CHƯƠNG 2: KHÍ QUYỂN 2.1. Cấu trúc của khí quyển Khí quyển là lớp không khí trên bề mặt trái đất, không có giới hạn, tuy nhiên so với chiều dày của trái đất (ban kính trái đất khoảng 6500km) thì nó lại như một lớp da rất mỏng bao quanh quả đất. Khối lượng của khí quyển vào khoảng 5 x 10 15 tấn, trong đó 99% nằm ở lớp dưới 30km so với mặt đất do sức hút của lực trái đất. Trong khí quyển có khoảng 50 hợp chất hoá học được tạo nên bởi hàng loạt các phản ứng cân bằng trong đó. Khí quyển được chia thành các tầng dựa trên sự biến thiên nhiệt độ theo chiều cao (Gradien nhiệt độ), gồm hai phần chính: phần trong (gồm các tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung gian và tầng nhiệt) và phần ngoài (gồm tầng điện ly 2.1.1. Tầng đối lưu (troposphere) Lớp khí quyển thấp nhất được gọi là tầng đối lưu, chiếm khoảng 70% khối lượng khí quyển nằm ở độ cao từ 0 đến 15 km so với mặt biển. Lớp này được đặc trưng bằng sự giảm nhiệt độ theo chiều cao (6,4 o C/km). Hầu như các hiện tượng khí quyển chi phối đặc điểm thời tiết đều xảy ra trên tầng đối lưu. Thành phần chủ yếu là khí nitơ, oxy, cacbonic, hơi nước. Trên lớp đối lưu là lớp chuyển tiếp (tropopause), lớp này có đặc điểm là nhiệt độ không đổi theo chiều cao (-55 o C). 2.1.2. Tầng bình lưu (Statosphere) Tầng bình lưu là tầng nằm trên tropopause, cách mặt đất khoảng 15 - 50km, được đặc trưng bằng sự tăng nhiệt độ theo chiều cao, nhiệt độ từ -56 đến -2 o C. Thành phần không khí tại lớp bình lưu giống như thành phần không khí tại mực nước biển. Tuy nhiên, có hai điểm khác biệt chính là: + Nồng độ hơi nước tại tầng bình lưu thấp hơn từ 1000 đến 10.000 lần (khoảng 2-3 ppm). + Nồng độ ôzôn cao hơn 1.000 lần so với ở mực nước biển (10 ppm). Tầng này có tên gọi là tầng ôzôn, có vai trò ngăn chặn tia cực tím từ mặt trời xuống trái đất. zôn đóng vai trò quan trọng, nó như một lớp màng bao bọc và bảo vệ trái đất khỏi độc hại của tia tử ngoại. Vì sự xáo trộn yếu nên các chất hoá học nằm ở tầng này thường tồn lưu khá lâu. Sự tăng nhiệt độ ở tầng bình lưu được giải thích là do zôn ở đây hấp thụ tia tử ngoại và toả nhiệt: O3 + h ( = 220 – 330 nm) → O2 + O + Q 2.1.3. Tầng trung gian (Mesosphere) Tầng này ở độ cao từ 50 –85 km, nhiệt độ thay đổi từ -2 đến – 92 0 C. Tầng này ngăn cách với tầng bình lưu bằng lớp tạm dừng, nhiệt độ giảm theo chiều cao. Nguyên nhân do khả năng hấp thụ tia tử ngoại của O 3 bò giảm (do nồng độ cũng giảm). Thành phần chủ yếu là O 2 + , NO + , O + , và N 2 . 2.1.4. Tầng nhiệt (thermosphere) Tầng này còn được gọi là tầng ion, ở độ cao từ 85 –100km, nhiệt độ từ –92 đến 1200 0 C. Do tác dụng của bức xạ mặt trời, nhiều phản ứng hoá học xảy ra với ôxy, nitơ, hơi nước, cácbonic… tạo thành các ion như: O 2 + , NO + , O + , e - , NO 2 + … 2.1.5. Tầng ngoài hay tầng điện ly (exosphere) Tầng này bao quanh trái đất ở độ cao trên 800km. Nhiệt độ tầng này tăng nhanh tới khoảng 1700 0 C. Tầng này có mặt các ion ôxy O + , He + , H + . Khí Công thức Thành phần (ppm) Thời gian lưu ở tầng đối lưu (năm) Ni tơ N 2 780,840 6.000000 Ôxy O 2 209,460 4500 Argon Ar 9,340 - Cacbon đioxit CO 2 315 2 - 4 Nêon Ne 18 - Hêli He 5,2 - Mê tan CH 4 1,0 - 1,5 7 Krypton Kr 1,1 - Nitơ Oxit N 2 O 0,5 200 Hrô H 2 0,5 - Xênôn Xe 0,08 - 2.2. Thành phần không khí sạch - khô Trạng thái lít/phút lít/ngày kg/ngày Nghỉ ngơi Lao động nhẹ Lao động nặng 7,4 28 43 10.600 40.400 62.000 12 45 69 Bảng 2.2. Nhu cầu không khí sinh hóa đối với con người 2.3. Ơ nhiễm khơng khí Nhu cầu cơ bản của con người • Lương thực: 1.2 kg • Nước uống: 2-2,5 lit • Khơng khí – 10 – 20 m 3 khơng khí mỗi ngày; khi thiếu KK từ 5 – 7 phút sẽ gây tử vong. 2.4. Phân loại các chất ô nhiễm không khí 2.4.1. Theo nguồn gốc phát sinh Loại Chất gây ô nhiễm sơ cấp Chất gây ô nhiễm thứ cấp Hợp chất chứa lưu huỳnh SO 2 , H 2 S SO 3 ,H 2 SO 4 , MeSO 4 , Hợp chất chứa nitơ NO, NH 3 NO 2 , HNO 3 Hợp chất chứa các bon C 1 - C 5 Các andehyde, xetôn, axit hữu cơ Các oxit các bon CO, CO 2 không Hợp chất halogen HF, HCl không 2.4.2. Dựa vào trạng thái vật lý + Khí như SO2 , NO, H2S, NH3, CO, NO2, SO3 + Hơi (lỏng) như hơi dung môi hữu cơ + Particulate matter: các hạt như bụi, khói, thường có kích thước từ 0,1 đến 100 m. Dựa vào kích thước hạt, chất ô nhiễm được chia thành phân tử (hỗn hợp khí - hơi) và aerosol (gồm các hạt rắn, lỏng). Aerosol được chia thành bụi, khói, sương. Bụi thô (Dust) - có chứa các hạt có kích thước từ 1 đến 200 m. Chúng có khả năng sa lắng nhanh. Các hạt bụi có kích thước nhỏ thường có vai trò như một trung tâm xúc tác cho các phản ứng hóa học xảy ra trong khí quyển. Khói nhiên liệu (smoke) - sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu, là các hạt mòn có kích thước từ 0,01 đến 1 m có thể ở dạng lỏng hoặc khí hoặc hỗn hợp có thể có các màu khác nhau phụ thuộc bản chất nhiên liệu đốt. Khói hóa chất (Fumes) - là khói từ các quá trình bay hơi, ngưng tụ các quá trình sản xuất hóa chất, luyện kim , là các hạt mòn có kích thước từ 0,1 đến 1 m, thể ở dạng lỏng hoặc khí hoặc hỗn hợp. Sương mù (Mist) - là các hạt chất lỏng (nhiều loại) có kích thước nhỏ hơn 10 m, ngưng tụ trong khí quyển. Sương mù (Fog) - là các hạt nước có kích thước nhỏ hơn 10 m, ngưng tụ trong khí quyển. Sol khí (Aerosol) - là các hạt khí rắn hoặc lỏng có kích thước nhỏ hơn 1 m - Nồng độ của chất ô nhiễm không khí được biểu thò bằng các đơn vò:  g/m3; mg/l; mg/m3, g/m3 ; ppm(phần triệu thể tích); ppb 2.4.3. Tiêu chuẩn chất lượng môi trường không khí xung quanh và khí thải Tiêu chuẩn chất lượng môi trường là nồng độ giới hạn hoặc tối đa của các chất ô nhiễm cho phép trong môi trường xung quanh hoặc được phép thải ra môi trường. Tiêu chuẩn chất lượng môi trường Việt Nam đã được Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường (trước đây) ban hành năm 1995 gồm: STT Số hiệu tiêu chuẩn Tên tiêu chuẩn 1 • TCVN 5937- 1995 • Chất lượng không khí - Tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh 2 • TCVN 5938- 1995 • Chất lượng không khí - Nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại trong không khí xung quanh 3 • TCVN 5939- 1995 • Chất lượng không khí - Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ 4 TCVN 5940-1995 Chất lượng không khí - Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đối với các chất hữu cơ [...]... oxi hóa quang hóa terpen: - Từ đại dương: Tổng cộng: CH4 : Terpenes: Tổng cộng: 3000 Nguồn thải nhân tạo Tổng cộng: 84 Sulphát từ SO2: 133 Nitrat từ NOx : 27 Phản ứng quang hóa từ HC: 25 Tổng cộng: 185 Than: Dầu hỏa: Luyện kim: Tổng cộng: Thể hiện qua NO2 Đốt than đá: Hóa dầu: Đốt xăng: Dầu khác: Khí thự nhiên: Đốt khác : Tổng cộng: Tổng cộng: 92 26 14 1 32 24.4 0.6 6.8 12. 8 1.9 1.4 47.9 400 90 54 22 0... các công trình kiến trúc - Gây thoái hóa đất 2. 6 .2 Hiệu ứng nhà kính - Làm cho trái đất nóng lên - Nguyên nhân: gia tăng số lượng các khí nhà kính như CO2, CFC, ôzôn (O3), NO2, N2O Tỉ lệ tác động của chúng trong hiệu ứng nhà kính là: CO2: 50%, CFC: 20 %, CH4: 16%, O3:8%, N2O:6% 2. 6.3 Sự suy giảm tầng ôzôn CFC Cl* h Cl* + O3  ClO* + O2 ClO h Cl* + O 2. 6.4 Biến đổi khí hậu Trái đất nóng lên có thể mang... nhiên Bụi Sơ cấp Thứ cấp: do các khí tạo thành SO2 NOx CO Hydrocacbons Muối từ nước biển bay hơi: 908 Bụi đất đá: 1 82 Động đất, núi lửa, cháy rừng: 7 Tổng cộng: 1097 Sulphát từ H2S: 1 82 Nitrat từ NOx : 390 Amonium: 24 5 Terpenes: 1 82 Tổng cộng: 999 Thể hiện qua S Sự phân hủy sinh học H2S: 90 Phân hủy sulphat từ nước biển: 40 Tổng cộng: 130 NO : 455 N2O : 537 - Sự oxi hóa CH4, và formaldehyde: - Sự phân... cao gấp nhiều lần so với các khu vực khác không có công nghiệp Vào những năm 1990 nhà máy hóa chất Thủ Đức sản xuất axít sunfuric đã gây ô nhiễm môi trường do khí SOx Các kết quả kiểm tra môi trường cho thấy nồng độ SO2 và SO3 tại khu vực xung quanh nhà máy cao gấp hàng chục lần tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh, đã gây thiệt hại cho tài sản của dân cư xung quanh, nhiều cây cối đã bò chết... nhược, rối loạn hệ thần kinh, hệ tiêu hóa, tính khí thất thường, khó tập trung, mất ngủ, viêm phế quản mãn tính * Tác hại của hydrocacbon - Hơi dầu có chứa các chất hydrocacbon nhẹ như metan, propan, butan, sunfua hydro - Giới hạn nhiễm độc của các khí như sau: Metan 60-95 % Propan 10 % Butan 30 % Sulfua hydro 10 ppm - Trong môi trường lao động cũng như môi trường khí xung quanh, khi nồng độ hơi xăng,... 400 90 54 22 0 3364 1450 170 1 620 Tổng cộng: 88 2. 2 MỘT SỐ VỤ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM Đòa điểm, thời gian Hoàn cảnh Ô nhiễm Thung lũng Meuse (Bỉ), 12. 1930 Mùa đông, sương mù, thung lũng, yên tónh Donora (Hoa Kỳ), 11.1948 Mùa đông, sương mù, lòng chảo Bụi, SOx, CO Sương axit sunfuric Nhói ngực 22 người chết Mùa hè , yên tónh, lòng chảo NOx,các chất oxihóa, hydrocacbon 400 người chết... hiểm đối với tính mạng * Hydro sunfua (H2S) Khi xâm nhập vào cơ thể qua phổi, hydro sunfua (H2S) nhanh chóng bò oxy hoá tạo thành các sunfat, các hợp chất có độc tính thấp Các chất này không tích luỹ trong cơ thể Một phần nhỏ 6% lượng khí hấp thụ sẽ được thải ra ngoài qua khí thở ra, phần còn lại sau khi chuyển hóa được bài tiết qua nước tiểu Ở nồng độ thấp, H2S có kích thích lên mắt và đường hô hấp... Đúc kim loại 6,5 - Đốt nhiên liệu than cho nhà máy điện, lò hơi 10,0 19,5xS - Quá trình đốt dầu 2, 6 185,0 CO THC 4,0 - Sản xuất rượu bia NOx - Xe ô tô chạy dầu (g/km) H2S 0,05 0 ,25 3,5 1,300 0,35 5,50 6,00 15,00 1,7 3,10 0,100 0,10 9,00 0,500 0,15 7,00 0, 025 0,33 13,00 15-18 2, 5-3 0,10 0,7-1,0 1,5-1,8 2. 1 .2 Dựa vào tính chất hoạt động Dựa vào tính chất hoạt động có thể chia thành bốn nhóm chính - Ô... • Bụi, THC, COx , SOx , NOx , HF • Bụi, SO2 , COx , NOx , • Bụi, mùi hôi, dung môi hữu cơ, SO2 • Bụi, mùi hôi, dung môi hữu cơ, TBVTV • Mùi hôi (do các hợp chất sunlfua, mecaptan, amoniac) • Mùi hôi của các dung môi hữu cơ, bụi • Bụi, chì, NOx , SOx , COx , hợp chất hữu cơ Bụi, THC, COx , SOx , NOx Bảng 2. 3 Đánh giá nguồn thải toàn cầu các chất ô nhiễm không khí Chất ô nhiễm Lượng thải (triệu tấn/năm)... và mạnh hơn 2. 7 SỰ PHÁT TÁN CHẤT THẢI VÀO KHÍ QUYỂN 2. 7.1 Sự biến đổi của các chất trong khí quyển a/ Quá trình sa lắng - Sa lắng khô: là quá trình thanh lọc bằng cách hấp thu các chất ở bề mặt trái đất nhờ thảm thực vật, hòa tan các chất trong nước mặt (sông , hồ, ao, nước biển) Trong quá trình sa lắng khô một mặt sẽ làm giảm một lượng lớn các chất ô nhiễm (chủ yếu là bụi và một số khí hoà tan tốt . nặng 7,4 28 43 10.600 40.400 62. 000 12 45 69 Bảng 2. 2. Nhu cầu không khí sinh hóa đối với con người 2. 3. Ơ nhiễm khơng khí Nhu cầu cơ bản của con người • Lương thực: 1 .2 kg • Nước uống: 2- 2,5 lit • Khơng khí – 10 – 20 m 3 khơng khí mỗi. CHƯƠNG 2: KHÍ QUYỂN 2. 1. Cấu trúc của khí quyển Khí quyển là lớp không khí trên bề mặt trái đất, không có giới hạn, tuy nhiên so với. Oxit N 2 O 0,5 20 0 Hrô H 2 0,5 - Xênôn Xe 0,08 - 2. 2. Thành phần không khí sạch - khô Trạng thái lít/phút lít/ngày kg/ngày Nghỉ ngơi Lao động nhẹ Lao động nặng 7,4 28 43 10.600 40.400 62. 000 12 45 69 Bảng