Các hiện tượng ô nhiễm không khí và biện pháp kiểm soát, xử lý ô nhiễm không khí

Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 1 CÁC HIỆN TƯỢNG Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT, XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ PHẦN I – CÁC HIỆN TƯỢNG Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1. HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH 1.1 Khái niệm Nhiệt độ bề mặt trái đất được tạo nên do sự cân bằng giữa năng lượng mặt trời đến bề mặt trái đất và năng lượng bức xạ của trái đất vào khoảng không gian giữa các hành tinh. Năng lượng mặt trời chủ yếu là các tia sóng ngắn dễ dàng xuyên qua cửa sổ khí quyển. Trong khi đó, bức xạ của trái đất với nhiệt độ bề mặt trung bình +16oC là sóng dài có năng lượng thấp, dễ dàng bị khí quyển giữ lại. Các tác nhân gây ra sự hấp thụ bức xạ sóng dài trong khí quyển là khí CO2, bụi, hơi nước, khí mêtan, khí CFC v.v... "Kết quả của sự của sự trao đổi không cân bằng về năng lượng giữa trái đất với không gian xung quanh, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ của khí quyển trái đất. Hiện tượng này diễn ra theo cơ chế tương tự như nhà kính trồng cây và được gọi là Hiệu ứng nhà kính". Các khí nhà kính Khí nhà kính là những khí có mặt trong khí quyển mà nó cho phép sóng ngắn đi qua nhưng giữa lại các bức xạ sóng dài từ mặt đất. Các khí nhà kính chính là: CO2, CH4, CFC, O3, NOx và cả hơi nước. Vai trò gây nên hiệu ứng nhà kính của các chất khí được xếp theo thứ tự sau: CO2 => CFC => CH4 => O3 =>NO2. 1.2 Nguyên nhân của sự gia tăng hiệu ứng nhà kính Hiệu ứng nhà kinh là một hiện tượng tự nhiên, nó không chỉ không có hại mà còn nhờ có hiệu ứng nhà kính, nhiệt độ bề mặt Trái Đất mới đạt được nhưu bây giờ, tạo điều kiện cho sự sống tồn tại và phát triển. Tuy nhiên, chính hoạt động sống của con người và một phần là các nguyên nhân tự nhiên đã thải vào bầu khí quyển một lượng lớn các khí nhà kinh gây ra sự gia tăng hiệu ứng nhà kính, làm cho bầu khí quyển nóng lên. Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 2 Như đã nói ở trên sự gia tăng nồng độ các khí nhà kính có một sự đóng góp nhỏ là các nguyên nhân tự nhiên như: từ hoạt động của núi lửa, các vụ cháy rừng do các nguyên nhân tự nhiên (sự tăng nhiệt độ dẫn đến chat đột ngột, các tia chớp khi trời dông bão gây cháy rừng)… Hầu hết, con hoạt động sống của con người là nguyên nhân chính dẫn đến sự gia tăng hiệu ứng nhà kính và nóng lên toàn cầu. Hoạt động sản xuất trong các ngành công nghiệp, giao thông sự gia tăng tiêu thụ nhiên liệu hoá thạch của loài người đang làm cho nồng độ khí CO2 của khí quyển tăng lên. Nông nghiệp là một trong những ngành kinh tế được coi là nguồn phát thải khí nhà kinh lớn nhất trong đó nổi bật là ngành chăn nuôi đại gia súc và nông nghiệp lúa nước. Củ thể hơn, ngành chăn nuối đại gia súc phát sinh khí nhà kính từ phân gia súc và từ quá trình lên men trong dạ dày của các động vật nhai lại, chính quá trình ngập nước trông nông nghiệp trồng lúa phát sinh ra các khi CH4, NOx từ phân bón dư thừa, xác thực vật phân hủy trong môi trường nước kị khí. 1.3 Tác động của sự gia tăng hiệu ứng nhà kính Sự gia tăng khí CO2 và các khí nhà kính khác trong khí quyển trái đất làm nhiệt độ trái đất tăng lên. Theo tính toán của các nhà khoa học, khi nồng độ CO2 trong khí quyển tăng gấp đôi, thì nhiệt độ bề mặt trái đất tăng lên khoảng 3oC. Các số liệu nghiên cứu cho thấy nhiệt độ trái đất đã tăng 0,5oC trong khoảng thời gian từ 1885 đến 1940 do thay đổi của nồng độ CO2 trong khí quyển từ 0,027% đến 0,035%. Dự báo, nếu không có biện pháp khắc phục hiệu ứng nhà kính, nhiệt độ trái đất sẽ tăng lên 1,5 - 4,5 oC vào năm 2050. Sự gia tăng nhiệt độ trái đất do hiệu ứng nhà kính có tác động mạnh mẽ tới nhiều mặt của môi trường trái đất. - Nhiệt độ trái đất tăng sẽ làm tan băng và dâng cao mực nước biển. Như vậy, nhiều vùng sản xuất lương thực trù phú, các khu đông dân cư, các đồng bằng lớn, nhiều đảo thấp sẽ bị chìm dưới nước biển. - Sự nóng lên của trái đất làm thay đổi điều kiện sống bình thường của các sinh vật trên trái đất. Một số loài sinh vật thích nghi với điều kiện mới sẽ thuận lợi phát triển. Trong khi đó nhiều loài bị thu hẹp về diện tích hoặc bị tiêu diệt. Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 3 - Khí hậu trái đất sẽ bị biến đổi sâu sắc, các đới khí hậu có xu hướng thay đổi. Toàn bộ điều kiện sống của tất cả các quốc gia bị xáo động. Hoạt động sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ hải sản bị ảnh hưởng nghiêm trọng. - Nhiều loại bệnh tật mới đối với con người xuất hiện, các loại dịch bệnh lan tràn, sức khoẻ của con người bị suy giảm. 2. HIỆN TƯỢNG THỦNG TẦNG OZON 2.1 Khái quát về ozon Khí Ozon gồm 3 nguyên tử oxy (O3). Ở độ cao khoảng 25 km trong tầng bình lưu tồn tại một lớp không khí giàu khí Ozon thường được gọi là tầng Ozon. Hàm lượng khí Ozon trong không khí rất thấp, chiếm một phần triệu, chỉ ở độ cao 25 - 30 km, khí Ozon mới đậm đặc hơn (chiếm tỉ lệ 1/100.000 trong khí quyển). Người ta gọi tầng khí quyển ở độ cao này là tầng Ozon. Tuy khá mỏng nhưng tầng ozon có vai trò rất quan trọng đối với sự sống trên Trái Đất vì nó hấp thụ phần lớn tia cực tím (UV) của bức xạ Mặt Trời, không cho các tia này đến được Trái Đất. Chính vì thế trong lịch sử của giới sinh vật, sự sống chỉ được di cư lên cạn khi trên Trái Đất xuất hiện tầng ozon. Do vậy, nếu tầng ozon bị phá hủy sẽ gây tác hại rất lớn đối với mọi sinh vật trên hành tinh. Như chúng ta đã biết, tia bức xạ UV mà Mặt Trời phát ra chia làm 3 loại: UV-A (400-315nm), UV-B (315- 280nm), và UV-C (280-100 nm). Trong đó, UV-C rất có hại cho con người, UV-B gây tác hại cho da và có thể gây tổn thương tế bào dẫn đến ung thư da. Tầng ozon đã giúp cản trở tia bức xạ UV-B và UV-C, còn hầu hết tia UV-A chiếu được tới bề mặt Trái Đất, nhưng may mắn là tia này ít gây hại cho sinh vật. Các nghiên cứu cho thấy rằng cường độ bức xạ UV-B trên bề mặt Trái Đất nhờ sự ngăn cản của tầng ozon trở nên yếu hơn tới 350 tỉ lần so với trên tầng khí quyển. Nếu tầng ozon bị suy giảm, bức xạ UV sẽ đến Trái Đất nhiều hơn và làm tăng bệnh ung thư da, đục thủy tinh thể ở mắt, làm giảm sản lượng lương thực, ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển. Tạo thành ôzôn Ôzôn trong bầu khí quyển được tạo thành khi các tia cực tím chạm phải các phân tử ôxy (O2), chứa hai nguyên tử ôxy, tạo thành hai nguyên tử ôxy đơn, được gọi là ôxy Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 4 nguyên tử. Ôxy nguyên tử kết hợp cùng với một phân tử ôxy tạo thành ôzôn (O3). Phân tử ôzôn có hoạt tính cao, khi bị tia cực tím chạm phải, lại tách ra thành phân tử ôxy và một ôxy nguyên tử, một quá trình liên tục gọi là chu kỳ ôxy-ôzôn. Trước khi bắt đầu xu hướng suy giảm ôzôn, lượng ôzôn trong tầng bình lưu được giử ổn định nhờ vào cân bằng giữa tạo thành và phân hủy các phân tử ôzôn nhờ vào tia cực tím. Phân hủy ôzôn Ôzôn có thể bị phá hủy bởi các nguyên tử clo, flo hay brôm trong bầu khí quyển. Các nguyên tố này có trong một số hợp chất bền nhất định, đặc biệt là chlorofluorocacbon (CFC), đi vào tầng bình lưu và được giải phóng bởi các tia cực tím. Quan trọng nhất là các nguyên tử clo được tạo thành như thế sẽ trở thành chất xúc tác hủy diệt các phân tử ôzôn trong một chu kỳ khép kín. Trong chu kỳ này, một nguyên tử clo tác dụng với phân tử ôzôn, lấy đi một nguyên tử ôxy (tạo thành ClO) và để lại một phân tử ôxy bình thường. Tiếp theo, một ôxy nguyên tử tự do sẽ lấy đi ôxy từ ClO và kết quả cuối cùng là một phân tử ôxy và một nguyên tử clo, bắt đầu lại chu kỳ. Một nguyên tử clo đơn độc sẽ phân hủy ôzôn mãi mãi nếu như không có các phản ứng khác mang nguyên tử clo ra khỏi chu kỳ này bằng cách tạo nên các nguồn chứa khác nhưaxít clohydric và clo nitrat (ClONO2). Phản ứng của nguyên tử clo trong các nguồn chứa này thông thường chậm nhưng được gia tăng khi có các đám mây tầng bình lưu ở địa cực, xuất hiện trong mùa Đông ở Nam Cực, dẫn đến chu kỳ tạo thành lỗ thủng ôzôn theo mùa. 2.2. Tầng ozon và lỗ thủng tầng ozon Ở độ cao 25 km tính từ mặt đất, trong tầng bình lưu có một lớp ozon dày, có nồng độ O3 cao và khá ổn định, gọi là tầng ozon. Tầng ozon như một tấm bình phong che chắn cho Trái Đất tránh khỏi những bức xạ tử ngoại. Lỗ thủng của tầng ozon theo định nghĩa của Cục Môi Trường (EPA) Mỹ là khu vực có hàm lượng ozon thấp hơn 220 đơn vị dobson (DU). Một DU tương đương với 27 triệu phân tử ozon trên một cm2. Tầng ozon ở Mỹ khoảng 300 DU, trong khi đó Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 5 tầng ozon ở Nam cực ở cuối mùa xuân chỉ còn khoảng 117 DU. Ở Nam cực hàm lượng ozon thấp nhất xảy ra ở những khu vực khác nhau, trong những thời điểm khác nhau. Kỷ lục thấp nhất của tầng ozon là 88 DU được ghi nhận vào năm 1994. Hiện trạng tầng ozon - Năm 1998: Lỗ thủng lớn che phủ 10,5 triệu dặm vuông vào tháng 9 năm 1998. Đó là kích thước lớn kỷ lục trước năm 2000. - Năm 2000: Lỗ thủng tầng ozon khổng lồ đạt tới 11,4 triệu dặm vuông vào tháng 9 năm 2000. Đó là lỗ thủng lớn nhất đã từng đo được. Diện tích xấp xỉ ba lần diện tích nước Mỹ. Sau đó, năm 2003, lỗ thủng tầng ozon che phủ 11,1 triệu dặm vuông là lỗ thủng lớn thứ 2. - Năm 2001: Vào tháng 9 năm 2001, lỗ thủng tầng ozon bao phủ khoảng 10 triệu dặm vuông. Lỗ thủng này nhỏ hơn năm 2000, nhưng vẫn lớn hơn tổng diện tích của Nước Mỹ, Canada và Mêxico. - Năm 2002: Lỗ thủng tầng ozon thu hẹp lại và tháng 9 năm 2002 là lỗ thủng nhỏ nhất từ năm 1998. Lỗ thủng ở Nam Cực năm 2002 không những nhỏ hơn năm 2000 và 2001, mà còn tách ra thành 2 lỗ riêng biệt. Kích thước nhỏ có thể do điều kiện nóng ấm không bình thường và sự phân tách có thể do các khu vực thời tiết của tầng bình lưu khác thường. - Năm 2003: Lỗ thủng tầng ozon che phủ 11,1 triệu dặm vuông, và là lỗ thủng kỷ lục đứng thứ hai. Năm 2000 là năm lỗ thủng lớn nhất. Lỗ thủng lớn do gió lặng và thời tiết rất lạnh. - Năm 2004: Tháng 9 năm 2004, lỗ thủng là 9,4 triệu dặmvuông. Lỗ thủng này nhỏ hơn năm 2003, có thể do thời tiết Cực Nam tương đối ấm. - Năm 2005: Lỗ thủng ở tầng ozon phía trên Cực Nam xuất hiện lớn hơn năm ngoái nhưng vẫn nhỏ hơn năm 2003. Lỗ thủng năm 2005 che phủ khoảng 10 triệu dặm vuông. Theo số liệu về thời tiết của Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) cho thấy mùa đông 2005 ấm hơn năm 2003, nhưng lạnh hơn năm 2004. Kích thước lỗ thủng năm 2005 gần mức trung bình năm 1995-2004. Lỗ thủng này lớn hơn năm 2004, nhưng nhỏ hơn năm 2003. Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 6 - Năm 2008: Lỗ thủng tầng ozon ở Nam Cực có diện tích đến 27 triệu km2. Con số này lớn hơn nhiều so với diện tích lớn nhất của nó được ghi nhận năm 2007 là 25 triệu km2. 2.3 Tác hại của việc suy giảm tầng ozon Vì tầng ôzôn hấp thụ tia cực tím từ mặt trời, tầng ôzôn suy giảm sẽ làm tăng cường độ tia cực tím ở bề mặt Trái Đất, có thể dẫn đến nhiều thiệt hại bao gồm cả gia tăng bệnh ung thư da. Mặc dù các giảm sút của ôzôn ở tầng bình lưu gắn liền với các CFC và có nhiều lý lẽ trên lý thuyết để tin rằng giảm sút ôzôn sẽ dẫn đến tăng tia cực tím trên bề mặt Trái Đất, chưa có nhiều quan sát trực tiếp chứng minh liên hệ giữa giảm sút ôzôn và gia tăng tỷ lệ phát bệnh ung thư da ở con người. Gia tăng tia cực tím vì lỗ thủng ôzôn Mặc dù chỉ là một thành phần nhỏ của khí quyển, ôzôn có vai trò chính trong việc hấp thụ phần lớn tia bức xạ cực tím. Lượng bức xạ cực tím xuyên qua lớp ôzôn giảm theo hàm mũ với độ dày đặc của lớp ôzôn. Do đó việc giảm ôzôn trong không khí được dự đoán sẽ cho phép tăng mức độ các tia cực tím ở gần mặt đất một cách đáng kể. Bởi vì cũng chính những tia cực tím chiếm vị trí đầu tiên trong việc tạo thành ôzôn trong lớp ôzôn ở tầng bình lưu bằng ôxy, giảm bớt ôzôn ở tầng bình lưu sẽ tạo ra xu hướng gia tăng các quá trình quang hóa sản xuất ôzôn ở tầng thấp hơn (tầng đối lưu). Các tác động sinh học do tăng cường tia cực tím Mối quan tâm chính về lỗ thủng ôzôn là các tác động của ôzôn đến sức khỏe con người. Khi lỗ thủng ôzôn trên Nam Cực tăng đến mức bao phủ các phần phía nam của Úc và New Zealand, những người bảo vệ môi trường lo rằng các tia cực tím trên bề mặt Trái Đất có thể gia tăng đáng kể. Các tia bức xạ cực tím có năng lượng cao được hấp thụ bởi ôzôn được công nhận chung là một yếu tố tham gia tạo thành các khối u ác tính (ung thư da). Thí dụ như theo một nghiên cứu, tăng 10% các tia cực tím có năng lượng cao được liên kết với tăng 19% các khối u ác tính ở đàn ông và 16% ở phụ nữ. Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 7 Cho đến nay thâm thủng ôzôn ở phần lớn các địa điểm tiêu biểu chỉ vào khoảng vài phần trăm. Nếu sự thâm thủng ở mức độ cao được quan sát thấy ở lỗ thủng ôzôn trở thành chung cho toàn cầu, các tác động thực chất có thể sẽ tăng nhiều hơn nữa. Thí dụ như một nghiên cứu mới đây đã phân tích cho thấy việc tiêu hủy rộng lớn các phiêu sinh vật 2 triệu năm trước đây trùng khớp với một sao băng đến gần. Các nhà nghiên cứu cho rằng sự hủy diệt được gây ra bởi vì lớp ôzôn suy yếu đi trong thời gian này khi các bức xạ từ sao băng tạo thành các ôxít của nitơ làm chất xúc tác phá hủy ôzôn (các phiêu sinh vật đặc biệt rất nhạy đối với tác động của tia cực tím và rất quan trọng trong dây chuyền thức ăn dưới biển. Tăng cường bức xạ tia cực tím có thể cũng ảnh hưởng đến mùa màng. Sản lượng nhiều loại cây trồng có tầm quan trọng về kinh tế như lúa phụ thuộc vào quá trình cố định nitơ của vi khuẩn lam cộng sinh ở rễ cây. Mà vi khuẩn lam rất nhạy cảm với ánh sáng cực tím và có thể bị chết khi hàm lượng tia cực tím gia tăng. Bên cạnh các ảnh hưởng trực tiếp của bức xạ cực tím đối với sinh vật, gia tăng tia cực tím trên bề mặt sẽ làm gia tăng lượng ôzôn ở tầng đối lưu. Ở mặt đất ôzôn thông thường được công nhận là một yếu tố gây nguy hiểm đến sức khỏe vì ôzôn có độc tính thể theo tính chất ôxy hóa mạnh. Vào thời điểm này ôzôn trên mặt đất được tạo thành chủ yếu qua tác dụng của bức xạ cực tím đối với các khí thải từ xe cộ. 3. ĐẢO, NGHỊCH NHIỆT Ở phần này, cần tránh sự nhầm lẫn giữa hai khái niệm khá gần nhưng lại khác nhau về bản chất và nguyên nhân hình thành là đảo nhiệt và nghịch nhiệt. 3.1 Hiện tượng đảo nhiệt 3.1.1 Khái niệm Với hiện tượng đảo nhiệt, đảo nhiệt khu vực đô thị được quan tâm hàng đầu vì nó ảnh hưởng lớn tới môi trường không khí nội đô, nơi có mật độ dân cư cao, điều đó sẽ ảnh hưởng tới sức khỏe của nhiều người. Đảo nhiệt đô thị là hiện tượng có sự chênh lệch về nhiệt độ giữa vùng nội đô và các vùng lân cận đô thị bên ngoài. Nói củ thể hơn, do hoạt động giao thông vận tải, các hoạt động công nghiệp, hiệu ứng hấp thu nhiệt của các tòa nhà bê tông, đường sá trong đô thị khiến cho nhiệt độ nội đo tăng lên một cách đáng kể, cộng với sự hạn chế Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 8 về diện tích mặt nước, cây xanh nên nhiệt độ trong vùng nội đô càng cao, trong khi vùng ngoại thành lại hoàn toàn ngược lại nên đã hình thành một sự chênh lệch nhiệt độ đáng kể. Khi đó, các khí ô nhiễm và bụi trong thành phố bốc lên cao ở một độ cao nhất đinh, khí lạnh từ bên ngoài tràn vào ở tầng thấp, các khí nóng lên cao gặp lạnh, trượt xuống ở ngoài, theo chu trình đó lại đi vào nội đô ở tầng thấp. Cứ như vậy, hiện tượng đảo nhiệt tạo nên một vòng luẩn quẩn khí ô nhiễm bao phủ thành phố mà không thoát ra được. 3.1.2 Nguyên nhân Có nhiều nguyên nhân dẫn đến hiện tượng đảo nhiệt nhưng một trong những nguyên nhân lớn nhất đó là việc sử dụng năng lượng trong các ngành giao thông vận tải, công nghiệp đã phát ra lượng nhiệt lớn cho không khí thành phố. Cây xanh, mặt nước đóng vai trò quan trọng trong việc làm tăng độ ẩm, giảm nhiệt độ không khí trong vùng nội đô quan trong hơn bất kì khu vực nào khác. Tuy nhiên, hiện nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các đô thị trong khi các vấn đề môi trường chưa được quan tâm đúng mức, đặc biệt là ở các nước đang phát triển, các hồ nước trong các đô thị đang bị lấn chiếm dần, các công viên cây xanh bị chuyển đổi mục đích sử dụng bừa bãi. Việc thu hẹp diện tích mặt nước, cây xanh đã góp phần cho hiện tượng đảo nhiệt diễn ra càng mạnh mẽ hơn. 3.1.3 Tác hại Hiện tượng đảo nhiệt đãn tới nhiều hệ lụy cho môi trường không khí thành phố. Những năm gần đây, hiện tượng đảo nhiệt diễn ran gay tại thủ đô Hà Nội vào lúc chiều tối, khi mà ngoài thành, người dân đốt rơm ra, theo chiều chuyển động các khối khi nhờ đảo nhiệt, khói từ ngoại thành, đã bủa vây các con đường, tòa nhà trong vùng nội đô, tạo nên một bầu không khí ngột ngạt, khó thở. Hiện tượng đảo nhiệt ngăn chặn quá trình phát tán của các chất ô nhiễm lên tầng cao, tọa nên một vòng luẩn quẩn chất ô nhiễm bao quanh các khu đô thị, từ đó tác động trực tiếp lên sức khỏe cũng như các hoạt động của người dân. 3.1.4 Hạn chế hiện tượng đảo nhiệt Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 9 Hạ thấp nhiệt độ của đảo nhiệt sẽ giúp thành phố thân thiện hơn với môi trường, bảo đảm sức khỏe con người, giảm nhu cầu năng lượng, giảm phung phí nguồn nước. Các biện pháp gồm gia tăng hệ thống mặt nước và cây xanh nhằm tạo các lá phổi giữa lòng đô thị; sử dụng đúng loại vật liệu xây dựng, trong đó ưu tiên dùng các chất liệu sáng màu cho mặt đường, vỉa hè và các mái kiến trúc; hạn chế sử dụng các loại phương tiện đi lại hay chuyên chở chạy bằng nhiên liệu hóa thạch, đồng thời đưa các nhà máy công nghiệp ra xa về cuối chiều gió chính thổi vào thành phố. Do hình thái đảo nhiệt chịu ảnh hưởng rất lớn của mỗi dạng hình thành phố, nên việc quy hoạch đô thị mới cũng như cải tạo đô thị cũ cần được đưa lên hàng đầu, sao cho các luồng gió có thể ra vào thông thoáng và các lá phổi cây xanh nối được với nhau, một mặt hấp thu bức xạ thừa của các kiến trúc cao tầng, mặt khác tạo thành con sông gió ở tầm thấp mang nhiệt và thành phần ô nhiễm ra khỏi thành phố. Hiện nay, nhiều thành phố quyết định thay đường nhựa bằng bêtông, khuyến khích sử dụng vật liệu xây dựng sáng màu và hạn chế việc sơn xe màu đen. 3.2 Hiện tượng nghịch nhiệt 3.2.1 Khái niệm Thông thường, thoe quy luật chung trong lớp khí quyển tầng đối lưu thì nhiệt độ càng lên cao càng giả, tuy nhiên vẫn tồn tại những trường hợp đặc biệt là nhiệt độ của lớp không khí phía trên cao hơn nhiệt độ lớp không khí phía dưới, đó gọi là hiện tượng nghịch nhiệt hay nghịch đảo nhiệt. 3.2.2 Nguyên nhân Ban ngày, mặt đất háp thụ các bức xạ mặt trời và nóng lên, ban đêm quá trình diễn ra ngược lại, mặt đất và các vật chất bức xạ nhiệt và trở nên lạnh dần, nhất là vào thời điểm gần sáng. Do đó, vào mùa đông hay lúc gần sáng lớp không khí gần mặt đất mới có nhiệt độ khá thấp, trong khi lớp không khí phía trên nơi hấp thụ nhiệt bức xạ lại có nhiệt độ ca. Nguyên nhân đó đã hình thành hiện tượng nghịc đảo nhiệt. Tuy nhiên, hiện tượng nghịch đảo nhiệt hình thành có một sự đóng góp không nhỏ những nguyên nhân từ con người, các bề mặt vật liệu xây dựng, nhà cửa, đường sá có Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 10 khả năng bức xạ cũng như hấp thụ nhiệt rất tốt, do vậy mà chúng nóng lên hay lạnh đi rất nhanh. Đồng thời diện tích cây xanh và mặt nước những nhân tốt hấp thụ và bức xạ nhiệt chậm. Bởi vậy, lớp không khí tiếp giáp mặt đất mất nhiệt rất nhanh nhất là đối với các khi dân cư, đô thị hay khu công nghiệp. 3.2.3 Tác hại Theo cơ chế thông thường, nhiệt độ luôn giảm theo độ cao, lớp không khí nóng phía dưới cùng với các thành phần ô nhiễm sẽ phát tán lên trên và lan tòa đi rất nhanh. Nhung nếu hiện tượng đảo nhiệt xảy ra, không hình thành được sự đối lưu, không khí sát mặt đất không di chuyển lên trên được, các chất ô nhiễm không có khả năng phát tán, do vậy sẽ tích tụ lâu gáy anh hưởng đến con người và sinh vật. Tác động sẽ vô dùng to lớn nếu như khu vực bị nghịch nhiệt lại là thung lung, sự phatstans theo chiều ngang bị hạn chế. Khi đó khí ô nhiễm sẽ bị nhốt trong thung lung bới “bức tường nghịch nhiệt”. 3.2.4 Hạn chế hiện tượng nghịch nhiệt Cũng như hiện tượng đảo nhiệt, thì để giảm bớt tình trạng nghịch nhiệt xảy ra cần có nhưng lưu ý về việc thiết kế các công trình xây dựng, việc sử dụng các vật liệu có liên quan đến sự hấp thụ, bức xạ nhiệt, không gian xanh và mặt nước đô thị thì việc lựa chọn vị trí các khu công nghiệp là một yếu tố quan trọng để tránh những tổn thất to lớn nếu hiện tượng nghịc nhiệt xảy ra. Không bố trí các khu công nghiệp, các nguồn thải khí lớn ở các khu vực bị hạn chế không gian phát tán theo các hướng như thung lũng, các vùng trũng, thấp..vv 4. SƯƠNG MÙ QUANG HOÁ 4.1 Khái niệm Cuộc cách mạng công nghiệp là nguyên nhân chính làm tăng các chất ô nhiễm trong không khí trong suốt ba thế kỉ qua. Trước 1950, nguyên nhân chính gây ra sự ô nhiễm này là do đốt than đá để sản sinh ra năng lượng, để nấu ăn và để vận chuyển. Trong điều kiện thích hợp, khói và SO2 được sinh ra từ việc đốt than đá có thể kết hợp với sương mù để hình thành nên dạng gọi là “sương mù công nghiệp” (industrial smog). Ở nồng độ cao, sương mù công nghiệp có thể rất độc đối với con người và các sinh vật sống khác. London là thành phố nổi tiếng thế giói về sương mù công nghiệp. Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 11 Sự kiện sương mù London nổi tiếng nhất xảy ra vào tháng 12/1952, khi đó sương mù dày đặc kéo dài trong 5 ngày đã tạo ra bầu không khi độc hại và làm chết khoảng 400 người. Ngày nay, việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, năng luợng hạt nhân, và thủy điện thay vì than đá đã làm giảm đáng kể sự xuất hiện của sương mù công nghiệp. Tuy nhiên, việc đốt các nhiên liệu hóa thạch như gas, xăng dầu có thể gây ra một vấn đề ô nhiễm không khí khác là hiện tượng sương mù quang hóa. Sương mù thông thường Sương mù là hiện tượng hơi nước ngưng tụ thành các hạt nhỏ li ti trong lớp không khí sát mặt đất, làm giảm tầm nhìn ngang xuống dưới 1 km. Nó giống như mây thấp nhưng khác ở chỗ sương mù tiếp xúc trực tiếp với bề mặt đất, còn mây thấp không tiếp súc với bề mặt đất mà cách mặt đất một khoảng cách được gọi là độ cao chân mây. Chính vì thế người ta xếp sương mù vào họ mây thấp. Định nghĩa sương mù quang hóa Từ lâu, trong các nghiên cứu về môi trường, các nhà khoa học thế giới đã miêu tả một hiện tượng ô nhiễm không khí đặc biệt, dưới tên gọi smog - sương khói (ghép hai từ tiếng Anh fog - sương mù và smoke - khói). Theo đó, smog được định nghĩa là "lớp mù quang hóa gây ra bởi sự tương tác giữa bức xạ cực tím của mặt trời và bầu khí quyển bị ô nhiễm bởi các hydrocarbon và ôxít nitrogen thoát ra từ khí thải động cơ”. Sương mù quang hóa là một dạng ô nhiễm không khí sinh ra khi ánh sáng mặt trời tác dụng lên khí thải động cơ xe máy, khí thải công nghiệp… để hình thành nên những vật chất như ozone, aldehit và peroxyacetylnitrate (PAN). Sương mù quang hóa xảy ra ở tầng đối lưu của khí quyển – nơi tập trung phần lớn các chất khí gây ô nhiễm : NOx, các hợp chất VOCs (Volatile Organic Compounds)… 4.2 Cơ chế hình thành sương mù quang hóa Dựa vào các nghiên cứu,người ta đã có thể kết luận rằng sương mù quang hóa được tổng hợp từ NO, NO2, HNO3, CO, các nitrat hữu cơ (PAN), O3 và các chất oxy hóa quang hóa. Vì thế cơ chế hình thành nên sương mù quang hóa cũng là cơ chế hình Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 12 thành nên các hợp chất trên, đồng thời đó là các điều kiện khiến các hợp chất này có thể tồn tại trong khí quyển. Trong điều kiện thích hợp, các hợp chất tham gia vào sự hình thành sương mù quang hóa có thể tạo thành các hạt nhân hình thành nên aerosols. Sự quang phân của NO2 khởi đầu cho sự hình thành sương mù quang hóa. NO, dạng chiếm ưu thế (về lượng) của NOx, phản ứng với O2 để tạo thành NO2. Lượng nhỏ NO2 này gây ra các phản ứng tiếp theo thông qua sự phân hủy của nó, hình thành nên chu trình quang phân NO2. NO2 + hv → NO + O Ở đây hv kí hiệu cho một photon năng lượng bị hấp thụ bởi nitơ oxit, gây ra sự phân hủy NO2 thành NO và O. Nguyên tử oxy được giải phóng phản ứng với phân tử O2 để tạo ra ozon O + O2 + M → O3 + M M là một phân tử thứ ba (thông thường là O2 hay N2 vì chúng có nhiều trong không khí) hấp thụ năng lượng thừa từ phản ứng để ngăn chặn phản ứng phân hủy O3 thành O và O2. Ozon sinh ra phản ứng với phân tử NO để tái sản sinh ra NO2 và phân tử O2. NO(g) + O3(g) → NO2(g) + O2(g) Khi tỉ lệ giữa NO2 và NO lớn hơn 3 thì phản ứng hình thành ozon là phản ứng chủ đạo. Nếu tỉ lệ này nhỏ hơn 3 thì phản ứng phân hủy ozon giữ vai trò chủ đạo và giữ cho nồng độ ozon dưới mức nguy hại. Phản ứng của hidrocacbon với NO và O2 sản sinh ra NO2 cũng xảy ra dưới ánh sáng mặt trời, làm tăng tỉ lệ giữa NO2 và NO. NO2, O2 và hydrocarbon phản ứng với nhau dưới điều kiện ánh sáng mặt trời sản sinh ra peroxyacetylnitrate (CH3CO-OO-NO2) NO2(g) + O2(g) + hydrocarbons → CH3CO-OO-NO2(g) Nhưng việc thải ra một lượng lớn NOx, CO, các hợp chất carbonyl và các hydrocarbon bởi các nguồn nhân tạo đã phá vỡ chu trình quang phân, cái mà không làm cho nồng độ của NO2 và O3 trong không khí tăng lên nếu như không bị phá vỡ. Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 13 CO và hydrocarbons, thông qua phản ứng của chúng với các góc hydroxyl thêm vào đó là sự quang phân của các hợp chất carbonyl, phá hủy chu trình quang phân thông thường thông qua việc hình thành các gốc peroxyl. Các gốc peroxyl này ngăn chặn phản ứng giữa O3 và NO, vì vậy làm kết thúc chu trình và làm tích tụ O3 trong không khí. 4.3 Các điều kiện để hình thành sương mù quang hóa 4.3.1 Các chất gây ra sương mù quang hóa Phải có nguồn tạo ra các nitơ oxit (NOx) và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs). VOC được tạm gọi là "những chất hóa học phản ứng được với nitơ oxit trong khí quyển, dưới tác dụng của tia cực tím (của ánh nắng) tạo thành sương mù. Trong sương mù đó có chứa ozon (O3), alđehyt, peoxyt axetyl nitrat và một lượng nhỏ các chất oxy hóa. Phản ứng quang hóa học dưới tác dụng của nitơ oxit phân hủy dung môi hữu cơ tạo ra những tác nhân oxy hóa: VOC + ánh sáng + NO2 + O2 → O3 + NO + CO2 + H2O - Nồng độ cao của hai chất này trong không khí có liên quan đến quá trình công nghiệp hóa và quá trình vận chuyển. - Quá trình công nghiệp hóa và quá trình vận chuỵển tạo ra những chất ô nhiễm này thông qua việc đốt nhiên liệu hóa thạch. 4.3.2 Thời gian trong ngày Thời gian trong ngày là một yếu tố rất quan trọng về lượng sương mù quang hóa xuất hiện: - Vào lúc sáng sớm, giao thông làm tăng lượng thải của các oxit nitơ và VOCs khi chúng ta lái xe đi làm. - Vào khoảng giữa buổi sáng, lượng xe cộ lưu thông giảm, các oxit nitơ và VOCs bắt đầu phản ứng và hình thành NO2, làm tăng nồng độ của nó. - Khi mà ánh sáng mặt trời trở nên gắt hơn vào lúc trưa, NO2 bị phá vỡ và sản phẩm phụ của nó được sinh ra và làm tăng nồng độ O3 trong không khí. Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 14 - Cùng lúc đó, một số phân tử NO2 được sinh ra có thể phản ứng với các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi để sinh ra các hóa chất độc hại như PAN (Peroxyacyl nitrate). - Khi mặt trời lặn, việc sản sinh ra O3 tạm thời ngừng lại. Lượng O3 mà còn tồn tại trong không khí được tiêu thụ bởi một vài phản ứng khác nhau. 4.3.3 Một vài yếu tố khí tượng Những yếu tố này bao gồm: - Mưa có thể làm giảm bớt sương mù quang hóa vì các chất ô nhiễm được rửa trôi khỏi không khí cùng với nước mưa. - Gió có thể thổi sương mù quang hóa đi và thay thế nó bằng không khí trong lành. Tuy nhiên, lượng chất ô nhiễm bị thổi đi có thể gây ô nhiễm ở những khu vực xa hơn. - Hiện tượng nghịch nhiệt có thể làm tăng sự nghiêm trọng của sương mù quang hóa. Thông thường thì trong ngày, không khí gần bề mặt bị đốt nóng và bốc lên cao mang theo các chất ô nhiễm lên độ cao cao hơn. Tuy nhiên, nếu sự nghịch nhiệt phát triển thì các chất ô nhiễm có thể bị giữ lại gần bề mặt của trái đất. Các quá trình nghịch nhiệt gây ra sự suy giảm sự trộn lẫn không khí và vì vậy làm giảm phân tán chất ô nhiễm theo chiều thẳng đứng. Các quá trình đảo nhiệt có thể kéo dài từ vài ngày đến vài tuần. Hiện tượng nghịch nhiệt là hiện tượng mà lớp không khí sát mặt đất lạnh, khi mặt trời chiếu vào thì lớp lạnh chưa phát tán kịp nên lớp trên nóng hơn. do đó đã cản trở sự đối lưu thẳng giữa các tầng, lớp không khí, không làm cho các hỗn hợp NOx, VOCs khuếch tán đi nơi khác tạo điều kiện cho mù quang hóa xuất hiện. 4.3.4 Địa hình Địa hình cũng là một yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến mức độ nghiêm trọng của hiện tượng sương mù quang hóa. Các khu vực dân cư tập trung trong các thung lũng thì dễ bị ảnh hưởng bởi sương mù quang hóa hơn vì những đồi núi bao quanh họ có khuynh hướng làm giảm dòng không khí do đó làm tăng nồng độ các chất gây ô nhiễm. Thêm vào đó, các thung lũng thường nhạy cảm với sương mù quang hóa Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 15 vì sự đảo nhiệt tương đối mạnh có thể phát triển thường xuyên trong những khu vực này. 4.4 Các ảnh hưởng của sương mù quang hóa Sương mù quang hóa làm giảm tầm nhìn, gây nên những tác động có hại đối với sức khỏe của con người, gây hại cho cây trồng và làm hao mòn nhiều loại vật liệu. 4.4.1 Tác động lên sức khỏe của con người Sương mù quang hóa được đặc trưng bởi hàm lượng O3 cao trong không khí. Nồng độ ozon thấp ở tầng không khí gần mặt đất có thể làm cay mắt, mũi và cổ họng. Khi sương mù tăng lên, nó có thể gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe nghiêm trọng hơn như:Ø - Hen xuyễn, viêm phế quản, ho và tức ngực - Làm tăng sự nhạy cảm đối với các lây nhiễm về đường hô hấp - Làm giảm chức năng của phổi. Ôxy là chất khí duy trì sự sống (nếu trong khí thở có ít hơn 15% ôxy thì cơ thể đã có thể chết ngạt), nhưng ôzôn lại là khí độc hại. Ôzôn gây phù phổi nặng, làm co thắt và tê liệt đường hô hấp khiến người bệnh không có phản ứng khi có các dị vật lọt vào. Vì vậy, khi tiếp xúc lâu dài với ôzôn sẽ có nguy cơ bị tích tụ các dị vật trong phế quản và phổi, là điều kiện có khả năng dẫn đến ung thư. Việc tiếp xúc với sương mù quang hóa trong thời gian dài thậm chí có thể gây tổn thương các mô phổi, gây ra sự sớm lão hóa ở phổi, và góp phần gây ra bệnh phổi mãn tính. Trẻ em, thanh niên và người lớn mà có chức năng phổi yếu được xem như những người có nguy cơ cao. Sương mù hình thành trong điều kiện khí hậu ở những nước hay thành phố có nền công nghiệp phát triển - tức ở đó không khí đã bị ô nhiễm nặng. Tuy nhiên, tồi tệ hơn trong thời tiết ấm và có ánh nắng khi mà dòng không khí bên trên đủ ấm cản trở sự lưu thông thẳng đứng. Nó đặc biệt phổ biến ở những vùng trũng được bao quanh bởi những đồi núi. Nó thường tồn tại trong những khoảng thời gian dài ở những thành phố có dân cư tập trung cao hay khu vực đô thị như các thành phố London, New Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 16 York, Los Angeles, Mexico, Houston, Toronto, Athens, Beijing, Hong Kong, Randstad hay vùng Rurh và nó có thể đạt đến mức nguy hiểm. 4.4.2 Tác động lên thực vật và các lọai vật chất Các cây trồng cũng như những loài thực vật nhạy cảm khác thì bị gây hại nhiều hơn là sức khỏe của con nguời ở nồng độ ozon thấp. Một vài loại cây như thuốc lá, rau bina, cà chua và đậu đốm (pinto beans) là những lọai nhạy cảm với ozon. Những lá cây trong khu vực có sương mù quang hóa xuất hiện những đốm màu nâu trên bề mặt lá sau đó chuyển sang màu vàng. Lớp ozon ở tầng mặt đất có thể hủy họai lá cây, làm giảm sự phát triển, khả năng sinh sản và quá trình sinh sản. Nó có thể gây ra sự mất khả năng tự vệ trước các lọai côn trùng cũng như bệnh tật và thậm chí còn gây chết cây. Đối với các loại vật liệu: ozon dễ dàng phản ứng với những loại vật liệu hữu cơ, làm tăng sự hủy họai ở cao su, tơ sợi, nilong, sơn và thuốc nhuộm. 5.MƯA AXIT 5.1 Khái niệm Hiện nay trên thế giới có nhiều định nghĩa về mưa axit: theo định nghĩa của y ban kinh tế Châu u ( C ), mưa axit là mưa có chứa axit H2SO4 và HNO3 với pH < 5,5 là mưa axit, ở Mỹ quy định những trận mưa có pH< 5 là mưa axit … Hiện nay người ta đều thống nhất mưa có độ pH<5,6 đều được xem là mưa axit. Mức độ của mưa axit được đánh giá bằng độ pH, pH càng nhỏ thì tính axit trong mưa càng cao. 5.2 Nguyên nhân của hiện tượng mưa axit “Nguyên nhân của hiện tượng mưa axit là sự gia tăng năng lượng oxit của lưu huỳnh và nitơ ở trong khí quyển do hoạt động của con người gây nên. Ôtô, nhà máy nhiệt điện và một số nhà máy khác khi đốt nhiên liệu đã xả khí SO2 vào khí quyển. Nhà máy luyện kim, nhà máy lọc dầu cũng xả khí SO2. Trong khí xả, ngoài SO2 còn có khí NO được không khí tạo nên ở nhiệt độ cao của phản ứng đốt nhiên liệu. Các loại nhiên liệu như than đá, dầu khí mà chúng ta đang dùng đều có chứa S và N. Khi cháy trong môi trường không khí có thành phần O2, chúng sẽ biến thành SO2 và NO2, Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 17 rất dễ hòa tan trong nước. Trong quá trình mưa, dưới tác dụng của bức xạ môi trường, các oxit này sẽ phản ứng với hơi nước trong khí quyển để hình thành các axit như H2SO4, axit Sunfur, axit Nitric. Chúng lại rơi xuống mặt đất cùng với các hạt mưa hay lưu lại trong khí quyển cùng mây trên trời. Chính các axit này đã làm cho nước mưa có tính axit.” Qua các thông tin trên ta thấy nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng mưa axit là do các hoạt động của con người gây ra. Chính nhưng hoạt động sản xuất, khai thác khoáng sản… đã tạo ra một lượng khí SO2, NO2 rất lớn. Ngay trong những hoạt động hằng ngày như: đốt rác, phun thuốc trừ sâu, trong giao thông vận tải cũng thải ra 1 lượng lớn các khí này. 5.3 Quá trình tạo mưa axit Quá trình này diễn ra theo các phản ứng hoá học: a. Lưu huỳnh: S + O2 → SO2 Quá trình đốt cháy lưu huỳnh trong khí oxi sẽ sinh ra lưu huỳnh điôxít. SO2 + OH .→ HOSO2 Phản ứng hoá hợp giữa lưu huỳnh điôxít và các hợp chất gốc hiđrôxít. HOSO2 . + O2 → HO2 . + SO3 Phản ứng giữa hợp chất gốc HOSO2 . và O2 sẽ cho ra hợp chất gốc HO2 và SO3 (lưu huỳnh triôxít). SO3(k) + H2O(l) → H2SO4(l) Lưu huỳnh triôxít SO3 sẽ phản ứng với nước và tạo ra axit sulfuric H2SO4. Đây chính là thành phần chủ yếu của mưa axit. Trong thành phần các chất đốt tự nhiên (than đá, dầu mỏ…) chứa môt lượng lớn lưu huỳnh. SO2 là sản phẩm chính của sự đốt cháy hợp chất lưu huỳnh và nó là một mối lo môi trường đáng kể. SO2 thường được mô tả là "mùi hôi của lưu huỳnh bị đốt Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 18 cháy". Lưu huỳnh điôxit là một khí vô cơ không màu, nặng hơn không khí. SO2 có tính chất hóa học: SO2 làm ôtôxitaxit, tan trong nước tạo thành dung dịch axit yếu H2SO3 SO2 + H2O → H2SO3 SO2 là chất khử khi tác dụng một chất oxi hóa mạnh SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4 SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2 H2SO4 SO2 là chất oxi hóa khi tác dụng với chất khử mạnh hơn SO2 + 2H2S → 3S + 2H2O SO2 + 2Mg → S + 2MgO SO2 là chất khí rất độc hại, là một trong những chất gây ra mưa axit ăn mòn các công trình, phá hoại cây cối, biến đất đai thành vùng hoang mạc. Khí SO2 gây bệnh cho người như viêm phổi, mắt, da. b. Nitơ: N2 + O2 → 2NO NO + O3 → 2NO2 + O2 NO2+ O3 → NO3 + O2 NO2 + NO3 → N2O5 N2O5 + H2O → HNO3 Axit nitric HNO3 chính là thành phần của mưa axit. 5.4 Tác hại của mưa axit “Mưa axit do các hoá chất nhiễm bẩn tạo thành, phổ biến là SO2 và NO2, khi chúng thâm nhập vào cơ thể qua các đường khác nhau đều gây tác hại cho người, nhất là với hệ hô hấp. Nếu hít vào cơ thể lượng SO2 nồng độ cao sẽ bị phù thanh quản, viêm phế quản... Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 19 Khi những cơn mưa trở thành mưa độc, axit sẽ biến nước ao, hồ thành axit loãng, làm cho cá và các sinh vật bị chết. Độ chua trong mưa axit lớn, lại hòa tan được một số bụi kim loại và oxit kim loại có trong không khí như oxit chì... làm thành thứ nước cực kỳ độc hại đối với cây trồng, vật nuôi và con người; trực tiếp gây ra sự thay đổi về lá của cây, phá huỷ cây trồng, rừng, ô nhiễm sông hồ và hệ sinh thái, phá huỷ các công trình xây dựng, kiến trúc, cầu cống... Nông nghiệp bị ảnh hưởng nặng vì đất bị trung hòa, giảm độ màu mỡ. Rễ cây bị phá hoại, ức chế sự sinh trưởng và phát triển, làm giảm năng suất và sản lượng. Đặc biệt khi xảy ra hiện tượng mù hoặc mây, lượng axit còn cao gấp 10 lần nước mưa bình thường. Người ta đã thấy rằng mưa axit rất nguy hại đến môi trường sống, trong xây dựng, trong bảo tồn di tích lịch sử ...” Do trong mưa axit chứa SO2 và NO2 là những khí độc nên những cơn mưa axit này sẽ gây nhiều ảnh hưởng đối với cây trồng và mùa màng, đến chất lượng nước ngầm, vật liệu và các công trình kiến trúc…vậy nên chúng ta cần có biện pháp ngăn ngừa và khắc phục những ảnh hưởng do mưa axit gây ra. 5.5 Lợi ích của mưa axit "Mặc dù sự suy giảm nồng độ nitơ và sulfur là một dấu hiệu tích cực, song nó đã tác động tới hệ sinh thái rừng. Lượng CO2 trong đất ngày càng tăng nghĩa là một ngày nào đó, loại khí gây hiệu ứng nhà kính này sẽ thoát ra khỏi đất và quay trở lại bầu khí quyển", DeWalle nhận định. Sự thiếu vắng các trận mưa axit cũng có thể gây ra nhiều vấn đề với môi trường.Vì lượng cacbon dioxide ngày càng tăng trong sông suối là loại khí gây ra quá trình axit hoá ở các nguồn nước tinh khiết. Mặc dù có nhiều tác hại tuy nhiên mưa aicd cũng góp phần nhỏ trong việc cân bằng sinh thái rừng và làm mát trái đất. 5.6 Các giải pháp ngăn ngừa mưa axit. - Cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về phát thải nhằm hạn chế tối đa phát tán SOx và NOx vào khí quyển. Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 20 - Đổi mới công nghệ để giảm lượng khí thải SO2 từ các nhà máy nhiệt điện xuống còn 7,84 tỷ tấn năm 2020 bằng cách lắp đặt các thiết bị khử và hấp phụ SOx và NOx. - Nâng cao chất lượng nhiên liệu hóa thạch bằng cách loại bỏ triệt để lưu huỳnh và nitơ có trong dầu mỏ và than đá trước khi sử dụng. - Đối với các phương tiện giao thông, tiến hành cải tiến các động cơ theo các tiêu chuẩn URO để đốt hoàn toàn nhiên liệu, gắn hộp xúc tác để khử NOx (DeNOx) và SOx nhằm hạn chế đến mức thấp nhất lượng khí thải ra. - Tìm kiếm và thay thế dần các nhiên liệu hóa thạch bằng các nhiên liệu sạch như hydro, sử dụng các loại năng lượng tái tạo thân thiện với môi trường. - Những cơn mưa đầu mùa có nguy cơ chứa nhiều chất bẩn nhất, trong đó có các axit H2SO4, HNO3 … Do đó, chúng ta không nên hứng nước mưa đầu mùa để sinh hoạt. PHẦN II – CÁC BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT, XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ Các vấn đề ô nhiễm môi trường không khí có những đặc thù riêng biệt không như những loại ô nhiễm khác như nước, đất. Không khí như chung ta biết, nó bao quanh chung tam dễ dàng phát tán ra vùng không gian rộng lớn, do dó việc xử lý khi đã bị phát tán các chất ô nhiễm là vô cùng khó khăn. Chính những nguyen nhân đó nên các biện pháp kiểm soát, hạn chế nguồn phát thải các chất ô nhiễm luôn được ưu tiên hàng đầu. Bài viết này tạm chia các biện pháp làm hai nhóm chính là nhóm kiểm soát nguồn thải và nhóm xử lý, tất nhiên xử lý ở đây mang tính chất kiểm soát ngay tại xí nghiệp, nhà máy… 1. CÁC BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT NGUỒN THẢI Trong nhóm biện pháp kiểm soát nguồn thải được chia làm hai nhóm biện pháp nhỏ là biện pháp quản lý và giải pháp kĩ thuật. 1.1 Biện pháp quản lý Luật pháp, chính sách: cần quy định củ thể về việc xả thải trong các ngành công nghiệp, đặt ra các tiêu chuẩn, quy chuẩn củ thể, chi tiết cho việc phát thải khí, bụi trong các ngành công nghiệp đặc thì như ximang, khai khoáng… Đồng thời cần thiết lập hệ thống quản lý, quan trắc môi trường, thanh tra việc tuân thủ luật pháp của các công ty, xí nghiệp về các vấn đề môi trường. Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 21 Cần có những chính sách khuyến khích các ngành công nghiệp sách phát triển: ngành năng lượng tái tạo, năng lượng thai thế không hoặc hạn chế phát thải khí ô nhiễm như giảm thếu, tạo cơ hội về mặt bằng, thủ tục..vv Cần giảm thiểu và tiến tới nghiêm cấm các loại máy móc thiết bị cũ kĩ, hiêu suất sử dụng năng lượng thấp bằng các biện pháp như: cấm nhập khẩu hya nhập khẩu với thuế quan cao..vv Xây dựng hệ thống quan trắc môi trường không khí để kịp thời phát hiện quá trình phát thải, ngăn chặn hay giảm thiểu bằng các biện pháp cưỡng chế bắt buộc với các xí nghiệp phát thải sai quy định. Tuyên truyền giáo dục người dân sử dụng tiết kiệm năng lượng, sử dụng những nguồn năng lượng sạch. 1.2 Các biện pháp kĩ thuật Dùng biện pháp thay đổi công nghệ (sản xuất sạch hơn). Đây là biện pháp mang tính tích cực, chủ động và mang lại hiệu quả to lớn. Cụ thể như: - Thay thế nguyên liệu, nhiên liệu sản xuất. Thay thế nguyên, nhiên liệu thải ra nhiều bụi bằng các nguyên, nhiêu liệu thải không ô nhiễm hoặc ít ô nhiễm nhưng vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm. - Thay thế quy trình công nghệ, thay đổi công nghệ khô bằng công nghệ ướt, cơ giới hóa, tự động hóa các khâu sản xuất phát thải nhiều khí, bụi. - Thực hiện đúng chế độ vận hành, bảo dưỡng thiết bị là biện pháp không tốn kém nhưng trong nhiều trường hợp mang lại hiệu quả cao. 2. CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ Nguồn ô nhiễm không khí có thể phát sinh gián tiếp từ môi trường nước, môi trường đất, tuy nhiên nguồn chính vẫn từ các hoạt động sản xuất công nghiệp của con người sản sinh ra khí thải và bụi. Xử lý khí thải, bụi thải có những phương pháp cơ bản: - Phương pháp hấp phụ - Phương pháp hấp thụ - Phương pháp lọc bụi bằng túi vải, Cyclone Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường 22 - Phương pháp ngưng tụ - Phương pháp đốt - Phương pháp xử lý sinh học Tùy vào đặc tính của các loại khí thải, bụi thải mà có sự lựa chọn thích hợp về biện pháp xue lý chúng. Ngoài việc xử lý trực tiếp hiện này còn áo dụng các biện pháp giảm thiểu sự ô nhiễm không khí tại khu vực bằng các biện pháp như: Biện pháp sinh thái học: một biện pháp đơn giản nhưng hiệu quả để cải tạo môi trường không khí là trồng cây xanh, giữ mặt nước ở các thành phố, khu công nghiệp. Cây xanh và hồ nước sẽ là "lá phổi" khổng lồ điều hòa khí hậu và giữ trong lành bầu khí quyển. Biện pháp phân tán bụi và khí: phương pháp này dựa trên sự phân tán bụi, hơi khí trong không khí để h.a tan các chất ô nhiễm ở một điểm thành chất vô hại. Dựa trên bài toán, nồng độ cực đại của các tác nhân gây hại từ ồng khói nhà máy tỷ lệ thuận với lượng phát ra, nhưng đồng thời lại tỷ lệ nghịch với vận tốc gió và b.nh phương với chiều cao ngọn khói thải. Để làm giảm ảnh hưởng của không khí đi xuống, th. cần phải áp dụng các biện pháp kỹ thuật để có vận tốc phát tán của những ống khói lớn khoảng 8 m/s đối với nhà máy nhỏ, hoặc 20 m/s đối với nhà máy lớn.