Đại cương về môi trường

ĐẠI CƯƠNG VỀ MÔI TRƯỜNG MỤC TIÊU HỌC TẬP 1. Trình bày được khái niệm và phân loại về môi trường. 2. Trình bày 4 đặc điểm bản chất hệ thống vµ 3 chức năng môi trường. 3. Giải thích ph¸t triÓn bÒn v÷ng vµ nh÷ng ho¹t ®éng cña con ng−êi nh»m môc tiªu nµy. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÔI TRƯỜNG 1. ĐỊNH NGHĨA Có nhiều định nghĩa về môi trường. z Luật bảo vệ môi trường VN: “môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố nhân tạo quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và thiên nhiên.” 2. MÔI TRƯỜNG SỐNG PHÂN LOẠI MÔI TRƯỜNG Phân loại hoá lý. Phân loại sinh học Phân loại theo nội dung nghiên cứu BẢN CHẤT HỆ THỐNG MÔI TRƯỜNG 1. Tính cấu trúc - Từ nhiều phần tử hợp thành - Hoạt động của mỗi phần tử được quy định theo những quy tắc ảnh hưởng lẫn nhau. 2. Tính cân bằng động - Các phần tử tạo nên sự cân bằng của cả hệ thống - Khi có thay đổi bên trong, hệ sẽ thiết lập cân bằng mới BẢN CHẤT HỆ THỐNG MÔI TRƯỜNG 3. Tính mở - Là một hệ thống mở tiếp nhận vật chất, năng lượng, thông tin vào, ra. - Tính mở về không gian và thời gian. 4. Tính tự điều chỉnh - Khả năng tự thích nghi của các phân tử khi có thay đổi bên ngoài - Khả năng này liên quan đến tác động từ bên ngoài của con người đến môi trường CHỨC NĂNG CỦA MÔI TRƯÒNG 1. Không gian sống của con người - Dân số tăng - Chất lượng cuộc sống đòi hỏi tăng 2. Cung cấp tài nguyên - Bao gồm vật chất, năng lượng, tri thức, thông tin - Tài nguyên tái tạo được - Tài nguyên không tái tạo được 3. Không gian chứa phế thải Phế thải chưa hoặc đã xử lý được đưa vào môi trường dưới nhiều hình thức ƒ Tµi nguyªn kh«ng t¸i t¹o ®−îc: Nguån tµi nguyªn h÷u h¹n, sÏ mÊt ®i hoÆc kh«ng gi÷ l¹i tÝnh chÊt ban ®Çu sau mét qu¸ tr×nh sö dông. Tµi nguyªn t¸i t¹o ®−îc: Tµi nguyªn ®−îc cung cÊp liªn tôc vµ v« tËn, cã thÓ duy tr× hoÆc tù bæ sung khi qu¶n lý chóng thÝch hîp. TĂNG TRƯỞNG KINH TẾ VÀ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG 1. TĂNG TRƯỞNG KINH TẾ - Đặt mục tiêu mức sống vật chất và tinh thần của dân chúng. - Phát triển kinh tế là yếu tố cần thiết để đạt mục tiêu trên. - Thể hiện thông qua GDP. 2. PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG Khái niệm: Là sự phát triển lành mạnh đáp ứng được nhu cầu hiện tại và không xâm phạm đến lợi ích các thế hệ tương lai. - Chỉ số phát triển con người HDI đo mức độ phát triển bền vững. Bao gồm nhiều chỉ số khác. - Phát triển bền vững rất phức tạp, khó khăn. 3. QUAN HỆ PHÁT TRIỂN VÀ MÔI TRƯỜNG • Phát triển kinh tế bằng mọi giá: những nước nghèo, lạc hậu: chấp nhận hy sinh môi trường. • Những nước đã phát triển:Chỉ bảo vệ môi trường, không phát triển kinh tế. • Phát triển cân nhắc đến yếu tố môi trường: 1 phần giá trị thặng dư bù đắp phát triển môi trường. KT c©n b»ng §TM thu nhËp tiÒn tÖ ho¸ §TM XH MT x· héi ho¸ b¶o vÖ m«I tr−êng Hoạt động của con người bảo vệ môi trường HÓA HỌC KHÍ QUYỂN Mục tiêu học tập 1. Tr×nh bµy thµnh phÇn, cÊu t¹o, qu¸ tr×nh ph¸t triÓn khÝ quyÓn vµ c©n b»ng n¨ng l−îng trªn tr¸i ®Êt. 2. Nªu mét sè ph¶n øng ho¸ häc chÝnh cña cña mét sè thµnh phÇn c¬ bản trong KQ CẤU TẠO KHÍ QUYỂN Chiều cao (km) 110 90 50 10 0 0K C¸c khÝ sinh ra tõ ho¹t ®éng cña nói löa cã chøa H2 , h¬i n−íc, CO, NH3 , CH4 hυ + O3 , O2 (tõ ph©n huû cña ozon), hîp chÊt hữu c¬ chøa N cho qu¸ trình sèng chØ tån t¹i trong n−íc (líp n−íc hÊp thô bít nhiÖt) ↓ vi khuÈn yÕm khÝ ph¸t triÓn ↓ z Phản øng quang hîp sinh ra oxy: thùc vËt h¹ ®¼ng ↓ Hình thµnh sù sèng trªn c¹n, hÖ thùc vËt næi Oxy khuyÕch t¸n lªn tÇng bình l−u Sù sèng t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho sù tån t¹i trong mt CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG TRÊN TRÁI ĐẤT OZON Sự hình thành vµ ph©n hñy Sự phân huỷ ozon O3 + O  O2 + O2 O3 + HO*  O2 + HOO* O3 + NO  NO2 + O2 Hợp chất của N Sự hình thành và phân huỷ của hợp chất NOX HO* + N2O5 HNO3 NO2 NO3* NO2 + O3 N2O NO + OH* HNO2 NO2 Hợp chất của C 1. alkan R- CH3 : R- CH3 + OH *→ R - CH2* + H2O + Q quyÕt ®Þnh tèc ®é p/−, t¸c dông víi O2 vµ NO t¹o RCHO R - CH3 RCH2* + HO* + O2 RCHO RCH2O2* HOO* + NO O2 RCH2O* R* + HCHO Hợp chất của C 2. alken R - CH = CH2 : p/− víi gèc OH* nh− alkan ; RCHO bÞ oxy hãa tiÕp t¹o CO2 hoÆc PAN (peroxyl alkyl nitrat) CH3COOONO2 CH3-CHO + hν CH3CO* CH3CO2O* CH3COO2NO2 + O2 + NO2 3. Hydrocarbon th¬m, vÝ dô: C6H6 + OH * → C6H5OH + H* C6H6 + OH * → C6H5* + H2O C6H5 - CH2 - R + OH* → C6H5 - CH2OH + R* Ô NHIỄM KHÍ QUYỂN MỤC TIÊU HỌC TẬP 1. Tr×nh bµy vÒ vÒ mét sè c¸c chÊt « nhiÔm khÝ quyÓn: nguån gèc, nguyªn t¾c xö lý. 2. Giải thÝch nguyªn nh©n vµ t¸c ®éng cña mét sè hiÖn t−îng « nhiÔm m«i tr−êng toµn cÇu 3. ĐÒ nghÞ mét vµi biÖn ph¸p giảm thiÓu « nhiÔm m«i tr−êng khÝ quyÓn Nguån « nhiÔm khÝ quyÓn Nguån thiªn nhiªn ∗ Nói löa: − Nham th¹ch nãng, khãi bôi,... − KhÝ ®ång hµnh: H2 S , CH4 , SOX , . . ∗ Ch¸y rõng: bôi vµ khÝ ∗ B·o bôi: ®Êt c¸t tõ sa m¹c, muèi biÓn tõ ®¹i d−¬ng ∗ Qu¸ trình sinh häc: thèi rữa ®éng TV. Nh©n t¹o ∗ C«ng nghiÖp CO , CO2 ∗ Giao th«ng vËn tải SOX , NOX ∗ N«ng nghiÖp CmHn Ph©n lo¹i ∗ ¤ nhiÔm s¬ cÊp ∗ ¤ nhiÔm thø cÊp C¸c chÊt « nhiÔm khÝ quyÓn 1. Hîp chÊt N: NOX ( NO vµ NO2 ) vµ NH3 + O2 + O2 N2 NO NO2 > 1200 0C ∗ Phản øng quang hãa + O3 NO NO2 + O2 RCH3 RCH2 * * §èt cã kh«ng khÝ zNO: c¹nh tranh O2 víi Hemoglobin → bÖnh h« hÊp, ®au ®Çu, co giËt zNO2: kÝch thÝch niªm m¹c, x©m nhËp vµo m¸u (hh, tiªu hãa), nguy hiÓm tim, gan, phæi (15- 50 ppm) zNH3: Mïi→ viªm ®−êng hh, loÐt gi¸c m¹c, ®éc cÊp tÝnh G©y bÖnh tr¾ng l¸, ®èm l¸, lïn c©y DÔ tan/H2O → ngé ®éc SV/ n−íc Kiểm soát NOX: - Khống chế nhiệt độ trong khi đốt nhiên liệu , giảm lượng NO. - §èt nhiÒu giai ®o¹n (khèng chÕ l−îng oxy d− hoÆc thiÕu) - Thay nguyªn nhiªn liÖu - Hấp thụ khí thải NOx bằng H2SO4 hoặc hỗn hợp Ca(OH)2 + Mg(OH)2 2. SOX vµ H2S - Nguån tù nhiªn 67%, nh©n t¹o 33% - Lo¹i S tr−íc khi ®èt - Xö lý SOx trong khÝ th¶i H2O H + KhÝ thải SO2 HSO3 - H2Ci - 2S ↓ H2 Ci - ( HSO3 −. H2 Ci ) 2 - H2S - zSO2 nÆng h¬n kh«ng khÝ: gÇn mÆt ®Êt, dÔ tan trong n−íc→ dÔ t¸c ®éng ng−êi vµ SV: Khã thë, ho, viªm loÐt h« hÊp §éc ®èi víi thùc vËt DÔ t¹o mï, gi¶m tÇm nh×n zCã SO3 ph¶n øng sinh lý m¹nh h¬n→ co th¾t phÕ qu¶n→ chÕt ng−êi zH2S : nhøc ®Çu khã chÞu (5 ppm) Th©m nhËp m¹ch m¸u→ viªm phæi (500 ppm) vµ tö vong (900 ppm) 3. Khí CO zNguồn gốc: tự nhiên và nhân tạo zT¸c ®éng víi con ng−êi nh− CO HbO2 + CO → HbCO + O2 zKiểm soát khí CO - Cải tiến động cơ - Dùng vi sinh vật 4. Khãi quang hãa C m Hn + O3 + NO −−−−→ RCHO + NO2 + PAN R − CHO + HO* R − C*O + O2 R − C O + NO2 RC O OONO2 OO * (PAN) Hạt • Nguồn gốc: tự nhiên và nhân tạo • Phân loại: theo ®−êng kÝnh h¹t • Loại bỏ hạt: phụ thuộc kích thước hạt - Buồng lắng: loại các hạt lớn d> 20 mcm - Buồng lọc: loại hạt nhỏ, mịn h¬n Lç thñng tÇng ozon DÉn xuÊt halogen Tån t¹i HÖ sè z CFC 11 ( C Cl3 F) 65 năm 1, 0 z CFC 12 ( CCl 2 F2 ) 130 năm 0, 9 z Halon 1211 ( CBr Cl F2) 25 năm 3, 0 z Halon 1311 ( CBr F3 ) 110 năm 7, 8 z CH3 Br 1,5 năm Ph¶n øng CFC víi ozon C F2 Cl 2 + hν Cl * CF2 Cl * CF 2 * Cl * Cl* + O3 O2 + O Cl O * O2 Phæ hÊp thô cña CO2 vµ h¬i n−íc trong khÝ quyÓn c− ên g ® é c ö a sæ k h Ý q u y Ón (7 – 12 µm ) 4 1 0 1 5 2 0 2 5 λ (µm ) C O 2 vï n g 1 : 2 ,7  4 ,3 µm y Õu vï n g 2 : 1 3 − 1 8 µm m ¹nh H 2O vï n g 1 : 4  8 µm y Õu vï n g 2 : ≥ 1 8 µm m ¹nh BiÓu ®å thay ®æi nhiÖt ®é toµn cÇu n¨m 1856 - 2005 MƯA ACID Mưa axit là sản phẩm của sự ô nhiễm công nghiệp: - Thay đổi thành phần nước sông hồ, giết chết các loài cá và những sinh vật khác, - Hoµ tan c¸c kim lo¹i nÆng trong ®Êt vµ n−íc lµm c©y trång dÔ hÊp thu, - Lµm h− háng c«ng trình lé thiªn. Thí nghiệm: S2- trong các cơn mưa acid lắng đọng có thể làm giảm quá trình sinh CH4 tới 30% nhê VK ăn S2- trong đầm. Năm 2004, giảm lượng sinh methane từ 175 xuống còn 160 triệu tấn. L−îng CH4 gi¶m gãp phÇn gi¶m hiÖu øng nhµ kÝnh BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TOÀN CẦU Sa m¹c ho¸, mÊt rõng, ph¸ huû hÖ sinh th¸i NhiÖt ®é TB cña tr¸i ®Êt tăng 0,60C/TK 20. Mùc n−íc biÓn tăng 0,1 - 0,2 m/ TK 20, tăng 0,3 m / TK 21 → ngËp lôt vïng ®Êt thÊp. Ngập lụt ở nam Dacca - Bangladesh zL−îng m−a vµ giã thay ®æi bÊt th−êng→ thiªn tai → Đãi nghÌo→ di c−. zGia tăng khoảng c¸ch giµu nghÌo z CÊu tróc XH, tËp qu¸n thay ®æi T¸c ®éng « nhiÔm khÝ quyÓn zT¸c ®éng tíi søc kháe con ng−êi: - HiÖu øng ng¾n h¹n: biÓu hiÖn l©m sµng vµi ngµy (tuÇn) biÕn ®æi theo m«i tr−êng - HiÖu øng dµi ngµy: ph¸t bÖnh sau khi ph¬i nhiÔm m¹n tÝnh do « nhiÔm kh«ng khÝ zMét sè thèng kª WHO: 60%/ 2,2 triÖu ca tö vong (TE< 5 tuæi): nhiÔm trïng hh cÊp liªn quan « nhiÔm kk AFSSE: h¹t siªu mÞn g©y ung th− phæi NL > 30 tuæi 6-11%; tim m¹ch vµ h« hÊp ë ng−êi giµ. biÖn ph¸p gi¶m thiÓu « nhiÔm khÝ quyÓn 1. Quy ho¹ch khu c«ng nghiÖp vµ d©n c− 2. Theo dâi, kiÓm so¸t, kiÓm to¸n nguån th¶i. Xö lý chÊt th¶i. 3. B¶o vÖ m«i tr−êng tù nhiªn. 4. Nh÷ng chÝnh s¸ch hîp lý. THIẾT BỊ XỬ LÝ Ô NHIỄM Mét sè chÝnh s¸ch toµn cÇu NÕu kh«ng kiÓm so¸t, nång ®é CO2 tõ 367 ppm t¨ng 490 hoÆc 1260 ppm vµo 2100. z HiÖp −íc thay ®æi khÝ hËu (185 thµnh viªn th«ng qua 1992): æn ®Þnh khÝ nhµ kÝnh vµ giíi h¹n møc ph¸t th¶i. z NghÞ ®Þnh th− Kyoto: 2008 - 2012: ph¸t th¶i khÝ nhµ kÝnh gi¶m 5% so víi møc ph¸t th¶i n¨m 1990 zGiíi h¹n møc ph¸t th¶i trung h¹n vµ dµi h¹n Khã kh¨n thùc hiÖn: ph¸t triÓn ktÕ, d©n sè , nhu cÇu nl−îng t¨ng Nguån n¨ng l−îng míi Năng lượng hạt nhân z Nl h¹t nh©n sx 1 triÖu KW zNhiÖt ®iÖn sx 1 triÖu KW CÇn 30 tÊn nguyªn liÖu nh−ng kh«ng dïng oxy trong kh«ng khÝ CÇn 2,5 triÖu tÊn than chuÈn/ n¨m CÇn tµu träng t¶i 10000 tÊn vËn chuyÓn: 250.000 tÊn xØ than Bôi, th¶i SOx , NOx C¸c kim lo¹i ®éc Cd, Hg Mét sè chÊt phãng x¹ U, Th ph¸t t¸n vµo KQ ChÊt th¶i sinh ra: Kh«ng bôi Kh«ng th¶i SOx , NOx El nĩno và La nina zHiện tượng: nhiệt độ nước biển Thái Bình Dương thay đổi zNguyên nhân: cường độ tín phong zTác động: thời tiết bất thường: lượng mưa, sự khô hạn trong lục địa, lượng cá đánh bắt Ho¸ häc ®Þa quyÓn Môc tiªu häc tËp: 1. Tr×nh bµy ®−îc cÊu t¹o, thµnh phÇn ®Þa quyÓn 2. Ph©n tÝch hiÖn t−îng « nhiÔm ®Þa quyÓn 3. So s¸nh c¸c ph−¬ng ph¸p xö lý chÊt th¶i r¾n « nhiÔm ®Þa quyÓn 4. Tr×nh bµy vai trß rõng ®èi víi ®Êt CÊu tróc §Þa quyÓn - Thuyết TĐ hình thành từ vụ nổ Bigbang: quả cầu lạnh, không có khí quyển - Vỏ trái đất: vỏ cứng mỏng, cấu tạo phức tạp, thành phần và độ dày không đồng nhất, phụ thuộc địa lý. Vỏ trái đất gồm: vỏ lục địa và vỏ đại dương THÀNH PHẦN ĐỊA QUYỂN zPhức tạp: nhiều SiO2 và Al Thành phần luôn thay đổi do tác động bên ngoài (các quá trình phong hóa) - Đất: lớp ngoài cùng của thạch quyển, chịu tác động nước, không khí, sinh vật và hình thành khoáng, không khí, mùn…. - Đất: mt sống của con người, SV cạn biến đổi, p/hủy VC và HC cư trú ĐV, TV đất - Đặc tính của đất: độ phì nhiêu THÀNH PHẦN ĐẤT 4 thành phần: chất vô cơ, hữu cơ, nước và khí, chất dinh dưỡng z Chất vô cơ: hạt silicat kích thước khác nhau, z Chất hữu cơ: quyết định độ phì nhiêu, là sản phẩm phân hủy ĐV và TV (lưu ý PAH) z Nước và khí: nước hòa tan chất dd Khí : liên quan phân hủy hiếu, yếm khí z Chất dinh dưỡng: vi lượng và đa lượng NGUỒN GỐC Ô NHIỄM ĐẤT 1. Do c«ng nghiÖp: nhiÒu chÊt th¶i r¾n vµ láng. ∗ LuyÖn kim, khai th¸c than, As : ung thư, ngoài da Cr : độc ĐV, TV; ung thư Cu : độc, rối loạn thần kinh, thiếu máu Pb : giảm thông minh, tác động tủy, máu, thận… ∗ S¶n xuÊt n¨ng l−îng: tro bôi vµo khÝ quyÓn b· lß (phÇn th¶i nãng ch¶y) ∗ C«ng nghiÖp hãa häc. C¸c ngµnh s¶n xuÊt cña c«ng nghiÖp hãa häc − Acid sulfuric tõ pirit − Acid phosphoric tõ apatit − Ph©n bãn phosphat Nguån gèc « nhiÔm ®Êt 2. Do n«ng nghiÖp, sinh häc. − Thuốc BVTV d− l−îng − Ph©n bãn trong ®Êt − T¸c nh©n sinh häc: vi khuÈn, ký sinh trïng, vius g©y bÖnh cho ng−êi 3. Do th¶m ho¹ - Th¶m ho¹ ®Þa h×nh Lë ®Êt, tr−ît ®Êt, nøt ®Êt do Lò bïn, lò ®¸, lò quÐt m−a b·o HiÖn t−îng ph¸ rõng, ®èt rõng du canh lµm t¨ng röa tr«i, xãi mßn. du c− − Phãng x¹, chiÕn tranh Xö lý chÊt th¶i r¾n Ph©n lo¹i CTR vµ chÊt th¶i nguy hiÓm xö lý riªng. ∗ R¸c ®« thÞ cã thÓ t¸i chÕ sö dông: nhùa, ph©n h÷u c¬ ∗ R¸c th−êng ch«n lÊp chó ý xö lý n−íc r¸c, ph©n huû yÕm khÝ sinh CH4 vµ NH3. - B·i chÊt th¶i: l−u gi÷ ngoµi trêi nªn ®¬n gi¶n vµ rÎ tiÒn nhÊt nh−ng chÞu ¶nh h−ëng cña thêi tiÕt nhÊt. Mét sè chÊt th¶i cã thÓ trë nªn ®éc h¬n. - Hè ch«n chÊt th¶i: ChÊt th¶i ®−îc tiÒn xö lý gi¶m ®éc hè ch«n lÊp ®−îc che ch¾n. - Nhµ chøa chÊt th¶i: lµ c«ng tr×nh kiªn cè h¬n cã m¸i che, hÖ thèng tho¸t n−íc * ChÊt th¶i nguy hiÓm cã 1 trong nh÷ng tÝnh chÊt sau: ¨n mßn, ch¸y næ, tÝch luü sinh häc, bÒn trong m«i tr−êng, g©y bÖnh. Th−êng xö lý ®Æc biÖt b»ng nhiÖt ph−¬ng ph¸p xö lý CTR b»ng thiªu ®èt buång ®èt buång läc: Chất thải läc khÝ vµ chÊt r¾n tro buång s¬ chÕ lß quay: bay h¬i RỪNG VÀ CÂY XANH Vai trß cña rõng ∗ Tiªu thô CO2 , t¹o chÊt h÷u c¬ vµ O2 ∗ Cung cÊp nguyªn liÖu gç, nhiªn liÖu ∗ §iÒu hoµ khÝ hËu: Gi¶m nhiÖt ®é mïa hÌ ∗ §iÒu hoµ dßng ch¶y, ∗ Ch¾n giã b·o, b¶o vÖ d©n c−, s¶n xuÊt n«ng nghiÖp, ∗ Rõng quan hÖ chÆt chÏ víi ®Êt, chèng lò, lôt . Tµi nguyªn ®Êt vµ rõng VN HÓA HỌC THỦY QUYỂN Môc tiªu häc tËp 1. Tr×nh bµy ®−îc mét sè tÝnh chÊt, ®Æc ®iÓm cña n−íc tù nhiªn. 2. Gi¶i thÝch ®−îc vai trß cña khí, vi sinh vËt ®èi víi c¸c ph¶n øng x¶y ra trong m«i tr−êng n−íc. 3. §¸nh gi¸ nguån tµi nguyªn n−íc cña ViÖt nam 1. TÍNH CHẤT, ĐẶC ĐIỂM NƯỚC zLà dung dịch điện ly zNhiệt hóa hơi lớn zNhiệt dung riêng lớn : bốc hơi chậm → ổn định, điều hòa khí hậu & bảo vệ cơ thể zTổng lượng nước: 1,454 tỷ km3 : Chuyển từ dạng này sang dạng khác, Nơi này sang nơi khác Thời gian luân hồi: dài hoặc ngắn Vòng tuần hoàn nước trong tự nhiên ∗ N−íc ngät TÝnh chÊt, nhiÖt ®é thay ®æi Líp trªn: lu«n tiÕp xóc víi kh«ng khÝ, c©n b»ng ®éng Líp gi÷a: diÔn ra nhiÒu ph¶n øng Líp ®¸y : trao ®æi chÊt hßa tan víi trÇm tÝch, ph©n hñy yÕm khÝ ∗ N−íc biÓn − NhiÖt ®é TB 50C (0 - 300C), 200 atm (1 - 1000 atm) − C©n b»ng phøc t¹p − pH ®Öm 8,1 ± 0,2 . TÝnh pH n−íc biÓn dùa: + HÖ cacbonat + HÖ B(OH)3 - B(OH)4 + Silicat + K+ , Ca2+ H+ + silicat trÇm tÝch pha n−íc − pE 0,5O2 (k) + 2H+ + 2e H2O lg K = lg[H2O] - 0,5lg PO2 - 2lg[H+] - 2lgae = 4,15 pE = 20,8 - pH 2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC TRONG NƯỚC ∗ C¸c ion hoµ tan: 0,1% 1% DS ngät lî mÆn − N−íc biÓn NaCl 0,5M + MgSO4 0,05M + vi lượng − N−íc s«ng hå : thành phần phức tạp, thay đổi theo: + Thêi gian, ®Þa ®iÓm + BiÕn ®éng ®Þa chÊt, ®Þa hãa + §é s©u cña n−íc + Ph©n vïng ∗ C¸c khÝ hoµ tan: Chñ yÕu oxy vµ CO2 Tu©n theo ®Þnh luËt Henry - Oxy: ®Þnh luËt trªn Hµm l−îng thay ®æi theo chiÒu s©u líp n−íc: do khuyÕch t¸n tõ kh«ng khÝ, tõ gi÷a c¸c líp n−íc, ph¶n øng ph©n hñy 250C : DOmax = 8 mg/l t0 t¨ng , DO gi¶m - CO2 : d¹ng tån t¹i phô thuéc vµ duy tr× pH Hµm l−îng phô thuéc yÕu tè vËt lý vµ loµi thñy sinh ∗ C¸c phøc KL tan trong n−íc : − Hîp chÊt tæng hîp: EDTA, citrat, poly phosphat − C¸c chÊt humic: s¶n phÈm tõ sù ph©n hñy cña TV, l¾ng ®äng vµ dÔ t¹o phøc bÒn víi kim lo¹i humic + OH - Humin (kh«ng tan) + H+ acid humic , Acid fulvic Lµ bé khung C chøa vßng th¬m, phenol,dÔ t¹o phøc víi nhiÒu KL ∗ C¸c chÊt r¾n: V« c¬ và H÷u c¬: 3. Thµnh phÇn sinh häc trong nước ∗ Vi khuÈn (Bacteria): que, cÇu, xo¾n − Thùc vËt, ®¬n bµo, kh«ng mµu : 0,5 - 5 mm − Vai trß: ph©n huû chÊt h÷u c¬ ®Ó lµm s¹ch n−íc + dÞ d−ìng (heterotrophic) : 3 nhãm oxy hãa chÊt h÷u c¬: hiÕu khÝ (aerobes), kþ khÝ (anaerobes), tïy khÝ (facultative) + tù d−ìng (autotrophic) xóc t¸c oxy hãa chÊt v« c¬ ∗ Siªu vi (virus) − KÝch th−íc nhá 20 - 100 nm − X©m nhËp vµo tÕ bµo vËt chñ ký sinh ®Ó tæng hîp protein vµ acid nucleicc cña virus míi. ∗ T¶o − Thùc vËt næi ®¬n gi¶n nhÊt − Cã Clorophyl ®ãng vai trß quan träng trong quang hîp − Tù d−ìng, xö dông c¸c chÊt v« c¬ ®Ó ph¸t triÓn 4. Phản ứng nhờ vi khuẩn trong nước 4.1. Vi khuÈn dÞ d−ìng ∗ HiÕu khÝ [ CH2O] + O2 CO2 + H2O + E ∗ Kþ khÝ [CH2O] + NO3- CO2 + N2 + E [ CH2O ] + SO42- CO2 + H2S + E [ CH2O] R − COOH + CO2 + H2O + E CH4 + CO2 CO2 ↑ + 8H+ + 8e CH4 ↑ + 2H2O + E 4. 2. Vi khuÈn tù d−ìng 2NH4+ + 3O2 2 NO2- + 4H+ + 3H2O + E NO2- + O2 2NO3- + E (VK Nitrobater) 3(CH2O) + 2N2 + 3H2O + 4H+ 3 CO2 + 4NH4+ (VK Rhizobium) NH3 + 3/2 O2 H+ + NO2- + H2O (VK nitromonas) − Oxy hãa s¾t 4Fe2+ + 4H+ + O2 4Fe3 + + 2H2O + E (VK Ferrobacillus) − Oxy hãa H2S HS- + 4H2O SO42- + 9H+ + 8e + E ¤ nhiÔm m«i tr−êng n−íc Môc tiªu häc tËp 1. Giíi thiÖu sù « nhiÔm n−íc 2. Tr×nh bµy c¸c nguyªn nh©n chÝnh lµm « nhiÔm m«i tr−êng n−íc 3. Tr×nh bµy c¸c chØ tiªu chÊt l−îng n−íc vµ ý nghÜa cña nã 4. Nªu c¸c biÖn ph¸p b¶o vÖ nguån n−íc vµ xö lý n−íc bÞ « nhiÔm 1. Ô NHIỄM NƯỚC zHiến chương châu Âu: Sự biến đổi nói chung của con người đối với chất lượng nước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, CN, NN, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, ĐV nuôi và các loài hoang dã z Từ điển bách Khoa VN :hiện tượng làm bẩn nguồn nước do các loại hoá chất độc hại, các loại vi khuẩn gây bệnh, virut, kí sinh trùng phát sinh từ các nguồn thải khác nhau như chất thải công nghiệp từ các nhà máy sản xuất, các loại rác thải của các bệnh viện, các loại rác thải sinh hoạt bình thường của con người hay hoá chất, thuốc trừ sâu, phân bón hữu cơ... sử dụng trong sản xuất nông nghiệp được đẩy ra các ao, hồ, sông, suối hoặc ngấm xuống nước dưới đất mà không qua xử lí hoặc với khối lượng quá lớn vượt quá khả năng tự điều chỉnh và tự làm sạch của các loại ao, hồ, sông, suối zChất ô nhiễm: Tích lũy và giải phóng từ SV trong nước Tích lũy và trao đổi với lớp đáy nước Luân chuyển từ không khí, đất, Hình thành vòng tuần hoàn ô nhiễm mt zDấu hiệu ô nhiễm nước: Màu sắc, mùi, độ đục,…. zKhả năng tự làm sạch của nước: quá trình vật lý, sinh hóa 2. CÁC NGUYÊN NHÂN Ô NHIỄM NƯỚC Các nguyên nhân nhân tạo: zNước thải đô thị: sinh hoạt + dịch vụ Thành phần phong phú, Lưu lượng không đều zNước thải NN Thành phần nhiều NO3-, PO43-….: Hiện tượng phú dưỡng Gây độc cho con người zNước thải CN: phụ thuộc loại hình - Dầu mỏ: ít phân hủy SH, ngăn cản khuyếch tán oxy, tích lũy trong tế bào, mô, gây ung thư - Tẩy rửa: tạo keo, huyền phù nên giảm hoạt tính sinh học, khó xử lý nước. - Chất hữu cơ: bền, khó phân hủy - Kim loại: vô hiệu hóa liên kết trong enzym, ngăn cản TĐC (lk với NH2, COOH - Ô nhiễm nhiệt: thủy sinh chết 3. HẬU QUẢ Ô NHIỄM NƯỚC Khủng hoảng nước sạch - Nhu cầu nước sạch tăng - Dân số không tiếp cận nước sạch (20%) - Lây lan bệnh truyền nhiễm - Căng thẳng sắc tộc Biến mất các loài thủy sinh 4. C¸c th«ng sè c¬ b¶n ®¸nh gi¸ chÊt l−îng n−íc Th«ng sè hãa häc (®a l−îng) * pH: * Màu sắc: do chất rắn vô cơ lơ lửng hoặc chất HC. Đo bằng so màu. Ảnh hưởng đến khả năng truyền ánh sáng. * Độ đục: do các chất lơ lửng, khó xử lý nước. * Mùi vị: do các chất hữu cơ phân hủy. Đơn vị đo bằng độ pha loãng. * Chất rắn : SS và DS ∗ DO − §Æc ®iÓm: biến đổi ngµy vµ ®ªm, chiÒu s©u líp n−íc.à − Gi¸ trÞ DO: sù trao ®æi gi÷a kh«ng khÝ vµ n−íc, do quang hîp, ho¹t ®éng cña SV − X¸c ®Þnh Ph−¬ng ph¸p Winkler: Alcali - Iodid §iÖn hãa ∗ BOD5 - §Þnh nghÜa − C¸c ®iÒu kiÖn : + kh«ng cã chÊt ®éc øc chÕ VK, + ®ñ dinh d−ìng cÇn VK ph¸t triÓn + nÕu cÇn ®−a thªm VK vµo mÉu. - C¸ch ®o − ý nghÜa: ®¸nh gi¸ møc ®é nhiÔm bÈn chÊt HC TCVN BOD5 < 4 mg/ l n−íc mÆt ≤ 20 mg/l n−íc th¶i c«ng nghiÖp A ∗ COD : oxy hãa l−îng chÊt h÷u c¬ trong n−íc − X¸c ®Þnh CnHaObNc + [O] + H+ n CO2 + H2O + NH4+ − ý nghÜa: Tû sè COD/ BOD5 cµng lín th× cã nhiÒu chÊt h÷u c¬ kh«ng ph©n huû vi sinh ®−îc. COD (TCVN) < 10 mg/ l n−íc mÆt < 50 mg/l n−íc th¶i c«ng nghiÖp ∗ NH3, NO2-, NO3- ∗ S¾t vµ mangan − Fe vµ Mn trong m«i tr−êng N−íc ngÇm cã Fe2+ vµ Mn2+ do ®iÒu kiÖn yÕm khÝ 4Fe(OH)3↓ + 8H+ VK 4Fe2+ + O2 + 10H2O 6MnO2 + 12H+ VK Mn2+ + 3O2 + 6H2O − X¸c ®Þnh + Víi Fe3+, t¹o phøc mµu víi o. phenantrolin + Víi Mn2+ oxy hãa thµnh MnO4- b»ng S2O82- Th«ng sè vi sinh N−íc mÆt : coliform 5000 MPN / 100 ml N−íc ngÇm : coliform 3 MPN/ 100ml. Fecal coli : kh«ng Mét sè kü thuËt xö lý n−íc §Þnh l−îng mét sè thµnh phÇn, §¸nh gi¸ s¬ bé chÊt l−îng n−íc → lùa chän biÖn ph¸p thÝch hîp kü thuËt vµ kinh phÝ. 1.§«ng tô, keo tô z §Æc ®iÓm ph−¬ng ph¸p: z Cã 4 ph−¬ng ph¸p ®Ó lµm keo tô n−íc : - thªm c¸c ion d−¬ng kh«ng hydrat hãa vµo n−íc, - hÊp phô ion hydrat hãa, - thªm h¹t keo hydroxyd Al vµ Fe ®Ó t¹o keo, - thªm phÌn t¹o chuçi t¨ng kÝch th−íc b«ng cÆn. z PhÌn nh«m hoÆc phÌn s¾t ®−îc sö dông nhiÒu:hiÖu qu¶ t−¬ng ®èi vµ chi phÝ Ýt. z PhÌn nh«m Al2(SO4)3. 14H2O: thuû ph©n t¹o Al2O3.nH2O PhÌn s¾t t¹o tña Fe(OH)3 .C¸c b«ng tña nµy hÊp phô c¸c h¹t l¬ löng, l¾ng xuèng. z Yªó tè quyÕt ®Þnh hiÖu suÊt qu¸ tr×nh lµ pH: phÌn nh«m: pH 5-9 do tÝnh chÊt l−ìng tÝnh cña Al. phÌn s¾t: pH > 10. z Sö dông thªm c¸c chÊt trî keo tô nguån gèc thùc vËt 2. Läc n−íc z Nguyªn t¾c: gi÷ c¸c h¹t l¬ löng trong n−íc nhê líp vËt liÖu xèp (c¸t vµng, than antraxit...) vµ cho n−íc thÊm qua. z Cã 2 c¸ch läc n−íc: ®−îc ph©n lo¹i theo tèc ®é läc. - Läc nhanh: kÝch th−íc h¹t vËt liÖu lín tèc ®é dßng 1,5.10-3 m/ s. Th−êng xö lý s¬ bé hoÆc xö lý n−íc Ýt « nhiÔm. Thêi gian vËn hµnh nhanh, Ýt tèn kÐm - Läc chËm : líp vËt liÖu mÞn tèc ®é dßng chËm 0,15 .10-3 m/s ¸p dông: qui m« nhá trong hé gia ®×nh hoÆc lµm s¹ch thø cÊp møc ®é c«ng nghiÖp. §Çu t− nhiÒu h¬n, mÊt nhiÒu thêi gian h¬n, chÊt l−îng n−íc tèt h¬n. z Läc: ®¬n gi¶n, dÔ ¸p dông. CÇn röa läc 3. Lµm mÒm kÕt hîp lµm ngät n−íc z Nguyªn t¾c lµm mÒm: lo¹i muèi Ca vµ Mg - T¹o tña víi CO32- b»ng Na2CO3 råi lo¹i ®i - Ph¹m vi sö dông: z KÕt hîp víi lµm ngät n−íc: lo¹i muèi khái n−íc: - Trao ®æi ion: lÇn l−ît qua cét cationit vµ anionit - ThÈm thÊu ng−îc: nhê ¸p lùc vµo nước lín h¬n ¸p suÊt thÈm thÊu, H2O từ muèi thÊm qua mµng b¸n thÊm. - §iÖn thÈm tÝch: t¸c dông cña ®iÖn tr−êng lµm c¸c ion muèi trong n−íc di chuyÓn vÒ ®iÖn cùc tr¸i dÊu. Ph¹m vi øng dông: hÑp, cã gi¸ thµnh cao. 4. Lo¹i S¾t vµ mangan z Nguyªn t¾c: S¾t vµ Mangan (II) d¹ng hoµ tan ®−îc kÕt tña vµ t¸ch khái n−íc. z Kü thuËt xö lý. - Lµm tho¸ng tù nhiªn: t¨ng bÒ mÆt tiÕp xóc cña n−íc víi kh«ng khÝ Fe2+ + O2 → Fe(OH)3 ↓ Mn2+ + O2 → MnO2 ↓ - Oxy hãa b»ng khÝ clor 2Fe(HCO3)2 + Cl2 + Ca(HCO3)2 + 6H2O → 2Fe(OH)3 ↓ + CaCl2 + 6H+ + 6HCO3- z N−íc phôc vô CN : Fe < 0,3 mg/ l , Mn < 0,05 mg/l N−íc uèng : Fe < 0,1 mg/l 5. Xö lý n−íc b»ng ph−¬ng ph¸p sinh häc * Nguyªn t¾c: ph©n huû c¸c hîp chÊt h÷u c¬ nhê ho¹t ®éng cña c¸c VSV * ThiÕt bÞ - C¸nh ®ång läc: VSV/lớp đÊt dµy v« c¬ hãa hîp chÊt h÷u c¬/n−íc th¶i. KÕt hîp sau 1 thêi gian Æ sö dông c¸nh ®ång cho môc ®Ých kh¸c - BÓ Aeroten: VSV hiÕu khÝ oxy hãa chÊt h÷u c¬. Ph¶i cung cÊp khÝ b»ng c¸ch sôc hoÆc khuÊy trén - BÓ metan: VSV ph©n hñy yÕm khÝ. * Ph¹m vi sö dông 6. Khö trïng Nguyªn t¾c: Lo¹i bá hoÆc tiªu diÖt vi sinh khái n−íc Cã 2 lo¹i t¸c nh©n khö trïng: vËt lý vµ ho¸ häc 6.1. T¸c nh©n vËt lý: nhiÖt ®é, tia UV, mµng läc d = 0,2 mm. ∗ ChiÕu tia UV VK + tia UV → acid nucleic cña VK bÞ biÕn ®æi Vïng UV diÖt VK m¹nh nhÊt 200 - 280 nm - HiÖu suÊt phô thuéc: ®é ®ôc, mµu cña n−íc vµ ®Æc ®iÓm VK - ThiÕt bÞ: ®Ìn thuû ng©n ch©n kh«ng ¦u ®iÓm - Mïi vÞ vµ thµnh phÇn n−íc kh«ng thay ®æi, kh«ng cã s¶n phÈm phô nh− clor - Thêi gian khö trïng ng¾n, kh«ng cã nguy c¬ qu¸ liÒu - ThiÕt bÞ ho¹t ®éng kh«ng phøc t¹p, an toµn - VËn hµnh ®¬n gi¶n, rÎ tiÒn Nh−îc ®iÓm - N−íc cã thÓ bÞ nhiÔm khuÈn l¹i ( VK håi phôc) - T¹p chÊt h÷u c¬ vµ mét sè muèi tan hÊp thô UV → gi¶m hiÖu suÊt - N−íc chøa NO3- cã KN thµnh NO2- - HiÖu suÊt thÊp khi ®é truyÒn qua < 80% ∗ Khö trïng b»ng vi läc - Nguyªn t¾c: gièng nh− läc ,d lç läc tõ 0,2-0,3µm - ThiÕt bÞ: nÕn läc (tõ diatomit, ®Êt sÐt,phô gia ®−îc thiªu kÕt cã ®é xèp cao ). Mét nÕn cã thÓ läc ®Õn 50 m3 n−íc: vÖ sinh ®Þnh kú, n−íc ®Çu vµo s¹ch ¦u ®iÓm - TÝnh linh ho¹t cao - Thµnh phÇn kho¸ng cña n−íc kh«ng ®æi - Gi¸ thµnh thÊp Nh−îc ®iÓm - N−íc dÔ nhiÓm khuÈn trë l¹i khi l−u gi÷ l©u - ChØ thÝch hîp víi qui m« nhá. 6.2. T¸c nh©n ho¸ häc ∗ Khö trïng b»ng clor - Nguyªn t¾c: Clor hoµ vµo n−íc→ thuû ph©n Cl2 + H2O → HClO + HCl (1) Cl+ + 2e → Cl- (2) Cl+ ph¶n øng víi enzym cña VK lµm mÊt kh¶ n¨ng oxy hãa glucose, g©y hiÖn t−îng ph¸t triÓn mÊt c©n b»ng cña VK - HiÖu qu¶ phô thuéc: tèc ®é khuyÕch t¸n qua mµng tÕ bµo VK, B¶n chÊt tiÓu ph©n (HOCl, OCl- , Cloramin) , Nång ®é chÊt khö trïng Thêi gian tiÕp xóc NhiÖt ®é vµ pH Chñng lo¹i vi khuÈn ∗ Khö trïng b»ng ozon - Nguyªn t¾c: ozon oxy ho¸, ph¸ huû cÊu tróc VSV - ThiÕt bÞ: thiÕt bÞ t¹o ozon kh«ng khÝ (®· lo¹i bôi,lo¹i 90% ®é Èm) → buång phãng ®iÖn thÕ 3000 - 20 000V. Mét phÇn oxy → O3 Sôc khÝ ozon vµo nguån n−íc cÊp. - Khö trïng n−íc uèng th−êng dïng 0,5 - 1,5 mg, l−îng d− sau 5 phót 0,2 - 0,4 mg/ l. ¦u ®iÓm - Tèc ®é vµ t¸c dông ozon h¬n clor - Kh«ng cã s¶n phÈm phô ®éc h¹i - Oxy hãa Fe(II), Mn (II), CN- , NO2- , S2- vµ c¸c chÊt h÷u c¬ lo¹i mµu, m