anhbuon_viem123456789
New Member
Download Khí quyển và sự ô nhiễm khí quyển miễn phí
Do tác hại của CFCs, halon và các hợp chất liên quan, nên để bảo vệ cho tầng ozon,
Công ướcMontreal(1987) đã quyếtđịnh hạn chếsử dụng vàsản xuất cáchợp chấtnày.
Hợp chất được đề xuất thay thế cho CFCs là các hydrocloroflorocacbon (HCFCs) có
chứa các nguyên tử hydro trong phân tử, các hợp chất này dễ bị phân hủy trong tầng đối lưu,
do đó chỉmộtphần nhỏ thâmnhập đượcvào tầng bìnhlưu.
Ví dụ: CH2FCF3 (HFC-134a): là chất thay thế cho CFC-12 dùng trong máy điều hòa
không khícủa xe hơivà tủlạnh giađình;CHCl2CF3 (HCFC-123) và CH3CCl2F (HCFC-141b):
là chất thay thế cho CFC-11 trong quá trình sản xuất đệm xốp; CHClF2 (HCFC-22): dùng cho
máyđiều hòakhông khí và sản xuấthộp đựng thức ănbằng nhựa xốp.
Không như trường hợp CFC, việc tìm kiếm hợp chất thay thế halon gặp nhiều khó
khăn.Ngàynay,mộtlượnglớnhalon vẫnđang còn đượcsử dụng vào mụcđíchcứu hỏa.
Điều đáng lo ngại là do khá bền vững trong tầng đối lưu, nên ngay cả khi đã hạn chế,
thậm chí cấm hẳn việc sản xuất, sử dụng, thì cũng phải đến thể kỷ 22, nồng độ của các CFC,
halon, và các hợp chất liên quan trong khí quyển mới giảm lại còn bằng mức nồng độ năm 1960.
Để tải bản DOC Đầy Đủ thì Trả lời bài viết này, mình sẽ gửi Link download cho
Tóm tắt nội dung:
g không cần bón phân sulfat, ngay cả khi canh tác liên tục quanhnăm.
Hiện nay có 4 hướng chủ yếu để hạn chế phát thải SO2:
− Xử lý loại SO2 khỏi khí thải;
− Loại lưu huỳnh khỏi nhiên liệu trước khi đốt;
− Sử dụng loại nhiên liệu chứa ít lưu huỳnh;
− Thay thế việc đốt nhiên liệu bằng các nguồn năng lượng khác.
Phần đọc thêm: Quá trình oxy hóa SO2 trong tầng đối lưu
Trong tầng đối lưu, SO2 bị oxy hóa một cách nhanh chóng tạo thành các chất gây
ô nhiễm thứ cấp rất nguy hiểm là H2SO4 và SO3. Quá trình oxy hóa này rất phức tạp
và hiện nay bản chất hóa học chi tiết của nó vẫn đang còn gây nhiều tranh cãi, nhưng
các nhà hóa học đã phát hiện được ba nhóm cơ chế khác nhau liên quan đến quá trình
này. Một trong số các cơ chế đã nêu là cơ chế oxy hóa dị thể, hai cơ chế còn lại là cơ
chế oxy hóa đồng thể (oxy hóa trong pha khí và oxy hóa trong pha lỏng).
− Oxy hóa dị thể:
Phản ứng oxy hóa SO2 trong pha khí:
2SO2 (k) + O2 (k) → 2SO3 (k) (a)
khi có mặt nước sẽ xảy ra phản ứng sau:
SO3 (k) + H2O(l) → H2SO4 (dd) (b)
trong điều kiện không khí khô và sạch, ở nhiệt độ thường của tầng đối lưu, phản ứng
(a) xảy ra rất chậm, do đó đóng góp không đáng kể vào quá trình oxy hóa SO2. Bề mặt
các hạt bụi trong không khí như hạt tro bay, muội than,…có thể xúc tác cho phản ứng
oxy hóa này. Hơi ẩm trong không khí tạo thành một lớp màng mỏng bao bọc quanh bề
mặt của các hạt bụi có thể làm tăng tốc độ phản ứng oxy hóa nói trên. Lớp màng nước
mỏng này tạo điều kiện cho phản ứng (b) xảy ra, đồng thời hòa tan lớp sulfat tạo
thành, ngăn cản tình trạng làm bão hòa các trung tâm xúc tác trên bề mặt.
Quá trình này có thể xảy ra đáng kể gần các nguồn phát thải, nơi mật độ các hạt
bụi trong không khí rất cao.
− Oxy hóa đồng thể trong pha khí:
Phản ứng oxy hóa SO2 trong pha khí đáng lưu ý nhất là phản ứng của gốc tự do
hydroxyl (OH). Phản ứng đầu tiên tạo ra gốc HOSO2:
OH + SO2 + M → HOSO2 + M (c)
(M là cấu tử thứ 3 (phân tử hay bề mặt chất rắn) cần có mặt để hấp thụ năng lượng
thoát ra khi tạo thành liên kết mới, làm bền hóa sản phẩm).
Sau đó, HOSO2 bị oxy hóa tiếp tạo thành H2SO4. Cơ chế của phản ứng này chưa
được biết đầy đủ, có thể đã có các phản ứng sau xảy ra:
HOSO2 + H2O → HOSO2.H2O (d)
HOSO2.H2O + O2 → H2SO4 + HO2 (e)
trong không khí bị ô nhiễm, HO2 có thể phản ứng với NO tái tạo gốc OH, do đó làm
quá trình tiếp diễn mãi:
28
HO2 + NO → OH + NO2 (f)
− Oxy hóa đồng thể trong pha nước:
SO2 bị oxy hóa nhanh trong nước. Trong nước, cân bằng sau sẽ được thiết lập:
SO2 (n) + H2O (l) ⇌ H2SO3 (n) (g)
H2SO3 (n) ⇌ HSO3−(n) + H+(n) (h)
HSO3−(n) ⇌ SO32− + H+(n) (i)
Một số chất oxy hóa có mặt trong tầng đối lưu có thể chuyển lưu huỳnh (IV)
thành axit sulfuric với tốc độ khá nhanh. Các chất oxy hóa đó là O3, H2O2, NO2 . Ví dụ
đối với H2O2, phản ứng xảy ra như sau:
H2O2 (n) + SO2 (n) → H2SO4 (n) (k)
muối sắt và các kim loại chuyển tiếp có nhiều mức oxy hóa xúc tác cho phản ứng này.
H2O2 sử dụng cho phản ứng này có thể xuất phát từ không khí hòa tan vào nước hay
tự sinh ra trong nước do phản ứng tự phân tích của HO2:
2HO2 + M → O2 + H2O2 + M (l)
Cho đến nay, người ta chưa biết được trong điều kiện không khí như thế nào thì
quá trình nào trong số 3 quá trình trên sẽ chiếm ưu thế.
2.4.2. Các oxit của nitơ
N2O, NO và NO2 được xem là các chất ô nhiễm sơ cấp đáng lưu ý.
• Nitơ oxit (N2O)
N2O là chất khí không màu, ít hoạt động hóa học.
N2O có thể tìm thấy khắp mọi nơi trong tầng đối lưu, nồng độ trung bình vào khoảng
0,3 ppm, hằng năm tăng thêm khoảng 0,2%.
Nguồn phát sinh N2O chủ yếu có thể là quá trình denitrat hóa của một số vi sinh vật
trong điều kiện thiếu oxy dưới đất hay nước. Hiện tượng này càng đáng lưu ý hơn do việc sử
dụng ngày càng nhiều các loại phân bón nhân tạo có chứa nitơ, đặc biệt đối với loại đất có
chứa nhiều chất hữu cơ và có chế độ thông khí không ổn định. N2O có thể còn là sản phẩm
phụ của quá trình nitrat hóa chưa hoàn toàn NH3, NH4+.
Một phần nhỏ khí này có thể sinh ra khi đốt nhiên liệu hóa thạch.
Do ít hoạt động hóa học, nên N2O có thờì gian lưu trong tầng đối lưu khá lớn (khoảng
20 năm) và đồng thời phân bố khắp mọi nơi trong tầng này.
Do có thời gian lưu lớn trong tầng đối lưu, nên khí nitơ oxit có đủ thời gian để xâm
nhập vào đỉnh tầng đối lưu rồi vào tầng bình lưu, ở đây N2O bị phân hủy hay chuyển hóa:
2N2O + hν → 2N2 + O2
N2O + O * → 2NO
(O* là nguyên tử oxy ở trạng thái kích thích có hoạt tính cao được tạo thành do sự phân hủy
ozon bởi tia tử ngoại).
Do các quá trình nêu trên, tầng bình lưu và các phản ứng hóa học xảy ra ở đó được
xem là sink của nitơ oxit.
Ảnh hưởng về mặt môi trường của sự gia tăng nồng độ nitơ oxit trong khí quyển chưa
được biết rõ ràng. N2O là loại “khí nhà kính”, do đó nó có thể đã đóng góp vào quá trình làm
nóng toàn cầu. Ngoài ra, khi xâm nhập vào tầng bình lưu thì N2O sẽ chuyển thành NO, sau đó
tham gia vào các phản ứng có ảnh hưởng đến nồng độ ozon của tầng này.
• Nitric oxit và nitơ dioxit (NO, NO2)
29
NO và NO2 thường được viết tắt là NOx.
NO là chất khí không màu. NO2 là chất khí có màu nâu vàng. Cả hai khí này đều có
hoạt tính hóa học cao. Khí NO dễ dàng bị oxy hóa thành NO2. Do có hoạt tính hóa học cao,
nên thời gian lưu của NOx trong tầng đối lưu rất ngắn (Bảng 2.3). Cũng vì các lý do trên, nồng
độ NOx trong tầng này biến động mạnh. Nồng độ của NO2 dao động trong khoảng từ 1 ppb
đến 0,5 pPhần mềm trong khoảng thời gian ô nhiễm cao điểm ở vùng đô thị. Phụ thuộc vào ánh nắng
Mặt trời và mật độ giao thông, nồng độ NOx trong khu vực đô thị thường thay đổi theo kiểu
như sau :
− Trước khi có ánh sáng Mặt trời, nồng độ NO và NO2 tương đối ổn định và hơi cao
hơn nồng độ cực tiểu hàng ngày một ít.
− Vào khoảng 6 đến 8 giờ sáng, mật độ xe cộ tham gia giao thông tăng dần lên, nồng
độ NO tăng lên và đạt cực đại.
− Vào khoảng giữa buổi sáng (9−10 giờ), nồng độ NO2 tăng cùng với sự gia tăng
lượng bức xạ UV, do NO bị chuyển thành NO2.
− Khi nồng độ NO giảm xuống dưới 0,1 pPhần mềm thì bắt đầu có sự tích tụ O3.
− Vào chiều tối (17−20 giờ), nồng độ NO tiếp tục tăng trở lại do lượng giao thông
tăng trở lại vào thời gian này.
− Ozon tích lũy ban ngày sẽ phản ứng với NO vào ban đêm, làm nồng độ NO2 tăng
nhẹ, trong lúc đó nồng độ ozon giảm.
Ở các thành phố lớn có mật độ giao thông cao, nồng độ cực đại của NO và NO2 trong
không khí tương ứng là 1−2 và 0,5 ppm.
Hình 2.7. Nồng độ (trung bình 1 giờ) hàng ngày của các chất ô nhiễm ở Los Angeles, USA [8]
NO có thể được tạo thành từ 2 nguồn tự nhiên và nhân tạo.
− Nguồn tự nhiên: là quá trình cháy của sinh khối (cháy rừng), sấm chớp, oxy hóa
NH3, hay do các quá trình kỵ khí xảy ra dưới đất (đối với NO).
− Nguồn nhân tạo: đốt sinh khối hay nhiên liệu hóa thạch.
Lượng NOx tạo ra từ nguồn thiên nhiên và nguồn nhân tạo hàng năm gần tương
đương. Hiện nay, trên quy mô toàn cầu, lượng phát thải NOx đang gia tăng.
NOx th