

có ích, làm giảm đa dạng sinh học, làm xuất hiện các loài sâu bệnh kháng thuốc,...

- Chất thải công nghiệp: chất thải gây ô nhiễm ở cả ba dạng: rắn, lỏng, khí

Khoảng 50% chất thải công nghiệp là chất thải rắn (than, bụi, chất hữu cơ, xỉ

quặng,...), trong đó có 15% có khả năng gây độc nguy hiểm.

Các chất thải rắn công nghiệp gây ô nhiễm rất lớn cho đất. Đặc biệt nghiêm

trọng là các hoá chất và kim loại nặng: Cu, Zn, Pb, As, Hg, Cr, Cd. Các nhà máy còn

thải vào khí quyển rất nhiều khí độc như H2S, CO2, CO, NOx,... Đó là nguyên nhân

gây ra mưa axit, làm chua đất, phá hoại sự phát triển của thảm thực vật.

- Chất thải sinh hoạt: Hằng ngày con người và các động vật thải ra một khối

lượng lớn các phế thải và môi trường đất. Đó là rác, phân, xác động vật và các chất thải

khác. Khu vực càng đông người thì lượng phế thải càng lớn. Đây là vấn đề cần được xã

hội quan tâm giải quyết một cách thường xuyên và khoa học.

- Chiến tranh: qua các cuộc chiến tranh tàn khốc, đất nước ta đã phải gánh chịu

100.000 tấn chất độc hoá học, trong đó có ít nhất là 194kg đioxin, 15 triệu tấn bom.

Hậu quả không chỉ gây thiệt hại về người mà còn gây ra sự thay đổi dòng chảy, tàn phá

lớp phủ thực vật, đảo lộn lớp đất canh tác, ...

4.2.2.2. Tác nhân sinh học

Những tác nhân sinh học có thể làm ô nhiễm đất, gây bệnh cho người và động

thực vật như: các loại trực khuẩn lị, thương hàn amíp, kí sinh trùng như giun, sán,....

Sự ô nhiễm này xuất hiện do đổ bỏ chất thải mất vệ sinh, sử dụng phân bắc hay dùng

bùn thải sinh hoạt bón trực tiếp cho đất. Tuỳ theo mức độ nhiễm bẩn, loại đất và tính

chất của đất (nhiệt độ, độ ẩm, hàm lượng chất hữu cơ,...) mà trực khuẩn thương hàn có

thể tồn tại từ 2 ÷ 4 tuần.

Ở nước ta, đất bị nhiễm bẩn bởi vi sinh vật vẫn xảy ra từng nơi, từng lúc, nhất là

ở nông thôn do việc quản lý phân, rác, điều kiện vệ sinh chưa tốt, còn tồn tại việc tưới

bón phân bắc, phân tươi cho đất,...

4.2.2.3. Ô nhiễm do tác nhân vật lý

- Ô nhiễm nhiệt: Nguồn ô nhiễm nhiệt là do nước thải từ các nhà máy nhiệt

điện, nhà máy điện nguyên tử hoặc do cháy rừng, phá nương đốt rẫy trong du canh.

Khi nhiệt độ trong đất tăng lên sẽ gây nên những ảnh hưởng lớn trong khu hệ sinh vật

trong đất, phân giải các chất hữu cơ và trong nhiều trường hợp làm cho đất bị chai

cứng, mất tính dinh dưỡng. Nhiệt độ trong đất tăng làm lượng oxy trong đất giảm, mất

cân bằng oxy trong đất và quá trình phân huỷ các chất hữu cơ sẽ tiến hành theo hướng

kỵ khí, tạo ra nhiều sản phẩm trung gian độc hại cho cây trồng như: H2S, CH4,

andehit,...

- Ô nhiễm phóng xạ: do các phế thải của các trung tâm khai thác chất phóng xạ,

trung tâm nghiên cứu nguyên tử, hạt nhân, các nhà máy nguyên tử, các bệnh viện dùng

chất phóng xạ và những vụ thử vũ khí hạt nhân. Các chất phóng xạ thâm nhập vào đất

và theo chu trình dinh dưỡng tới cây trồng - động vật - con người.

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 4

1. Vai trò và chức năng của thạch quyển.

2. Nêu những nguồn gây ô nhiễm môi trường đất và những biện pháp làm hạn chế ô

nhiễm môi trường đất.

3. Vai trò và tác dụng của những chất vi lượng, đa lượng trong đất.

4. Vai trò và tác dụng của rừng và cây xanh.

5. Vai trò của nước và các chất khí trong đất.

Chương 5. ĐỘC CHẤT HOÁ HỌC

5.1. Khái niệm chung

Độc hoá học là môn khoa học chuyên nghiên cứu các hoá chất gây độc hại cho

sinh vật và huỷ hoại môi trường, nghiên cứu cơ chế gây độc đồng thời đưa ra các

phương pháp phòng chống và trị liệu chúng.

Tính độc của một hoá chất là khả năng có thể làm hại đến một cơ thể sống. Khả

năng gây độc còn phụ thuộc vào liều lượng sử dụng, phương pháp tác động, tần số, đối

tượng và khoảng thời gian tác động.

Ví dụ: Fe là nguyên tố cần cho động thực vật nhưng khi nồng độ Fe2+ trong dung dịch vượt 500ppm đã gây chết lúa và nếu Fe2+ trong nước uống vượt quá 0,3ppm

gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người.

Để đánh giá tính độc của một chất người ta có nhiều cách phân loại:

- Chia làm 3 loại: độc tính nguy hại (hiệu quả tác động thường sau 24h), độc

tính hơi cấp (hiệu quả tác động thường sau 90 ngày )và độc tính kinh niên (hiệu quả tác

động thường sau một chu kỳ sử dụng, liên quan đến hầu hết thời gian sống của cơ thể ).

- Chia làm 2 loại: chất độc bản chất và chất độc theo liều lượng. Chất độc bản

chất là dù một lượng rất nhỏ cũng gây độc cho hầu hết các sinh vật ở bất cứ nơi đâu,

như Hg.

Hiện nay số các chất độc hoá học ngày càng nhiều , chúng xâm nhập vào môi

trường bằng nhiều con đường. Và khó phân biệt được một chất nào đó là độc hay

không độc. Do vậy, con người phải biết khai thác mặt tích cực của chúng, đồng thời

phải nghiên cứu kỹ mặt tiêu cực, tác hại của chúng để có những biện pháp phòng ngừa,

bảo vệ cho môi trường sống trong sạch, để cho xã hội phát triển bền vững, cuộc sống

con người được đầy đủ và hạnh phúc.

5.2. Các chất độc hoá học trong môi trường

5.2.1. Các chất độc chủ yếu có trong không khí

Năm 1987, các Ủy ban bảo vệ môi trường, sức khoẻ và an toàn lao động, độ an

toàn của các sản phẩm tiêu dùng đã nêu ra 24 chất cực kỳ nguy hiểm đối với khí

quyển, đó là: acrilonitril, asen, amiăng, benzen, berili, cadimi, các dung môi clo hoá,

cloflorocacbon, cromat, các khí lò cốc, dietylstilbensterol, dibromclopropan,

etylendibrom, etylenoxit, chì, thuỷ ngân, nitroamin, ozon, biphenyl được polibrom hóa,

biphenyl được policlo hóa, tia phóng xạ, SO2, vinylclorua, sự phân tán các chất thải

độc và tro.

5.2.2. Các chất độc trong nước

Nguyên Nguồn thải Tác dụng

STT tố

As Thuốc trừ sâu, chất thải Rất độc, gây ung thư. Đảo ngược vai trò 1

hoá học, chất thải CN hoá sinh của enzim gây cao huyết áp,

mỏ, mạ kim loại, … hỏng thận, phá huỷ các mô và hồng

cầu,…

Cd 2 Than đá, năng lượng Độc tính mạnh và bền, có khả năng gây

hạt nhân và công ung thư.

Be 3 nghiệp vũ trụ Độc với một số loại cây.

Than đá, sản xuất chất

Cr 5 tẩy rửa, chất thải công Nguyên tố cần ở dạng vết, nồng độ cao

nghiệp. gây ung thư.

Cu 6 Mạ kim loại Ngtố cần ở dạng vết, ít độc đối với động

Mạ kim loại, chất thải vật, độc với cây cối ở nồng độ trung bình.

sinh hoạt và công

nghiệp, CN mỏ, khử

7 F(ion) kiềm. Ở nồng độ 1mg/l ngăn cản sự phá huỷ

Các nguồn địa chất tự răng. Nồng độ 5mg/l gây sự phá huỷ

nhiên, chất thải công xương và gây vết ở răng.

nghiệp, chất bổ sung

Pb vào nước. 8 Gây thiếu máu, bệnh thận, rối loạn thần

kinh,… Công nghiệp mỏ, than,

Mn 9 Tương đối không độc đối với động vật, đá, xăng, hệ thống ống

độc với thực vật ở nồng độ cao. dẫn.

10 Hg Độc tính cao. Chất thải công nghiệp

mỏ.

11 Mo Độc đối với động vật, cần cho thực vật.

Chất thải CN mỏ, thuốc

12 Se Cần ở nồng độ thấp, độc ở nồng độ cao. trừ sâu, than đá.

Chất thải CN, các

13 Zn Cần đối với ezim-kim loại, độc với thực nguồn tự nhiên.

vật ở nồng độ cao. Các nguồn địa chất tự

nhiên, than đá.

Chất thải CN, mạ kim

loại, hệ thống ống dẫn.

Bảng 5.1. Các nguyên tố độc hại trong nước tự nhiên và nước thải.

5.3. Sự phá huỷ môi trường do vũ khí hóa học

5.3.1. Khái niệm về vũ khí hoá học

Vũ khí hoá học là khái niệm dùng để chỉ các hóa chất và các phương tiện sử

dụng các hoá chất đó vào mục đích chiến tranh.

Dựa vào bản chất của chất độc, chia làm 3 nhóm:

- Nhóm các chất độc

- Nhóm các chất tạo khói nguỵ trang

- Nhóm các chất gây cháy

Dựa vào hiệu quả sử dụng, chia làm 2 nhóm:

- Nhóm chất độc gây chết

- Nhóm chất độc làm mất sức chiến đấu tạm thời

Những chất độc hoá học được dùng làm vũ khí hóa học thường có tính độc cao,

xâm nhập nhanh chóng vào cơ thể con người, động thực vật và tính chất vật lý của

chúng tương đối ổn định.

* Các loại chất độc dùng trong quân sự: Chất da cam, chất trắng, chất xanh lam,

dioxin, diquat, malathion, CN, DM, CS, adamxit, BZ, VX,… Chúng có tác dụng gây

ngạt thở, viêm loét, chảy nước mắt, hắt hơi, làm rối loạn thần kinh.

* Đặc điểm của chất độc dùng trong vũ khí hoá học:

- Sát thương nhiều người, giết hại gia súc, phá hoại mùa màng cùng lúc và trên

phạm vi rộng lớn.

- Việc phát hiện, đề phòng, cứu chữa có những khó khăn và phức tạp nhất định.

- Có loại chất độc hoá học có thời gian hiệu quả lâu dài ( phụ thuộc vào tính

chất lý hóa và hiệu lực độc tính).

* Tác động sinh thái của chất độc hoá học:

- Đất bị giảm độ phì nhiêu vì cây cỏ bị phá huỷ, mất đi kho tích luỹ dinh dưỡng

của thiên nhiên.

- Đất bị xói mòn, phong hóa

- Đất bị nhiễm độc, vi sinh vật, côn trùng,… bị tiêu diệt, hệ sinh thái bị phá

huỷ.

5.3.2. Chiến tranh hoá học ở Việt Nam

Trong cuộc chiến tranh xâm lược Việt Nam, đế quốc Mỹ đã tiến hành chiến dịch

rải chất độc hóa học xuống miền Nam nước ta với quy mô chưa từng thấy trong lịch sử

chiến tranh thế giới, liên tục từ năm 1962 đến 1974, biến Việt Nam thành một bãi thải

chất hóa học độc hại.

Các loại hóa chất mà Mỹ rải xuống miền Nam Việt Nam gồm:

- Chất diệt cỏ và chất làm rụng lá cây:

+ Chất da cam là dung dịch màu hồng nâu, hoà tan trong dầu, điezen và các

dung môi hữu cơ, không hoà tan trong nước. Chất da cam là hỗn hợp 50/50 của hai

chất 2,4 – D và 2,4,5 – T. Khi rải không pha loãng và lượng trung bình là 28,06 lít/ha

trong đó chứa khoảng 107 mg đioxin.

+ Chất da cam II tương tự chất da cam, chỉ khác là thay thế n – butyl este 2,4,5

– T bằng izo octyl 2,4,5 – T 50% và 50% n – butyl este 2,4 – D.

+ Chất trắng là dung dịch màu nâu hoà tan trong nước , hỗn hợp ¼ của hai chất

pichloram 2,4 – D. Rải với lượng 28,06 lít/ha. Chất da cam, chất trắng là hai chất giả

nội tiết của cây, gây rối loạn chuyển hoá làm cây chết.

+ Chất xanh lam là dung dịch mầu vàng nhạt, hoà tan trong nước, là hỗn hợp

của axit cacodylic và natri cacodylat. Rải 28,06 lít/ha. Chất xanh làm mất nước của

cây, làm cây chết khô.

+ Chất tím là chất độc làm rụng lá cây, nó là hỗn hợp của các este n – butyl 2,4

– D 50%, n – butyl 2,4,5 – T 30% và iso butyl 2,4,5 – T 20% không hoà tan trong

nước, hoà tan trong dầu.

+ Chất hồng là chất hỗn hợp của các este n – butyl 2,4,5 – T 60% v à iso butyl

2,4,5 – T 40%.

+ Chất xanh lá cây chỉ có một phần n – butyl 2,4,5 – T.

+ Chất diệt cỏ khác: Đinoxon là hỗn hợp este khác nhau của 2,4 – D và 2,4,5 –

T, trinoxom, điquat…

- Các thuốc trừ sâu: Ngoài các chất diệt cỏ còn phải kể tới các chất diệt côn

trùng trong đó chủ yếu là DDT và malathion (lân hữu cơ).

- Chất kích thích: Các chất kích thích CN, DM, CS có tác dụng gây chẩy nước

mắt, nước mũi, ngạt thở. Chất DM gây chết người ở nồng độ 1500 mg/m3 trong vòng

10 phút. CS và CN gây ung thư, chúng được nhồi vào lựu đạn, dạn pháo, cối, dung

máy bơm bơm vào hầm trú ẩn, địa đạo để đuổi đối phương ra khỏi hầm.

Ngoài ra, trong chiến tranh ở Việt Nam quân đội Mỹ còn rải xuống một chất có

độc tính cao nhất và nguy hiểm nhất là 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-para-dioxin, thường

gọi tắt là TCDD hay dioxin, cũng có màu da cam.

Độ độc cao của đioxin được minh hoạ bằng con số sau: Để giết chết một con

vật chỉ cần vài phần triệu gam trên 1 kg thể trọng. Lượng cực nhỏ, chỉ cần 1

nanogam/kg (nanogam = phần tỷ gam!) thể trọng gây tai biến sinh sản: Sảy thai, quái

thai, chết lưu, dị tật. Liều nhỏ hơn nữa và kéo dài sẽ gây ung thư. Thời gian bán huỷ

của đioxin là 10 – 12 năm trong đất và 5 – 8 năm trong cơ thể người.

Sau nhiều năm chất độc rải xuống Việt Nam dư lượng vẫn còn đáng kể. Năm

1989, đoàn hợp tác Việt - Mỹ phân tích mô mỡ trên 50 người sống ở vùng có nhiễm

độc ở Việt Nam thấy còn 22,4 picogam/gam mỡ (pico gam = phần nghìn tỷ gam). Đến

nay viện hàn lâm khoa học Mỹ đã chính thức thừa nhận một số loại bệnh so đioxin gây

ra như: ung thư tổ chức phần mềm, ulimpho ác tính, bệnh Hodgkin, bệnh xạm da, bệnh

ung thư bộ máy hô hấp, bệnh ung thư tuyến tiền liệt, bệnh đau tuỷ, bệnh thần kinh

ngoại vi cấp và bán cấp tính, gai đôi.

Cuộc chiến tranh Việt Nam đã kết thúc hơn 40 năm nay song những tác hại ghê

gớm do quân đội Mỹ tiến hành chiến tranh hoá học ở Việt Nam để lại, khiến cho hàng

vạn người Việt Nam nhiễm chất độc da cam với nhiều bệnh tật hiểm nghèo: ung thư,

nứt đốt sống, quái thai, …

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5

1. Thế nào là độc chất hóa học? Mục đích và ý nghĩa của môn khoa học này.

2. Nêu các chất độc hóa học chủ yếu trong môi trường không khí và môi trường nước?

3. Thế nào là vũ khí hóa học? Liên hệ với chiến tranh hóa học ở Việt Nam trong cuộc

kháng chiến chống đế quốc Mỹ?

4. Nêu sự phá hủy môi trường và hủy hoại sinh vật bằng chất độc hóa học, đặc biệt đối

với chất độc màu da cam và dioxin mà trước đây quân đội Mỹ rải xuống miền Nam

nước ta.

5. Tại sao trong nhiều năm qua, một loại thuốc trừ sâu có tên gọi là DDT (p,p’ –

điclođiphenyl tricloetan) lại bị nhiều quốc gia trên thế giới cấm sử dụng trong nông

nghiệp?

Chương 6. CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

6.1. Khái niệm

Công nghệ môi trường có thể gồm 3 lĩnh vực chủ yếu là công nghệ bảo tồn tài

nguyên thiên nhiên, công nghệ kiểm soát ô nhiễm môi trường và công nghệ ít hoặc

không có chất thải còn gọi là “công nghệ sạch”.

Công nghệ bảo tồn tài nguyên thiên nhiên chú trọng đến vấn đề ngăn chặn nạn

phá rừng, khuyến khích trồng rừng, chống sự thoái hoá đất, bảo tồn các loài động thực

vật quý hiếm.

Kiểm soát môi trường là tổ hợp các biện pháp khoa học kỹ thuật, công nghệ và

tổ chức nhằm đảm bảo kiểm soát một cách có hệ thống, thường xuyên những biến đổi

về chất lượng môi trường và ô nhiễm môi trường. Đồng thời đánh giá những dự báo

biến đổi đó và đưa ra những biện pháp khắc phục, xử lý chất thải gây ô nhiễm đến mức

cần thiết trước khi xả vào môi trường.

6.2. Công nghệ xử lý khí thải

6.2.1. Xử lý bụi

6.2.1.1. Nguồn gốc

- Bụi công nghiệp, bụi do GTVT, bụi do xây dựng, bụi trong nhà có thể do vi

khuẩn hoặc nấm mốc.

Các loại bụi:

Hạt bụi: Xi măng than bột thuốc nhuộm khói thuốc lá

40 10 15-20 2-5 dhạt (µm)

6.2.1.2. Tác hại

Đối với sức khỏe con người: gây tổn thương, viêm nhiễm, dị ứng và các bệnh ở

da, bệnh đường hô hấp, bệnh đường tiêu hoá hoặc răng, lợi, mắt,…

6.2.1.3. Phương pháp xử lý

a. Phương pháp trọng lực

- Nguyên tắc:

Các hạt bụi lơ lửng được tách ra bởi lực trọng trường bằng thiết bị phòng lắng.

Phòng lắng là một buồng rộng trong hệ thống phát thải, nhờ thiết diện của buồng lớn sẽ

làm giảm tốc độ của luồng khí thải. Mặt khác dưới tác dụng của trọng lực và lực cản

của môi trường các hạt rắn thô sẽ tách khỏi luồng khí và rơi xuống.

- Thiết bị:

Khí ra Khí vào

bụi ra bụi ra

ộ đ c ố T

Dòng ra Dòng vào

Thô

t ạ h c ớ ư h t h c í K

Mịn

Khoảng cách

Hình 6.1. Buồng sa lắng

*Ưu điểm:

Cấu tạo đơn giản, thao tác vân hành dễ dàng, độ sụt áp nhỏ.

* Nhược điểm:

Cần diện tích lớn

b. Phương pháp li tâm

- Nguyên lí:

Dựa trên hiện tượng khi dòng khí và bụi chuyển động theo một quỹ đạo tròn thì

các hạt bụi có tỉ khối lớn hơn nhiều so với khí sẽ chịu tác dụng của lực li tâm để văng

ra phía xa trục hơn, còn phần gần trục hàm lượng bụi sẽ rất nhỏ. Trong phương pháp

này hạt bụi chịu tác dụng của 3 lực: lực li tâm, lực cản môi trường và trọng lực. Nếu

dòng khí chịu sự cản trở của vỏ hình trụ thì bụi sẽ va vào thành vỏ và rơi xuống đáy.

- Thiết bị:

Dùng xyclon, có nhiều dạng xyclon: thường dùng 4 kiểu xyclon dựa trên sự

khác biệt về cấu tạo của ống dẫn khí vào, ống dẫn khí ra và ống thoát bụi.

b)

c)

d)

a)

Các dạng xyclon

a) Ống vào tiếp tuyến, ống ra đồng trục, ống thoát bụi đồng trục

b) Ống vào tiếp tuyến, ống ra đồng trục, ống thoát bụi tiếp tuyến

c) Ống vào đồng trục, ống ra đồng trục, ống thoát bụi đồng trục

d) Ống vào đồng trục, ống ra đồng trục, ống thoát bụi tiếp tuyến

* Cấu trúc của xyclon đơn:

2 Vi r.g

Khí sạch Hệ số tách: S =

Khí bẩn vào

2 : tốc độ dòng khí vào r : bán kính xyclon, m g : gia tốc trọng trường, 9,8 m/s2

Trong đó: Vi

Khi S tăng thì Vi tăng và r giảm.

Có thể tách được bụi có kích thước 5 ÷ 10µm

Bụi ra

c. Phương pháp lắng bụi bằng điện trường

- Nguyên lí:

Cho dòng khí có bụi đi vào thiết bị lọc bụi có điện trường, bụi bị ion hoá (hạt

bụi được tích điện âm) và đi về phía điện cực ngược dấu bám vào điện cực, trung hòa

điện với điện cực rồi sau đó được thu gom.

Phương pháp này để tách những hạt bụi có kích thước nhỏ với đường kính từ

0,2 ÷ 0,5µm.

- Ưu nhược điểm:

* Ưu điểm:

+ Khả năng thu gom bụi cao, hiệu suất nhiều trường hợp đạt trên 99%

+ Chỉ cần năng lượng thấp

+ Có khả năng tách được bụi có kích thước rất nhỏ mà không thể tách được

bằng các phương pháp khác

+ Bụi được thu gom bằng phương pháp khô có thể được sử dụng vào các mục

đích khác

+ Độ sụt áp nhỏ

+ Chi phí cho bảo trì thấp.

* Nhược điểm:

+ Đầu tư cơ bản ban đầu cao

+ Đòi hỏi mặt bằng tương đối lớn

+ Đòi hỏi điều kiện vận hành tương đối ổn định để đạt được khả năng tách bụi

cao

+ Ít hiệu quả trong việc xử lý hơi và khí độc hại

+ Phải quan tâm đến độ an toàn do thế hiệu làm việc rất cao

Ngoài 3 phương pháp xử lý bụi đã trình bày còn có một số phương pháp khác

như: phương pháp lọc ướt, phương pháp hấp phụ (dùng than hoạt tính), phương pháp

hoá học biến đổi chất độc hại thành chất không độc hại.

6.2. 2. Xử lý khí axít

Trong các dạng khí axít trong khí quyển, người ta tập trung xử lý oxit lưu

huỳnh, oxit nitơ, khí CO2, khí H2S.

6.2.2.1. Phương pháp hấp thu

- Nguyên tắc:

Các chất khí ô nhiễm được hoà tan chọn lọc vào trong chất lỏng tương đối ít bay

hơi.

Quá trình hấp thu có thể là hoá học hay vật lý. Quá trình hấp thu hoá học xảy ra

khi có phản ứng hoá học giữa khí và dung môi hấp thụ. Quá trình hấp thu vật lý xảy ra

khi chất khí chỉ hòa tan vào dung môi hấp thụ.

- Chất hấp thụ:

+ Hấp thụ SO2: Na2CO3, (NH4)2SO3, MgO huyền phù, …. cho sản phẩm là các

muối thương mại như Na2SO3.7H2O

Ví dụ:

Na2CO3 + 2SO2 + H2O 2NaHSO3 + CO2

Tiếp tục phản ứng ở một thiết bị khác theo phản ứng sau:

2NaHSO3 + Na2CO3 2Na2SO3 + CO2 + H2O

Dung dịch đem cô đặc được sản phẩm thương mại là Na2SO3.7H2O

Có thể thay thế Na2CO3 bằng NaOH.

+ Hấp thụ NOx: dung dịch hấp thụ là H2O hoặc các dung dịch muối có tính

kiềm M2CO3 (M = K, Na,…). Các NOx được chuyển thành muối thương phẩm:

2NO2 + M2CO3 MNO3 + MNO2 + CO2

N2O3 + M2CO3 2MNO2 + CO2

Các muối nitrit thường độc nên phải chuyển chúng thành muối nitrat.

Có thể thay thế các muối bằng dung dịch NaOH 20%. Ngoài ra có thể dùng

dung dịch H2SO4 hoặc HNO3 để hấp thụ NOx.

+ Hấp thụ CO2: phổ biến là dùng nước để hấp thụ CO2 ở áp suất cao, vừa rẻ tiền

vừa hiệu quả. Ngoài ra còn dùng các dung dịch hấp thụ sau: etanolamin (mono, đi và

trietanolamin).

2RNH2 + CO2 + H2O (RNH3)2CO3

Thường dùng monoetanolamin vì giá rẻ và độ ổn định cao.

+ Hấp thụ H2S: dung dich hấp thụ là Na2CO3, hợp chất asenV

(Na4As2S5O2), hidroxitsắt kiềm (Fe(OH)3 - Na2CO3), oxit sắt (Fe2O3),…

Ví dụ: hấp thụ oxi hoá

2H2S + O2 H2O + 2S ↓

H2S + Na2CO3 NaHCO3 + NaHS

NaOH + S↓ NaHS + 1/2O2

6.2.2.2. Phương pháp hấp phụ

Phương pháp này thường được sử dụng khi nồng độ các chất khí là thấp

- Nguyên tắc:

Dựa trên nguyên tắc các phân tử khí được giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ nhờ

lực vật lý hay lực hoá học

Vật liệu hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, silicagel, boxit, oxit nhôm,

zeolit.

6.2.2.3. Phương pháp đốt

- Phương pháp đốt trực tiếp

- Phương pháp đốt có sử dụng xúc tác. Xúc tác được sử dụng là kim loại họ

platin, oxit kim loại chuyển tiếp.

Ví dụ: ở nhiệt độ cao và có mặt của CO, hidrocacbon, H2 thì NOx phân huỷ

thành N2.

to, Pt 4NO + CH4 2N2 + CO2 + 2H2O

to, Pt 2NO2 + CH4 N2 + CO2 + 2H2O

2NO + 2CO N2 + 2CO2

2NO + 2H2 N2 + 2H2O

Phương pháp này được áp dụng để xử lý khí thải ở các phương tiện giao thông,

máy phát điện.

6.2.3. Xử lý khí thải có chứa halogen

Trong sản xuất axit HCl, NaOH, Cl2, trong các phương pháp điện phân điều chế

kim loại hoặc tinh chế quặng thường thải ra các khí chứa halogen.

Có nhiều phương pháp xử lý khí thải chứa halogen, trong đó hiệu quả nhất là

phương pháp ướt.

Người ta hay dùng dung dịch kiềm: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Na2CO3 để hấp thụ

các khí halogen. Các khí Cl2, Br2, I2 phản ứng rất mạnh với dung dịch kiềm cho hiệu

quả cao nhưng tốn kém. Riêng khí Cl2 có thể dùng dung dịch các hợp chất hữu cơ rẻ

tiền như dung dịch lignin trong công nghiệp sản xuất giấy hoặc các muối sunfit kim

loại. Đối với Br2 nên dùng phoi sắt, vừa tiện lợi vừa rẻ tiền:

Fe + Br2 → FeBr2

Hơi I2 có thể dùng than hoạt tính để hấp phụ.

6.2.4. Xử lý các hợp chất hữu cơ

6.2.4.1. Phương pháp hấp thụ

Dung môi chủ yếu là nước, sau đó dùng phương pháp trao đổi ion hoặc phương

pháp trích ly để tách chất lỏng ra khỏi sản phẩm hấp thụ.

6.2.4.2. Phương pháp oxi hoá trên xúc tác

Cho chất hữu cơ độc hại đi qua chất mang có chứa xúc tác, phản ứng được thực

hiện ở nhiệt độ cao thì chất hữu cơ độc hại sẽ bị oxi hoá thành chất không độc hại hoặc

ít độc hại hơn có thể thải vào môi trường.

Ví dụ: Phản ứng chuyển hoá hợp chất hữu cơ chứa S

xt CS2 + 2H2 C + H2S

xt COS + H2 CO + H2S

xt RCH2SH + H2 RCH3 + H2S

Xúc tác thường là kim loại Pt, Ni

6.2.4.3. Phương pháp hấp phụ

Là quá trình làm sạch khí chọn lọc nhờ các chất có lỗ xốp và có bề mặt riêng

lớn. Khi các khí độc hại đi qua nó sẽ được giữ lại trong các lỗ xốp. Chất hấp phụ

thường dùng là than hoạt tính, silicagen, Al2O3, MgO, diatomit, zeolit.

6.3. Xử lý nước ô nhiễm

Nước bị ô nhiễm là nước đã bị thay đổi thành phần và tính chất gây ảnh hưởng

xấu đến hoạt động sống bình thường của con người, sinh vật, sản xuất công nghiệp,

nông nghiệp, thuỷ sản [5].

Nguồn gây ô nhiễm do tự nhiên hoặc nhân tạo nhưng chủ yếu là do nhân tạo:

nước thải từ công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt của con người. Để loại bỏ hoặc hạn

chế những thành phần gây ô nhiễm thì phải dựa vào nguồn gốc nước thải.

Có nhiều phương pháp xử lý nước thải phù hợp với từng loại nước thải như:

phương pháp vật lý, hoá học, sinh học và hoá lý.

6.3.1. Phương pháp cơ học

Phương pháp này nhằm mục đích tách các chất không hoà tan và một phần các

chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Sơ đồ xử lý cơ học như sau :

Nước thải Bể lắng Bể lọc Bể lắng cát Bể vớt dầu mỡ

1 2 3 4 5

Nước sạch

Bể lắng Bể Clo hoá

7 6

1) Song chắn rác : chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi : giấy,

rau, cỏ, rác,… được gọi chung là rác. Sau đó rác được chuyển đến máy nghiền để

nghiền nhỏ và chuyển đến bể phân huỷ cặn (bể metaten). Gần đây người ta sử dụng

song chắn rác liên hợp vừa chắn giữ vừa nghiền rác.

2) Bể lắng cát: tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn so với trọng

lượng riêng của nước thải như : xỉ than, cát,…ra khỏi nước thải. Cát từ bể lắng này

được đưa đến sân phơi.

3) Bể lắng: để lắng các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng

riêng của nước. Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nặng

hơn sẽ nổi lên mặt nước. Sau đó dùng các thiết bị thu gom và vận chuyển chất bẩn lắng

và chất lơ lửng đến công trình xử lý cặn.(bể lắng đợt một đặt trước công trình xử lý

sinh học, bể lắng đợt 2 đặt sau công trình xử lý sinh học).

Dựa vào chế độ làm việc người ta chia thành bể lắng liên tục và bể lắng gián

đoạn.

Dựa vào chiều nước chảy trong bể người ta chia thành :

- Bể lắng ngang: nước chảy theo phương ngang từ đầu đến cuối bể

- Bể lắng đứng: nước chảy từ dưới lên theo phương thẳng đứng

- Bể lắng rađian: nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể hoặc ngược lại (ly

tâm, hướng tâm)

4) Bể vớt dầu mỡ: được dùng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ nhằm tách các

tạp chất nhẹ. Đối với chất thải sinh hoạt khi hàm lượng chất thải không cao thì việc vớt

dầu mỡ được thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi.

5) Bể lọc: tách các chất ở trạng thái lơ lửng có kích thước nhỏ bằng cách cho

nước thải đi qua lớp lọc đặc biệt.

Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất không hoà

tan.

Để tăng hiệu suất của công trình xử lý cơ học có thể dùng biện pháp thoáng gió

sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả đạt 75% hàm lượng chất lơ lửng.

Trong số các công trình xử lý cơ học phải kể đến cả bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ, bể

lắng trong có ngăn phân huỷ là những công trình vừa để lắng vừa để phân huỷ cặn

lắng.

Nếu điều kiện địa phương cho phép thì sau khi xử lý cơ học nước thải được khử

trùng và xả vào nguồn nước, nhưng thông thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử

lý sơ bộ trước khi cho vào quá trình xử lý sinh học.

6.3.2. Phương pháp hoá lý

Có các phương pháp hoá lý sau: đông tụ, keo tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion

và phương pháp điện hoá.

6.3.2.1. Đông tụ: các chất đông tụ thường dùng là muối nhôm, muối sắt hoặc hỗn hợp

hai muối đó:

+ Muối nhôm: Al2(SO4)3.18H2O, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O,

NH4Al(SO4)2.12H2O;

+ Muối sắt: Fe(SO4)3.2H2O, Fe(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O và FeCl3.

Việc lựa chọn các chất đông tụ phụ thuộc vào tính chất hoá lý, nồng độ tạp chất

trong nước, pH của nước và giá thành chất đông tụ. Các muối nhôm được sử dụng rộng

rãi vì dễ hoà tan trong nước, giá thành thấp, hiệu suất cao ở pH = 5 ÷ 7,5.

- Nguyên tắc:

Dùng các chất keo tụ cùng với các chất trợ keo tụ để liên kết các chất bẩn ở

dạng lơ lửng và dạng keo thành những bông có kích thước lớn hơn. Những bông khi

lắng xuống kéo theo các chất không tan lơ lửng trong nước cùng lắng xuống.

Ví dụ: Dùng phèn chua làm trong nước:

2- + 24H2O

K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O 2K+ + 2Al3+ + 4SO4

Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+

Al(OH)3 là hạt keo tích điện dương. Vì vậy, các hạt keo này sẽ kết hợp với các

hạt bùn đất tạo thành những hạt lớn hơn và chìm xuống dưới đáy, nhờ vậy nước trở nên

trong.

Đối với các muối sắt:

FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3HCl

Fe2(SO4)3 + 6H2O → 2Fe(OH)3 + 3H2SO4

Để tăng cường hiệu quả quy trình đông tụ, người ta dùng chất trợ đông tụ có

nguồn gốc thiên nhiên như tinh bột, đextrin, các este, xenlulôzơ, cát hoạt tính

(x.SiO2.yH2O) hay poliacrylamit (CH2CHCONH2)n.

6.3.2.2. Tuyển nổi: Dùng để tách các tạp chất rắn phân tán, không tan và không thể

lắng được ra khỏi nước thải. Quá trình này được áp dụng rộng rãi trong các ngành chế

biến dầu mỡ, sản xuất giấy, sản xuất da, sản xuất sợi, chế biến thực phẩm, ...

- Nguyên tắc:

Loại chất bẩn ra khỏi nước bằng cách tạo cho chúng khả năng dễ nổi lên mặt

nước (sự kết dính của các bọt khí nổi lên trên mặt nước với các hạt rắn kị nước). Muốn

vậy người ta thêm vào nước chất tuyển nổi để thu hút và kéo các chất bẩn nổi lên mặt

nước sau đó loại chúng ra khỏi nước.

Khi tuyển nổi người ta dùng các bọt khí nổi li ti, phân tán và bão hoà trong

nước. Những hạt chất bẩn(dầu, sợi, giấy, xenlulô,...) sẽ dính vào bọt khí rồi cùng bọt

khí nổi lên mặt nước.

6.3.2.3. Trao đổi ion: Bản chất của quá trình trao đổi ion là quá trình trao đổi giữa các

ion trên bề mặt chất rắn với các ion cùng dấu hoặc với các ion cùng điện tích trong

dung dịch khi chúng tiếp xúc với nhau. Đây là phương pháp quan trọng để thu hồi các

ion kim loại: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, W, V, Mn và một số hợp chất của Asen, P, CN- và các chất thải phóng xạ.

Phương pháp này cho hiệu quả cao và dễ áp dụng.

6.3.2.4. Hấp phụ: Tách các chất hữu cơ, chất khí hoà tan bằng chất rắn có khả năng hấp

phụ trên bề mặt hoặc bằng cách tương tác giữa các chất bẩn hoà tan với các chất rắn

tạo thành kết tủa trên bề mặt chất rắn (hấp phụ hoá học.)

6.3.3. Phương pháp điện hoá

Dựa trên cơ sở các quá trình xảy ra trên điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua. Dùng phương pháp này để khử các ion trong nước thải như CN, S2-, các amin, các

hợp chất nitơ khác, các chất nhuộm có trong nước thải thành CO2, NH3, H2O ở pH = 8

÷ 12.

Sự oxy hoá xảy ra ở anot, sự khử xảy ra ở catot

+ + CO3

Ví dụ: Ở anot xảy ra sự oxy hoá như sau:

CN- + 2OH- - 2e → CNO- + H2O CNO- + 2H2O → NH4 2CNO- + 4OH- - 6e →2CO2 + N2 + 2H2O

Dùng quá trình khử để tách các kim loại Pb, Sn, Hg, Cu, Cr, As ra khỏi nước

thải như sau:

Men+ + ne → Me

Các kim loại sẽ bám trên catot và thu hồi dễ dàng.

Ví dụ:

2- + 14H+ + 12e → 2Cr + 7H2O

Cr2O7

Khử NH4NO3:

NH4NO3 + 2H+ + 2e → NH4NO3 + 2H2O NH4NO3 + 2H+ + 2e → NH4NO3 + 2H2O

NH4NO2 → N2 + H2O

Đối với chất hữu cơ, độc tính của chúng sẽ tăng lên khi trong phân tử có chứa

các nhóm chức như halogen, andehit, amin, nitro. Khi tách được các nhóm chức đó thì

độ pH giảm xuống.

Ví dụ: RCl + H+ + 2e = RH + Cl-

Phương pháp này có sơ đồ công nghệ đơn giản, có thể tự động hoá và không cần

dùng đến tác nhân hoá học.

6.3.4. Phương pháp hoá học

Có hai phương pháp chính: trung hoà và oxy hóa khử

- Phương pháp trung hoà:

Có thể thực hiện bằng các cách sau:

+ Trộn lẫn nước thải có môi trường axit với nước thải có môi trường kiềm. Có

thể trộn lẫn nước thải của hai xí nghiệp gần nhau, một nước thải kiềm và một nước thải

axit để tạo ra hợp chất mới hoặc không độc hại.

+ Bổ sung tác nhân hoá học: dùng hoá chất để trung hoà.

Các hoá chất được dùng để trung hoà nước thải axit: NaOH, KOH, Na2CO3,

NH4OH, CaCO3, MgCO3, đôlômit (CaCO3.MgCO3), … Tác nhân rẻ tiền nhất là sữa

vôi có chứa 5 ÷ 10% Ca(OH)2 tiếp đến là Na2CO3 rồi đến NaOH dạng phế liệu.

Để trung hòa nước thải kiềm ta dùng các khí có chứa CO2, SO2, NO2, N2O3, …

(góp phần làm sạch khí thải axit). Trong đó sử dụng CO2 để trung hoà nước thải có ưu

điểm hơn sử dụng H2SO4, HCl vì cho phép giảm chi phí đáng kể.

+ Lọc nước thải axit qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hoà. Lớp vật liệu

thường là MgCO3, CaCO3 hay đôlômit, xỉ tro, …

+ Hấp thụ khí thải axit bằng dung dịch kiềm(nước thải kiềm) và hấp thụ NH3

bằng dung dịch axit (nước thải axit).

- Phương pháp oxi hoá khử:

Sử dụng các chất oxi hoá mạnh để xử lý nước thải như: Cl2, clodioxit (ClO2),

canxiclorat (CaOCl2), NaClO, Ca(CaClO)2, KMnO4, K2Cr2O7, , H2O2, O3,… + Dùng Clo: để tách H2S, CN-, metylsunfua, phenol, ... ở pH=9

HCl + HClO Cl2 + HOH

HClO H+ + ClO-

Cl2, HClO, ClO- được gọi là “Clo tự do” có hoạt tính. CN- + 2OH- + Cl2 → CNO- + 2Cl- + H2O 2CNO- + 4OH- + 3Cl2 → 2CO2 + N2 + 6Cl- + H2O

Có thể tạo ra clo hoạt tính theo cách sau:

25 ÷ 30oC

Ca(OH)2 + Cl2 CaOCl2 + H2O

2Ca(OH)2 + 2Cl2 Ca(ClO2)2 + CaCl2 + H2O

+ Dùng H2O2: là chất oxi hoá mạnh, có tính tẩy màu, hoà tan trong nước theo

bất cứ tỉ lệ nào. Nó phân huỷ trong môi trường axit và môi trường kiềm theo phản ứng

2H+ + H2O2 + 2e 2H2O : chức năng oxi hoá

* Môi trường axit: Trong môi trường axit dùng H2O2 để chuyển muối Fe2+ thành muối Fe3+,

2- thành H2SO4.

HNO2 thành HNO3, SO3

2OH- + H2O2 - 2e 2H2O + O2 : chức năng khử

* Môi trường kiềm: Trong môi trường kiềm sử dụng H2O2 để khử một số chất trong nước như CN-

thành CNO- ở pH = 9 ÷ 12.

+ Dùng ozon: cho phép khử đồng thời tạp chất nhiễm bẩn, màu, mùi, vị của nước. Quá trình ozon hoá nước thải có thể loại bỏ phenol, sản phẩm dầu mỏ, H2S, CN-,

hợp chất của asen, chất hoạt động bề mặt, thuốc nhuộm.

Ví dụ: một số muối của Fe(II) và Mn(II) bị ozon hoá như sau:

FeSO4 + H2SO4 + O3 Fe2(SO4)3 + H2O + O2

H2MnO3 + H2SO4 + O2 MnSO4 + H2O + O3

H2MnO3 + 3O3 HMnO4 + H2O + 3O2

Ozon hoá NH3 trong môi trường kiềm:

NH3 + 4O3 NO3- + 4O2 + H2O + H+

Khử trùng bằng phương pháp này các vi sinh vật bị chết nhanh hơn rất nhiều so

với xử lý bằng Clo.

+ Dùng oxi không khí để khử Fe trong nước (phun mưa tạo tiếp xúc tốt):

4Fe3+ + 4OH- 4Fe2+ + O2 + H2O

Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+

Quá trình oxi hoá khử tiêu tốn lượng lớn tác nhân hoá học do đó chỉ được dùng

trong trường hợp các tạp chất gây ô nhiễm nước thải không thể tách bằng các phương

pháp khác.

6.3.5. Phương pháp sinh học

Bản chất của phương pháp này là dựa vào khả năng hoạt động của các vi sinh

vật để phân huỷ , bẻ gãy các phân tử hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm nước thải thành các

hợp chất đơn giản.

Phương pháp này được chia thành: phương pháp hiếu khí tạo ra CO2 và H2O và

phương pháp yếm khí tạo CO2 và CH4.

Nhờ các vi sinh vật (vi khuẩn, nấm) các chất hữu cơ phức tạp được chuyển hoá

như protein → axit amin → NH3, H2S, các photphoprotein, axit nucleic →

octophotphat → nitrat, sunfat, photphat, các chất béo → glixerin → axit béo → CO2 và

H2O. Các phản ứng chuyển hoá hoá học tạo ra nguồn năng lượng sống cho vi sinh vật.

6.4. Xử lý chất thải rắn

6.4.1. Phương pháp chôn lấp

Chất thải được chôn lấp tại các bãi chôn lấp được thiết kế cẩn thận và ở nơi xa

đô thị để tránh các tác động xấu đến môi trường sống của người dân.

Bãi chôn lấp phải được thiết kế chặt chẽ có hệ thống thu gom nước thấm không

ảnh hưởng đến nước ngầm và khí CH4 có thể gây nổ sụt lún(do phân huỷ yếm khí) .

Chất thải được vận chuyển đến bãi chôn lấp, được đầm chặt rồi sau đó được phủ

một lớp đất (20cm). Sau đó lại tiến hành chôn lấp một lớp đất khác. Cứ như vậy cho

đến khi bãi chôn lấp đầy, khi đó người ta phủ lên một lớp đất dày 50cm.

* Ưu điểm:

+ Chi phí rẻ

+ Không đốt nên không gây ô nhiễm, tránh được hôi thối, không truyền bị do

ruồi nhặng.

* Nhược điểm:

+ Tốn nhiều đất để làm bãi rác

+ Tốn nhiều công sức chuẩn bị bãi rác

+ Có thể gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, gây nổ và sụt lún.

6.4.2. Phương pháp sinh học

Dùng để phân huỷ rác hữu cơ thành phân bón. Có các phương pháp sau:

+ Xử lý hiếu khí trong nhà máy

+ Ủ hiếu khí ở bãi

+ Ủ yếm khí

- Nhà máy chế biến rác làm việc theo nguyên lý ủ hiếu khí nóng. Các phế thải

hữu cơ được oxi hoá hiếu khí và cho sản phẩm là phân hữu cơ hoặc nhiên liệu sinh

học. Các giai đoạn chính của quá trình xử lý như sau:

+ Chuẩn bị phế thải: cân, phân loại, định lượng và thổi khí + Ủ hiếu khí nóng trong lò quay ở nhiệt độ từ 50 ÷ 70oC

+ Nghiền phế thải đã xử lý và đưa đi sử dụng Ở Cầu Diễn-Từ Liêm- Hà Nội có nhà máy làm phân ủ công suất 30.000m3/năm

cho 7500 tấn phân hữu cơ.

- Ủ hiếu khí tại bãi tập trung rác: gồm các bước sau:

+ Chuẩn bị phế thải rắn

+ Trộn phế thải rắn với bùn cặn nước thải

+ Đắp hỗn hợp phế thải rắn và bùn cặn thành luống và quạt khí vào

+ Nghiền, sấy bùn cặn và phế thải đã xử lý để đưa vào sử dụng. Nhiệt độ ủ là

30o ÷ 40oC, độ ẩm sản phẩm là 45 ÷ 50%

- Ủ yếm khí:

Phế thải tập trung phải đảm bảo các điều kiện vệ sinh môi trường, không gây ô

nhiễm đất, nước mặt, nước ngầm và không khí. Nơi ủ phải cách xa khu dân cư ít nhất

500m, cách sân bay 10km, cách đường giao thông 500m. Thời gian ủ là 15 ÷ 20 năm.

6.4.3. Phương pháp đốt

Được thực hiện trong lò đốt ở 800 ÷ 1000oC. Khi đốt chung các phế thải với

nhau phải tính toán nhiệt lượng giải phóng ra, độ tro, khả năng gây nổ. Đây là phương

pháp không tối ưu vì khí thải nếu không được xử lý thì gây ô nhiễm môi trường và

năng lượng giải phóng ra không được sử dụng.

6.4.4. Quá trình tái sử dụng, tái sinh và tái chế rác thải

Đây là vấn đề thuộc chiến lược công nghệ sạch trong sản xuất, tạo điều kiện cho

phát triển bền vững. Vấn đề này vừa mang ý nghĩa vệ sinh vừa mang ý nghĩa kinh tế.

Ví dụ: sử dụng lại các chai thuỷ tinh, chai nhựa vào việc chứa sản phẩm khác,

giấy thải được tái sinh thành giấy mới, phân thải động vật được dùng để sản suất metan

khí đốt (biogas), sản phẩm động vật được dùng sản xuất biodiezel,…

6.4.5. Phương pháp chôn cất chất thải độc hại bằng thiết bị chuyên dụng

Các chất thải độc hại công nghiệp như: Hg, CN-, Cr, Pb, … được trung hoà, xử

lý, khử độc trong các thiết bị đặc biệt. Các phế thải đặc biệt độc hại được chôn trong

thùng bê tông cốt thép không thấm nước được chôn sâu dưới đất khoảng 10 ÷ 12m.

Các phế thải phóng xạ được xử lý trong các thùng bằng chì và được chôn sâu.

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 6.

1. Trình bày nguyên tắc vận hành, ưu nhược điểm của các phương pháp tách bụi bằng

buồng sa lắng, xyclon và lọc bụi tĩnh điện.

2. Các phương pháp hấp phụ, hấp thụ, thiêu đốt được ứng dụng trong xử lý khí và hơi

độc hại.

3. Trình bày quy trình chung để xử lý nước thải sinh hoạt.

4. Nêu các phương pháp xử lí sinh học áp dụng trong quá trình xử lí thứ cấp nước thải

sinh hoạt?

5. Trình bày nguồn gốc, phân loại và ảnh hưởng của chất thải rắn đối với môi trường.

6. Trình bày các phương pháp xử lí chất thải rắn, nêu rõ ưu nhược điểm của từng

phương pháp.

Chương 7. GIÁO DỤC MÔI TRƯỜNG TRONG NHÀ TRƯỜNG

7.1. Ý nghĩa của giáo dục môi trường trong nhà trường

Trong mọi quốc gia trên thế giới, lực lượng làm công tác giáo dục chiếm tỉ lệ

động đảo, góp phần quan trọng trong việc giáo dục môi trường (GDMT). Trong số các

trường học thì nhà trường sư phạm giữ trọng trách đặc biệt quan trọng. Vì đây là nơi

đào tạo các thầy cô giáo cho mọi cấp học, bậc học có tri thức về lí luận và thực hành

giáo dục bảo vệ môi trường để phục vụ cho giáo dục phổ thông và giáo dục cộng đồng.

Nhà trường phổ thông từ bậc tiểu học đến trung học phổ thông với mạng lưới

rộng khắp phân bố đến từng thôn xóm ở mọi miền đất nước có vai trò đặc biệt quan

trọng trong công tác giáo dục môi trường và bảo vệ môi trường (BVMT) cho thế hệ trẻ

- chủ nhân tương lai của đất nước. Đây là lực lượng hùng hậu tham gia trực tiếp bảo vệ

môi trường trên phạm vi toàn quốc.

Giáo dục bảo vệ môi trường trở thành nhiệm vụ thiết yếu của nhà trường, nhằm

tăng cường hiểu biết của học sinh đối với thế giới tự nhiên và đời sống xã hội, đặc biệt

là tăng cường hiểu biết về mối quan hệ tác động qua lại giữa con người với tự nhiên

trong sinh hoạt và lao động sản xuất, góp phần hình thành ở thế hệ trẻ ý thức và đạo

đức mới với môi trường, từ đó có thái độ và hành động đúng để BVMT.

Nhà trường phổ thông có chức năng hình thành và phát triển toàn diện nhân

cách của học sinh có nhiệm vụ giảng dạy, học tập và các hoạt động giáo dục khác trong

và ngoài trường theo mục tiêu, chương trình của từng bậc học và cấp học. GDMT là

một bộ phận cấu thành nội dung, chương trình giáo dục ở các cấp, bậc học phổ thông

từ tiểu học đến trung học. GDMT nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức cơ bản

về môi trường, hình thành và phát triển ý thức, kỹ năng thái độ gìn giữ và BVMT, góp

phần xây dựng môi trường sống trong sạch, lành mạnh ở mọi nơi trong phạm vi cả

nước. Công tác giáo dục nói chung và GDMT nói riêng trong các nhà trường phổ thông

không chỉ có tác động đến thế hệ hôm nay mà còn có tác động lâu dài đến nhiều thế hệ

mai sau và cho toàn xã hội.

7.2. Phương thức đưa giáo dục môi trường vào môn hoá học

7.2.1. Xác định hệ thống kiến thức giáo dục môi trường trong môn hóa học

- Phần đại cương: bao gồm những kiến thức về các khái niệm, các quá trình

biến hóa, các hiệu ứng mang tính chất hóa học của môi trường như: môi trường là gì?

Chức năng của môi trường, hóa học môi trường, bản chất hóa học trong sinh thái, hệ

sinh thái, tính đa dạng sinh học, môi trường và phát triển, qua hệ giữa con người và

môi trường, ô nhiễm môi trường, …

- Phần nội dung ô nhiễm môi trường: phân tích được bản chất hóa học của sự ô

nhiễm môi trường: đất, nước, không khí. Bản chất hóa học về hiệu ứng nhà kính, lỗ

thủng tầng ozon, khói quang học, mưa axit. Hiệu ứng hóa sinh của NOx, H2S, SO2, …,

các kim loại nặng và một số độc tố khác, tác động của chúng đến môi trường. Vận

dụng các nguyên tắc chung, phương pháp hóa học để xử lý ô nhiễm môi trường.

7.2.2. Phương pháp giáo dục môi trường qua môn hóa học ở nhà trường phổ

thông

Hai phương pháp thuận lợi và hiệu quả nhất để đưa giáo dục môi trường qua

môn hóa học ở trường phổ thông là hình thức tích hợp và lồng ghép.

Tích hợp là kết hợp một cách có hệ thống các kiến thức hóa học với kiến thức

giáo dục BVMT sao cho hài hòa, thống nhất. Ví dụ, khi giảng dạy phần: “Lưu huỳnh,

khí hidrosunfua (H2S) và các oxit của lưu huỳnh” (Lớp 10): song song việc giảng dạy

về tính chất lý – hóa, ứng dụng và phương pháp điều chế của lưu huỳnh, khí H2S và

các oxit của lưu huỳnh trong thực tế, giáo viên phải biết khai thác những kiến thức có

liên quan đến môi trường, như việc gây ô nhiễm môi trường khí quyển , … Giáo viên

cần cho học sinh thấy rõ: một lượng lớn các khí chứa lưu huỳnh thải vào khí quyển do

các hoạt động của con người. Từ đó giáo dục ý thức BVMT cho học sinh phải xuất

phát từ ý thức và hành động của con người.

Lồng ghép là thể hiện lắp ghép nội dung bài học về mặt cấu trúc để có thể đưa

vào bài học một đoạn, một mục, một số câu hỏi có nội dung giáo dục BVMT. Ví dụ,

khi giảng bài “ Tính chất hóa học chung của kim loại” giáo viên có thể nêu thêm phần:

tác hại của một số kim loại nặng: Pb, Cd, Hg, As, … với con người. Qua đó nêu

phương pháp phòng ngừa và xử lí khi bị nhiễm kim loại nặng.

7.3. Các hình thức tổ chức giáo dục môi trường

7.3.1. Phương pháp giáo dục môi trường ở đại học, cao đẳng

Một số phương pháp GDMT thường được sử dụng như:

- Qua các bài giảng, bài tập và qua thực tế kinh nghiệm của người học, trên cơ

sở nắm vững những kiến thức cơ bản về môi trường, người học tiếp xúc trực tiếp với

đối tượng học tập và nghiên cứu. Thông thường người học được giao làm thí nghiệm

cụ thể dưới sự hướng dẫn của giáo viên về phương pháp. Quy trình thực hành để quan

sát phân tích các hiện tượng, các dữ kiện và tự người học tính toán kết quả và rút ra các

kết luận về các vấn đề môi trường đang tồn tại, các hậu quả và yêu cầu giải quyết.

-Tham quan các cơ sở sản xuất và khảo sát thực địa, người học quan sát một địa

bàn thực tế không thể đem vào lớp học, được hướng dẫn phương pháp quy trình để

phân tích đối chiếu với lí thuyết đã học và rút ra kết luận.

- Phương pháp giải quyết vấn đề: người học sử dụng các kiến thức và phương

pháp đã được học để xác định vấn đề giải quyết, xây dựng giả định, phân tích dữ liệu

liên quan và đề xuất giải pháp thích hợp.

- Nghiên cứu các vấn đề môi trường thực tế của địa phương hoặc cơ sở nơi

người học ở hoặc làm việc: lựa chọn vấn đề, phân tích vấn đề theo những quan điểm

khác nhau, tìm hiểu các giải pháp khả thi cho vấn đề. Ví dụ như ô nhiễm nước sinh

hoạt, ô nhiễm rác thải ở địa phương, …

- Học tập qua thực hiện dự án nhằm giải quyết có hiệu quả một vấn đề môi

trường cụ thể thông qua nghiên cứu, thử nghiệm cá nhân hoặc tập thể.

- Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

- Phát triển các thái độ, cách ứng xử, đạo đức cần có về môi trường thông qua

lồng ghép các vấn đề giá trị trong bài giảng, giảng giải ý nghĩa của giá trị trong và

ngoài bài giảng.

7.3.2. Phương pháp giáo dục môi trường qua môn hóa học ở trường phổ thông

7.3.2.1. Phương pháp giáo dục môi trường thông qua giờ học trên lớp hay trong phòng

thí nghiệm

Kiến thức GDMT được tích hợp hoặc lồng ghép vào nội dung bài giảng theo 3

mức độ: mức độ toàn phần, từng bộ phận và mức độ liên hệ. Tùy từng điều kiện cụ

thể có thể sử dụng một số phương pháp sau:

- Phương pháp giảng dạy dùng lời nói thuyết trình

- Phương pháp thảo luận, nêu và giải quyết vấn đề

- Phương pháp sử dụng các thí nghiệm, các tài liệu trực quan trong giờ giảng.

- Phương pháp khai thác những kiến thức về giáo dục môi trường từ bài thực

hành làm thí nghiệm trong phòng thí nghiệm.

7.3.2.1. Phương pháp GDMT thông qua hoạt động ngoại khóa

Trong nhà trường phổ thông, hoạt động ngoại khóa để giáo dục môi trường là

hình thức rất có hiệu quả, phù hợp với tâm lí tuổi trẻ, sự giáo dục của thầy, sự tiếp thu

của trò rất nhẹ nhàng và sâu sắc.

- Phương pháp hành động cụ thể trong các hoạt động theo từng chủ đề được tổ

chức ở trong trường hay ở địa phương. Thông qua thực tế giúp học sinh hiểu biết được

tình hình môi trường của địa phương, về tác động của con người đến môi trường. Từ

đó giáo dục đạo đức môi trường và ý thức BVMT trong mỗi học sinh.

- Phương pháp hợp tác và liên kết giữa nhà trường và cộng đồng địa phương

trong các hoạt động về giáo dục BVMT.

- Thông qua hoạt động ngoại khóa rèn luyện cho các em một số kỹ năng và

phương pháp tích cực tham gia và mạng lưới GDMT.

Nội dung giáo dục BVMT trong chương trình ngoại khóa có thể theo các hình

thức sau:

- Câu lạc bộ: câu lạc bộ môi trường sinh hoạt theo các chủ đề về ăn, uống, sử

dụng năng lượng, rác thải, bệnh tật học đường, …

- Tổ chức xem bang hình, tranh ảnh về chủ đề BVMT

- Hoạt động tham quan theo chủ đề: tham quan danh lam thắng cảnh, nhà máy,

nơi xử lý rác, các bảo tàng, các loại tài nguyên.

- Hoạt động trồng cây, xanh hóa nhà trường: tổ chức nhân dịp tết trồng cây,

ngày thành lập Đoàn 26/3, Ngày môi trường thế giới 5/6.

- Tổ chức tìm hiểu về môi trường: thi vẽ, báo tường, kể chuyện về các chủ đề

môi trường.

- Hoạt động Đoàn – Đội về BVMT: tổ chức chiến dịch truyền thông, tuyên

truyền BVMT ở nhà trường, địa phương.

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 7.

1. Nêu ý nghĩa, vai trò và vị trí của nhà trường trong công tác giáo dục BVMT trong

nhà trường và cộng đồng?

2. Nêu phương thức GDBVMT qua môn Hóa học ở các hệ thống nhà trường? Liên hệ

thực tế nơi bản thân đã và đang học?

3. Trình bày các phương pháp GDBVMT thông qua giờ học trên lớp, trong phòng thí

nghiệm và trong các hoạt động ngoại khóa đối với môn Hóa học ở nhà trường Phổ

thông?

-----------HẾT-----------

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Đặng Đình Bạch (2006), Nguyễn Văn Hải, Giáo trình hoá học môi trường,

NXBKH – KT Hà Nội.

[2]. Lê Thạc Cán (1995), Cơ sở khoa học môi trườg, Hà Nội.

[3]. Phạm Ngọc Đăng (1992), Ô nhiễm môi trường không khí, đô thị và công nghiệp,

NXBKH – KT Hà Nội.

[4]. Phạm Văn Thưởng, Đặng Đình Bạch (2000), Cơ sở khoa học môi trường, NXBKH

- KT Hà Nội.

[5]. Tăng Văn Đoàn, Trần Đức Hạ (1995), Giáo trình kỹ thụât môi trường, NXBGD

Hà Nội.

[6]. http://tecotec.com.vn/

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………1

Chương 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ HOÁ HỌC MÔI TRƯỜNG…………………………2

1.1. Chiến lược toàn cầu về bảo vệ môi trường……………………………………...2

1.2. Khái niệm về môi trường………………………………………………………...4

1.2.1. Môi trường vật lý ………………………………………………………4

1.2.1. Môi trường sinh học ……………………………………………………4

1.3. Những cơ sở của khoa học môi trường………………………………………….5

1.3.1. Sinh thái học, hệ sinh thái và cân bằng sinh thái…………………………5

1.3.2. Đa dạng sinh học………………………………………………………....9

1.4. Môi trường phát triển và phát triển bền vững………………...………………10

1.5. Con người và môi trường……………………………………………………….12

1.6. Quản lý môi trường, đánh giá tác động của môi trường……………………...14

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1……………………………………………………17

Chương 2. MÔI TRƯỜNG KHÍ QUYỂN ………………………...……………….18

2.1. Khí quyển và các chất gây ô nhiễm khí quyển………………………………...18

2.1.1. Khí quyển………………………………………………………………..18

2.1. 2. Các chất gây ô nhiễm khí quyển………………………………………..18

2.2. Hoá học của hiện tượng ô nhiễm không khí…………………………………...20

2.2.1. Khái niệm về phản ứng quang hoá trong khí quyển…………………….20

2.2.2. Các phản ứng quang hoá của oxit nitơ (NOx) trong khí quyển……20

2.2.3. Các phản ứng cộng trong hệ NOx, H2O, CO và không khí……………..21

2.2.4. Các phản ứng của hydrocacbon trong khí quyển………………………..22

2.2.5. Các phản ứng của các gốc tự do trong khí quyển…………………….....26

2.2.6. Khói quang hoá………………………………………………………….27

2.2.7. Phản ứng của các oxit lưu huỳnh trong khí quyển………………………29

2.3. Tác động của ô nhiễm không khí đến môi trường…………………………….30

2.3.1. Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đến khí hậu, thời tiết toàn cầu……..30

2.3.2. Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đến sức khoẻ con người, động vật,

thực vật và vật liệu…………………………………………………………………….33

2.4. Những yêu cầu chất lượng môi trường khí quyển…………………………….33

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2…………………………………………………....34

Chương 3. MÔI TRƯỜNG THUỶ QUYỂN……………………………………….36

3.1. Vai trò của nước - chu trình nước toàn cầu…………………………………....36

3.1.1. Vai trò của nước…………………………………………………………36

3.1. 2. Chu trình nước toàn cầu………………………………………………...36

3.2. Thành phần hoá sinh và đặc tính của nước liên quan đến môi trường……...37

3.2.1. Thành phần hoá học……………………………………………………..37

3.2.2. Thành phần sinh học…………………………………………………….39

3.2.3. Những đặc tính của nước có liên quan đến môi trường…………………41

3.3. Ô nhiễm môi trường nước………………………………………………………42

3.3.1. Ảnh hưởng của nước thải đối với nguồn nước tiếp cận………………...42

3.3.2. Nguồn gốc và thành phần gây ô nhiễm nguồn nước……………………42

3.3.3. Hiện tượng ô nhiễm……………………………………………………..43

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3…………………………………………………...43

Chương 4. MÔI TRƯỜNG THẠCH QUYỂN……………………………………..45

4.1. Các chất dinh dưỡng vi lượng, vĩ lượng, chu trình của N, P, K……………..45

4.1.1. Những chất dinh dưỡng vi lượng……………………………………….45

4.1.2. Chất dinh dưỡng đa lượng………………………………………………45

4.1.3. Chu trình của nitơ……………………………………………………….46

4.1.4. Chu trình của Photpho trong tự nhiên…………………………………..46

4.1.5. Chu trình của Kali trong thiên nhiên…………………………………...47

4.2. Sự ô nhiễm thạch quyển………………………………………………………..48

4.2.1. Nguồn gây ô nhiễm……………………………………………………..48

4.2.2. Tác nhân gây ô nhiễm…………………………………………………...48

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 4……………………………………………………50

Chương 5. ĐỘC CHẤT HOÁ HỌC.........................................................................51

5.1. Khái niệm chung………………………………………………………………...51

5.2. Các chất độc hoá học trong môi trường………………………………………..52

5.2.1. Các chất độc chủ yếu có trong không khí……………………………....52

5.2.2. Các chất độc trong nước……………………………………………...…52

5.3. Sự phá huỷ môi trường do vũ khí hóa học…………………………………......53

5.3.1. Khái niệm về vũ khí hoá học…………………………………………....53

5.3.2. Chiến tranh hoá học ở Việt Nam………………………………………...54

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5……………………………………………………56

Chương 6. CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG…………………………………………58

6.1. Khái niệm………………………………………………………………………...58

6.2. Công nghệ xử lý khí thải………………………………………………………..58

6.2.1. Xử lý bụi………………………………………………………………...58

6.2. 2. Xử lý khí axít…………………………………………………………...62

6.2.3. Xử lý khí thải có chứa halogen………………………………………….64

6.2.4. Xử lý các hợp chất hữu cơ……………………………………………....64

6.3. Xử lý nước ô nhiễm……………………………………………………………..65

6.3.1. Phương pháp cơ học…………………………………………………...67

6.3.2. Phương pháp hóa lý…………………………………………………...67

6.3.3. Phương pháp điện hóa ………………………………………………...69

6.3.4. Phương pháp hóa học ………………………………………………...70

6.3.5. Phương pháp sinh học ………………………………………………...72

6.4. Xử lý chất thải rắn………………………………………………………………72

6.4.1. Phương pháp chôn lấp ………………………………………………..72

6.4.2. Phương pháp sinh học ………………………………………………..73

6.4.3. Phương pháp đốt …….………………………………………………..74

6.4.4. Quá trình tái sử dụng, tái sinh và tái chế rác thải……………………..74

6.4.1. Phương pháp chôn cất chất thải độc hại bằng thiết bị chuyên

dụng………………………………………………………………………….………..74

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 6……………………………………………………74

Chương 7. GIÁO DỤC MÔI TRƯỜNG TRONG NHÀ TRƯỜNG………………76

7.1. Ý nghĩa của giáo dục môi trường trong nhà trường…………………………..76

7.2. Phương thức đưa giáo dục môi trường vào môn hoá học ……………………77

7.2.1. Xác định hệ thống kiến thức giáo dục môi trường trong môn hóa học…77

7.2.2. Phương pháp giáo dục môi trường qua môn hóa học ở nhà trường phổ

thông…………………………………………………………………………………...77

7.3. Các hình thức tổ chức giáo dục môi trường…………………………………...78

7.3.1. Phương pháp giáo dục môi trường ở đại học, cao đẳng…………………78

7.3.2. Phương pháp giáo dục môi trường qua môn hóa học ở trường phổ

thông..............................................................................................................................79

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 7……………………………………………………80

TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………...…81

Bài giảng Hóa học công nghệ - môi trường 2 - ĐH Phạm Văn Đồng

Chương 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ HOÁ HỌC MÔI TRƯỜNG

Chương 2. MÔI TRƯỜNG KHÍ QUYỂN

hay

.

. O O

.

. CH3CHO + H2COO

.

.

.

. . HRCOO

.

. HRCOO + NO

Trên đây là 3 phản ứng quan trọng nhất.

.

.

. SO3 + RCO . . SO2H + R . RSO2 .

Chương 3. MÔI TRƯỜNG THUỶ QUYỂN

Chương 4. MÔI TRƯỜNG THẠCH QUYỂN

Chương 5. ĐỘC CHẤT HOÁ HỌC

Chương 6. CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

b)

c)

d)

a)

Men+ + ne → Me

Chương 7. GIÁO DỤC MÔI TRƯỜNG TRONG NHÀ TRƯỜNG

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook

Youtube

TikTok