Các chất ô nhiễm hữu cơ

Inorganic Air Pollutants

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh
Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
Khoa Môi trường
Bộ môn: Hóa Môi Trường

Giảng viên: Ts. Tô Thị Hiền
Thực hiện: Nhóm 12
Lớp: 09KMT
Danh sách nhóm 12
1. Lê Thị Phương Dung 0917037
2. Nguyễn Thị Quỳnh Giao 0917064
3. Phạm Thị Bích Hiếu 0917096
4. Bùi Nguyễn Hoàng Lộc 0917185
5. Phan Thị Thảo Nguyên 0917224
6. Lê Văn Nhật 0917229
7. Lê Nguyễn Quỳnh Như 0917235
8. Huỳnh Văn Ninh 0917237
9. Nguyễn Thị Cẩm Phi 0917243
10. Đinh Trần Giang Sơn 0917280
Mở đầu:
Chất vô cơ gây ô nhiễm dạng hạt.
VD:
Tro bay
Amiang
Các oxide kim loại...
Các chất vô cơ gây ô nhiễm không khí
(Inorganic Air Pollutants)
Chất vô cơ gây ô nhiễm dạng khí.
VD: Những Oxide của cacbon, lưu huỳnh và nitơ...
Các hạt vô cơ gây ô nhiễm trong khí quyển.
Particles
in the atmosphere
The Composition of
Inorganic Particles
Effects of particles
Control of particulate
emissions
Sơ lược về các hạt vô cơ trong khí quyển
Quá trình hình thành các hạt vô cơ
Tro bay (Fly ash)
Amiang (Asbestos)
Kim loại độc hại (Toxic Metals)
Phần tử phóng xạ (Radioactive Particles)
Đối với sức khỏe con người
Đối với môi trường
Lắng đọng và quán tính (Sedimentation and Inertia)
Lọc hạt (Particle filtration)
Máy lọc khí (Scrubbers)
Sơ lược về các hạt vô cơ trong khí quyển
- Được tạo thành từ các vật liệu vô cùng đa dạng và vật chất rời rạc
- Bao gồm các giọt lỏng hay rắn
- Kích thước từ khoảng 0,5mm ( cỡ hạt cát hay hạt bụi) đến kích thước phân tử.
Sol khí (aerosol) trong khí quyển là các hạt rắn hay lỏng có đường kính nhỏ hơn 100 µm.
Particles in the atmosphere
Particles in the atmosphere
Những quá trình hình thành các hạt vô cơ
Các oxit kim loại: quá trình đốt cháy nhiên liệu có chứa kim loại.
VD: 3FeS2 + 8O2 →Fe3O4 +6SO2
Sương mù quang hóa: Quá trình oxi hóa SO2 thành H2SO4, chất hút ẩm tích tụ trong hơi nước để hình thành các giọt chất lỏng nhỏ.
2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4
Quá trình tạo thành muối:
H2SO4 (droplet) + 2NH3 (gas) → (NH4)2SO4 (droplet)
* Dưới điều kiện độ ẩm thấp, nước bị mất đi thì những giọt và sol khí muối dạng rắn được hình thành.
Particles in the atmosphere
2. The Composition of Inorganic
Particles
Một vài thành phần của các hạt vật chất vô cơ và nguồn gốc của chúng
2. The Composition of Inorganic
Particles
Tro bay (Fly ash ): Là một loại bụi được thu tại bộ phận thải khí của ngành năng lượng từ quá trình đốt cháy than.
Thành phần chủ yếu là cacbon, các thành phần khác (oxide của Al, Ca, Fe và Si).
Tro bay là phân tử khối cầu thủy tinh, kích thước: 10~30µm
Tro có thể bay tự do trong không khí, gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống, sinh hoạt của con người.
Tuy nhiên, những vấn đề về tro bay hiện nay đã được khắc phục, nên tro bay đã được ứng dụng nhiều.
2. The Composition of Inorganic
Particles
Amiang (Asbestos):
Amiang có sức căng bền, linh động và khó bốc cháy.
Ứng dụng nhiều trong vật liệu xây dựng.
Tác hại: gây ô nhiễm không khí bởi vì ảnh hưởng đến sức khỏe (viêm phổi, u trung biểu mô, viêm da...)
Amiang xanh bị cấm buôn bán, trao đổi trên toàn thế giới. Chỉ có amiang trắng (dạng sợi xoắn, mềm) không gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người trong điều kiện kiểm soát.
Amiang là tên của các nhóm khoáng silicat dạng sợi, tiêu biểu là nhóm xecpentin, có công thức gần đúng là Mg3P(Si 2O5)(OH)4.
2. The Composition of Inorganic
Particles
Kim loại độc hại (Toxic Metals): bao gồm Pb, Hg, Be, Cd, Cr, Va, Ni và As. Đặc biệt là Pb và Hg.
Thủy ngân (Hg): đi vào khí quyển từ sự đốt cháy than và
hoạt động núi lửa.
Đặc tính: dễ bay hơi, lưu động.
=> gây độc trực tiếp cho người bị phơi nhiễm, hoặc theo mưa xâm nhập vào môi trường đất, nước và gây hại cho con người và sinh vật qua quá trình tích tụ trong chuỗi thức ăn.
Beri (Be): Là nguyên tố có độc tính lớn.
Hiện tại ô nhiễm Be chưa cao. Nhưng vì nhiều ứng dụng, nên ô nhiễm Be có thể tăng trong tương lai. => Cần có quy chuẩn về giới hạn thấp nhất của Be trong khí quyển.
Thực
phẩm
2. The Composition of Inorganic
Particles
ống xả khói
Trong đất
Khí quyển
Con người
Lưu trình của chì (Pb) trong xăng đi vào cơ thể người gây độc hại
Chì (Pb): Việc sử dụng Pb nhiều hơn việc nó tồn tại trong khí quyển. Nhiều thập kỉ qua, xăng pha chì chứa chì tetraetil là nhiên liệu chiếm ưu thế.
2. The Composition of Inorganic
Particles
Phần tử phóng xạ (Radioactive Particles):
Nguồn phóng xạ hạt nhân đáng kể trong khí quyển là radon (222Rn và 220Rn).
Các dạng khác: 7Be, 10Be, 14C,...
Do sự đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch, phóng xạ đi vào khí quyển dưới dạng hạt nhân phóng xạ trong tro bay. Các nhà máy điện lớn chạy bằng than thiếu thiết bị kiểm soát tro có thể đưa vào khí quyển vài trăm mCi hạt nhân phóng xạ mỗi năm, cao hơn nhiều so với lượng hạt nhân tương đương hay các nhà máy điện chạy bằng dầu.
3. Effects of particles
Đối với sức khỏe con người:
Trong quá trình hô hấp, các hạt tương đối lớn bị giữ lại trong khoang mũi và họng, các hạt rất nhỏ đi vào tận phổi và được giữ lại ở đó.
>10 µm: thường đọng lại ở mũi.
5-10 µm: vào phổi nhưng được phổi thải ra.
0,1-5 µm: ở lại phổi 80-90%.
<0,1 µm: bị giữ lại phế nang.
Chì và thủy ngân gây nên tình trạng nhiễm độc chung trên toàn cơ thể (thiếu máu, viêm thận, rối loạn thần kinh, ...).
Một số hạt vật chất gây ung thư như bụi quặng, chất phóng xạ, hợp chất Cr, As.
Bụi thạch anh, amiang gây xơ hóa phổi.
3. Effects of particles
Đối với môi trường:
Các hạt vật chất trong khí quyển (Đặc biệt 0,1μm -1 μm) làm tầm nhìn bị hạn chế.
Cung cấp bề mặt hoạt động cho phản ứng hóa học không đồng nhất.
Hạt nhân của hơi nước trong quá trình ngưng tụ
=> ảnh hưởng đến các hiện tượng thời tiết và sự ô nhiễm không khí.
4. Control of particulate
emissions
Việc loại bỏ các hạt từ dòng khí là cách phổ biến nhất để kiểm soát ô nhiễm không khí.
Sự chọn lọc các hệ thống loại bỏ các hạt trong dòng khí ô nhiễm phụ thuộc:
Tải trọng
Bản chất của các hạt
Loại hệ thống lọc khí được sử dụng.
Một vài phương pháp được sử dụng:
Lắng đọng và quán tính (Sedimentation and Inertia)
Lọc hạt (Particle filtration)
Máy lọc khí (Scrubbers)
4. Control of particulate
emissions
Buồng lọc thu gom các hạt phát thải
Biểu đồ tĩnh điện học của các chất lắng đọng
II. Chất khí vô cơ trong khí quyển

Các Oxide của
Carbon
CO
CO2 và ấm lên toàn cầu
Vòng tuần hoàn Lưu huỳnh
SO2
Các phản ứng của NOx
Tác hại và cách kiểm soát
Mưa Acid
F2, Cl2 và các hợp chất
H2S, COS, CS2
Các khí
quan trọng khác
Hợp chất
Nitrogen
SO2 và vòng tuần hoàn
Lưu huỳnh
1. Các Oxide của Carbon: a. CO
Nguồn phát thải:
Tổng nồng độ CO trong khí quyển vào khoảng 0.1 ppm.
Động cơ đốt trong là nguồn chủ yếu phát thải CO gây ô nhiễm cục bộ ở các khu vực đô thị vào những thời điểm có nhiều người, nhiều xe. Chẳng hạn như giờ cao điểm vào khoảng 50-100 ppm.
Trong tự nhiên: Phần lớn CO hiện diện trong không khí là sản phẩm trung gian của quá trình oxi hóa methane bởi gốc hydroxyl.
Kiểm soát phát thải CO (tập trung vào ô tô) :
Khi tỉ lệ hỗn hợp không khí - nhiên liệu > 16:1 → khí thải ra từ động cơ đốt trong hầu như không có CO.
Ôtô hiện đại sử dụng hệ thống phản ứng thoát khí xúc tác và dùng vi tính điều khiển chính xác họat động của động cơ để cắt giảm tối thiểu luợng khí CO phát thải.
Số phận của CO trong khí quyển:
CO tồn tại trong khí quyển khoảng 4 tháng.
CO bị loại bỏ khỏi bầu khí quyển bằng phản ứng với gốc hydroxyl HO.: CO + HO. → CO2 + H
Ngoài ra còn có sự đóng góp tích cực của VSV để loại bỏ CO
1. Các Oxide của Carbon: a. CO
b. CO2 và ấm lên toàn cầu
b. CO2 và ấm lên toàn cầu
CO2 là một khí nhà kính, sinh ra chủ yếu từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch, cháy rừng và sự phân hủy sinh học,...
Khí CO2 hấp thụ tia hồng ngoại, góp phần làm ấm lên toàn cầu.
CO2 tăng trung bình 1 ppm/năm: nồng độ CO2 trong khí quyển thời kỳ tiền công nghiệp là 260 ppm, hiện nay khoảng 360 ppm, dự báo giữa thế kỉ tiếp theo là 600 ppm.
Gia tăng nồng độ CO2 trong khí quyển trong những năm gần đây ở Bắc bán cầu (minh họa theo mùa).
b. CO2 và ấm lên toàn cầu
2.a. Vòng tuần hoàn Lưu huỳnh
b. Sulfur Dioxide (SO2 )
Phản ứng của SO2 trong khí quyển:
Các nhân tố như nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng, lưu thông của khí quyển, và tính chất bề mặt hạt vật chất, ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học của SO2.
Phần lớn SO2 trong khí quyển sẽ bị ôxi hóa thành acid sunfuric và muối sunfat, đặc biệt là ammonium sulfate và ammonium sulfate hydro.
½ O2 + SO2 H2SO4
NH3 + SO2 + H2O NH4+ + HSO3-
Ảnh hưởng của SO2:
Con người: SO2 gây ảnh hưởng lên đường hô hấp
Tác hại cho cơ quan tạo máu (tủy, lách).
Nhiễm độc da, gây rối loạn chuyển hóa protein – đường.
Thiếu các vitamin B và C, ức chế enzym.
Thực vật:
Tiếp xúc với SO2 nồng độ cao tiêu diệt mô lá, gây ra bệnh úa lá, tấy trắng hoặc vàng đi ở lá xanh.
SO2 chuyển đổi thành H2SO4, vì vậy thực vật có thể bị tổn thương do các sol khí H2SO4.

b. Sulfur Dioxide (SO2 )
b. Sulfur Dioxide (SO2 )

Loại bỏ SO2:
Tập trung vào nhiên liệu trước khi đốt và khí thải sau khi đốt
Phương pháp Hóa học:
Loại bỏ lưu huỳnh trong than đá.
Bằng cách đốt than với đá vôi để hấp thụ SO2 thải ra:
CaCO3→CaO+CO2
CaO+SO2(+1/2O2)→CaSO3(CaSO4)
Phương pháp Vật lí:
Loại bỏ các hạt lưu huỳnh rời rạc trong than pyrit. 
Chủ yếu bằng cách lắng đọng và phân tách.
b. Sulfur Dioxide (SO2 )

Hiện nay người ta đang nghiên cứu và ứng dụng hệ thống thu hồi mà trong đó sulfur dioxide hoặc lưu huỳnh nguyên tố được lấy lại, tái sử dụng, tiêu biểu như:
SO2 + (H2,CO,CH4) ↔ H2S + CO2
Phản ứng Claus sau đó được sử dụng để sản xuất các nguyên tố lưu huỳnh:
2H2S + SO2 2H2O + 3S
Nguồn gốc: Từ các hoạt động nông nghiệp và đốt nhiên liệu hóa thạch. Nồng độ của nó giảm xuống nhanh chóng theo độ cao ở tầng bình lưu.
Tính chất: tương đối trơ
Các phản ứng đóng góp đáng kể vào sự suy giảm tầng Ozone.


Đồng thời, việc tăng cường cố định Nitrogen toàn cầu, đi kèm với sự sản xuất N2O cũng có thể đóng góp vào sự suy giảm tầng Ozone.

c. Nitrogen oxides: N2O
Nguồn phát thải:
Tự nhiên: sấm sét và các quá trình sinh học.
Nhân tạo: kết quả của quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch từ cả hai nguồn cố định và di động.
. Quá trình sau xảy ra trong xilanh:
N2+O2→NO
NO2 đi vào bầu khí quyển có nguồn gốc bắt nguồn là NO được sản sinh ra từ động cơ đốt trong.
c. Nitrogen oxides:
NO và NO2 (NOx )
Phản ứng trong khí quyển của NOx:








Các tác động chính của NOx trong tầng đối lưu chủ yếu gây ra bởi các khí NO, NO2, HNO3.
c. Nitrogen oxides:
NO và NO2 (NOx)
Tác hại của Nitrogen Oxides:
NO ít độc hại hơn NO2.
NO2 ảnh hưởng nghiêm trọng lên sức khỏe con người:






Tác động đến môi trường: gây hiện tượng mưa axid và làm suy thái tầng ozon.
b. Nitrogen oxides:
NO và NO2 (NOx)
Kiểm soát NOx:
NO được sinh ra trong điều kiện nhiệt độ cao và sự dư thừa oxy
Hạ nhiệt độ ngọn lửa + ngăn không khí dư thừa.
Khi hạ thấp lượng không khí dư thừa lại phát sinh các vấn đề như phát thải hydrocacbon, muội than, và CO.
Đốt cháy qua 2 giai đoạn:
GĐ1: Nhiệt độ cao nhưng thiếu không khí.
GĐ2: đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu ở nhiệt độ tương đối thấp trong lượng không khí dư thừa.
b. Nitrogen oxides:
NO và NO2 (NOx)
c. Ammonia trong khí quyển
Nguồn gốc: quá trình phân hủy chất thải động vật của vi sinh vật, quá trình xử lí nước thải, sản xuất than cốc, sản xuất Ammonia và rò rỉ Ammonia từ các hệ thống làm lạnh có sử dụng Ammonia.
Trung hòa các sol khí nitrate, sulfate trong không khí ô nhiễm, tạo các dạng muối ammoni:
NH3 + HNO3  NH4NO3
NH3 + H2SO4  NH4HSO3

d. Mưa Acid
Mưa acid (thể lỏng và thể rắn): chứa các acid H2SO4 và HNO3..với pH <5,6.

Tác hại:
Ảnh hưởng đến sức khỏe con người, đời sống sinh vật.
Giải phóng Al3+ trong đất.
Ăn mòn kiến trúc, thiết bị, vật liệu.
Các sol khí sulfate làm giảm tầm nhìn, ảnh hưởng đến tính chất vật lý, thành phần quang học của mây.
Tuy nhiên mưa acid có thể chống lại các khí nhà kính
Góp phần hạn chế sự ấm lên toàn cầu.
d. Mưa Acid
e. Một số chất khác
1.Flourine
Nguồn gốc: trong tinh chế nhôm, sản phẩm phụ trong sản xuất phân lân và các sản phẩm phosphate...
Tác hại: HF kích thích các mô cơ thể.Có thể dẩn tới tử vong. Flo độc hơn HF. Phơi nhiễm Flo làm cấu trúc xương bị khiếm khuyết, gây tổn hại cho cây.
2. Chlorine
Nguồn gốc: từ ngành công nghiệp nhựa, xử lý nước, tẩy trắng...
Tác hại: Cl2 gây kích thích niêm mạc, tử vong ở người bị phơi nhiễm, HCl có tính ăn mòn cao, tổn thương hệ hô hấp...





e. Một số chất khác
3. H2S, COS, CS2
Nguồn gốc:
H2S : từ vi sinh vật phân hủy các hợp chất lưu huỳnh, hơi nước địa nhiệt, và một số nguồn khác.
CS2 là một dung môi hữu cơ được dùng trong lưu hóa cao su, tơ lụa, lọc dầu, lọc parafin.
Tác hại:
Ô nhiễm H2S từ các nguồn nhân tạo không nhiều so với SO2. H2S gây ảnh hưởng cho sức khỏe con người và thậm chí tử vong.
H2S phá hủy tế bào thực vật còn non, tổn thương ở lá, gây chết với nồng độ khoảng 3.000 ppb. Làm xỉn màu bề mặt kim loại khi tiếp xúc.
CS2: gây hôn mê sâu, tê liệt, có thể tử vong.
COS và CS2 bị ôxi hóa trong khí quyển gây ra các vấn đề về môi trường.



e. Một số chất khác
Tài liệu tham khảo
Manahan, Stanley E. “INORGANIC AIR POLLUTANTS” Fundamentals of Environmental Chemistry Boca Raton: CRC Press LLC,2001
Lê Thị Phương Uyên, “Bài giảng môn khoa học Trái Đất”, 2010.
Youtube.com.vn

Thank You !
Group 12