Bài giảng Năng lượng và các vấn đề về môi trường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH 
TR Ư ỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA 
NĂNG L Ư ỢNG VÀ CÁC VẤN ĐỀ VỀ MÔI 	TR Ư ỜNG 	 	 
TS. NGUYỄN THẾ BẢO 
NỘI DUNG 
Tổng quan tình hình tiêu thụ n ă ng l ư ợng trên thế giới 
Các vấn đ ề môi tr ư ờng do khai thác và sử dụng NL 
 Trái đ ất ấm dần lên: Cacbon dioxide và hiệu ứng nhà kính 
Phá hủy tầng ozon 
M ư a axit 
Dầu tràn 
N ă ng l ư ợng hạt nhân 
Những vấn đ ề môi tr ư ờng khác 
Tổng quan tình hình tiêu thụ n ă ng l ư ợng trên thế giới 
Tổng quan tình hình tiêu thụ n ă ng l ư ợng trên thế giới 
Tiêu thụ n ă ng l ư ợng trên thế giới 1986 – 2011 (MTOE) 
Tổng quan tình hình tiêu thụ n ă ng l ư ợng trên thế giới 
Tỉ lệ tiêu thụ các dạng n ă ng l ư ợng theo khu vực trên thế giới n ă m 2011 (%) 
Các vấn đ ề môi tr ư ờng do khai thác và sử dụng n ă ng l ư ợng 
+ Khai thác và sử dụng n ă ng l ư ợng : Phát sinh ô nhiễm và hủy hoại môi tr ư ờng : 
	Khai thác than 
	Khai thác dầu 
	Khai thác gỗ, rừng  
+ Gây ra ô nhiễm môi tr ư ờng : 
	 Ô nhiễm đ ất 
	 Ô nhiễm n ư ớc 
	 Ô nhiễm không khí 
Các vấn đ ề môi tr ư ờng toàn cầu 
	 Trái đ ất ấm dần lên: Cacbon dioxide và hiệu ứng nhà kính 
	Phá hủy tầng ozon 
	M ư a axit 
	Dầu tràn 
	Phóng xạ hạt nhân 
Trái đ ất ấm dần lên: Cacbon dioxide và hiệu ứng nhà kính 
	Hiện nay vấn đ ề thay đ ổi môi tr ư ờng đ ang là mối quan tâm hàng đ ầu của thế giới, yếu tố tác đ ộng chính đ ến vấn đ ề này là kết quả của việc khai thác và sử dụng nhiên liệu. Đáng kể nhất đ ó là hiện t ư ợng trái đ ất nóng dần lên. 
	Khí CO 2 là thành phần chủ yếu gây ra hiện t ư ợng này, ngoài ra còn có sự đ óng góp của các khí khác nh ư là CH 4 , CFC, H 2 O, và một số các chất khí khác. Tất cả khí trên đư ợc gọi là khí nhà kính. Các khí này thải ra chủ yếu là trong quá trình đ ốt nhiên liệu. Hầu hết các loại nhiên liệu nh ư than đ á, dầu mỏ, khí thiên nhiên, gỗ 
	Nguồn CO 2 thải ra môi tr ư ờng từ nhiều lĩnh vực, với hàm l ư ợng khác nhau: 
	Trong công nghiệp 4%; 	 
	Nông nghiệp 12%; 
	Phá rừng 8%;	CFC 18%; 	Sản xuất đ iện 58%. 
Trung bình, mỗi thập kỷ qua, nồng độ CO 2 trong khí quyển tăng khoảng 4% 
Trái đ ất ấm dần lên: Carbon dioxide và hiệu ứng nhà kính 
Trung bình, mỗi thập kỷ qua, nhiệt độ bề mặt trái đất tăng 0.2 o C từ năm 1960 đến nay 
Trái đ ất ấm dần lên: Carbon dioxide và hiệu ứng nhà kính 
Trái đ ất ấm dần lên: Carbon dioxide và hiệu ứng nhà kính 
Dự đ oán: 
 Đến n ă m 2100, nhiệt đ ộ trung bình của trái đ ất sẽ t ă ng từ 1.4 đ ến 5.6 o C phụ thuộc vào nhiều viễn cảnh giả thiết các l ư ợng thải và tập trung khí CO 2 khác nhau. 
 Vì thế, mực n ư ớc biển đư ợc dự báo t ă ng từ 0.09 đ ến 0.88m. 
 Theo tổ chức Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), đ ến lúc đ ó hầu hết các bãi biển dọc theo bờ biển phía đ ông Hoa Kỳ sẽ biến mất! 
 Các quốc gia bị ảnh h ư ởng nghiêm trọng nhất bao gồm Bangadesh, Việt Nam! 
Phá hủy tầng Ozon 
	Tầng Ozon có mật đ ộ dày đ ặc nhất là ở đ ộ cao từ 19 km đ ến 25km so với mặt đ ất, chiếm khoảng 90% l ư ợng ozon trong bầu khí quyển. Chính nhờ l ư ợng Ozon này mà các tia bức xạ đ ộc hại bị loại bỏ bớt, làm cho các tia bức xạ mặt trời đ ến trái đ ất trong lành h ơ n, có ích cho sự phát triển của sinh vật và con ng ư ời. 
	Sự hình thành Ozon: Ozon đ ược hình thành là do các tia bức xạ mặt trời lên các phân tử oxy (chiếm khoảng 21% trong không khí). Quá trình xảy ra qua 2 bước: 
+ Bước 1 : Ánh sáng mặt trời tác đ ộng lên phân tử oxy (O 2 ) đ ể cho ra 2 nguyên tử oxy (2O). 
+ Bước 2 : Một nguyên tử O kết hợp với một phân tử O 2 khác đ ể cho ra 1 phân tử Ozon (O 3 ). 
Hình 1: Quá trình hình thành O 3 
Phá hủy tầng Ozon 
Sự phá hủy ozon: Các chất phá hủy tầng ozon là ClO, BrO, Cl, Br (các chất khí có từ CFC). Với các tr ư ờng hợp nh ư sau: 
	+ Tr ư ờng hợp 1: trong quá trình này xảy ra 2 phản ứng c ơ bản giữa ClO + O và giữa Cl + O 3 , kết quả biến đ ổi một phân tử ozon và một nguyên từ oxy đ ể tạo ra hai phân tử oxy 	 
Phá hủy tầng Ozon 
Tr ư ờng hợp 2: trong tr ư ờng hợp này ClO sẽ sinh ra Cl tr ư ớc và sau đ ó Cl sẽ kết hợp với O 3 đ ể sinh ra O 2 . 
Phá hủy tầng Ozon 
Tr ư ờng hợp 3: Các chất khí ClO và BrO sẽ kết hợp với nhau đ ể tạo ra Cl, Br, và O 2 . sau đ ó các Cl, Br sẽ phản ứng với O 3 . 
Phá hủy tầng Ozon 
M ư a axit 
M ư a axit là gì và đư ợc hình thành nh ư thế nào? 
	M ư a axit đư ợc hình thành từ các khí thải phát ra có thành phần chủ yếu là SO 2 và NO x kết hợp với n ư ớc và h ơ i n ư ớc có trong không khí hình thành các chất axit nh ư H 2 SO 4 , NH 4 NO 3 và HNO 3 . 
	Các thành phần axit và h ơ i axit đư ợc đ ọng lại qua hai quá trình: quá trình khô và quá trình ẩm. 
	Quá trình đ ọng ẩm là m ư a axit, quá trình này đ ộ pH trong axit nhỏ h ơ n 5,6 r ơ i xuống đ ất qua các c ơ n m ư a, tuyết, các c ơ n m ư a đ á, c ơ n bão tuyết 
	Quá trình đ ọng khô xảy ra khi các thành phần nh ư tro, l ư u huỳnh, nit ơ và các khí nh ư SO 2 , NO x , đư ợc đ ọng lại, đư ợc hấp thụ trên các bề mặt. Các khí này có thể chuyển thành axit khi chúng tiếp xúc với n ư ớc. 
Các khí thải phát ra có thành phần chủ yếu là SO 2 và NO x 
H + 
SO 4 2- 
NO 3 - 
Al + 
Ca +2 
Mg +2 
K + 
M ư a axit 
M ư a axit tác đ ộng đ ến môi tr ư ờng sống trên trái đ ất nh ư thế nào? 
	Phá hủy rừng, làm chết cây rừng do sự axit hóa đ ất. Làm cho đ ất bị bạc màu, sói mòn đ ất. 
	M ư a axit có thể giết chết hết các chất dinh d ư ỡng sản sinh trong các tổ chứa tế vi. 
	Quá trình axit hóa các ao hồ sông suối làm hủy diệt các sinh vật sống d ư ới n ư ớc. 
	Tính axit có thể chắt lọc thủy ngân ra khỏi đ ất, tụ trong cá đ ến mức đ ọc nguy hiểm cho con ng ư ời khi ă n chúng. 
	M ư a axit làm ă n mòn kim loại, phá hủy các công trình, t ư ợng đ ài, hủy hoại các lớp s ơ n 
Acid rain has scarred the pine forest at Clingman’s Dove in the Smoky Mountain 
Chúng ta làm gì đ ể hạn chế m ư a axit? 
Ph ươ ng án giảm l ư ợng khí thải SO 2 
Ph ươ ng án giảm l ư ợng khí thải NO x 
Mục tiêu đ ến n ă m 2010 sẽ giảm 50% l ư ợng phát thải SO 2 vaØ 30% l ư ợng phát thải NO x . 
Có thể tiến hành các ch ươ ng trình hành đ ộng quy mô nhỏ nh ư là: 
	Giảm mức đ ộ sử dụng xe môtô, ôtô 
	Tiết kiệm đ iện 
	Chọn nhà cung cấp đ iện với l ư ợng phái thải 	các khí gây ô nhiễm là ở mức thấp. 
Tràn dầu 
Khi nói về vấn đ ề này, ta xem nhu cầu về dầu nh ư thế nào: 
	Tại Mỹ mỗi ngày nhu cầu tiêu thụ dầu là khoảng 700 triệu gallon 
	Nhu cầu dầu của thế giới là khoảng 3 tỉ gallon mỗi ngày 
Tầm quan trọng của dầu:	 
	Dùng làm nhiên liệu cho các loại xe giao thông, và dùng đ ể đ un nầu trong gia đ ình 
	Dùng đ ể bôi tr ơ n, tra dầu mỡ cho các thiết bị máy móc lớn nhỏ, ví dụ nh ư trong xe đ ạp, trong các ổ bi, trong các thiết bị công nghiệp 
	Dùng làm nhựa đư ờng, rải nhựa làm đư ờng 
	Làm các thiết bị nhựa, nh ư đ ồ ch ơ i, nh ư các vỏ thiết bị 
	Dùng làm thuốc, làm mực in, phân bón, thuốc trừ sâu. 
	Dùng đ ể đ ốt trong công nghiệp, trong các lò h ơ i, dùng đ ể phát đ iện. 
Vấn đ ề vận chuyển dầu từ n ơ i này sang n ơ i khác, từ quốc gia này sang quốc gia khác là rất quan trọng. Ph ươ ng tiện vận chuyển phổ biến nhất là bằng đư ờng thủy, trên sông, biển. 
Các nguyên nhân dẫn đ ến các tai nạn tràn dầu nh ư sau: 
	Do sự bất cẩn của con ng ư ời 
	Thiết bị chuyên chở không đ ảm bảo, nh ư đư ờng ống bị nứt vỡ, khoang chứa, thùng chứa dầu bị nứt, bị vỡ, hoặc do va đ ập 
	Do các tai nạn tàu thuyền trên biển nh ư va vào các tảng b ă ng chìm, các mỏm đ á nhọn, hoặc do va chạm giữa các tàu. 
Tràn dầu 
	Có thể là do các thảm họa của tự nhiên nh ư là bão, sóng thần, lốc xoáy 
	Ngoài ra cũng có những nguyên nhân khác nh ư là khủng bố, c ư ớp, do chiến tranh, hoặc chỉ là do phá hoại... 
Tác đ ộng đ ến môi tr ư ờng: 
	Môi tr ư ờng sinh thái bị hủy hoại nghiêm trọng, hệ thực vật bị hủy diệt 
	N ư ớc biển bị ô nhiễm, đ ất bị ô nhiễm 
	Hệ sinh vật biển bị tiêu diệt 
	Aûnh h ư ởng đ ến môi tr ư ờng 
	Tác đ ộng đ ến sức khỏe con ng ư ời, đ ến cuộc sống hàng ngày của ng ư ời dân biển. 
Tràn dầu 
Phóng xạ hạt nhân 
	 Ngày nay n ă ng l ư ợng hạt nhân là một giải pháp tốt cho nền n ă ng l ư ợng, nh ư ng phải sử dụng nó nh ư thế nào cho tốt, bởi vì thực tế tùy vào mục đ ích sử dụng của nó mà có thể coi là tốt hay xấu. Bởi vì sức công phá của hạt nhân là rất lớn, nếu sử dụng cho mục đ ích vì hòa bình nh ư sử dụng hạt nhân đ ể phát đ iện thì rất hiệu quả, nh ư ng nếu sử dụng vì mục đ ích chiến tranh thì sức công phá của nó là rất lớn, nh ư trong thế chiến thứ hai, hai quả bom nguyên tử đ ã thả ở Nhật, đ ến nay những tác hại, những ảnh h ư ởng của nó còn rất nặng nề. Sẽ là thảm họa nếu loại n ă ng l ư ợng này r ơ i vào tay bọn khủng bố, lúc đ ó rất có thể trái đ ất này sẽ bị hủy diệt. 
	Vấn đ ề phải đ ối mặt đ ó là việc xử lý chất thải hạt nhân sao cho không đ ể chất phóng xạ bị rò rỉ ra ngoài, và phải thiết kế sử dụng lò phản ứng nh ư thế nào đ ể tránh đư ợc những tai nạn đ áng tiếc có thể xảy ra. 
	Tại Thụy đ iển, ư ớc tính chi phí cho việc chôn, l ư u kho chất thải phóng xạ từ nhà máy đ iện hạt nhân sẽ lên đ ến trên 7 tỉ $. 
	Đối với vụ rò rỉ phóng xạ từ sự cố Chernobyl ở Nga xảy ra ngày 26/4/1986 là sự cố lớn nhất gây tác hại nhiều nhất, t ươ ng đươ ng với 2000 quả bom nguyên tử ở Hidroshima. Cái giá phải trả cho sự cố này chỉ ư ớc tính riêng trong liên bang Sô Viết đ ã lên tới 150 tỉ $, từ đ ó đ ến nay đ ã có h ơ n 4000 ng ư ời chết, 7 triệu ng ư ời bị ảnh h ư ởng về sức khỏe, phải chịu đ ựng từ sự nhiễm phóng xạ này dẫn đ ến suy giảm hệ thống miễn dịch. Và có thể nói nạn nhân của vụ tai nạn này lên đ ến h ơ n 15 triệu ng ư ời bằng tác đ ộng này hay tác đ ộng khác, trực tiếp hoặc gián tiếp. 
Phóng xạ hạt nhân 
Sự cố nhà máy đ iện hạt nhân Fukushima tại Nhật Bản vào tháng 3/2011 
Do đ ó vấn đ ề về hạt nhân đ ang đư ợc bàn cãi rất nhiều: 
	 Làm thế nào đ ể các lò phản ứng an toàn 	nhất? 
	 Làm thế nào đ ể xử lý chất thải hạt nhân mà 	không bị rò rỉ phóng xạ ra bên ngoài 
	 Làm thế nào đ ể kiểm soát đư ợc hạt nhân ở 	các n ư ớc? 
	Kiểm soát mục đ ích sử dụng hạt nhân: vì hòa 	bình 
	Vũ khí hạt nhân? 
	Nếu hạt nhân lọt vào tay bọn khủng bố thì sẽ 	thế nào? 
Phóng xạ hạt nhân 
Ngoài ra còn một số vấn đ ề khác tác đ ộng đ ến môi tr ư ờng nh ư : 
	Vấn đ ề về chất l ư ợng không khí vùng đ ô thị 
	Vấn đ ề về ô nhiễm khói, do nạn đ ốt rừng, cháy 	rừng 
	Vấn đ ề về tr ư ờng đ iện từ 
	Vấn đ ề về khai thác than đ á, hầm mỏ 
	Vấn đ ề về nổ ống dẫn dầu 
Các vấn đ ề môi tr ư ờng khác do sử dụng n ă ng l ư ợng gây ra