Bài giảng Môi trường đô thị - Bài 5: Ô nhiễm không khí – Kiểm soát ô nhiễm không khí - Đặng Nguyễn Thiên Hương

Nội dung text: Bài giảng Môi trường đô thị - Bài 5: Ô nhiễm không khí – Kiểm soát ô nhiễm không khí - Đặng Nguyễn Thiên Hương

1. Bài giảng môn: Môi trường đô thị Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ – KiỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ Soạn: ThS. Đặng Nguyễn Thiên Hương 1
2. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Phạm Ngọc Hồ, Đồng Kim Loan, Trịnh Thị Thanh, Giáo trình Cơ sở môi trường không khí, NXB Giáo Dục 2009 2. Luật Bảo vệ môi trường, 2005 3. Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 1, 2, NXB Khoa học và kỹ thuật 2001 2 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
3. NỘI DUNG A. Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1. Môi trường không khí và thành phần môi trường không khí 2. Các yếu tố khí tượng cơ bản 3. Khái niệm ô nhiễm không khí 4. Phân loại ô nhiễm không khí 5. Chất gây ô nhiễm không khí 6. Hậu quả từ ô nhiễm không khí B. KiỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí 2. Lịch sử của kiểm soát ô nhiễm không khí 3. Luật và những quy định về kiểm soát ô nhiễm không khí 4. Nguyên tắc kiểm soát ô nhiễm không khí 3 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
4. 1. Môi trường không khí Định nghĩa Khí quyển Thạch quyển Thủy quyển 4 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
5. 1. Môi trường không khí Khí quyển gồm: Độ cao trung bình Tầng ngoại > 500 km quyển Tầng nhiệt 85 – 450 km quyển Tầng trung quyển/tầng 55 – 80 km giữa Tầng bình lưu 11 – 50 km Tầng đối lưu 0 – 10 km 5 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
6. 1. Môi trường không khí Tính chất Trong tầng đối lưu: Nhiệt độ cao Sự xáo trộn diễn ra nhưng ít thay đổi mạnh mẽ ảnh hưởng trực tiếp đến Nhiệt độ tăng quá trình khuếch tán mạnh do hấp và lan truyền chất ô thụ bức xạ nhiễm. mặt trời Trong tầng bình lưu: Nhiệt độ Mức độ xáo trộn giảm tới -70o không khí nhỏ. Nhiệt độ không đổi hoặc tăng Nhiệt độ giảm theo độ cao 6 – 7o 6 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
7. 1. Môi trường không khí Thành phần môi trường không khí: - Không khí sạch khô - Hơi nước - Sol khí Không khí sạch khô gồm các khí: nitơ 78%, Oxy 21%, Cacbonic, neon, Heli, Metan, Hydro, Hơi nước: Do quá trình bay hơi từ mặt đất và lan truyền vào khí quyển bằng quá trình xáo trộn. Do tính chất bão hòa của hơi nước mà khí quyển chỉ chứa một lượng hơi nước nhất định. Sol khí: Là sản phẩm ngưng tụ của hơi nước, bụi, khói. 7 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
8. 2. Các yếu tố khí tượng cơ bản Các yếu tố khí tượng có ảnh hưởng đến độ khuếch tán, lan truyền bụi và các chất khí trong môi trường không khí Nhiệt độ: đặc trưng cho mức nóng lạnh của không khí. Đơn vị toC, toK Áp suất khí quyển: áp lực thủy tĩnh tác động lên một đơn vị diện tích. Đơn vị (mbar. mmHg, atm) Độ ẩm: đặc trưng mức độ tồn tại hơi nước trong không khí Tốc độ và hướng gió: gió là chuyển động của không khí trên bề mặt trái đất. Cấp gió để chỉ tốc độ gió (vd: cấp 1, 2–6km/h; cấp 12, >104km/h). Hướng gió: biểu diễn trên sơ đồ hoa gió Mây: Tập hợp những sản phẩm ngưng tụ của hơi nước trong khí quyển với mật độ cao và ở những độ cao lớn gọi là mây. 8 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
9. 3. Ô nhiễm không khí Khái niệm: Ô nhiễm không khí là khi có sự thay đổi tính chất của thành phần môi trường không khí với nồng độ vượt tiêu chuẩn cho phép. Lịch sử ô nhiễm không khí: - ONKK bắt đầu khi con người sử dụng lửa để luyện kim và năng lượng chủ yếu là gỗ - Thời trung cổ: dùng than thay gỗ - Thời kỳ công nghiệp hóa xuất hiện khói sương mù, dấu hiệu do dùng than nhiều sinh khí CO2 vượt qua khả năng chứa của môi trường không khí. - Thế kỷ 20, kỹ thuật và dân số phát triển làm gia tăng khí thải - Ngày nay, mức độ ô nhiễm tùy thuộc vào quy mô dân số, lượng tiêu thụ tài nguyên và hiệu quả sử dụng tài nguyên. 9 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
10. 4. Phân loại ô nhiễm không khí Nguồn tự nhiên Sự phân hủy của Bụi phấn hoa Cháy rừng chất thải động vật Bụi vũ trụ Bụi nham thạch từ núi lửa Bão cát 10 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
11. 4. Phân loại ô nhiễm không khí Nguồn nhân tạo: công nghiệp, giao thông, sinh hoạt Giao thông vận tải Giao thông thủy Đốt rác sinh hoạt Khói thuốc Nhà máy hạt nhân ON khí thải nhà máy ON trong hoạt động xây dựng 11 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
12. 4. Phân loại ô nhiễm không khí Nguồn gây ô nhiễm do sản xuất công nghiệp -Nhà máy nhiệt điện: than, CO2, CO, NOx, SOx -Công nghiệp luyện gang thép: bụi, CO, NOx -Xí nghiệp gia công, chế biến kim loại: bụi sơn, bụi hàn, kim loại -Xí nghiệp thuộc ngành vật liệu xây dựng: vôi, thạch cao, gạch nung, gốm, nhựa đường, sợi thủy tinh, amiang. -Xí nghiệp hóa chất, phân bón, lọc dầu, cao su, giấy -Xí nghiệp chế biến gỗ -Xí nghiệp chế biến nông phẩm: bột, mì, gạo, ngũ cốc -Xử lý thiêu đốt chất thải: khu xử lý rác, đốt rác y tế Nguồn gây ô nhiễm do hoạt động sinh hoạt: - Bếp đun, lò sưởi, khói thuốc, đốt rác sinh hoạt Nguồn gây ô nhiễm do giao thông -Đường bộ: khí thải từ các loại xe cơ giới -Đường sắt: khí thải từ động cơ đầu máy -Đường hàng không: lượng khí thải lớn nhất -Đường thủy: khí thải từ động cơ máy 12 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
13. 5. Chất gây ô nhiễm không khí Bụi và Sol khí: -Là hạt nhỏ (sản phẩm ngưng tụ của hơi nước, tinh thể băng, khói, ) ở trạng thái rắn, lỏng, bay lơ lửng trong khí quyển. -Phân biệt bụi và sol khí dựa vào kích thước của chúng -Kích thước sol khí không lớn hơn 10 – 20µm, hạt lớn hơn rơi xuống đất như mưa, tuyết và bụi. -Các hạt sol khí đều hấp thụ, phản xa bức xạ mặt trời làm thay đổi nhiệt độ của không khí. -Mật độ bụi và sol khí lớn ở những nơi gần nguồn phát sinh. -Bụi và Sol khí được mang đi xa nguồn phát sinh bởi dòng khí, lắng đọng chậm vì vậy, sol khí thường tồn tại lơ lửng trong khí quyển. -Dòng khí xáo trộn mạnh, lượng bụi có khuynh hướng truyền lên những lớp cao, thời gian lắng đọng sẽ chậm. -Tác hại chính của bụi và sol khí là khả năng tạo hợp chất với kim loại hiếm gây hiện tượng sương mù, tích tụ độc chất lên cây, ăn mòn các bề mặt, đổi pH trên bề mặt đất, làm hại mắt và cơ quan hô hấp. 13 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
14. 5. Chất gây ô nhiễm không khí Các chất ở dạng khí: phổ biến gồm -SO2: không màu, hơi cay, hơi nặng, bay là là mặt đất, là chất chủ yếu có hại cho quá trình hô hấp, đời sống thủy sinh vật, gây hạn chế quang hợp cho cây, gây mưa axit khi nồng độ vượt tiêu chuẩn. -NOx: gồm NO và NO2, có tính acid, 70% sinh ra từ phương tiện giao thông hoặc đốt nhiên liệu ở nhiệt độ cao. -CO: là khí không mùi, không màu, 80% phát sinh từ khí thải xe hơi . Hiện nay CO chiếm tỉ lệ ô nhiễm cao nhất. -CO2: là sản phẩm của quá trình đốt cháy, sinh từ cháy rừng, sản xuất điện, hoạt động vận tải, xây dựng. -HCl: góp phần tăng 10% acid trong nước mưa, sinh từ đốt rác đặc biệt khi đốt chất dẻo PVC -Pb: sử dụng chì trong xăng tăng chỉ số octan. -H2S: khí độc, không màu, mùi hôi sinh ra nhiều từ bãi rác, cống, hầm lò. Các ion Gồm ion nhẹ (ion âm), ion nặng (ion dương). Không khí sạch, ít bụi và hơi ẩm thì nhiều ion nhẹ. Tỉ lệ ion nhẹ/ion nặng biểu thị mức độ ô nhiễm không khí. Ở Tp lớn, ion nhẹ chiếm chỉ khoảng 400ion/ml. Ở nông thôn là hơn 2000 ion/ml. Thiếu ion nhẹ sẽ gây buồn ngủ, mệt mỏi, hen suyễn, dị ứng. 14 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
15. 5. Chất gây ô nhiễm không khí Các hạt nhỏ và các chất gây hại khác Phóng xạ: có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc từ nhà máy điện hạt nhân 15 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
16. 6. Hậu quả từ ô nhiễm không khí Mưa acid Mưa acid từ tự nhiên: -Là trong nước mưa có tính acid do một số chất khí hòa tan trong nước tạo thành các acid khác nhau như CO2(từ hơi thở động vật), Cl-(từ nước biển), SO2(do núi lửa sinh ra). pH của nước mưa trong tự nhiện từ 5-6. Mưa acid có ph<5 Mưa acid từ hoạt động của con người: Hiện nay, với số lượng lớn SO2 (chiếm 70%) và NOx (chiếm 30%) phát sinh từ hoạt động công nghiệp là nguyên nhân chính gây mưa acid. VD: tại Mỹ, thành phần mưa acid có 62% H2SO4, 32% HNO3, 6% HCl. 16 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
17. 6. Hậu quả từ ô nhiễm không khí Mưa acid Hậu quả: -Giảm pH nước sông gây tính acid làm chết cá. -Nhiễm độc tầng đất dinh dưỡng, chết cây cối 17 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
18. 6. Hậu quả từ ô nhiễm không khí Hiệu ứng nhà kính 18 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
19. 6. Hậu quả từ ô nhiễm không khí Khái niệm: 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 nhiệt độ thích hợp duy trì sự sống trên trái đất. Gọi là hiệu ứng nhà kính tự nhiên. Tuy nhiên con người đã tác động mạnh mẽ đến sự cân bằng của hiệu ứng nhà kính tự nhiên và bức xạ mặt trời. Sự thay đổi nồng độ các khí nhà kính trong vòng 100 năm gần đây (CO2 tăng 20%, CH4 tăng 90% )làm nhiệt độ tăng lên 2oC. Dự kiến đến năm 2100, nhiệt độ trái đất sẽ tăng đến 4,5oC Khí nhà kính gồm - CO2 (50%), CH4(13%), hơi nước(3%), NO2, các hợp chất CFC(24%) và hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. 19 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
20. 6. Hậu quả từ ô nhiễm không khí Nguồn phát sinh khí nhà kính: -Từ tự nhiên: CO2, CH4, O3 -Từ nhân tạo: CO2 sinh ra từ khí thải của giao thông, chất đốt, NOx, CH4 từ sản xuất công nghiệp, đặc biệt CFC là chất làm lạnh, một phân tử CFC hấp thụ tia hồng ngoại gấp 12,000-16,000 lần so với CO2. Nguyên nhân làm tăng lượng khí nhà kính thể hiện ở bảng sau: -Sử dụng năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch: Than đá, dầu, khí đốt tạo các khí (49%) -Phá rừng làm giảm nguồn hấp thu CO2 (14%) -Sản phẩm phụ của sản xuất nylon (N2O), Hoạt động công nghiệp (24%) -Hoạt động nông nghiệp thải CO2, CH4 (13%) 20 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
21. 6. Hậu quả từ ô nhiễm không khí Tác động của hiệu ứng nhà kính Khí hậu biến đổi Nhiệt độ trái đất tăng 2oC. Nhiệt độ TB khí quyển tăng từ - Mực nước biển tăng 18oC lên 16oC Ảnh hưởng đời sống của con người và động vật Gia tăng thiên tai Băng tan 21 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
22. 1. Kiểm soát ô nhiễm không khí Lịch sử kiểm soát ô nhiễm không khí: -Trước năm 1945: thực hiện trực tiếp của những nhà máy phát thải ô nhiễm ở cạnh nhau. Dù những hoạt động kiểm soát không nằm trong chương trình hoạt động của chính phủ nhưng đã có sự lưu tâm. -1945 – 1969: khởi đầu có nhiều cố gắng mang tính địa phương, đáng chú ý ở Pitsburgh, Los Angeles, St.Luis ở Mỹ. -1969 – 1970 vấn đề môi trường trở thành câu chuyện được đề cập nhiều trên báo chí. Ra đời các chính sách môi trường quốc gia và luật không khí sạch năm 1970. -Vấn đề ô nhiễm không khí được coi là xa xỉ đối với các quốc gia nền kinh tế còn khó khăn trong khi tử vong từ ô nhiễm không khí là rất lớn sinh ra các bệnh truyền nhiễm như cúm, lao, thương hàn, các bệnh mãn tính liên quan đường hô hấp, ung thư, xơ vữa mạch, đột quỵ. Khói thuốc cũng được quan tâm trong thời gian này. -Thế kỷ 20, ô nhiễm không khí toàn cầu được quan tâm thể hiện qua: -Tháng 6/1992 Công ước khung về Biến đổi khí hậu của Liên hợp quốc với mục tiêu ổn định nồng độ khí nhà kính trong khí quyển được ký tại Rio De Janero. - 16/2/2005, Nghị định thư Kyoto về phát thải khí nhà kính được ký tại Kyoto, Nhật. -Hiện nay nghị định thư có hiệu lực hơn 170 nước , trong đó 60% các nước có liên quan đến khí thải. Tính đến 12/2007, Mỹ và Kazhanstan không thực hiện cắt giảm khí thải dù có ký kết tham gia nghị định. 22 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
23. 1. Kiểm soát ô nhiễm không khí Kiểm soát ô nhiễm = giảm sự phát thải chất ô nhiễm Phát thải ô nhiễm không khí = dân số x hoạt động kinh tế/người x mức phát thải tính trên một đơn vị hoạt động kinh tế Sơ đồ chu trình ô nhiễm không khí, mối liên quan giữa phát thải, vận chuyển, pha loãng, biến đổi và tác động. Phát thải: Khí: Tác động: Nguồn Vận chuyển Sức khỏe con người Đo đạc Pha loãng Đồ vật Kiểm soát Biến đổi Khí hậu toàn cầu Sự vận chuyển của các chất ô nhiễm bởi cơ chế tự nhiên 23 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
24. 2. Công cụ kiểm soát ONKK A. Công cụ pháp quy - Xây dựng chiến lược quản lý chất lượng không khí - Xây dựng quy định phát thải: luật , quy định tiêu chuẩn phát thải khí thải – cấp phép nguồn thải – quan trắc, báo cáo về việc phát thải – xử phạt các vi phạm phát thải. - Đánh giá tác động môi trường cho các dự án mới hoặc các dự án có sự thay đổi nguồn thải lớn B. Công cụ kinh tế - Giảm chi phí thực hiện ngăn ngừa ô nhiễm - Phí phát thải dựa vào tải lượng, thuế nhiên liệu, phí môi trường đối với các sản phẩm như thuốc trừ sâu, phân bón, ác quy ,giảm trợ cấp việc sự dụng năng lượng (điện), giảm trợ cấp những sản phẩm không phát thải. - Quyền mua bán giấy phép phát thải. C. Hợp tác cùng điều chỉnh - Doanh nghiệp chủ động tham gia thảo luận các giải pháp thay đổi và xem xét quy định D. Tự điều chỉnh - Áp dụng hệ thống quản lý môi trường (EMS) - Chủ động điều chỉnh để đạt yêu cầu phát thải theo quy định 24 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
25. 3. Kiểm soát nguồn điểm 1. Bố trí và quy hoạch hợp lý nguồn thải: - hướng gió, - ảnh hưởng khu vực dân cư xung quanh, - nguồn nước, 2. Giảm phát thải tại nguồn: - Sản xuất sạch hơn: thay đổi về hoạt động và quản lý - Tối ưu hóa quá trình: 1 yếu tố dẫn đến 1 loạt các thay đổi - Cải tiến việc đốt: thay đổi kích cỡ buồng đốt, giảm nhiệt lửa đốt - Cải tiến nhiên liệu: thay đổi loại nhiên liệu, trộn lẫn nhiên liệu, sử dụng khí gas cho quá trình thứ cấp - Kiểm soát phát thải 25 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí
26. 3. Kiểm soát nguồn di động 1. Cải thiện kinh tế nhiên liệu và tiêu chuẩn phát thải 2. Khuyến khích sử dụng xe có nhiên liệu sạch, nhiên liệu ít ô nhiễm, hiệu suất sử dụng nhiên liệu cao 3. Cải thiện giao thông công cộng (xe buýt chất lượng cao, tuyến đường hợp lý, thời gian đón và trả khách tối thiểu có thể, trả tiền bằng điện tử, bảng hướng dẫn chi tiết) 4. Quản lý giao thông (ngày không xe, kiểm soát quyền sở hữu xe) 5. Đưa ra tiêu chuẩn và kiểm soát xe mới 6. Cải tiến công nghệ xe có mức phát thải thấp nhất 7. Phát triển và khuyến khích sử dụng phương tiện công cộng 26 Bài 4: Ô nhiễm không khí – kiểm soát ô nhiễm không khí