http://www.ebook.edu.vn Chơng 14 Tác động con ngời: Ô nhiễm khí quyển v các đảo nhiệt Với 18 triệu dân v 3,5 triệu xe hơi, phần lớn số xe hơi ny không đợc trang bị các thiết bị kiểm soát chất thải hiện đại, thì chẳng có gì ngạc nhiên nếu thnh phố Mexico đợc xem l một trong số những địa phơng khói nhất trên Trái Đất. Đợc bao quanh bởi các dãy núi, chúng giữ lại không khí ô nhiễm v gây nghịch nhiệt thờng xuyên cản trở sự tiêu tán theo phơng thẳng đứng của các chất ô nhiễm, thnh phố Mexico có đầy đủ lý do trực tiếp đối với vấn đề khói trầm trọng. Tuy nhiên, mùa xuân năm 1998 đã khởi đầu cho những thời kỳ di với chất lợng không khí bất lợi cho sức khỏe v thậm tệ nhất thậm chí cả đối với thnh phố ny. Khủng hoảng khói đã xảy ra chủ yếu do đợt bùng phát các vụ cháy rừng ở phía nam Mexico. Để lm cho vấn đề tồi tệ hơn, núi lửa Popocatepetl, cách 50 km về phía đông nam của thnh phố, đã tung lên hng tấn khói v tro bụi cho khu vực. Gió vận chuyển ô nhiễm xuống phía nam tới Honduras v lên phía bắc tới Florida v Texas, nơi đây mọi ngời đợc khuyến cáo nên ở trong nh để bớt tai hại sức khỏe. Thông thờng, khói tệ hại nhất ở thnh phố Mexico xuất hiện vo tháng 1 v tháng 2, khi không khí tù đọng giữ lại các chất ô nhiễm từ ô tô v các chất ô nhiễm đô thị khác ở gần bề mặt. Mức khói có thuyên giảm một chút cho tới mùa thu, nhng rồi những phơng thức thu dọn đồng ruộng kiểu chặt v đốt của nông dân lm cho chất lợng không khí cng tệ hơn. Nhng trong năm 1998, một đợt khô hạn lớn m đợc đa số ngời nghĩ rằng do hậu quả của El Nino mạnh, đã tạo ra những điều kiện đặc biệt khô lm cho các vụ cháy bao phủ diện tích 3 lần lớn hơn bình thờng. Đến tháng 5, không khí ô nhiễm đã buộc giới lái xe phải dùng đèn pha vo giữa tra tại thủ phủ bang Chiapas, còn ở thnh phố Mexico nồng độ ôzôn cực trị đã gây nên một đợt sóng ngoạn mục về số lợng ngời cần hỗ trợ y tế với những bệnh về hô hấp. Đối phó với tình trạng ny, chính phủ đã sử dụng các lực lợng cứu hộ hạn chế giao thông ô tô v đóng cửa nhiều nh máy. Tuy nhiên, điều đó cha đủ để tạo ra những điều kiện thỏa mãn đối với Pedro Chaves, ông nói Các vị thấy đấy, tận mắt v tuyệt vọng. Con cái chúng ta đau ốm nhiều hơn Giá nh có thể, chúng ta đã từ bỏ, nhng đây l chuyện m chúng ta phải suy nghĩ. ảnh hởng của hoạt động con ngời không chỉ giới hạn ở sự suy thoái chất lợng không khí. Chúng ta đang lm thay đổi khí quyển theo những cách tinh vi hơn. Ví dụ, xây dựng các thnh phố ảnh hởng tới phơng thức trao đổi năng lợng v nớc ở gần bề mặt. Mỗi lần một tiểu khu đợc quy hoạch l một lần đất tự nhiên v thực vật bị thay thế bằng bê tông hoặc nhựa đờng. Điều đó lm giảm mạnh 512 http://www.ebook.edu.vn lợng nớc có thể bay hơi vo khí quyển v do đó lm tăng dòng lợng nhiệt hiện (chơng 3) vo khí quyển. Chúng ta còn xây lên những công trình với tờng thẳng đứng, nó nhận ánh nắng với góc trực diện hơn so với bề mặt hấp thụ ban đầu. Những quá trình đó tác động lm tăng nhiệt độ của các khu vực đô thị so với các vùng nông thôn kế cận, tạo nên các đảo nhiệt m chúng tôi sẽ mô tả ở chơng ny. Các chất ô nhiễm khí quyển Không ở đâu có không khí hon ton tinh khiết. Các vật rắn v lỏng nhỏ lơ lửng (gọi l các hạt khí quyển) đi vo khí quyển từ các nguồn tự nhiên v nhân tạo. Giống nh vậy, nhiều chất khí đợc xem l chất ô nhiễm cũng sinh ra một cách tự nhiên từ những quá trình nh các vụ cháy rừng do sét đánh v phun núi lửa. Tuy nhiên, quá trình tiết giảm v mất tự nhiên các khí v hạt đó lm cho chúng không còn tầm quan trọng tơng đối đối với chất lợng không khí m phần lớn chúng ta cảm nhận. Quan trọng hơn chính l các hiệu ứng của hoạt động con ngời, đặc biệt ở trong hoặc xung quanh thnh thị v các trung tâm công nghiệp, nơi các phát thải nhân sinh tập trung vo những diện tích hẹp hơn rất nhiều. Tất cả những gì giới thiệu trong chơng ny về ô nhiễm không khí sẽ đề cập tới việc tạo ra các chất khí v các hạt có hại bởi con ngời. Những nguồn sinh các hạt v các chất ô nhiễm khác nhau ở nớc Mỹ v nồng độ tơng đối của chúng đợc dẫn trên hình 14.1. Một cách khái quát nhất, các chất ô nhiễm có thể chia thnh hai loại. Một số chất, gọi l các chất ô nhiễm nguyên sinh, đợc phát thải trực tiếp vo khí quyển. Những chất khác, gọi l các chất ô nhiễm thứ sinh, không đi trực tiếp vo khí quyển, m l kết quả của một hoặc nhiều biến đổi hóa học. Vậy, một hóa chất phát thải vo khí quyển có thể l vô hại ở trạng thái nguyên thủy, nhng trở thnh một chất khí hoặc hạt có hại sau khi kết hợp với các chất thải khác hoặc các hợp chất xuất hiện tự nhiên. Một số chất ô nhiễm nguyên sinh v thứ sinh có vai trò áp đảo nhất trong sự suy thoái chất lợng không khí. Các hạt khí quyển Các hạt trong khí quyển (còn gọi l son khí) l những vật rắn hoặc lỏng trong không khí có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo. Mặc dù chúng thờng xuyên nhỏ, các hạt có một dải kích thớc rộng từ 0,1 đến 100 m . Một số hạt l những chất ô nhiễm nguyên sinh, trực tiếp gia nhập vo khí quyển, còn một số khác l những chất ô nhiễm thứ sinh, đợc hình thnh nhờ biến đổi các chất khí đã tồn tại trớc hoặc nhờ sự kết vón từ các hạt nhỏ hơn thnh các hạt lớn hơn. Nguồn sinh các hạt khí quyển Các hạt trực tiếp đi vo không khí có thể có nguồn gốc từ những vụ cháy tự nhiên, phun núi lửa, xâm nhập các tinh thể muối trong quá trình đổ nho sóng biển, hoặc bụi do gió - nh những ai đã từng bị dị ứng phấn hoa vẫn nói. Hoạt động của con ngời, đặc biệt những hoạt động liên quan đến đốt nhiên liệu, tạo ra các hạt nguyên sinh v thứ sinh. 513 http://www.ebook.edu.vn Một số hạt thứ sinh hình thnh nhờ quá trình kết vón các chất khí. Quá trình ny xảy ra nhanh nhất khi độ ẩm cao, tạo ra một tình huống rất thú vị. Nhớ lại từ chơng 5, rằng các giọt nớc trong tự nhiên thờng hình thnh trên các hạt nhân ngng tụ, trong đó các son khí hấp dẫn nớc thuộc loại đặc biệt hiệu quả về tác dụng hút nớc v lm hạ thấp độ ẩm tơng đối cần thiết để hình thnh giọt. Vì vậy, các hạt, đặc biệt l những hạt lớn, kích thích sự hình thnh các giọt sơng mù hoặc mây. Đồng thời, độ ẩm cao thuận lợi cho việc chuyển hóa một số chất khí thnh các hạt thứ sinh, về phía mình, các hạt ny sẽ kích thích ngng tụ hơi nớc thnh các giọt nớc. Kết quả l, những vùng ẩm ớt v tập trung hoạt động công nghiệp cao có thể trở thnh nơi nhiều sơng mù khi độ ẩm tơng đối thấp hơn 100 % nhiều. Quan hệ cộng sinh ny đã lm cho London trở thnh điển hình về sơng mù nặng cho tất cả các thnh phố công nghiệp miền đông của Bắc Mỹ những năm trớc đây. Hình 14.1. Các nguồn gây ô nhiễm trên lãnh thổ n~ớc Mỹ 514 http://www.ebook.edu.vn Sự loại bỏ các hạt khí quyển Mặc dù các hạt luôn có mặt trong không khí, song không một hạt riêng lẻ no tồn tại vĩnh viễn trong khí quyển. Nh chúng ta đã thấy ở chơng 7, vận tốc về đích tăng theo kích thớc của vật rơi. Vì vậy, những hạt no luôn luôn nhỏ có thể giữ lơ lửng trong khí quyển trong những khoảng thời gian khá lớn. Những hạt lớn hơn ở lại trong không khí có lẽ chỉ khoảng vi giờ, trong khi các hạt nhỏ hơn có thể tồn tại hng tuần. Một số quá trình tự nhiên loại bỏ các hạt ra khỏi không khí. Sự lắng trọng lực l quá trình trong đó các hạt rơi từ không khí (dù l rất chậm), có tác dụng rất hiệu quả loại bỏ những hạt lớn. Các hạt nhỏ hơn thì ít chịu tác động của quá trình ny bởi vì thậm chí những chuyển động cuộn xoáy rất nhỏ có thể giữ chúng lơ lửng. Mặt khác, giáng thuỷ loại bỏ cả các hạt lớn v các hạt nhỏ theo hai cách. Thứ nhất, những hạt no đóng vai trò l hạt nhân ngng tụ trong mây sẽ bị loại khi các giọt nớc m chúng l một phần bị rơi thnh ma hoặc tuyết. Các hạt khác bị loại bởi cơ chế kéo theo, tức quá trình trong đó các giọt nớc v tinh thể đang rơi đụng độ với các hạt trên đờng rơi của mình. Trong khi va chạm, giáng thủy kéo theo hạt v mang nó xuống bề mặt. Quá trình kéo theo các hạt giải thích vì sao không khí lại sạch v tầm nhìn đợc cải thiện sau một trận ma ro. Hiệu ứng của các hạt khí quyển Các hạt lm giảm tầm nhìn do tăng khuếch tán bức xạ nhìn thấy, nhng tác động của chúng tới tầm nhìn không quan trọng bằng những tác động của chúng tới sức khỏe. Có lẽ điều ny không có gì ngạc nhiên, nếu biết rằng chúng ta từng phút đang đắm mình giữa những vật nhỏ li ti ny. Tới năm 1987, ngời ta thấy rõ rằng có một lớp hạt nhất định với đờng kính nhỏ hơn 10 m (gọi l PM 10 ), rất dễ xâm nhập vo phổi v gây tổn thơng tế bo trầm trọng nhất. Mặc dù phổi có mng mao có thể lọc bỏ những hạt nhỏ ny, nhng quá trình lọc diễn ra rất chậm thậm chí vo cỡ vi tháng. Nhiều nghiên cứu phân tích tác động của các hạt đã cho thấy rằng một lớp hạt đặc biệt hơn nữa - nhỏ hơn 2,5 m (gọi l PM 2,5 ) cũng gây nên những vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Vì lý do ny, vo tháng 7 năm 1997 Tổ chức Bảo vệ Môi trờng (EPA) đã xem xét lại những điều khoản liên quan đến các hạt khí quyển, sao cho trong tơng lai những điều khoản đó sẽ dựa trên những hạt khí quyển đợc gọi l các phần tử nhỏ. Song chủ điểm hiện nay nhằm vo PM 2,5 không nên hiểu l các hạt lớn hơn thì không nguy hiểm. Ví dụ, kết quả ban đầu của một công trình nghiên cứu hon thnh cuối năm 1997 đã cho thấy một sự tơng quan cao giữa số ca nhập viện ở thung lũng Los Angeles v các mức hạt lớn trong không khí. Lợng gia tăng số ca nhập viện đợc phân gần đều giữa các bệnh nhân với các bệnh hô hấp v các bệnh tim mạch. 515 http://www.ebook.edu.vn 14-1 Tiêu điểm môi trờng: Những vụ ô nhiễm nặng Mặc dù nhiều ngời trong chúng ta đang sống ở những nơi m chất lợng không khí kém l một thực tế đáng lo ngại của cuộc sống, đã có nhiều tiến bộ trong việc giải quyết các vấn đề ở các nớc phát triển trong vi thập niên gần đây, với kết quả l phần lớn các dạng tai biến thuộc sự kiện sơng mù trở thnh một vấn đề quá khứ. Ví dụ, ta xem xét vụ xảy ra ở London, nớc Anh, trong các ngy 5-9/12/1952, đây có lẽ l vụ ô nhiễm không khí nổi tiếng nhất trong lịch sử. Trong thời gian 5 ngy ny, một tổ hợp giữa bầu không khí tù đọng, ẩm thấp v việc đốt than chất lợng thấp đã tạo ra một hỗn hợp chết ngời của khói v sơng mù. Ước tính 3500 đến 4000 ngời - phần lớn l trẻ em, ngời gi v những ngời đang bệnh - bị chết do hậu quả trực tiếp vụ ny. Tai biến ô nhiễm không khí nổi tiếng nhất ở Bắc Mỹ xảy ra ở Donora, Pennsylvania, các Pittsburgh 50 km. Từ 26 đến 31/10/1948, lu huỳnh, cacbon ôxit v bụi kim loại nặng phát ra từ các nh máy kẽm của công ty American Steel & Wire hòa trộn với sơng mù bức xạ dy đặc để tạo ra một vụ đợc ngời ta gọi l Hirosima về ô nhiễm không khí. Bốn ngy khói mù nặng liên tục v thậm chí đến ngy Thứ Bảy, 30/10, còn nặng hơn. Những cổ động viên tại trận bóng đá của trờng cao đẳng đã không thể nhìn thấy các sự kiện xảy ra trên sân. Một số khác đã bỏ cuộc sớm khi nghe tin những ngời thân ở nh đã chết hoặc vo bệnh viện do các bệnh hô hấp v sơng khói. Những ai mu tính sơ tán khỏi thnh phố cũng không ra đi đợc bởi tầm nhìn xấp xỉ zero đã hon ton lm ngừng trệ giao thông. Đến sáng Thứ Bảy, nhân viên cứu hỏa phải mang ôxy cho những ngời khó thở, song sự trợ giúp chỉ l tạm thời vì các nhân viên cứu hỏa còn phải tìm đến với những nạn nhân khác cẫn giúp đỡ. Sáng Chủ Nhật, các nh chức trách đã đóng cửa tất cả các nh máy kẽm, v hôm sau khói mù đã tan hết do trận ma ro - nhng chỉ sau khi 20 ngời đã chết v 7000 ngời nhập viện. Nếu không kể tới quy mô của mình, sự kiện tồi tệ ny không phải l sự kiện duy nhất. Nhiều thnh phố công nghiệp bị ô nhiễm không khí nặng nề do các hoạt động chế tạo cơ khí, luyện kim, lọc dầu hoặc các hoạt động khác ở địa phơng. Tuy nhiên, nhiều ngời biết rằng sự kiện Dorona l tác nhân chính trong việc ban hnh đạo luật chống ô nhiễm ở nớc Mỹ. Từ năm 1948, những chuyển biến kinh tế, cùng với sự quan tâm nhiều hơn tới những vấn đề môi trờng, đã cải thiện rất nhiều chất lợng không khí ở nhiều thnh ph ố (hình 1). Hình 1. Giống nh các trung tâm công nghiệp cũ khác, chất lợng không khí ở Pittsburgh đã đợc cải thiện rất nhiều do đóng cửa các xởng đúc v các nh máy. Những tấm ảnh ny thể hiện Pittsburgh năm 1906 (a) v cùng cảnh ở năm 1986 (b) 516 http://www.ebook.edu.vn Các chất ôxit cacbon Các chất ôxit carbon gồm cacbon đơn ôxit (CO) v điôxit cacbon (CO 2 ). Chất sau đã đợc xem xét ở chơng 1 nh một trong số các chất khí biến đổi quan trọng tạo thnh khí quyển, còn ở chơng 16 chúng ta mở rộng tới vai trò có thể của nó trong biến đổi khí hậu. Mặc dù CO 2 có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi năng lợng bên trong khí quyển, song mức nồng độ cao của CO 2 có tác hại lâu di tới con ngời v môi trờng. Nh vậy, chất khí ny không đợc coi một cách chặt chẽ nh l một chất ô nhiễm. Tuy nhiên, không thể nói nh vậy với CO. CO l một chất khí không mu, không mùi. Trong môi trờng tự nhiên, nó đợc thải ra nh chất ô nhiễm nguyên sinh do phun núi lửa, cháy rừng, tác động của vi khuẩn v các quá trình khác. Tuy các quá trình tự nhiên phát thải vo môi trờng nhiều CO hơn so với các hoạt động con ngời, nhng vi sinh vật đất tiêu thụ nó rất hiệu quả, nên các giá trị nền CO rất thấp. Tuy nhiên, ở các thnh phố, lợng nhập vo có thể vợt trên tốc độ mất v nồng độ không an ton có thể xuất hiện. Tại Mỹ, nguồn CO quan trọng nhất l xe ô tô (xem hình 14.1), nó phát thải chất khí ny một phụ phẩm của quá trình cháy cha hết. Với các xe đợc bảo dỡng tốt, lợng phát thải CO thấp, còn các động cơ vận hnh kém có thể lm cho nồng độ CO tích luỹ đến các mức không an ton. Điều ny đặc biệt đúng ở những nơi chật hẹp, nh các nh để xe v các đờng hầm. Trong nh ở, bộ phận cấp nhiệt không đợc thông gió đúng đắn hoặc vận hnh trục trặc có thể thải ra liều l ợn g CO nguy hiểm rất nhanh. CO còn đợc phát thải từ bếp núc trong nh, ở đó có lẽ chất khí ny l nguyên nhân của tỉ lệ cao những bất hạnh liên quan tới lửa. Khói thuốc lá cũng thải ra CO nh một phụ phẩm đủ để lm tăng mạnh nồng độ CO trong máu. Bảng 14.1. Các mức ng~ỡng của CO Nồng độ CO (ppm) Ghi chú 50 200 400 800 1 600 3 200 6 400 12 800 Liều loợng OSHA cho phép cực đại cho 8 giờ nhiễm Đau đầu, mệt mỏi, hoa mắt, buồn nôn trong 2-3 giờ Đau đầu trong 1-2 giờ, nguy cơ tử vong sau 3 giờ Hoa mắt, buồn nôn vw co giật trong vòng 45 phút; chết trong 2-3 giờ Đau đầu, hoa mắt, buồn nôn trong 20 phút; chết trong 1 giờ Đau đầu, hoa mắt, buồn nôn trong 5-10 phút; chết trong 25-30 phút Đau đầu, hoa mắt, buồn nôn trong 1-2 phút; chết trong 10-15 phút Chết trong vòng 1-3 phút Cacbon đơn ôxit l chất cực độc. Thậm chí những mức thấp cũng lm cho một ngời lập tức bị suy yếu phản xạ, hôn mê v giảm hoặc mất hẳn ý thức. Nếu bị nhiễm trong 3 giờ tại mức nồng độ 400 phần triệu (ppm) l có nguy cơ tử vong, còn tại nồng độ 1600 ppm sẽ chết trong vòng 1 giờ. Nếu bị nhiễm lâu, CO có thể góp phần gây các bệnh về tim. Bảng 14.1 liệt kê một số tác động của các mức nồng độ CO khác nhau. 517 http://www.ebook.edu.vn Không nh các chất ô nhiễm khác gây tác động chủ yếu lên hệ thống phổi, độc tính của CO l do tác động của nó lên đờng máu. Hồng cầu (chất lm cho các tế bo máu có mu đỏ đặc trng) hấp thu ôxy trong phổi v lu chuyển chúng đi khắp cơ thể. Trong những điều kiện lý tởng, hồng cầu giải phóng ôxy vo các tế bo v sau đó trở lại phổi, tại đây quá trình tiếp tục lặp đi lặp lại. CO trong dòng máu phá vỡ hon ton quá trình ny. Nếu có mặt CO, hồng cầu có độ thích ứng với CO 200 lần lớn hơn so với độ thích ứng với O 2 . Nói cách khác, nếu CO v O 2 cùng hiện diện trong phổi, máu dễ dng hấp thụ CO hơn l hấp thụ O 2 . Vì vậy, nhiễm CO lm giảm khả năng lu thông O 2 của hệ thống tim mạch tới phần còn lại của cơ thể. Hợp chất của l~u huỳnh Các hợp chất của lu huỳnh trong khí quyển có thể xuất hiện dới dạng khí hoặc son khí. Phần chủ yếu khoảng 2/3 của ton bộ hợp chất lu huỳnh phát thải vo khí quyển có nguồn gốc từ các quá trình tự nhiên. Các lỗ thông hơi, nh tại Công viên Quốc gia Yellowstone ở Wyominh hoặc Công viên Quốc gia Lassen ở Carlifornia, cho chúng ta những ví dụ thú vị về sự phát thải các hợp chất lu huỳnh. Quá trình quan trọng nhất trong số đó l sự thải hyđrô sunphit (H 2 S) của vi khuẩn, một chất khí đặc biệt độc có mùi giống nh trứng ung. Phun tro núi lửa v bụi nớc biển cũng có vai trò quan trọng trong phát thải các hợp chất lu huỳnh. Rất may mắn, các khí sunphua rất dễ tiêu tán trong khí quyển, nên nồng độ nền rất thấp (khoảng 1,5 phần tỷ) v các tác động của chúng đến môi trờng v sức khoẻ l nhỏ nhất. Trong số các hợp chất nhân tạo của lu huỳnh phát thải vo khí quyển, quan trọng nhất l điôxit sunphua (SO 2 ) v triôxit sunphua (SO 3 ). SO 2 l một chất ô nhiễm nguyên sinh, sinh ra chủ yếu do đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch chứa lu huỳnh, đặc biệt l than v dầu mỏ đợc dùng trong hệ thống sởi ấm v phát điện. Các hoạt động công nghiệp khác, nh lọc dầu v luyện thép cũng đóng góp SO 2 (xem hình 14.1). Khác với các quá trình tự nhiên, các hoạt động con ngời có xu hớng tập trung vo những diện tích tơng đối nhỏ, lm cho SO x đạt tới giá trị cao trên các vùng đô thị v công nghiệp. SO 2 l một chất khí không mu nhng tính ăn mòn cao, gây viêm hệ thống hô hấp của ngời. Các nồng độ cao liên quan với số lợng các bệnh về phổi v thậm chí những nồng độ thấp cũng có thể lm cho những ngời có bệnh hen bị khó thở nặng khi tiếp xúc. Mặc dù SO 2 đợc thừa nhận rộng rãi l nguyên nhân gây nên các bệnh hô hấp, song các nh khoa học cha khẳng định đợc những nồng độ SO 2 cao có vai trò trực tiếp nh thế no khi nhiễm. Có thể l sự xuất hiện các bệnh hô hấp trong các tình huống nồng độ SO 2 cao không phải l trực tiếp do sự hiện diện của chất khí ny, m l do các hợp chất khác thờng đi kèm theo với nồng độ SO 2 cao. SO 3 có thể trực tiếp đi vo khí quyển nh một chất ô nhiễm nguyên sinh, nhng phổ biến hơn, nó đợc hình thnh nh một chất ô nhiễm thứ sinh do những phản ứng có SO 2 tham gia. SO 3 tự nó không phải l một hợp thnh phần chính của ô nhiễm không khí. Tuy nhiên, nó dễ kết hợp với các giọt nớc để hình thnh axit 518 http://www.ebook.edu.vn sunphuric (H 2 SO 4 ). Nếu quá trình ny xảy ra gần bề mặt, nó tạo thnh sơng mù axit ; nếu chúng xảy ra trong mây, thì ma từ các đám mây ny l ma axit. Không có gì ngạc nhiên, sơng mù v ma axit đều có thể gây tác hại lớn đối với môi trờng v có thể lm yếu các công trình xây dựng. Sơng mù axit có thể đặc biệt nguy hiểm đối với ngời, vì nó rất dễ xâm nhập vo cơ thể. Các tòa nh v tợng đi lm từ đá vôi thờng rất dễ bị tổn thơng khi bị phong hóa bởi ma v sơng mù axit (hình14.2). Hình 14.2. Lắng động axit có thể dần dần ăn mòn bề mặt các t~ợng đi v tòa nh Giáng thủy axit đạt đến bề mặt dần dần tham gia vo hệ thống thủy văn. Mặc dù một phần nớc rơi trực tiếp xuống các hồ v sông, song phần lớn đến các hồ v sông gián tiếp qua đất hoặc nớc ngầm. Dù không trực tiếp gia nhập vo nớc bề mặt, tuy nhiên, nớc giữ ổn định tính axit v chảy bên dới bề mặt v dần dần gia nhập vo các hồ v sông. Theo thời gian, hệ thống nớc bề mặt trở nên có tính axit cao đến mức không còn thích hợp cho sự sống. ở mức xấu nhất, quá trình axit hóa có thể lm cho các hồ v sông hon ton không có chim, cá. Đáng tiếc, vấn đề ny không hề l giả định v trừu tợng. Tại miền đông nớc Mỹ, gần 1200 hồ v 4700 dòng suối đã bị axit hoá - tại một số nơi tới mức độ không một loi cá no sống nổi. Tại tỉnh Ontario của Canada, 1200 hồ hiện nay vắng sự sống. Nếu những con số ny lm sửng sốt ngời ta, thì đó vẫn cha l gì nếu đem so sánh với 6500 hồ cũng bị ảnh hởng tơng tự ở Nauy v Thuỵ sỹ. Nh đã thấy trên hình 14.3, ma axit l một vấn đề đối với miền đông nớc Mỹ v Canađa lớn hơn nhiều so với miền tây, chủ yếu l do ở đó sử dụng than v dầu nhiều hơn. Tỷ lệ khổng lồ SO 2 cung cấp cho ma axit bắt nguồn từ một số lợng nguồn tơng đối nhỏ. Ngời ta ớc tính rằng 50 nguồn phát thải lu huỳnh lớn nhất l trong vùng (tất cả l những nh máy phát điện) phát thải ra một nửa lợng axit tích tụ. Thật thú vị, một trong những biện pháp đã tiến hnh để cải thiện chất lợng không khí gần các nh máy phát thải lu huỳnh v trạm phát điện có thể lm căng thẳng thêm vấn đề tích tụ axit xa hơn theo chiều gió. Để hỗ trợ cho việc tiêu tán các chất ôxit lu huỳnh từ khu vực sản xuất, nhiều nh máy v xí nghiệp đã xây những ống khói lớn để thải các chất ô nhiễm thật cao bên trên mực mặt đất (hình 14.4). ý 519 http://www.ebook.edu.vn tởng đằng sau các ống khói ny l bằng cách thải khói ở cao bên trên bề mặt, các hợp chất lu huỳnh sẽ bị mang đi những khoảng cách khá xa xuôi theo gió trớc khi lắng xuống mặt đất. Mặc dù những ống khói ny đã thnh công trong việc lm suy giảm nồng độ lu huỳnh ở gần các nguồn thải, chúng có một hệ quả không dự định l lm cho các hợp chất lu huỳnh bị mang đi những khoảng cách xa hng trăm km xuôi theo gió, ở đó chúng tái phản ứng để hình thnh kết lắng axit. Nh vậy, vấn đề axit trên miền đông nớc Mỹ v Canađa do các chất ô nhiễm đợc vận chuyển đến, chứ không phải phát sinh ở địa phơng. Điều ny đã dẫn đến nhiều năm kiện tụng giữa các bang ở miền Trung Tây v Đông Bắc v giữa Hoa Kỳ v Canađa. Hình 14.3. Giáng thủy axit l một vấn đề lớn ở miền đông của Bắc Mỹ. Trên bản đồ biểu diễn độ pH trung bình của giáng thủy. Giá trị pH thấp thể hiện độ axit cao hơn. Để so sánh, độ pH của n~ớc m~a bình th~ờng l 5,6. Khoai tây có pH gần bằng 4,2 Mặc dù phần lớn tích tụ axit ở miền đông của Bắc Mỹ liên quan tới các hợp chất của lu huỳnh, nhng đối với những vùng khác thì tình hình không phải bao giờ cũng nh vậy. Một vi tích tụ axit, đặc biệt tại miền tây nớc Mỹ v Canađa, liên quan với các hợp chất từ nitơ v ôxy. 520 http://www.ebook.edu.vn Hình 14.4. Những ống khói trên các nh máy sản xuất v phát điện đ~ợc thiết kế để xả phát thải ra xa nguồn. Đáng tiếc, các chất ô nhiễm đ~ợc gió mang đi xuôi gió hng trăm km rồi tích tụ axit trầm trọng hơn Các ôxit nitơ (NO x ) Các ôxit nitơ l những hợp chất gồm các nguyên tử nitơ v ôxy. Hai hợp chất quan trọng nhất trong số đó hình thnh một dạng ô nhiễm không khí l ôxit nitric (NO) v điôxit nitơ (NO 2 ). Cùng với nhau, hai chất khí ny thờng đợc gọi chung l NO x . NO l một chất khí không độc, không mu v không mùi, hình thnh tự nhiên từ các quá trình sinh học trong đất v nớc. Mặc dù hng triệu tấn vật liệu xâm nhập vo khí quyển mỗi năm, chất ny có hoạt tính cao v phân hủy rất nhanh. NO còn đợc hình thnh nh một phụ phẩm của quá trình đối cháy ở nhiệt độ cao liên quan tới các động cơ ô tô, công nghiệp chế tạo máy v sản xuất điện năng. Tầm quan trọng chủ yếu của NO về phơng diện chất lợng không khí l nó bị ôxy hoá để tạo thnh NO 2 , một hợp phần chính của khói ở nhiều nơi. NO 2 l chất khí độc, nó lm cho không khí ô nhiễm chuyển từ mu quen thuộc sang mu nâu đỏ (hình 14.5) v có mùi cay cay. Nó l một thnh phần quan trọng trong ô nhiễm không khí, trong đó nó l chất khí tơng đối độc, ăn mòn v tham gia vo các quá trình chuyển hoá, góp phần tạo ra tích tụ axit v các chất ô nhiễm thứ sinh. Cũng nh với NO, NO 2 phân hủy rất dễ dng v kết quả l nồng độ NO 2 ở các vùng đô thị có xu hớng tăng v giảm tùy theo các điều kiện giao thông bằng xe hơi. Ngoi ra, sự phân rã nhanh của NO 2 ngăn cản không tạo ra nồng độ cao ở các vùng nông thôn bao quanh các khu vực nguồn thải. Giống nh các hợp chất của lu huỳnh, các ôxit nitơ có thể gây ra những bệnh phổi nghiêm trọng. Các nghiên cứu y khoa đã cho biết rằng NO 2 rất dễ vợt qua cuống phổi v gây viêm các mô ở bên trong phổi. Những thử nghiệm trong phòng thí nghiệm chứng minh động vật bị tổn thơng phổi nặng v giảm đề kháng viêm nhiễm khi tiếp xúc với mức nồng độ NO 2 cao. 521 [...]... đô thị Các đảo nhiệt v dấu hiệu của biến đổi khí hậu Đến nay, ai cũng đã nghe nhiều b n luận về khả năng biến đổi khí hậu do hệ quả phát thải nhân tạo các khí nh kính Nhiều nh khoa học khí quyển cho rằng sự biến đổi n y đã bắt đầu diễn ra Để củng cố nhận định n y, họ viện dẫn sự nóng lên đồng thời từ 0,3 đến 0,6oC diễn ra từ cuối thế kỷ 19 tại các trạm thời tiết có quan trắc từ hơn một thế kỷ tr ớc đây... Los Angeles n y th ờng liên quan với không khí khô 52 2 http://www.ebook.edu.vn 1 4-2 Tiêu điểm môi tr ờng: Biện pháp ngăn chặn ô nhiễm không khí Những quy chế đ ợc xây dựng nhằm cải thiện chất l ợng không khí đã có ảnh h ởng đáng kể tới đời sống con ng ời ở Mỹ v Canađa Mặc dù cho tới những năm 1 950 ch a ra đời những quy chế liên bang về ô nhiễm không khí ở Mỹ, một số th nh phố v bang đã có các luật điều... nhiều số liệu thu đ ợc từ các trạm thời tiết th nh phố, m phần lớn các th nh phố có các trạm thời tiết hoạt động lâu đã đã phát triển đáng kể trong thế kỷ vừa qua Vì vậy, chúng ta phải đối mặt với vấn đề về các đảo nhiệt đô thị phát triển ảnh h ởng tới dữ liệu, có nghĩa l các quan trắc từ các vùng th nh thị rộng lớn không đại diện cho khu vực xung quanh Các kh khoa học khí quyển đã nhận thức đ ợc nguồn... chế hóa ở qui mô địa ph ơng Bắt đầu từ năm 1 955 , chính phủ 53 4 http://www.ebook.edu.vn Mỹ bắt đầu đ a ra những điều luật để cải thiện chất l ợng không khí trên to n quốc v giảm thiểu số l ợng các vấn đề sức khỏe chính xuất phát từ ô nhiễm không khí Đạo luật Không khí sạch nguyên thủy v những điều khoản bổ sung đã có một tác động mạnh tới chất l ợng không khí Luật n y đã đòi hỏi hình th nh những cơ quan... nhiễm đã tiết giảm một cách mạnh mẽ, thì nhiều th nh phố ở Mỹ vẫn ch a đạt đ ợc các mục tiêu không khí sạch L ợng chất ô nhiễm không khí không phụ thuộc ho n to n v o các hoạt động con ng ời; những điều kiện khí quyển cũng ảnh h ởng tới sự tiêu tán các chất ô nhiễm Nếu gió thổi mạnh v thay đổi h ớng gió liên tục, chất ô nhiễm đ ợc phân tán trên một diện tích lớn hơn v nồng độ ô nhiễm giảm Không khí không... của hoạt động con ng ời kết hợp lại để l m tăng nhiệt độ Nhiệt độ tăng nh vậy đ ợc ghi nhận rõ nhất v o các giờ buổi tối v ban đêm v trong mùa đông Đến nay chúng ta đã xem xét những quá trình tự nhiên hình th nh nên thời tiết h ng ng y, v những ph ơng pháp m ng ời ta phân tích, dự báo v l m thay đổi các tình huống Hai ch ơng còn lại của sách n y đề cập đến trạng thái d i hạn của khí quyển khí hậu. .. ơng, một số khác - liên quan tới những hoạt động diễn ra trong địa ph ơng Nh ng quan trọng nhất l kích th ớc v mật độ dân c http://www.ebook.edu.vn 52 7 của đô thị, các th nh phố lớn, mật độ dân c cao thì có hiệu ứng đảo nhiệt lớn nhất Hình 14. 8 minh họa quan hệ gdân số của các th nh phố Bắc Mỹ v chênh lệch nhiệt độ đô thị - nông thôn cực đại (trục ho nh biểu diễn theo thang logarit) Hình 14. 8 Các đảo nhiệt... mặt trong khí quyển thông qua các quá trình tự nhiên, gồm cả phát thải v phân hủy của thực v động vật Tại n ớc Mỹ, các hoạt động công nghiệp tạo ra tỉ phần lớn nhất các hyđrocacbon nhân tạo, trong đó xe cộ cũng đóng góp một phần quan trọng Sự phát thải liên quan với ô tô sinh ra chủ yếu do quá trình chất đốt nhiên liệu không triệt để v sự bốc hơi của dầu lửa (th ờng xảy ra khi nạp các bình khí) Ngay... (ch ơng 6) ảnh h ởng tới chuyển động thăng v quá trình hình th nh mây, đồng thời nó còn ảnh h ởng tới chuyển động thẳng đứng của các chất ô nhiễm Hãy nhớ lại rằng khi nhiệt độ không khí giảm chậm theo độ cao (hoặc khi tăng theo độ cao), không khí coi l ổn định Không khí ổn định cản trở sự di chuyển thẳng đứng v l m cho nồng độ ô nhiễm cao hơn gần bề mặt Ng ợc lại, không khí bất ổn định kích thích sự... hậu Ch ơng 15 xét các tình huống tổng thể trên Trái Đất, còn ch ơng 16 xem xét những biến đổi trong quá khứ v tiềm năng trong t ơng lai của khí hậu Câu hỏi kiểm tra 1 Hãy giải thích sự khác nhau giữa các chất ô nhiễm nguyên sinh v thứ sinh 2 Các hạt khí quyển l gì v chúng hình th nh trong khí quyển nh thế n o? 3 Nêu hai quá trình chính có tác dụng loại bỏ các hạt khỏi khí quyển 4 PM10 v PM2 ,5 l gì? Một . London, nớc Anh, trong các ngy 5- 9 /12/1 952 , đây có lẽ l vụ ô nhiễm không khí nổi tiếng nhất trong lịch sử. Trong thời gian 5 ngy ny, một tổ hợp giữa bầu không khí tù đọng, ẩm thấp v việc đốt. 45 phút; chết trong 2-3 giờ Đau đầu, hoa mắt, buồn nôn trong 20 phút; chết trong 1 giờ Đau đầu, hoa mắt, buồn nôn trong 5- 1 0 phút; chết trong 2 5- 3 0 phút Đau đầu, hoa mắt, buồn nôn trong 1-2 . http://www.ebook.edu.vn Chơng 14 Tác động con ngời: Ô nhiễm khí quyển v các đảo nhiệt Với 18 triệu dân v 3 ,5 triệu xe hơi, phần lớn số xe hơi ny không đợc trang bị các thiết