Đang tải... (xem toàn văn)
MÔI TRƯỜNG HỌC ĐẠI CƯƠNG MÔ TẢ Đề cương được thực hiện bởi Sinh viên Trường Đại Học Dược Hà Nội theo chuẩn chương trình học tại trường. Thông qua đề cương bạn đọc có thể nắm bắt một cách tổng quát và sơ lược nhất về bộ môn học cũng như môi trường học tại trường Đại Học Dược Hà Nội. Mọi thông tin liên hệ các đề cương và tài liệu khác xin liên hệ với số điện thoại: 0981244215. Email: tri.phamvan1112gmail.com Chúc các bạn học tập thật tốt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI ========================================================== BỘ MÔN HÓA PHÂN TÍCH VÀ ĐỘC CHẤT TIỂU LUẬN MƯA ACID TÁC ĐỘNG VÀ GIẢI PHÁP NHÓM – A3K69 – ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI ******************************** MƯA ACID TÁC ĐỘNG VÀ GIẢI PHÁP LỜI MỞ ĐẦU Mưa quan trọng cho sống, tất sinh vật cần có nước để sống, kể người Mưa đem đến cho nước mà cần Thế nhưng, nhiều nơi giới, chí nơi sống, mưa trở thành mối nguy hại Bởi khí bị ô nhiễm, khí thải từ nhà máy, xe ôtô hoạt động người làm cho mưa trở nên nguy hiểm cho sống sinh vật sống Loại mưa gọi “Mưa acid” Nhưng, hiểu mưa acid?, nguyên nhân tác hại chúng thể qua đâu? Từ câu hỏi thực tiễn sống, tiến hành nghiên cứu: "Mưa acid – Những tác động giải pháp" NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.1 MƯA ACID Thuật ngữ “mưa acid” sử dụng chủ yếu để dạng lắng ướt có độ acid nhỏ 5,6 như: tuyết, khói, sương hay hạt bụi lơ lửng Thuật ngữ xác “giáng thủy acid” Nước cất không chứa CO2 có độ pH trung tính (pH=7) Chất lỏng với độ pH nhỏ xem có tính acid lớn xem có tính bazơ Bình tường nước mưa có pH khoảng 5,6 khí có CO 2, CO2 với nước không khí phản ứng tạo môi trương acid nhẹ: H2O (lỏng) + CO2 (khí) → H2CO3 (dung dịch) Acid cacbonic sau phân ly thành ion nước tạo nồng độ thấp ion H+: 2H2O (lỏng) + H2CO3 (dung dịch) ⇌ CO32- (dung dịch) + 2H3O+(dung dịch) Trong phân định thực tế, quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (ERA) coi nước mưa có độ pH nằm khoảng từ - 6,5 mưa trung tính Nếu mưa có pH ≤ mưa acid Các nước thuộc Ủy ban kinh tế châu Âu (ECE) lại coi nước mưa có pH ≤ 5,5 mưa acid Đối với Ấn Độ, Indonesia, Hàn Quốc, Thái Lan lại lấy pH 5,6 để làm xác định; nước mưa có pH < 5,6 mưa acid Người ta gọi tính chất mưa sau: Tiêu chuẩn phân loại mưa theo pH nước mưa pH nước mưa 7,0 Tính chất mưa Mưa acid nặng Mưa acid Mưa acid nhẹ Trung tính Mưa kiềm nhẹ Mưa kiềm Mưa kiềm cao Tính acid bổ sung nước mưa đến từ phản ứng chất ô nhiễm sơ cấp, chủ yếu SO2 NOx nước khí để tạo thành acid mạnh (như acid sulphuric acid nitric) Các nguồn chủ yếu loại chất ô nhiễm loại xe cộ hoạt động công nghiệp, đặc biệt nhà máy điện Trong gần vùng sử dụng nguyên liệu hóa thạch làm nhiên liệu, pH nước mưa xuống Nếu lại gặp sương mù dày đặc pH nước mưa xuống thấp Phân tích nước mưa trận mưa acid có pH nước mưa 4,2 người ta thu kết quả: Nồng độ cation anion nước mưa có pH 4,2 Cation Nồng độ Anion Nồng độ (ppm Mol) (ppm Mol) H+ 56 SO4= 51 + NH4 10 NO3 20 ++ Ca Cl 12 K+ Mg++ Na+ Tổng cộng 83 83 Nguồn: Anil Kumar De Environmental chemirstry - Trang 116 Wiley eastern limited publication 1986 Do UBKT Châu Âu định nghĩa mưa acid mưa có chứa acid H2SO4 HNO3 có pH ≤ 5,5 1.2 NGUYÊN NHÂN, NGUỒN GỐC VÀ CƠ CHẾ GÂY MƯA ACID 1.2.1 Nguyên nhân Sự gia tăng lượng oxit lưu huỳnh nitơ khí hoạt động người nguyên nhân gây nên mưa acid Ô tô, nhà máy nhiệt điện số nhà máy khác nhà máy luyện kim, nhà máy lọc dầu, đốt nhiên liệu thải khí SO2 vào khí Trong khí xả, SO2 có khí NOx không khí tạo nên nhiệt độ cao phản ứng đốt nhiên liệu Các loại nhiên liệu than đá, dầu khí mà dùng có chứa S N Khi cháy môi trường không khí có thành phần O2, chúng biến thành SO2 NO2, dễ hòa tan nước Trong trình mưa, tác dụng xạ môi trường, oxít phản ứng với nước khí để hình thành acid H2SO4, acid sunfur, acid nitric Chúng lại rơi xuống mặt đất với hạt mưa hay lưu lại khí mây trời Chính acid làm cho nước mưa có tính acid Một vài quặng kim loại đồng (Cu) chẳng hạn, có chứa lưu huỳnh (S) khí SO2 tạo thành người ta tìm cách khai thác chúng Khí SO2 thải từ hoạt động núi lửa Khi núi lửa hoạt động thường tung vào khí H2S SO2 Ngoài ra, khí SO2 thải từ mục nát loài thực vật chết từ lâu Khí SO2 có nguồn tự nhiên chiếm tỷ lệ nhỏ (khoảng 1/10) so với nguồn gốc nhân tạo (từ hoạt động công nghiệp, giao thông ) Bên cạnh đó, nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch để phát điện thải vào không khí lượng lớn NOx Ở số nước, lượng khí thải nhà máy nhiệt điện chiếm 40%, 60% hoạt động giao thông vận tải Tuy nhiên nguyên nhân chủ yếu bắt nguồn hoạt động người, đặc biệt lạm dụng nhiên liệu hóa thạch khiến mưa chứa đầy chất acid hoạt động như: phương tiện giao thông, nhà máy nhiệt điện dựng than, thiết bị công nghiệp, khai khoáng, từ hoạt động chặt phá rừng bừa bãi, đốt rác, phun thuốc trừ sâu, Trong đó, 80% oxit sulfur hoạt động thiết bị tạo lượng, 15% hoạt động đốt cháy ngành công nghiệp khác nhau, 5% từ nguồn khác Còn oxit nitơ, 1/3 hoạt động máy phát lượng, 1/3 khác hoạt động đốt nhiên liệu để chuyển hóa thành lượng phần lại nguồn khác 1.2.2 Cơ chế gây mưa acid Lưu huỳnh lượng lớn có thành phần chất đốt tự nhiên than đá dầu mỏ, nitơ lại chứa nhiều không khí nên khí độc hại như: lưu huỳnh đioxit(SO2) nitơ đioxit (NO2) sản sinh trình đốt Các khí hòa tan với nước không khí tạo thành acid sunfuric (H2SO4) acid nitric (HNO3) Khi trời mưa, hạt acid tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH nước mưa giảm Nếu nước mưa có độ pH gọi mưa acid Do có độ chua lớn, nước mưa hoà tan số bụi kim loại ôxit kim loại có không khí ôxit chì, làm cho nước mưa trở nên độc cối, vật nuôi người Quá trình diễn theo phản ứng hoá học: a.Lưu huỳnh - Quá trình đốt cháy lưu huỳnh khí oxi sinh lưu huỳnh điôxít: S + O2 → SO2 -Phản ứng hoá hợp lưu huỳnh điôxít hợp chất gốc hiđrôxít: SO2 + OH- → HOSO2 - Phản ứng hợp chất gốc HOSO2- O2 cho hợp chất gốc HO2- SO3 (lưu huỳnh triôxít): HOSO2- + O2 → HO2- + SO3 - Lưu huỳnh triôxít SO3 phản ứng với nước tạo axít sulfuric H2SO4: SO3(k) + H2O(l) →H2SO4(l) Đây thành phần chủ yếu mưa axít b Nitơ: N2 + O2 → 2NO 2NO + O2 → 2NO2 3NO2(k) + H2O(l) → 2HNO3(l) + NO(k) Axít nitric HNO3 thành phần mưa acid 1.3 ẢNH HƯỞNG CỦA MƯA ACID 1.3.1 Hệ sinh thái cạn a Ảnh hưởng tới thảm thực vật Mưa acid không giết chết cối hay cách trực tiếp Thay vào đó, chúng làm cho yếu cách phá hủy cây, làm hạn chế lượng chất dinh dưỡng cho sử dụng Hay cách khác, mưa acid thấm vào đất, gây độc cho với chất độc thông qua rễ Khi mưa acid rơi xuống, nước mưa acid hòa tan chất dinh dưỡng khoáng chất hữu ích có đất Những chất dinh dưỡng khoáng chất sau bị rửa trôi khỏi đất trước cối sử dụng chúng Ngoài việc rửa trôi chất dinh dưỡng, nước mưa acid giúp giải phóng chất độc hại cho ion nhôm vào hệ sinh thái đất Điều xảy kim loại điều kiện bình thường chúng bị giữ chặt hạt đất, có mặt với nồng độ cao ion hydro làm cho đá hạt đất bao bọc chúng bị vỡ Một cánh rừng thông Czech bị hủy hoại mưa acid (ảnh chụp tháng 7/2006, theo PD) Khi mưa acid xảy thường xuyên, có khuynh hướng lớp màng bảo vệ bên Khi lớp màng bảo vệ, thân mở cửa cho loại bệnh xâm nhập Do bị phá huỷ, không sản xuất đủ lượng cho trì trình tồn sinh trưởng bình thường Khi bị yếu, trở nên dễ bị tổn thương loại bệnh, côn trùng thời tiết lạnh bị chết Theo đánh giá, mưa acid: - Phá hoại cối: Chính mưa acid Thụy Điển năm tổn thất đến 4,5 triệu mét khối gỗ Năm 1984, Thụy Sĩ bị thiệt hại khoảng 12 triệu (14% diện tích rừng nước), diện tích rừng bị mưa acid phá hủy Hà Lan 40% Sản lượng gỗ khu vực rừng phía đông bắc nước Mỹ bình quân năm 5% tác động mưa acid Một nghiên cứu năm 1990 đánh giá thiệt hại mưa acid rừng châu Âu khoảng 30 tỷ USD/năm - Phá hoại mùa màng, làm giảm suất Mưa acid làm cho mầm non cối bị mềm rũ hơ lửa, nặng bị chết khô Nhẹ giảm suất, nặng trắng Nhất mưa sảy vào giai đoạn có tín chất định suất vào lúc phơi mầu lúa; trỗ cơ, phun râu ngô b Ảnh hưởng tới đất Làm cho đất mặn hóa Mưa acid hòa tan khoáng tan đất, đẩy nhanh trình phong hóa khoáng, tăng nhanh tổng số muối tan đất làm cho đất mặn hóa Làm dinh dưỡng đất Mưa acid rửa trôi cation kiềm, kiềm thổ đất làm cho đất trở nên chua dần, không thích hợp cho hoạt động vi sinh vật hữu ích Các cation kiềm bị rửa trôi làm cho độ bão hòa bazơ đất ngày giảm xuống, đất dần độ phì nhiêu Nếu độ bão hòa bazơ xuống thấp, khoáng sét bị phá hủy Cation kiềm tiếp tục bị rửa trôi, môi trường chua khoáng sét biến thành hydrargilit SiO2 thứ sinh Đất thật khả sản Giải phóng kim loại độc hại Đất có hàm lượng kim loại nặng tổng số cao, thân đất hay đất bị ô nhiễm gặp điều kiện môi trường kiềm kim loại nặng trở nên không linh động, nên không phát tác chưa gây tác động tiêu cực đến cối người động vật Gặp mưa acid, đất chua đi, kim loại nặng trở nên linh động hơn, tác động xấu đến môi trường Độ pH cần cho việc hình thành hydroxit kim loại Thứ tự pH Hydroxit tạo thành 10 11 12 13 2,48 - 4,5 4,1 5,2 5,3 5,4 5,5 6,0 6,7 6,8 7,0 7-8 8,5 - 8,8 Fe(OH)3 Al(OH)3 Zn(OH)3 Cr(OH)3 Cu(OH)3 Fe(OH)2 ? Pb(OH)2 Cd(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 Hg(OH)2 Mn(OH)2 Ag(OH)2 Nguồn: Perelman (1974) Như pH 7,0 hầu hết kim loại nặng bị kết tủa dạng hydroxit Ion photphát bị giữ chặt đất Nồng độ ion nhôm hòa tan tăng lên có ảnh hưởng gián tiếp tới thực vật Ion nhôm giải phóng bao bọc lấy ion phôtpho dinh dưỡng cần thiết (dạng nhôm phốt phát) làm giảm khả hấp thụ photphat thực vật Hàm lượng photphat giảm xuống trình phân huỷ đất chậm lại điều kiện môi trường acid Cùng với photphát, chất dinh dưỡng vi lượng quan trọng khác như: molipđen, Bo, Se giảm khả tới thực vật đất bị acid hóa Nitơ gây tượng acid hóa đất Bởi nitơ dạng mà cối trực tiếp sử dụng nguồn tất hệ sinh thái, thực vật hấp thụ hầu hết nitơ lắng đọng vào đất Nếu nitơ lắng đọng dạng acid nitric (HNO 3), thực vật hấp thụ ion nitrat (NO3-) giải phóng ion âm khác (quá trình trao đổi chất), thường OH-, HCO3-, ion kết hợp với ion H+ phân ly từ acid Khi trình xảy ra, acid nitric không tham gia vào trình acid hóa đất Nếu ion nitrat không sử dụng hết thực vật chúng bị lọc không xảy trình trung hòa Trong trường hợp lắng đọng trình acid hóa Điều xảy hoạt tính hệ sinh thái thấp, ví dụ, vào mùa đông hay lượng lớn acid lắng đọng thời gian ngắn,ví dụ tuyết tan, thực vật khả sử dụng hết lượng nitơ có mặt Lượng dư thừa sau lọc 1.3.2 Hệ sinh thái nước Tác hại lớn mưa acid với môi trường nước làm giảm độ pH Mưa acid rơi mặt đất rửa trôi chất dinh dưỡng mặt đất mang kim loại độc xuống ao hồ Ngoài vào mùa xuân băng tan, acid (trong tuyết) kim loại nặng băng theo nước vào ao hồ làm thay đổi đột ngột pH ao hồ, tượng gọi tượng "sốc" acid vào mùa xuân Acid sulfuric ảnh hưởng đến cá theo hai cách: trực tiếp gián tiếp Acid sulfuric ảnh hưởng trực tiếp đến khả hấp thụ oxy, muối dưỡng chất để sinh tồn Đối với loài cá nước acid sulfuric ảnh hưởng đến trình cân muối khoáng thể chúng Các phân tử acid nước tạo nên nước nhầy mang chúng làm ngăn cản khả hấp thu oxygen làm cho cá bị ngạt Việc cân muối Canxi làm giảm khả sinh sản các, trứng bị hỏng xương sống chúng bị yếu Muối đạm ảnh hưởng đến cá, bị mưa acid rửa trôi xuống ao hồ thúc đẩy phát triển tảo, tảo quang hợp sinh nhiều oxygen Tuy nhiên cá chết nhiều, việc phân hủy chúng tiêu thụ lượng lớn oxy làm suy giảm oxy thủy vực làm cho cá bị ngạt Mặc dù nhiều loại cá sống môi trường pH thấp đến 5,9 đến pH Al2+ đất bị phóng thích vào ao hồ gây độc cho cá Al2+ làm hỏng mang cá tích tụ gan cá Các ảnh hưởng pH đến hệ thủy sinh vật tóm tắt sau: Hơn nữa, tượng tích tụ sinh học, người ăn loại cá có chứa độc tố, độc tố tích tụ thể người gây nguy hiểm sức khoẻ người pH môi trường nước hủy hoại trứng sinh vật thủy sinh ngăn cản trình sinh trưởng phát triển chúng Ở Việt Nam: Trong nước, mưa acid chiếm tới 30-50% số lần mưa Những nơi có tần suất cao lên tới 50%, điển Việt Trì, Tây Ninh Huế Tính riêng khu vực Hà Nội, tần suất xuất mưa acid 11% Theo số liệu quan trắc, Hà Nội TP.HCM có tần suất mưa acid thấp vùng khác Theo tiêu chuẩn an toàn lương thực Canada, lượng muối thủy ngân sông hồ mức 0,005 ppm Nhưng người Eskimos người dân da đỏ số vùng Canada ăn thịt cá hải cẩu có hàm lượng thủy ngân lên đến 32,7 ppm 1.3.3 Sức khỏe người Hầu hết tất , mưa acid ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người Nó làm hại thông qua không khí ô nhiễm đất Mưa acid dẫn đến hình thành hợp chất độc hại cách phản ứng với hợp chất hóa học tự nhiên Một hợp chất độc hại hình thành , họ thấm vào nước uống , thâm nhập vào chuỗi thực phẩm Thực phẩm bị ô nhiễm gây tổn hại dây thần kinh trẻ em, dẫn đến tổn thương não nghiêm trọng , chí tử vong Các nhà khoa học nghi ngờ nhôm , kim loại bị ảnh hưởng mưa acid , có liên quan đến bệnh Alzheimer Lượng khí thải nitơ oxit vấn đề nguyên nhân sulfur dioxide kích thích cổ họng , mũi mắt, đau đầu , hen suyễn ho khan Các tác hại trực tiếp việc ô nhiễm chất khí acid lên người bao gồm bệnh đường hô hấp như: suyển, ho gà triệu chứng khác nhức đầu, đau mắt, đau họng Các tác hại gián tiếp sinh tượng tích tụ sinh học kim loại thể người từ nguồn thực phẩm bị nhiễm kim loại mưa acid [b] Mưa acid ảnh hưởng tới sức khỏe người 1.3.4 Mưa acid ảnh hưởng tới công trình xây dựng: Các hạt acid rơi xuống nhà cửa tượng điêu khắc ăn mòn Những ảnh hưởng điều thường thấy bia mộ cũ, nơi mưa acid làm chữ khắc không đọc Mưa acid làm tăng ăn mòn tỷ lệ kim loại, đặc biệt sắt, thép,và đồng Mưa acid làm giảm tuổi thọ công trình xây dựng, làm lở loét bề mặt đá công trình Ví dụ tòa nhà Capitol Ottawa bị tan rã hàm lượng SO2 không khí cao Vào năm 1967, cầu bắc ngang sông Ohio sập làm chết 46 người; nguyên nhân mưa acid Mưa acid tác động lên tượng thủ đô Viên nước Áo 1.4 TÌNH HÌNH MƯA ACID TẠI VIỆT NAM 1.4.1 Hiện trạng mưa acid khu vực Nam Bộ Kết phân tích thống kê 10 năm (1996-2005) nước mưa trạm Tân Sơn Hòa, Tây Ninh, Cần Thơ Cà Mau cho thấy chất lượng liệu chưa đầy đủ, đưa hình ảnh lắng đọng axít khu vực Nam Bộ sau: - Tần suất (%) mưa axít trung bình 10 năm có pH CaSO4 + CO2 + H2O b Đối với NOx: Sử dụng phương pháp đốt gọi "Overfire Air" Theo phương pháp phần không khí cần thiết cho trình đốt chuyển hướng lên phía buồng đốt Làm vậy, trình đốt diễn điều kiện có oxy làm giảm trình oxy hóa nitơ không khí thành NOx Xử lý khí thải chất xúc tác Trong trình người ta cho ammonia tác dụng với NO buồng xúc tác 4NO + NH3 + O2 > 4N2 + H2O 2NO2 + NH3 + O2 -> 3N2 + H2O Trong động xe người ta gắn thêm phận lọc khí có hình tổ ong mạ platinum, pallandium Rhodium Ở phận diễn phản ứngoxy hóa, phản ứng khử để biến NOx, CO2 HCs thành chất khí không gây hại KẾT LUẬN Mưa axit pH nước mưa nhỏ giá trị 5,6 Mưa axit có tác hại to lớn: - Phá hoại công trình kiến trúc, di tích lịch sử - Tác động đến sản xuất nông lâm nghiệp: phá hoại cối, mùa màng - Tác động tới sức khỏe người Hạn chế mưa axit phương diện sản xuất nông nghiệp: - Loại bỏ lưu huỳnh, nitrat nguyên liệu đốt - Sử dụng loại chế phẩm vi sinh vật có khả phân giải chuyển hóa H2S phản Nitrat hóa để hạn chế việc bốc chúng vào môi trường - Sử dụng loại phân đạm hợp lý hiệu TÀI LIỆU THAM KHẢO - PGs.TS Đặng Kim Chi:"Hóa học môi trường", tập 1, Nxb Khoa học Kỹ thuật, HN 2001, tr 83 - 84 - ThS Trần Thị Diệu Hằng: Tài liệu: “Hội thảo khoa học lần thứ -Viện khí tượng thủy văn” - TS Nguyễn Hồng Khánh:Giáo trình “Hóa học khí quyển” , Hà Nội, 2007 - ThS Nguyễn Thị Kim Lan: “Hiện trạng mưa axit khu vực Nam Bộ (1996-2005)”, Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT - Lê Văn Quang: Phòng GD&DDT Cam Ranh, chuyên đề “Mưa axit” - Gs.TS Vũ Hữu Yêm: Bài giảng môn học: “Ô nhiễm môi trường đất biện pháp khắc phục” - http://moitruongvietco.vn/nguyen-nhan-va-anh-huong-cua-mua-acid.html - http://khoahoc.tv/mua-acid-va-nhung-anh-huong-1302 - moitruong.com - wikipedia.com ... lượng khu vực để dạng lượng - phù hợp mặt môi trường tạo phân phối cách hiệu Đẩy mạnh việc đánh giá môi trường cách định khác để tổng hòa - sách lượng, môi trường kinh tế với theo cách bền vững Phát... hóa để hạn chế việc bốc chúng vào môi trường - Sử dụng loại phân đạm hợp lý hiệu TÀI LIỆU THAM KHẢO - PGs.TS Đặng Kim Chi:"Hóa học môi trường" , tập 1, Nxb Khoa học Kỹ thuật, HN 2001, tr 83 - 84... đá, dầu khí mà dùng có chứa S N Khi cháy môi trường không khí có thành phần O2, chúng biến thành SO2 NO2, dễ hòa tan nước Trong trình mưa, tác dụng xạ môi trường, oxít phản ứng với nước khí để hình