CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG

I.Môi trường:

1.Các định nghĩa về môi trường:

Định nghĩa khái quát và phổ biến trên thế giới: “MT của một vật thể hoặc

một sự kiện là tổng hợp các điều kiện bên ngoài có liên qun đến vậy thể và sự kiện

đó”. Bất cứ một vật thể nào hay sự kiện nào cũng tồn tại và diễn biến trong một

MT nhất điịnh, vì thế khi nói đến MT tức nói đến một vật thể, một sự kiện nhất

định. Khi nghiên cứu về các cơ thể sống, người ta đưa ra định nghĩa về MT sống

của các cơ thể sống, đó là “Tổng hợp các điều kiện bên ngoài có liên quan đến sự

sống và phát triển của các cơ thể sống đó”.

Đối tượng nghiên cứu của khoa học MT được nêu ra với chúng ta là “MT

sống của con người”.

2.Cấu trúc môi trường:

Theo các thành phần cơ bản, cấu trúc của MT được phân thành 3 thành phần

vật lý (vô sinh) và 1 thành phần sinh học :

+Thạch quyển (lithosphere)

+Thuỷ quyển (Hydrosphere

+Khí quyển (Atmosphere)

Do không khí và nước là các thành phần linh động, dễ biến đổi, luân chuyển,

lan truyền, tác động trong khu vực rộng lớn nên việc giám sát mức độ ô nhiễm của

chúng bắt buộc trong hệ thống GEMS (Global Environmnent Monitoring Systems -

Hệ thống quan trắc toàn cầu) (GEMS đã có trên 350 trạm quan trắc trên 240 sông,

40 hồ và trên 60 trạm quan trắc nước ngầm ở trên 50 quốc gia và có khoảng 50

thông số chọn lọc về chất lượng nước đã được quan trắc) của LHQ. Hầu hết các

quốc gia đều có mạng lưới giám sát này.

1

Ba quyển này là các thành phần vật lý vô sinh, được cấu thành từ các nguyên

tố vật chất và chứa đựng năng lượng dưới các dạng khác nhau như thế năng, cơ

năng, quang năng, hoá năng, điện năng,....

Theo mục đích và nội dung nghiên cứu, khái niệm môi trường sống của con

người được phân ra thành: môi trường thiên nhiên, môi trường nhân tạo, môi

trường xã hội.

3.Các chức năng của môi trường: (theo Các TC về MT – 2008)

Đối với một cá thể con người cũng như đối với cộng đồng xã hội, MT sống

có thể có các chức năng như sau:

1)MT trước hết là không gian sống của con người và các loài sinh vật:

2)MT là nơi cung cấp tài nguyên cần thiết cho cuộc sống và hoạt đống sản

xuất của con người:

3)MT là nơi chứa đựng phế thải do con người tạo ra trong cuộc sống và hoạt

động sản xuất:

4)Môi trường là nơi giảm nhẹ các tác động có hại của thiên nhiên tới con

người và Svật trên TĐ:

5)Môi trường là nơi lưu giữ và cung cấp thông tin cho con người:

2

CHƯƠNG 2: Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ

I.Khái niệm:

-Khí quyển bao quanh trái đất và rất cần thiết cho sự sống: oxy cần thiết cho

quá trình hô hấp của động thực vát, cacbonic cần thiết cho quá trình quang hợp,

nitơ là một trong những nguyên tố cơ bản của protein, ozon bảo vệ chúng ta khỏi

tia tử ngoại có hại của ánh sáng mặt trời.

-Tầng khí quyển ở độ cao khoảng 200 km phía trên bề mặt trái đất và được

chia thành 4 vùng chính (tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng giữa, tầng nhiệt lưu).

-Thành phần không khí bao gồm:

+ đối với không khí khô : là hỗn hợp của nhiều chất khí khác nhau trong đó 2

thành phần chủ yếu là nitơ và oxy.

Ngoài ra trong không khí khô còn có bụi, vi khuẩn mà tỉ lệ nhiều ít phụ thuộc

vào điạ điểm, thời tiết,...

+ đối với không khí ẩm : luôn có sự bay hơi nước từ các nguồn nước tự

nhiên nên trong không khí còn có thêm thành phần : hơi nước, chiếm khoảng

0,47% thể tích.

- Theo TCVN 5966 – 1995, sự ô nhiễm không khí được định nghĩa là :”Sự có

mặt của các chất trong khí quyển, sinh ra từ hoạt động của con người hoặc từ các

quá trình tự nhiên và nếu nồng độ đủ lớn, thời gian đủ lâu chúng sẽ ảnh hưởng đến

sự thoải mái, dễ chịu, sức khoẻ hoặc lợi ích của người hoặc môi trường”.

II. Các chất ô nhiễm môi trường không khí và tác hại của chúng:

1.Bụi và các sol khí:

-Bụi là những chất ở dạng rắn hay lỏng có kích thước nhỏ, nhờ sự vận động

của khong khhí trong khí quyển mà nó có thể phân tán trong một diện rộng. Bụi

được đặc trưng bằng thành phần hoá học, thành phần khoáng, kích thước hạt.

3

Tuỳ theo kích thước mà bụi có thể chia làm 3 loại được phân biệt bởi nguồn

gốc và tính chất như sau:

+ d < 0,3 µm : nhân ngưng tụ, chuyển động như những phân tử khí, có nguồn

gốc từ quá trình ngưng tụ, thời gian lưu lớn.

+ 0,3 µm <d < 3 µm ( kích thước trung bình), chuyển động theo quy luật

Brown và được tách khỏi khí nhờ mưa, đựoc hình thành từ những hạt nhỏ, thời gian

lưu trung bình.

+ d > 3 µm : bụi thô , hình thành từ sự phân tán cơ học (phân ly nhỏ) của

những hạt lớn được thu hồi qua quá trình lắng.

-Sol khí là hỗn hợp những phân tử lơ lửng phân tán trong không khí, tương đối

bền, khó lắng và đặc điểm của bụi và sol khí : có khả năng tạo hợp chất với một số

kim loại hiếm. Nó là phương tiên chính để chứa kim loại nặng trong khí quyển.

-Bụi và sol khí lơ lửng có tác dụng hấp thụ và khuếch tán ánh sáng mặt trời,

làm giảm độ trong suốt của khí quyển( giảm tầm nhìn).

2. Các chất gây ô nhiễm dạng khí:

Khí quyển là một hệ động với nhiều thành phần khí khác nhau, trong đó có

sự trao đổi liên tục với các động vật, thực vật; với đại dương; với đất theo các quá

trình vật lí, hóa học. Các chất khí mới lại có thể được sinh ra bởi các quá trình

chuyển hóa ngay trong khí quyển, bởi các hoạt động sinh học, quá trình phun các

núi lửa, phân huỷ phóng xạ và các hoạt động công nghiệp, giao thông vận tải, sinh

hoạt của con người. Các khí cũng có thể được loại khỏi khí quyển bởi các phản ứng

hóa học, bởi hoạt động sinh học, bởi các quá trình vật lí diễn ra trong khí quyển

(như sự tạo thành các hạt) bởi sự sa lắng và sự thu hút của đại dương và đất.

Thời gian lưu trung bình của một phân tử khí sau khi được đưa vào khí

quyển có thể từ hàng giờ cho tới hàng triệu năm phụ thuộc vào chất khí cụ thể. Vì

vậy, để đánh giá tác động gây ô nhiễm của chúng cần phải xét đến chu trình chuyển

4

hóa của chúng từ lúc phát sinh cho tới khi bị loại khỏi khí quyển. Sau đây chúng ta

xem xét một số chất chính gây ô nhiễm môi trường không khí.

a. Các hợp chất có chứa lưu huỳnh (S):

Các hợp chất có chứa lưu huỳnh chủ yếu có trong khí quyển là : SO2, SO3,

H2S, H2SO4 và các muối sunfat. Các nguồn tạo ra chúng chủ yếu là các quá trình

đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch, sự phân hủy và đốt cháy chất hữu cơ chứa lưu

huỳnh, các hoạt động của núi lửa. Các hợp chất lưu huỳnh tồn tại trong không khí

một thời gian rồi sau đó lại sa lắng xuống đất hay các đại dương.

● Khí dioxyt lưu huỳnh SO2, trioxit lưu huỳnh SO3:

Trong khí quyển, khí sunfua dioxit (dioxyt lưu huỳnh) bị oxi hóa thành SO3

theo quá trình oxi hóa xúc tác hay oxi hóa quang hóa.

Trong điều kiện độ ẩm cao SO2 dễ bị các giọt nước có lẫn nhiều bụi hấp thụ

thì quá trình oxi hóa diễn ra rất thuận lợi với điều kiện có mặt các chất xúc tác

(thường là muối của Fe3+ Mn2+... chính chúng là thành phần của bụi). NH3 có trong

không khí cũng làm cho phản ứng tăng nhanh và làm tăng độ tan SO2 trong giọt

nước, có thể tạo ra amôni sunphát.

Còn quá trình oxi hóa quang hóa liên quan với điều kiện độ ẩm và ánh sáng.

SO2 được hoạt hóa và có năng lượng lớn và tác dụng với O2 với tốc độ nhanh thành

SO3. quá trình này càng nhanh khí trong khí quyển có oxit nitơ và hidrocacbon

Sunfuatrioxit (trioxyt lưu huỳnh) được tạo ra từ SO2, phản ứng ngay với

H2O tạo nên H2SO4 kết hợp dễ dàng với các giọt sinh ra một dung dịch H2SO4. Trong khí quyển có NH3 hay các hạt NaCl thì Na2SO4. HCl sẽ hình thành. Như vật

SO2 tồn tại trong khí quyển cũng chỉ được tính hàng ngày.

SO2 là khí tương đối nặng nên thường ở gần mặt đất, ngang tầm sinh hoạt

của con người, nên là khí ô nhiễm và tác động trực tiếp đến cuộc sống. SO2 là khí

dễ tan trong nước nên dễ phản ứng với cơ quan hô hấp của người và động vật khi

xâm nhập vào cơ thể. Ở hàm lượng thấp, SO2 làm sưng niêm mạc, ở hàm lượng cao

5

( > 0,5mg/m3 ) gây tức thở, ho, viêm loét đường hô hấp. Khi có mặt cả SO2 và SO3

sẽ gây tác động mạnh hơn, thậm chí có thể gây co thắt phế quản và đến tử vong.

SO2 tạo nên H2SO4, là thành phần chính của mưa axit, làm thiệt hại mùa

màng, nhiễm độc cây trồng, giảm tuổi thọ của các sản phẩm vải, nilông, tơ nhân

tạo, đồ dùng bằng da, giấy, ảnh hưởng đến chất lượng của các công trình xây

dựng…

● Khí sunfua hidro H2S:

Khí sunfua hidro là khí độc hại, không màu sắc nhưng có mùi khó chịu ( mùi

trứng thối ) được đưa vào khí quyển với những lượng rất lớn từ có nguồn tự nhiên

và nhân tạo. Khí H2S xuất hiện trong khí thải của các quá trình sản xuất có sư dụng

nhiên liệu hữu cơ chứa lưu huỳnh; các quá trình tinh chế dầu mỏ, tái sinh sợi hoặc

khu vực chế biến thực phẩm, xử lý rác thải. Một phần H2S phát sinh trong tự nhiên

bởi quá trình thối rữa của các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi khuẩn từ rác thải,

cống rãnh, bờ biển, ao tù, hồ nước cạn, kể cả từ các hầm lò khai thác than, các vệt

núi lửa.

Trong không khí, 80% H2S bị oxi hóa thành SO2 do oxi hoặc ozon.

H2S + O3 = H2O + SO2

Tốc độ phản ứng diễn ra trong điều kiện thời gian tồn tại của H2S với nồng

độ một phần tỉ khi tiếp xúc với O3, nồng độ 0,05ppm trong điều kiện trong không

khí có 15.000 hạt bụi / cm3 vào khoảng 2 giờ. Vì H2S, O2, O3 đều hòa tan được

trong nước nên tốc độ oxi hóa H2S trong sương mù, các giọt lỏng trong mây diễn ra

rất nhanh. Như vậy sự tồn tại của H2S trong khí quyển được tính hàng giờ.

Khí sunfua hidro có thể gây độc hại như sau: ở nồng độ thấp gây nhức đầu,

khó chịu; ở nồng độ cao (> 150ppm) gây tổn thương màng nhày của cơ quan hô

hấp, viêm phổi; ở nồng độ khoảng 700ppm đến 900ppm có thể xuyên màng phổi,

xâm nhập mạch máu, dẫn đến tử vong.

6

Đối với thực vật, H2S làm tổn thương lá cây, rụng lá, giảm khả năng sinh

trưởng.

b. Oxyt Cacbon

●Cacbon monoxit CO:

Cacbon monoxit CO là chất khí không màu, không mùi, là khí ô nhiễm phổ

biến trong phần dưới của tầng khí quyển. Nguồn CO nhân tạo chủ yếu được phát ra

từ quá trình cháy không hoàn toàn các nhiên liệu hóa thạch. Ngày nay, qua nhiều

nghiên cứu đã chứng minh rằng nguồn phát sinh ra CO tự nhiên còn lớn gấp 10-15

lần nguồn CO nhân tạo.

Các nguồn phát sinh CO tự nhiên là:

Sự oxi hóa metan khởi đầu bằng phản ứng giữa metan với gốc HO-

CH4 + HO· CH3· + H2O

Phản ứng này có hằng số vận tốc bằng 1014 cm3/mol/s ở 250C. Sau đó, một

chuỗi các phản ứng phức tạp khác diễn ra dẫn đến sự hình thành CO. Lượng CO từ

nguồn này gấp 10 lần lượng CO nhân tạo. Trong phần dưới của khí quyển, khi

nồng độ CH4 vào khoảng 1,5ppm (theo thể tích), lượng CH4 do phân huỷ sinh học

chất hữu cơ diễn ra trong đầm lầy với lượng toàn cầu ước tính 9.1013 mol/năm, thì

nồng độ CO trong khí quyển ước tính bằng 0,12 - 0,15ppm.

Ngoài ra, người ta đánh giá được rằng lượng CO tạo ra từ các đại dương vào

khoảng 10% CO tạo ra từ các quá trình đốt cháy.

Trong tự nhiên CO bị loại trừ bởi một số quá trình:

- Phản ứng giữa CO với gốc HO· trong tầng đối lưu và bình lưu

CO + HO- → CO2 + H+

- Được đất hấp thụ, bị oxyhóa để trở thành dioxytcacbon CO2. Nguyên nhân

của sự loại trừ CO này là do kết quả của sự hoạt động sinh học diễn ra trong đất.

7

Bản chất của CO là khí độc, nếu xâm nhập vào cơ thể, CO tác dụng với hồng

cầu trong máu tạo hợp chất bền vững, làm giảm hồng cầu, giảm khả năng hấp thụ,

vân chuyển O2 của hồng cầu di nuôi các tế bào của cơ thể.

HbO2 + CO → HbCO + O2

Ngộ độc nhẹ CO có thể để lại di chứng thiếu máu, hay quên. Ngộ độc nặng

gây ngất, lên cơn co giật, liệt tay chân và có thể dẫn đến tử vong trong vòng vài ba

phút khi nồng độ vượt quá 2%. Thực vật khi tiếp xúc với CO ở nồng độ cao sẽ bị

rụng lá, xoăn quăn, cây non có thể chết yểu.

Nhung nếu nồng độ O2 cao thì O2 sẽ đẩy được CO ra khỏi Hb đưa về trạng

thái bình thường :

HbCO + O2 → Hb.O2 + CO

●Cacbon dioxit CO2:

CO2 vốn có trong thành phần của không khí sạch, ngoài ra có thể được phát

sinh khi đốt cháy hoàn toàn nguyên nhiên liệu chứa cácbon và trong quá trình hô

hấp của động thực vật. Hàng năm, chỉ riêng trong quá trình chế biến và sử dụng

than đá, con người đã thải vào khí quyển 2.109 tấn CO2, tuy nhiên một nửa lượng

này được hơi nước và thực vật hấp thụ, phần còn lại tồn lưu trong môi trường

không khí.

Khí CO2 ở nồng độ thấp không gây nguy hiểm cho người và động vật nhưng

ở nồng độ cao sẽ gây nguy hại. Khí CO2 là một trong các khí nhà kính nên việc

tăng hàm lượng CO2 trong khí quyển sẽ gây nên sự gia tăng hiệu ứng nhà kính.

Đối với thực vật, khí CO2 có ảnh hưởng tốt, tăng cường khả năng quang hợp

nhất là trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng, ẩm.

c. Các hợp chất chứa nitơ :

Các hợp chất chứa nitơ quan trọng trong khí quyển là N2O, NO, NO2, NH3 và

các muối nitrat, nitrit, và amoni.

● Các oxyt nitơ:

8

Các oxyt nitơ thường viết tắt là NOx phát sinh qua các đốt cháy các nhiên liệu

ở nhiệt độ cao, qua quá trình sản xuất hóa học có sử dụng niơ; Trong tự nhiên, từ sự

oxyhóa nitơ của không khí do sét, khí núi lửa và các quá trình phân hủy vi sinh vật.

Trong các NOx thì NO và NO2 được coi là những chất điển hình gây ô nhiễm

không khí. Cac oxit nitơ khác tồn tại trong không khí với nồng độ rất nhỏ và không

gây lo ngại về ô nhiễm. Tuy nhiên ở hạ tầng khí quyển thì N2O là oxit nitơ phổ biến

nhất, nó là sản phẩm của hoạt động sinh học, nó cũng là một nguồn tạo ra NO trong

tầng đối lưu, và bình lưu nơi có oxi nguyên tử tạo ra do sự phân li quang hóa của

O3 :

N2O + O → 2NO

NO là khí không màu, không mùi, không tan trong nước. Khi xâm nhập vào

cơ thể nó có thể tác dụng với hồng cầu trong máu, làm giảm khả năng vận chuyển

oxy của máu, dẫn đến bệnh thiếu máu.

NO2 là khí có màu nâu nhạt, mùi hắc, có tính kích thích, dễ tan trong nước.

Khi xâm nhập vào cơ thể nó có thể tạo thành axit qua đường hô hấp hoặc tan vào

nước bọt, vào đường tiêu hóa sau đó vào máu, gây nguy hiểm cho cơ thể.

NOx tác dụng với hơi nước trong khí quyển, tạo thành axit HNO3, như vậy

cùng với axit H2SO4, là thành phần chính của mưa axit, làm thiệt hại mùa màng,

nhiễm độc cây trồng, giảm tuổi thọ của các sản phẩm vải, nilông, tơ nhân tạo, đồ

dùng bằng da, giấy, ảnh hưởng đến chất lượng của các công trình xây dựng…

NO và NO2 có vai trò nhất định trong việc hình thành khói mù quang hóa và

là một trong bốn nguyên nhân chính phân hủy ozôn, gây nên nguy cơ suy giảm

tầng ôzon hiện nay.

NO + O3 → NO2 + O2

NO2 + O3 → NO3* + O2 NO3* trạng thái kích hoạt.

NO3* + NO → 2NO2

● Amoniac NH3:

9

Amoniac phát sinh chủ yếu được tạo ra từ nguồn tự nhiên qua các quá trình

phân chất hữu cơ của xác động thực vật; ngoài ra có trong thành phần khí thải của

các nhà máy sản xuất hóa chất, phân đạm, trong các hệ thống thiết bị làm lạnh có

sử dụng NH3. Trong môi trường không khí NH3 có thể tham gia vào các quá trình

như: Hấp thụ lên các bề mặt ướt hoặc phản ứng với các chất có tính axit trong pha

khí hay pha ngưng tụ tạo ra ion amoni NH4+; Oxi hóa thành NO3

-.

NH3 có mùi khó chịu và gây viêm đường hô hấp cho người và động vật. Khi

tan vào nước gây nhiễm độc cá và hệ vi sinh vật nước. Thực vật bị nhiễm NH3 ở

nồng độ cao sẽ bị bệnh đốm lá; giảm tỉ lệ nảy mầm ở hạt giống.

Các muối nitrat và amoni thường không thải lên khí quyển với bất kì lượng

đáng kể nào, mà chỉ sinh ra do sự chuyển hóa của NO, NO2 và NH3 trong khí

quyển. Như vậy các oxit nitơ cuối cùng được chuyển hóa thành nitrat và tiếp đó

được loại khỏi khí quyển do mưa hoặc được sa lắng khô.

d. Các hợp chất hữu cơ :

Các hợp chất hữu cơ nói chung chiếm tỉ lệ khá lớn trong các chất gây ô

nhiễm và lại gây nhiễm độc lâu dài, đi vào khí quyển từ nhiều nguồn tự nhiên và

nhân tạo khác nhau, nên không thể tiến hành những đo đạc cho tất cả các loại riêng

rẽ, hoặc xác định tốc độ phát tán riêng rẽ của chúng được. Vì vậy khi xem xét các

hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm không khí thường chỉ xét tới lượng của một số loại

nhất định. Những hidrocacbon có trong khí quyển ở dạng khí (có từ 1 - 5 cacbon)

được chú ý nhiều hơn ở mặt ô nhiễm. Ngoài ra còn có các chất ở dạng hạt gồm các

hidrocacbon không bay hơi.

Các hợp chất hữu cơ phát sinh chủ yếu từ quá trình đốt cháy nhiên liệu như

than đá, dầu mỏ, gỗ; từ khí thải của các quá trình sản xuất của các nhà máy lọc dầu,

khai thác, chế biến và vận chuyển nhiên liệu hoặc từ nhiều ngành công nghiệp có

sử dụng dung môi hữu cơ hay các hợp chất hữu cơ như sơn, in, dệt nhuộm, công

nghiệp dược phẩm và mỹ phẩm.

10

Nếu xét theo góc độ ô nhiễm không khí thì khả năng phá hoại của các hợp

chất hữu cơ trong khí quyển là do các sản phẩm tạo ra từ các phản ứng của chúng,

điển hình là sự tồn tại của các gốc tự do trong môi trường không khí hay hỗn hợp

khói quang hóa.

III. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí:

Có 2 loại nguồn gây ra ô nhiễm cơ bản đối với môi trường không khí nói

chung:

Nguồn ô nhiễm thiên nhiên và nguồn ô nhiễm nhân tạo.

1.Nguồn ô nhiễm công nghiệp : do các ống khói của các nhà máy thải vào

không khí nhiều chất độc hại, hoặc phát sinh từ quá trình công nghệ sản xuất do

bốc hơi, rò rỉ, thất thoát trên dây chuyền sản xuất, các đường ống dẫn.

Nhà máy nhiệt điện : nhiên liệu than, dầu. Ô nhiễm lớn vùng xung quanh.

Xí nghiệp hoá chất:thải nhiều chất độc hại thể khí và thể rắn. Các chất khí

của nhà máy hoá chất thải ra kết hợp với các khí khác đôi khi tạo ra chất có độc

tính cao hơn nhiều.

Nhà máy luyện kim: rất nhiều bụi (kích thước to 10 - 100µm) phát sinh từ

công việc tuyển quặng, sàng lọc, đập nghiền; các hoá chất độc hại SO2, NOX được

sản sinh trong quá trình đốt cháy nhiên liệu; bụi và CO sản sinh trong quá trình

luyện gang; hơi và bụi rất độc hại như oxit đồng, asen, thuỷ ngân ... sản sinh trong

quá trình luyện đồng và các kim loại màu khác.

Chất thải nhà máy luyện kim có đặc điểm : nhiệt độ cao (300 – 400oC có khi

800oC), phân bố rộng. Ngoài ra vùng lân cận nhà máy luyện kim còn bị ô nhiễm

bởi các sân bãi, kho chứa nguyên liệu, vận chuyển, các xưởng đúc, các lò, băng

chuyền,....

Xí nghiệp cơ khí : nguồn gây ô nhiễm chính là xưởng đúc và xưởng sơn.

11

Nhà máy công nghiệp nhẹ: ví dụ nhà máy đóng giày thải ra nhiều bụi da, sol

khí sơn, quang dầu, axeton,....

Nhà máy vật liệu xây dựng, nhà máy xi măng, xưởng làm gạch ngói....đặc

biệt đối với lò nung gạch và nung vôi với công nghệ lạc hậu nên chất độc hại do

chúng thải ra rất lớn. chất thải chủ yếu là bụi và chất khí thải ra trong quá trình đốt

nhiên liệu than như SO2, NO, CO.

2.Nguồn ô nhiễm giao thông vận tải:

Cũng là nguồn gây ô nhiễm lớn.

Chúng sản sinh ra gần 2/3 khí CO và ½ khí hydro cacbon và khí oxit nitơ

3.Nguồn ô nhiễm do sinh hoạt của con người:

Chủ yếu là bếp đun, lò sưởi sử dụng nhiên liệu than đá, củi dầu và khí đốt.

Nguồn ô nhiễm này có đặc điểm là gây ô nhiễm cục bộ trong một phạm vi nhỏ (

nhà, phòng). Đặc biệt khi dùng than để đun nấu, nồng độ CO tại bếp đun thường

lớn và nếu đun trong phòng kín có thể gây tai hoạ đối với con người.

Cống rãnh và môi trường nước mặt, ao hồ, kênh rạch, sông ngòi bị ô nhiễm

cúng bốc hơi, thoát khí độc hại và gây ô nhiễm môi trường không khí. Ở các đô thị

chưa thu gom và xử lý rác tốt thì sự thối rửa, phân huỷ chất hữu cơ hoặc chôn ủ

không đúng kỹ thuật cũng là một nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí.

Các khí ô nhiễm từ các nguồn thải sinh hoạt trên chu ryếu là khí metan CH4,

ure CO(NH2)2 và mùi hôi thối, các khí này đã làm bẩn không khí khu dân cư ở đô

thị.

Quá trình gây ô nhiễm không khí xảy ra theo các bước sau :

- Phát sinh từ nguồn gây ô nhiễm (chất gây ô nhiễm hay tác nhân ô nhiễm)

- Phát tán, lan truyền trong khí quyển, khi này khí quyển chính là môi trường

rộng lớn với nhiều yếu tố động để xảy ra nhiều quá trình hóa học, hóa lý, hóa

sinh… của các chất gây ô nhiễm.

12

- Tác động đến bộ phận tiếp nhận là động thực vật, con người, các công trình

xây dựng, đồ vật ...

IV.Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí tới môi trường sống:

Một số các loại vi khuẩn gây bệnh tồn tại và truyền bệnh theo đường không

khí như: các loại trực khuẩn lao, bạch hầu, dịch hạch, tụ cầu vàng,...( tồn tại trong

không khí từ 3-70 ngày)

Hít thở không khí có chứa SO2 gây co thắt phế quản, nếu nồng độ lớn gây ra

hịên tượng tăng tiết ở thành cổ họng.

CO và CO2 với nồng độ lớn hơn 100 ppm gây nhiễm độc cấp tính

Các chất có chứa flo (từ quá trình đốt cháy tự nhiên gây ảnh hưởng lớn đến

sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng.

Các loại thuốc trừ sâu có chứa clo (như DDT) với nồng độ 10 mg/m3 không

khí làm cho hệ thần kinh bị tổn thương.

Ví dụ : một số khu vực dân cư đã xuất hiện bệnh ung thư vòm họng do sống

ở các khu công nghiệp gây ô nhiễm không khí.

V. Hoá học của các hiện tượng ô nhiễm không khí:

1. Khái niệm về phản ứng quang hóa trong khí quyển :

Phản ứng quang hóa hay quá trình quang hóa được hiểu là hàng loạt những

phản ứng hóa học xảy ra trong đó năng lượng cần thiết cho phản ứng là bức xạ điện

từ (năng lượng mặt trời vùng tử ngoại hay vùng khả kiến).

Phản ứng quang hóa được chia làm hai giai đoạn, giai đoạn một là giai đoạn

khơi mào, chất tham gia phản ứng hấp thụ bức xạ điện từ (một photon ) thích hợp,

chuyển lên trạng thái kích hoạt, có khả năng tham gia phản ứng mạnh mẽ, có thể

biểu diễn :

A + hυ → A*

Trong đó A* chỉ trạng thái kích hoạt của A. A có thể là nguyên tử, phân tử

hay ion, còn A* có thể coi như một hình thái hóa học hoàn toàn mới so với A

13

A* sau đó có thể tham gia vào các quá trình sau :

- Phản ứng tỏa nhiệt : A* → A + E với E là năng lượng giải phóng

- Phản ứng phát huỳnh quang (phát xạ) : A* → A + hυ

- Phản ứng khử hoạt tính do va chạm : A* + M → M* + A

Năng lượng lượng của phần tử bị kích thích do phản ứng quang hóa được

chuyển cho phần tử khác, làm cho chúng trở thành kích hoạt, gọi là phản ứng trao

đổi năng lượng liên phân tử. Ngoài ra, năng lượng còn có thể trao đổi ngay trong

phân tử, làm biến đổi phân tử từ trạng thái kích thích này sang trạng thái kích thích

khác: A* → A1*

- Phản ứng ion hóa: A* → A+ + e

Năng lượng do photon cung cấp đủ lớn, thì các electron không những chỉ bị

đẩy lên trạng thái có năng lượng cao hơn mà còn bị đẩy ra ngoài phạm vi ảnh

hưởng của liên kết hóa học của phân tử, trở thành các electron tự do và biến nguyên

tử hay phân tử đó thành ion dương.

-Phản ứng hóa học: Các phần tử bị kích hoạt là những chất có hoạt tính hóa

học rất cao, rất dễ tham gia vào các phản ứng hóa học tạo thành những hợp chất

mới trong khí quyển, khi này gọi là các phản ứng quang hóa học. Đây là những

phản ứng quan trọng nhất trong khí quyển và có thể chia thành các dạng như sau:

Liên kết quang hóa: Khi các phần tử kích hoạt liên kết với các phân tử khác

mà nó gặp, tạo ra hợp chất mới mà không cần điều kiện nhiệt độ, áp suất.

A* + B → C + D + …

Ví dụ: NO2* kích hoạt liên kết với các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi tạo nên các

hợp chất nitro rất độc mà ở điều kiện bình thường không tạo ra được.

Phân li quang hóa: Khi các phần tử kích hoạt có năng lượng lớn hơn năng

lượng liên kết hóa học nhiều, sẽ bị phân li thành các hợp chất mới

A* → B + C + …

14

Ví dụ: NO2* kích hoạt phân li tạo ra oxyt NO và oxy O nguyên tử có tính

oxyhóa rất mạnh, sẽ tiếp tục tác dụng với chất khác.

Đồng phân tự phát: Năng lượng dư trong các phân tử kích hoạt có thể làm

thay đổi các liên kết trong phân tử, tạo ra đồng phân.

Đặc điểm quan trọng của phản ứng quang hóa là có tính chọn lọc, vì quá

trình hấp thụ năng lượng của photon chỉ xảy ra với những phần tử nhất định thích

hợp có khả năng hấp thụ, cũng như mỗi photon chỉ có khả kích thích những phần tử

ở giai đoạn đầu tiên.

Nói chung phản ứng quang hóa ở hạ tầng khí quyển bị hạn chế, bởi lẽ không

có một bức xạ nào với bước sóng nhỏ hơn 290nm (bức xạ tử ngoại) đi tới được

tầng đối lưu. Ozon và một số chất trong tầng bình lưu hầu như đã hấp thụ tất cả bức

xạ có bước sóng nhỏ hơn 290nm. Vì vậy, về mặt ô nhiễm không khí mà nói, những

chất hấp thụ được chú ý đến là những chất hấp thụ bức xạ điện từ có bước sóng

trong khoảng từ 300nm đến 700nm.

Các phản ứng quang hóa có vai trò quan trọng trong ô nhiễm không khí, vì

những sản phẩm của chúng (chủ yếu là các gốc tự do) có khả năng khơi mào hoặc

tham gia vào một số lớn các phản ứng khác liên quang đến sự chuyển hóa của các

chất ô nhiễm sơ cấp thành chất ô nhiễm thứ cấp. Trong số các chất ô nhiễm sơ cấp

như NO, CO, NO2, SO2, hidrocacbon,... thì chỉ có NO2 là chất hấp thụ chính các

bức xạ có bước sóng phổ biến trong vùng hạ tầng khí quyển. Sau đây chúng ta xét

một số phản ứng quang hóa điển hình gây nên sự ô nhiễm môi trường không khí.

2 . Các phản ứng quang hóa của oxit nitơ trong khí quyển:

Nitơ là thành phần chính trong khí quyển, phân tử N2 khá lớn có năng lượng

liên kết là 942kJ/mol nên quá trình phân ly quang hóa của N2 đòi hỏi các photon có

bước sóng nhỏ hơn 169nm, có nghĩa là chỉ có thể xảy ra ở tầng bình lưu. Với

photon có bước sóng nhỏ hơn 169nm, phản ứng quang hóa của N2 có thể xảy ra

như sau:

15

- N2 + hυ → N2+ + e

- N2+ + O2 → NO+ + NO

- NO+ + e → No + O

NO, NO2 giữ vai trò quan trọng về hóa học của sự ô nhiễm môi trường

không khí. NO2 rất bền với phản ứng quang hóa, chỉ với photon có bước sóng nhỏ

hơn 430nm mới tạo thành NO2* kích hoạt. Ở bước sóng nhỏ hơn 398nm, NO2 bị

phân ly quang hóa tạo ra NO và O:

NO2* → NO + O

NO và O tiếp tục tham gia vào quá trình phân hủy ozôn, NO cung có thể tiếp

tục phản ứng với gốc OH- trong nước mưa, tạo axit, rơi xuống tầng đối lưu theo

các phản ứng:

NO + HO- → HNO2

NO + H2O → HNO2 + H+

Đây cũng là những quá trình có vai trò làm giảm tạm thời oxyt NO trong khí

quyển. Một số phản ứng khác có thể được xảy ra như sau:

O3 + NO → NO2 + O2

O + NO2 → NO + O2

O + NO2 + M → NO3 + M

NO3 + NO → 2NO2

NO3 + NO2 → N2O5

Nhiều nghiên cứu đã cho thấy, nếu trong không khí có NO2 thì sự oxi hóa

SO2 thành sunfat xảy ra rất dễ dàng; và chỉ cần một lượng nhỏ NO2* kích hoạt cũng

đủ để khởi động chuỗi các phản phức tạp sinh sản ra hỗn hợp khói mù quang hóa.

3. Các phản ứng cộng trong hệ NOx, H2O, CO và không khí :

Một trong các đặc trưng của khí quyển vùng thành phố có chứa nhiều oxyt

nitơ là sự tạo thành lượng lớn ozon . Trong không khí còn có một loạt các phản ứng

khác có liên quan giữa NO2 với hơi nước và CO.

16

Khi có mặt H2O, N2O5 bị thủy phân tạo ra axit nitrit :

N2O5 + H2O → 2HNO3

HNO3 có thể oxi hóa NO :

2HNO3 + NO → 3NO2 + H2O

Các phản ứng sau cũng có thể xảy ra :

HNO3 + NO → HNO2 + NO2

HNO3 + HNO2 → 2NO2 + H2O

Axit nitrơ được tạo ra theo phản ứng :

NO + NO2 + H2O → 2 HNO2

Axit nitrơ hấp thụ bức xạ và thực hiện phản ứng quang phân với tốc độ nhỏ

bằng 1/10 tốc độ quang phân NO2 :

HNO2 + hυ → NO + HO.

Phản ứng quang phân HNO2 rất quan trọng vì nó tạo ra gốc tự do hidroxyl

HO. có hoạt tính cao, có tác dụng khơi mào cho một loạt các phản ứng khác, ví dụ :

HO. + NO2 → HNO3

HO+ + NO → HNO2

Các nhà nghiên cứu về hóa học vũ trụ cũng phát hiện rằng nitơ oxit NO dưới

tác dụng của tia bức xạ với sự có mặt một lượng lớn cacbon oxit CO sẽ bị oxi hóa

hoàn toàn thành NO2. Quá trình này lại hình thành gốc tự do mới là hidropeoxyl

HO2. hoặc hidroxyl HO.. Các phản ứng diễn ra như sau :

HO. + CO → CO2 + H+

H+ + O2 + M → HO2. + M

HO2. + NO → HO. + NO2

HO2. + HO2

. → H2O2 + O2

4 . Các phản ứng quang hóa của các hidrocacbon trong khí quyền :

17

Các công trình nghiên cứu về hóa học vũ trụ cũng chứng minh rằng sự có

mặt của các chất hữu cơ trong khí quyển làm tăng các quá trình chuyển hóa quang

oxi hóa NO tạo ra O3.

Việc giải thích cơ chế của các phản ứng giữa các chất oxi hóa và

hidrocacbon (tạo các chất ô nhiễm thứ cấp) rất phức tạp, có nhiều quan điểm khác

nhau. Nói chung phản ứng có xảy ra được hay không; tốc độ như thế nào; thời gian

tồn tại của các sản phẩm tạo thành phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố...

Các phản ứng của chính thường xảy ra với ba loại hidrocacbon phổ biến nhất

là parafin, olefin và hidrocacbon thơm với O, HO+ và O3, được coi là những nhất

oxi hóa quang trọng nhất trong khí quyển.

Các phản ứng với oxi nguyên tử O: Các nguyên tử oxi được tạo ra chủ yếu

do phản ứng quang phân của NO2. Oxi nguyên tử phản ứng nhanh với olefin nhưng

lại chậm với anken và aren.

- Khi oxi nguyên tử tác dụng với parafin giải phóng gốc ankyl và HO+

RH + O → R+ + HO.

- Khi oxi nguyên tử tác dụng với olefin tạo ra một epoxit ở trạng thái kích

thích, epoxit này lại phân hủy thành hai gốc là ankyl và axyl :

R1 R3 R1 R3

C = C C = C

R2 R4 (1)

R2 O R4

(2)

R2 R3

R C. + R4 C. hay R1 C . + R2 C. v.v...

R3 O O R4

18

- Với các aren: hiện nay cơ chế phản ứng của nguyên tử oxi với các aren còn

chưa rõ.

Các phản ứng oxi hóa của gốc hidroxyl: Các gốc hidroxyl đi vào khí quyển

do sự quang phân HNO2 và từ các phản ứng thoái biến của các gốc tự do.

Các phản ứng của gốc tự do HO. với các hidrocacbon cũng tương tự như các

phản ứng của oxi nguyên tử với hidrocacbon, tuy nhiên thường nhanh hơn rất

nhiều, tạo ra gốc ankyl và nước .

RH + HO. → R. + H2O

Tốc độ phản ứng của một parafin thường tăng theo số nguyên tử hidro có

trong phân tử, đặc biệt nguyên tử hidro ở cacbon bậc 2 và 3.

Các phản ứng oxi hóa của ozon O3: Trong khí quyển, ozon bắt đầu được tạo

ra với lượng đáng kể khi nồng độ NO2 đạt tới khoảng 25 lần nồng độ NO. Ozon là

chất oxi hóa không mạnh bằng oxi nguyên tử hay HO.. Nhưng với nồng độ bằng

hay lớn hơn 0,25ppm thì phản ứng giữa O3 và olefin diễn ra với tốc độ đáng kể.

Những trường hợp nồng độ O3 như vậy vẫn thường có ở trong không khí ô nhiễm.

Phản ứng quang hóa của các hidrocacbon chứa oxi trong không khí cũng là

một nguồn lớn tạo ra nhiều chất ô nhiễm thứ cấp. Trong khí thải của các động cơ

chạy xăng có các andehit và xeton, lượng chất hữu cơ này chiếm 1,5% tổng các

hidrocacbon của khí thải. Bởi vậy, các hidrocacbon có chứa oxi trong khí quyển có

thể tham gia phản ứng oxi hóa và tạo ra nhiều gốc tự do. Một số phản ứng có thể

liệt kê như sau:

- Phản ứng quang phân andehit: các andehit bị quang phân dưới tác dụng các

bức xạ mặt trời ở các bước sóng lớn hơn 300nm, phản ứng gãy mạch, tạo gốc ankyl

tự do ở trạng thái kích hoạt.

RCHO + hυ R* + HCO

19

Tốc độ phản ứng quang phân này bằng 1% tốc độ quang phân NO2. Ví dụ

đối với fomandehit, ta có phản ứng :

HCHO +Hυ H2 + CO

- Phản ứng oxi hóa andehit bằng nguyên tử oxi tạo ra 2 gốc tự do : axyl và

HO.

O + RCHO RC = O + HO.

- Phản ứng oxi hóa andehit bằng gốc hydroxyl HO tạo gốc axyl

HO. + RCHO R-C = O + H2O

Phản ứng diễn ra với tốc độ khá nhanh nên phản ứng được coi như là một

quá trình quan trọng để loại andehit ra khỏi khí quyển.

Như vậy từ các phản ứng trên trong khí quyển thường tồn tại ba loại gốc tự

do là gốc ankyl R., gốc axyl RCO. , gốc ankoxyl RO. (kể cả HO.). các gốc này có

hoạt tính cao nên có thể kết hợp ngay với oxi phân tử tạo các gốc peoxi :

ROO. gốc peoxiankyl (kể cả HO2)

RCOO. gốc peoxiaxyl

O

tiếp tục tạo ra gốc axylat R - CO.

O

RO* + NO → RONO (nitroankyl)

RCOO* + NO2 RCOONO2 peoxiaxyl nitrat (PAN)

O O

5. Khói mù quang hóa (photochemical smog)

Khói quang hóa là hỗn hợp gồm các chất phản ứng và các sản phẩm phản

ứng sinh ra khi các hidrocacbon, các oxit nitơ cùng có mặt trong khí quyển dưới tác

dụng của các bức xạ Mặt trời.

20

Cơ chế của sự tạo thành khói quang hóa diễn ra trong một hệ hết sức phức

tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như khí hậu, các nguồn phát tán chất ô nhiễm, cơ

chế các phản ứng hóa học. Có thể bao gồm các quá trình phản ứng sau:

- Các hidrocacbon có hoạt tính tương tác với O3 thành gốc RCH2.

- Gốc RCH2 tương tác với O2, tạo thành gốc tự do RCH2O2.

- Gốc RCH2O2. tương tác với NO tạo ra NO2 và gốc tự do do RCH2O.

- Gốc RCH2O. tương tác với O2 thạo thành anđenhit bền RCHO và gốc

HOO..

- HOO. tương tác với NO khác cho ra NO2 và HO.

- HO. cực kì hoạt động và phản ứng nhanh với các hidrocacbon bền RCH3

tạo ra H2O và gốc RCH2, đồng thời hoàn chỉnh chu trình chuyển hóa. Trong một

chu trình tạo ra 2 phân tử NO2, một phân tử RCHO và tái tạo gốc RCH2 để lại bắt

đầu chu trình mới và cứ như thế liên tiếp.

- Anđehit RCHO vừa phát sinh lại khởi đầu cho một chuỗi phản ứng khác

bằng cách tương tác với gốc HO. dẫn tới sự tạo thành gốc axyl R-C=0, rồi gốc này

phản ứng ngay với O2 cho gốc peoxiaxyl để tạo ra peoxiaxyl nitrat (PAN). PAN

thường được coi là thành phần chính của khói quang hóa, là chất rất độc.

Khói quang hóa là loại khói mang tính chất oxi hóa rất cao, có màu nâu, gây

tác hại cho mắt và phổi, làm gãy caosu và phá hoại đời sống thực vật.

Để giảm hiện tượng tạo thành khói quang hóa, chủ yếu chúng ta phải khống

chế sự thải NOX và hidrocacbon vào khí quyển.

6. Phản ứng quang hóa của SO2

Khi không khí tiếp xúc với bức xạ Mặt Trời, SO2 được hoạt hóa bởi bức xạ

trong hạ tầng khí quyển, kết quả dẫn tới một chuỗi các phản ứng kế tiếp liên quan

đến các phân tử SO2 kích hoạt.

Khi có mặt hidrrocacbon hoạt động và các oxi nitơ thi tốc độ chuyển hóa

SO2 thành SO3 tăng rõ rệt. Ngoài ra, sự oxi hóa SO2 trong các hệ này thường kèm

21

theo sự tạo thành sol khí. Việc giải thích cơ chế phản ứng phổ biến trong các hệ có

chứa đồng thời SO2, hidrocacbon, NOX, không khí và nước là một trong những vấn

đề quan trọng của hóa học ô nhiễm không khí. Chúng ta khảo sát hiện tượng oxi

hóa quang hóa SO2 trong hai trường hợp là trong không khí sạch và trong không

khí có chứa hidrocacbon cùng các oxyt NOX

Sự oxi hóa quang hóa SO2 trong không khísạch:

- Phổ hấp thụ của SO2 nằm trong hai vùng ở hạ tầng khí quyển, ứng với hai

trạng thái kích thích: trạng thái đầu kí hiệu là 1SO2 có năng lượng thấp, trạng thái

hai kí hiệu là 2SO2 có năng lượng cao, được mô tả như sau :

SO2 + hv 1SO2 ( λ = 290 - 340nm)

2SO2 ( λ = 340 - 400nm)

Trạng thái có năng lượng lớn hơn sẽ phân hủy thành trạng thái cơ bản SO2,

và trạng thái có năng lượng thấp 1SO2 .

SO2 + M

dựa tr

trong

Nếu M

nghiê

khí:

2SO2 + M

1SO2 + M

(M : là một thành phần tiếp nhận năng lượng)

- Cơ chế chế oxi hóa SO2 thành SO3 trong không khí sạch được giải thích

ên các phản ứng kế tiếp của hai trạng thái SO2, 1SO2 với các phân tử khác có

hệ. Trước hết, 1SO2 được chuyển về trạng thái cơ bản SO2 :

1SO2 + M SO2 + M

Nếu M là : N2, O2, CO , CO2 và CH4 thì tốc độ các phản ứng gần giống nhau;

là H2O, O3 thì hằng số vận tốc tương ứng lớn hơn nhiều. Các công trình

n cứu cho thấy cơ chế quan trọng nhất giữa 1SO2 và O2 là :

1SO2 + O2 → SO3 + O

Quá trình này tạo ra O nguyên tử

Sự oxi hóa quang hóa SO2 trong hỗn hợp các hidrocacbon, NOX và không

22

Khi đưa hỗn hợp hidrocacbon, NOX vào không khí có lẫn SO2 và chiếu sáng

thì tốc độ oxi hóa SO2 tăng lên rất nhiều so với tốc độ oxi hóa quang hóa trong

không khí sạch.

VI.Ảnh hưởng toàn cầu của ô nhiễm không khí:

1.Mưa axit:

-Mưa thường được coi là quá trình tự làm sạch phổ biến nhất của môi trường

không khí, nhờ mưa mà bụi và các chất gây ô nhiễm có thể được tự loại ra khỏi khí

quyển.

-Nước mưa cũng hòa tan một phần CO2 của khí quyển nên có môi trường axit

yếu với pH khoảng 6 - 6,5. Đây là hiện tượng mưa tự nhiên.

-Tuy nhiên, khi pH của nước mưa nhỏ hơn 5, chúng ta gọi là mưa axit, nguyên

nhân chủ yếu như sau:

Một lượng lớn NOX và SOX đi vào khí quyển sẽ chuyển hóa thành axit HNO3

và axit H2SO4 theo cơ chế của các phản ứng hóa học và quang hóa học :

NO + O3 → NO2 + O2

NO2 + O3 → NO3 + O2

NO2 + NO3 → N2O5

N2O5 + H2O → 2HNO3

HNO3 được tách ra dưới dạng kết tinh hoặc các tiểu phân nitrat sau khi phản

ứng với bazơ (NH3, bụi, vôi)

SO2 cũng chuyển thành axit H2SO4 với phản ứng trong các giọt nước. Sự có

mặt của RH, NOX, làm tăng tốc độ của quá trình quang hóa oxi hóa SO2. Trong các

giọt nước có chứa ion Mn(II), Fe(II), Cu(II), chúng sẽ xúc tác cho phản ứng oxi hóa

SO2. Quá trình được biểu diễn như sau :

SO2 + 21 O2 + H2O

ioxitkimloaNOHC X ),( H2SO4

23

HNO3 và H2SO4 cùng với HCl (thoát ra từ các nguồn tự nhiên và hoạt động

của con người) tạo nên sự ngưng tụ axit, là nguyên nhân chính của mưa axit.

-Tác hại : Mưa axit gây ra sự phá hủy tòa nhà và các tượng đài làm từ cẩm

thạch, đá vôi, đá phiến... Những vật liệu này trở nên thủng lỗ chỗ và yếu đi về mặt

cơ học vì các muối sunfat tan được và tách ra ngoài nước mưa.

CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2 + H2O

2. Sự suy giảm tầng ozon

a. Vai trò của tầng ozon

Ozon O3 là thành phần chính của tầng bình lưu, khoảng 90% O3 tập trung ở

độ cao 19-23km so với mặt đất. Ozon có chức năng bảo vệ sinh quyển do khả năng

hấp thụ bức xạ tử ngoại và tỏa nhiệt của phân tử O3, rồi lại được tái tạo lại thể hiện

qua các phản ứng:

O3 + hυ → O2 + O

O + O2 → O3

Khí ozon luôn luôn phân hủy và tái tạo tự nhiên, hình thành cân bằng động,

giữ được sự tồn tại ổn định và như vậy, trên thực tế tồn tại một cơ chế tự nhiên để

bảo vệ sinh quyển.

Ozon có tính oxy hóa cao, có mùi đặc biệt, ở nồng độ lớn, ozôn cũng là chất

ô nhiễm, tác động xấu đến năng suất cây trồng ở gần mặt đất. Đối với con người

không thể vượt quá ngưỡng 0,05ppm. Tuy nhiên, các nghiên cứu cho thấy người

mắc bệnh lao, được điều dưỡng ở khu vực rừng thông với nồng độ ozon khoảng

0,11ppm, có thể khỏi bệnh.

Sự tạo thành ozon có thể lí giải là từ các quá trình phân li quang hóa của O2 ,

NOx, SO2, tạo ra oxy nguyên tử. các nguyên tử này lại tiếp tục hóa hợp với phân tử

oxi để hình thành phân tử ozon

O2 , NOx, SO2 + hυ → O

O + O2 → O3

24

Ozôn lập tức hấp thụ bức xạ tử ngoại và phân hủy.

O3 + hυ → O2 + O

Các bức xạ tử ngoại từ vũ trụ có bước sóng từ 200 đến 280nm gọi là UV-

C, từ 280 đến 320nm gọi là UV-B, từ 320 đến 400nm gọi là UV-A. Trong số các

tia đó thì UV-B là nguy hiểm nhất đối với thực vật, động vật và người. Tia C bị hấp

thụ với các thành phần khác, tia A thì xuyên qua được tầng ozon, tia B bị hấp thụ

bởi tầng ozon.

b. Sự suy thoái tầng ozon và các tác hại:

Người ta ước tính trong thời gian vừa qua mức suy giảm tầng ozon trung

bình toàn cầu là 5% và số lượng suy giảm ngày càng tăng do phân hủy ozôn vượt

quá khả năng tái tạo lại.

Cơ chế quá trình phân hủy O3 là chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng, có nhiều

quan điểm khác nhau, tuy nhiên hầu như đều cho rằng phân tử ozon bị phân hủy

chủ yếu do 4 tác nhân cơ bản là: các nguyên tử oxi O; các gốc hidroxyl hoạt động

HO*; các oxit nitơ NOX và quan trọng là các hợp chất clo

1. O3 + O O2 + O2

2. O3 + HO* O2 + HOO*

HOO* + O HO* + O2

3. O3 + NO NO2 + O2

NO2 + O NO + O2

4. Cl* + O3 ClO* + O2

ClO* + O2 Cl* + O2

Các nguồn sinh ra Cl*, HO*, NO : các hợp chất CFC như CCl2F2, CCl3F, ...

được dùng như là chất làm lạnh, chất chữa cháy, dung môi trong mĩ phẩm... chúng

trơ ở tầng đối lưu, nhưng khi được khuyếch tán chậm lên tầng bình lưu, dưới tác

dụng của bức xạ tử ngoại (λ < 200nm) sẽ sinh ở các gốc Cl*

CFC + hv (= 200nm) Cl*

25

Một gốc Cl* có thể phân huỷ hàng nghìn phân tử ozon trước khi hóa hợp

thành chất khác.

Núi lửa thải ra Cl2 và HCl thẳng vào tầng bình lưu dưới tác dụng của tia tử

ngoại (λ = 300-400nm) tạo thành Cl còn HCl tác dụng với HO* tạo ra Cl*

Cl2 + hv = Cl* + Cl*

HCl + HO* = Cl* + H2O

HO* hình thành do quá trình quang hóa oxi hóa metan

CH4 + O CH3* + HO*

N2O được sinh sản ra trong quá trình phân hủy sinh học tự nhiên của các hợp

chất nitrat, rồi xâm nhập chậm chạp vào tầng bình lưu, ở đó nó bị oxi hóa thành NO

khi kết hợp với oxi nguyên tử ở độ cao dưới 30km.

N2O + O 2NO

Ở độ cao trên 30km thì lại do phản ứng quang hóa của nitơ phân tử:

N2 + hv N + N

O2 + N NO + O*

Các máy bay bay ở độ cao lớn cũng thải ra rất nhiều khí NOX

Tầng ozôn bị phá hủy sẽ làm cho một lượng lớn bức xạ tử ngoại có thể đi

xuống Trái Đất, sẽ làm tổn hại đến đời sống của con người và động thực vật. Bức

xạ tử ngoại đi xuống Trái Đất sẽ xúc tác mạnh các quá trình quang hóa ở các tầng

khí quyển thấp hơn; làm tăng hiện tượng mưa axit, tạo thành khói quang hóa; tăng

nhiều bệnh về đường hô hấp…

3. Hiệu ứng nhà kính (Green house effect)

a. Hiệu ứng nhà kính tự nhiên:

Trái đất là hành tinh duy nhất có sự sống là do có khí quyển bao quanh. Lớp

không khí này đảm bảo sự cân bằng nhiệt giữa nguồn năng lượng đến từ Mặt Trời

và nguồn nhiệt phản xạ từ Trái Đất, làm cho nhiệt độ trung bình trên Trái Đất

khoảng +15oC. Hiện tượng này gọi là Hiệu ứng nhà kính tự nhiên. Người ta ước

26

tính nếu không có hiệu ứng này thì nhiệt độ nhiệt độ trung bình trên Trái Đất sẽ là -

18oC, không thể tồn tại sự sống. Hiệu ứng nhà kính tự nhiên có ý nghĩa vô cùng to

lớn đối với Trái đất, nó duy trì nhiệt độ thích hợp cho sự sống và cân bằng sinh

thái; bảo đảm hoạt động cho các vòng tuần hoàn trong tự nhiên.

Như vậy có thể nói rằng: Hiệu ứng nhà kính coi khí quyển bao quanh Trái

Đất như một lớp kính, để đến được bề mặt Trái Đất, năng lượng Mặt Trời, dạng

bức xạ sóng ngắn, phải đi qua một lớp không khí dày (như lớp kính). Một phần

năng lượng Mặt Trời được giữ lại nhờ các quá trình tự nhiên như: lý học, hóa học,

sinh học, hóa sinh học…, một phần được phản xạ về Vũ trụ dạng bức xạ nhiệt, các

khí có khả năng hấp thụ các tia nhiệt gọi là khí nhà kính, chủ yếu là CO2, hơi nước

và một số khí khác. Nói cách khác, lớp khí CO2, hơi nước bao quanh Trái đất có tác

dụng tương tự như lớp kính giữ nhiệt của nhà kính trồng rau xanh mùa đông, chỉ

khác là nó có quy mô toàn cầu.

b. Ảnh hưởng của sự ô nhiễm môi trường lên hiệu ứng nhà kính:

Bức xạ nhiệt phản xạ từ Trái đất là dạng sóng dài, bị hấp thụ bởi một số

thành phần của khí quyển, gọi là khí nhà kính, đặc biệt là là CO2, hơi nước và một

số khí khác như CH4, CFC, O3, N2O…Nếu lượng khí này tăng lên thì lượng nhiệt

bị giữ lại trong khí quyển (giống như trong nhà kính) sẽ tăng lên, làm nhiệt độ của

Trái đất tăng lên.

Trong thời gian qua, các hoạt động nhân tạo đã thải vào khí quyển một lượng

rất lớn các khí ô nhiễm, làm thay đổi thành phần của khí quyển, tăng hàm lượng

các khí nhà kính, dẫn đến sự gia tăng quá mức hiệu ứng nhà kính, trong khi năng

lượng mặt trời đến Trái Đất thì không đổi còn năng lượng phản xạ từ Trái Đất lại bị

chuyển dịch, làm tăng nhiệt độ của Trái Đất trên quy mô toàn cầu.

Người ta ước tính hằng năm con người đưa vào khí quyển khoảng 2,5.1013

tấn CO2, tuy nhiên khoảng một nửa số đó đã được thực vật và đại dương hấp thụ.

phần còn lại sẽ lưu tồn trong khí quyển, chủ yếu lưu ở tầng đối lưu. Hiện nay nhu

27

cầu sử dụng năng lượng tăng, cũng như các hoạt động sản xuất công nghiệp khác,

làm cho lượng khí CO2 thải vào khí quyển càng nhiều, mặt khác diện tích trồng

rừng lại giảm mạnh, làm cho lượng khí CO2 càng tăng. Dần dần hình thành một lớp

khí CO2 tương đối dày, bao bọc Trái Đất. Bức xạ nhiệt từ mặt Trái Đất phản xạ vào

khí quyển là bức xạ sóng dài, nó không có khả năng xuyên qua lớp CO2 và hơi

nước, lượng nhiệt này bị giữ lại ở gần Trái Đất làm nhiệt độ bề mặt Trái đất tăng

lên.

Nhiều nghiên cứu cho thấy tỉ lệ ảnh hưởng đến sự gia tăng hiệu ứng nhà kính

của các khí nhà kính tự nhiên và nhân tạo như sau: CO2 50%; CFC 17%; CH4 13%;

O3 7%, N2O 5%. Trong đó CO2 và hơi nước tập trung ở tầng đối lưu, các khí còn

lại chủ yếu ở tầng bình lưu.

c. Ảnh hưởng của sự gia tăng hiệu ứng nhà kính:

Các ảnh hưởng của sự gia tăng hiệu ứng nhà kính rất phức tạp và tác động

tương hỗ lẫn nhau gây nên sự thay đổi đối với môi trường sinh thái tự nhiên và xã

hội.

Nhiệt độ Trái Đất tăng lên sẽ là nguyên nhân làm tan lớp băng ở Bắc cực và

Nam cực, làm cho mực nước biển dâng cao. Nước biển lên cao thì các làng mạc,

thành phố ở các vùng đồng bằng thấp ở ven bờ biển sẽ bị chìm dưới nước biển,

nhiều vùng đất đai màu mỡ ven biển sẽ bị ngập nước và măn hóa. Theo dự đoán

của các nhà khoa học thì nếu nồng độ CO2 trong khí quyển tăng gấp đôi hiên nay

thì nhiệt độ trung bình của Trái Đất tăng lên khoảng 3,60C và trong vòng 30 năm

tới nếu không ngăn chặn được sự gia tăng hiệu ứng nhà kính liên tục này thì mực

nước biển tăng lên khoảng 1,5 - 3,5m.

Nhiệt độ tăng sẽ dẫn đến sự tăng tốc độ bốc hơi nước, dẫn đến những thay

đổi trong tuần hoàn gió, ảnh hưởng đến lượng mưa trên toàn cầu, sẽ tác động đến

hệ thực vật, ảnh hưởng đến năng suất cây trồng, cũng chính là một trong các

nguyên nhân của hiện tượng Elnino.

28

Nhiệt độ bề mặt Trái đất tăng, làm tăng các quá trình chuyển hóa sinh học,

gây nên sự mất cân bằng về lượng và chất trong cơ thể sống, tăng thêm bệnh tật

cho con người và động vật. Nhiệt độ tăng sẽ làm tăng tốc độ của nhiều quá trình

hóa học, làm thay đổi cân bằng tự nhiên, giảm tuổi thọ của các công trình kiến trúc;

xây dựng.

VII.Làm sạch khí thải khỏi các khí độc hại:

1.Khái niệm chung:

Khí thải của các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp còn chứa nhiều các khí độc

hại và nồng độ chúng vượt rất nhiều lần tiêu chuẩn cho phép. Các khí độc hại thải

vào môi trường rất đa dạng. Theo tính chất hoá lý nà người ta chia khí thải thành 2

nhóm: nhóm vô cơ ( SO2,SO3, H2S, CO, CO2, NOX, NH3, H2SO4, HF,...), nhóm hữu

cơ (benzen, butan, axeton, axetylen, các xit hữu cơ, các dung môi hữu cơ,...).

Tuỳ theo thành phần và khối lượng khí thải mà người ta lựa chọn phương

pháp xử lý phù hợp, đảm bảo kỹ thuật, tính kinh tế, tính hiệu quả, dễ vận hành,...

2.Làm sạch khí thải bằng pp hấp thụ:

Là để tách ra những thành phần giá trị từ dòng khí thải và đưa nó trở lại vào

quá trình công nghệ để tiếp tục sử dụng hoặc là để tách những chất độc hại trong

dòng khí trước khi thải vào môi trường xung quanh. Thường thì sử dụng pp nay khi

nồng độ của thành phần khí độc hại trong dòng khí thải khá lớn: cao hơn 1% theo

thể tích.

Sự hấp thụ là quá trình hút thu chọn lọc một hay là một số thành phần của

hỗn hợp khí bằng chất hút thu thể dịch, ta gọi chất hút thu thể dịch là chất hấp thụ

bao gồm hấp thụ vật lý và hấp thụ hoá học.

-Hấp thụ vật lý

-Hấp thụ hoá học

29

Trong các cơ sở sản xuất công nghiệp có sử dụng các loại nhiên liệu đốt thì

trong khí thải có chứa khí SO2 với hàm lượng và nồng độ khá lớn. Để hấp thụ khí

SO2 có thể sử dụng dung dịch oxit mangan, pư:

Mn2O3 + 2SO2 + 1/2O2 → 2MnSO4

Để hoàn nguyên Mn2O3 có thể cho pư với dd NaOH, quá trình xảy ra theo pư:

2MnSO4 + 2NaOH + 1/4O2 → Mn2O3 + Na2SO4 + 2H2O

Ngoài ra còn có thể dùng một số dd khác để hấp thụ khí SO2 trong khí thải

như NaOH, Ca(OH)2, sữa vôi CaO, bột đá CaCO3.

Hoặc có thể dùng nước làm chất hấp thụ khí SiF4 :

SiF4 + 2H2O → HF + SiO2

2HF + SiF4 → H2SiF6

3.Làm sạch dòng khí thải bằng pp hấp phụ:

Sự hấp phụ là quá trình hút có chọn lọc một hay một số thành phần từ hỗn

hợp khí hoặc dd bằng vật thể rắn.

Thường dùng : than hoạt tính, silicagen, zeolit.

4.Làm sạch khí thải bằng trao đổi ion: hiệu suất 97 – 99%

VIII.Giải pháp chống ô nhiễm môi trường không khí:

1.Quy hoạch xây dựng đô thị và bố trí khu công nghiệp:

Để giảm bớt vùng ảnh hưởng của chất độc hại do nhà máy thải ra cần phải

xây dựng nhà máy cuối hướng gió, cuối nguồn nước so với khu dân cư, các chất

thải có thể thu gom dễ dàng để xử lý.

2. Kiểm soát chất thải:

Cần kiểm tra thường xuyên mực ô nhiễm môi trường không khí qua từng

khoảng thời gian ngắn đã quy định và tự động phát tín hiệu báo động khi nồng độ

chất ô nhiễm vượt qúa giới hạn cho phép bằng cách đặt các thiết bị phân tích khí và

dư lượng khí thải tại các ống khói hay các miệng ống thổi thông gió.

30

Ai vi phạm đều phải bị xử phat.

3.Công nghệ kỹ thuật:

Các biện pháp kĩ thuật giảm thiểu chất thải công nghiệp:

-Dùng nhiên liệu có ít chất ô nhiễm hoặc giảm bớt hàm lượng chất ô nhiễm

trong nhiên liệu trước khi đốt.

-Cải tiến quá trình đốt nhiên liệu ( cải tiến lò đốt nhiên liệu, ...)

-Sử dụng các thiết bị lọc bụi, thiết bị hấp phụ hay hấp phụ khí thải độc hại

trước khi thải ra ống khói.

Biện pháp công nghệ cần được coi là biện pháp cơ bản, bởi vì nó cho phép

đạt hiệu quả cao nhất để hạ thấp và đôi khi loại trừ được chất thải độc hại ra môi

trường ( hiện đại hoá công nghệ sản xuất là làm kín dây chuyền và thiết bị sản xuất,

khí thải ra được sử dụng như là các nguyên liệu có giá trị trong sản xuất công

nghiệp tiếp theo, thay thế chất độc hại dùng trong sản xuất bằng chất không độc hại

hoặc ít độc hại hơn, làm sạch chất độc hại trong nguyên liệu, trước khi đưa vào sản

xuất).

4. Sinh thái học:

Sử dụng cây xanh để bảo vệ môi trường không khí

5. Quản lý - luật bảo vệ môi trường không khí:

Bao gồm quản lý khí thải và các biện pháp xử phạt theo luật định.

VIII. Ô nhiễm không khí do tiếng ồn

31

CHƯƠNG 3 : Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC

I.Vai trò của nước và vòng tuần hoàn của nước:

1.Vai trò của nước:

Nước rất cần thiết cho sự sống, có thể nói, ở đâu có nước là ở đó có sự sống

và ngược lại:

-Con người cần mỗi ngày 1,83 lít nước để ăn, uống.

-Nước giúp cho con người, động thực vật trao đổi vận chuyển thức ăn, tham

gia vào các phản ứng sinh hóa học và các mối liên kết, cấu tạo trong cơ thể.

-Cuộc sống ngày càng phát triển cao, nhu cầu nước sinh hoạt cho mỗi người,

mỗi ngày khoảng 150 lít.

-Trong cơ thể người có khoảng từ 65-68% nước, nếu mất nước 12% là hôn

mê, có thể chết. Trong các động vật khác cơ thể chiếm 70% nước. Trong dưa hấu

chiếm 90% nước.

-Nước rất cần cho sản xuất : về nông nghiệp, muốn sản xuất 1kg lúa thì cần

một lượng nước là 750kg, sản xuất 1kg thịt cần 7,5 kg nước. Ruộng lúa cấy 2 vụ,

cần một lượng nước ngọt 14-25.000m3/ha. Về công nghiệp, mỗi ngành, mỗi khu

chế suất, mỗi công nghệ yêu cầu lượng nước khác nhau. Người ta ước tính để có 1

tấn nhôm cần 1.400m3 nước, 1 tấn dầu, 1 tấn thép cần 600m3 nước, 1 tấn nhựa cần

500m3 nước. Công nghiệp thực phẩm, chế biến thực phẩm, công nghiệp da, giày,

chế biến rượu đều cần nhiều nước...

-Nước cũng rất cần cho giao thông vận tải, du lịch, dịch vụ...

2.Vòng tuần hoàn của nước:

Nước trên hành tinh phát triển từ 3 nguồn: từ bên trong lòng đất, từ các thiên

thạch đưa lại, từ lớp trên của khí quyển TĐ. Khối lượng nước chủ yếu trên TĐ

(nước mặn, nước ngọt, hơi nước) đều bắt nguồn từ lòng đất (lớp vỏ giữa) trong quá

trình phân hoá các lớp đá ở nhiệt độ cao

32

Nguồn nước trong tự nhiên luôn được vận động và thay đổi trạng thái :mưa –

dòng chảy - thấm - bốc hơi – ngưng tụ và thành mưa:

Khoảng 1/3 năng lượng Mặt Trời được hấp thụ trên bề mặt Trái đất được sử

dụng để vận chuyển vòng tuần hoàn nước - bốc hơi một lượng khổng lồ nước bề

mặt từ các đại dương, sông hồ ... tạo thành mây kể cả quá trình thoát hơi nước từ

các loài thực vật. Khi gặp lạnh, hơi nước ngưng tụ rơi xuống thành mưa, tuyết và

toả ra lượng nhiệt đã hấp thụ trong qúa trình bay hơi. Một phần nước mưa thấm qua

các lớp đất thành nước ngầm. Nước ngầm và nước bề mặt đều hướng ra biển để

tuần hoàn trở lại. Đó là vòng tuần hoàn tự nhiên của nước

M

T

Đại

d

Hồ

Bốc M

Nước Xử

lý

Sử dụng

Xử

lý

Sôn

M

G M

Hình 1: Vòng tuần hoàn tự nhiên của nước

33

Ngoài ra con người sử dụng nước ngầm và nước bề mặt cho nhu cầu sinh hoạt

và phát triển, sau đó nước thải được tập trung lại để xử lý rồi thải ra lại vào nguồn

nước, vì vậy phần nước này coi như không mất đi.

Theo chu trình này, lượng nước được bảo toàn, chỉ chuyển từ dạng này sang

dạng khác (lỏng, khí, rắn) hoặc từ nơi này đến nơi khác. Tuỳ theo loại nguồn nước

(đại dương, hồ, sông, hơi ẩm đất...) thời gian luân hồi có thể rất ngắn (8 ngày đối

với hơi ẩm không khí) hoặc có thể kéo dài hàng năm, hàng ngàn năm (đại dương

1400 năm).

Theo các số liệu thống kê, chúng ta mới chỉ sử dụng khoảng 40% tổng lượng

nước ngọt có thể khai thác. Tuy nhiên, nguồn nước mưa và nước ngọt phân bổ rất

không đều, trong khi có nhiều vùng bị ngập lụt thì các vùng khác lại thiếu nước

ngọt.

Tài nguyên nước ở VN có những nét riêng của vùng nhiệt đới ẩm, gió mùa.

Hàng năm trên lãnh thổ VN tiếp nhận lượng mưa trung bình là 1900mm (634 tỷ

m3), thuộc nhóm những nước có tài nguyên nước tại chỗ giàu có ngaòi ra còn thi

nhận nguồn nước từ TQ, Lào, Campuchia là 132,8tỷ m3/năm. Lượng nước bình

quân đầu người 17000m3/năm.

Trong quá trình sử dụng nước sạch vào các mục đích sinh hoạt và sản xuất,

con người đã thải ra môi trường một lượng nước gần bằng với lượng nước sạch

được cung cấp. Nước bẩn thải ra từ sinh hoạt , sản xuất công nghiệp, xây dựng,

nông nghiệp,... đã đưa vào nguồn nước một lượng khá lớn chất bẩn đa dạng, làm

thay đổi bản chất cơ bản của nước tự nhiên, gây ra hiện tượng nước bị ô nhiễm.

3.Thành phần của môi trường nước:

a. Thành phần hóa học của nước :

34

Các hợp chất vô cơ, hữu cơ trong nước tự nhiên, có thể tồn tại ở các dạng ion

hòa tan, dạng rắn, lỏng, khí… Sự phân bổ các hợp chất này quyết định bản chất của

nước tự nhiên như: nước ngọt, nước lợ hoặc nước mặn; nước sạch và nước ô

nhiễm; nước giàu dinh dưỡng và nước nghèo dinh dưỡng; nước cứng và nước

mềm...

Các ion hòa tan: Nước là dung môi lưỡng tính nên hòa tan rất tốt các chất

như axit, bazơ và muối vô cơ tạo ra nhiều loại ion tồn tại tự nhiên trong môi trường

nước. Hàm lượng các ion hòa tan trong nước được đặc trưng bởi độ dẫn điện, nồng

độ các ion hòa tan càng lớn thì độ dẫn điện EC của nước cànglớn. Đơn vị của độ

dẫn điện là microsimen/cm, kí hiệu µS/cm.

Thành phần ion hòa tan của nước biển tương đối đồng nhất, nhưng của nước

bề mặt hoặc nước ngầm thì không đồng nhất vì còn phụ thuộc vào đặc điểm khí

hậu, địa chất, và vị trí thủy vực. Sau đây là số liệu tham khảo về thành phần ion hòa

tan của nước.

Bảng 3.1 . Thành phần một số ion hòa tan trong nước tự nhiên

Nước biển Nước sông hồ, đầm

Thành phần Nồng

độ (mg/l)

Thứ

tự

Nồng độ

(mg/l)

Thứ

tự

Các ion

Clo Cl* 19.340 1 8 4

Natri Na+ 10.770 2 6 5

Sunfat SO42- 2.712 3 11 3

Magie Mg2+ 1.290 4 4 6

Canxi Ca2+ 412 5 15 2

Kali K+ 399 6 2 7

Bicacbonat HCO3- 140 7 58 1

Ngoài ra còn một số ion ở hàm lượng rất nhỏ như: B, F, P, N,Fe…

35

Các khí hòa tan: Các khí hòa tan trong nước là do sự hấp thụ của không khí

vào nước, hoặc do quá trình sinh hóa trong nước tạo ra, các khí chủ yếu là oxy và

cácbonic, ngoài ra còn một số khí khác.

b. Thành phần sinh học của nước :

Thành phần và mật độ các loài cơ thể sống trong nước phụ thuộc chặt chẽ

vào đặc điểm, thành phần hóa học nguồn nước, chế độ thủy văn và địa hình nơi cư

trú. Sau đây là một số loại sinh vật có ý nghĩa trong các quá trình hóa học và sinh

học trong nước

- Vi khuẩn (Bacteria): là các loại thực vật đơn bào, không màu có kích thước

từ 0,5 - 5,0µm, chỉ có thể quan sát được bằng kính hiển vi. Chúng có dạng hình

que, hình cầu hoặc hình xoắn. Tồn tại ở dạng đơn lẻ, dạng cặp hay liên kết thành

mạch dài. Chúng sinh sản bằng cách tự phân đôi với chu kì 15 - 30 phút trong điều

kiện thích hợp về dinh dưỡng, oxi và nhiệt độ.

Ví khuẩn đóng vai trò rất quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ, hỗ trợ

quá trình tự làm sạch của nước tự nhiên, do vậy nó có ý nghĩa về mặt sinh thái. Phụ

thuộc vào nguồn dinh dưỡng, vi khuẩn được chia làm hai nhóm chính :

- Vi khuẩn dị dưỡng (heterotrophic) là vi khuẩn sử dụng các chất hữu cơ làm

nguồn năng lượng và nguồn cacbon để thực hiện quá trình sinh tổng hợp. Có 3 loại

vi khuẩn dị dưỡng.

Vi khuẩn hiếu khí (aerobes) là vi khuẩn cần oxi hòa tan khi phân hủy chất

hữu cơ để sinh sản và phát triển.

(CH2O) + O2 vkhk CO2 + H2O + E

Vi khuẩn kị khí (anaerobes) là vi khuẩn không sử dụng oxi hòa tan khi phân

hủy chất hữu cơ để sinh sản và phát triển, tuy nhiên nó sẽ sử dụng oxy trong các

liên kết.

(CH2O) + SO42- vkkk CO2 + H2S + E

axit hữu cơ + CO2 + H2O + E

36

(CH2O) vkhk

CH4 + CO2 E

(Khí bùn ao)

Vi khuẩn tuỳ nghi (facultative) là vi khuẩn có thể phát triển trong điều kiện có

oxi hoặc không có oxi tự do. Loại này luôn có mặt và hoạt động trong hệ thống xử

lý nước thải (kị khí và hiếu khí). Năng lượng E giải phóng ra trong các trường hợp

trên được sử dụng cho tổng hợp tế bào mới và một phần được thoát ra dưới dạng

nhiệt.

- Vi khuẩn tự dưỡng (autotrophic) là loại vi khuẩn có khả năng xúc tác cho

phản ứng oxi hóa chất vô cơ để thu năng lượng và sử dụng khí CO2 làm nguồn

cacbon cho quá trình sinh tổng hợp. Tùy vào loại vi khuẩn xúc tác cho quá trình

nào mà người ta gọi tên cụ thể, như: nitrosomonas; nitrobacter;

NH4+ + 3O2 Nitrosomonas 2NO2

- + 4H+ + 2H2O + E

2NO2- + O2 Nitrobacter 2NO3

- + E

Vi khuẩn ferrobacilius đóng vai trò xúc tác cho sự oxi hóa Fe(II) thành

Fe(III)

4Fe2+ 4H+ + O2 4Fe3+ + 2H2O

Các vi khuẩn lưu huỳnh có khả năng chịu được pH thấp và có thể oxi hóa

H2S trong nước thành axit sunfuric gây ăn mòn vật liệu xây dựng ở các công trình

thủy nông và hệ thống cấp thoát nước.

* Siêu vi trùng (virus): Loại này có kích thức nhỏ (khoảng 20 - 100nm), là

loại kí sinh nội bào. Khi xâm nhập vào tế bào vật chủ nó thực hiện việc chuyển hóa

tế bào để tổng hợp protein và axit nucleic của siêu vi trùng mới, chính vì cơ chế

sinh sản này siêu vi trùng là tác nhân gây bệnh hiểm nghèo cho con người và các

loài động vật.

37

* Tảo: là loại thực vật đơn giản nhất có khả năng quang hợp, không có rễ,

thân, lá; có loại tảo có cấu trúc đơn bào, có loại có dạng nhánh dài, thuộc loại thực

vật phù du. Tảo là loại sinh vật tự dưỡng, chúng sử dụng cacbonic hoặc bicacbonac

làm nguồn cacbon, sử dụng các chất dinh dưỡng vô cơ như photphat và nitơ để phát

triển theo sơ đồ :

CO2 + PO43- + NH3 hυ Phát triển tế bào mới + O2

Trong quá trình phát triển của tảo có sự tham gia của một số nguyên tố vi

lượng như magie (Mg), bo (B), coban (Co) và canxi (Ca), Tảo xanh là do có chất

clorophyl, chất này đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp. Người ta có

thể dùng tảo làm chỉ thị sinh học để đánh giá chất lượng nước tự nhiên.

II. Khái niệm về sự ô nhiễm môi trường nước:

-Nước là tài sản chung của nhân loại, là nguồn gốc của sự sống, là môi

trường trong đó diễn ra các quá trình sống. nước đóng vai trò quyết định trong việc

đảm bảo cuốc sống của con người.

-Do hoạt động tự nhiên hay nhân tạo (sói mòn, lũ lụt, núi lửa, chất thải công

nghiệp, sinh hoạt,...) đưa vào mà thành phần của nước có thể bị thay đổi. Thật ra ,

nước có khả năng tự làm sạch thông qua các quá trình biến đổi lí hoá sinh học tự

nhiên như lắng lọc, oxy hoá khử, phân ly, pha loãng,...và để các quá trình này xảy

ra tốt cần có đủ lượng oxy hoà tan. Nhưng khi lượng chất thải được vào nước quá

nhiều vượt quá khả năng tự làm sạch thì nước sẽ bị ô nhiễm.

-Nguồn nước được coi là ô nhiễm khi thành phần tính chất lí hoá sinh học

của nước bị thay đổi hoặc bị huỷ hoại làm cho nước không thể sử dụng được trong

mọi hoạt động của con người và sinh hoạt.

-Các khuynh hướng thay đổi chất lượng nước và gây ô nhiễm nước do hoạt

động con người thường là:

38

+Giảm chất lượng của nước ngọt do ô nhiễm bởi H2SO4, HNO3 từ khí quyển,

tăng hàm lượng SO42-, NO3

- trong nước.

+Tăng hàm lượng các ion Ca, Mg, Si,.. trong nước ngầm và nước sông hồ do

nước mưa hoà tan, phong hoá các quặng cacbonat.

+Tăng hàm lượng các ion kim loại nặng trong nước tự nhiên như Pb, Cd, Hg,

As, Zn và cả PO43-, NO3

-, NO2-,...

+Tăng hàm lượng các muối trong nước mặt và nước ngầm do nước thải công

nghiệp, nước mưa, rác thải.

+Tăng hàm lượng các hợp chất hữu cơ do các chất khó bị phân huỷ sinh học,

thuốc trừ sâu,..

+Giảm nồng độ oxy hoà tan trong nước tự nhiên do qúa trình oxy hoà tan có

liên quan với quá trình phì dưỡng các nguồn chứa nước và khoáng hoá các hợp chất

hữu cơ.

+Giảm độ trong của nước.

+Tăng khả năng nguy hiểm của ô nhiễm nước tự nhiên do các nguyên tố đồng

vị phóng xạ.

III.Các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước:

Bất cứ một hiên tượng nào làm giảm chất lượng nước đều bị coi là nguyên

nhân gây ô nhiễm. Sự giảm chất lưọng nước có thể là do đặc tính địa chất của

nguồn nước ví dụ như : nước trên đất phèn thường chứa nhiều sắt, nhôm, sunfat;

nước lấy từ lòng đất thường chứa nhiều canxi; ....Đây là nguyên nhân tự nhiên.

Hiện tại, hoạt động của con người đang là nguyên nhân chính làm suy giảm

chất lượng nguồn nước. Có thể xếp thành mấy loại nguyên nhân sau đây:

-Sử dụng nước quá tải và ăn ở mất vệ sinh.

-Sử dụng hoá chất trong nông nghiệp quá tuỳ tiện (phân bón, thuốc trừ sâu,

...)

39

-Chất thải từ các khu chăn nuôi, bệnh viện, nứoc thải thành phố.

-Chất thải công nghiệp

-Hoạt động giao thông vận tải.

III.Các nguồn gây ô nhiễm nước:

Có nhiều chất gây ô nhiễm nước. Các tính chất vật lý như sự bốc hơi, hoà

tan; tính chất hoá học như độc tính, khả năng phản ứng của chúng phụ thuộc rất

nhiều vào hình thái hoá học của nguyên tố. Ví dụ như thuỷ ngân là kim loại độc

nhưng muối thủy ngân là (CH3)2Hg lại độc hơn; asen rất độc, asen ôxyt As2O3 càng

độc, nhưng các hải sản có chứa asen ở dạng (CH3)2AsCH3COO lại không độc.

Asen tồn tại ở dạng vô cơ như muối AsO2 cũng rất độc. Dưới đây là một số chất

gây ô nhiễm nước.

1. Nước thải:

Nước thải từ các nguồn sinh hoạt, dịch vụ, chế biến thực phẩm và công

nghiệp có chứa một lượng lớn và đa dạng các chất ô nhiễm, bao gồm các chất ô

nhiễm hữu cơ, vô cơ, vi sinh ... khi đi vào nguồn nước sẽ gây ô nhiễm nước. Một số

trong các chất ô nhiễm này, đặc biệt là các chất có nhu cầu ôxy, các chất dầu, mỡ

và các chất thải rắn đều có thể khử được qua các quá trình xử lý nước thải đô thị ở

các bước sơ cấp và thứ cấp. Còn các chất khác như muối, kim lại nặng và các chất

hữu có khó phân huỷ đều không xử lý được triệt để bằng các biện pháp thông

thường. Người ta phân loại nước thải thành các loại như: nước thải công nghiệp;

nước thải nông nghiệp; nước thải công nghiệp chế biến thực phẩm; nước thải sinh

hoạt dịch vụ và nước thải y tế.

Kiểm soát các nguồn nước thải là công việc hết sức cần thiết nhằm giảm

thiểu ô nhiễm nước. Đặc biệt, các kim loại nặng và các chất hữu cơ khó phân huỷ

sinh học cần phải được kiểm soát chặt chẽ ở ngay tại nơi có khả năng sử dụng

nguồn nước thải hay ở những dòng chảy nước thải hay ở những dòng chảy nước

40

thải đã xử lý dùng để tưới tiêu, tái sinh vào hệ thống nước hay đưa vào mạch nước

ngầm.

2.Các chất hữu cơ tổng hợp:

Hàng năm trên thế giới sản xuất vào khoảng 60 triệu tấn các chất hữu cơ

tổng hợp đó là các chất như nhiên liệu, chất dẻo, chất hoá dẻo, chất màu, thuốc trừ

sâu, phụ gia thực phẩm và dược phẩm ... Nói chung các chất này thường rất độc và

khá bền sinh học, đặc biệt là các loại cabuahyđrô thơm, chúng gây ô nhiễm nặng nề

cho các nguồn nước.

Các hoá chất bảo vệ thực vật (pesticides): Hiện nay có khoảng hơn 10.000

các hợp chất khác nhau được sử dụng để bảo vệ thực vật kể các loại chất kích thích

sinh trưởng, chúng được phân loại như sau: thuốc trừ sâu (inseciticides), thuốc diệt

cỏ (herbicides), thuốc diệt nấm (denticides), thuốc trừ côn trùng (nematocides) và

nhóm kích thích sinh trưởng (regulator) .

Khoảng 0,1% tổng các chất bảo vệ thực vật có tác dụng độc hại đối với

người và vật nuôi . Chúng có thể được phân thành loại rất độc, trung bình và ít độc

hại đối với người và vật. Xét theo quan điểm hoá học, người ta có thể phân loại các

chất bảo vệ thực vật thành các dạng như: Các hợp chất hữu cơ halogen; cơ

phôtpho; cacbamat; polyclorophenoxyaxit

Tác động thuốc bảo vệ thực vật lên môi trường là do những tính chất của

chúng như dễ bay hơi, dễ hoà tan trong nước và dung môi. Mặt khác chúng thường

rất bền đối với quá trình biến đổi sinh học.

Thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng bằng cách phun dưới dạng sưong mù

hay bụi nên trực tiếp đi vào môi trường không khí và đất, từ đất chúng đi vào nước

rồi phân huỷ tại đó. Ví dụ, đối với DDT người ta nghiên cứu và thấy rằng 25% tổng

lượng DDT đã sử dụng chuyển vào đại dương

Sự lan truyền của các chất bảo vệ thực vật trong nước vào cơ thể người thông

qua các sinh vật dưới nước được có thể được mô tả trong sơ đồ.

41

Người(5-

10 )

Chim 10 ppm

Cá nước mặn

0,05 ppmCá nước ngọt

20 ppm

Nguyên thể

trong nước 0,1

Thực vật

dưới nước 0,01

Nước ngọt

0,00001 ppm

Thực vật phù

du

Nước biển

0,0000001

Quá trình phân huỷ sinh học của các chất bảo vệ thực vật trong môi trường

nước và đất rất quan trọng đối với chất lượng môi trường. Tất nhiên các chất bảo vệ

thực vật khác nhau khả năng phân huỷ sinh học cũng khác nhau.

Cũng có trường hợp sản phẩm trung gian của sự phân huỷ lại độc hơn cả sản

phẩm chính. Ví dụ như DDD độc hơn DDT là hợp chất vẫn sử dụng làm chất bảo

vệ thực vật.

42

Các chất tẩy rửa (detergents:Các chất tẩy rửa là những chất có hoạt tính bề

mặt cao, hoà tan tốt trong nước và có sức căng bề mặt nhỏ. Chúng được sử dụng

trong nhiều ngành công nghiệp hoặc trong sinh hoạt gia đình. Hàng năm trên thế

giới sản xuất khoảng 25 triệu tấn chất tẩy rửa khác nhau. Thành phần của chất tẩy

rửa gồm có các chất hoạt động bề mặt (10 ÷ 30%), các chất phụ gia 12% và một số

các chất độn khác.

Chất hoạt động bề mặt là những chất tham gia làm giảm sức căng bề mặt

chất lỏng, tạo ra nhũ tương và huyền phù bền với các hạt cấu ghét nhờ đó mà chất

bẩn tách khỏi vải. Có nhiều loại chất hoạt động bề mặt khác nhau, trong đó phổ

biến nhất là alkyl benzen sunfonat ABS và linear alkyl sunfonat LAS, hay nói cách

khác chúng là nguồn tiềm tàng rất nhiều các hợp chất hữu cơ. Chất hoạt động bề

mặt có trong thành phần nước thải sẽ gây trở ngại cho quá trình xử lý nước thải do

những hạt huyền phù nhỏ bền vững dưới dạng keo và giảm hoạt tính của các tầng

lớp sinh học, cũng như bùn hoạt tính.

Chất phụ gia là một thành phần bổ sung vào chất tẩy rửa, chất phụ gia kết

hợp với các ion Ca2+, Mg2+ và phản ứng với nước để tạo môi trường kiềm tối ưu

cho chất hgoạt động bề mặt. Hay sử dụng nhất là các polyphôtphát. Sự có mặt của

các chất phụ gia và chất hoạt động bề mặt có trong nước đều ảnh hưởng tới môi

trường nước. Pôlyphôtphat bị phân huỷ nhanh nhờ quá trình thuỷ phân sau:

P3O10-5 + 2H2O = 2HPO4

-2 + H2PO4-

HO4-2, H2PO4

- không độc hại cho người và động vật nhưng là chất dinh

dưỡng cho thực vật bậc thấp trong nước nên gây hiện tượng ô nhiễm nước tạo điều

kiện phát triển nhanh các loài rong rêu trong nước. Người ta đã thử thay thế

pentanatritripôlyphôtphat bằng NTA , chất phụ gia này có giá thành rẻ, dễ phân huỷ

sinh học, nhưng khi bị nghilà chất sinh quái thai nên đã bị đình chỉ sử dụng.

Các chất hữu cơ tổng hợp khác: Tất cả các chất hữu cơ có trong nước ,không

phụ thuộc vào nguồn gốc và ảnh hưởng độc hại nào đều là những chất tiêu thụ ôxy

43

bởi vì chúng không bền và có xu hướng ôxy hoá thành các dạng đơn giản hơn, vì

vậy chúng sẽ lấy ôxy hoà tan trong nước để thực hiện quá trình ôxy hoá, do đó ảnh

hưởng đến hàm lượng ôxy hòa tan DO của nước, một chỉ số rất quan trọng để kiểm

soát mức ô nhiễm nước do những chất tiêu thụ ôxy này. Khi có mặt trong nước, tốc

độ phân huỷ sinh học của các hợp chất hữu cơ mạch vòng và mạch thẳng phụ thuộc

vào nhiều cấu trúc của vòng cacbon. Những hợp chất hyđrôcacbon có độ dài của

mạch vào loại ngắn và trung bình sẽ bị chuyển hoá bởi hàng loạt các vi sinh, trước

hết là các nhóm mêthyl (CH3) hoặc các sản phẩm bậc thấp như alcol và alđêhyt,

giải phóng đioxyt cacbon và nước. Ngược lại quá trình chuyển hoá sẽ lâu dài và

chậm đối với các chất hữu cơ mạch dài, phân tử lượng lớn. Các hợp chất

hyđrôcacbon thơm có phân tử lượng tương đối thấp (C6-C10) như benzen, toluen,

xylen, etyl, naphthalen... chúng thường là sản phẩm trung gian hay là sản phẩm

cuối của quá trình tổng hợp.

3.Ô nhiễm dầu mỏ:

Hiện nay, sản phẩm dầu mỏ chiếm khoảng 60% nhu cầu tiêu thụ năng lượng

của thế giới. Hàng năm chúng ta khai thác và sử dụng hơn 25 tỉ thùng dầu thô.

Lượng tiêu thụ càng lớn thì lượng chất thoát càng tăng do các sự cố, do quá trình

vận chuyển kể cả việc vệ sịnh định kỳ tàu chở dầu. Người ta ước tính hằng năm có

khoảng 10 triệu tấn dầu trên thế giới bị thất thoát do sự cố hoặc rò rỉ gây ô nhiễm

môi trường.

Dầu mỏ là hỗn hợp của hàng trăm hợp chất hữu cơ, những thành phần chủ

yếu gồm: prarafin 25%, parafin mạch vòng 20%, các hợp chất thơm 5%, các

naphthen thơm , các hợp chất lưu huỳnh 4%, các hợp chất nitơ 1%, còn lại là các

hợp chất ôxy và các tạp chất khác.

Dầu trong môi trường biển vận chuyển qua các vùng nhờ gió, dòng hải lưu,

sóng thủy triều. Nó còn chịu ảnh hưởng của nhiều quá trình trong tự nhiên như bay

44

hơi, hoà tan, ôxy hoá, nhũ tương hoá ... cũng như phân hủy bởi các vi sinh vật .

Kết quả chung của các quá trình trên là thành phần của dầu trong biển và thay đổi

liên tục. Những thành phần nhẹ của dầu (hợp chất thơm có nhiệt độ sôi thấp,

parafin, cycloparafin, có C < 12) rất dễ bay hơi. Các hyđrôcacbon thơm rất dễ hoà

tan và được vận chuyển nhờ sự hoà tan. Các parafin rất dễ phân hủy bởi các vi sinh

còn các cycloparafin mạch vòng và hợp chất thơm thì bền và tốc độ phân huỷ

chậm, chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ O2 hòa tan. Những thành phần

nặng của dầu rất khó phân huỷ hay lắng xuống đáy, chúng thường tạo thành những

khối nhựa và được sóng đánh vào bờ.

Nước đổ từ sông ra biển cũng mang theo dầu từ các bồn dầu hay hơi nhiên

liệu cháy không hết vào khí quyển, gặp lạnh ngưng tụ theo mưa rơi xuống sông

chảy ra biển. Dầu khí loang ra biển sẽ tạo thành một lớp màng ngăn cách biển và

khí quyển, ngăn cản qúa trình trao đổi ôxy giữa nước biển và khí quyển dẫn đến sự

ảnh hưởng đối với sinh vật biển như: Huỷ hoại vi sinh vật do độc tố trong dầu; Gây

rối loạn sinh lý làm sinh vật chết dần, tẩm ướt dầu lên da hay lông của các sinh vật

biển, giảm khả năng chịu lạnh, hô hấp hay nhiễm bệnh do hyđrôcacbon thâm nhập

vào cơ thể; Thay đổi môi trường sống của vi sinh vật biển do dầu che phủ, không

cho ôxy và ánh sáng hoà tan vận chuyển trong nước. Đặc biệt các hyđrôcacbon

thơm có số cacbon nhỏ hơn 10 ảnh hưởng nghiêm trọng đến vi sinh vật biển. Ví dụ,

khi nồng độ hyđrôcacbon thơm hoà tan bằng 1÷100 ppm , các vi sinh vật không tồn

tại. Khi nồng độ các chất hyđrôcacbon thơm hoà tan bằng 0,1ppm các cấu trùng

không tồn tại. Khi nồng độ các chất thơm hoà tan 10 ∼ 100 ppb sẽ phá hoại hệ

thống thông tin và sự nhạy cảm của các sinh vật. Sự thấm ướt dầu gây nguy hiểm

cho các loài chim, chúng bị chết rét do bộ lông không còn khả năng giữ nhiệt, hơn

thế nữa, chim rỉa lông nhiễm dầu sẽ bị ngộ độc do dầu thâm nhập vào cơ thể.

4.Các chất gây ô nhiễm nước dạng vô cơ.

45

Có rất nhiều chất vô cơ gây ô nhiễm nước. Nhìn chung có thể thấy một số

các dạng nhóm điển hình sau:

Các loại phân bón hoá chất vô cơ: Đây là các hoá chất được bổ sung vào đất

cần thiết cho sự phát triển của cây trồng dưới dạng phân bón. Bên cạnh các thành

phần chủ yếu như nitơ, phôtpho, kali, còn có các chất hữu cơ cùng với các nguyên

tố vi lượng khác. Cân bằng giữa các chất dinh dưỡng được cây trồng hấp thụ và các

chất dinh dưỡng đưa vào dưới dạng phân bón rất phức tạp, do đó một phần phân

bón đưa vào sử dụng sẽ rửa trôi vào môi trường nước, bốc hơi vào khí quyển hoặc

bị chuyển hoá thành các dạng khác và lưu tồn trong môi trường.

Việc sử dụng dư thừa các chất dinh dưỡng vô cơ như muối photphat, muối

amon, urê, nitrat, muối kali… trong quá trình sử dụng phân bón cho cây trồng sẽ

gây nên hiện tượng phú dưỡng trong nước bề mặt. Đây là hiện tượng dư thừa dinh

dưỡng trong nước gây nên sự phát triển nhanh của một số loài thực vật bậc thấp

như tảo, rong, rêu và các thực vật thân mềm trong nước, trên lớp bề mặt của nguồn

nước, sẽ ảnh hưởng tới sự cân bằng sinh học của nước. Các thực vật phát triển do

sự phú dưỡng sau khi chết đi sẽ phân hủy trong nước tạo ra một lượng lớn các hợp

chất hữu cơ, những chất hữu cơ này trong quá trình ôxy hoá sẽ tiêu thụ một lượng

lớn ôxy hoà tan trong nước, gây nên hiện tượng thiếu ôxy nghiêm trọng, thể hiện

qua chỉ số BOD cao. Khi nước thiếu ôxy sẽ xuất hiện các quá trình khử khiến cho

nồng độ các chất có tính khử như H2S, NH3 sẽ tăng lên, kết quả là các loại phôtphat

sắt kim loại và HPO4-2 sẽ hoà tan trong nước do chuyển hoá từ các chất lắng cặn

trong nước và như vậy nguồn nước bề mặt sẽ bị nhiễm độc. Thêm vào đó, xác các

thực vật, động vật chết do thiếu ôxy sẽ phân huỷ các sinh vật sống dưới nước sẽ

chết trở thành vùng đầm lầy. Đó là hiện tượng phú dưỡng sinh ra do các chất dinh

dưỡng vô cơ đi vào nguồn nước bề mặt.

Một đặc tính cơ bản của các hợp chất sử dụng làm phân bón là độ hoà tan của

chúng trong nước ngầm và nước bề mặt rất cao, nhất là các phân bón chứa nitơ.

46

Hàm lượng nitrat phân bón trên đồng ruộng ngày càng lớn. Trong khi đó và các

hợp chất amôn NH4+ sẽ bị ôxy hoá trong nước ngầm tạo thành sản phẩm trung gian

là nitrit NO2- gọi là qúa trình nitrit. Ôxy cần thiết cho quá trình ôxy hoá sẽ được lấy

từ nguồn nước ôxy hoà tan trong nước và như vậy nguồn nước lại bị ô nhiễm thêm.

Do kết quả của quá trình ôxy hoá các hợp chất nitơ từ phân bón mà hàm

lượng nitrat trong nước sinh hoạt tăng lên rất nhiều. Điều này không có lợ cho sức

khoẻ con người. Khi hàm lượng nitrat (NO3-) trong nước uống cao sẽ có ba tác hại

điển hình. Bên cạnh tác hại do ảnh hưởng tới thành ruột nó còn tạo thành nitrit

(NO2-) sinh ra kết hợp với hồng cầu trong máu sau đó chuyển hoá thành

mêthêmôglôbin, cuối cùng chuyển hoá thành mêthêmôglônamin là chất ngăn cản

việc liên kết và vận chuyển ôxy, gây bệnh thiếu ôxy trong máu và sinh ra bệnh máu

trắng.

4HbFe2+ + 2O2 + 4NO2- + 2H2O → 4HbFe+3OH + 4NO3

- + O2

Hêmôglôbin Mêthêmôglôbin

Ngoài ra nitrit có thể nitro hoá các amin và amit ở môi trường axit yếu thành

các nitrosamin là nguyên nhân gây ung thư, sinh quái thai .v.v.. pH < 4

R2NH + HNO2 → H2O + R2N -Nitrosamin

Các khoáng axit: Các khoáng axit là vấn đề lớn trong môi trường nước

tương tự như vấn đề mưa axit. Ở các mỏ than, khi không còn khai thác, sẽ có một

khối lượng lớn các chất thải đi vào nguồn nước ở địa phương. Đây là kết quả của

quá trình ôxy hoá FeS2 (có nhiều trong mỏ). FeS2 là chất bền trong môi trờng thiếu

ôxy không khí, nhưng khi đã khai thác, tiếp xúc với không khí và có sự tham gia

của vi sinh vật sẽ sinh ra phản ứng:

2FeS2 + 2H2O + 7O2 → 2Fe+2 + 4H+ + 4SO4-2

4Fe+2 + O2 + 4H+ → 3Fe+3 + 2H2O

47

Phản ứng sau xảy ra chậm khi pH < 3,5 nhưng khi có mặt vi khuẩn sắt

triobacillius ferroxidants và pH = 3,5 ÷ 4,5 thì phản ứng xảy ra nhanh hơn với xúc

tác là nhiều loại vi khuẩn như metallogenium là loại vi khuẩn có khả năng hoà tan

pyrit:

Vi khuẩn

14Fe+3 + FeS2 + 8H2O 14Fe+2 + 2SO4- + 16H+

Hợp chất Fe(H2O)6+3 có thể được xem như là một axit, ở pH > 3 sẽ cho kết

tủa Fe(OH)3 như sau:

Fe+3 + 3H2O → Fe(OH)3↓ + 3H+ với TFe(OH)3 = 10-39

Đó chính là nguyên nhân lớp cặn vàng ở các dòng suối bị ô nhiễm bởi các

khoáng axit, nước sẽ có màu vàng. Fe(OH)3 và H2SO4 phá huỷ cân bằng sinh thái

trong nước suối làm cho cá, rong tảo chết.

Bảo vệ nước khỏi ô nhiễm bởi các khoáng axit là vấn đề rất khó khăn đối với

hoá học môi trường. Những đá cacbonat có thể tham gia vào phản ứng sau đây để

trung hoà axit trong nước làm tăng giá trị pH:

CaCO3 + 2H+ + SO4-2 Ca+2 + SO4

2- + H2O + CO2↑

Nhưng với sự tăng pH, các Fe(OH)3↓ có mặt sẽ bao phủ các hạt đá cacbonat,

tạo thành một lớp màng khó thâm nhập. Điều này sẽ ngăn cản quá trình trung hoà

axit, giảm hiệu quả xử lý.

Các chất cặn lắng trong nước: Quá trình sói mòn đất tự nhiên sẽ tăng lượng

cặn lắng trong nước. Đây là một dạng ô nhiễm chủ yếu các nguồn nước bề mặt.

Người ta thấy rằng lượng chất rắn gây nhiễm nước do sói mòn tự nhiên lớn gấp 700

lần lượng chất rắn gây ô nhiễm nước do sinh hoạt.

48

Nguyên nhân của hiện tượng sói mòn là quá trình khai thác mỏ, quá trình xây

dựng và phát triển nông nghiệp một cách bừa bãi. Các quá trình này là nguồn tạo

nên các chất rắn lắng trong nước.

Các chất rắn này là nguồn quan trọng sinh ra chất vô cơ, hữu cơ có trong

suối, trong nước bề mặt, ở cửa sông và biển. Các chất lắng ở đáy thường ở điều

kiện yếm khí, tham gia quá trình khử. Hàm lượng các chất hữu cơ trong cặn lắng

lớn hơn trong đất. Chúng có khả năng trao đổi cation với các chất trong môi trường

nước.

Các chất lắng và hạt huyền phù rất quan trọng, giống như kho chứa cho các

kim loại như Cr, Cu, Mo, Ni, Co, Mn...

Các nguyên tố vết trong nước: Đó là những nguyên tố có rất ít trong nước, chỉ

nhỏ hơn vài ppm, chúng thường là các kim loại như Pb, Cd, Hg, Se... hoặc các á

kim như Se, Sb... Một số là chất dinh dưỡng cho cơ thể sống của động thực vật. Tất

nhiên chỉ cần thiết ở mức độ rất thấp, còn khi ở nồng độ cao chúng lại là những

chất gây nhiễm độc rất mạnh.

IV.Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước và phương pháp xác định:

1.Các chỉ tiêu vật lý và cách xác định:

a.Nhiệt độ :

b.Màu sắc :

c.Mùi và vị :

d.Chất rắn trong nước :

e.Độ đục:

2.Các chỉ tiêu hoá học và phương pháp xác định:

a.Độ pH

b.Độ cứng của nước :

c.Các anion có trong nước :

49

d.Các kim loại nặng

e.Chỉ số DO: lượng oxi hoà tan - Dissolved oxygen

f.Chỉ số BOD: nhu cầu oxi sinh hóa - Biochemical Oxygen Demand:

g.Chỉ số COD:

3.Chỉ thị chất lượng về vi sinh của nước:

Nước là một phương tiện lan truyền các nguồn bệnh và trong thực tế bệnh

lây lan qua môi trường nước là nguyên nhân chính gây ra bệnh tật và tử vong, nhất

là các nước đang phát triển.

Các tác nhân gây bệnh thường được bài tiết ra trong phân của người bệnh

bao gồm các nhóm chính : các vi khuẩn, vi rut, giun. Ba bệnh thường gặp nhất là

thương hàn, tả, lỵ.

Chất lượng về mặt vi sinh của nước thường được biểu thị bằng nồng độ của

vi khuẩn chỉ thị, đó là những vi khuẩn không gây bệnh và về nguyên tắc đó là

nhóm trực khuẩn (coliform). Thông số được sử dụng rộng rãi nhất là chỉ số coli.

Nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý thường chứa trên 3 triệu coli/100ml. Tiêu chuẩn

nước uống là xét nghiệm xác định mà không phát hiện ra ở mức trung bình là

không vượt quá coli 100ml.

VI.Ảnh hưởng của việc ô nhiễm nguồn nước tới môi trường sống:

1.Ảnh hưởng tới chất lượng nguồn cung cấp nước:

-Ảnh hưởng tới chất lượng nước ngầm:

-Ảnh hưởng tới hệ sinh vật nước:

2.Ảnh hưởng tới sức khoẻ con người:

Các nguồn nước là nguồn gây bệnh rất nguy hiểm. Các loại bệnh thường gặp

là: tiêu chảy, bệnh ngoài da, hỏng chân răng và chảy máu men răng, đau mắt hột,

thương hàn, lỵ, giun sán....

50

Một khi lượng nước cấp tăng có nghĩa là lượng nước thải cũng tăng và nếu

như khả năng thấm của đất bị quá và không có hệ thống thu nước thì các kênh hở

hoặc hồ chứa nước thải sẽ là nơi chứa nhiều mầm bệnh.

3.Ảnh hưởng tới sự biến đổi hệ sinh thái:

-Hoạt động của con người đã từng làm biến đổi các hệ sinh thái. Phá rừng

lấy đất trồng trọt là thay đổi một hệ sinh thái phức tạp và bền vững bằmg mệ sinh

thái đơn giản và ít bền vững hơn. Việc xây kè, đắp đập sẽ tác động đến dòng chảy,

hệ động thực vật ở vùng ven, kể cả con người. Hoang mạc là hiện tượng một phần

không nhỏ do tác động của con người gây nên.

-Ảnh hưởng đến động vật và thực vật: Ô nhiễm nguồn nước sẽ dẫn đến nguy

cơ huỷ hoại môi trường sống của sinh vật nước.

Ví dụ: ô nhiễm nhiệt độ tác động trực tiếp tới quá trình hô hấp của các sinh

vật trong nước, nồng độ cácc hất bẩn hữu cơ trong nguồn nước qúa caolàm cho

hàm lượng o xy hoà tan giảm và như vậy cũng làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới

hoạt động sống của các sinh vật hiếu khí, quá trình phân huỷ các chất hữu cơ sẽ làm

xuât hiện axit humic (axit mùn) hoà tan và làm cho nước có màu vàng bẩn, màu sắc

của nước thải công nghiệp tác động đến số lượng chất lượng ánh sáng mặt trời

chiếu tới và gây ảnh hưởng tới hệ sinh thái, nhiều màu sắc do hoá chất gây nên và

rất độc đối với sinh vật.

-Ảnh hưởng đến hệ sinh thái nông nghiệp (HST đất): Sử dụng nhiều nhất

trong hệ sinh thái nông nghiệp là thuốc trừ sâu. Điều này một mặt tăng năng suất

cây trồng nhưng mặt khác chúng làm cho hệ sinh vật nói chung cũng bị huỷ hại dẫn

đến làm biến đổi tính chất của đất, gỉam độ phì của đất đặc biệt đối với đất rừng.

Ngoài ra thuốc trừ sâu, diệt cỏ cũng gây hại như vậy đối với hệ sinh vật.

-Ảnh hưởng đến hệ sinh thái sông hồ và đại dương: đặc biệt đối với biển và

đại dương, ô nhiễm dầu chủ yếu do sự cố chuyên chở gây ra hoặc dầu tự phun ra từ

đáy biển (nồng độ dầu cho phép trong nước biển ≤ 0,5mg/l)

51

Phân bón hoá học với hàm lượng đạm và phốt pho cao làm cho nước ở các

sông hồ bị ô nhiễm nghiêm trọng gây tác động trực tiếp tới hệ động thực vật dưới

nước.

Đại dương cũng bị ô nhiễm bởi các chất ô nhiễm sản sinh ra từ đất liền như

DDT, chỉ cần 1 lượng nhỏ (1ppb) là đã gây ảnh hưởng rõ rệt.

VII. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp:

Hiện nay, con người chưa thể can thiệp được vào sự cân bằng nước trong

thiên nhiên vì: Khả năng tác động của con người đến lượng nước rơi trên bề mặt

các lục địa còn quá nhỏ : 90% lượng nước rơi có nguồn gốc từ biển, 10% nhờ sự

thoát hơi nước của lớp phủ thực vật và sự bốc hơi của các thuỷ vực.

Con người chưa điều khiển thời tiết và khí hậu mà mới chỉ có khả năng tác

động có hiệu quả đến sự phân bố của nước rơi (do mưa) như tác động đến hệ thực

vật, canh tác lớp đât mặt, tạo ra vi địa hình (mương nmáng), xây dựng các hồ chứa,

đắp đê ngăn lũ lụt, khai thác nước ngầm, tạo ra các hệ thống xử lý chất thải bị ô

nhiễm trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.

Việc xử lý nước thải là một trong những việc làm đầu tiên để bảo vệ nguồn

nước, loại bỏ hoặc hạn chế những thành phần gây ô nhiễm có trong nước thải để

khi thải ra sông hồ nước thải không làm nhiễm bẩn nguồn nước.

Nước được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau nên yêu cầu về chất

lượng mức độ và biện pháp xử lý cũng khác nhau. Việc lựa chọn phương pháp xử

lý còn phụ thuộc vào lưu lượng, thành phần tính chất nước thải, vị trí xả nước thải

so với điểm dùng nước, khả năng tự làm sạch của sông hồ tiếp nhận nước thải, điều

kiện tự nhiên khu vực,...

Do nước thải có thành phần đa dạng, phức tạp, khả năng tự làm sạch của các

nguồn nước khác nhau nên cũng có nhiều biện pháp xử lý nước thải khác nhau.

Theo yêu cầu xử lý nước thải người ta chia ra các mức : xử lý sơ bộ (bậc 1), xử lý

52

tập trung (bậc2), xử lý triệt để (bậc 3). Theo bản chất của quá trình làm sạch, người

ta chia ra các phương pháp xử lý cơ học, hoá lý, sinh học,...

Do nước thải chứa nhiều tạp chất không hoà tan và nhiều loại vi khuẩn gây

bệnh, về nguyên tắc, nước thải cần được tách cặn và khử trùng trước khi xả ra

nguồn.

1.Làm sạch nước bằng phương pháp cơ học:

-Dùng song chắn rác hoặc lưới chắn rác : đây là bước xử lý sơ bộ. Mục đích

của quá trình là khử tất cả các tạp chất có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành

xử lý nước thải như làm tắc bơm, đường ống, kênh dẫn.

-Điều hoà lưu lượng : được dùng để duy trì dòng thải vào gần như không đổi,

khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng dòng thải gây ra và

nâng cao hiệu quả xử lý các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý.

-Quá trình lắng: để loại tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước. Sự lắng

của các hạt được xảy ra dưới tác dụng của trọng lực.

-Bể lắng cát: tách các tạp chất rắn vô vơ không tan có kích thước từ 0,2-2mm

ra khỏi nước thải để đảm bảo cho các thiết bị (như bơm) không bị cát, sỏi bào mòn,

tránh tắc các đường ống dẫn và các tải lượng vo ích cho các thiết bị xử lý.

-Tách các tạp chất nổi: trong một số nước thải sản xuất có chứa dầu mỡ có

khối lượng riêng nhỏ hơn nước chúng sẽ nổi và gây ảnh hưởng xấu tới các công

trình thoát nước. Vì vậy người ta thu hồi những chất này trước khi xả vào hệ thống

thoát nước sinh hoạt và sản xuất. Các chất mỡ sẽ bịt kín các lỗ hổng giữa các hạt

vật liệu lọc trong các bể lọc sinh học và chúng cũng sẽ phá huỷ cấu trúc bùn hoạt

tính, gây khó khăn trong quá trình lên men sinh học.Nước thải này cũng không

được phép xả vào nguồn tiếp nhận vì chúng sẽ tạo thành một lớp màng mỏng phủ

lên diện tích mặt nước khá lớn gây khó khăn cho quá trình hấp thụ oxy của không

khí vào nước, làm cho quá trình tự làm sạch của nguồn nước bị cản trở.

2.Các phương pháp hoá lý:

53

a.Đông tụ và keo tụ:

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể

tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hoà tan vì chúng là những hạt rắn

có kích thước quá nhỏ. Để tách các hạt rắn đó có hiệu quả bằng phương pháp lắng,

cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên

kết thành tập hợp các hạt nhăn\mf làm tăng vận tốc lắng của chúng. Việc khử các

hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hoà điện tích của

chúng và sau đó liên kết chúng lại với nhau. Quá trình trung hoà điện tích thường

được gọi là quá trình đông tụ, quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ

gọi là quá trình keo tụ.

Quá trình thuỷ phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo

các giai đoạn sau: Me3+ + HOH ↔ Me(OH)2+ + H+

Me(OH)2+ + HOH ↔ Me(OH)+ + H+

Me(OH)+ + HOH ↔ Me(OH)3 + H+

----------------------------------------------------

Me3+ + HOH ↔ Me(OH)3 + 3H+

Các chất đông tụ thường dùng là: các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của

chúng. Việc chọn chất đông tụ phụ thuộc vào các tính chất hoá lý, chi phí, nồng độ

tạp chất trong nước, pH và thành phần muối trong nước. Thực tế thường dùng:

Al2(SO4)3.18H2O,NaAlO2, Al2(OH)5Cl, KAlSO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O

trong đó được dùng rộng rãi nhất là Al2(SO4)3.18H2O bởi vì Al2(SO4)3 hoà tan tốt

trong nước, chi phí thấp và hoạt động có hiệu quả cao trong khoảng pH : 5 - 7,5.

Trong quá trình đông tụ, Al2(SO4)3 tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo

phản ứng sau: Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 ↔ Al(OH)3 ↓ + 3CaSO4 +

6CO2

54

Các muối sắt : Fe2(SO4)3.2H2O; Fe2(SO4)3.3H2O; FeSO4.7H2O; FeCl3 cũng

được dùng làm các chất động tụ. Việc tạo thành bông keo diễn ra theo các phản

ứng:

FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + HCl

Fe2(SO4)3 + 6H2O → Fe(OH)3 + 3H2SO4

Và trong điều kiện kiềm hoá xảy ra các phản ứng sau:

2FeCl3 + Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 + 3CaCl2

FeSO4 + Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 + 3CaSO4

Các muối sắt được sử dụng làm chất đông tụ có nhiều ưu điểm hơn so với

các muối nhôm, do :

-tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp

-Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn

-Độ bền lớn và kích thước bông keo có khoảng giới hạn rộng của thành phần

muối

-Có thể khử được mùi khi có H2S

Bên cạnh đó nó lại có nhược điểm là : tạo thành các phức hoà tan nhuộm màu

qua phản ứng của các cation sắt với một số hợp chất hữu cơ.

b.Tuyển nổi:

Thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán

không tan, tụ lắng kém ra khỏi pha lỏng.

Quá trình tuyển nổi được thực hiện : sục các bọt khí nhỏ (thường là không

khí) vào trong pha lỏng. Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp

các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập

hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng

ban đầu. Khi các hạt nổi lên trên bề mặt, chúng được thu gom bằng bộ phận vớt

bọt.

55

Về nguyên tắc, tuyển nổi thường được sử dụng để tách các chất lơ lửng và

làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp lắng là :

có thể tách các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm, thời gian ngắn.

c.Hấp phụ :

Được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hoà

tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong nước thải có chứa một

hàm lượng nhỏ các chất đó.

Các chất hấp phụ thường dùng : than hoạt tính (dùng nhiều nhất), các chất

tổng hợp hoặc một số chất thải của sản xuất như xỉ tro, xỉ, mạt sắt và các chất hấp

phụ bằng khoáng chất như đất sét, silicagen, keo nhôm.

Cụ thể : tách các chất hữu cơ như: phenol, alkylbenzen, thuốc nhuộm, các

hợp chất thơm.

d.Trao đổi ion:

Được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nước thải khỏi các kim loại như Zn,

Cu, Cr, Ni,....cũng như các hợp chất của asen, phốt pho, xyanua và chấ phóng xạ.

Nó co phép thu hồi các chất có giá trị và đạt được mức độ làm sạch nước cao.

Các chất trao đổi ion thường dùng : zeolit, kim loại kháong chất, đất sét, axit

humic của đất và than đá....( tự nhiên), các loại nhựa tổng hợp,...

e.Quá trình tách bằng màng:

Màng được định nghĩa như 1 pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác

nhau. Đó có thể là chất rắn hoặc 1 gel ( chất keo) trương nở do dung môi hoặc thậm

chí cả một chất lỏng. Việc sử dụng màng để tách các chất phụ thuộc vào độ thấm

qua của các hợp chất đó qua màng.

f.Các phương pháp điện hoá:

-Sử dụng các quá trình oxy hoá cực anot và khử catot, đông tụ điện, .. để làm

sạch nước thải khỏi các tạp chất hoà tan và phân tán.

56

-Tất cả đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện 1 chiều đi qua nước

thải.

-làm sạch nước bằng các phương pháp điện hoá có thể tiến hành liên tục hay

gián đoạn.

-Hiệu suất của các phương pháp điện hoá được đánh giá bằng một loạt các

yếu tố như mật độ dòng, điện áp, hiệu suất dòng,....

-Nhược điểm : tiêu hao điện năng lớn.

3.Các phương pháp hoá học:

a.Phương pháp trung hoà:

Có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

-Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm: sử dụng khi nước thải của xí

nghiệp này là axit còn xí nghiệp gần đó có nước thải kiềm, cả hai loại nước thải này

không chứa các cấu tử gây ô nhiễm khác.

-Bổ sung các tác nhân hoá học: Để trung hoà nước axit có thể sử dụng các

tác nhân hoá học như: NaOH, KOH, Na2CO3, nước amoniac, CaCO3, dolomit

(CaCO3.MgCO3), và xi măng, sữa vôi 5-10% (rẻ nhất), sođa và NaOH ở dạng phế

thải. Việc lựa chọn tác nhân trung hoà phụ thuộc vào thành phần, nồng độ của nước

thải, chú ý đến kết quả có tạo bã hay không.

-Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hoà: dùng các vật liệu như :

manhetit(MgCO3), dolomit, đá vôi, đá phấn và các chất thải rắn như : xỉ và xỉ tro

làm lớp vật liệu lọc với kích thước 30 – 80 mm.

-Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniăc bằng nước

axit...:người ta sử dụng khí thải chứa SO2, CO2, NO2, N2O3...không những trung

hoà nước thải mà còn tăng hiệu suất làm sạch chính khí thải khỏi các cấu tử độc

hại.

b.Phương pháp oxy hoá và khử:

57

Có thể sử dụng các chất oxy hoá như clo ở dạng khí và lỏng, dioxytclo,

clorat canxi và natri, permanganat kali, bicrommat kali, H2O2, oxy không khí, ozon,

MnO2,...

Trong quá trình oxy hoá, các chất độc hại được chuyển thành các chất ít độc

hơn và tách ra khỏi nước. Quá trình này tiêu tốn 1 lượng lớn các tác nhân hoá học

vì vậy pp này chỉ được dùng khi các tạp chất gây ô nhiễm trong nước không thể

tách bằng những pp khác.

4.Các phương pháp sinh học:

PP này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các

chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu

cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá

trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng

và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên. Qúa trình phân huỷ các chất

hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá.

Nước thải có thể xử lý bằng pp sinh học sẽ được đặc trưng bởi chỉ tiêu BOD,

COD.

VIII. Giải pháp làm giảm sự ô nhiễm nước bề mặt:

-Đối với các nguồn ô nhiễm không xác định địa điểm của nước ( chủ yếu là

nông nghiệp):

+ nông dân có thể làm giảm rõ rệt dòng chảy của phân bón vào nước bề mặt

và từ đó thấm xuống tầng ngậm nước nhờ việc sử dụng vừa phải lượng phân bón

+có biện pháp quy hoạch trồng thêm cây xanh bền vững nằm giữa vùng trồng

trọt và vùng nước mặt.

+giảm việc sử dụng phân bón vô cơ nhờ việc điều khiển sinh học hoặc quản lý

đồng bộ các loại sâu bọ.

+Bố trí khu chăn thả và bãi nuôi không nằm ở các vùng đất dốc và quản lý các

dòng chảy và sự rò rỉ phân từ các bãi ăn và thả nuôi.

58

+Trồng rừng sẽ giảm được sói mòn, sự khốc liệt của các cơn lũ, giảm hiện

tượng ấm lên toàn cầu và sự mất môi trường sống của nhiều loài hoang dã.

-Đối với các nguồn ô nhiễm có địa chỉ xác định thì luật pháp là công cụ tốt

nhất để khống chế và kiểm soát ô nhiễm nguồn nước.

IX.Những vấn đề về MT nước do việc quản lý và sử dụng tài nguyên

nước:

1.Những vấn đề về nguồn nước:

a.Thiếu nước ngọt:

b.Quá nhiều nước:

2.Giải pháp cung cấp nhiều nước hơn:

a.Phương pháp điều hành nguồn nước:

b.Xây dựng đập và các bể chứa:

c.Hút nước ngầm:

d.Sự khử muối:

3.Giải pháp làm giảm sự ô nhiễm nước bề mặt:

4.Điều kiện vệ sinh khi xả nước vào nguồn nước mặt:

Trong việc sử dụng nguồn nước, mỗi mục đích sử dụng có một yêu cầu chất

lượng nước riêng. Việc quy định các điều kiện vệ sinh khi xả nước thải ra nguồn

nước nhằm mục đích hạn chế lượng chất bẩn thải vào môi trường, bảo đảm sự an

toàn về mặt vệ sinh cho việc sử dụng nguồn nước.

NGC (nồng độ giới hạn cho phép) của các chất bẩn và độc hại trong nước

tuỳ theo mục đích sử dụng: nguồn A- sử dụng để cấp nước cho đô thị, khu dân cư,

các nhà máy công nghiệp thực phẩm, nguồn B - sử dụng cho muc đích sinh hoạt

văn hoá, nhgỉ ngơi, thể thao và các nguồn nước khác nằm trong khu vực dân cư,

một số nguồn nước sử dụng nuôi trồng thuỷ sản khác có yêu cầu chất lượng riêng.

(Các TC về MT – 2008)

5.Tổ chức giám sát chất lượng nước nguồn:

59

Mục đích: đánh giá tình trạng chất lượng nước, dự báo mức độ ô nhiễm

nguồn nước do sự phát triển kinh tế xã hội và là cơ sở để xây dựng các biện pháp

bảo vệ nguồn nước có hiệu quả.

60

CHƯƠNG 4 : Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐẤT

I.Đặc điểm môi trường đất:

1.Sự hình thành môi trường đất địa quyển:

-Đất là vật thể thiên nhiên cấu tạo độc lập lâu đời do kết quả của qúa trình

hoạt động tổng hợp của 5 yếu tố hình thành đất gồm : đá, thực vật, động vật, khí

hậu địa hình và thời gian. Sau này nhiều nhà nghiên cứu cho rằng cần bổ sung

thêm một số yếu tố cho định nghĩa về đất đặc biệt là con người. Chính do tác động

của con người mà nhiều tính chất thay đổi tạo nên những đặc tính mới.

-Sự hình thành đất là một quá trình biến đổi phức tạp giữa các yếu tố : đá,

thực vật, động vật, khí hậu địa hình, thời gian, con người,... Đá là nền móng của

đất. Do đá bị phá huỷ vỡ vụn nên thành phần khoáng của đất chiếm tới 95% trọng

lượng khô. Nếu đá chứa nhiều cát thì đất nhiều cát, đá nhiều kali thì đất giàu kali.

-Chưa có sinh vật thì đá chưa tạo thành đất. Nhờ có vòng tuần hoàn sinh học

thì đá mới biến thành đất. Sinh vật chết đi để lại chất hữu cơ (mùn) tạo độ phì nhiêu

cho đất. Lại nhờ chất mùn này mà các thế hệ thực vật kế tiếp lấy chất dinh dưỡng

để tồn tại, phát triển và chết đi, để lại chất dinh dưỡng ...... lặp lại như vậy.

-Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong vòng tuần hoàn sinh học này:

chúng tích luỹ một lượng lớn các nguyên tố dinh dưỡng hoà tan trong quá trình

phong hoá ( đặc biệt là đưa N2 vào đất từ không khí ở dạng chất hữu cơ chứa nitơ

của bản thân chúng), chúng có thể phân giải chất hữu cơ từ thực vật đưa vào đất rồi

tổng hợp nên chất hữu cơ đặc biệt : chất mùn trong đất.

-Động vật nguyên sinh, các động vật không xương sống khác trong đất cũng

góp phần quan trọng trong việc hình thành đất (vài chục vạn động vật nguyên sinh,

động vật không xương sống / gam đất).

61

-Khí hậu (đặc biệt là nhiệt độ, độ ẩm) ảnh hưởng lớn đến sự hình thành đất,

tác động đến sinh vật và sự phá huỷ đá (nhờ có năng lượng ở dạng nhiệt, nước, sinh

vật mới sinh trưởng, phát triển và đá mới bị phá huỷ).

-Nước trong đất và nước ngầm có ảnh hưởng đến sự hình thành đất (Nước là

dung môi hoà tan các chất hoá học có cả chất dinh dưỡng, và nếu nước ra khỏi đất

nó sẽ mang theo nhiều chất khác có cả chất khoáng cần thiết cho cây).

-Địa hình đóng vai trò phân phối những năng lượng mà thiên nhiên cung cấp

cho mặt đất (cùng một vĩ tuyến nhưng vùng cao thì lạnh, thấp thì nóng, cùng lượng

mưa nhưng vùng cao thì han, vùng trũng thì lụt...).

-Thời gian là 1 yếu tố đặc biệt. Mọi yếu tố ngoại cảnh tác động, mọi quá

trình diễn ra trong đất đều cần 1 thời gian nhất định.

-Vai trò của con người rất đặc biệt, khác hẳn các yếu tố trên. Qua hoạt động

sống con người tác động vào thiên nhiên và đất đai nói riêng có thể là tích cực có

thể là tiêu cực (sói mòn, chất độc hoá học,...).

2.Thành phần của đất:

-Đất chứa không khí, nước, chất rắn.

-Các chất vô cơ chiếm : 97 - 98% trọng lượng khô, O và Si chiếm tới ~80%

trọng lượng đất; H, C, S, P, N chiếm 0,5% trọng lượng khô. Các chất khó hoà tan

trong đất như SiO2, Al2O3 tạo nên bộ xương của đât ( phần chủ yếu của đất).

+Hàm lượng các nguyên tố hoá học trong đất : O2 46,6% ; Si 27,7%; Al

8,1%, Fe 5%; Na 2,8%; K 2,6%; Mg 2,1%, các nguyên tố còn lại chiếm khoảng

1,5%.

+K, Na tồn tại ở dạng muối kép không tan : KAlSi3O8, NaAlSi3O8. CaCO3 là

hợp phần chung của đất, đất sét là khoáng phụ trong đất : silicat sắt, silicat nhôm

ngậm nước.

+Cát, đất sét, đất thịt là những thành phần vô cơ chính của đất.

62

-Chất hữu cơ chiếm : vài phần trăm trọng lượng khô nhưng là quan trọng

nhất của đất. Nguồn gốc : do xác chết sinh vật dưới tác động của vi khuẩn, nấm,

giun đất , trong đó cây xanh có sinh khối lượng nhất, chúng lấy thức ăn và nước từ

đất, CO2 trong khí quyển và năng lượng từ mặt trời, tồn tại, phát triển.

-Các chất hữu cơ trong đất bị biến đổi theo 2 quá trình : mùn hoá (tạo nên

chất mùn từ xác sinh vật và tổng hợp một số chất hữu cơ từ chất vô cơ nhờ vi sinh

vật) và khoáng hoá (phân huỷ chất hữu cơ thành các chất vô cơ như muối khoáng,

NH3, H2O, CO2,...trong đó có các chất khoáng hoà tan cần thiết cho cây trồng).

Lượng các chất hữu cơ quy định hiệu quả sản xuất của 1 loại đất nào đó. Lưu ý :

thành phần hữu cơ gồm mùn và không phải mùn (cacbon hydrat, axit amin,...).

3.Tính chất của đất:

-Đất là 1 sản phẩm của môi trường được đặc trưng bởi các yếu tố vật lý và

hoá học cũng như các thông số như : độ phân bố hạt theo kích thước, pH, thành

phần khí , nước, độ rỗng, khả năng hấp thụ, trao đổi ion,...

-Đất có tính chất hấp phụ cao nhờ các hạt nhỏ đường kính < 10-3mm có diện

tích bề mặt lớn và mang 1 lớp ion tích điện quanh hạt. Quan hệ giữa tính hấp phụ

và ion ngoài dung dịch đất là qúa trình trao đổi. Khả năng hấp phụ của đất là khả

năng giữ nước, chất dinh dưỡng và điều hoà dinh dưỡng cho cây trồng. Thường,

đất nào có nhiều mùn nhiều sét thì khả năng hấp phụ cao.

Đất sét – M1 + M2+ ↔ đất sét - M2 + M1

+

Đất sét – OH + M+ ↔ đất sét - OH + H+

Đất sét – K + M+ ↔ đất sét - M+ + K+

Đất sét – Na+ + K+ ↔ đất sét - K+ + Na+

Nhờ có quá trình trao đổi mà đất cung cấp các nguyên tố vi lượng : Bo. Clo,

Na, Cu, Fe, Zn...cho thực vật.

-Độ chua của đất ảnh hưởng lớn đến hoạt động sống của vi sinh vật, cây

trồng và nhiều tính chất khác của đất. Đất chua do nhiều nguyên nhân như do mưa

63

cuốn trôi các chất kiềm thổ Ca, Mg ,...còn lại các chất gây chua H+, Al3+ do bón

nhiều phân hoá học (NH4)2SO4, cây hút NH4+ còn lại SO4

2-, do mưa axit,....Mặt

khác, khi các kim loại trong chất dinh dưỡng được rễ cây hấp thụ thì các ion H+

trao đổi cho các Men+

Đất – Ca2+ + 2CO2 + 2H2O → Đất(H+)2 + Ca2+(rễ cây) + 2HCO3-

Đất có tác dụng như hệ đệm.

-Các axit hữu cơ bậc thấp có trong đất được khoáng hoá nhanh bởi các vi

sinh vật vì vậy tuổi thọ của chúng trong đất rất ngắn.

Các chất mùn ngược lại có cấu trúc phức tạp, có tính axit và thường có màu

tối, thường là các hợp chất thơm với khối lượng phân tử lớn (300 – 100.000) ảnh

hưởng đến khả năng hút nước, trao đổi ion của đất cũng như khả năng liên kết các

ion kim loại.

Trên cơ sở độ hoà tan chia mùn làm 3 loại:

+Các axit humic có M = 20.000 – 100.000 hoà tan trong môi trường kiềm, khi

pH thấp tạo kết tủa.

+Các axit fuvic có d nhỏ, hàm lượng các nhóm chức axit cao, hoà tan trong

kiềm, kết tủa khi pH<2.

+Các axit humin gồm các chất cao phân tử còn lại, không tan, có màu đen,

xuất hiên do quá trình già hoá của axit humic và axit fuvic .

4.Vai trò của đất đối với con người và tài nguyên đất Việt Nam:

-Đất là tài nguyên vô giá mà trên đó con người, các động vật, các vi sinh vật

và thảm thực vật tồn tại, phát triển.

-Tổng vốn đất tự nhiên của Việt Nam : 33 triệu ha ( thứ 58 trên thế giới)

nhưng do dân số đông nên bình quân 0,6 ha/người (1 trong 40 nước thấp nhất thế

giới) ( hiện nay thên thế giới bình quân 3,36 ha/người).

-Nước ta ở vào vùng khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa nên đất cho phép trồng

được nhiều loài cây khác nhau nhưng cũng vì khí hậu này mà đất dễ bị sói mòn,

64

mùn dễ khoáng hoá, các chất dinh dưỡng dễ bị hoà tan và rửa trôi nên đất bị thoái

hoá nhanh, đất xấu nhiều hơn đất tốt.

-Do quá trình đô thị hoá, dân số tăng nhanh và sự phát triển của nền kinh tế

thị trường những vùng đất phì nhiêu cũng là nơi có mật độ dân cao và tốc độ xây

dựng nhà ở lớn.

II.Chất dinh dưỡng vi lượng, vĩ lượng, chu trình NPK:

1.Những chất dinh dưỡng vi lượng, vĩ lượng:

-Một trong các chức năng quan trọng nhất của đất trong quá trình phát triển

của thực vật là cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết dưới dạng vi mô và vĩ mô.

-Chất dd vi lượng là những chất cây cối cần 1 lượng rất nhỏ, nếu thiếu thì

cây cối cho năng suất kém nhưng lớn quá lại gây độc cho cây: Bo, Cl, Na, Cu, Fe,

Mn, Zn, V, Mo, khoảng 10-3ppm. Trong đó Cl, Mn, Fe, Zn và V có thể cồn tham

gia vào trong quá trình quang hợp cây xanh.

-Chất dd vĩ lượng : C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg. Không khí và nước là nguồn

cung cấp C, H, O. Nhờ loại vi khuẩn cố định đạm nên 1 số thực vật có thể hấp thụ

N2 1 cách trực tiếp từ khí quyển còn các chất khác chủ yếu được đất cung cấp.

Trong các nguyên tố thì NPK là thường bị thiếu hụt nhất và phải bổ sung dưới dạng

phân bón.

2. Chu trình của Nitơ trong tự nhiên:

-Trong tự nhiên nitơ thường gặp dạng N2 chiếm 78,03% về thể tích khí

quyển trái đất. N2 có trong tất cả các sinh vật dưới dạng các hợp chất hữu cơ phức

tạp : protit, các kích thích tố, ...

-Nitơ từ đất, nước được cơ thể sinh vật hấp thụ sau đó chuyển về lại đất nước

khí quyển : chu trình kín (vòng tuần hoàn của N).

-Nitơ trong đất hầu hết dưới dạng các hợp chất hữu cơ (90%). Các hợp chất

hữu cơ bị thuỷ phân thành NH4+ sau đó thành NO3

-.

65

Cây cỏ sử dụng NO3- từ đất, làm cho cây xanh tươi, nhiều hoa quả. Khi đất

được cung cấp NH4+ thì vi khuẩn cố định N sẽ chuyển hoá : NH4

+ → NO3- để cho

cây sử dụng còn 1 phần

NO3- → N2

Dnitorat nhờ vi khuẩn

N2 liên kết với mùn trong đất giữ độ phì cho đất. Khác với PK, NO3- không

phải là sản phẩm chủ yếu của qúa trình phong hoá các đá. Đất mùn như là bồn chứa

NO3- giữ lai cho cât cối.

N2 là hợp phần chủ yếu của protein và các cấu phần khác của vật chất sống.

Một số loại thực vật có thể hấp thu nitơ ở dạng NH4+ , còn phần lớn ở dạng NO3

- .

Trong các mùa mưa nhờ sấm sét mà hằng năm trái đất nhận được 1lượng

HNO3, HNO2 là nguồn tự nhiên gây màu mỡ cho đất:

2NH3 + 3O2 + tác động của vi khuẩn Nitrosomas → 2NO2- + 2H+ + 2H2O

2NO2- + O2 + tác động của vi khuẩn Nitrobachter → 2NO3

- →Bộ rễ thực

vật →thực vật →các sinh vật → N2 vào khí quyển.

2N2 + O2 + 2H2O sấm sét 2HNO3

3.Chu trình của P trong tự nhiên:

-P là nguyên tố phổ biến trong thiên nhiên, mặc dù hàm lượng P trong thực

vật thấp nhưng vẫn là thành phần chủ yếu của thực vật, làm cho cây cỏ cứng cáp,

hạt chắc củ to.

-Cây cỏ hấp thụ P từ đất dưới các dạng muối vô cơ và tích tụ lại trong cây

chủ yếu ở hạt và quả.

-Trong thiên nhiên, P tồn tại dưới 2 dạng chính: photphoric Ca3(PO4)3 và

apatit Ca5X(PO4)5 (X: F, Cl, OH). Trong chu trình, P được tàng trữ chủ yếu trong

nham thạch dưới dạng PO43-. Nước hoà tan dần photphat trong đá chảy qua kênh,

rạch sông suối đến đại dương. Photphat hoà tan được ccay cối hấp thụ và từ thực

66

vật chuyển đến động vật. Sự phân giải động thực vật do vi khuẩn thực hiện, các

hợp chất P lại được giải phóng ra, rửa trôi ra biển và lắng đọng dưới đáy biển.

4.Chu trình của K:

-K là nguyên tố hết sức cần thiết cho sự phát triển của người, động thực vật,

nhất là các quá trình sinh lí. K hoạt hoá 1 số enzim, đóng vai trò chính y\trong sự

cân bằng nước trong cây và tham gia vào 1 số quá trình chuyển hoá tạo chất đường,

tinh bột, chất béo, khung xơ của cây,...tăng cường sức đề kháng của cây.

-K chiếm 2,6% khối lượng vỏ trái đất nhưng hầu hết cây hấp thụ rất khó, chủ

có những khoáng chất sét ở dạng trong đất chứa K có khả năng trao đổi thì cây mới

hấp thụ được. Do vậy, K là nguyên tố cần được bổ sung cho đất để tăng năng suất.

III.Các nguồn gây ô nhiễm môi trường đất:

1.Khái quát:

Đất là nơi tiếp nhận lại một số tiếp nhận 1 số lượng lớn các sản phẩm phế

thải của sinh hoạt, con người, động vật, công nghiệp, nông nghiệp,...Căn cứ vào

nguồn gốc phát sinh có thể phân loại như sau: do chất thải sinh hoạt, chất thải nông

nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải.

2.Từ các hoạt động nông nghiệp:

-Chế độ canh tác nguyên thuỷ lạc hậu với việc đốt phá rừng, làm nương rẫy

du canh, trồng cây lương thực... theo phương thức lạc hậu gây tàn phá đất. Mưa, lũ

lụt làm sói mòn cuốn trôi phù sa. Ở VN trên những vùng đất trọc 1năm trên 1 ha

mất 200 tấn trong đó có 6 tấn mùn.

-Việc xây dựng hệ thống tưới tiêu nước không hợp lý ở vùng đồng bằng gây

ra hiện tượng thoái hoá môi trường tạo nên vùng đất phèn.

-Ô nhiễm do tác nhân hoá học do phân bón và thuốc

-Việc sử dụng phân hoá học ở nước ta chưa cao, chỉ bằng 15,5% lượng NPK

đượcbón cho 1 ha đất ở Hàn quốc; 18,9% ở Triều Tiên.

67

-Việc sử dụng thuốc BVTV nhằm giảm bớt sự phá hoại của sâu bệnh, tăng

sản lượng ( 10- 20% sản lượng bị sâu phá hoại) nhưng cũng làm cho môi trường

đất bị huỷ hoại.

-Cũng như phân hoá học, thuốc BVTT cũng bị rửa trôi theo nguồn nước rất

lớn, ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng, môi trường

-Đặc biệt Dioxin: bền ở nhiệt độ cao, bền về mặt hoá học, ít bị phân giải sinh

học, nóng chảy ở nhiệt độ cao 305oC, có mặt trong nước ở nồng độ thấp 0,2µg/l

3.Từ các hoạt động công nghiệp:

-Xả vào đất 1 lượng lớn các chất thải: qua ống khói. Bãi tập trung rác, cống

tháot nước ở cả 3 dạng : rắn lỏng khí.

-Khoảng 50% chất thải CN là rắn : than, bụi, chất hữu cơ, xỉ quặng trong đó

15% gây độc nguy hiểm.

-Các chất phế thải CN gây ô nhiễm đất bởi các hoá chất và kim loại nặng. Pb

chì nhiên liệu cháy ô tô ở 2bên đường quốc lộ. Mức độ cao Pb, Zn cũng được tìm

thấy ở nhiều vùng gần mỏ chì và kẽm.

-Các nhà máy còn xả các khí độc H2S, CO2, CO, NOX, gây mưa axit, chua

đất, phá hoại sự phát triển của thảm thực vật.

-Việc khai thác, vận chuyển dầu mỏ cũng gây nên ô nhiễm vùng đất đồi ven

sông, rừng ngập mặn

4.Từ sinh hoạt của con người:

-Đất thường dùng làm chỗ tiếp nhận rác, phân và các chất thải khác ở Tphố

và khu công nghiệp.

Lượng chất thải rắn xả vào môi trường theo hệ thống thoát rác tính theo hàm

lượng chất lơ lửng là 65-100 gam/ngày đêm/ người. Trong rác và chất thải rắn sinh

hoạt có chất thải thực phẩm, lá cây, vật liệu xây dựng, bao bì, phân,... Tính chung

cho cả đô thị thải : 1 người/ ngày : 0,4 -0,7 kg.

68

-Trong rác, phân và chất thải sinh hoạt đô thị hàm lượng chất hữu cơ lớn, độ

ẩm cao là môi trường thuận lợi cho các loại vi khuẩn gây bệnh phát triển, chất thải

bệnh viện rất nguy hại.

-Đất là môi trường cho các laọi vi khuẩn phát triển: trực khuẩn lị, thương

hàn, amíp, trứng giun. Các chất thải rắn vô cơ như vật liệu xây dựng, phế liệu sắt,

thép, nhựa tổng hợp,..đi vào đất và khó bị phân huỷ.

IV.Các chất gây ô nhiễm đất:

1.Các chất hoá học:

-Bao gồm các loại phân bón hoá học và các chất diệt côn trùng, diệt cỏ, đặc

biệt trong các chất diệt cỏ chứa các sản phẩm clo của phenol khi vào đất, các chất

này làm cho số lượng các trực khuẩn tích tụ phenol phát triển mạnh. Các hợp chất

của chì, thuỷ ngân hợp thành trong đất những chất cặn lắng bên trong bền vững và

truyền vào cây trồng.

Đa số các lạo hoá chất trừ sâu, diệt cỏ đều làm ô nhiễm cây trồng.

Ví dụ : DDT đi vào cơ thể tích tụ thành các khối u ác tính, ở nồng đọ thấp

24mg/l gây nên sự thay đổi sinh lí của cá, làm chết các loài chim,....

-Các chất hoá học mang độc tính cao đối với môi trường là asen, flo, chì. Sau

khi được hấp thụ, các chất này qua con đường thực vật, sữa bò, đến người.

2.Các chất thải công nghiệp mang tính nguy hại:

-Các phế thải công nghiệp rắn là nguồn gây ô nhiễm nhất do các sản phẩm

hoá học độc hại. Ứơc tính : 50% trong số các phế tảhi công nghiệp có tới 15% có

khả năng gây độc hại nguy hiểm.

3.Các chất phóng xạ:

-Từ các vụ nổ bom hạt nhân hoặc những chất thải phóng xạ phát ra từ các

trung tâm công nghiệp, trung tâm nghiên cứu.

Ví dụ : C14 xâm nhập vào cơ thể, tham giai chuyển hoá C ở cây cỏ,....

69

4.Các loại vi sinh vật gây bệnh:

-Gồm các trực khuẩn đường ruột, thương hàn,tả,..., các loại kí sinh trùng như

giun, sán, các loại nấm, loại này làm ô nhiễm đất do việc sử dụng phân bón lấy từ

các hố xí, bùn hay do sự xả các chất thải bừa bãi.

-Các bệnh do vi khuẩn gây ra này theo con đường tiếp xúc trực tiếp giữa

người với đất bẩn, với nước bẩn hoặc ruồi bọ,...

-Điều kiện phát triển của mỗi loại vi khuẩn gây bệnh phụ thuộc vào lượng

mưa, nhiệt độ, độ ẩm,....

5.Các chất khác:

Các chất rắn vô cơ kích thước lớn như vật liệu xây dựng, phế liệu sắt thép,

nhựa,... bền vững trong đất, tồn tại lâu trong đất.

V.Phân tích đánh giá chất lượng đất:

1.Xác định lượng nước trong đất và hệ số khô kiệt:

Thông thường mẫu ở 2 dạng:

1.Mẫu đất hong khô trong không khí: lượng nước xác định chính là lượng

nước hút ẩm không khí của nó.

2.Mẫu đất tươi mới lấy về: lượng nước xác định chính là độ ẩm hiện tại của

đất. Để xác định lượng nước hút ẩm sấy ở 105 – 110oC, nước bay hơi còn chất hữu

cơ chưa bị phân huỷ. Nếu hàm lượng chất hữu cơ cao thường khó đạt đến khối

lượng không đổi, do đó cần sấy trong thời gian quy định.

Quy trình xác định lượng nước hút ẩm không khí của đất:

-Sấy cốc cân bằng thuỷ tinh ở 105oC đến khối lượng không đổi, để nguội rồi

cân.

-Cân 10 gam đất đã hong khô trong không khí và đã qua rây 1mm.

-Cân khối lượng cốc + đất sấy 105 – 110oC trong 8 h, lấy ra cho vào bình hút

ẩm, để nguội và cân đến khối lượng không đổi.

70

-Tính kết quả: Lượng nước hút ẩm (%) với đất khô không khí trong 100 gam

đất khô :

(W2 – W3).100 W1: m(cốc) W2: m(cốc+đất)

W3 – W1 W3: sau sấy.

Lượng nước(%) là lượng nước tính trong 100 gam đất đem pt :

Hệ số khô kiệt: K = 100/(100-lượng nước(%))

Muốn chuyển kết quả phân tích từ đất khô không khí (hoặc đất tươi) sang đất

kho kiệt ta nhân kết quả với hệ số K tương ứng.

2.Phân tích một số chỉ tiêu hoá tính về chất dinh dưỡng đất:

a.Xác định chất hữu cơ trong đất:

Sự tích luỹ chất hữu cơ ở dạng mùn trong đất là do hoạt động vi sinh vật,

thực vật cũng như bón phân hữu cơ. Hàm lượng, thành phần mùn quy định hình

thái và các tính chất lý, hoá, độ phì của đất. Trong tầng mùn chứa khoảng 90% N ở

dạng dự trữ.

Phương pháp xác định chất hữu cơ :đốt khô, đốt ướt, đốt mùn trong tủ sấy

PP Chiurin: Chất hữu cơ của đất dưới tác dụng của nhiệt độ bị dd K2Cr2O7

trong H2SO4 1:1 oxi hoá theo pư:

3C + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3CO2 + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8H2O

Lượng K2Cr2O7 dư được chuẩn độ bằng FeSO4 hay muối Mo

(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O

K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 +7H2O

Chỉ thị là diphenylamin hay axit phenylantranilic.

b.Xác định nitơ trong đất:

c.Xác định phôtpho trong đất:

71

VI.Các tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm của đất:

Người ta đưa ra các chỉ tiêu cơ bản sau:

1.Chỉ số vệ sinh (CSVS) = Lượng nitơ anbumin của đất/lượng nitơ hữu cơ.

Trong đó Lượng nitơ anbumin của đất bao gồm cả nitơ của mùn trong đất

trước khi bị nhiễm bẩn.

Nếu CSVS < 0,7 Đất nhiễm bẩn nặng

Nếu CSVS = 0,7 – 0,85 Đất nhiễm bẩn trung bình

Nếu CSVS Đất nhiễm bẩn nhẹ

Nếu CSVS Đất sạch

2.Theo hàm lượng clorua trong đất:

Đất sạch : ít muối clorua

Đất bẩn : muối clorua tăng

3.Theo độ chuẩn coli aerogenes:

Đất nhiễm bẩn nặng ≥ 0,001

Đất nhiễm bẩn vừa = 0,001 – 0.01

Đất nhiễm bẩn = 0,01 – 0,1

Đất sạch ≥ 1

4.Theo chỉ số vi khuẩn :

Loại đất Số vi khuẩn 106

tế

bào/1gam đất

Đất ruộng 1-2,5 2,5

Đất vườn 1-2,5 2,5

Đất xung quanh nhà ở

Đất ngoài đường quốc lộ và các

nơi khác

2,5 10

72

5.Theo số trứng giun:

Sạch < 100(số trứng giun/ka đất)

Hơi bẩn 100 - 300

Rất bẩn > 300

VII.Biện pháp chống ô nhiễm môi trường đất:

1.Biện pháp kiểm soát ô nhiễm đất:

Phải đề ra tiêu chuẩn, chất lượng môi trường đất. Trước mắt phải giải quyết 1

số vấn đề sau:

-Không bón phân tươi cho cây trồng, hạn chế sử dụng bón phân hoá học và

thuốc BVTV (đã dùng quá nhiều, tràn lan).

-Sử dụng đất phải bảo vệ được đời sống của các vi sinh vật, thực vật và động

vật sống trên đất.

-Phân loại chất thải rắn trước khi đem xử lí:

+Tái chế, sử dụng lại các phế thải bằng giấy, nhựa, vỏ hộp.

+Phế thải thực phẩm đưa vào sản xuất phân hữu cơ

+Các chất thải chứa nấm, bệnh đưa vào lò đốt.

+Phân loại và xử lý rác thải bệnh viện theo kỹ thuật nghiệm ngặt.

+Kỹ thuật chôn lấp rác thải phải bảo đảm yêu cầu vệ sinh môi trường.

+Xử lý nước thải công nghiệp đạt TC trước khi xả vào dòng chảy,....

2.Các biện pháp bảo vệ môi trường đất;

a.Chống xói mòn: cần phải:

-Làm giảm độ dốc và chiều dài sườn dốc:

Sau ruộng bậc thang, đào mương, đắp bờ, trồng các hàng cây để ngăn

chiều dài dốc ra nhiều đoạn ngắn hơn; Dùng biện pháp thuỷ lợi như xây đập, hệ

thống tưới tiêu,....

-Trồng rừng và cây xanh:

73

Rừng là nơi cung cấp oxi, điều hoà khí hậu, ngăn gió, lũ. Có 3 loại rừng

:rừng kinh doanh (khai thác gỗ, tre, nứa, khoáng sản,...), rừng bảo hộ (là rừng đầu

nguồn che gió, sóng,..), rừng đặc dụng (vườn quốc gia hay khu bảo tồn thiên

nhiên).

Rừng tham gia vào việc hình thành, phát triển và bảo vệ đất chống lai hiện

tượng xói mòn.

Đất rừng tự bón phân làm màu mỡ cho rừng: cành, lá, thân cây,....chuyển

thành mùn, dưới tác dụng của VSV sẽ thành chất dinh dưỡng cho cây.

Ở đâu có thực vật thì ở đó động vật. Động vật càng đa dạng ở những nơi thực

vật phát triển mạnh. Thực vật không những cung cấp thức ăn cho động vật mà còn

là nơi ở, chỗ trốn tránh kẻ thù của các loài động vật. Hiện nay biết : >1 triệu loài

động vật, > 1 triệu loại thực vật.

Khi chưa có con người can thiệp thì rừng toàn thế giới là 6 tỉ ha, hiên nay

còn dưới 2,9 tỉ ha. Bằng chụp ảnh từ vệ tinh cho thấy hằng năm thế giới mất

khoảng 20 triệu ha rừng. Nếu tốc này thì khoảng sau 170 năm thế giới sẽ không còn

rừng.

Ở VN, hằng năm trồng mới 80.000 – 100.000 ha rừng, không bù lại được

diện tích rừng bị mất.

Cần tăng cường công tác giáo dục bảo vệ rừng, trồng rừng kết hợp xử phạt

theo pháp luật.

b.Xử lý các chất thải rắn do sinh hoạt:

-Là giai đoạn cuối cùng của công tác vệ sinh môi trường đô thị gồm: thu

gom, vận chuyển, tập trung, phân loại và xử lý chế biến rác và chất thải rắn.

Ở đô thị, chất thải rắn gồm: 40 -60% :chất hữu cơ; 20 -35%: vật liệu xây

dựng, thuỷ tinh, sành sứ,..; 25- 15%:rác tái chế được (giấy, gỗ,...)

Xử lý sơ bộ: tách, phân loại, giảm thể tích chất thải

Sinh học: ủ hiếu khí để xử lý các phần hữu cơ nhờ VSV

74

PP nhiệt : đốt rác

PP cơ học hoá học : ép, nén chất thải để dễ sử dụng và vận chuyển

PP hoá học : thuỷ phân, chưng không có không khí chất thải

Hiện nay người ta thường dùng các biện pháp sinh học : xử lý hiếu khí trong

nah fmáy, ử tại bãi rác, tích trữ và chôn lấp.

*Nhà máy chế biến rác: làm việc theo nguyên lý ử hiếu khí nóng (50-70o),tại

đây các chất hữu cơ được oxy hoá, sau đó được sử dụng làm phân bón hữu cơ hay

nhiên liệu sinh học.

*Ủ hiếu khí tạo bãi tập trung rác: thời gian ủ vài tháng được xử lý tập trung

cùng với bùn, cặn nước thải thành phố.

*Bãi chôn lấp rác:

Thông dụng nhất, chất thải phải đáp ứng điều kiện vệ sinh môi trường, không

gây ô nhiễm đất, nước ngầm nước mặt và không khí. Bãi chôn lấp phải cách xa nhà

ở trên 500 m, phải tính toán để ủ khoảng 15-20 năm. Để giảm diện tích bãi, chất

thải rắn được u rthành nhiều lớp, khi chất thải cao 2m phải đắp đất ủ xung quanh và

trồng cây cỏ,...

c.Xử lý chất thải rắn công nghiệp:

Các chất thải rắn công nghiệp cso thể sử dụng làm nguyên liệu thứ cấp cho

qua strình sản xuất đó hoặc ở 1 giai đoạn khác. Các chất thải không sử dụng lại

được có thể xử lý như các chất thải rắn sinh hoạt. Các chất thải rắn công nghiệp sau

khi xử lý trở nên không độc hại, có thể đổ ra đất tại địa điểm quy định.

Các pp xử lý chất thải rắn công nghiệp:

1)Chôn cất và khử độc chất thải công nghiệp độc hại:

2)Đốt chất thải rắn:

3)Sử dụng chất thải rắn:

75

76