Chuyên đề : mưa axit

CHUYÊN ĐỀ: MƯA AXIT Như chúng ta đã biết, hiện nay quá trình công nghiệp hóa đang phát triển hết sức mạnh mẽ ở tất cả các nước trên thế giới, kéo theo nó thì môi trường sống của chúng ta ngày càng bị hủy hoại. Một trong những vấn đề nhiễm bẩn môi trường nghiêm trọng nhất đó là “lắng đọng axit”. Bởi vậy hiện nay vấn đề lắng đọng axit là vấn đề mà toàn nhân loại quan tâm, đặc biệt hơn cả “mưa axit” – “một hình thức biểu hiện đặc trưng của lắng đọng axit” 1.Mưa axit là gì? Mưa axit được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1872 tại Anh. Người ta đã thấy rằng: Mưa axit là do sự kết hợp của các oxit phi kim và nước. Nước có sẵn trong tự nhiên, các oxit được thải ra từ hoạt động của con người, đặc biệt là việc sử dụng các loại nhiên liệu hóa thạch và điều đó dẫn đến kết quả là những cơn mưa chứa đầy chất axit. 2. Nguyên nhân gây ra mưa axit là gì? Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến hiện tượng mưa axit như sự phun trào của núi lửa hay các đám cháy...Nhưng nguyên nhân chính vẫn là con người. con người đốt nhiều than đá, dầu mỏ. Trong than đá và dầu mỏ thường chứa một lượng lưu huỳnh, còn trong không khí lại rất nhiều khí nitơ. Trong quá trình đốt có thể sinh ra các khí Sunfua đioxit (SO2), Nitơ đioxit (NO2). Các khí này hoà tan với hơi nước trong không khí tạo thành các hạt axit sunfuaric (H2SO4), axit nitơric (HNO3). Khi trời mưa, các hạt axit này tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH của nước mưa giảm. Nếu nước mưa có độ pH dưới 5,6 được gọi là mưa axit. Sơ đồ tạo mưa axit 3. Vậy quá trình tạo ra mưa axit diễn ra như thế nào? Trong thành phần các chất đốt tự nhiên như than đá và dầu mỏ có chứa một lượng lớn lưu huỳnh, còn trong không khí lại chứa nhiều nitơ. Quá trình đốt sản sinh ra các khí độc hại như :lưu huỳnh đioxit (SO2) và nitơ đioxit (NO2). Các khí này hòa tan với hơi nước trong không khí tạo thành các axit sunfuric (H2SO4) và axit nitric(HNO3). Khi trời mưa, các hạt axit này tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH của nước mưa giảm. Nếu nước mưa có độ pH dưới 5,6 được gọi là mưa axit. Do có độ chua khá lớn, nước mưa có thể hoà tan được một số bụi kim loại và ôxit kim loại có trong không khí như ôxit chì,... làm cho nước mưa trở nên độc hơn nữa đối với cây cối, vật nuôi và con người. Quá trình này diễn ra theo các phản ứng hoá học sau đây: 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 hiđrôxyl. 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 axít sulfuric H2SO4. Đây chính là thành phần chủ yếu của mưa axít. Nitơ: N2 + O2 → 2NO; 2NO + O2 → 2NO2; 3NO2(k) + H2O(l) → 2HNO3(l) + NO(k); Axít nitric HNO3 chính là thành phần của mưa axít Quá trình hình thành mưa axit 4. Tác hại của mưa axit Do có độ chua khá lớn, nước mưa có thể hoà tan được một số bụi kim loại và ôxit kim loại có trong không khí như ôxit chì,... làm cho nước mưa trở nên độc hơn nữa đối với cây cối, vật nuôi và con người Mưa axit ảnh hưởng xấu tới các thuỷ vực (ao, hồ). Các dòng chảy do mưa axit đổ vào hồ, ao sẽ làm độ pH của hồ giảm xuống, lượng nước trong ao hồ sẽ giảm đi nhanh chóng, các sinh vật trong hồ, ao suy yếu hoặc chết hoàn toàn. Hồ, ao trở thành các thuỷ vực chết. Vd: Đất nước láng giềng Thụy Điển, 4.000 hồ không hề có cá; 9.000 hồ bị mất một phần lớn các loài cá đang sinh sống, trong khi đó có tới 20.000 hồ khác cũng bị ảnh hưởng bởi mưa axit. ống khói các nhà máy mạ đồng và kền ở thành phố Sudbury của Canada với chiều cao hơn 400m thải 1% lượng sulfur vào bầu khí quyển của Trái Đất. Các loài cá bị diệt vong là bởi mưa axit đã hủy hoại nguồn thức ăn của chúng, các loài thực vật và thế hệ tiếp sau. Và không có cá, các loài chim và động vật có vú cũng bị tuyệt diệt. Mưa axit ảnh hưởng xấu tới đất do nước mưa ngấm xuống đất làm tăng độ chua của đất, hoà tan các nguyên tố trong đất cần thiết cho cây như canxi (Ca), magiê (Mg)... làm suy thoái đất, cây cối kém phát triển. Lá cây gặp mưa axit sẽ bị "cháy" lấm chấm, mầm sẽ chết khô, làm cho khả năng quang hợp của cây giảm, cho năng suất thấp. Mưa axit còn phá huỷ các vật liệu làm bằng kim loại như sắt, đồng, kẽm,... làm giảm tuổi thọ các công trình xây dựng, làm lở loét bề mặt bằng đá của các công trình. Vd: Tác động của mưa axit lên Mưa axit tác động lên bức cột chính của nhà tưởng niệm tượng tại thủ đô Viên - Áo các tổng thống Mỹ Mưa axit cũng giết hại các khu rừng. Chúng rửa trôi hoàn toàn những chất dinh dưỡng và những vi sinh vật có lợi. Mưa axit cũng làm yếu đi sức đề kháng của cây cối, dễ mắc bệnh và bị kí sinh trùng… Cây thông là loài cây đặc biệt nhạy cảm với mưa axit. Hơn một nửa các cánh rừng của miền tây nước Đức đang ở trong những mức độ bị phá hủy khác nhau và giá trị lượng cây gỗ bị hủy hoại bởi mưa axit ước tính đạt 800 triệu đôla hàng năm. Năm 1984, Thụy Sĩ bị thiệt hại khoảng 12 triệu cây (14% diện tích rừng cả nước), trong khi đó diện tích rừng bị mưa axit phá hủy ở Hà Lan là 40%. Và các công trình của con người cũng chịu tác hại bởi mưa axit: xi măng, bê tông, vôi, đá cẩm thạch, kim loại, chất bazan và đá granit….và những thiệt hại đó là không hề nhỏ. Sức khỏe con người cũng bị ảnh hưởng nhiều bởi mưa axit. Chúng làm cơ quan hô hấp của con người dễ bị thương tổn hơn, gây ra các bệnh về phổi, và khiến bệnh tình của các bệnh nhân ngày càng trầm trọng hơn. Ông Dương Hồng Sơn, Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu môi trường thuộc Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và môi trường nói: “Con người đã đưa vào khí quyển nhiều khí sunfua dioxit (SO2), nitơ dioxit (NO2)... Các chất này hòa tan với hơi nước trong không trung, tạo thành axit sunfuaric (H2SO4), axit nitơric (HNO3)... Axit theo nước mưa, tuyết, sương, rơi trở lại mặt đất khi trời mưa - tạo thành 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... Mưa axit đặc biệt nguy hại đối với môi trường. Đôi khi, kể cả tuyết cũng có thể là axit, và những bông tuyết thậm chí còn có thể bị nhuốm đen. Khi những bông tuyết này tan ra, nguồn nước sinh ra từ đó có nồng độ axit cao gấp 10 lần so với nước mưa axit thông thường. Mưa axit gây hư hại các công trình, song cũng đem lại lợi ích đáng kể. Các nhà khoa học vừa phát hiện thấy những cơn mưa chứa axit sunphuaric làm giảm phát thải methane từ những đầm lầy (đầm lầy là nơi sản ra lượng lớn khí methane), nhờ đó hạn chế hiện tượng trái đất nóng lên. Một cuộc điều tra toàn cầu mới đây đã cho thấy thành phần sunphua trong các cơn mưa này có thể ngăn cản trái đất ấm lên, bằng việc tác động vào quá trình sản xuất khí methane tự nhiên của vi khuẩn trong đầm lầy. Methane chiếm 22% trong các yếu tố gây ra hiệu ứng nhà kính. Và các vi khuẩn ở đầm lầy là thủ phạm sản xuất chính. Chúng tiêu thụ chất nền (gồm hydro và axetat) trong than bùn, rồi giải phóng methane vào khí quyển. Nhưng trong đầm lầy ngoài vi khuẩn sinh methane, còn có vi khuẩn ăn sunphua cạnh tranh thức ăn với chúng. Khi mưa axit đổ xuống, nhóm vi khuẩn này sẽ sử dụng sunphua, đồng thời tiêu thụ luôn phần chất nền đáng lý được dành cho vi khuẩn sinh methane. Do vậy, các vi khuẩn sinh methane bị "đói" và sản xuất ra ít khí nhà kính. Nhiều thí nghiệm cho thấy phần sunphua lắng đọng có thể làm giảm quá trình sinh methane tới 30%. Ông Sơn  khẳng định: “Mưa axit gây tác hại lớn cho con người, vật nuôi, cây trồng cũng như các cơ sở hạ tầng và các công trình kiến trúc. Tuy nhiên, những nghiên cứu về những ảnh hưởng của mưa axit hầu như chưa có và còn khá mới mẻ ở Việt Nam".  Ông Sơn cho rằng: “ Mưa axit xảy ra ở ngoài trời, trong nước mưa có lẫn axit nên việc tách bạch rõ ràng thiệt hại nào do mưa, ảnh hưởng nào do axit, ảnh hưởng nào do yếu tố khác gần như không làm được. Chỉ có thể kiểm định được nồng độ, tần suất của mưa axit cũng như số liệu quan trắc thông qua thí nghiệm trong phòng với mẫu nước mưa". Từ năm 2000 đến nay, Viện KTTV đã tiến hành giám sát lắng đọng axít tại 2 vị trí theo chương trình đã thống nhất với Mạng lưới Giám sát Lắng đọng Axit Đông Á: (1)    Trạm Khí tượng Hà Nội (loại trạm đô thị): giám sát các thành phần lắng đọng khô và lắng đọng ướt. Kết quả thu được như sau: 1.Kết quả giám sát Lắng đọng ướt tại Trạm Hà Nội Thiết bị lấy mẫu: Wet only sampler Thiết bị phân tích: Sắc ký ion Metrohm Mic 3, pH meter, EC meter  5. Biện pháp Trước những diễn biến phức tạp và tác hại lớn của lắng đọng axit đặc biệt là mưa axit như vậy cần rất nhiều biện pháp, chương trình để khắc phục và hạn chế tác hại: Trong những năm 70, ở Châu Âu và Bắc Mỹ, sự phối hợp của các hoạt động quốc tế trên quy mô khu vực đã được thực hiện: Công ước về nhiễm bẩn không khí xuyên biên giới phạm vi rộng (LRTAP- The Covention on Long Range Transboundary Air Pollution) đã được ký kết ở Châu Âu vào năm 1979 và tiếp theo là các Nghị định thư về triết giảm SO2 và NOx cũng được các bên tham gia Công ước ký kết. Chương trình giám sát đa quốc gia của Châu Âu (EMEP – The European Monitoring and Evaluation Programme) đã được triển khai Các nước châu Âu kể cả các nước Đông Âu cũng đưa ra 2 Nghị định thư: Nghị định 1: yêu cầu các nước giảm khoảng 30% của năm 1980 vào năm 1993 Nghị định 2: đưa ra ngưỡng gây hại và yêu cầu các nước phải giảm lượng khí thải SO2 Để giảm lượng khí thải SO2 từ các nhà máy nhiệt điện xuống còn 7,84 tỷ tấn năm 2020, trước năm 2005, 80% các nhà máy nhiệt điện phải lắp đặt thiết bị khử sunphua. Đây cũng là một trong những giải pháp hạn chế mưa axít mà nhà nước Trung Quốc đã đề ra năm ngoái. Các nhà máy nhiệt điện lắp đặt thiết bị này sẽ được bán điện với giá cao hơn. Tuy nhiên, quy định này không dễ thực hiện đối với các nhà máy nhiệt điện lâu đời. Rất ít trong số nhà máy này lắp đặt thiết bị khử sunphua bởi vì để lắp đặt được hệ thống khử sunphua hiệu quả phải chi khoản tiền trị giá 1/3 tổng đầu tư xây dựng một nhà máy nhiệt điện. Như vậy có thể thấy vấn đề hạn chế mưa axit đã khó vấn đề phòng ngừa lắng đọng axit còn khó hơn bởi xã hội càng hiện đại lượng phế thải càng tăng và còn nhiều vấn đề khác nữa chính vì vậy phải xiết chặt cong tác bảo vệ rừng và tài nguyên thiên nhiên bảo vệ môi trường, giảm thiểu tối đa lượng khí thải độc hại...