Chương 1: Đại cương về hóa học môi trường môn Cơ sở lý thuyết Hoá Học | Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh

lOMoAR cPSD| 22014077
CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ HOÁ HỌC MÔI TRƯỜNG I. Môi trường
1.1. Một số khái niệm cơ bản về môi trường
1.1.1. Môi trường và các chức năng của môi trường
 Môi trường là tổng hợp tất cả các nhân tố vật lý, hóa học, sinh học, kinh tế xã hội có tác
động tới một cá thể, một quần thể, hoặc một cộng đồng. Môi trường bao gồm các yếu tố tự
nhiên và yếu tố vật chất nhân tạo có quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người và
thiên nhiên (Điều 1, luật BVMT, Việt Nam, 1993).
 Ô nhiễm môi trường là sự làm thay đổi tính chất của môi trường, vi phạm tiêu chuẩn, làm
mất sự cân bằng của môi trường, làm thay đổi trực tiếp hoặc gián tiếp tới các đặc tính vật
lí, hóa học, sinh học,... Của bất kì thành phần nào trong môi trường vượt qua mức cho phép.
 Chất gây ô nhiễm là những chất, những hỗn hợp chất hoặc các nguyên tố hoá học có tác
dụng vào môi trường làm cho môi trường từ trong sạch trở nên độc hại.  Môi trường sống của con người:
• Môi trường tự nhiên: các nhân tố vật lí, hoá học, sinh học – những nhân tố tồn tại và vận
động theo quy luật của tự nhiên
• Môi trường xã hội: các mối quan hệ giữa con người với con người
• Môi trường nhân tạo: các nhân tố do con người tạo nên hoặc cải biến nó nhằm phục vụ cho
nhu cầu cuộc sống và lao động sản xuất
 Môi trường vật lí là môi trường bao gồm các thành phần vô sinh của môi trường tự nhiên
(Khí quyển, Thủy quyển, Thạch quyển, và Sinh quyển).  Môi trường sinh vật là thành phần
hữu sinh của môi trường, bao gồm các hệ sinh thái, quần thể động vật và thực vật.
 Chức năng của môi trường:
• Môi trường là không gian sống của con người và sinh vật.
• Môi trường là nơi cung cấp nguồn tài nguyên cần thiết cho đời sống và hoạt động sản xuất của con người.
• Môi trường là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra trong cuộc sống và hoạt động sản xuất.
• Môi trường còn lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người.
 Có thể phân loại chất ô nhiễm theo phương thức mà nó xuất hiện trong môi trường. Đó là:
• Chất ô nhiễm sơ cấp: là những chất ô nhiễm xâm nhập vào môi trường trực tiếp từ nguồn
sinh ra nó. Ví dụ SO2 sinh ra do quá trình đốt nhiên liệu có chứa tạp chất lưu huỳnh.
• Chất ô nhiễm thứ cấp: là những chất ô nhiễm tạo thành từ những chất ô nhiễm sơ cấp trong
điều kiện tự nhiên của môi trường. Ví dụ SO3, H2SO4 tạo ra từ SO2, O2 và hơi nước trong khí quyển.
1.1.4. Bảo vệ môi trường (BVMT):
 Hoạt động BVMT bao gồm các chính sách, những hành động cụ thể, tạo điều kiện giữ cho
môi trường trong lành, sạch đẹp, BVMT tự nhiên, bảo vệ tính đa dạng sinh học.
 Các nguyên tắc chính của luật BVMT: lOMoAR cPSD| 22014077
1. BVMT là sự nghiệp của toàn dân, là trách nhiệm của từng người.
2. Phòng ngừa ô nhiễm là chính.
3. Tổ chức/cá nhân nào gây ô nhiễm, tổ chức/cá nhân đó phải trả tiền gây ô nhiễm.
4. Tính hệ thống của hoạt động BVMT.
 Bảo vệ môi trường ( BVMT) có các cấp độ: • Cấp độ cá nhân
• Cấp độ cộng đồng
• Cấp độ địa phương/ vùng • Cấp độ quốc gia • Cấp độ quốc tế Buổi 2
Tài nguyên: Gió, khoáng sản, rừng, khí đốt, nước,…
 Tài nguyên hữu hạn: Khoáng sản, khí đốt
 Tài nguyên vô hạn: Rừng, gió, H2O,…  Tài nguyên có giá trị vì: Nhu cầu sử dụng ( Vai trò cốt lõi)
• Quý hiếm, sản lượng ít
• Thời gian hình thành • Khó khai thác  3 nhân tố phát triển: • Môi trường • Con người • Phát triển Buổi 3
1.2. Những cơ sơ của khoa học môi trường
1.2.1. Sinh thái học, hệ sinh thái và cân bằng sinh thái  Hệ sinh thái
Quần thể sinh vật + môi trường xung quanh + năng lượng mặt trời = hệ sinh thái HST tự nhiên HST nhân tạo
Giống: Đều có các thành phần hữu sinh và vô sinh Nguồn gốc Do tự nhiên Do con người Độ đa dạng Cao Thấp Nguồn năng lượng Do các nguồn trong tự
Do thiên nhiên và con người nhiên Thời gian hình thành và Dài Ngắn tồn tại Chu trình tuần hoàn vật Kín ( trừ khai thác)
Hở ( do có sự can thiệp của chất con người) Phạm vi Lớn Nhỏ lOMoAR cPSD| 22014077
1.2.1.2 Hệ sinh thái (ecosystem)
 Hệ sinh thái là tập hợp các quần thể sinh vật (có thể là ĐV, TV hay VSV) có mối liên hệ
chặt chẽ với nhau, tương tác hỗ trợ nhau, có độc lập tương đối, cùng sống trong một số
điều kiện ngoại cảnh nhất định.
 Hệ sinh thái là đồng tổ hợp một quần thể sinh vật với môi trường vật lí xung quanh nơi mà
quần thể đó tồn tại, trong đó các sinh vật, môi trường tương tác với nhau để tạo thành chu
trình vật chất và sự chuyển hóa năng lượng.
1.2.1.3 Thành phần của hệ sinh thái:
 Phần sinh học (biotic) hay phần hữu sinh (living): các sinh vật sống (sinh vật sản xuất, sinh
vật tiêu thụ, sinh vật phân huỷ).
 Phần phi sinh học (abiotic) hay phần vô sinh (non- living): các nhân tố vật lí, khí hậu (ánh
sáng, nước, nhiệt độ,...), các chất vô cơ (CO2, O2, N2,...), các hợp chất hữu cơ
(carbohydrates, humic acid,..).
1.2.1.4 Phân loại hệ sinh thái:
 Hệ sinh thái tự nhiên: phân làm hai loại: hệ sinh thái trên cạn (hệ sinh thái rừng, sa mạc,
hoang mạc,...) và hệ sinh thái dưới nước (hệ sinh thái nước mặn, nước ngọt,...).  Hệ sinh
thái nhân tạo: hệ sinh thái đồng ruộng, thành phố,...
1.2.1.6. Cấu trúc hệ sinh thái
 Cấu trúc hệ sinh thái gồm các thành phần:
• Sinh vật sản xuất ( producer) • Sinh vật tiêu thụ (
consumer)Quần xã sinh vật • Sinh vật phân giải ( decomposer) • Các chất hữu cơ
• Các yếu tố khí hậu Năng
lượngvật lí, hoá học SỰ CHUYỂN HOÁ NĂNG
LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI Sinh vật sản xuất gồm các thực vật có diệp lục, đã sử
dụng ánh sáng Mặt trời cùng với các chất dinh dưỡng từ khí quyển và đất thực hiện quá
trình quang hợp tổng hợp chất hữu cơ.
 Năng lượng Mặt trời được chuyển hóa thành dạng hoá năng tích luỹ trong các liên kết hoá học.
 Sinh vật tiêu thụ đã sử dụng sinh vật sản xuất làm thức ăn. Động vật ăn thực vật đã chuyển
năng lượng trong các sản phẩm hữu cơ của thực vật sang năng lượng ở động vật.
1.2.1.7 Cân bằng sinh thái:
 Cân bằng sinh thái là một trạng thái mà ở đó số lượng của các quần thể ở trạng thái ổn
định, hướng tới sự thích nghi cao nhất với điều kiện môi trường.
 Hệ sinh thái càng đa dạng sinh học, nhiều thành phần thỉ trạng thái cân bằng càng ổn định và bền vững.
 Đối với những tác động quá lớn, quá mạnh, vượt khỏi sức chịu đựng → không thể tự điều
chỉnh và bị suy thoái, huỷ diệt. lOMoAR cPSD| 22014077
 Hiện tượng khống chế sinh học là hiện tượng số lượng cá thể của một quần thể bị số lượng
cá thể của một quần thể khác khống chế hoặc kìm hãm.
 Cân bằng sinh thái không phải là một trạng thái tĩnh của hệ. Khi có một tác nhân nào đó
của môi trường bên ngoài, tác động tới bất kỳ một thành phần nào đó của hệ, nó sẽ biến đổi.
 Sự biến đổi của một thành phần trong hệ sẽ kéo theo sự biến đổi của các thành phần kế
tiếp, dẫn đến sự biến đổi cả hệ. Sau một thời gian, hệ sẽ thiết lập được một cân bằng mới,
khác với tình trạng cân bằng trước khi bị tác động.
 KHẢ NĂNG TỰ LÀM SẠCH: KHẢ NĂNG TỰ ĐIỀU CHỈNH VÀ LẬP LẠI CÂN BẰNG
1.2.2. Tính đa dạng sinh học (ĐDSH)
 Tính ĐDSH là một khái niệm nói lên sự giàu về nguồn gen, tính phong phú, muôn hình
muôn vẻ về các loài sinh vật, về các hệ sinh thái trong tự nhiên.
 Đây là một thuật ngữ khái quát về sự phong phú của sinh vật tự nhiên, hỗ trợ cho cuộc
sống và sức khoẻ của con người.
Tính ĐDSH càng cao thì hệ sinh thái càng bền vững, dễ dàng tự điều chỉnh và làm cho hệ
ổn định không bị đe dọa.
 Bảo tồn ĐDSH là quá trình quản lí mối tác động qua lại giữa con người với các gen, các
loài và các hệ sinh thái nhằm mang lại lợi ích lớn nhất cho thế hệ hiện tại và vẫn duy trì
tiềm năng của chúng để đáp ứng nhu cầu và nguyện vọng của các thế hệ tương lai.
 Cần bảo vệ tính ĐDSH thông qua các hành động:
• Thành lập các khu bảo tồn.
• Thành lập các trung tâm nghiên cứu.
• Tăng cường công tác giáo dục và ý thức cộng đồng Buổi 4
1. Biện pháp xử lí khí thải NOx (xử lý bằng than hoạt tính hoặc dung dịch kiềm Na2CO3) Than hoạt tính Thực vật
Hấp thụ vật lý: Bề mặt với
diện tích lớn, có nhiều lỗ rỗng nên NOx bám vào Cách
Trồng các loại cây thân gỗ để hấp thụ NOx thức
Hấp thụ hoá học: Có tâm hấp trong không khí phụ
trên bề mặt, khả năng tạo
liên kết hoá học mạnh với NOx lOMoAR cPSD| 22014077
Phương pháp tự nhiên, thân thiện với môi
Hiệu quả cả ở nồng độ và Ưu trường
cao. Giá thành hợp lí, dễ sản điểm
Chi phí thấp so với các phương pháp xử lí xuất khí thải công nghiệp
Hiệu quả xử lý có thể bị ảnh hưởng bởi Nhược Khả năng tái sinh thấp.
nhiều yếu tố môi trường điểm
Tạo ra sản phẩm phụ độc hại
Xử lí có thể bị hạn chế ở nồng độ ở nồng độ ô nhiễm cao Phạm vi
Nhà sản xuất xi măng, nhiệt
Xử lí ô nhiễm không khí ở đô thị điện,...
Áp lực trong quy hoạch và phát triển hệ thống lOMoAR cPSD| 22014077 Làm sạch khí tự nhiên. cây xanh
Xử lý hiệu quả, kinh tế và Khả khả
Có tiềm năng ứng dụng trong việc giải năng
năng ứng dụng trong nhiều
quyết vần đề ô nhiễm không khí đô thị lĩnh vực
2. Biện pháp xử lí kim loại nặng Các bước Hấp thụ vật lý
Sử dụng các vi sinh vật và thực vật tiến hành Hấp thụ hoá học
được cấy trồng trong môi trường nước Dễ vận hành Ưu điểm
Chi phí thấp, xử lí đa dạng Hiệu quả cao Chi phí đầu tư cao Nhược Không loại bỏ hoàn
Thời gian xử lý lâu giới hạn về nồng điểm toàn kim loại nặng độ Phạm vi
Xử lí nước sinh hoạt Xử
Đất bị ô nhiễm, bùn thải, nước sinh ứng
lí nước thải công nghiệp hoạt dụng Xử lí nước uống Hiệu quả và linh hoạt
Tiềm năng và bền vững Để đạt hiệu Đánh giá trong việc xử lý kim
quả tối ưu cần lựa chọn các loài sinh loại nặng vật phù hợp
3. Biện pháp xử lí nước cứng Phương pháp đun sôi Phương pháp hoá học
Sử dụng các hoá chất để kết tủa các
ion canxi và magie, làm giảm độ cứng của nước
Đun sôi nước làm cho muối
Vôi tôi ( Ca (OH)2): Tác dụng bicarbonat của Ca và Mg
HCO3tạo thành CaCO3 kết tủa. Soda Nguyên lí
phân huỷ, tạo thành cặn
( Na2CO3): Tác dụng Ca2+ và Mg2+ CaCO3 tạo
thành CaCO3 và MgCO3+ kết tủa
Phosphate ( Na3PO4): Tạo phức với
các ion kim loại, làm giảm độ cứng
Đơn giản, dễ thực hiện Tối
Hiệu quả cao, nhanh chóng Chi phí Ưu điểm ưu chi phí thấp lOMoAR cPSD| 22014077
Cần kiểm soát liều lượng hoá chất chính
Chỉ hiệu quả với nước cứng
xác để tránh dư thừa Tạo ra cặn, cần tạm thời Nhược điểm lọc bỏ
Tốn năng lượng Tạo cặn Chi phí thấp trong ấm đun nước
Có thể ảnh hưởng đến pH và tính chất hoá học Phạm vi ứng
Thường dùng trong xử lý nước cấp dụng cho
Downloaded by mai hoa lý (lymaihoa28@gmail.com)
các hệ thống nổi hơi, làm mềm trong trong sinh hoạt gia đình công nghiệp
Khả năng ứng dụng hạn Hiệu quả Đánh giá chế
Mang lại ứng dụng kinh tế Tốn thời gian
4. Biện pháp xử lý CO2
Tăng cường hấp thụ CO2 bằng cây
Biến CO2 thành nhiên liệu xanh
Sử dụng CO2 để tạo ra nhiên
liệu tổng hợp ( như methanol,
Trồng cây và bảo vệ rừng để cây Nguyên lí
xăng sinh học) hoặc các sản
xanh hấp thụ CO2 trong quá trình phẩm hoá học quang hợp
Giảm lượng CO2 trong không
Giải pháp tự nhiên, dễ thực hiện Cải Ưu điểm
khí Tạo ra nhiên liệu sạch,
thiện môi trường và đa dạng sinh giúp tuần hoàn Carbon học
Công nghệ còn mới, đòi hỏi Tốc độ hấp thụ CO2 Nhược năng chậm điểm lượng tái tạo
Yêu cầu diện tích lớn, nguy cơ mất Chi phí sảm xuất cao
rừng do cháy hoặc khai thác rừng Phạm vi
Các khu vực có điều kiện tự
Các khu vực có điều kiện tự nhiên ứng nhiên để trồng rừng
phù hợp để trồng rừng dụng lOMoAR cPSD| 22014077
CCU là một công nghệ đầy
tiềm năng trong việc giảm
thiểu biến đổi khí hậu và
Tăng cường hấp thụ CO2 và cây
chuyển đổi sang nền kinh tế
xanh là một giải pháp quan trọng và tuần hoàn
lâu dài để ứng phó biến đổi khí hậu Đánh giá
Tuy nhiên, để phát triển công
Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả
nghệ một cách bền vững, cần
cao, cần có sự phối hợp nhiều bên,
phải tiếp tục nghiên cứu để
từ chính phủ đến cộng đồng
giảm chi phí, nâng cao hiệu
suất, và tìm kiếm các ứng dụng mới
5. Phương pháp xử lí bụi
Phương pháp lọc bụi túi vải Phương pháp ướt
B1: Dòng khí chứa bụi được
Sử dụng quạt ly tâm hút dòng khí
đưa vào buồng chứa các túi vải chứa bụi
lọc B2: Bụi được giữ lại trên bề
Dòng khí qua vật liệu rỗng Nguyên lí
mặt của túi vải và rơi xuống
được tưới nước Giữ và rửa bụi
phễu thu gom B3: Khí sạch Tách cặn bụi
thoát ra ngoài qua lỗ thoát khí
Có thể xử lý được lưu lượng
Hiệu quả xử lí bụi cao (90%) lớn Ưu điểm
Hệ thống đơn giản, dễ lắp đặt
Chi phí vận hành tương đối thấp
Túi vải cần thay thế định kỳ
Tiêu tốn nhiều năng lượng, chi phí Nhược tăng chi phí bảo trì
cao Phát sinh những cặn bùn sau điểm
Hiệu quả giảm với bụi ấm hoặc khi xử lí dính
Khu vực cần kiểm soát bụi cục bộ Phạm vi ứng
Công nghiệp xi măng, gạch
Các ngành công nghiệp Các khu dụng gốm sứ
vực bảo vệ môi trường
Hiệu quả cho công nghiệp
Cân nhắc kỹ lưỡng do chi phí cao Đánh giá
nhưng cần được quản lí, bảo trì
Hiệu quả trong việc xử lí bụi có đúng cách kích thước lớn
6. Phương pháp xử lí SO2 Sử dụng nước Dung dịch NaOH lOMoAR cPSD| 22014077 Dung dịch NaOH 10%
Nước được phun vào dòng khí thải Sục khí SO2 vào Nguyên lí
Loại bỏ khí SO2 khỏi môi trường để thu Dung dịch NaOH hồi SO2 Thu hồi sản phẩm
Dễ thực hiện và chi phí
Đơn giản, dễ thực hiện thấp Ưu điểm Chi phí thấp Không gây ô nhiễm môi
Có thể thu hồi và tái sử dụng trường Làm giảm nồng độ Nhược
Cần có nguồn nước cấp nhiệt Hệ thống xử NaOH Dung dịch sau điểm
lý nước thải có tính axit
phản ứng cần được xử lý cẩn thận
Hiệu quả phụ thuộc nhiều yếu tố Phạm vi
Xử lý khí thải công nghiệp Xử lý khí thải Áp dụng trong công ứng sinh hoạt nghiệp dụng
Có khả năng loại bỏ SO2
hiệu quả, đạt tỷ lệ hấp thụ
Các công trình công nghiệp Trong nhà cao Đánh giá máy nhiệt điện Có khả năng ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, nghiên cứu và ứng dụng thực tế Buổi 5
7.3 Xử lí nước thải sinh hoạt
7.3.1. Xử lí sơ cấp: Bao gồm việc tách loại các chất không tan, rác, dầu mỡ.
7.3.2. Xử lí thứ cấp (quá trình xử lí sinh học) -
Quá trình này được thiết kế nhằm loại bỏ các chất hữu cơ có trong nước dựa trên hoạt động
sốngcủa vi sinh vật (VSV). -
Có 2 quá trình chính là sinh học hiếu khí (aerobic) và sinh học kị khí (anaerobic). Ngoài ra
còn cóquá trình thiếu khí (anoxic).
7.5 Quá trình khử trùng
➢ Một số phương pháp dùng để khử trùng:
 Phương pháp nhiệt: đun sôi nước đến 100 – 120°C sẽ diệt được vì trùng.
Hạn chế của phương pháp là chỉ có thể xử lí lượng nhỏ lOMoAR cPSD| 22014077
 Phương pháp chiếu tia tử ngoại để khử trùng. Sử dụng tia cực tím (λ=254nm) chiếu vào
dòng chảy. Phương pháp này cũng chỉ có thể xử lí lượng nhỏ.
 Phương pháp hóa học là dùng các chất có khả năng oxi hoá các enzyme có trong tế bào của
vi khuẩn, làm cho tế bào của vi khuẩn chết. ➢ Phương pháp hoá học
 Yêu cầu chọn chất khử trùng:
• Oxi hoá nhanh chóng các enzyme trong tế bào, thời gian khử trùng ngắn,
• Lượng hoá chất cần dùng ít.
• Không gây màu, mùi độc
• Dễ hoà tan trong nước • Rẻ tiền, dễ kiếm
 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả khử trùng:
• Loài và số lượng vi trùng có trong nước
• Nhiệt độ và độ pH
• Thành phần các chất hữu cơ: vì các chất khử trùng sẽ oxi hoá các chất hữu cơ nên chất
hữu cơ càng nhiều thì cần càng nhiều chất khử trùng • Thời gian khử trùng
 Khử trùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine • Chlorine là chất khử trùng được
sử dụng rộng rãi nhất. Cl + H OHOCI + HCI HOCIH+OCI₂ ₂
7.8 Công nghệ xử lí chất thải rắn
7.8.2 Các biện pháp xử lí chất thải rắn
Thu gom chất thải -> Vận chuyển chất thải -> Xử lý chất thải (chôn lấp, tiêu hủy, làm phân ủ, các kĩ thuật khác)
CHƯƠNG 2: MÔI TRƯỜNG KHÍ QUYỂN
2. Môi trường khí quyển
 Khí quyển là lớp vỏ không khí bao bọc xung quanh Trái Đất được cấu tạo bởi những đơn
chất và hợp chất hoá học khác nhau
 Hầu hết các nguyên tố và thành phần của khí quyển tồn tại ở dạng khí. Khối lượng của khí quyền là 5.1015 tấn
 Thành phần của khí quyển bao gồm không khí sạch khô, hơi nước và các phần tử rắn hoặc
lỏng có nguồn gốc khác nhau.
 Khí quyển đóng vai trò quan trọng để duy trì cân bằng nhiệt trên Trái Đất, đồng thời cũng
là nơi vận chuyển nước trong chu trình thủy văn toàn cầu.
2.1. Thành phần hoá học và cấu trúc của khí quyển
2.1.2. Phân lớp của khí quyển
 Khí quyển không đồng nhất cả theo phương thẳng đứng lẫn phương nằm ngang. lOMoAR cPSD| 22014077
 Sự khác biệt về trạng thái, tính chất của nó theo phương thẳng đứng rõ nét hơn.
 Theo thành phần, chế độ nhiệt, đặc trưng điện và những tính chất vật lí khác của khí quyển
có thể chia thành các lớp khác nhau theo phương thẳng đứng.
Các tầng chính của khí quyển Tầng Độ cao Nhiệt Các Đặc điểm Vai trò (km) độ chất (°C) chính Đối 0-10 ÷ 15 -> N2, 02, - Không khí - Là nơi tồn tại lưu 16 - 56 CO2, chuyểnđộng các đám mây nhìn Nước,... theo phương thấy được và là nơi thẳng đứng và phát sinh các hiện phương ngang tượng thời tiết. - - Nhiệt độ Quyết định khí giảm theochiều hậu Trái Đất cao (giảm khoảng 6-7° C/km) - Chiếm 3/4 tổng khối lượng khí quyền. Bình 10- -56 - 03, O2, - Không khí -Hấp thụ các tia tử lưu 16→50 > N2 chuyểnđộng chủ ngoại của Mặt -2 yếu theo trời. chiều ngang - Bảo vệ Trái Đất - Nhiệt độ khỏi tia tử ngoại tăng theo độcao và các - Tập trung ozone Trung 50 -85 -2-92 02+, - Nhiệt độ giảm lưu NO+ theo chiều cao do nhiệt từ sự hấp thụ tia cực tím đến từ Mặt trời của ozone bị biến mất và lOMoAR cPSD| 22014077 hiệu ứng làm lạnh của CO2 Nhiệt 85 - -92 -> O, O+, - Do tác Cho phép các sóng lưu 100 1200 O2+, dụng của vô tuyến được phản NO+, nănglượng ánh xạ. NO2, sáng mặt trời, CO3 2- nhiều phản ứng hóa học đã xảy ra với, oxygen, nitrogen, ozone, nitrogen oxide, carbon dioxide, hơi nước - Cho phép các sóngvô tuyến được phản xạ. Điện li 500 - 1200- O+, 1000 1700 H+, He+
Thành phần của khí quyển Khí Phần trăm (%) N2 78,09 O2 20,95 Argon 0,934 Hơi nước 0,1 –5,0 CO2 0,034 Các khí khác
Các hạt lơ lửng: Bụi, phấn hoa,... lOMoAR cPSD| 22014077
2.2.1. Ảnh hưởng của gió đối với sự phân bố chất ô nhiễm
 Gió hình thành bởi các dòng chuyển động rối của không khí trên mặt đất, đây là yếu tố khí
tượng cơ bản nhất có ảnh hưởng đến sự lan truyền chất ô nhiễm.m
 Tốc độ gió càng lớn, thể tích không khí đi qua điểm cửa ra của bụi trong một đơn vị thời
gian càng lớn, nồng độ bụi càng nhỏ.
2.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ với sự phân bố chất ô nhiễm
 Sự lan truyền chất ô nhiễm theo phương thẳng đứng trong lớp biên chủ yếu phụ thuộc vào
mức độ ổn định của khí quyển tức là phụ thuộc vào tầng kết nhiệt.
 Để đánh giá độ biến thiên của nhiệt độ khí quyển theo độ cao, người ta dùng gradient thẳng
đứng của nhiệt độ (γ). lOMoAR cPSD| 22014077
2.2.3. Ảnh hưởng của độ ẩm và mưa đối với sự phân bố chất ô nhiễm trong môi trường không khí
 Trong điều kiện độ ẩm lớn, các hạt bụi lơ lửng trong không khí có thể liên kết với nhau tạo
thành các hạt to hơn và rơi nhanh xuống đất.
 Từ mặt đất, các VSV phát tán vào không khí, độ ẩm lớn tạo điều kiện cho VSV phát triển
nhanh và bám vào các hạt bụi lơ lửng trong không khí và lan truyền đi xa, truyền nhiễm bệnh.
 Độ ẩm còn có tác dụng hoá học với các khí thải công nghiệp như SO2, SO3 tạo thành H2SO3, H2SO4.
 Mưa có tác dụng làm sạch không khí những các hạt mưa kéo theo các hạt bụi và hoà tan
một số chất độc hại gây ô nhiễm đất và
2.2.4. Ảnh hưởng của địa hình đối với sự phân bố chất ô nhiễm trong môi trường không khí
 Địa hình, thậm chí các gò đất, đồi núi, công trình với độ cao không lớn, cũng làm ảnh
hưởng đến khí hậu và sự phân bổ chất ô nhiễm.
 Không khí ở phía sau đồi, gò, do hiệu ứng quần gió nên nồng độ chất ô nhiễm lớn hơn.
 Hướng chuyển động và lực của dòng không khí sát mặt đất trong khu vực có đồi núi khác
xa với hướng và tốc độ gió ở những nơi cao hơn đồi núi hay ở các vùng trống trải.
2.2.5. Ảnh hưởng của nhà và công trình đối với sự phân bố chất ô nhiễm trong môi trường không khí
Trong khu công nghiệp, còn có các dòng không khí chuyển động do các nguồn nhiệt công nghiệp
thải ra, do các lượng nhiệt bức xạ Mặt Trời đốt nóng mái nhà, đường xá,... gây nên sự chênh lệch
nhiệt độ và tạo thành sự chuyển động của không khí gây ảnh hưởng đến sự phân bố chất ô nhiễm.
2.3. Sự ô nhiễm khí quyển
Sự ô nhiễm môi trường không khí xảy ra theo các bước sau:
1. Xuất hiện nguồn tác nhân gây ô nhiễm.
2. Quá trình phát tán, lan truyền trong khí quyển (ta có thể xem đây là một môi trường trung gian).
3. Bộ phận tiếp nhận là thực vật, động vật, con người, các công trường xây dựng, đồ vật,...
2.3.1. Nguồn ô nhiễm Nguồn thiên nhiên Nguồn nhân  Bụi vũ trụ
Vật liệu phóng xạ
 Tia mặt trời - Hơi nước
Chất thải công nghiệp và chất
 Thực phẩm - Phấn hoa
thải sinh hoạt: CO2, NOx,  Cháy rừng: CO, CO2 SOx,  Vi khuẩn HF, CFC, CH4, NH3, H2S,  Nấm - Bào tử nấm
bụi xi măng, bụi tro, bụi  Virus amiang,....
 Núi lửa: Các khí và bụi
Các phương tiện giao thông.  Bụi đất cát
2.3.2. Các tác nhân gây ô nhiễm chủ yếu
a. Khí CO: Khí CO được hình thành tử việc đốt cháy không hoàn toàn lOMoAR cPSD| 22014077
 Khí CO gây tác hại với con người và động vật thông qua cơ chế phản ứng với hemoglobin
(Hb) trong máu. Vì Hb có ái lức mạnh với CO hơn O2 (gấp 200 lần) nên sự hiện diện của CO
sẽ làm mất khả năng vận chuyển O2 của Hb HbO2 + CO HbCO + O2
 Sự ảnh hưởng CO phụ thuộc nồng độ carboxy- hemoglobin trong máu:
• + 2 -5%: ảnh hưởng hệ thần kinh trung ương.
• + 10 - 20%: chức năng hoạt động các cơ quan trong cơthể bị tổn thương.
• + > 60%: tính mạng nguy hiểm và dẫn đến tử vong.
 Khí CO không để lại hậu quả lâu dài trong cơ thể do được thải ra ngoài qua đường hô hấp.
 Bình thường HbCO trong máu được giữ ở mức 0,4% nhưng người hút thuốc lá dao động
trong khoảng 0,8 – 3,7% và người nghiện thuốc lá từ 1,2 – 9,0%.
 Hồng cầu trong máu hấp thụ nhiều hay ít khí CO phụ thuộc vào nồng độ CO trong không
khí, thời gian tiếp xúc và mức độ hoạt động (trao đổi khí) của cơ thể.
 Ví dụ: Thông thường, trong cơ thể người có 5000 mL máu và cứ 100 mL máu có chứa 20
mL oxygen. Tính thời gian tiếp xúc của người này để 50% khí oxygen bị thay thế bởi khí
carbon monoxide. Cho biết, nồng độ CO trong không khí là 700 ppm, cường độ trao đổi khí
là 3,5 L/phút và toàn bộ khí CO trong không khí vào cơ thể sẽ bị giữ lại.
Tính tổng lượng oxygen trong máu lúc đầu (1000ml)
Tính lượng CO cần thay thế (500ml)
Tính lượng CO có trong không khí (0,07% - 700ppm=700/1.000.000)
Tính lượng CO vào cơ thể mỗi phút (2,45ml/phút)
Tính thời gian tiếp xúc cần thiết (500/2,45 = 204,08 phút = 3h24ph)
b. Các hợp chất chứa lưu huỳnh: Bao gồm: SO2, SO3, H2S, H2SO4,... -
Khí SO2 gây ô nhiễm khí quyển, gây hại cho con người (qua đường hô hấp), gây độc thực
vật(bệnh vàng lá,...), làm giảm độ bền vật liệu, gây mưa acid,... -
SO, nặng hơn không khí nên thường ở lớp không khí gần sát mặt đất gây ảnh hưởng trực
tiếp đếnngười, động, thực vật. -
Nồng độ thập SO gây sưng niêm mạc; nồng độ cao hơn 0,5 mg SO /m³ không khí sẽ gây
khó thở,₂ ₂ ho, viêm loét đường hô hấp.
c. Các hợp chất chứa nitrogen: bao gồm các khi NO, NO, N,O, NH + Khí NO gây nguy hiểm
vì tác dụng với Hb trong máu (giống CO).
+ Khí NO2 tham gia vào quá trình hình thành mưa acid gây thiệt hại cho cây cối, mùa màng,
động vật thủy sinh và con người.
+ NO2 là chất kích thích viêm tấy và gây tác hại với hệ hô hấp. d. Các hydrocarbon
 Sự tồn tại của các HC trong khi quyền sẽ gây ra sự ô nhiễm không khi do sản phẩm của
các quá trình quang hoá, và có thể tạo thành sương mù quang hoá.
 Sương mù quang hóa gây ảnh hưởng mạnh đến các loài thực vật. Đối với con người, mù
quang hoá có thể gây đau mắt, ho, đau đầu, mệt mỏi, bệnh vê phổi và tử vong e. Các loại bụi
 Bụi bay có kích thước từ 0,001 µm đến 10 µm bao gồm: bụi tro, muội khói, và những hạt
rắn đã nghiền nhỏ. Loại bụi này gây tổn thương cơ quan hô hấp (bệnh nhiễm bụi thạch
anh). Tro bay thường chứa SiO2, Al2O3, K2O, Fe2O3, C, Na O, SO2, CaO, P2O5 MgO,
TiO2. Bụi₂ lắng có kích thước trên 10 μm. lOMoAR cPSD| 22014077
 Các hạt bụi mịn thường mang tính acid, có kích thước siêu nhỏ nên tồn tại rất lâu trong
khí quyển và có khả năng phát tán xa ⇒ gây ảnh hưởng đến con người và các hoạt động kinh tế
- xã hội là đáng kể so với bụi thô.
2.3.3. Các tác nhân gây ô nhiễm khác a. PAH
 Là các hợp chất hữu cơ (PAHs: polycyclic aromatic hydrocarbons) như pyrene,
benzopyrene. Là sản phẩm của quá trình đốt cháy không hoàn toàn các nhiên liệu hoá
thạch, do giao thông vận tải
 Đây là các chất được xếp vào loại chất có khả năng gây ung thư. b. Các hạt hợp chất chì
 Tetraethyl lead, thường là Pb(C H )4, được đưa vào nhiên liệu động cơ ô tô để làm tăng chỉ số₂ ₃ octane.
 Để tránh tích tụ chì trong động cơ, người ta thêm C H Br2 hay C H₂ ₄ ₂ ₄Cl2 vào nhiên liệu
pha chì. Các chất phụ gia này giúp tạo thành PbBr2, PbBrCl hay PbCl2 thoát ra khỏi động
cơ, Các hợp chất này thường được tạo thành dạng hạt nhỏ. c. Amiăng (amiăng)
 Amiăng là tên gọi của một nhóm các khoáng silicate có dạng sợi, công thức gần đúng là
Mg3 (Si2O5)(OH)4 (Nhóm serpentine).
 Hiện nay, amiăng được xếp vào loại vật liệu gây ô nhiễm không khí. Khi hít không khí có
chứa bụi amiăng sẽ bị bệnh phổi do amiăng, u tế bào biểu mô của màng khoang lồng ngực và ung thư phế quản.
 Tìm hiểu thêm: VOCS, BTEX , CFC, CFCs, NH3, H2S, Cl và HCI₂ , tiếng ồn...
2.5. Tác động của ô nhiễm không khí lên môi trường
Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí lên khí hậu, thời tiết toàn cầu a. Mưa acid
 Ảnh hưởng của mưa acid lên đất và thực vật
• Mưa acia làm tổn thương lá cây, phá hoại khả năng quang hợp, lá bị vàng úa, rơi rụng.
• Mưa acid hoà tan chất dinh dưỡng trong đất, phá hoại sự cố định đạm của vi sinh vật và sự
phân giải chất hữu cơ, hạn chế sinh trưởng rễ cây, suy giảm khả năng chống sâu bệnh.
 Ảnh hưởng đến sức khoẻ con người
• Các chất khí acid gây các bệnh về đường hô hấp như: suyễn, ho gà và các triệu chứng khác
như nhức đầu, đau mắt, đau họng
• Các tác hại gián tiếp sinh ra do hiện tượng tích tụ sinh học các kim loại trong cơ thể con
người từ các nguồn thực phẩm bị nhiễm các kim loại này do mưa acid.
• Mặc khác, mưa acid gây tác hại trực tiếp là gây viêm da, tấy sưng đỏ,..
b. Hiệu ứng nhà kính (chủ yếu gây ra bởi lớp khí CO2, hơi nước, NOx, CH4, và các khí CFC)
 Theo định luật Wien về quan hệ giữa sóng bức xạ và nhiệt độ của vật bức xạ: λι (μm) = 2898/ T(K)
 Mặt trời có nhiệt độ 6000 K nên phát ra bức xạ có bước sóng trung bình 0,5 µm. Bề mặt
TĐ có nhiệt độ trung bình 298 K nên phát ra bức xạ 5 – 30 μm.
 Các khí nhà kính hấp phụ bức xạ: CO 2 (13 – 15 µm, 2,7 – 4,3 µm), CH4 (8 – 10 μm), Оз
(9,5₂ – 10,6 μm), NOx (9 μm) và hơi nước (8 μm). lOMoAR cPSD| 22014077
 Hiệu ứng nhà kính là hiện tượng trong khí quyển tầng thấp (tầng đối lưu) tồn tại một lớp
khí chỉ cho bức xạ sóng ngắn xuyên qua và giữ lại bức xạ nhiệt của mặt đất dưới dạng sóng
dài, nhờ đó bề mặt Trái Đất luôn có một nhiệt độ thích hợp đảm bảo duy trì sự sống trên Trái Đất.
 Không có lớp khí nhà kính thì bề mặt Trái đất sẽ không giữ được bức xạ nhiệt, nó sẽ nhanh
chóng lạnh đi dưới 0 °C (khoảng 255 K hay -18 °C).
 Hiện tượng toàn cầu ấm lên, là hậu quả trực tiếp của sự tăng hiệu ứng nhà kính do hoạt
động nhân tạo, làm mất cân bằng nhiệt của Trái Đất và vũ trụ.  Nếu nồng độ CO2 trong khí
quyển tăng gấp đôi, thì nhiệt độ trung bình của Trái Đất tăng khoảng 3 °C → trong vòng 30
năm tới, mực nước biển sẽ dâng lên 1,5 – 3,5 m làm chìm ngập nhiều làng mạc, thành phố,
các vùng ven biển. Trái Đất nóng lên sẽ là nguồn nguyên nhân làm tan lớp băng ở Bắc Cực
và Nam Cực và nước biển sẽ dâng cao lên.
c. Sự phá huỷ lớp ozone ở tầng bình lưu
CHƯƠNG 3: MÔI TRƯỜNG THUỶ QUYỂN
I. Vai trò của nước trong sinh quyển- Chu trình nước toàn cầu 1. Vai trò của nguồn nước
➢ Đối với con người: nước còn quan trọng hơn cả chất đạm, chất béo, chất đường, vitamin và muối khoáng.
 Trong cơ thể người, có từ 65-68% là nước, nếu mất 12% → hôn mê, có thể chết. Mỗi ngày
con người cần 1,83 lít nước để uống, 150 lít để sinh hoạt.
 Nước tồn tại ở hai dạng: nước trong tế bào và nước ngoài tế bào. Nước ngoài tế bào có
trong huyết tương máu, dịch limpho, nước bọt...
 Đối với sinh vật khác, nhu cầu về nước cũng giống con người, chiếm khoảng 70% hay hơn
(90% là nước như dưa hấu hay sinh vật dưới biển như sửa, tào), có loài chỉ chiếm 50% như vi khuẩn bào tử.
 Trong sản xuất nông nghiệp (chăn nuôi, trồng trọt) nước là nhân tố quyết định hàng đầu
"nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống" vì vậy nếu thiếu nước, hoặc nguồn nước bị ô
nhiễm thị có khả năng gây ra các thảm họa trầm trọng như nạn đói, bệnh tật.
➢ Vai trò đối với sản xuất công nghiệp
 Các hoạt động công nghiệp luôn gắn liền với nhu cầu khai thác sử dụng các nguồn nước phục vụ sản xuất.
 Ngoài ra nước còn dùng làm lạnh động cơ, hơi nước làm quay tuabin, làm dung môi hòa
tan chất màu và các phản ứng hóa học. ➢ Vai trò đối với giao thông vận tải
 Giao thông đường thủy thì yếu tố bề mặt là yếu tố tất yếu. Các sông ngòi, kênh rạch, biển,
đại dương, ao hồ, vịnh đều là những môi trường thuận lợi để giao thông vận tải.
 Tuy nhiên, các hoạt động giao thông thủy và dịch vụ cảng cũng góp phần gây ô nhiễm môi
trường nước do việc xả thải dầu cặn, chất thải có nguồn gốc dầu mỡ khoáng và chất thải sinh
hoạt. Bên cạnh đó là các sự cố tràn đầu do tai nạn chìm tàu chở dầu.... II. Thành phần hóa sinh
và đặc tính của nước liên quan đến mt Đặc điểm hóa lý
Ý nghĩa trong môi trường thủy quyển lOMoAR cPSD| 22014077 Dung môi phân cực mạnh
Dung môi tốt hòa tan chất vô cơ và hữu cơ
Trong dung môi nước và trong
Khả năng tạo giọt và các hệ phân tán
dung dịch nước hình thành các cầu (hệ keo) rất phong phú nối hydrogen
Tạo lực mao dẫn trong động thực vật để
→ sức căng bề mặt lớn
dẫn các chất dinh dưỡng nuôi sống cơ thể và thải ra ngoài
2. Tính chất của nước có liên quan đến môi trường
Kém trong suốt trong vùng IR
Quang hợp ở tầng sâu của môi trường nước -
nhưng khá trong suốt trong vùng
> thức ăn cho các loài sinh vật tiêu thụ.
UV Vis nên vẫn xảy ra quang hợp ở vùng đáy biển.
Tồn tại ở 3 dạng: Rắn, lỏng, khí.
Ở lục địa vào mùa đông có thể lạo lớp băng D lớn ở 4°C
trên mặt hồ và 64 °C sông suối. Sự phân tầng
nhiệt độ ở các hồ sâu vào mùa hạ làm hạn chế
sự xáo trộn theo chiều thẳng đứng Nhiệt dung riêng
Nước lỏng và rắn trên bề mặt địa cầu quyết
định sự trao đổi nhiệt giữa thủy quyền và khí
quyển → nhiệt độ giữa ngày và đêm không cách biệt đáng kể.
* Phương pháp kiểm tra độ màu của nước Bước 1: Kiểm tra bằng mắt thường
Bước 2: Xác định độ màu thực bằng thiết bị quang học
Hệ số hấp thụ quang phổ: alpha (lamda) = (A/d).f
Với A là độ hấp thụ của mẫu nước, d là độ dài đường quang của cuvet, f là phức số cho hệ số quang phổ
Bước 3: Xác định độ màu bằng thiết bị quang học tại bước sóng 410nm
- Độ hấp thụ riêng của dúng dịch hiệu chuẩn: alpha(lamda) = A410/100d
Với A410 là độ hấp thụ của dung dịch hiệu chuẩn màu, 100 là độ màu của dung dịch hiệu chuẩn,
d là độ dài đường quang
- Cường độ màu của mẫu: C = A410/a.d
Với A410 là độ hấp thụ của mẫu tại = 410 nm; a hệ số hấp thụ riêng của dung dịch hiệu chuẩn; d
là độ dài đường quang
Bước 4: Xác định độ màu của nước tự nhiên bằng mắt thường
Độ màu ban đầu: C0 = (V1/V0)/C1
Với V1 là thể tích của mẫu thử sau khi pha loãng; Vo là thể tích của mẫu thử trước khi pha loãng;
C₁ là độ màu ước lượng của mẫu đã pha loãng
Độ màu biểu kiến (lơ lửng + hoà tan), độ màu thực (hoà tan) lOMoAR cPSD| 22014077
Mật độ quang: A = log(I/I0)
Dung dịch chuẩn: K2PtCl6.CoCl2_Pt_Co_lamda=410nm
* Phương pháp xác định chất rắn lơ lửng trong nước -
Tổng chất rắn lở lửng (TSS) = Tổng chất rắn (TS) – Tổng chất rắn hoà tan (TDS) - Đơn vị: mg/L -
Lấy 50ml mẫu đem lọc (giấy lọc: 5,0364g, giấy lọc + mẫu: 5,1007g) TSS = (5,1007 – 5,0364).10^3 . (10^3/50) =
* Phương pháp xác định độ đục của nước
Mật độ quang: A = log(I0/I) thấy hơi sai sai :)
* Phương pháp xác định BOD5 của nước
Chỉ số: BOD5 = (DO0 – DO5).f
* Phương pháp xác định COD
COD là cả hữu cơ và vô cơ, BOD5 là chỉ hữu cơ => xét BOD5/COD >= 0,5 lOMoAR cPSD| 22014077
* Phương pháp xác định độ cứng của nước (đơn vị: mg CaCO3 / L) mCaCO3 = mCa2+/40 .
100 , mCaCO3 = mMg2+/24 . 100