Bài giảng Môi trường không khí Chương 2: ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

Đại học Khoa học tự nhiên Tp. HCM Khoa Môi trường Bộ môn Công nghệ Môi trường

Chương 2:

Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

Giảng viên: ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

Tháng 8 - 2015

 Sự biến đổi chất ô nhiễm trong khí quyển

 Biện pháp khống chế ô nhiễm không khí

 Phương pháp giám sát chất lượng không khí

 Các khái niệm và thông số cơ bản

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.1 SỰ BIẾN ĐỔI CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ QUYỂN

 Thời gian lưu chất ô nhiễm trong khí quyển là thời gian cần thiết để nồng

độ chất ô nhiễm giảm đi 1/e lần nồng độ ban đầu.

 Nếu nồng độ chất ô nhiễm thay đổi nhanh, thời gian lưu chất ô nhiễm có

thể xác định bằng tỷ lệ giữa nồng độ trung bình toàn cầu và tốc độ sản

sinh ra nó trên 1 đơn vị diện tích

CƠ CHẾ THANH LỌC CÁC CHẤT Ô NHIỄM

Các phản ứng hóa học

Quá trình sa lắng khô

Quá trỉnh sa lắng ướt

Phát tán chất ô nhiễm trong khí quyển

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.1.1 CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC Xảy ra giữa các chất ô nhiễm sơ cấp với nhau hoặc giữa các chất ô

nhiễm sơ cấp với các khí khác có sẵn trong khí quyển, sơ cấp với

 Phản ứng trong pha khí

thứ cấp

Là sự kết hợp hai

phân tử có năng

 Phản ứng trên các bề mặt

lượng phù hợp

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.1.1 CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC  Phản ứng trong pha lỏng

Thường là phản ứng giữa

các ion, có sự tham gia của

pha lỏng

các chất xúc tác có mặt trong

Bao gồm các quá trình phân

 Phản ứng quang hóa

hủy hoặc hoạt hóa các phân

tử khi hấp thụ tia bức xạ.

Sinh ra chất ô nhiễm rất quan

Sự tích tụ O3 xảy ra khi quá

trọng là O3.

trình biến đổi NO thành NO2

thông qua hợp chất khác

không phải O3

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.1.2QUÁ TRÌNH SA LẮNG KHÔ (DRY DEPOSITION)  Cơ chế quá trình sa lắng khô

 Là quá trình vận chuyển các chất ô nhiễm ở thể khí hay thể rắn (hạt) từ khí

quyển đến bề mặt Trái Đất (mặt đất, mặt nước, lá cây, công trình xây

 Là quá trình thanh lọc chất ô nhiễm ra khỏi khí quyển

dựng…) trong điều kiện không có mưa.

 Bị ảnh hưởng bởi các yếu tố chính như sau:

− Các yếu tố khí tượng như: vận tốc gió, nhiệt độ, địa hình, độ ẩm, độ

bền vững của khí quyển

− Các yếu tố đặc trưng của bề mặt: độ nhám và cấu trúc động học của

bề mặt, độ rỗng, pH, tính háo nước, diện tích bề mặt.

− Đặc tính và tính chất của chất ô nhiễm như: tính phản ứng hóa học, độ

hòa tan, đường kính, hình dạng, điện tích

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.1.2 QUÁ TRÌNH SA LẮNG KHÔ (DRY DEPOSITION)  Cơ chế quá trình sa lắng khô

Quá trình sa lắng khô bao gồm 3 giai đoạn:

 Giai đoạn vận chuyển khí động lực hướng đến bề mặt đất và chạm vào lớp

 Giai đoạn chuyển động phân tử của các chất ô nhiễm dạng khí hay chuyển

không khí gần mặt đất (gọi là lớp biên khí động)

động Brown của các chất ô nhiễm dạng hạt xuyên qua lớp biên chảy tầng.

 Giai đoạn hấp phụ chất ô nhiễm lên bề mặt đất

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.1.2 QUÁ TRÌNH SA LẮNG KHÔ (DRY DEPOSITION)  Mô hình trở lực của sa lắng khô

 Trở lực khí động (ra): là trở lực trong giai đoạn vận chuyển khí động lực

chất ô nhiễm đến bề mặt lớp biên chảy tầng, phụ thuộc vào độ bền vững

 Trở lực của lớp biên (rh): đánh giá độ khó hay dễ của chất ô nhiễm khi

khí quyển, độ nhám bề mặt, tốc độ gió, nhiệt độ và bức xạ

chuyển động qua lớp không khí biên chảy tầng sát mặt đất.

 Trở lực của bề mặt (rc): đánh giá sự thu hút của bề mặt đối với chất ô

nhiễm; trong trường hợp bề mặt là lá cây thì rc là trở lực của tán lá.

→ Trở lực tổng cộng đối với quá trình sa lắng khô rt được xác định như sau:

rt = ra + rh + rc (đơn vị là s/cm hoặc s/m).

 Tốc độ sa lắng VD có thể được xác định bằng giá trị nghịch đảo của rt

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.1.2 QUÁ TRÌNH SA LẮNG KHÔ (DRY DEPOSITION)  Đo đạc tốc độ sa lắng khô

 Phương pháp gradient nồng độ: đo đồng thời gradient nồng độ SO2 theo chiều cao và các giá trị vi khí hậu để xác định hệ số khuyếch tán xoáy.

Có 4 phương pháp chính để đo tốc độ sa lắng khô của SO2:

Trong đó: F : Dòng vật chất rơi xuống mặt đất

 : Nồng độ SO2

z : Chiều cao trên mặt đất

Phương pháp này không thể dùng để đo đac tốc độ sa lắng trên địa hình

không đồng nhất như cây cối, bờ rào, bờ dậu…

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.1.2 QUÁ TRÌNH SA LẮNG KHÔ (DRY DEPOSITION)  Đo đạc tốc độ sa lắng khô

 Phương pháp đánh dấu: dùng đồng vị phóng xạ để đánh dấu SO2 để

Cho phép phân biệt hàm lượng lưu huỳnh sa lắng và hàm lượng lưu huỳnh có sẵn trong đất và cây cối.

đánh giá mức độ sa lắng lưu huỳnh trên diện tích đã biết.

 Phương pháp cân bằng năng lượng: đo tốc độ sa lắng SO2 từ không khí trong cùng một hệ kín hoặc sự tích tụ lưu hùynh trong các cây cối khi so sánh với mẫu đối chứng.

 Phương pháp tương quan xoáy: đo đồng thời nồng độ SO2 theo chiều

Phù hợp với quy mô phòng thí nghiệm/ trên địa bàn nhỏ.

cao và thành phần thẳng đứng của tốc độ gió.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.1.2 QUÁ TRÌNH SA LẮNG KHÔ (DRY DEPOSITION)  Đo đạc tốc độ sa lắng khô

1. Đo tốc độ sa lắng khô SO2

Quá trình đo đạc số lượng các chất ô nhiễm được thanh lọc do cơ chế sa lắng khô được tiến hành qua hai giai đoạn:

2. Đo nồng độ SO2 trong khí quyển

Tích của hai giá trị này là số lượng SO2 được thanh lọc bởi cơ chế sa lắng khô

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.1.3 QUÁ TRÌNH SA LẮNG ƯỚT (WET DEPOSITION)  Cơ chế sa lắng ướt

 Sa lắng ướt là quá trình thanh lọc các chất ô nhiễm bằng nước trong khí

quyển do sự kết hợp của chất ô nhiễm ở dạng khí hay hạt vào trong hạt

 Sa lắng ướt cũng được mô tả qua 3 giai đoạn:

− Các chất ô nhiễm được chuyển vào các hạt nước ngưng tụ trong khí

mưa, hạt sương mù, mây, tuyết và cuối cùng theo mưa rơi xuống mặt đất.

− Sự thanh lọc chất ô nhiễm xảy ra do các biến đổi hóa học trong pha lỏng.

− Cuối cùng hình thành mưa rơi xuống mặt đất.

 Sau mưa, mặt đất còn ẩm thì tốc độ sa lắng khô tăng

quyển.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.1.3 QUÁ TRÌNH SA LẮNG ƯỚT (WET DEPOSITION)  Cơ chế sa lắng ướt

Các quá trình cơ bản giải thích quá trình sa lắng ướt của các hợp chất lưu

 Tạo thành các hạt nhân ngưng tụ mây:

• SO2 bị oxy hóa bởi gốc OH- trong pha khí: tạo thành các hạt sulfate có

huỳnh theo các giọt mưa:

• Hạt sulfate là hạt nhân cho quá trình ngưng tụ hơi nước để tạo thành

đường kính 0.04 – 1.0 μm.

• Những hạt này lớn dần do quá trình keo tụ và tạo thành hạt mưa rơi

mây bao gồm các hạt 10 – 40 µm.

xuống đất

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.1.3 QUÁ TRÌNH SA LẮNG ƯỚT (WET DEPOSITION)  Cơ chế sa lắng ướt

 Hòa tan và oxy hóa SO2:

SO2 cũng bị oxy hóa trong pha lỏng tạo thành ion sulfate trong đám mây,

 Va đập và kết hợp:

chúng có thể rơi xuống đất hoặc bay hơi tạo thành hạt sulfate.

- Các hạt aerosol sulfate có thể xâm nhập vào mây và các giọt nước mưa như

kết quả của quá trình va đập giữa các giọt nước mưa và các hạt sulfate.

Quá trình

Nồng độ chất ô nhiễm trong nước mưa

2-/g nước mưa)

Sự đóng góp trung bình vào quá trình sa lắng (mgSO4

Khuyếch tán xuyên (diffusiophoresis) 10-2 – 10-1 2.5%

Khuyếch tán Brown 10-2 – 10-1 2.5%

Va đập và xâm nhập 10-1 – 1.0 10%

Hòa tan và oxy hóa các chất khí 0.5 – 3.0 20%

Tạo thành hạt nhân ngưng tu mây 2.0 – 20.0 65%

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.1.3 QUÁ TRÌNH SA LẮNG ƯỚT (WET DEPOSITION)  Đo đạc tốc độ sa lắng ướt

Thực hiện bằng cách lấy mẫu và phân tích nước mưa.

Thiết bị thu mẫu là một cái chai và một cái phễu được đặt nơi không khí

thoáng, cách xa cây cối và nhà cửa trên độ cao 1m từ mặt đất để tránh đất

đá cuốn vào.

2-,

 Các chỉ tiêu phân tích mẫu nước mưa bao gồm:

-, Cl-, NH4

pH, độ dẫn điện (EC), nồng độ các ion (SO4 +, Na+, K+, Ca2+, Mg2+). NO3

mưa và mẫu nước được làm lạnh để tránh hoạt

 Thiết bị lấy mẫu tự động: tự động mở ra khi có

động của vi sinh vật.

1. Phễu; 2. Kẹp đỡ; 3. Giấy lọc;

4. Lò xo; 5. Bình polyvinyl

Câu hỏi: Xác định thành phần trung bình trong nước mưa và mưa acid

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.2 BIỆN PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

2.2.1 KiỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TỪ NGUỒN CỐ ĐỊNH

Kiểm soát bằng việc pha loãng vào khí quyển nhờ phát tán

Kiểm soát nguồn ô nhiễm

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.2.1 KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TỪ NGUỒN CỐ ĐỊNH  Kiểm soát bằng việc pha loãng vào khí quyển

nhờ phát tán

 Dựa vào khả năng phát tán, pha loãng và làm thay đổi tính chất của phần

lớn các vật chất trong khí quyển (thông qua các phản ứng hóa học, sa lắng

khô, sa lắng ướt…)

 Tác động trực tiếp của các ống khói cao là làm cho nồng độ các chất ô

nhiễm ở các ngôi nhà cao lân cận giảm nhẹ, khi chúng nằm trong khoảng cách

từ 0 - 2,5H chiều cao ống khói.

 Khi quy hoạch cần phải xác định vị trí các nhà máy, cụ thể là lựa chọn vị trí

ống khói sao cho tác động tới các vùng lân cận là nhỏ nhất.

 Việc nghiên cứu khí hậu học giúp cho việc khoanh vùng không khí quy

hoạch cho khu dân cư bảo đảm cho các khu dân cư một vành đai an toàn .

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.2.1 KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TỪ NGUỒN CỐ ĐỊNH  Kiểm soát nguồn ô nhiễm

khỏi dòng khí các chất ô nhiễm, trừ khử chúng hoặc chuyển đổi chúng sang

 Kiểm soát chất ô nhiễm tại nguồn thực chất là giữ lại hoặc tách chúng ra

dạng khác làm chúng không còn tính độc, trước khi thải chúng vào môi

trường.

Chuyển nguồn sang vị trí khác

Ngưng hoạt động nguồn

Thay đổi năng lượng hoặc nguyên liệu sử dụng

Thay đổi quy trình công nghệ

Chế độ vận hành tốt

Thiết bị và kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.2 BIỆN PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 2.2.2 KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TỪ NGUỒN DI ĐỘNG

- Kiểm soát ô nhiễm không khí nguồn di động nghĩa là kiểm soát ô nhiễm sinh

ra từ các hoạt động giao thông vận tải.

- Hoạt động giao thông vận tải bao gồm:

 Giao thông đường bộ;

 Giao thông đường không;

 Giao thông đường thủy;

 Giao thông đường sắt;

biến nhất và cũng là nguồn gây ô nhiễm không khí nhiều nhất hiện nay.

Trong 4 loại hình hoạt động giao thông kể trên thì giao thông đường bộ là phổ

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Sự hình thành các chất gây ô nhiễm

 Nhiên liệu của động cơ

- Xăng dầu: là nhiên liệu động cơ chính hiện nay, bao gồm một hỗn hợp các

hydrôcacbon khác nhau cùng với những chất phụ gia nhất định.

- Chất lượng của xăng dầu phụ thuộc vào các yếu tố như chỉ số Octane, chỉ

số Cetane, độ nhớt, áp suất hơi …

- LPG: bao gồm hai thành phần khí chính là butan và propan.

- Biodiesel dầu sinh học, khí tự nhiên nén ở áp suất cao CNG, khí tự nhiên

nhiên liệu sạch nhằm thay thế các nguồn nhiên liệu hiện nay.

hóa lỏng (LNG), năng lượng mặt trời đang là nguồn nhiên liệu tiềm năng,

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Sự hình thành các chất gây ô nhiễm

 Sự đốt nhiên liệu trong động cơ và sự phát thải ô nhiễm

- Khí thải của động cơ có chứa những sản phẩm của sự cháy không hòan tòan

như CO, các HC và các phụ gia chưa cháy hết hoặc không bị cháy tạo ra bụi,

mồ hóng …

áp suất cao chúng bị oxy hóa tạo thành các khí NOx.

- Nitơ trong không khí cũng được đưa vào buồng đốt, dưới điều kiện nhiệt độ,

- Hàm lượng của lưu hùynh trong nhiên liệu làm phát thải SOx trong quá trình

cháy.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Sự hình thành các chất gây ô nhiễm

 Điều kiện vận hành và sự phát thải ô nhiễm

- Vận tốc động cơ: Ở vận tốc cao động cơ sẽ tiêu thụ nhiên liệu và phát thải

ô nhiễm nhiều hơn.

- Vận hành động lực: động cơ vận hành ở trạng thái động lực có mức phát

thải ô nhiễm cao hơn so với vận hành ở trạng thái ổn định.

- Tải trọng động cơ: tải trọng tăng làm tăng nhiệt độ trong buồng đốt, nhiệt

độ khí thải cao, nhu cầu oxy cung cấp cao nên dẫn đến tình trạng đốt không

hết nhiên liệu, tăng hàm lượng các chất ô nhiễm.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Sự hình thành các chất gây ô nhiễm

 Hệ số phát thải của các phương tiện giao thông cơ giới

* Khí HC

Loại xe

Vận tốc (km/giờ)

5 15 20 30 40 > 50

9,13 8,04 Xe con máy xăng 61,65 17,92 14,26 10,81

5,61 4,87 Taxi 36,36 11,54 9,06 6,74

Xe tải nhẹ máy xăng 74,63 25,22 20,73 16,52 14,46 13,11

Xe tải nhẹ máy dầu 1,76 1,29 1,12 0,87 0,69 0,57

Xe tải năng máy dầu 10,48 7,70 6,69 5,17 4,14 3,43

Xe máy gắn bánh 41,75 18,72 15,17 11,88 10,25 9,13

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Sự hình thành các chất gây ô nhiễm

 Hệ số phát thải của các phương tiện giao thông cơ giới

* Khí CO

Loại xe Vận tốc (km/giờ)

5 15 20 30 40 > 50

Xe con máy xăng 313,21 121,08 92,55 66,43 53,76 45,17

Taxi 254,62 96,99 73,89 52,77 42,49 35,51

Xe tải nhẹ máy xăng 383,20 144,83 110,05 78,34 62,85 52,32

Xe tải nhẹ máy dầu 5,00 3,11 2,51 1,73 1,28 1,02

Xe tải năng nặng máy dầu 29,79 18,49 14,96 10,32 7,64 6,07

Xe máy gắn bánh 159,28 55,24 40,39 26,74 20,02 15,59

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Sự hình thành các chất gây ô nhiễm

 Hệ số phát thải của các phương tiện giao thông cơ giới

* Khí NOx

Loại xe Vận tốc (km/giờ)

5 15 20 30 40 > 50

Xe con máy xăng 2,72 2,12 2,02 2,04 2,20 2,37

Taxi 2,32 1,84 1,76 1,78 1,92 2,07

Xe tải nhẹ máy xăng 4,28 3,42 3,26 3,35 3,62 3,91

Xe tải nhẹ máy dầu 2,44 1,91 1,73 1,47 1,32 1,26

Xe tải nặng máy dầu 39,39 30,88 27,91 23,76 21,36 20,29

Xe máy gắn bánh 0,26 0,22 0,21 0,23 0,26 0,29

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Sự hình thành các chất gây ô nhiễm

 Hệ số phát thải của các phương tiện giao thông cơ giới

* Phụ thuộc vào chế độ vận hành

Thành phần Chế độ làm việc động cơ

khí độc hại

Chạy chậm Tăng tốc độ Ổn định Giảm tốc độ

(%)

-Khí CO

Xăng Diezel Xăng Diezel Xăng Diezel Xăng Diezel

-Hydrocacbon

7.0 Vết 2.5 0.1 1.8 Vết 2.0 Vết

0.5 0.04 0.2 0.02 0.1 0.01 1.0 0.03

-NOx (ppm)

-Aldehyde

30 60 1050 850 650 250 20 30

30 10 20 20 10 10 300 30

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Sự hình thành các chất gây ô nhiễm

 Hệ số phát thải của các phương tiện giao thông cơ giới

* Tỷ lệ phát thải ô nhiễm của xe cơ giới khi sử dụng các loại nhiên liệu khác

nhau (% so với xăng không có chì):

Loại nhiên liệu CO HC NOx

Xăng không có chì 100 100 100

20,48 80,93 152,27

20,48 80,93 143,16

Dầu Diesel (không có bộ chuyển đổi khí thải) Dầu Diesel (có bộ chuyển đổi khí thải cho NOx) Xăng (dùng cho động cơ 4 thì) 15,87 9,51 145,44

14,59 10,09 51,78

Xăng (dùng cho xe máy 2 thì với bộ chuyển đổi NOx) LPG 13,62 9,56 9,08

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Kiểm soát ô nhiễm không khí từ ô tô

a/ Thiết bị kiểm sóat độ bốc hơi ở bộ truyền động:

- Sự bốc hơi ở bộ truyền động hoặc rò rỉ (sự rò rỉ xảy ra vào khỏang giữa các

piston và xilanh) xảy ra ở mọi loại xe trừ các xe hơi sản xuất từ năm 1962.

- Thiết bị “thông gió bộ truyền động – PCV”: ngăn chặn sự rò rỉ dầu từ bộ truyền

động vào trong xilanh, có tác dụng làm thóat hơi dầu ra khí quyển.

b/ Thiết bị khống chế hơi bốc lên

−Sự bay hơi của nhiên liệu được giảm bớt khi lắp đặt thùng đựng nhiên liệu

trong một hộp chứa, đảm bảo không bị nứt vỡ.

−Hệ thống này cho phép một phương tiện thải 2,2g HC và 23g CO khi chạy

được một dặm đường.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Kiểm soát ô nhiễm không khí từ ô tô

c/ Thiết bị kiểm soát cho các nguồn thải bốc ra

- Dựa trên nguyên tắc làm giảm lượng HC và CO bốc ra: thêm khí tươi vào nguồn khí thải nóng, nhằm cung cấp lượng oxi cần thiết cho quá trình đốt cháy được thực hiện hòan tòan.

- Cách khác là khống chế hệ thống đốt cháy: bộ phận được thiết kế dùng trong động cơ, bao gồm 01 thiết bị khống chế hỗn hợp khí – nhiên liệu, và 01 ống dẫn nhiệt thải ra ngòai nhằm làm giảm mức thải HC và CO ra ngoài.

d/ Nâng cao mức yêu cầu hạn chế chất thải

Hệ thống kiểm soát độ phát thải General Motor (1975): sử dụng tới tia lửa, một bơm nén khí và thay đổi chất xúc tác nhằm làm giảm NOx thóat ra đạt tới tiêu chuẩn năm 1975.

Hệ thống này phụ thuộc việc sử dụng nhiên liệu có chứa chì tự do, bởi sự thay đổi chất xúc tác có thể khử được mồ hôi của chì.

Công ty MOTO FORD đã nghiên cứu hình thành một phương án giúp cho xe cộ ít thải khí độc hại: kết hợp hai chất xúc tác đối nghịch nhau để làm biến đổi HC, CO cũng như NOx và có mục đích sử dụng loại xăng không chì.

Đây là một bước tiến dài có ý nghĩa lớn để lập ra một tiêu chuẩn thải khói.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Kiểm soát ô nhiễm không khí từ ô tô

e/ Lựa chọn động cơ sử dụng

Có nhiều động cơ để lựa chọn:

- Động cơ hơi nước; động cơ tuốc bin khí; động cơ phun nhiên liệu theo lớp;

- Động cơ diesel dùng piston tự do (có nhiều mùi, khói và NOx, SOx nhưng ít

HC và CO);

- Động cơ Wankel (buồng đốt trong); động cơ stirlling (động cơ nhiệt động lực

dùng nhiên liệu khí để đốt cháy).

Các nhiên liệu được cải tiến khác như: các nhiên liệu diesel; khí dầu mỏ hóa

lỏng (LPG); khí tự nhiên nén ở áp suất cao (CNG); năng lượng mặt trời; năng

lượng hạt nhân, khí hydrô hóa lỏng,….

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Kiểm soát ô nhiễm không khí từ các phương

tiện khác

1. Sử dụng năng lượng sạch

- Giải pháp về mặt khí thải là sử dụng các dạng năng lượng sạch như điện,

khí hydrô và năng lượng mặt trời;

(methanol) … tuy còn phát thải NOx và CO2 nhưng cũng có thể được xem

- Các loại hình nhiên liệu thay thế xăng dầu như LPG, khí mêtan, cồn

là sạch. Trong đó LPG là được sử dụng rộng rãi.

Các yếu tố cần quan tâm như: tăng chỉ số octane, giảm tỷ trọng, giảm nhiệt

2. Cải thiện chất lượng nhiên liệu (xăng, dầu)

độ chưng cất, giảm hàm lượng S đối với dầu diesel và giảm áp suất bay

hơi của xăng.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Kiểm soát ô nhiễm không khí từ các phương

tiện khác

- Thay đổi thiết kế động cơ cho phù hợp với qui định kiểm sóat phát thải xe

3. Cải thiện phát thải xe

mới;

- Lắp thêm các thiết bị xúc tác chuyển hóa khí thải xe thành các dạng ít độc

hại;

- Lắp thêm bộ kiểm soát mạch vòng Lambda;

- Tuần hòan khí thải;

- Sử dụng phụ gia xăng dầu hoặc các thiết bị giúp tiết kiệm nhiên liệu.

- Và một số giải pháp kỹ thuật khác.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Kiểm soát ô nhiễm không khí từ các phương

tiện khác

4. Kiểm tra phát thải xe

* Kiểm tra xe mới:

- Để chính xác, xe được kiểm tra dưới những điều kiện vận hành thử nghiệm.

tích xác định khối lượng chất ô nhiễm sinh ra.

Trong tòan bộ thời gian thử nghiệm, khí thải được thu liên tục sau đó đem phân

- Các tiêu chuẩn về khí thải của xe gắn máy đã được ban hành. Quyết định

249/2005/QĐ-TTg về lộ trình kiểm soát khí thải được áp dụng cho phương tiện

cơ giới nói chung.

* Kiểm tra xe đang lưu hành: được thực hiện theo các tiêu chuẩn đã được Bộ

KHCN & MT ban hành năm 1995.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Kiểm soát ô nhiễm không khí từ các phương

tiện khác

5. Các giải pháp khác:

- Huấn luyện kỹ thuật làm việc trong các gara;

- Đánh thuế và khuyến khích sử dụng những xe đời mới và loại nhiên liệu

sạch hơn;

- Kiểm tra tính năng kỹ thuật của các động cơ;

- Chương trình kiểm tra và bảo trì cho các xe bus công cộng…

- Cải thiện chất lượng đường xá;

- Tăng cường chương trình giám sát chất lượng môi trường không khí xung

quanh;

- Nên có lộ trình áp dụng tiêu chuẩn môi trường như tiêu chuẩn Châu Âu,

tiêu chuẩn Mỹ và Nhật Bản;

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3 PHƯƠNG PHÁP GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 2.3.1 CÁC YẾU TỐ ĐỂ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH

 Giới hạn phát hiện

 Độ chính xác và độ tập trung

 Khả năng áp dụng

 Độ nhạy

 Khả năng tự động hóa

 Khía cạnh môi trường

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

a. Giới hạn phát hiện

Việc lựa chọn phương pháp phân tích thường ảnh hưởng đến thời gian lấy

mẫu tối thiểu và thời gian trung bình.

b. Độ chính xác và độ tập trung

Độ chính xác liên quan đến sai số hệ thống. Phép đo có độ chính xác cao

nếu giá trị trung bình của các giá trị đo được chênh lệch rất ít so với giá trị

thực.

c. Khả năng áp dụng

Một phương pháp muốn được đem áp dụng, phải trả lời các câu hỏi sau:

- Có sẵn các hóa chất đủ tinh khiết không?

- Có được tùy ý sử dụng hết tất cả các thiết bị không?

- Có đủ thời gian thực hiện phân tích không?

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

d. Mức độ tự động hóa

đến phương pháp đo mẫu tự động.

Một chương trình lớn sẽ có rất nhiều mẫu phải đo. Do đó chúng ta phải tính

e. Xem xét đến khía cạnh môi trường

liệu độc hại hoặc tạo ra những chất thải có tính độc đối với môi trường. Do

Một số phương pháp phân tích dựa trên việc sử dụng những hóa chất, vật

đó khía cạnh môi trường của phép đo cần được xem xét khi lựa chọn

phương pháp phân tích.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÔNG KHÍ XUNG QUANH  Mục đích của việc lấy mẫu không khí xung quanh

(Ambient Air Monitoring)

 Xác định được hàm lượng hay nồng độ của các chất ô nhiễm không khí trong khí quyển theo không gian và thời gian (hiện trạng môi trường không

khí) ở khu vực giám sát. Nhằm cung cấp các thông tin nền cho việc xác định

lượng ô nhiễm và nguồn phát sinh ô nhiễm, từ đó kịp thời đưa ra các biện

 Phục vụ cho công tác qui hoạch môi trường.

 Đánh giá phản ứng của cơ thể (hoặc của hệ sinh học) khi tiếp xúc với chất

pháp giải quyết giảm thiểu ô nhiễm

 Cách giám sát gồm: giám sát liên tục và giám sát không liên tục (ngẫu

ONKK.

 Theo thời gian giám sát ta có: giám sát trung bình năm, trung bình tháng,

nhiên).

 Các phương pháp lấy mẫu và phân tích xác định các thông số cụ thể được 40

trung bình ngày, trung bình 8 giờ và trung bình 1 giờ . . .

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

qui định trongTCVN tương ứng

 Lấy mẫu ngẫu nhiên: cách đơn giản nhất để giảm số mẫu mà vẫn giữ được những thông tin liên quan.

 Lấy mẫu phân tầng: trước tiên ta phân loại ra các tình huống (gọi là “tầng”) sao cho sự khác biệt giữa các tầng là tương đối lớn nhưng sự khác biệt trong mỗi bản thân tầng là rất nhỏ.

 Lấy mẫu phân tầng trong thực tế: tiêu chuẩn để phân loại tầng là:

- Những điều kiện khí hậu (đặc biệt là hướng gió).

- Những điều kiện tại nguồn trong những thời gian phát thải cực đại.

- Kiến thức về nồng độ ONKK dựa trên những phương pháp và dữ liệu trước đó.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÔNG KHÍ XUNG QUANH  Mục đích của việc lấy mẫu không khí xung quanh

(Ambient Air Monitoring)

 Đánh giá tiêu chuẩn hiện hành và có cơ sở để hiệu chỉnh, điều chỉnh tiêu chuẩn cũ đã đưa ra trước đây có phù hợp hay không trong điều kiện thực tế.

 Theo dõi diễn biến chất lượng không khí (xu hướng thay đổi) hàng ngày,

 Giám sát để xác định môi trường nền trước khi xây dựng một dự án.

 Giám sát để đánh giá hiện trạng môi trường, đánh giá quá trình biến đổi chất

hàng tháng, hàng năm của một khu vực, vùng, quốc gia…

 Theo dõi ảnh hưởng của một nguồn gây ô nhiễm tới khu vực dân cư xung

trong khí quyển .

quanh, tác hại của chất ô nhiễm không khí tới sức khỏe cộng đồng, kết hợp

với các cơ quan y tế điều tra các bệnh tật trong khu vực có liên quan tới vấn

 Kiểm tra chất lượng không khí khu vực giao thông, khu vực nhà máy...

 Giám sát dài hạn hay ngắn hạn

đề ô nhiễm không khí.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÔNG KHÍ XUNG QUANH  Chất ô nhiễm cần giám sát

 Đối với việc theo dõi diễn biến chất lượng không khí như chương trình giám sát toàn cầu thì có hai chất cần theo dõi là bụi và SO2. Tùy thuộc vào điều kiện kinh tế mà mức độ quan tâm và đầu tư cho chương trình giám sát môi

 Việt Nam, trong chương trình giám sát quốc gia chất lượng không khí xung

trường của chính phủ mà các chất ô nhiễm khác cũng được đưa vào.

 Tại các khu vực bị ảnh hưởng của nguồn ô nhiễm thì kiểm tra các tác nhân ô

quanh, ngoài các yếu tố môi trường vi khí hậu thì các chất sau đây được quan tâm giám sát: Tổng bụi, SO2, NO2, CO các khu vực giao thông kiểm tra hàm lượng chì trong không khí và tùy điều kiện mỗi trạm có thể phân tích thêm O3.

nhiễm đặc trưng do nguồn đó gây ra.

Ví dụ : gần nhà máy sản xuất TBVTV kiểm tra hàm lượng dung môi hữu cơ, BVTV. Khu vực sản xuất hoá chất như acid sunfuric kiểm tra SO3, sản xuất HCI kiểm tra hơi chlor, hơi acid chlohydric . . .

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÔNG KHÍ XUNG QUANH  Chọn điểm giám sát (thiết kế mạng lưới quan trắc)

 Vị trí của các trạm giám sát phụ thuộc vào mục tiêu giám sát, đối tượng cần theo

dõi.

 Theo dõi hiện trạng môi trường trong mạng lưới quan trắc quốc gia cần phải

chọn các điểm đặc trưng cho các vùng:

+ Vùng chịu tác động của giao thông.

+ Vùng chịu ảnh hưởng của hoạt động thương mại .

+ Vùng trong khu đông dân cư .

+ Điểm nền (ít bị tác động của các nguồn nhất).

 Trong nhiều trường hợp người ta có thể chia ô một khu vực ra để đặt các điểm

giám sát.

 Các yếu tố cần quan tâm: điều kiện khí hậu, địa hình, tiêu chuẩn chất lượng môi

trường quy định, các thông tin về tình trạng môi trường trước đây…

 Đánh giá ảnh hưởng của nguồn thải: cần chọn các điểm dưới hướng gió chủ đạo theo khoảng cách khác nhau (tuỳ thuộc vận tốc gió, yếu tố địa hình, hướng gió. Các điểm trên gió để so sánh.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÔNG KHÍ XUNG QUANH  Số trạm (điểm giám sát) cần thiết

 Mức độ ô nhiễm không khí của khu vực giám sát .

 Diện tích của vùng cần giám sát.

 Mật độ dân số

 Điều kiện kinh tế (mức độ đầu tư cho việc giám sát)

Số trạm giám sát cần thiết phụ thuộc vào các yếu tố:

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÔNG KHÍ XUNG QUANH  Vị trí để đầu thu mẫu

Theo quy định của Bộ TNMT Việt Nam thì các đầu thu mẫu khí cần cao trung

bình 1,5m so với mặt đất.

Theo tiêu chuẩn Mỹ thì đầu thu cách mặt đất như sau:

CO: 3 0,5m,

SO2: 3 – 15m,

Bụi tổng: 2 – 15m, PM10: 2 – 7m,

Pb: 2 – 15m, NO2: 3 – 15m,

các khí khác nói chung: 2 – 7m. O3: 3 – 15m,

Các điểm đo phải không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố phản xạ của các vật

cản xung quanh (tường, cây cối...).

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÔNG KHÍ XUNG QUANH  Lựa chọn thiết bị thu mẫu

Chọn thiết bị thích hợp để thu mẫu phụ thuộc khu vực lấy mẫu, nồng độ chất

ô nhiễm (phán đoán cao hay thấp trong quá trình khảo sát). Từ đó quyết định

lấy mẫu với vận tốc thích hợp .

Các thiết bị đo liên tục

Độ tin cậy của thiết bị, chuẩn hóa thiết bị lấy mẫu, phân tích.

Các thiết bị phát hiện nhanh

Các thiết bị lấy mẫu không liên tục

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÔNG KHÍ XUNG QUANH  Xử lý số liệu

Nhật ký hiện trường cần ghi đầy đủ các yếu tố: khí hậu (nhiệt độ, vận tốc gió,

áp suât, độ ẩm...); thời gian lấy mẫu, vận tốc thu mẫu, thể tích thu mẫu không

khí; người thực hiện; ghi nhận các nguồn ảnh hưởng (lưu lượng xe cộ, các

Kiểm tra tổng hợp về tính hợp lý của các số liệu quan trắc và phân tích môi

nguồn có khả năng tác động).

trường thu được

Tính toán các thông số đặc trưng theo không gian và thời gian.

Lập báo cáo kết quả quan trắc và phân tích môi trường.

Kết quả được ghi rõ ràng, giá trị cực đại, cực tiểu, trung bình . . . .và giải

thích các yếu tốgây ra kết quả bất thường.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÔNG KHÍ XUNG QUANH  Kỹ thuật thu mẫu

Kích thước mẫu: thể tích không khí thu mẫu cần thiết để đảm bảo lượng

mẫu thu được phù hợp với phương pháp phân tích (Nằm trong giới hạn độ

nhạy của phương pháp). Ví dụ ta phải thu mẫu sao cho lượng chất ô nhiễm

hiện tối thiểu của phương pháp.

(g chât ô nhiễm/ml dung dịch) cần phân tích phải nằm trong giới hạn phát

Vận tốc lấy mẫu: tốc độ dòng khí đi vào dung dịch hấp thụ hoặc chất hấp

phụ phải thíchhợp đảm bảo cho hiệu quả thu mẫu đạt hiệu quả cao nhất ( > 98

% ) .Hiệu quả thu mẫu khí phụ thuộc vào bản chất chất hấp thu, nồng độ, loại

thiết bị sử dụng,thời gian tiếp xúc và bề mặt tiếp xúc giữa chất hấp thu và chất

bị hấp thu, ngoài ra cũng còn phụ thuộc vào các yếu tố môi trường vật lý khác

(nhiệt độ, áp suất).

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÔNG KHÍ XUNG QUANH  Kỹ thuật thu mẫu

Thời gian thu mẫu: dựa vào tiêu chuẩn qui định và phương pháp tiêu chuẩn.

Thời gian thumẫu cần thiết để hảo đảm mẫu thu được đủ độ tin cậy. Thời gian thu

mẫu có thể là 30phút, 1 giờ, 8 giờ, 24 giờ.

Hiệu quả của thiết bị thu mẫu:

• Liên quan tới đầu sục khí, khả năng phân tán khí trong bình hấp thụ .

• Mức độ chính xác của rotameter.

• Độ kín của thiết bị khi lấy mẫu. . . .

Cách bảo quản mẫu trước khi đưa về phòng thí nghiệm:

• Mẫu phải được bảo quản đúng điều kiện trong lúc thu mẫu và sau khi thu

mẫu để tránh sực phân hủy mẫu sẽ gây sai số âm với kết quả thực khi phân

tích.

• Tốt nhất đựng mẫu trong bình có màu tối và bảo quản lạnh <10OC và đưa

về phân tích càng sớm càng tốt.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÔNG KHÍ XUNG QUANH  Khắc phục sai số do quá trình lấy mẫu

Sai số ngẫu nhiên: sai số do thiết bị lấy mẫu gây ra

Sai số chủ quan: do người lấy mẫu

Sai số do phương pháp: do hạn chế của phương pháp

Tính sai số là một trong những vấn đề quan trọng nhất của phân tích định

Sai số, xử lý các kết quả thực nghiệm theo phương pháp thống kê

lượng, vì nó cho biết kết quả phân tích chính xác tới mức độ nào .

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Sơ đồ khối thu mẫu không khí xung quanh

Ống nối

Màng lọc Máy hút khí Đầu lấy mẫu hoặc ống hấp thụ Lưu lượng kế

Nguyên tắc chung của kỹ thuật thu mẫu KKXQ (gồm khí ô nhiễm và bụi): Không khí đi vào thiết bị qua đầu lấy mẫu là dụng cụ lưu giữ các chất ô nhiễm (bằng tấm lọc xốp đối với bụi hoặc dung dịch hấp thu đối với khí ô nhiễm), lực hút được tạo ra nhờ máy hút khí với lưu lượng được diều chỉnh ổn định nhờ lưu lượng kế và thể tích mẫu được xác định qua thời gian thu mẫu.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

□ Có 4 phương pháp chính:

1/ Phương pháp lấy mẫu thụ động (không liên tục)

2/ Phương pháp lấy mẫu chủ động (không liên tục)

3/ Phương pháp tự động (liên tục)

4/ Phương pháp cảm biến điều khiển từ xa

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Kỹ thuật lấy mẫu bụi

Kỹ thuật hút:

 Đầu lấy mẫu bụi hầu hết đều được thiết kế dạng đầu thu bụi có nhiều khe

 Dùng lấy những mẫu bụi lắng dựa trên phương pháp khối lượng.

hở, bên trong chứa nước để hấp thụ bụi.

 Ưu điểm: Thiết bị rẻ tiền, dễ sử dụng.

 Hạn chế: thường dùng để xác định nồng độ bụi trung bình, không thể xác

định được giá trị tức thời cao nhất như những phương pháp khác. Mẫu bụi

thu được từ thiết bị bị nhiễm các loại bụi do tác động cơ học lên bụi đất gần

vị trí thu mẫu, do nước mưa, bụi nặng do giao thông, ...

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Kỹ thuật lấy mẫu bụi

 Dùng để thu các hạt bụi lơ lửng trong không khí và cũng dùng thu mẫu bụi

Kỹ thuật lọc:

phóng xạ.

 Nguyên tắc: Các hạt bụi chuyển động theo dòng khí nhờ sức hút của thiết

bị (máy hút bụi) và những hạt bụi được giữ lại nhờ một tấm lọc xốp.

 Thiết bị:

1/Tấm lọc xốp (giấy lọc)

3/Lưu lượng kế

2/Ðầu thu mẫu

4/Bơm hút lưu lượng cao

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

Giới thiệu thiết bị thu mẫu khí thể tích cao (Hight Volume Air Sampler)

Bơm hút lưu lượng cao sau khi được khởi động sẽ hút không khí xung

quanh theo một lưu lượng ổn định. Không khí đi vào hệ thống qua đầu thu

mẫu được thiết kế nhằm cố định tấm lọc xốp có tác dụng lọc giữ các hạt bụi

và cho không khí sạch đi qua. Xác định khối lượng bụi nhờ so sánh sự chênh

lệch khối lượng tấm lọc xốp trước và sau khi thu mẫu.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

Kỹ thuật quán tính:

- Dùng để lấy mẫu bụi tổng trong không khí.

- Nguyên tắc:

□ Tạo ra lực hút dòng không khí vào trong thiết bị, trong đó có đặt các vật cản

trên đường đi của dòng khí làm cho dòng khí bị đổi hướng, nhưng các hạt

bụi vẫn theo quán tính chuyển động theo hướng cũ và va chạm vào các vật

giữ lại trên bề mặt vật cản.

cản, nếu trên bề mặt vật cản này có chất dính, các hạt bụi va chạm và sẽ bị

□ Vật cản này sau đó sẽ được nhúng vào trong chất lỏng và các hạt bụi thu

được sẽ lắng đọng vào trong chất lỏng.

Cyclon

 Thiết bị này dùng thu bụi có

đường kính hạt >5µm

 Kỹ thuật lấy mẫu bụi

Kỹ thuật lắng:

- Nguyên tắc: Sử dụng quá trình lắng do tác dụng của nhiệt và điện.

+ Kỹ thuật lắng do nhiệt

+ Kỹ thuật lắng do điện

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Kỹ thuật lấy mẫu khí

Phương pháp hấp thụ:

hóa chất thích hợp.

 Là quá trình thu mẫu khí và cho hấp thụ các khí ô nhiễm bằng dung dịch

 Quá trình sủi bọt trong thiết bị: Dòng không khí chứa chất ô nhiễm sẽ được

phân nhỏ thành nhiều luồng khí nhờ cấu tạo đặc biệt của đầu thu mẫu

(phần nhúng chìm vào dung dịch hấp thu) nhằm nâng cao hiệu quả hấp

thụ của dung dịch.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Kỹ thuật lấy mẫu khí

Phương pháp hấp phụ

 Dựa trên nguyên tắc lưu giữ các chất khí ô nhiễm lên bề mặt của vật liệu

rắn nhờ lực liên kết hóa học và lực liên kết vật lý.

 Giới thiệu một số chất hấp phụ:

 Than hoạt tính;

 Silicagel;

 Alumin hoạt tính;

 Lưới phân tử.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÍ THẢI TỪ ỐNG KHÓI  Mục đích

một nguồn cụ thể.

 Xác định được nồng độ, tải lượng của các chất chất ô nhiễm phát thải từ

 Từ đó xác định được khả năng, mức độ gây ô nhiễm do chính nguồn đó

gây ra tới môi trường.

 Thông qua giám sát nguồn thải có thể đánh giá hiệu quả công nghệ (hiệu

quả của quá trình đốt).

 Phục vụ công tác qui hoạch môi trường.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÍ THẢI TỪ ỐNG KHÓI  Một số khái niệm cơ bản  Lỗ tiếp cận: một lỗ trên thành ống dẫn (hoặc ống khói) qua đó đầu lấy mẫu

được đưa vào để thực hiện việc lấy mẫu.

 Lấy mẫu tích tụ: sự lấy một mẫu tổ hợp bằng cách lấy lần lượt ở các điểm

lấy mẫu trong một khoảng thời gian yêu cầu.

mẫu.

 Lấy mẫu riêng lẻ: thu thập và lấy ra các mẫu riêng biệt từ mỗi điểm lấy

 Áp suất hiệu dụng: độ chênh lệch áp suất giữa điểm lấy mẫu và không khí

xung quanhở cùng độ cao.

 Lấy mẫu đẳng tốc: lấy mẫu sao cho hướng và vận tốc khí đi vào mũi lấy

mẫu giống như hướng và tốc độ của dòng khíở trong ống dẫn tại điểm lấy

mẫu.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÍ THẢI TỪ ỐNG KHÓI  Một số khái niệm cơ bản  Mặt phẳng lấy mẫu: mặt phẳng thẳng góc với đường tâm của ống dẫn ở

vị trí lấy mẫu .

 Đường lấy mẫu: đường nằm trên mặt phẳng lấy mẫu, dọc theo nó các

điểm lấy mẫu được định vị, và giới hạn bởi thành trong của ống dẫn.

 Đường kính thủy lực: kích thước đặc trưng của tiết diện ống dẫn , được

 Điểm lấy mẫu: một vị trí trên đường lấy mẫu, ở đó mẫu được lấy ra.

định nghĩa bằng

4 x Diện tích mặt phẳng lấy mẫu

Chu vi mặt phẳng lấy mẫu

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÍ THẢI TỪ ỐNG KHÓI  Nguyên tắc lấy mẫu  Mũi lấy mẫu được đặt trong ống dẫn, hướng vào dòng khí đang chuyển

động trong khoảng thời gian nhất định (riêng lấy mẫu bụi phải lấy ở điều

kiện đẳng tốc). Vì có sự phân bố không đồng đều (nhất là bụi), nên phải lấy

mẫu ở nhiều điểm

rối loạn dòng khí), thông thường điểm lấy mẫu cách điểm khí vào (hoặc

 Chọn vị trí lấy mẫu: ở đoạn ống dẫn đều, thẳng, xa các đoạn cong (để tránh

đoạn gấp) tối thiểu 5 lần đường kính thủy lực.

 Số điểm lấy mẫu và vị trí lấy mẫu: Người ta chia diện tích mặt lấy mẫu

thành các phần bằng nhau. Điểm lấy mẫu sẽ nằm trong các diện tích đó.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÍ THẢI TỪ ỐNG KHÓI  Nguyên tắc lấy mẫu

5.Đo dòng khí

7.Bơm

1.Mũi lấy mẫu 3.Bộ thu bụi 2.Đầu lấy mẫu 4.Bộ làm lạnh (hoặc bộ thu khí) 6.Van chỉnh dòng khí

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.3.1 ĐO ĐẠC KHÍ THẢI TỪ ỐNG KHÓI  Một số thiết bị đo khí thải

Testo 360 Testo 350 XL Đo nhiệt

Testo 340 Testo 480

 Ngoài ra còn có thể sử dụng phương pháp hấp thụ, hấp phụ theo TCVN. Lưu ý: nồng độ chất ô nhiễm tại nguồn cao hơn nhiều lần so với không khí xung quanh

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

2.4 CÁC KHÁI NIỆM VÀ THÔNG SỐ CƠ BẢN

HỆ SI

Đại lượng Ký hiệu

Chiều dài m

Thời gian

Khối lượng kg

Nhiệt độ K

Công suất W

Áp suất Pa

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

CÁC KHÁI NIỆM VÀ THÔNG SỐ CƠ BẢN

NỒNG ĐỘ

mg/m3; mg/L; g/m3; g/m3; ppm; ppb; % V

Ở 25OC, 1 atm (1.0133 bar) – Điều kiện chuẩn

Ở 0OC, 1 atm (1.0133 bar)

Định luật Avogadro: 1 mol chất khí (lý tưởng) ở điều kiện chuẩn 0OC, 760

mmHg:

 Có thể tích bằng 22.4 L

 Có chứa 6.02x1023 phân tử (Hằng số Avogadro)

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

AVERAGE MOLECULAR WEIGHT (AMW)

Thành phần theo khối lượng (mi = %w)

Thành phần theo thể tích (vi = %V)

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

VÍ DỤ: Xác định AMW của hỗn hợp có thành phần như sau

Number of molecules Mass of each molecule

1 27

3 14

5 23

8 40

13 16

20 2

13 12

10 19

8 36

5 39

3 56

Đáp án: 20.09

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

CÁC KHÁI NIỆM VÀ THÔNG SỐ CƠ BẢN

LƯU LƯỢNG DÒNG KHÍ

Theo khối lượng

Trong đó: • • • • • Q (flow rate): lưu lượng dòng khí (m3/s) V (volume) : thể tích (m3) t (time) : thời gian (s) A (area) : diện tích (m2) U (velocity) : vận tốc (m/s)

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

CÁC KHÁI NIỆM VÀ THÔNG SỐ CƠ BẢN

TẢI TRỌNG THỂ TÍCH (Volumetric mass loading – VL, g.m-3.h-1)

THỜI GIAN LƯU TRÊN LỚP ĐỆM RỖNG (Empty bed residence time – EBRT, s)

THỜI GIAN LƯU TRÊN LỚP ĐỆM THỰC (True bed residence time – TBRT, s)

Trong đó: • Vb : Thể tích vật liệu đệm (m3)

Trong đó:

• Mb : Độ xốp vật liệu đệm (m3) (20 % – 80 %)

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

CÁC KHÁI NIỆM VÀ THÔNG SỐ CƠ BẢN

HIỆU SUẤT LOẠI BỎ (Removal efficiency – Re, %)

KHẢ NĂNG LOẠI BỎ (Elimination capacity – EC, g.m-3.h-1)

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

CÁC KHÁI NIỆM VÀ THÔNG SỐ CƠ BẢN

Nhiệt độ có thể đo được bằng nhiều cách; phương pháp lợi dụng sự giãn nở của thuỷ ngân thông dụng nhất (thường được cho vào bên trong một ống mao dẫn bằng thuỷ tinh) khi tăng nhiệt độ. Tuy nhiên, cặp nhiệt độ hay nhiệt trở bán dẫn cũng có thể được dùng.

 Qui đổi giữa OF và OC :

OF = 1.8(OC) + 32

OC = (OF – 32)/ 1.8

 Qui đổi giữa OK và OC :

OK = OC + 273

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

CÁC KHÁI NIỆM VÀ THÔNG SỐ CƠ BẢN

Trong vật lý học, áp suất (thường được viết tắt là p hoặc P) là một đại lượng vật lý, được định nghĩa là lực trên một đơn vị diện tích tác dụng theo chiều vuông góc với bề mặt của vật thể. Trong hệ SI, đơn vị của áp suất bằng Newton trên mét vuông (N/m2), nó được gọi là Pascal (Pa) mang tên nhà toán học và vật lý người Pháp Blaise Pascal thế kỉ thứ 17.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

CÁC KHÁI NIỆM VÀ THÔNG SỐ CƠ BẢN

(thường được viết

at atm Torr

bar lý học, áp suất

10−5 ≡ 1 N/m2 1 Pa

0,98692 100000 750,06 14,504 1,0197 1 bar ≡ 106 dyne/cm2

≡ 1 kgf/cm2 0,980665 98.066,5 0,96784 735,56 14,223 1 at

psi Pa tắt Trong vật lượng vật lý, được định nghĩa là p hoặc P) là một đại 1.0197×10−5 9.8692×10−6 7.5006×10−3 145,04×10−6 là lực trên một đơn vị diện tích tác dụng theo chiều vuông góc với bề mặt của vật thể. Trong hệ SI, đơn vị của áp suất bằng Newton trên mét vuông (N/m2), nó được gọi là Pascal (Pa) mang tên nhà toán học và vật lý người Pháp Blaise Pascal thế kỉ thứ 17.

1 atm 101.325 1,01325 1,0332 ≡ 1 atm 760 14,696

1 torr 133,322 1,3332×10−3 1,3595×10−3 1,3158×10−3 19,337×10−3 ≡ 1 Torr; ≈ 1 mmHg

1 psi 6.894,76 68,948×10−3 70,307×10−3 68,046×10−3 51,715 ≡ 1 lbf/in2

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

CÁC KHÁI NIỆM VÀ THÔNG SỐ CƠ BẢN

Áp suất tuyệt đối

Áp suất chân không

Áp suất khí quyển

Áp suất tương đối

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

CÁC KHÁI NIỆM VÀ THÔNG SỐ CƠ BẢN

Độ ẩm tuyệt đối Số gram hơi nước/m3 khí ẩm (g/m3)

Độ ẩm tương đối Là tỷ số khối lượng hơi nước chứa trong 1 m3 khí hỗn hợp với khối lượng hơi nước trong 1 m3 không khí bão hòa ở cũng nhiệt độ

Ví dụ: t = 50OC có ghơi nước = 41.7 g/m3, gmax nước = 82.24 g/m3

=> Độ ẩm: (41.7/82.24)x100 = 50%

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

Trong đó:

• T – nhiệt độ tuyệt đối, OK

• P – áp suất tuyệt đối, atm

• G – khối lượng riêng (g/L = kg/m3)

Ví dụ: Xác định khối lượng riêng hỗn hợp khí thải gồm có: NH3(30%), CO2

(70%) ở 150OC, 1.5 atm

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

Trong đó:

•  - ứng suất trượt

F – lực tác động •

A – diện tích tiếp xúc •

•  - độ nhớt động lực học (Dynamic viscosity – Pa.s, Poise)

Độ nhớt động học (Kinetic viscosity)

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

Đơn vị của độ nhớt : Pa.s

P : Poise (Jean Louis Marie Poiseuille)

•

1 Pa.s = 1 N.s.m-2 = 1 kg.m-1.s-1 •

• cP : centi-Poise

• P : micro-Poise

Đơn vị của : m2/s, Stokes (St)

1 Pa.s = 10 P = 103 cP = 107 P

1 St = 1 cm2.s-1 = 10-4 m2.s-1

1 cSt = 1 mm2.s-1 = 10-6 m2.s-1

Độ nhớt của hỗn hợp khí

C : Hằng số Sutherland

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

Gas C T0 0

(K) (K) (Pa.s)

Air 120 291.15 18.27

370 293.15 9.82 NH3

240 293.15 14.8 CO2

CO 118 288.15 17.2

He 79.4 273 19

72 293.85 8.76 H2

111 300.55 17.82 N2

127 292.25 20.18 O2

Ví dụ: Xác định độ nhớt hỗn hợp khí nóng có thành phần thể tích: 16%

CO2, 5% O2, 79% N2 ở nhiệt độ 400OC và áp suất 1 atm

Đáp án: 34 x 10-6 kg/m.s

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

• Là % thể tích hơi – khí để tự bắt cháy, nổ

•

Giới hạn cháy nổ cao (Upper Explosive Limit – UEL)

• Giới hạn cháy nổ thấp (Lower Explosive Limit – LEL)

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

Thành phần

LEL (%V)

UEL (%V)

Aceton

2.5

12.8

Acrylonitrile

3.0

17.0

m p p

) h

t l

Ammonia

15.0

28.0

g n a s

ộ đ

Benzene

1.2

7.8

a e H d n a

y t

Carbon Disulfide

1.3

50.0

g n ồ n

a S

Ethyl Alcohol

3.3

19.0

a n o

n ể y u h c

Formaldehyde

7.0

73.0

i t

ể đ

Gasoline

1.4

7.6

a p u c c O

Hydrogen

2.0

80.0

0 0 0 0 1

r o

ớ v

Methylene Chloride

13.0

23.0

Octane

1.0

6.5

g n ả b

t i t s n

I l

Propane

2.1

9.5

g n o r t

a n o

i t

ị r t

Styrene

0.9

6.8

a N

á g

Toluene

1.1

7.1

Xylene

0.9

7.0

n â h N

n ồ u g N

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Nhiệt độ dòng khí thải

 Nồng độ oxy trong khí thải

 Áp suất dòng khí thải

 Mức độ chính xác của dữ liệu thu thập (các yếu tố của công nghệ sản

xuất, quá trình lấy mẫu khí, phân tích…)

kiện không có oxi không khí (tính theo % thể tích)

 yi là phần mol của cấu tử i trong hỗn hợp được phối trộn trong điều

 LELmixture có cùng đơn vị với LELi

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

Xác định LEL của một dòng khí thải có chứa: aceton = 1000 ppm, benzene

LELaceton = 25000 ppm

= 2000 ppm, toluene = 500 ppm.

LELbenzene = 12000 ppm

LELtoluene = 11000 ppm

yi/LELi Nồng độ ppm LELi ppm yi % LELmixture ppm

100 0.007203 13882.21

25000 28.57143 0.001143 12000 57.14286 0.004762 11000 14.28571 0.001299

Aceton Benzene Toluene Total 1000 2000 500 3500

Đáp án: 14000 ppm

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Nguồn phát thải mang yếu tố tĩnh điện (do sự di chuyển của khí qua

 Khí thải có thành phần bụi kim loại (do ma sát lẫn nhau giữa các

lớp đệm)

thành phần khi dòng khí lưu chuyển trong các hệ thống thu gom khí –

chụp hút, quạt hút/thổi)

và kim loại trong dây chuyền sản xuất

 Dòng khí thải đi qua bộ phận có sự xuất hiện tương tác giữa kim loại

 Khí thải từ các bề mặt gia nhiệt (hot surfaces)

 Khí thải từ hệ thống có các thiết bị điều khiển, thiết bị đo đạc dùng

điện

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

 Khí thải chứa bụi than (coal dust)

 Khí thải chứa bụi gỗ

 Khí thải từ các quá trình sản xuất bột, ngũ cốc… (hoặc liên quan đến

các quá trình này)

 Khí thải chứa bụi kim loại (aluminium…)

 Khí thải chứa bụi carbon

 Khí thải chứa bụi sợi hữu cơ

Đối với bụi: Nhiệt độ tự bốc cháy: 700 – 900 độ C

Có 2 loại gây cháy nổ:

- Bụi lơ lửng gây nổ: có bụi dễ nổ (LEL<15 g/m3) và bụi nổ (có giới hạn nổ dưới

16 – 35 g/m3)

- Bụi lắng gây cháy: bụi dễ cháy (có nhiệt độ tự bốc cháy <250OC và bụi cháy

(>250OC)và hàm lượng C = 32 – 34 %)

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

CÁC KHÁI NIỆM VÀ THÔNG SỐ CƠ BẢN

Hệ số khuyếch tán là lượng vật chất đi qua một đơn vị diện tích bề mặt thẳng góc

với phương khuyếch tán trong một đơn vị thời gian khi nồng độ vật chất giảm một

đơn vị trên một đơn vị chiều dài theo phương khuyếch tán

Trong đó:

T – nhiệt độ tuyệt đối, OK

•

P – áp suất tuyệt đối, atm

•

MA, MB – Khối lượng mole của khí A và khí B, g/mol

•

VA, VB – thể tích mol của khí A, khí B được xác định là tổng thể tích

nguyên tử của các nguyên tố tạo thành phân tử khí. Trường hợp

phân tử có vòng benzen, naptalen, anthracen thì thể tích tính được

phải trừ đi hằng số cấu trúc.

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

Thể tích nguyên tử, cm3/nguyên tử

Thể tích mol, cm3/mol

Không khí

Brom

27.0

29.9

Carbon

14.8

53.2

Br2

Chlor

24.6

48.4

Cl2

Hydrogen

3.7

30.7

Iod

37.0

34.0

CO2

N trong amin nhất cấp

10.5

COS

51.5

N trong amin nhị cấp

12.0

14.3

N có hai nối bão hòa

15.6

18.9

H2O

O trong acid

12.0

32.9

H2S

O trong aldehyde và ceton

7.4

71.5

O trong hợp chất với S,P,N

8.3

31.2

O trong ester

9.1

25.8

NH3

O trong ether

9.9

23.6

O trong ester và ether bậc cao

11.0

36.4

N2O

O có hai nối bão hòa

7.4

25.6

44.8

SO2

Hằng số cấu trúc: vòng benzene: 15; vòng naptalen; vòng anthracen: 47.5

Khí Hệ số khuyếch tán Khí Hệ số khuyếch tán

DAB, cm2/s DAB, cm2/s

Acid acetic 0.106 Methan 0.157

Aceton 0.082 Methanol 0.132

Amoniac 0.215 Naphtalen 0.051

Carbon dioxide 0.137 Nitrogen 0.133

Carbon tetrachlorur 0.062 M-Octan 0.050

Chlor 0.092 Phosgen 0.080

Etan 0.108 Propan 0.087

Etyl Ether 0.078 Sulfur dioxide 0.103

Hydrogen 0.608 Hơi nước 0.219

Ví dụ: Ước tính hệ số khuyếch tán của hơi ethanol (A) C2H5OH qua không khí (B) ở 0OC, 1 atm

Đáp án: 0.094 cm2/s

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

Hệ số khuyếch tán của chất lỏng thay đổi đáng kể theo nồng độ.

Giá trị của hệ số khuyếch tán trong dung dịch đậm đặc khác với trong dung dịch

loãng do ở sự biến đổi của độ nhớt theo nồng độ đo ở mức độ lý tưởng của dung

dịch

Trong đó:

•

MB – Khối lượng mol của dung môi

•

T - Nhiệt độ, K

•

’ – Độ nhớt của dung dịch, cP

•

VA – Thể tích mol của dung chất (= 75.6 cho nước là dung chất)

 - Hệ số kết hợp cho dung môi

Nước

Methanol

Ethanol

Các dung môi không kết hợp như benzene và ethyl eter

2.6

1.9

1.5

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

Dung chất

Dung môi

Nhiệt độ OC

Nồng độ mol/L

Hệ số khuyếch tán cm2/s.105

Nước

0.12

1.26

Cl2

HCl

Nước

2.7

1.8

3.3

2.5

0.5

2.44

Nước

3.5

1.24

NH3

1.77

Nước

1.46

CO2

1.77

NaCl

Nước

0.05

1.26

0.2

1.21

1.0

1.24

3.0

1.36

5.4

1.54

Methanol

Nước

1.28

Acid acetic

Nước

12.5

1.0

0.82

0.01

0.91

18.0

1.0

0.86

Ethanol

Nước

3.75

0.5

0.05

0.83

2.0

0.9

N-Butanol

Nước

0.77

Ethanol

3.2

CO2

Chloroform

Ethanol

2.0

1.25

 Ethanol trong dung dịch loãng với nước ở 10OC

Ví dụ: Ước tính hệ số khuyếch tán trong pha lỏng ở những trường hợp sau:

 CCl4 trong dung dịch loãng với ethanol ở 15OC

(giá trị thực nghiệm bằng 1.69x10-5)

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

Ký hiệu

Ý nghĩa

Nhiệt dung riêng, kJ/kg.OC

Kích thước hình học đặc trưng, m

Hệ số khuyếch tán, cm2/s hay m2/s

DAB

Gia tốc trọng trường, m/s2

Hệ số cấp nhiệt, W/m2.OC

Hệ số dẫn nhiệt, W/m.OC

kC, kG, ky… Hệ số truyền khối, mol/h.m2

Áp suất riêng phần, atm

Áp suất tổng, atm

Vận tốc, m/s

Hệ số khuyếch tán nhiệt, m2/s



Hệ số giãn nở thể tích = 1/T, OC-1



Độ nhớt, kg/ms



Độ nhớt động học, m2/s



Khối lượng riêng, kg/m3



Định luật Boyle:

Định luật Charle:

Kết hợp

ThS. Nguyễn Thị Kim Anh

Trong đó: • n – Số mol • m – Khối lượng • M – Phân tử lượng •

R – hằng số khí lý tưởng (universal gas constant): Giá trị phụ thuộc đơn vị của nhiệt độ, thể tích, áp suất. P – áp suất tuyệt đối V – Thể tích T – Nhiệt độ tuyệt đối • • •