HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH

Thông tin tài liệu

HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kinh t...

Mục lục: I/- TỔNG QUAN VỀ HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH: 1/- Định nghĩa hiệu ứng nhà kính (greenhouse effect): 2/- Bản chất của hiệu ứng nhà kính: 3/- Vai trò của hiệu ứng nhà kính: 4/- Tác hại của hiệu ứng nhà kính: 5/- Những biểu hiện nóng lên của trái đất: 6/- Tác nhân gây hiệu ứng nhà kính: 7/- Các biện pháp khắc phục: II/- CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TÓAN TẢI LƯỢNG CÁC CHẤT KHÍ GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH: 1/- Căn cứ vào các phản ứng hóa học: 2/- Đo đạc trực tiếp: 3/- Tính toán theo hệ số ô nhiễm: Chuyên đề: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TÓAN TẢI LƯỢNG CÁC CHẤT KHÍ GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH I/- TỔNG QUAN VỀ HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH: 1/- Định nghĩa hiệu ứng nhà kính (greenhouse effect): Là hiện tượng làm tăng nhiệt độ của lớp khí quyển bao quanh trái đất do tác động của các bức xạ có trong khí quyển, dẫn tới nhiệt độ của quả đất tăng lên. 2/- Bản chất của hiệu ứng nhà kính: - Lớp khí bức xạ trong khí quyển hấp thụ phần lớn các tia bức xạ có bước sóng dài từ mặt trời và gần như cho qua các tia bức xạ sóng ngắn để đập đến bề mặt trái đất. - Đến trái đất, một phần năng lượng bị hấp thụ cho các quá trình quang hợp của cây xanh, hệ sinh thái và biến thành nhiệt năng…, còn một phần phản xạ lại dưới dạng năng lượng có bước sóng dài cộng với năng lượng bức xạ riêng của bề mặt trái đất - Dòng bức xạ này lại bị các khí bức xạ trong khí quyển hấp thụ một phần trước khi thoát ra không gian vũ trụ. Lượng nhiệt được khí quyển hấp thụ phụ thuộc phần lớn vào hàm lượng các khí bức xạ đó. - Trong quá trình trao đổi nhiệt, nhiệt độ lớp khí bức xạ trong khí quyển tăng lên và nhờ có khả năng bức xạ nhiệt, nó lại truyền một phần năng lượng đã hấp thụ trước đó về phía trái đất. - Kết quả của quá trình trao đổi nhiệt trên là làm cho nhiệt độ của lớp khí quyển trên bề mặt trái đất sẽ đạt một giá trị nào đó, cao hay thấp còn tùy thuộc vào thành phần vàlượng khí bức xạ trong chính lớp khí quyển 3/- Vai trò của hiệu ứng nhà kính: - Về thực chất, hiệu ứng nhà kính chỉ là một hiện tượng vật lý tự nhiên. - Đóng vai trò điều chỉnh nhiệt độ trái đất, tạo nhiệt độ thích hợp cho điều kiện sống của con người và mọi quần thể sinh vật trên trái đất. - Về ban đêm, khi không có bức xạ mặt trời trực tiếp, nhiệt độ bề mặt trái đất (kể cả vùng ôn đới) không bị thấp quá mức cho phép. 4/- Tác hại của hiệu ứng nhà kính: - Khi nồng độ các chất khí bức xạ có trong khí quyển tăng lên với sự can thiệp và tiếp tay của con người, hiệu ứng nhà kính đã trở thành bất lợi, nó làm cho nhiệt độ của bề mặt trái đất tăng lên trên mức bình thường, dẫn đến hậu quả nặng nề về môi trường sinh thái như: - Khí hậu, thời tiết thay đổi: hệ thống áp thấp giữa các vùng thay đổi, làm thay đổi luồng gió, ảnh hưởng đến sự phân bố lượng mưa toàn cầu - Mưa, bão và lũ lụt ngày càng trầm trọng: Tổng lượng mưa tăng theo tốc độ của nhiệt độ và sự bốc hơi của nước - Tác động đến các hệ sinh thái tự nhiên: thay đổi khí hậu dẫn đến thay đổi vị trí các vùng cây cối hướng về phía vùng cực: nếu nhiệt độ tăng 1 o C sẽ thay đổi vị trí khoảng 200km. Hầu hết các hệ sinh thái không có khả năng tự thích nghi với tốc độ tăng nhiệt độ đến 0,3 o C trong mỗi thập kỷ, nên những hệ sinh thái đó có nguy cơ chúng sẽ biến mất. - Tác động đến rừng: nhiệt độ tăng làm tăng lượng nước bốc hơi của cây, sự hô hấp của cây sẽ gia tăng. Làm thay đổi tình trạng cạnh tranh chiếm ưu thế trong các hệ sinh thái rừng và kích thích tăng nhanh các mầm bệnh và sâu có hại… - Nước biển dâng cao tác động đến các hệ sinh thái ven biển, nông nghiệm và cư dân ven biển. - Ảnh hưởng đến các vấn đề kinh tế, xã hội. 5/- Những biểu hiện nóng lên của trái đất: - Từ năm 1985 đến 1940, nhiệt độ trung bình của trái đất tăng lên ~ 0,45 ± 0,15 o C, tập trung chủ yếu vào những năm gần đây do sự công nghiệp hóa. Dự báo đến năm 2050, nhiệt độ trái đất sẽ tăng thêm 1,5 – 4,5 o C. - Nhiệt độ vùng nhiệt đới tăng lên 0,5 o C trong vòng 80 năm qua, trong khi đó nhiệt độ ở Bắc bán cầu có xu hướng tăng nhanh hơn. - Phía trên bề mặt đại dương, nhiệt độ tăng 0,5 o C kể từ năm 1949 đến 1989 làm bốc hơi nước tăng cao hơn đến 16% (tăng lượng khí nhà kính) - Ở lớp giữa của tầng đối lưu, sức nóng giới hạn cũng đang tăng lên. 6/- Tác nhân gây hiệu ứng nhà kính: a/- Bức xạ mặt trời: - Là nguồn gốc năng lượng cho các quá trình vật lý, hóa học, sinh học xảy ra trên trái đất - Cung cấp năng lượng cho sự tồn tại và phát triển của mọi hệ sinh thái và mọi sự sống trên trái đất - Quyết định nhiệt độ của bề mặt trái đất: do có sự cân bằng giữa năng lượng bức xạ mặt trời đến trái đất và năng lượng bức xạ nhiệt của trái đất phản xạ lại. Mật độ dòng năng lượng bức xạ của mặt trời trung bình dao động trong khoảng 1.368 ± 10 W/m 2 . b/- Các chất khí bức xạ: - Nguyên nhân và bản chất của hiệu ứng nhà kính thể hiện qua các tính chất quan trọng của các chất khí có khả năng hoạt động bức xạ. - Mọi chất khí đều có khả năng bức xạ và hấp thu năng lượng. Tuy nhiên, đối với các khí mà phân tử có hai nguyên tử (CO, O 2 , H 2 , N 2 …) thì khả năng đó rất kém, có thể coi như không hấp thụ hay bức xạ năng lượng nhiệt. Chỉ các khí mà phân tử có 3 nguyên tử trở lên như: CO 2 , H 2 O, SO 2 …mới có khả năng bức xạ và hấp thụ đáng kể năng lượng nhiệt bức xạ. Nhờ tính chất trên, các chất khí đó được gọi là khí bức xạ.  Các chất khí gây ảnh hưởng đến hiệu ứng nhà kính: + Hơi nước: đóng vai trò tới 65% ảnh hưởng đến hiệu ứng nhà kính + Trừ hơi nước, các khí có khả năng gây hiệu ứng nhà kính cao được tính theo tỷ lệ sau: + Ngòai ra, còn có một lượng nhỏ các khí khác gây hiệu ứng nhà kính như: NH 3 , NO 2 , SO 2 , H 2 S, các hợp chất hữu cơ như: propan, benzen, aceton, toluen,…. c/- Tác động của con người làm tăng hiệu ứng nhà kính: • Các quá trình đốt: đóng góp 46% cho việc tăng hiệu ứng nhà kính do quá trình đốt sinh ra các khí CO 2 , NO x , SO 2 , CH 4 …. Trong đó, CO 2 đóng vai trò quan trọng nhất, số liệu năm 1989 cho thấy khí thải CO 2 sinh ra do quá trình đốt chiếm khoảng 21,6 tỷ tấn • Do hoạt động công nghiệp: đóng góp 24% cho việc tăng hiệu ứng nhà kính do hoạt động của các nhà máy thuộc ngành luyện kim, hóa chất, xi măng, vật liệu xây dựng…thải ra các khí gây hiệu ứng nhà kính như CO 2 , H 2 O,NO x , C m H n , CFC… • Do hoạt động nông nghiệp: đóng góp 9% cho việc tăng hiệu ứng nhà kính do các hoạt động đốt rừng, phân hủy các hợp chất Nitơ trong đất mà phân đạm là nguyên nhân chủ yếu, khí CH 4 , CO 2 , H 2 S, NH 3 …sinh ra từ các cánh đồng, khu vực chăn nuôi gia súc, gia cầm… • Sự đốt phá rừng: đóng góp 18% cho việc tăng hiệu ứng nhà kính. Phá rừng làm giảm lượng cây xanh cần thiết cho quá trình tái tạo khí O 2 từ CO 2 làm mất cân bằng tự nhiên hàm lượng CO 2 có trong khí quyển, làm tăng khả năng phản xạ bề mặt trái đất đối với các tia bức xạ mặt trời dẫn đến việc tăng nhiệt độ trên bề mặt trái đất. Việc đốt rừng cũng làm tăng lượng khí bức xạ như: CO 2 , H 2 O, NO x , SO 2 … • Các nguồn khác: đóng góp 3% cho việc tăng hiệu ứng nhà kính do sự phân hủy các bãi rác, nước thải…tạo ra các khí gây hiệu ứng nhà kính d/- Tác dụng của tự nhiên: - Hoạt động của núi lửa, các đám cháy rừng, sự phân hủy các chất hữu cơ trong đất tạo ra các khí CO 2 , H 2 O, NO x , SO 2 , H 2 S, NH 3 …, sự thoát khí CH 4 từ các mỏ dưới lòng đất - Khả năng phản xạ của bề mặt đất: do các hiện tượng xói mòn, laterit hóa, sa mạc hóa…làm tăng khả năng phản xạ bề mặt trái đất đối với các tia bức xạ mặt trời - Các hạt bụi: làm tăng khả năng bức xạ của chất khí (tăng độ đen), làm tán xạ ánh sáng mặt trời làm cho lượng bức xạ mặt trời bị phản xạ trực tiếp sẽ càng giảm đi, do đó làm tăng nhiệt độ bề mặt trái đất. - Các đám mây: mây ở phía trên tầng đối lưu và phía dưới tầng bình lưu làm trầm trọng thêm hiệu ứng nhà kính và có khả năng phản xạ bước sóng dài ít hơn, phần nào cũng tham gia vào việc tăng nhiệt độ của môi trường. 7/- Các biện pháp khắc phục: a/ Tuyên truyền và giáo dục: - Đẩy mạnh việc giáo dục và nâng cao nhận thức về môi trường và sự phát triển bền vững. - Tuyên truyền về hiểm họa sẽ gây nên bởi các khí thải bức xạ đến môi trường sinh thái. - Làm cho mỗi người đều nhận thức được bảo vệ môi trường là sự nghiệp chung. Phát huy mọi khả năng và đóng góp vào việc ngăn chặn và giảm bớt ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính. b/ Các chính sách và tổ chức: Cần phải có sự hợp tác của các tổ chức, các quốc gia, sớm đưa ra các chính sách, pháp luật, xây dựng hệ thống quản lý môi trường ở các cấp nhằm ngăn chặn sự suy thóai môi trừơng nói chung và giảm sự gia tăng hiệu ứng nhà kính. c/ Các giải pháp kỹ thuật môi trường: - Tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu: Áp dụng các tiến bộ của khoa học, kỹ thuật để chế tạo ra các máy móc và vận hành ở chế độ tốt nhất nhằm đạt hiệu quả sử dụng nhiên liệu cao nhất, giảm lượng nhiên liệu sử dụng xuống tối đa, tránh thất thóat và lãng phí năng lượng - Các phương pháp xử lý chất ô nhiễm: Xây dựng các hệ thống để tái sử dụng khí thải, xử lý các loại khí thải gây ô nhiễm, gây hiệu ứng nhà kính trước khi thải ra môi trường bên ngòai. - Thay thế dạng năng lượng, hóa chất sử dụng: + Sử dụng các dạng năng lượng sạch khác như: năng lượng mặt trời, gió, thủy triều… + Thay các chất tải nhiệt CFC bằng các chất tải nhiệt khác để không làm tăng hiệu ứng nhà kính và phá hủy tầng ôzon. II/- CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TÓAN TẢI LƯỢNG CÁC CHẤT KHÍ GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH: 1/- Căn cứ vào các phản ứng hóa học: Dựa vào công suất sản phẩm, định mức tiêu hao nhiên liệu, thành phần của nhiên liệu, thông qua việc xác định các phản ứng hóa học sinh ra trong quá trình sản xuất để tính ra thành phần và lượng chất ô nhiễm trong quá trình sản xuất đó. Ví dụ: Nhà máy hóa chất Thủ Đức tiêu thụ 1 năm 395.000 tấn dầu FO với thành phần của lưu hùynh là 2,9% khối lượng. Hãy tính lượng SO 2 sinh ra trong 01 năm của nhà máy trên. Giải: - Tính lượng lưu hùynh đốt trong 01 năm: 2,9%khối lượng = 29 kg lưu hùynh/ 1 tấn nhiên liệu - Vậy lượng lưu hùynh tiêu thụ trong 01 năm là : 29kg/tấn x 395.000tấn/năm = 11.455 tấn lưu hùynh/năm - Khi đốt lưu hùynh, phản ứng hóa học xảy ra như sau: S + O 2 = SO 2 - Theo phản ứng hóa học trên, cứ 32 kg lưu hùynh khi đốt sẽ sinh ra 64kg SO 2 . Như vậy, khi đốt 11.455 tấn lưu hùynh/năm sẽ sinh ra 22.910 tấn SO 2 / năm - Vậy, khối lượng SO 2 sinh tra trong 1 năm của nhà máy là 22.910 tấn/năm. 2/- Đo đạc trực tiếp: Dựa vào việc đo đạc trực tiếp nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải kết hợp với việc tính tóan lưu lượng khí thải, từ đó tính ra tải lượng của các chất ô nhiễm. Theo B.B. Pameranseva(nhà bác học Nga), khi tính cho dầu DO và FO, có thể tính như sau: - Thể tích các chất ô nhiễm/Kg nhiên liệu: + V(CO 2 ) = 0,01866.C (m 3 /kg nhiên liệu) + V(SO 2 ) = 0,007.S (m 3 /kg nhiên liệu) + V(NO X ) = 0,008.N + 0,79V B (m 3 /kg nhiên liệu) + V(H 2 O) = 0,11.H + 0,0124.W + 0,0161.V B + 1,24G B (m 3 /kg nhiên liệu) Trong đó: + C, S, N, H, W là thành phần các nguyên tố C, S, N,H, hàm lượng ẩm có trong nhiên liệu (%) + V B là thể tích không khí lý thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu (m 3 /kg); + G B là khối lượng hơi nước được phun vào dầu để đốt; thường lấy bằng 0,03 – 1kg/kg nhiên liệu - Tổng thể tích khí thải khi đốt cháy 1 kg nhiên liệu là: V = V(CO 2 ) + V(SO 2 ) + V(NO X ) + V(H 2 O) m 3 /kg nhiên liệu - Đo nồng độ của chất ô nhiễm cần đo trong khí thải : C (kg chất ô nhiễm/m 3 khí thải) . - Nhân tổng thể tích của sản phẩm cháy với nồng độ các chất ô nhiễm đo đạc ta được tải lượng của các chất ô nhiễm. 3/- Tính toán theo hệ số ô nhiễm: Dựa vào hệ số ô nhiễm không khí theo số liệu có sẵn của các tổ chức trên thế giới như WHO, EPA để tính tóan tải lượng các chất ô nhiễm, gây hiệu ứng nhà kính Ví dụ: Một xe tải với tải trọng 10 tấn chạy trên quãng đường 240km sẽ thải ra môi trường khối lượng các chất ô nhiễm là bao nhiêu? Giải: - Theo tổ chức y tế thế giới (WHO), đối với xe tải sử dụng dầu DO có công suất 3,5 – 16 tấn thì hệ số ô nhiễm như trình bày trong bảng 1: Bảng 1: STT CHẤT Ô NHIỄM KHỐI LỰƠNG CHẤT Ô NHIỄM (kg/1000km) 1 Bụi 0,9 2 SO 2 2,075 x S 3 NO X 14,4 4 CO 2,9 5 THC 0,8 Ghi chú: S là hàm lượng lưu hùynh có trong dầu DO(%) - Như vậy, tải lượng các chất ô nhiễm sinh ra từ xe vận tải được tính tóan theo bảng sau: Bảng 2: STT CHẤT Ô NHIỄM KHỐI LỰƠNG CHẤT Ô NHIỄM: A (kg/1000km) Tổng tải lượng(kg) = (240/1000) x A 1 Bụi 0,9 0,216 2 SO 2 2,075 x S 0,249 3 NO X 14,4 3,456 4 CO 2,9 0,696 5 THC 0,8 0,192 Ghi chú: hàm lượng lưu hùynh có trong dầu DO là 0,5% TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1. Ô nhiễm không khí - TS. Đinh Xuân Thắng - Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP.HCM.

Ngày đăng: 31/05/2014, 13:55

Xem thêm: HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH