Bài giảng Năng lượng và các vấn đề về môi trường - Nguyễn Thế Bảo

Nội dung text: Bài giảng Năng lượng và các vấn đề về môi trường - Nguyễn Thế Bảo

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƯỜNG TS. NGUYỄN THẾ BẢO
2. NỘI DUNG 1. Tổng quan tình hình tiêu thụ năng lượng trên thế giới 2. Các vấn đề môi trường do khai thác và sử dụng NL 3. Trái đất ấm dần lên: Cacbon dioxide và hiệu ứng nhà kính 4. Phá hủy tầng ozon 5. Mưa axit 6. Dầu tràn 7. Năng lượng hạt nhân 8. Những vấn đề môi trường khác
3. Tổng quan tình hình tiêu thụ năng lượng trên thế giới Tieâu thuï naêng löôïng theo tyû TOE 50 H: Vieãn caûnh xaáu (Hieäu suaát thaáp) R: Vieãn caûnh trung bình Daân soá theá giôùi theo tyû ngöôøi L: Vieãn caûnh toát (Hieäu suaát cao) H 12 40 10 8 R 30 6 4 2 L 20 0 1850 1900 1950 2000 2050 2100 10 0 1850 1900 1950 2000 2050 2100 Naêm Döï baùo naêng löôïng toaøn caàu ñeán 2050 vaø xa hôn, IIASA baùo caùo naêm 1995
4. Tổng quan tình hình tiêu thụ năng lượng trên thế giới Tiêu thụ năng lượng trên thế giới 1986 – 2011 (MTOE)
5. Tổng quan tình hình tiêu thụ năng lượng trên thế giới Tỉ lệ tiêu thụ các dạng năng lượng theo khu vực trên thế giới năm 2011 (%)
6. Các vấn đề môi trường do khai thác và sử dụng năng lượng + Khai thác và sử dụng năng lượng: Phát sinh ô nhiễm và hủy hoại môi trường: Khai thác than Khai thác dầu Khai thác gỗ, rừng + Gây ra ô nhiễm môi trường: Ô nhiễm đất Ô nhiễm nước Ô nhiễm không khí
7. Các vấn đề môi trường toàn cầu Trái đất ấm dần lên: Cacbon dioxide và hiệu ứng nhà kính Phá hủy tầng ozon Mưa axit Dầu tràn Phóng xạ hạt nhân
8. Trái đất ấm dần lên: Cacbon dioxide và hiệu ứng nhà kính Hiện nay vấn đề thay đổi môi trường đang là mối quan tâm hàng đầu của thế giới, yếu tố tác động chính đến vấn đề này là kết quả của việc khai thác và sử dụng nhiên liệu. Đáng kể nhất đó là hiện tượng trái đất nóng dần lên. Khí CO2 là thành phần chủ yếu gây ra hiện tượng này, ngoài ra còn có sự đóng góp của các khí khác như là CH4, CFC, H2O, và một số các chất khí khác. Tất cả khí trên được gọi là khí nhà kính. Các khí này thải ra chủ yếu là trong quá trình đốt nhiên liệu. Hầu hết các loại nhiên liệu như than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên, gỗ Nguồn CO2 thải ra môi trường từ nhiều lĩnh vực, với hàm lượng khác nhau: Trong công nghiệp 4%; Nông nghiệp 12%; Phá rừng 8%; CFC 18%; Sản xuất điện 58%.
9. Trái đất ấm dần lên: Carbon dioxide và hiệu ứng nhà kính Trung bình, mỗi thập kỷ qua, nồng độ CO2 trong khí quyển tăng khoảng 4%
10. Trái đất ấm dần lên: Carbon dioxide và hiệu ứng nhà kính Trung bình, mỗi thập kỷ qua, nhiệt độ bề mặt trái đất tăng 0.2oC từ năm 1960 đến nay
11. Trái đất ấm dần lên: Carbon dioxide và hiệu ứng nhà kính Dự đoán: ❖ Đến năm 2100, nhiệt độ trung bình của trái đất sẽ tăng từ 1.4 đến 5.6oC phụ thuộc vào nhiều viễn cảnh giả thiết các lượng thải và tập trung khí CO2 khác nhau. ❖ Vì thế, mực nước biển được dự báo tăng từ 0.09 đến 0.88m. ❖ Theo tổ chức Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), đến lúc đó hầu hết các bãi biển dọc theo bờ biển phía đông Hoa Kỳ sẽ biến mất! ❖ Các quốc gia bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất bao gồm Bangadesh, Việt Nam!
12. Phá hủy tầng Ozon Tầng Ozon có mật độ dày đặc nhất là ở độ cao từ 19 km đến 25km so với mặt đất, chiếm khoảng 90% lượng ozon trong bầu khí quyển. Chính nhờ lượng Ozon này mà các tia bức xạ độc hại bị loại bỏ bớt, làm cho các tia bức xạ mặt trời đến trái đất trong lành hơn, có ích cho sự phát triển của sinh vật và con người. Sự hình thành Ozon: Ozon được hình thành là do các tia bức xạ mặt trời lên các phân tử oxy (chiếm khoảng 21% trong không khí). Quá trình xảy ra qua 2 bước: + Bước 1: Ánh sáng mặt trời tác động lên phân tử oxy (O2) để cho ra 2 nguyên tử oxy (2O). + Bước 2: Một nguyên tử O kết hợp với một phân tử O2 khác để cho ra 1 phân tử Ozon (O3).
13. Phá hủy tầng Ozon Hình 1: Quá trình hình thành O3
14. Phá hủy tầng Ozon Sự phá hủy ozon: Các chất phá hủy tầng ozon là ClO, BrO, Cl, Br (các chất khí có từ CFC). Với các trường hợp như sau: + Trường hợp 1: trong quá trình này xảy ra 2 phản ứng cơ bản giữa ClO + O và giữa Cl + O3, kết quả biến đổi một phân tử ozon và một nguyên từ oxy để tạo ra hai phân tử oxy
15. Phá hủy tầng Ozon Trường hợp 2: trong trường hợp này ClO sẽ sinh ra Cl trước và sau đó Cl sẽ kết hợp với O3 để sinh ra O2.
16. Phá hủy tầng Ozon Trường hợp 3: Các chất khí ClO và BrO sẽ kết hợp với nhau để tạo ra Cl, Br, và O2. sau đó các Cl, Br sẽ phản ứng với O3.
17. Mưa axit Mưa axit là gì và được hình thành như thế nào? Mưa axit được hình thành từ các khí thải phát ra có thành phần chủ yếu là SO2 và NOx kết hợp với nước và hơi nước có trong không khí hình thành các chất axit như H2SO4, NH4NO3 và HNO3. Các thành phần axit và hơi axit được đọng lại qua hai quá trình: quá trình khô và quá trình ẩm. Quá trình đọng ẩm là mưa axit, quá trình này độ pH trong axit nhỏ hơn 5,6 rơi xuống đất qua các cơn mưa, tuyết, các cơn mưa đá, cơn bão tuyết Quá trình đọng khô xảy ra khi các thành phần như tro, lưu huỳnh, nitơ và các khí như SO2, NOx, được đọng lại, được hấp thụ trên các bề mặt. Các khí này có thể chuyển thành axit khi chúng tiếp xúc với nước.
18. Các khí thải phát ra có thành phần chủ yếu là SO2 và NOx
19. Mưa axit + - 2- H NO3 SO4 Al+ Mg+ 2 Ca+2 K+
20. Mưa axit tác động đến môi trường sống trên trái đất như thế nào? Phá hủy rừng, làm chết cây rừng do sự axit hóa đất. Làm cho đất bị bạc màu, sói mòn đất. Mưa axit có thể giết chết hết các chất dinh dưỡng sản sinh trong các tổ chứa tế vi. Quá trình axit hóa các ao hồ sông suối làm hủy diệt các sinh vật sống dưới nước. Tính axit có thể chắt lọc thủy ngân ra khỏi đất, tụ trong cá đến mức đọc nguy hiểm cho con người khi ăn chúng. Mưa axit làm ăn mòn kim loại, phá hủy các công trình, tượng đài, hủy hoại các lớp sơn
21. Acid rain has scarred the pine forest at Clingman’s Dove in the Smoky Mountain
22. Chúng ta làm gì để hạn chế mưa axit? Phương án giảm lượng khí thải SO2 Phương án giảm lượng khí thải NOx Mục tiêu đến năm 2010 sẽ giảm 50% lượng phát thải SO2 vaØ 30% lượng phát thải NOx. Có thể tiến hành các chương trình hành động quy mô nhỏ như là: Giảm mức độ sử dụng xe môtô, ôtô Tiết kiệm điện Chọn nhà cung cấp điện với lượng phái thải các khí gây ô nhiễm là ở mức thấp.
23. Tràn dầu Khi nói về vấn đề này, ta xem nhu cầu về dầu như thế nào: Tại Mỹ mỗi ngày nhu cầu tiêu thụ dầu là khoảng 700 triệu gallon Nhu cầu dầu của thế giới là khoảng 3 tỉ gallon mỗi ngày Tầm quan trọng của dầu: Dùng làm nhiên liệu cho các loại xe giao thông, và dùng để đun nầu trong gia đình Dùng để bôi trơn, tra dầu mỡ cho các thiết bị máy móc lớn nhỏ, ví dụ như trong xe đạp, trong các ổ bi, trong các thiết bị công nghiệp Dùng làm nhựa đường, rải nhựa làm đường Làm các thiết bị nhựa, như đồ chơi, như các vỏ thiết bị Dùng làm thuốc, làm mực in, phân bón, thuốc trừ sâu. Dùng để đốt trong công nghiệp, trong các lò hơi, dùng để phát điện.
24. Tràn dầu Vấn đề vận chuyển dầu từ nơi này sang nơi khác, từ quốc gia này sang quốc gia khác là rất quan trọng. Phương tiện vận chuyển phổ biến nhất là bằng đường thủy, trên sông, biển. Các nguyên nhân dẫn đến các tai nạn tràn dầu như sau: Do sự bất cẩn của con người Thiết bị chuyên chở không đảm bảo, như đường ống bị nứt vỡ, khoang chứa, thùng chứa dầu bị nứt, bị vỡ, hoặc do va đập Do các tai nạn tàu thuyền trên biển như va vào các tảng băng chìm, các mỏm đá nhọn, hoặc do va chạm giữa các tàu.
25. Tràn dầu Có thể là do các thảm họa của tự nhiên như là bão, sóng thần, lốc xoáy Ngoài ra cũng có những nguyên nhân khác như là khủng bố, cướp, do chiến tranh, hoặc chỉ là do phá hoại Tác động đến môi trường: Môi trường sinh thái bị hủy hoại nghiêm trọng, hệ thực vật bị hủy diệt Nước biển bị ô nhiễm, đất bị ô nhiễm Hệ sinh vật biển bị tiêu diệt Aûnh hưởng đến môi trường Tác động đến sức khỏe con người, đến cuộc sống hàng ngày của người dân biển.
26. Phóng xạ hạt nhân Ngày nay năng lượng hạt nhân là một giải pháp tốt cho nền năng lượng, nhưng phải sử dụng nó như thế nào cho tốt, bởi vì thực tế tùy vào mục đích sử dụng của nó mà có thể coi là tốt hay xấu. Bởi vì sức công phá của hạt nhân là rất lớn, nếu sử dụng cho mục đích vì hòa bình như sử dụng hạt nhân để phát điện thì rất hiệu quả, nhưng nếu sử dụng vì mục đích chiến tranh thì sức công phá của nó là rất lớn, như trong thế chiến thứ hai, hai quả bom nguyên tử đã thả ở Nhật, đến nay những tác hại, những ảnh hưởng của nó còn rất nặng nề. Sẽ là thảm họa nếu loại năng lượng này rơi vào tay bọn khủng bố, lúc đó rất có thể trái đất này sẽ bị hủy diệt.
27. Phóng xạ hạt nhân Vấn đề phải đối mặt đó là việc xử lý chất thải hạt nhân sao cho không để chất phóng xạ bị rò rỉ ra ngoài, và phải thiết kế sử dụng lò phản ứng như thế nào để tránh được những tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra. Tại Thụy điển, ước tính chi phí cho việc chôn, lưu kho chất thải phóng xạ từ nhà máy điện hạt nhân sẽ lên đến trên 7 tỉ $. Đối với vụ rò rỉ phóng xạ từ sự cố Chernobyl ở Nga xảy ra ngày 26/4/1986 là sự cố lớn nhất gây tác hại nhiều nhất, tương đương với 2000 quả bom nguyên tử ở Hidroshima. Cái giá phải trả cho sự cố này chỉ ước tính riêng trong liên bang Sô Viết đã lên tới 150 tỉ $, từ đó đến nay đã có hơn 4000 người chết, 7 triệu người bị ảnh hưởng về sức khỏe, phải chịu đựng từ sự nhiễm phóng xạ này dẫn đến suy giảm hệ thống miễn dịch. Và có thể nói nạn nhân của vụ tai nạn này lên đến hơn 15 triệu người bằng tác động này hay tác động khác, trực tiếp hoặc gián tiếp.
28. Sự cố nhà máy điện hạt nhân Fukushima tại Nhật Bản vào tháng 3/2011
29. Phóng xạ hạt nhân Do đó vấn đề về hạt nhân đang được bàn cãi rất nhiều: Làm thế nào để các lò phản ứng an toàn nhất? Làm thế nào để xử lý chất thải hạt nhân mà không bị rò rỉ phóng xạ ra bên ngoài Làm thế nào để kiểm soát được hạt nhân ở các nước? Kiểm soát mục đích sử dụng hạt nhân: vì hòa bình Vũ khí hạt nhân? Nếu hạt nhân lọt vào tay bọn khủng bố thì sẽ thế nào?
30. Các vấn đề môi trường khác do sử dụng năng lượng gây ra Ngoài ra còn một số vấn đề khác tác động đến môi trường như: Vấn đề về chất lượng không khí vùng đô thị Vấn đề về ô nhiễm khói, do nạn đốt rừng, cháy rừng Vấn đề về trường điện từ Vấn đề về khai thác than đá, hầm mỏ Vấn đề về nổ ống dẫn dầu