Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện nay môi trường là vấn đề nóng bỏng và cấp bách, không chỉ của một quốc gia mà là vấn đề toàn cầu, không chỉ riêng cho các nhà khoa học mà là của tất cả mọi người. Sinh thái, tài nguyên, môi trường đã và đang bị phá hủy một cách nghiêm trọng từng ngày, từng giờ với tốc độ rất nhanh chóng. Những vấn đề môi trường đang ở mức độ báo động ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng trong những năm gần đây là: thiếu nước sạch, ô nhiễm không khí, ô nhiễm lương thực, suy thoái chất lượng đất… Trước những hiện trạng trên, để phát triển bền vững thì hoạt động bảo vệ môi trường là cần thiết. Điều tiên quyết để bảo vệ môi trường đúng khoa học và hợp lý là phải hiểu biết những khái niệm cơ bản về môi trường và bản chất của quá trình ô nhiễm trong môi trường. Môi trường là một lĩnh vực rộng lớn với nhiều khía cạnh khác nhau. Môn học này giới thiệu các khái niệm cơ bản nhất xoay quanh hiện tượng ô nhiễm môi trường và các hệ quả của quá trình này.
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn MỤC LỤC BÀI MỞ ĐẦU 3 I. MỤC TIÊU, Ý NGHĨA MÔN HỌC Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 3 1. Mục tiêu môn học 3 2. Nội dung môn học 3 3. Tài liệu tham khảo 3 II. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 3 1. Môi trường và các thành phần môi trường 3 1.1. Khái niệm môi trường 3 1.2. Chức năng của môi trường 4 2. Khái niệm ô nhiễm môi trường 6 3. Một số vấn đề liên quan 8 III. KIẾN THỨC CHUNG 9 1. Nguồn thải và đặc tính của nguồn thải 9 2. Các quá trình cơ bản trong môi trường 10 2.1. Các quá trình vật lý xảy ra với chất ô nhiễm trong môi trường 11 2.2. Các quá trình hóa học xảy ra với chất ô nhiễm trong môi trường 16 2.3. Các quá trình sinh học xảy ra với các chất ô nhiễm trong môi trường 17 2.4. Đặc điểm của chất ô nhiễm quyết định loại và mức độ các quá trình diễn ra với chất đó.18 20 CHƯƠNG I. Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 20 I. Bản chất tự nhiên của khí quyển 20 1.1. Thành phần tự nhiên của khí quyển 20 1.2. Cấu trúc của khí quyển 21 II. Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 22 2.1. Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường không khí 22 2.1.1. Các vật chất gây ô nhiễm dạng hạt 23 2.1.2. Các chất khí gây ô nhiễm 25 2.1.3. Tiếng ồn 30 2.1.4. Phóng xạ 38 2.1.5. Nhiệt 43 2.2. Lan truyền ô nhiễm trong môi trường không khí 44 2.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến lan truyền chất ô nhiễm 44 2.2.2. Giới thiệu một số mô hình tính toán lan truyền chất ô nhiễm 52 III. MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TỚI MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 59 3.1. Vấn đề môi trường toàn cầu 59 3.1.1. Hiệu ứng nhà kính và sự biến đổi khí hậu toàn cầu 59 3.1.2. Mưa axít 64 3.1.3. Suy giảm tầng Ozon 67 e. Bảo vệ tầng Ôzôn 69 3.2. Ô nhiễm không khí do một số hoạt động phát thải điển hình 69 IV. GIỚI THIỆU MỘT SỐ TIÊU CHUẨN, QUY CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 69 CHƯƠNG II – Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC 70 1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC 70 1.1. Đặc điểm của nước ngầm 70 1.1.1. Thành phần của nước ngầm 70 1.1.2. Sự nhiễm bẩn nước ngầm 72 1.2. Đặc điểm của nước mặt 73 1.2.1. Độ truyền quang của ánh sáng vào môi trường nước 74 1.2.2. Sự phân tầng của thủy vực 75 1.2.3. Phân vùng tự nhiên trong thủy vực 77 1 Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn 1.3. Đặc điểm của nước thải 80 1.3.2. Nước thải công nghiệp 84 2. CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 90 2.1. Các thông số vật lý môi trường nước 90 2.1.1. Nhiệt độ của nước 90 2.1.2. Độ đục/độ trong của nước 91 2.1.3. Độ màu của nước 91 2.1.4. Độ mùi của nước 92 2.1.5. Vị của nước 92 2.1.6. Chất rắn trong nước 93 2.2. Các thông số hóa học môi trường nước 96 2.2.1. Thế pH 96 2.2.4. Nhóm các chất khí trong nước 99 a. Oxy hòa tan (DO - Disolved Oxygen) 99 b. Khí cacbonic (cacbon dioxyt – CO2) 102 c. Hydro sunphit (H2S) 106 d. Metan (CH4) 107 2.2.5. Nhóm thông số nhu cầu oxy của nước 107 a. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD - Biochemical Oxy Demand) 107 b. Nhu cầu oxy hóa học (COD – Chemical Oxygen Demand) 109 a. Các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học (các chất tiêu thụ oxy) 111 b. Các chất hữu cơ bền vững 112 2.2.7. Nhóm các chất vô cơ trong nước 115 a. Các chất dinh dưỡng vô cơ hòa tan 116 b. Các ion liên quan đến áp suất thẩm thấu 120 c. Các kim loại và á kim loại quan trọng khác 123 4.3. Các thông số sinh học môi trường nước 128 3. QUÁ TRÌNH VẬN CHUYỂN VÀ CHUYỂN HÓA CHẤT GÂY Ô NHIỄM TRONG NƯỚC132 Quá trình tự làm sạch 132 3.1.1. Quá trình pha loãng 132 3.1.2. Quá trình lắng đọng 133 3.1.3. Khả năng tự làm sạch hoá học của nước 133 3.1.4. Khả năng tự làm sạch hoá sinh của nước 133 4. MỘT SỐ VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC 133 4.1. Hiện tượng phú dưỡng nguồn nước 133 4.2. Phát thải ô nhiễm tại một số hoạt động điển hình 136 5. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TIÊU CHUẨN, QUY CHUẨN HIỆN HÀNH 136 5.1. Đối với nước cấp sinh hoạt 136 5.2. Đối với nước tự nhiên 136 5.3. Đối với nước thải 136 Nguồn: Alloyway và Fergusson (1990)[10] 145 Bảng 3.5:Hàm lượng một số KLN trong nước thải ở một số khu vực 146 (mg/kg) 146 Quá trình chuyển hóa các kim loại nặng trong đất 147 2 Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn BÀI MỞ ĐẦU I. MỤC TIÊU, Ý NGHĨA MÔN HỌC Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 1. Mục tiêu môn học Hiện nay môi trường là vấn đề nóng bỏng và cấp bách, không chỉ của một quốc gia mà là vấn đề toàn cầu, không chỉ riêng cho các nhà khoa học mà là của tất cả mọi người. Sinh thái, tài nguyên, môi trường đã và đang bị phá hủy một cách nghiêm trọng từng ngày, từng giờ với tốc độ rất nhanh chóng. Những vấn đề môi trường đang ở mức độ báo động ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng trong những năm gần đây là: thiếu nước sạch, ô nhiễm không khí, ô nhiễm lương thực, suy thoái chất lượng đất… Trước những hiện trạng trên, để phát triển bền vững thì hoạt động bảo vệ môi trường là cần thiết. Điều tiên quyết để bảo vệ môi trường đúng khoa học và hợp lý là phải hiểu biết những khái niệm cơ bản về môi trường và bản chất của quá trình ô nhiễm trong môi trường. Môi trường là một lĩnh vực rộng lớn với nhiều khía cạnh khác nhau. Môn học này giới thiệu các khái niệm cơ bản nhất xoay quanh hiện tượng ô nhiễm môi trường và các hệ quả của quá trình này. 2. Nội dung môn học Môn học trang bị những kiến thức cơ bản về ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí, thực phẩm bao gồm các đối tượng: • Nguồn gốc, nguyên nhân của ô nhiễm môi trường • Các tác nhân ô nhiễm, cơ chế cơ bản của các tác nhân ô nhiễm khi đưa vào môi trường • Quá trình lan truyền các chất ô nhiễm trong môi trường • Tác hại của các chất ô nhiễm đối với môi trường và sinh vật • Các tiêu chí đánh giá ô nhiễm môi trường 3. Tài liệu tham khảo a. Tài liệu bắt buộc 1. Phạm Ngọc Đăng, Môi trường không khí, NXB KHKT, Hà Nội, 1997. 2. Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, NXB Khoa học kỹ thuật, 2001 3. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 4. Lê Văn Khoa, Sinh thái và môi trường đất, NXB ĐHQGHN. 2004. 5. Lê Huy Bá, Độc học môi trường cơ bản, Đại học Quốc gia Hồ Chí Minh 6. Trần Hiếu Nhuệ, Quản lý chất thải rắn, NXBKHKT b. Tài liệu tham khảo 1. Enviromental and Pollution science, second edition, Ian L. Pepper, Ph.D. 2. Theory and practice of water and wastewater treatment. Ronald L.Droste II. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1. Môi trường và các thành phần môi trường 1.1. Khái niệm môi trường Theo luật Bảo vệ môi trường, 2005, Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật. Như vậy, Môi trường bao gồm các yếu tố vật chất tự nhiên hoặc nhân tạo, lý học, hóa học, sinh học, kinh tế - xã hội cùng tồn tại trong một không gian bao quanh con người. Các yếu tố này có mối quan hệ mật thiết, tương tác lẫn nhau và tác động lên từng cá thể hay cả cộng đồng cùng tồn tại và phát triển. 3 Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn Thành phần môi trường là yếu tố vật chất tạo thành môi trường như đất, nước, không khí, âm thanh, ánh sáng, sinh vật, hệ sinh thái và các hình thái vật chất khác. Môi trường gồm nhiều thành phần khác nhau trong đó mỗi thành phần môi trường là một môi trường với đầy đủ ý nghĩa của nó. Ví dụ đất là một thành phần của môi trường sinh thái nhưng chính đất lại là một môi trường gọi là môi trường đất, trong môi trường đất cũng có đầy đủ các thành phần như: vật chất vô sinh, hữu sinh, các thành phần vật lý, hóa học và sinh học… Môi trường tự nhiên bao gồm các yếu tố thiên nhiên như vật lý, hóa học, sinh học… tồn tại khách quan ngoài ý muốn của con người và chịu sự chi phối một cách gián tiếp thông qua các hoạt động của con người. Môi trường nhân tạo bao gồm những nhân tố vật lý, hóa học, sinh học, xã hội… do con người tạo ra và chịu sự chi phối trực tiếp của con người Môi trường xã hội bao gồm các mối quan hệ giữa con người với con người tạo ra sự thuận lợi hoặc trở ngại cho sự tồn tại và phát triển của cá nhân, cộng đồng con người. Về mặt vật lý, Trái đất được chia làm 3 quyển vô sinh: khí quyển, thủy quyển và địa quyển (thạch quyển), chúng được cấu tạo bởi các vật chất (vô cơ và hữu cơ) và năng lượng (thế năng, cơ năng, hóa năng, quang năng…) Ngoài ra còn có một quyển sinh học là sinh quyển bao gồm các cơ thể có sự sống và các thành phần vô sinh tạo nên môi trường sống của các cơ thể này. Sinh quyển tồn tại song song và đan xen trong các quyển vô sinh còn lại. Do ảnh hưởng của con người đến môi trường sống là khá lớn và ngày càng mở rộng hơn, sâu sắc hơn nên hiện nay còn có quan điểm chia môi trường ra thành năm quyển (trong đó có thêm Nhân sinh quyển). Thạch quyển là lớp vỏ trái đất có độ dày 60 – 70 km trên phần lục địa và 2 – 8 km dưới đáy đại dương. Tính chất vật lý và thành phần hóa học của thạch quyển tương đối ổn định có vai trò làm nền tảng cho sự phát triển của sinh vật và con người trên trái đất. Trong đó, địa quyển bao gồm lớp đất mỏng trên bề mặt của thạch quyển, là nơi các hoạt động sống diễn ra mạnh mẽ nhất. Thủy quyển là phần nước tồn tại trên trái đất bao gồm ao, hồ, sông, suối, kênh rạch, biển, đại dương, nước ngầm và các dạng tồn tại khác của nước như băng tuyết, hơi nước. Với tổng lượng nước 1.454,7 triệu km khối, lượng nước này nếu phân bố đều trên bề mặt trái đất sẽ tạo nên một lớp nước dày 30 – 40 cm bao gồm nước ngọt, nước mặn và nước lợ. Thủy quyển đóng vai trò quan trọng không thể thiếu trong cuộc sống của sinh vật sống và cân bằng khí hậu. Khí quyển là lớp không khí bao quanh Trái đất, có giới hạn từ mặt đất đến nơi cuối cùng có sự tồn tại của các chất khí ở mật độ rất thấp. Khí quyển đóng vai trò quan trọng trong duy trì sự sống, quyết định tính chất khí hậu… trên Trái đất. Sinh quyển bao gồm các cơ thể sống, một phần của thạch quyển (chủ yếu là địa quyển), thủy quyển và khí quyển tạo nên môi trường sống cho sinh vật. Nói cách khác, sinh quyển là môi trường mà tại đó tồn tại sự sống. Tuy nhiên, khác với các quyển vật lý vô sinh, trong sinh quyển, ngoài vật chất và năng lượng còn chứa một nguồn tài nguyên đặc biệt – tài nguyên thông tin về cấu trúc, cơ chế tồn tại và phát triển của sự sống… Dạng thông tin phức tạp và phát triển cao nhất chính là trí tuệ của con người, đó là dạng tài nguyên có tác động ngày càng mạnh mẽ tới sự tồn tại và phát triển của Trái đất. 1.2. Chức năng của môi trường Các chức năng cơ bản của môi trường: đối với một cá thể con người cũng như đối với toàn bộ nhân sinh quyển, môi trường có 3 chức năng cơ bản: a. Môi trường là không gian sống của con người Trong cuộc sống của mình con người cần một phạm vi không gian nhất định để sống và hoạt động, đồng thời với đó là đòi hỏi không gian đó phải đảm bảo một chất lượng nhất định cho sự sống của con người. Trái đất, một bộ phận môi trường gần gũi nhất của loài người trong hàng trăm triệu năm qua không hề thay đổi về 4 Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn độ lớn trong khi đó dân số loài người trên Trái đất lại tăng lên theo cấp số nhân. Do đó, diện tích bình quân đầu người giản sút nhanh chóng qua thời gian. Bảng 1. Quá trình tăng trưởng dân số và thu hẹp diện tích bình quân đầu người trên Thế giới Năm -10 6 -10 5 -10 4 0 1650 1840 1930 1994 2010 Dân số (triệu người) 0,125 1 5 200 545 1000 2000 5000 7000 Diện tích (ha/người) 120000 15000 3000 75 27,5 15 7,5 3 1,88 Trung bình mỗi người một ngày cần khoảng 4 m 3 không khí để thở, 2,5 lít nước để uống và một lượng lương thực, thực phẩm ương ứng 2.000 – 2.400 calo. Đồng thời với sự hạn chế không gian sống là sự căng thẳng về phân bố không đều trong mật độ dân số. Tại các khu vực đô thị, khu công nghiệp, khu vực thâm canh nông nghiệp lâu đời, diện tích đất bình quân trên đầu người chỉ bằng 1% đến 0,1% giá trị trung bình toàn thế giới. Dân số đông và mật độ dân số lớn dẫn tới mất ổn định xã hội, suy giảm chất lượng cuộc sống (chăm sóc trẻ em, giáo dục, y tế, tội phạm và tệ nạn xã hội…) Ngoài ra, căn cứ vào từng mục đích tiếp cận khác nhau có thể chia chức năng không gian sống của môi trường ra thành: - Chức năng xây dựng: mặt bằng, nền móng cho các kiến trúc hạ tầng, đô thị, khu dân cư - Chức năng vận tải: cung cấp mặt bằng, khoảng không gian, nền móng giao thông, đường bộ, đường thủy, đường hàng không để di chuyển người, hàng hóa và các vật liệu khác. - Chức năng sản xuất: cung cấp mặt bằng cho sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp, công nghiệp - Chức năng vui chơi, giải trí, giá trị thẩm mỹ Con người đòi hỏi không gian sống không chỉ về mặt phạm vi mà còn về mặt chất lượng. Không gian sống có chất lượng cao trước hết phải sạch sẽ, tinh khiết và an toàn. Ví dụ, không khí, đất, nước tiếp xúc hoặc được con người sử dụng phải ít chứa chất bẩn, chất độc hại với sức khỏe con người, tiếp đó phải thỏa mãn thẩm mỹ, tâm lý của con người. Đây là một yêu cầu ngày càng quan trọng khi chất lượng cuộc sống càng ngày càng cao. b. Môi trường là nơi cung cấp tài nguyên Môi trường là nơi con người khai thác các nguồn lực về vật liệu, năng lượng cần thiết cho cuộc sống của mình. Tất cả các nền sản xuất từ thô sơ, lạc hậu nhất như săn bắt, hái lượm đến công nghệ cao hơn trong nông nghiệp, công nghiệp… đều phải sử dụng các tài nguyên thiên nhiên như đất, nước, không khí, khoáng sản, năng lượng… từ những thành phần cấu thành lên Trái đất. Con người đã và đang tiến hành khảo sát, thăm dò, khai thác các tài nguyên tiềm tàng trong lòng đất, dưới biển sâu, trên các hành tinh khác. Với sự phát triển của nền văn minh con người, những tài nguyên không tái tạo càng ngày càng suy giảm. Để khắc phụ tình trạng này, những nghiên cứu phát triển nguyên liệu mới, nhiên liệu thay thế… được tiến hành nhưng cũng sử dụng những tiềm năng sẵn có trong môi trường xung quanh. Tài nguyên trong môi trường gồm có nhiều loại trong đó có thể phân ra hai nhóm chính: tài nguyên thiên nhiên và tài nguyên con người. Tài nguyên thiên nhiên là những tài nguyên có sẵn trong tự nhiên mà con người có thể khai thác, sử dụng vào những mục đích nhất định: đất, nước, rừng, khoáng sản, năng lượng… Tài nguyên con người là sức lao động, trí tuệ, thể chế xã hội, tập quán, tín ngưỡng… đêm lại cho xã hội khả năng duy trì và phát triển hơn. 5 Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn Phân chia theo phương thức sử dụng tài nguyên thiên nhiên, ta chia ra: tài nguyên vật liệu (là tài nguyên tồn tại ở dạng vật chất, được sử dụng là nguyên liệu cho quá trình sản xuất và các hoạt động khác của con người), tài nguyên năng lượng (năng lượng từ Mặt trời, địa nhiệt và năng lượng hạt nhân) và tài nguyên thông tin. Chính vì việc sử dụng tài nguyên cho các mục đích phát triển của con người và cách thức phân loại tài nguyên như trên, nhiều tài liệu còn đưa: Chức năng thông tin là một chức năng cơ bản của môi trường. Phân chia theo khả năng tái tạo, tài nguyên gồm có loại tái tạo được (có thể phục hồi sau một khoảng thời gian nhất định hoặc vô hạn) và loại không tái tạo được (hữu hạn, không thể phục hồi được hoặc có thể phục hồi nhưng trong thời gian rất dài). Khoa học công nghệ tiến bộ tạo ra được nhiều vật liệu nhân tạo sử dụng những nguyên liệu sẵn có nhưng tạo ra những sản phẩm chưa từng có trong tự nhiên đã đưa nhân loại tiến một bước dài trong sự phát triển. Tuy nhiên, một số trường hợp lại gây nên những vấn đề nghiêm trọng cho môi trường như thời gian phân hủy kéo dài của các vật liệu nhân tạo, độc tính và khả năng tác động của các hóa chất nhân tạo cao hơn gấp nhiều lần so với những chất độc từng có trong tự nhiên. Đó cũng là một trong những vấn đề môi trường được quan tâm hiện nay. c. Môi trường là nơi chứa đựng và đồng hóa phế thải Trong sử dụng nguyên liệu, năng lượng trong cuộc sống sinh hoạt và sản xuất của con người, hiệu suất không bao giờ đạt 100%, nói cách khác con người luôn luôn tạo ra phế thải từ các hoạt động của mình. Phế thải tạo ra do sinh hoạt và sản xuất đi vào môi trường và môi trường chính là nơi chứa đựng các phế thải đó. Trong các xã hội chưa công nghiệp hóa với mật độ dân số thấp, phế thải thường được tái sử dụng (chất bài tiết được dùng làm phân bón; thức ăn thừa, nông lâm sản trước và sau chế biến được tận dụng làm thức ăn gia súc; các vật liệu từ hữu cơ đến vô cơ đều có những phương thức khác nhau để trở thành nguyên liệu cho một quá trình khác). Những phế thải không được tái sử dụng trong một thời gian dài sẽ được các quá trình hóa – sinh học trong tự nhiên đưa trở lại dạng có thể dùng làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất mới. Trong xã hội công nghiệp hóa với mật độ dân số cao, lượng phế thải thường rất lớn, theo đó nơi chứa thường không đủ và càng không đủ để các quá trình tự nhiên xử lý chúng. Vấn đề không có nơi chứa và xử lý phế thải trở thành những vấn đề căng thẳng của môi trường. Khả năng tiếp nhận và đồng hóa phế thải do con người và các hoạt động khác đưa vào môi trường còn được gọi là khả năng nền. Nếu lượng thải lớn hơn khả năng nền, môi trường sẽ bị tác động. Từ chức năng cơ bản về khả năng chứa và đồng hóa của môi trường, ta có khái niệm về sức chịu tải của môi trường. Trong đó, Sức chịu tải của môi trường là giới hạn cho phép mà môi trường có thể tiếp nhận và hấp thụ các chất gây ô nhiễm 2. Khái niệm ô nhiễm môi trường a. Ô nhiễm môi trường Theo Luật bảo vệ môi trường, 2005: Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật. (Điều 3.6) Ô nhiễm môi trường còn được hiểu là việc chuyển các chất thải hoặc năng lượng vào môi trường đến mức có khả năng gây hại đến sức khoẻ con người, đến sự phát triển sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi trường. Các tác nhân ô nhiễm bao gồm các chất thải ở dạng khí (khí thải), lỏng (nước thải), rắn (chất thải rắn) chứa hoá chất hoặc tác nhân vật lý, sinh học và các dạng năng lượng như nhiệt độ, bức xạ. Tuy nhiên, môi trường chỉ được coi là bị ô nhiễm nếu trong đó hàm lượng, nồng độ hoặc cường độ các tác nhân trên đạt đến mức có khả năng tác động xấu đến con người, sinh vật và vật liệu. Ô nhiễm môi trường là sự thay đổi trực tiếp hay gián tiếp các thành phần và đặc tính của bất kỳ thành phần nào của môi trường hay toàn bộ môi trường vượt quá mức cho phép (đã được quy định). Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường có thể do các hoạt động nhân tạo của con người hoặc các quá trình tự nhiên. Để đánh giá 6 Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn mức độ ô nhiễm có thể: dựa vào tình trạng sức khỏe và bệnh tật của con người và của sinh vật hay dựa vào các thang đo tiêu chuẩn chất lượng môi trường. b. Chất ô nhiễm Chất thải là vật chất ở thể rắn, lỏng, khí được thải ra từ sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc hoạt động khác. (Luật bảo vệ môi trường, 2005 Điều 3.10) Chất thải nguy hại là chất thải chứa yếu tố độc hại, phóng xạ, dễ cháy, dễ nổ, dễ ăn mòn, dễ lây nhiễm, gây ngộ độc hoặc đặc tính nguy hại khác. (Luật bảo vệ môi trường, 2005 Điều 3.11) Chất gây ô nhiễm là chất hoặc yếu tố vật lý khi xuất hiện trong môi trường thì làm cho môi trường bị ô nhiễm. (Luật bảo vệ môi trường, 2005 Điều 3.9) Chất độc là bất kỳ chuất nào có thể gây ra các hiệu ứng xấu thậm chí gây tử vong cho người, sinh vật và hệ sinh thái (theo Lê Huy Bá, 2006). Chất độc phân theo đặc tính sinh học bao gồm độc chất (toxicant – tác nhân hóa học gây độc đến sinh vật) và độc tố (toxin – vai trò và bản chất của chất độc đó). Chất độc phân theo bản chất bao gồm chất độc bản chất (là những chất gây độc ở liều lượng rất nhỏ) và chất độc liều lượng (là những chất không gây độc ở liều lượng nhỏ). Chất độc phân chia theo tính năng gây độc bao gồm độc cấp tính (nguy cấp, có thể gây chết hoặc gây ảnh hưởng ngắn hạn, thức thời) hoặc dạng mãn tính (âm ỷ tồn tại trong cơ thể và quần xã sinh vật trong thời gian dài, gây ra những tác động trong một khoảng thời gian rất lâu sau khi nhiễm). Trên thực tế, phần lớn các chất ô nhiễm quan trọng trong môi trường đều có tính độc. c. Tiêu chuẩn, quy chuẩn chất lượng môi trường Tiêu chuẩn môi trường là giới hạn cho phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, về hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền quy định làm căn cứ để quản lý và bảo vệ môi trường. (Luật bảo vệ môi trường, 2005 Điều 3.5) Tất cả các tổ chức, cá nhân phải tuân thủ tiêu chuẩn môi trường do Nhà nước công bố bắt buộc áp dụng (Điều 8, Luật bảo vệ môi trường, 2005). Chính phủ quy định thẩm quyền, trình tự, thủ tục xây dựng, ban hành và công nhận tiêu chuẩn môi trường quốc gia phù hợp với quy định của pháp luật về tiêu chuẩn hóa. Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố, quy định lộ trình áp dụng, hệ số khu vực, vùng, ngành cho việc áp dụng tiêu chuẩn môi trường quốc gia phù hợp với sức chịu tải của môi trường. Việc điều chỉnh tiêu chuẩn môi trường quốc gia được thực hiện năm năm một lần; trường hợp cần thiết, việc điều chỉnh một số tiêu chuẩn không còn phù hợp, bổ sung các tiêu chuẩn mới có thể thực hiện sớm hơn (Điều 13.3, Luật bảo vệ môi trường, 2005). Tiêu chuẩn môi trường (TCVN)bao gồm các nội dung (Điều 9, Luật bảo vệ môi trường, 2005): 1. Cấp độ tiêu chuẩn. 2. Các thông số về môi trường và các giá trị giới hạn. 3. Đối tượng áp dụng tiêu chuẩn. 4. Quy trình, phương pháp chỉ dẫn áp dụng tiêu chuẩn. 5. Điều kiện kèm theo khi áp dụng tiêu chuẩn. 6. Phương pháp đo đạc, lấy mẫu, phân tích. Hiện nay, hệ thống tiêu chuẩn môi trường quốc gia bao gồm tiêu chuẩn về chất lượng môi trường xung quanh và tiêu chuẩn về chất thải: Tiêu chuẩn về chất lượng môi trường xung quanh quy định giá trị giới hạn cho phép của các thông số môi trường phù hợp với mục đích sử dụng thành phần môi trường, bao gồm hai loại thông số: Giá trị tối thiểu của các thông số môi trường bảo đảm sự sống và phát triển bình thường của con người, sinh vật; Giá trị tối đa cho phép của các thông số môi trường có hại để không gây ảnh hưởng xấu đến sự sống và phát triển bình thường của con người, sinh vật (Điều 12, Luật bảo vệ môi trường, 2005). Tiêu chuẩn về chất thải phải quy định 7 Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn cụ thể giá trị tối đa các thông số ô nhiễm của chất thải bảo đảm không gây hại cho con người và sinh vật. Thông số ô nhiễm của chất thải được xác định căn cứ vào tính chất độc hại, khối lượng chất thải phát sinh và sức chịu tải của môi trường tiếp nhận chất thải. Thông số ô nhiễm quy định trong tiêu chuẩn về chất thải phải có chỉ dẫn cụ thể các phương pháp chuẩn về lấy mẫu, đo đạc và phân tích để xác định thông số đó (Điều 13, Luật bảo vệ môi trường, 2005). 3. Một số vấn đề liên quan a. Quá trình nhiễm bẩn Quá trình nhiễm bẩn là một quá trình suy thoái môi trường trong đó có sự xuất hiện của một chất, một thành phần môi trường không có trong tự nhiên hoặc với nồng độ vượt quá nồng độ vốn có trong tự nhiên. Chất nhiễm bẩn (contaminant) là một chất do con người tạo ra từ các hoạt động sống, tồn tại trong môi trường tại nồng độ lớn hơn nồng độ vốn có trong tự nhiên (theo Moriarty, 1983; Manahan, 2000) Do đó, chất ô nhiễm (pollutant) là một chất nhiễm bẩn tuy nhiên nồng độ của nó đủ lớn để gây bất lợi cho sự sống của con người và các sinh vật khác (theo Moriarty, 1983) b. Suy thoái môi trường Suy thoái môi trường là sự suy giảm về chất lượng và số lượng của thành phần môi trường, gây ảnh hưởng xấu đối với con người và sinh vật (Điều 3.7, Luật Bảo vệ môi trường, 2005). Suy thoái môi trường trước tiên là sự thay đổi đặc tính của môi trường: số lượng, chất lượng và thành phần của môi trường, làm suy giảm đa dạng sinh học và chất lượng môi trường, hậu quả cuối cùng là gây hại cho đời sống sinh vật và con người. Có nhiều nguyên nhân khác nhau dẫn tới suy thoái môi trường, dựa vào nguồn gốc có thể chia ra suy thoái môi trường do tự nhiên và suy thoái môi trường do con người. Ô nhiễm môi trường là một trong các biểu hiện của quá trình suy thoái. c. Sự cố môi trường Sự cố môi trường là tai biến hoặc rủi ro xảy ra trong quá trình hoạt động của con người hoặc biến đổi thất thường của tự nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái hoặc biến đổi môi trường nghiêm trọng (Điều 3.8, Luật Bảo vệ môi trường, 2005). d. Kiểm soát ô nhiễm, bảo vệ môi trường Từ buổi đầu xuất hiện, con người đã bắt đầu tác động vào môi trường sống xung quanh để đảm bảo cho sự tồn tại và phát triển của mình. Sau một thời gian dài, con người trở thành kẻ độc tôn, chiếm đoạt mọi nguồn tài nguyên có thể khai thác được trong khi chính bản thân con người đáng vai trò không đáng kể trong quá trình chuyển hóa vật chất của tự nhiên. Ngày nay con người là chủ hành tinh, sinh sống được ở những hệ sinh thái khác nhau, đồng thời nhân tố xã hội và tiến bộ công nghệ đã khiến cho hiệu lực của chọn lọc tự nhiên đến con người ở mức không đáng kể. Đa phần các hệ sinh thái có con người sinh sống trở thành hệ sinh thái nhân tạo hoặc bị tác động rõ rệt của con người. Đi cùng với sự tiến bộ đó là số loại và lượng vật chất con người khai thác từ thiên nhiên càng nhiều trong khi loại và lượng chất thải không ngừng tăng lên. Trong đó, các hoạt động chính làm ảnh hưởng đến môi trường của con người gồm có: + Khai thác tài nguyên thiên nhiên + Sử dụng nhiên liệu, nguyên liệu, công nghệ - kỹ thuật + Sử dụng hóa chất và các sản phẩm khác không có trong tự nhiên Bảo vệ môi trường bao gồm các hoạt động nghiên cứu cũng như những biện pháp thực hiện trực tiếp hoặc gián tiếp nhằm tạo mọi điều kiện giữ cho môi trường trong lành, cải thiện các điều kiện vật chất, điều kiện sống của con người và sinh vật ngày các tốt hơn, mà vẫn duy trì được sự cân bằng sinh thái và tăng tính đa dạng sinh học. Quản lý môi trường là một lĩnh vực khoa học môi trường bao gồm việc quản lý tài nguyên, môi 8 Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn trường tự nhiên (quản lý sông, hồ, rừng, cây xanh, biển, bờ biển, không khí…) dùng các công cụ kinh tế để thúc đẩy sự phát triển bền vững. III. KIẾN THỨC CHUNG 1. Nguồn thải và đặc tính của nguồn thải Có nhiều phương pháp khác nhau để phân loại nguồn thải tùy vào các đặc tính khác nhau của nguồn và tủy vào mục đích tiếp cận đánh giá nguồn thải có các cách phân loại nguồn ô nhiễm khác nhau. Cụ thể như: a. Dựa vào loại chất thải/chất gây ô nhiễm trong nguồn thải + Nguồn thải chất thải khí: là các nguồn thải tạo ra các chất ô nhiễm ở dạng khí: ống khói của một nhà máy, ống xả khí của một phương tiện giao thông, khí bốc hơi từ bãi chôn lấp chất thải, khí bay hơi từ ruộng lúa, ao hồ bị ô nhiễm… + Nguồn thải chất thải lỏng: là các nguồn thải tạo ra các chất thải ở dạng lỏng: các chất ô nhiễm hòa tan trong nước và các dung môi khác: cống thải nhà máy, nước rửa đường và các bề mặt khác, nước mưa chảy tràn, nước thải của con người và vật nuôi… + Nguồn thải chất thải rắn: là các nguồn thải tạo ra các chất thải ở dạng rắn: sản phẩm lỗi, hỏng, vật liệu thừa, đồ vật, thiết bị cũ, hỏng, đã qua sử dụng… Chi tiết hơn, có thể phân chia nguồn thải theo loại chất ô nhiễm đặc trưng hoăc đặc tính của các chất ô nhiễm trong nguồn thải đó ví dụ: nguồn thải hữu cơ, nguồn thải chứa kim loại nặng, nguồn thải chứa hóa chất bảo vệ thực vật, nguồn thải mang tính axit/tính kiềm, nguồn chất thải nguy hại… b. Dựa trên nguồn gốc phát sinh + Nguồn tự nhiên: là những nguồn phát sinh các chất ô nhiễm trong điều kiện tự nhiên, ví dụ như hoạt động của núi lửa, cháy rừng, phân hủy tự nhiên trong các đầm lầy, ruộng lúa nước, chất thải tự nhiên và xác chết của sinh vật… + Nguồn nhân tạo: là những nguồn phát sinh chất ô nhiễm do hoạt động sống của con người gây ra ví dụ như hoạt động sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, giao thông, xử lý chất thải… c. Dựa trên hình thái không gian của nguồn + Nguồn điểm điển hình là các miệng ống khói và lỗ khí thải của các ống thống thông gió nhân tạo. + Nguồn đường thường gặp là cửa mái thông gió tự nhiên tương đối dài, một dãy cáclỗ thoát khí đặt thẳng hàng kề nhau của hệ thống thông gió và đường giao thông có mật độ xe chạy lớn. + Nguồn mặt thường gặp như là sự bay bụi từ bãi than, bến khai thác đá, bãi nghiền clanke, sự độc hại từ bể chứa hóa chất có kích thước lớn, hay từ mặt hồ, ao bị ô nhiễm nước. Ngoài ra còn có hình thái nguồn không gian, đó là bóng động sau công trình bị nhiễm bẩn. Chất độc hại do hệ thống thông gió và cửa sổ, cũng như do quá trình công nghệ thải ra bị cuốn hút vào bóng khí động và tạo thành các đám mây nhiễm bẩn là là trên mặt đất và trở thành nguồn ô nhiễm không gian, hoặc như là khi nổ mìn khai thác than, đá, đất, hơi thuốc nổ mìn và bụi đất đá bay lên thành một lùm khói bụi lớn có hình khối không gian ba chiều. Tuy nhiên cách phân loại chỉ có ý nghĩa tương đối, tùy theo quan điểm và mục đích giải quyết các bài toán ô nhiễm không khí mà người ta nhìn nhận đó là nguồn ô nhiễm điểm, đường hay vùng ô nhiễm. d. Dựa vào một số đặc tính khác của nguồn thải Liên quan đến khả năng lan truyền các chất ô nhiễm vào môi trường: + Nguồn nóng là những nguồn thải có nhiệt độ cao hơn so nhiệt độ môi trường xung quanh hoặc môi trường tiếp nhận: như ống khói các lò nung, lò sấy, nước thải của quá trình đun, sấy, làm mát thiết bị… 9 Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn + Nguồn lạnh hay nguồn nguội là những nguồn thải có nhiệt độ xấp xỉ nhiệt độ môi trường xung quanh: như là các ống thải khí độc hại bay hơi từ các quá trình hóa học của công nghệ sản xuất, nước thải từ các quá trình giặt rửa không gia nhiệt… + Nguồn thấp: là các nguồn thải từ dây chuyền công nghệ sản xuất, từ lỗ thoát khí thải của hệ thống thông gió, từ các cửa thoát khí của các phân xưởng …chúng là những nguồn là là sát mặt đất. Chất ô nhiễm khuếch tán từ các nguồn thấp chịu ảnh hưởng của các công trình lân cận rất lớn. + Nguồn cao: là những nguồn phát thải chất ô nhiễm từ các ống khói cao, ít chịu ảnh hưởng của các công trình xung quanh. 2. Các quá trình cơ bản trong môi trường Một chất ô nhiễm đi vào môi trường không đứng yên ở một vị trí mà theo thời gian sẽ có sự biến đổi từ vị trí này đến vị trí khác, từ trạng thái tồn tại này sang trạng thái tồn tại khác. Điều này có ý nghĩa là một chất đi vào môi trường sẽ chịu ảnh hưởng bởi các quá trình khác nhau liên quan đến khả năng gây ô nhiễm của chất đó tới môi trường và mức độ của quá trình ô nhiễm. Bất cứ thành phần môi trường nào cũng được cấu tạo bởi ba pha cơ bản: rắn, lỏng và khí. Một chất ô nhiễm biến đổi trong môi trường thông qua hai quá trình cơ bản: chuyển từ vị trí này sang vị trí khác hoặc từ trạng thái vật lý này sang trạng thái vật lý khác (vận chuyển (transport) và chuyển pha (phase transfer)) và quá trình biến đổi bản chất hóa học (chuyển hóa – transformation). Ví dụ: một chất ô nhiễm ở dạng lỏng có thể hấp phụ lên trên bề mặt chất rắn, kết tủa thành dạng rắn, phân hủy chuyển hóa thành theo con đường hóa học hoặc sinh học. Chất ô nhiễm trong pha rắn có thể đi vào nước nhờ quá trình hòa tan và khuếch tán. Chất ô nhiễm trong không khí có thể đi vào nước và đất do quá trình trầm tích, sa lắng do trọng lực hoặc do mưa… Các con đường di chuyển và biến đổi của vật chất trong môi trường có thể được thể hiện như hình sau: Hình 1: Các hiện tượng vận chuyển và chuyển hóa vật chất quan trọng trong môi trường Nguồn: W. J. Lyman, 1995 (Fundermental of Aquatic Toxicology 2 nd ) Bảng 2: So sánh các quá trình cơ bản xảy ra đối với chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ trong môi trường nước Chất hữu cơ Chất vô cơ 10 [...]... khí quyển này và nó cũng là môi trường sống của tất cả các sinh vật trên trái đất Do đó, nghiên cứu các vấn đề cơ bản của ô nhiễm môi trường không khí cũng chủ yếu tập trung nghiên cứu các quá trình lan truyền, chuyển hóa chất ô nhiễm diễn ra trong tầng này II Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 2.1 Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường không khí Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường không khí là chất hoặc yếu tố... trình vật lý xảy ra với chất ô nhiễm trong môi trường Các quá trình vật lý cơ bản liên quan đến nồng độ/mức độ của các yếu tố môi trường (quan trọng nhất là các chất nhiễm bẩn trong môi trường) bao gồm: 2.1.1 Quá trình đối lưu Đối lưu (advection): là sự di chuyển thụ động một chất nhiễm bẩn trong môi trường cùng với quá trình vận động tự nhiên của môi trường Sự đối lưu không bị ảnh hưởng bởi tính tan,... ra vận chuyển và chuyển hóa một chất ô nhiễm phụ thuộc vào các đặc điểm sau: • Bản chất của chất ô nhiễm và nồng độ của chất đó trong môi trường Xét về bản chất hóa học liên quan tới các quá trình chủ yếu xảy ra đối với các chất ô nhiễm, người ta chia chất ô nhiễm ra làm 3 loại: hợp chất hữu cơ, hợp chất vô cơ, hợp chất cơ kim loại • Loại môi trường (đất, nước, không khí) mà chất đó tồn tại/xuất hiện... trong môi trường kỵ khí nơi mà các vi sinh vật thực hiện các phản ứng khử hóa chất 2.3 Các quá trình sinh học xảy ra với các chất ô nhiễm trong môi trường Về cơ bản, quá trình chuyển hóa bằng con đường sinh học làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đưa vào môi trường bằng con đường chuyển hóa hoặc tích lũy chính trong sinh khối của sinh vật Mặt khác, quá trình này cũng có thể phát sinh các chất ô nhiễm. .. chất nhiễm bẩn trong môi trường Sự hấp thu là quá trình liên kết các phân tử nhiễm bẩn vào các khe hổng trên bề mặt của pha rắn hoặc đi vào trong lòng khối rắn Sự hấp thu bao gồm hấp phụ và hấp thụ (bao gồm cả quá trình hấp thụ sinh học) 2.2 Các quá trình hóa học xảy ra với chất ô nhiễm trong môi trường Các vật chất tồn tại ở cả ba dạng rắn, lỏng, khí luôn luôn có sự vận động và biến đổi trong môi trường. .. là kích thích sự dao động của các phần tử kế cận nó nên âm thanh chỉ lan truyền trong môi trường đàn hồi Môi trường đàn hồi có thể coi là những môi trường liên tục gồm những phần tử liên kết chặt chẽ với nhau, lúc bình thường mỗi phần tử có 1 vị trí cân bằng bền (môi trường chất khí, chất lỏng, chất rắn là những môi trường đàn hồi) Trong quá trình truyền âm thì dao động giảm dần & tắt hẳn Sóng dao động... trạng thái tồn tại của chất trong môi trường Như vậy khi một chất đi vào môi trường với một nồng độ thấp và trạng thái hòa tan tốt, khả năng chuyển hóa sinh học sẽ làm giảm phạm vi ảnh hưởng của chất đó tới môi trường Bên cạnh đó, trạng thái tồn tại của chất cũng quyết định khả năng tích lũy sinh học chất ô nhiễm vào cơ thể sinh vật Trong thực tế, chất tan tốt trong môi trường là chất dễ tích lũy sinh... nitơ, khí gây ô nhiễm quan trọng nhất là NO và NO2 27 Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn NO được tạo thành với quy mô lớn do cháy nhiên liệu không hoàn toàn ở nhiệt độ cao, ngoài ra NO còn được sinh ra trong công nghiệp sản xuất HNO 3 và các hóa chất, hoặc do các động cơ ôtô NO 2 phát thải do cháy nhiên liệu ở nhiệt độ cao và từ các nhà máy sản xuất HNO3 hoặc sản xuất phân bón * Tính chất Ôxit nitơ (NO)... Charactezation, Elsevier Academic Press, 2004 19 Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn CHƯƠNG I Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ I Bản chất tự nhiên của khí quyển 1.1 Thành phần tự nhiên của khí quyển Thành phần tự nhiên của khí quyển bao gồm: hỗn hợp các chất khí; hơi nước và các phần tử rắn hay lỏng có kích thước rất nhỏ còn gọi là sol khí Trong thành phần không khí khô bao gồm rất nhiều các chất khí khác nhau (bảng... không tan) Do vậy, để phân biệt vơi các dạng vận chuyển vật lý khác, sự đối lưu còn được gọi là vận chuyển không tan Vận chuyển các các chất ô nhiễm bởi quá trình đối lưu phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của dòng đối lưu (trong môi trường thường quan tâm đến dòng nước, không khí) Đo đó, khi nói tới khả năng di chuyển đối lưu của một chất ô nhiễm, người ta thường quan tâm tới vận tốc di chuyển của môi trường . 2. Khái niệm ô nhiễm môi trường a. Ô nhiễm môi trường Theo Luật bảo vệ môi trường, 2005: Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh. trong đất 147 2 Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn BÀI MỞ ĐẦU I. MỤC TIÊU, Ý NGHĨA MÔN HỌC Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 1. Mục tiêu môn học Hiện nay môi trường là vấn đề nóng bỏng và cấp bách, không chỉ của một. Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn MỤC LỤC BÀI MỞ ĐẦU 3 I. MỤC TIÊU, Ý NGHĨA MÔN HỌC Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 3 1. Mục tiêu môn học 3 2. Nội dung môn học 3 3. Tài liệu tham khảo