Bài giảng Hóa học môi trường - Chương 2: Môi trường khí quyển - Võ Thị Bích Lâm

Võ Thị Bích Lâm – Hoá học môi tr ư ờng 
Ch ươ ng II MÔI TR Ư ỜNG KHÍ QUYỂN 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Mục tiêu: 
	Học xong ch ươ ng này sinh viên hiểu đư ợc: 
	 -Thành phần của không khí, cấu trúc phân tầng của khí quyển và nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm không khí. 
	- Thế nào là hiệu ứng nhà kính, sự phân huỷ tầng ozon, jiên t ươ ng m ư a axit. 
	- Tác đ ộng của ô nhiễm không khí đ ến môi tr ư ờng (Hoá học của hiện t ư ợng ô nhiễm không khí) 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Môi tr ư ờng không khí ô nhiễm  đ ến ông trời cũng phải kêu 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
I.Khí quyển và các chất gây ô nhiễm 	khí quyển. 
I.1. Khí quyển. 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
1. Sự phân tầng của khí quyển 
VỎ TRÁI ĐẤT 
TẦNG ĐỐI L Ư U 
TẦNG BÌNH L Ư U 
TẦNG TRUNG L Ư U 
TẦNG NHIỆT L Ư U 
10 -16 km 
50 km 
85 km 
500 km 
+1200 0 C 
-92 0 C 
-2 0 C 
- 56 0 C 
+ 15 0 C 
N 2 , O 2 , CO 2 , H 2 O 
O 2 + , O + , NO + 
O 2 + , NO + 
1atm 
0,1atm 
0,001atm 
3.10 -4 atm 
Hãy trình bày cấu trúc phân tầng khí quyển, những đ ặc đ iểm về thành phần và sự biến thiên nhiệt đ ộ trong từng tầng khí quyển? 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
2. Hãy cho biết thành phần của khí quyển 
- N 2 chiếm 78,09% thể tích. 
- O 2 chiếm 20,95% thể tích. 
- H ơ i n ư ớc chiếm 0,1 - 5% thể tích 
- CO 2 chiếm 0,034% thể tích. 
Ngoài ra còn lại là Ne,He, CH 4 , CO, NO 2, , NO, Xe, Kr, H 2 , NH 3 , SO 2  và nhiều khí khác, cùng l ư ợng nhỏ các hạt bui l ơ lửng, phấn hoa, các vi khuẩn, virút, nấm, bào tử 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
3. Ô nhiễm không khí 
Hãy chỉ ra các chất khí gây ô nhiễm và các nguồn gây ô nhiễm không khí? 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
I.2.Các chất gây ô nhiễm không khí 
1/ Khí các bon monoxit (CO) 
2/ Khí sunfur ơ (SO 2 ) 
3/ Các khí NO X 
4/ Hi đ rocacbon và sự hình thành s ươ ng mù quang hoá. 
5/ Bụi và sol khí. 
6/ Khí hi đ rosunfua (H 2 S) 
7/ Khí amoniac (NH 3 ) 
8/ Bụi florua (F - ) 
9/ Các hợp chất hữu c ơ 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
I.3.Các nguồn gây ô nhiễm tự nhiên và nhân tạo đ ối với khí quyển. 
 Bụi vũ trụ 
Tia mặt trời – H ơ i n ư ớc 
Thực vật - Phấn hoa 
Cháy rừng: CO,CO 2 
 Vi khuẩn 
Nấm - Bào tử – Vi rút 
Núi lửa: Các khí và bụi 
 Bui đ ất cát 
 Bụi đ ại d ươ ng 
Nguồn nhân tạo 
 	Vật liệu phóng xạ 
	Chất thải công nghiệp và sinh hoạt ( CO 2 , N 2 O, NO, NO 2 ,SO 2 , HF, CFCs, CH 4 , NH 3 , H 2 S, bụi xi m ă ng, bui tro, bui ami ă ng 
 Các ph ươ ng tiện giao thông( khói , bụi đư ờng) 
Khí quyển 
Nguồn tự nhiên 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Môi tr ư ờng không khí xung quanh một nhà máy bị ô nhiễm 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Hoạt đ ộng giao thông vận tải thải khí CO 2 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Núi lửa 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Cháy rừng 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Thảo luận 1 
Hãy trình bày phản ứng hoá học tạo ra các chất gây ô nhiễm, các nguồn thải khí gây ô nhiễm và tác hại của các chất gây ô nhiễm chủ yếu? 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
II. Hoá học của hiện t ư ợng gây ô nhiễm 	không khí. 
1. Khí CO 
 CO đư ợc hình thành từ phản ứng đ ốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu hoá thạch, phản ứng ở lò cao, sự phóng đ iện khi giông bão 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Phản ứng hoá học: 
 2C + O 2 2 CO 
 CO 2 + C 2CO 
 CO 2 CO + O 
Tác hại:Làm mất khả n ă ng vận chuyển oxi của hemoglopin (Hb) trong máu của con ng ư ời và đ ộng vật. 
t 0 cao 
t 0 cao 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
2. Khí SO 2 
Khí SO 2 thải vào khí quyển do quá trình đ ồt các nhiên liệu có chứa l ư u huỳnh, quá trình tinh chế dầu mỏ, luyện kim, tinh luyên quặng đ ồng, sản xuấ xi m ă ng,, giao thông vận tải. 
Phản ứng hoá học: 
+ Có mặt NO x 
	SO 2 + ½ O + H 2 O H 2 SO 4 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
+ SO 2 phản ứng với một số gốc tự do sinh ra trong quá trình quang hoá đ ể tạo SO 3 
	SO 2 + HOO * OH * + SO 3 
 SO 2 + ROO * RO * + SO 3 
SO 2 + HO * HOSO 2 * 
HOSO 2 * + O 2 HO 2 SO 2 O 2 * 
HO 2 SO 2 O 2 * + NO HOSO 2 O * + NO 2 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Ngoài ra trong khí quyển SO 2 bị oxi hoá bởi oxi không khí d ư ới xúc tác của các oxit kim loại đ ể tạo H 2 SO 4. . H 2 SO 4 tiếp tục phản ứng với NH 3 , oxit kim loại và kim loại tạo muối sunfat. 
Tác hại: 
- Làm giảm sức bền của vật liệu, gây hiện t ư ợng m ư a axit. Gây ảnh h ư ởng đ ến sức khoẻ con ng ư ời gây khó thở , viêm loét đư ờng hô hấp. Khi có đ ồng thời SO 2 và SO 3 gây co thắt phế quản và nếu nồng đ ộ cao gây chết ng ư ời. 
- SO 2 làm cây vàng lá, giảm đ ộ bền vật liệu, tạo thành mù, làm giảm tầm nhìn gây nguy hiểm cho giao thông . 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
3. Khí NO x 
Oxit nit ơ trong khí quyển th ư ờng gặp : N 2 O, NO và NO 2 . NO x thải vào khí quyển do quá trình đ ốt cháy nhiên liệu hoá thạch , oxi hoá nit ơ do hoạt đ ộng của núi lửa, hiện t ư ợng sấm sét, quá trình sản xuất các hợp chất nit ơ , hình thành trong buồng đ ốt của đ ộng c ơ đ ốt trong. 
Phản ứng : 
 N 2 + O 2 2NO 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Tác hại: 
- NO tác dụng với hồng cầu trong máu, làm giảm khả n ă ng vận chuyển oxi của máu. 
- NO 2 kích thích niêm mạc , tạo axit qua đư ờng tiêu hoá gây nguy hiểm cho tim , phổi, gan. Tạo m ư a axit gây thiệt hại cho mùa màng và sinh vật sống d ư ới n ư ớc. 
- N 2 O: Là loại khí khá tr ơ , tồn tại trong thời gian dài trong không khí. 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
 - Làm hại sức khoẻ con ng ư ời tổn th ươ ng đư ờng hô hấp (Hàm l ư ợng 15 – 50 ppm NO 2 gây nguy hiểm cho tim phổi. 
- NO 2 phản ứng quang hoá với h ơ i n ư ớc và chất khác trong khí quyển tạo thành axit, góp phần tạo hiện t ư ợng m ư a axit. 
- là loại khí tr ơ N 2 O không ảnh h ư ởng đ ến phản ứng chuyển hoá quan trọng xảy ra ở tầng thấp của khí quyển. 
- Khí NO x làm phai màu thuốc nhuộm, làm h ư hỏng vải và ă n mòn kim loại. 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
4. Hi đ rocacbon và sự hình thành s ươ ng mù quang hoá. 
Tác hại: 
 Gây ảnh h ư ởng nghiêm trọng đ ến các loài thực vật. PAN gây sạm lá, làm là bị giòn, hạn chế quá trình trao đ ổi chất của thực vật. Đối với con ng ư ời, s ươ ng mù quang hoá có thể gây tử vong, ho, đ au đ ầu, khô họng và các bệnh về phổi. 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
5. Bụi và sol khí 
- Bụi là những chất ở trạng thái rắn, có kích th ư ớc nhỏ, nó đư ợc phát tán nhờ sự chuyển đ ộng của không khí . Bui sinh ra do hoạt đ ộng nhân tạo trong quá trình sản xuất , giao thông vận tải và hoạt đ ộng của con ng ư ời. 
- Sol là những giọt chất lỏng nhỏ l ơ lửng phân tán trong không khí với kích th ư ớc rất nhỏ ( đư ờng kính nhỏ h ơ n 1 m, chúng t ươ ng đ ối bền , khó lắng và là nguồng gốc tạo ra các nhân ng ư ng tụ , hình thành mây, s ươ ng mù, m ư a 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
III.Tác đ ộng của ô nhiễm không khí đ ến 	môi tr ư ờng. 
III.1. M ư a axit 
M ư a axit là gì? Nguyên nhân gây ra hiện t ư ợng m ư a axit? Aûnh h ư ởng của m ư a axit và biện pháp khắc phục? 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Một số hình ảnh về hiện t ư ợng m ư a axit và ảnh h ư ởng của m ư a axit đ ến môi tr ư ờng. 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Tóm lại 
 M ư a là quá trình làm trong sạch khí quyển, qua đ ó chất hoà tan trong n ư ớc có thể đư ợc đư a về mặt đ ất. Nếu giọt m ư a càng nhỏ thì các chất ô nhiễm đư ợc tách khỏi khí quyển trở về mặt đ ất càng nhiều. 
 N ư ớc m ư a của khí quyển sạch, sẽ có một phần CO 2 trong khí quyển đư ợc hoà tan, n ư ớc m ư a bị axit hoá do CO 2 có pH khoảng từ 5- 5,6 .. 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
 Khi trong thành phần không khí có SO 2 , NO x , HCl sẽ hoà tan trong n ư ớc m ư a tạo axit( từ pH= 5,6 xuống pH= 4,2 có khi pH = 2). Các nguồn gây ô nhiễm đư a vào khí quyển từ tự nhiên hoặc nhân tạo. 
 M ư a axit có thể xuất hiện ở rất xa nguồn thải có hàm l ư ợng khí axit, vì quá trình oxi hoá và hình thành axit kéo dài, do gió và các yếu tố khí t ư ợng khác làm tác hại của m ư a axit có tính xuyên quốc gia. 
 M ư a axit gây tác hại lớn đ ến môi tr ư ờng sống và sức khoẻ con ng ư ời. 
 Sử lí tốt khí thải nhà máy, giao thông vận tải. 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
III.2. Hiệu ứng nhà kính 
Thảo luận 2 
Chúng ta có những hiểu biết gì về hiệu ứng nhà kính? 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Các khí gây hiệu ứng nhà kính 
1/ Khí CO 2 
 2/ Cloflocacbon (CFC) 
3/ Khí metan 
4/ khí ozon 
5/ H ơ i n ư ớc 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Tóm lại 
 Hiệu ứng nhà kính là : Nhiệt đ ộ bề mặt trái đ ất đư ợc giữ cân bằng bởi các tia bức xạ Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất, rồi phản xạ ng ư ợc trở lại vào khí quyển. Các bức xạ này bị một số chất khí hấp thụ lại một phần , do đ ó nhiệt đ ộ của khí quyển bao quanh Trái Đất sẽ t ă ng lên và s ư ởi ấm cho Trái Đất. 
Hiệu ứng nhà kính tự nhiên là cần thiết, tuy vậy sự nguy hại của hiệu ứng nhà kính hiện nay là làm nhiệt đ ộ t ă ng , hệ quả của sự phát thải quá mức các khí nhà kính vào khí quyển , gây sự ấm lên toàn cầu. 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
 Các khí nhà kính tự nhiên quan trọng nhất là h ơ i n ư ớc và CO 2 . Một trong những khí nhà kính t ă ng nhanh trong thành phần khí quyển là CO 2 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
III.3. Sự phá huỷ tầng ozon 
III.3.1 Tại sao nói ozon vừa là tác nhân gây ô nhiễm, vừa là chất có chức n ă ng bảo vệ? 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
III.3.2. Nguyên nhân gây suy giảm tầng ozon 
 C ơ chế của quá trình phân huỷ tầng ozon 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
C ơ chế của quá trình phân huỷ tầng ozon 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
III.3.3. Biện pháp khắc phục 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
IV. Những yêu cầu chất l ư ợng môi tr ư ờng 	khí quyển. 
Đối với tiêu chuẩn môi tr ư ờng không khí, ở Việt Nam th ư ờng đư a ra các tiêu chuẩn đ ánh giá sau: 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Tiêu chuẩn: 
Tiêu chuẩn môi tr ư ờng không khí xung quanh khu vực phát sinh nguồn ô nhiễm. Th ư ờng là tiêu chuẩn với 6 chất ô nhiễm quan trọng đ ó là : CO, SO x , NO x , ozon, khói quang hoá , bụi l ơ lửng. 
Tiêu chuẩn môi tr ư ờng không không khí tại khu vực sản xuất hoặc nhà máy , xí nghiệp sinh nguồn ô nhiễm . Th ư ờng xác đ ịnh trong t ư ờng rào của nhà máy. Tuỳ theo đ ặc tr ư ng của công nghệ sản xuất và nguồn phát sinh chất ô nhiễm mà tiêu chuẩn đư ợc xây dựng với nhiểu loại chất ô nhiễm khácnhau , nhằm đ ảm bảo sức khoẻ cho ng ư ời lao đ ộng. 
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
 Tiêu chuẩn các chất ô nhiễm trong nguồn thải . Chính là tiêu chuẩn về thành phần và hàm l ư ợng chất ô nhiễm trong luồng khói thải của xí nghiệp, từ ống xả của ph ươ ng tiện giao thông , vận tải. Tiêu chuẩn này cũng đ ặt ra với nhiều loại chất ô nhiễm từ hoạt đ ộng sản xuấtcủa một xí nghiệp , đ ánh giá tác dộng cộng h ư ởng từ nhiều nguồn khác nhau và đ ề xuất giải pháp thích hợp đ ể bảo đ ảm chất l ư ợng môi tr ư ờng xung quanh các khu vực công nghiệp . 
Đ ơ n vị sử dụng: ppm, ppb, g, mg/s , mg/m 3  
Võ Thị Bích Lâm – CĐSP ĐaLat 
Tiêu chuẩn môi tr ư ờng không khí luôn biến đ ổi và phụ thuộc vào đ iểu kiện khí t ư ợng . 
Tiêu chuẩn chất l ư ợng môi tr ư ờng còn tuỳ thuộc mỗi quốc gia, mỗi khu vực trên thế giới, do các đ iều kiện phát triển kinh tế và kĩ thuật khác nhau. Ở các n ư ớc phát triển thì tiêu chuẩn môi tr ư ờng khắt khe h ơ n so với các n ư ớc nghèo hoặc đ ang phát triển.