Bài 4 vệ sinh môi trường không khí và ô nhiễm không khí

MỤC TIÊU 1. Định nghĩa môi trường không khí, mô tả được vai trò của không khí đối với sự sống con người và sinh vật. 2. Liệt kê được các chỉ số đánh giá vệ sinh trong môi trường không khí, tiêu chuẩn chất lượng môi trường không khí cho phép ngưỡng tối đa của một số chất khí. 3. Định nghĩa được thế nào là ô nhiễm không khí, nêu khái quát về lịch sử của sự ô nhiễm không khí. 4. Nêu được các nguồn gây ô nhiễm, các tác nhân gây ô nhiễm, và quá trình gây ô nhiễm, các tác hại của ô nhiễm không khí. 5. Đề xuất được các biện pháp bảo vệ và khống chế sự ô nhiễm môi trường không khí. NỘI DUNG 1. Khái niệm về môi trường không khí 1.1. Môi trường không khí Là phần không gian bao quanh Trái đất, gồm nhiều tầng khác nhau tùy theo sự thay đổi độ cao và nhiệt độ. Thành phần không khí là một hỗn hợp khí với tiêu chuẩn lý tưởng là 78,09% khí Nitơ, 20,94% khí Oxy, 0,032% khí CO2, 0,93% khí Agon, hơi nước và một số thành phần khí khác chiếm tỉ lệ rất nhỏ. Tuy nhiên với tình hình hiện nay thì môi trường không khí không trong lành như tiêu chuẩn này nữa mà nó còn chứa thêm rất nhiều chất khác với tỉ lệ khá lớn và độc hại. 1.2. Vai trò của không khí: Là môi trường cực kỳ quan trọng trong sự sinh tồn và phát triển của nhân loại, con người và các sinh vật sống cần có không khí để hô hấp duy trì sự sống là nhu cầu bức thiết nhất (người ta có thể nhịn đói 7 10 ngày, nhịn khát 2 3 ngày, nhưng không hít thở được không khí trong vòng 3 5 phút thì không thể sống được). Thể tích không khí hít vào trung bình của một người là 1 – 1,5 m3 không khí trong 1 giờ tương đương 20 – 30m3 khí trong 24 giờ. Khi làm việc, sinh hoạt bình thường con người phải hít một lượng không khí gấp 2 – 3 lần so với lúc nghỉ ngơi. 1.3. Cấu trúc của khí quyển: 1.3.1. Tầng đối lưu: Tiếp giáp với bề mặt của trái đất, ở độ cao từ mặt đất lên đến 10 km, là tầng có tính quyết định ảnh hưởng nhiều nhất đối với môi trường sinh thái toàn cầu. Thành phần không khí chủ yếu là: Nitơ, Oxy, CO2, hơi nước và các vi sinh vật, các chất ô nhiễm sinh ra từ hoạt động của con người sinh vật hay tự nhiên. Tầng này có nhiệt độ dao động trong khoảng từ + 400C đến 500C, tuân theo qui luật nhiệt độ giảm dần theo độ cao một cách ổn định. Ở mặt đất, nhiệt độ trung bình khoảng +150C, khi lên đến đỉnh của tầng đối lưu nhiệt độ giảm chỉ còn khoảng 500C (trung bình lên cao mỗi km giảm 6,40C). Áp suất không khí càng lên cao càng giảm, nồng độ không khí cũng loãng dần khi càng lên cao. 1.3.2. Tầng bình lưu: Tiếp theo tầng đối lưu là tầng bình lưu, độ cao từ 10 50 km, tầng này có chứa tầng ôzôn bảo vệ trái đất. Thành phần không khí gần giống tầng đối lưu, chủ yếu là O3, N2, O2, ít hơi nước hơn (nồng độ O3 ở tầng này cao gấp 1000 lần tầng đối lưu). Ở tầng này, càng lên cao nhiệt độ lại tăng lên và đạt 0oC khi đến đỉnh (50 km), người ta giải thích việc tăng nhiệt độ ở tầng này có lẽ do tầng ôzôn (xuất hiện ở độ cao 18 30km) có nhiệm vụ hấp thụ chặn các tia tử ngoại từ mặt trời chiếu xuống trái đất. Càng lên cao áp suất không giảm nữa, đạt bão hòa ở mức 0 mmHg. 1.3.3. Tầng trung lưu: Tiếp với tầng bình lưu là tầng trung lưu, cao từ 50 90 km. Thành phần không khí cũng gần giống như các tầng dưới, nhưng nồng độ O3 và hơi nước rất thấp. Tầng này lại có nhiệt độ giảm dần theo độ cao, giảm nhanh hơn so với tầng đối lưu và đạt đến điểm cực lạnh 1000C. Áp suất cũng tiếp tục giảm theo độ cao. 1.3.4. Tầng ngoài: Phía trên cùng là tầng ngoài, độ cao từ 90 km trở lên. Mật độ không khí ở tầng này cực loãng và áp suất rất thấp. Đặc điểm của tầng này là: càng lên cao nhiệt độ lại tăng lên khá nhanh và khá cao (từ 1000C lên đến +12000C) nên còn gọi là tầng nhiệt hay tầng ion. 2. Định nghĩa, khái quát về lịch sử của ô nhiễm không khí 2.1. Định nghĩa: Ô nhiễm không khí: là hiện tượng không khí sạch bị thay đổi thành phần và tính chất dưới bất kỳ nguyên nhân nào, gây tác hại tới sức khỏe con người sinh vật sống và môi trường xung quanh. Chất gây ô nhiễm không khí có thể là chất lạ xuất hiện trong khí quyển (bình thường không có), hay cũng có thể là một thành phần nào đó của không khí nhưng nồng độ của nó cao hơn mức bình thường. 2.2. Khái quát về lịch sử của sự ô nhiễm không khí: Trong quá trình tiến hoá của sự sống thì ô nhiễm không khí đã có từ thời Hy Lạp, La Mã, khi con người tăng sử dụng lửa để luyện kim và nguồn năng lượng sử dụng chủ yếu là gỗ. Đến thời kỳ Trung cổ (thế kỷ thứ 1213): ở Luân đôn than được dùng thay cho gỗ, làm phát sinh bồ hóng, khói. King Edward I ban hành chính sách khuyến khích sử dụng gỗ thay cho than; Shakespeare kết luận quan sát thấy ô nhiễm ở các thôn xóm. Những năm đầu thế kỷ 20 là thời kỳ công nghiệp hóa bắt đầu phát triển, dấu hiệu ô nhiễm không khí rõ rệt nhất do dùng than là hiện tượng khói sương mù và hàm lượng khí CO2 tích lũy trong nhiều trong không khí do quá trình đun nước lấy hơi để chạy máy. Con người đã tạo ra CO2 vượt quá khả năng chứa của không khí. Đến thời đại thông tin, giữa thế kỷ thứ 20, thời đại văn minh, xe máy và máy nổ được phát minh. Vào năm 1948, tại Thị trấn công nghiệp Donora của Mỹ có nhà máy cán thép cở lớn, nhà máy hóa chất sản xuất kẽm và lưu huỳnh và các nhà máy nhiệt điện, nhà máy luyện kim... Vào thời điểm đó, ở Mỹ chưa có các qui định về vấn đề phòng chống ô nhiễm không khí, nên các nhà máy này đã tự do thải trực tiếp vào khí quyển: các khí thải đặc biệt là khí SO2 và khí CO, cùng với nhiều bụi khói đen chứa nhiều độc chất (bụi kim loại) gây ô nhiễm không khí. Đến cuối tháng 101948 mức độ ô nhiễm không khí đã trở nên hết sức trầm trọng: cả thị trấn bị bao phủ bởi màn sương chứa đầy độc chất, vào lúc đó khu vực này lại không có gió thổi làm cho tình trạng ô nhiễm ngày càng nặng thêm. Hậu quả là: chỉ trong vòng 2 tuần đã có 20 người chết và hơn một nửa số dân sống ở thị trấn này phải cấp cứu vì nhiễm độc do hít thở không khí ô nhiễm. Giai đoạn 19401950, người ta quan sát thấy hiện tượng khói sương mù ở Los Angeles, khói sương mù tạo thành khi không khí lạnh và ứ đọng gần mặt đất, với độ ẩm cao, lớp sương sẽ giữ các chất ô nhiễm và làm chúng không phân tán được trong không khí. Và ở Luân Đôn (nước Anh) vào tháng 12 năm 1952, lớp khói sương mù dầy đặc bao trùm trung tâm thành phố (nồng độ các chất ô nhiễm tăng cao gấp 3 – 10 lần so với bình thường, SO2 đóng vai trò chính), cùng với hiện tượng nghịch đảo nhiệt không khí hầu như rất ít chuyển động, nhiệt độ không khí lúc đó là khoảng 00C và việc đốt các nhiên liệu trong lò sưởi, nhà máy nhiệt điện, công nghiệp, các phương tiện giao thông đã phát thải rất nhiều chất gây ô nhiễm không khí đã dẫn đến tình trạng ngộ độc hô hấp và làm chết hơn 4000 người. Kể từ đó, người ta đã nổ lực trong việc quản lý và khống chế nạn ô nhiễm không khí. Qui định về tiêu chuẩn nồng độ cho phép các chất thải vào không khí ở cấp tiểu bang và quốc gia được thành lập và các nhà máy cơ sở sản xuất phải tuân thủ qui định này. Vào những năm 1970, người ta phát hiện chất CFC đã tác động làm suy thoái lớp ôzôn ở tầng bình lưu, và năm 1985 các nhà khoa học cũng đã phát hiện lỗ thủng tầng ôzôn ở tầng bình lưu của vùng Nam cực. Đến năm 1980, theo tính toán thống kê, người ta thấy lượng CO2 tăng nhiều trong khí quyển đã gây ra sự nóng lên và biến đổi khí hậu toàn cầu. Vào tháng 12 năm 1984, tại Ấn Độ cũng đã xảy ra một thảm họa công nghiệp Bhopal lớn nhất trên thế giới từ khu liên hiệp nhà máy sản xuất Cacbua do nước bị đổ vào thùng chứa Methyl Iso Cyanate (MIC) gây phản ứng hóa học không thể kiểm soát, nhiệt độ tăng nhanh chóng và khí MIC cùng một số sản phẩm khí khác phát tán vào không khí làm cho hàng trăm nghìn người bị nhiễm độc trong đó có đến gần 4.000 người chết và hàng chục nghìn người vẫn còn bị di chứng về sau. Ở nước ta, những qui định chế tài về các chất thải, khí thải chưa được chặt chẽ và nghiêm khắc; có rất nhiều cơ sở sản xuất, nhà máy, khu công nghiệp với các trang thiết bị thô sơ, cũ kỹ và chưa có hệ thống xử lý chất thải, khí thải. Các nhà máy sản xuất xi măng như nhà máy xi măng Hoàng Thạch (phía Bắc), xi măng Hà Tiên (phía Nam)... cũng đã gây ô nhiễm khói bụi cả một vùng rộng lớn. Nhà máy super phosphate Lâm Thao đã làm ô nhiễm không khí ảnh hưởng đến sinh vật sống trong khu vực. Như vậy đến những năm 1970 1980, ô nhiễm không khí đã xuất hiện với quy mô toàn cầu. Cho đến ngày nay, tình hình ô nhiễm không khí ngày càng trở nên trầm trọng hơn, trở thành vấn đề thời sự đáng quan tâm, nhất là nạn ô nhiễm ở các thành phố lớn, các trận mưa axít, hiệu ứng nhà kính, bào mòn tầng ôzôn đặc biệt là sự gây ra biến đổi khí hậu toàn cầu luôn được nhắc đến nhằm kêu gọi sự bảo vệ của toàn cầu. 3. Các chỉ số đánh giá vệ sinh môi trường không khí 3.1. Chỉ số về vật lý: 3.1.1. Nhiệt độ (độ C hoặc độ F): Mặt trời là nguồn tạo nhiệt chính trên trái đất, những tia mặt trời không làm nóng bầu không khí bao nhiêu mà không khí nóng chủ yếu là do tiếp xúc với mặt đất, khi lớp không khí tiếp xúc với mặt đất nóng lên sẽ bị giảm trọng lượng và bốc lên cao nhường chỗ cho lớp không khí xa mặt đất: cứ như vậy tạo ra dòng đối lưu không khí tiếp xúc với đất. Ở vùng xích đạo, ngày dài bằng đêm cho nên nhiệt độ không khí trong ngày thay đổi khá đột ngột, trong khi ở hai vùng địa cực thì nhiệt độ không khí trong ngày biến đổi rất ít. Ngược lại, nhiệt độ không khí trong năm thay đổi tuỳ theo vĩ độ của từng nơi, ở vùng xích đạo bức xạ mặt trời và nhiệt độ gần như không thay đổi trong suốt năm, còn ở hai vùng địa cực thì mặt trời không lặn trong 6 tháng và không mọc trong 6 tháng cho nên nhiệt độ không khí trong năm lại dao động khá nhiều. Trước đây (từ 1714), người ta đo nhiệt độ theo thang nhiệt độ F (Fahrenheit) với các mức chuẩn: nhiệt độ đóng băng là 320F, nhiệt độ sôi của nước là 2120F và thân nhiệt của một người khỏe mạnh là 98,60F. Sau đó, khi thang đo nhiệt độ C (Celsius) được phát minh (1742) dần dần được các nước ở Châu Âu và nhiều nước trên thế giới đã tiếp nhận và chuyển dần sang sử dụng thang nhiệt độ C cho đến nay với các mức chuẩn: nhiệt độ đóng băng là 00C, nhiệt độ sôi của nước là 1000C và thân nhiệt của một người khỏe mạnh là 370C. Hiện nay, thang nhiệt độ F chỉ còn được sử dụng chủ yếu ở Hoa Kỳ và một số ít các nước nói tiếng Anh khác.