Bài thảo luận Khí quyển

Bài thảo luận Khí quyển 1. Khí quyển a. Khái niệm và thành phần. b. Các tầng khí quyển. c. Nhiệt độ và áp suất các tầng khí quyển. d. Vai trò của khí quyển. 2. Ô nhiễm khí quyển. a. Hiện trạng. b. Các hoạt động gây ô nhiễm. c. Tác hại của ô nhiễm khí quyển. d. Những biện pháp hạn chế ô nhiễm khí quyển. 3. Vai trò của khoa học viễn thám trong theo dõi và phát hiện các hiện tượng ô nhiễm khí quyển Khái niệmvà thành phần khí quyển Khí quyển Trái Đất là lớp các chất khí bao quanh hành tinh Trái Đất và được giữ lại bởi lực hấp dẫn của Trái Đất. Nó gồm có nitơ (78,1% theo thể tích) và ôxy (20,9%), với một lượng nhỏ agon (0,9%), điôxít cacbon (dao động, khoảng 0,035%), hơi nước và một số chất khí khác. Bầu khí quyển bảo vệ cuộc sống trên Trái Đất bằng cách hấp thụ các bức xạ tia cực tím của mặt trời và tạo ra sự thay đổi về nhiệt độ giữa ngày và đêm. Bầu khí quyển không có ranh giới rõ ràng với khoảng không vũ trụ nhưng mật độ không khí của bầu khí quyển giảm dần theo độ cao. Ba phần tư khối lượng khí quyển nằm trong khoảng 11 km đầu tiên của bề mặt hành tinh. Tại Mỹ, những người có thể lên tới độ cao trên 50 dặm (80,5 km) được coi là những nhà du hành vũ trụ. Độ cao 120 km (75 dặm hay 400.000 ft) được coi là ranh giới do ở đó các hiệu ứng khí quyển có thể nhận thấy được khi quay trở lại. Đường Cacman, tại độ cao 100 km (62 dặm), cũng được sử dụng như là ranh giới giữa khí quyển Trái Đất và khoảng không vũ trụ. • Nhiệt độ của khí quyển Trái Đất biến đổi theo độ cao so với mực nước biển; mối quan hệ toán học giữa nhiệt độ và độ cao so với mực nước biển biến đổi giữa các tầng khác nhau của khí quyển: • Tầng đối lưu: từ bề mặt trái đất tới độ cao 7-17 km, phụ thuộc theo vĩ độ (ở 2 vùng cựclà 7-10km) và các yếu tố thời tiết, nhiệt độ giảm dần theo độ cao đạt đến -50°C. Không khí trong tầng đối lưu chuyển động theo chiều thẳng đứng và nằm ngang rất mạnh làm cho nước thay đổi cả 3 trạng thái, gây ra hàng loạt quá trình thay đổi vật lý. Những hiện tượng mưa, mưa đá, gió, tuyết, sương giá, sương mù,... đều diễn ra ở tầng đối lưu. • Tầng bình lưu: từ độ cao trên tầng đối lưu đến khoảng 50 km, nhiệt độ tăng theo độ cao đạt đến 0°C. Ở đây không khí loãng, nước và bụi rất ít, không khí chuyển động theo chiều ngang là chính, rất ổn định. • Tầng trung lưu: từ khoảng 50 km đến 80-85 km, nhiệt độ giảm theo độ cao đạt đến -75°C. Phần đỉnh tầng có một ít hơi nước, thỉnh thoảng có một vài vệt mây bạc gọi là mây dạ quang. Các tầng khí quyển Các tầng khí quyển • Tầng điện li: từ 80–85 km đến khoảng 640 km, nhiệt độ tăng theo độ cao có thể lên đến 2.000°C hoặc hơn. Ôxy và nitơ ở tầng này ở trạng thái ion, vì thế gọi là tầng điện li. Sóng vô tuyến phát ra từ một nơi nào đó trên vùng bề mặt Trái đất phải qua sự phản xạ của tầng điện li mới truyền đến các nơi trên thế giới. Tại đây, do bức xạ môi trường, nhiều phản ứng hóa học xảy ra đối với ôxy, nitơ, hơi nước, CO2...chúng bị phân tách thành các nguyên tử và sau đó ion hóa thành các ion như NO+, O+, O2+, NO3-, NO2-...và nhiều hạt bị ion hóa phát xạ sóng điện từ khi hấp thụ các tia mặt trời vùng tử ngoại xa. • Tầng ngoài: từ 500–1.000 km đến 10.000 km, nhiệt độ tăng theo độ cao có thể lên đến 2.500°C. Đây là vùng quá độ giữa khí quyển Trái Đất với khoảng không vũ trụ. Vì không khí ở đây rất loãng, nhiệt độ lại rất cao, một số phân tử và nguyên tử chuyển động với tốc độ cao cố "vùng vẫy" thoát ra khỏi sự trói buộc của sức hút Trái đất lao ra khoảng không vũ trụ. Do đó tầng này còn gọi là tầng thoát ly. Tuy nhiêt, các nhiệt kế, nếu có thể, lại chỉ các nhiệt độ thấp dưới 0°C do mật độ khí là cực kỳ thấp nên sự truyền nhiệt ở mức độ có thể đo đạc được là rất khó xảy ra Các tầng khí quyển • Ranh giới giữa các tầng được gọi là ranh giới đối lưu hay đỉnh tầng đối lưu, ranh giới bình lưu hay đỉnh tầng bình lưu và ranh giới trung lưu hay đỉnh tầng trung lưu v.v. ở tầng này có mặt các ion O+(1500km). Một phần hiđrô của Trái Đất (khoảng vài nghìn tấn/năm) được tách ra đi vào vũ trụ đồng thời các dòng plasma do môi trường thải ra là bụi vũ trụ (khoảng 2g/km²) cũng đi vào Trái Đất. Giới hạn trên của đoạn khí quyển và đoạn chuyển tiếp với vũ trụ rất khó xác định, ước đoán khoảng 1.000 km. Nhiệt độ trung bình của khí quyển tại bề mặt Trái Đất là khoảng 14°C. Các tầng phía trên - Ngoại quyển (>320 km) : nằm ngoài không gian chứa các vệ tinh của Trái Đất - Nhiệt quyển (80 – 320 km) : lớp không khí cực kỳ mỏng có sao băng, nhiệt độ rất cao - Tầng quyển giữa (50 – 80km) : lạnh vì có ít không khí Nhiệt độ các tầng khí quyển Áp suất khí quyển • Không khí là hỗn hợp của nhiều loại khí nên nó giống như bất kỳ loại khí nào khác. Nó có thể nén được nên nó bị nén lại ở tầng gần mặt đất. - Ở gần mực nước biển p= 1kg/cm3 = 1013hPa - Giảm 1hPa/10m cách mực nước biển - P= 100hPa, <16km - P= 10hPa, <32km - 75% không khí nằm ở <16km - Tại đỉnh Everest(8850m) P= 300hPa Sự tiến hóa của khí quyển Trái Đất • Lịch sử của bầu khí quyển Trái Đất trong thời gian một tỷ năm trước đây vẫn chưa được hiểu rõ lắm. Hiện nay bầu khí quyển Trái Đất vẫn là một đề tài nghiên cứu của các nhà khoa học. Bầu khí quyển ngày nay đôi khi vẫn được gọi là "bầu khí quyển thứ ba" trong sự so sánh về thành phần hóa học so với hai bầu khí quyển trước đây. Bầu khí quyển nguyên thủy chủ yếu là heli và hiđrô; nhiệt (từ lớp vỏ Trái Đất khi đó vẫn nóng chảy và từ Mặt Trời) đã làm tiêu tan bầu khí quyển này. • Khoảng 3,5 tỉ năm trước bầu khí quyển chủ yếu là CO2 và NH3. Đây là “bầu khí quyển thứ hai” • Khi cây cối xuất hiện nhiều hơn lượng oxi tăng lên một cách đáng kể, lượng CO2 giảm đi, xuất hiện ozon giúp các loài sinh vất tránh khỏi các tia tử ngoại. Bầu khí quyển chứa oxi và nitơ. Đây là “bầu khí quyển thứ ba” Vai trò của khí quyển • Sự tồn tại của bầu khí quyển xung quanh trái đất quyết định sự sinh tồn của nhân loại, duy trì... một chế độ nhiệt có tác dụng giữ cho bề mặt quả đất tránh được những phát xạ nguy hại từ vũ trụ bằng cách hấp thụ những bức xạ tia cực tím của mặt trời và tạo ra sự thay đổi nhiệt độ giữa ngày và đêm. Nó làm giảm bớt nhiệt chiếu vào Trái Đất và ngăn nhiệt ở Trái Đất phát ra. Nói chung nếu không có bầu khí quyển thì con người và các sinh vật không thể tồn tại trên Trái Đất. Ô nhiễm không khí Ô nhiễm không khí là sự thay đổi lớn trong thành phần của không khí hoặc có sự xuất hiện các khí lạ làm cho không khí không sạch, có sự tỏa mùi, làm giảm tầm nhìn xa, gây biến đổi khí hậu, gây bệnh cho con người và sinh vật. Hiện trạng • . Môi trường khí quyển đang có nhiều biến đổi rõ rệt và có ảnh hưởng xấu đến con người và các sinh vật. Hàng năm con người khai thác và sử dụng hàng tỉ tấn than đá, dầu mỏ, khí đốt. Đồng thời cũng thải vào môi trường một khối lượng lớn các chất thải khác nhau như: chất thải sinh hoạt, chất thải từ các nhà máy và xí nghiệp làm cho hàm lượng các loại khí độc hại tăng lên nhanh chóng. • Con người đã có nhiều hoạt động làm ô nhiễm bầu không khí như: các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải (thải vào khí quyển các loại khí độc như: sun-fua điôxit; nitơ điôxit; cacbon điôxit và hyđrô cacbon...). Bầu không khí bị nhiễm độc đã làm cho khí hậu trên trái đất bị biến đổi theo chiều hướng xấu đi, điển hình là lượng khí cacbon điôxit với trên 8,5 tỷ tấn hàng năm, tích tụ vào bầu khí quyển, gây ra hiệu ứng "nhà kính" làm nhiệt độ trái đất ngày một nóng lên. Đồng thời việc sử dụng quá mức một số hóa chất nhân tạo như: chlorofluocarbon; methyl chloroforem; methyl bromide được dùng trong lĩnh vực làm lạnh, điều hòa không khí, tạo bọt xốp, dung môi, dập cháy, son khí và hóa chất dùng trong nông nghiệp với khối lượng tiêu thụ trên toàn thế giới khoảng 1,58 triệu tấn (theo thống kê của Liên hợp quốc năm 1988). Các hoạt động gây ô nhiễm Tự nhiên • Cháy rừng: Các đám cháy rừng và đồng cỏ bởi các quá trình tự nhiên xảy ra do sấm chớp, cọ sát giữa thảm thực vật khô như tre, cỏ. Các đám cháy này thường lan truyền rộng, phát thải nhiều bụi và khí. Các hoạt động gây ô nhiễm Tự nhiên • Núi lửa: Núi lửa phun ra những nham thạch nóng và nhiều khói bụi giàu sunfua, mêtan và những loại khí khác. Không khí chứa bụi lan toả đi rất xa vì nó được phun lên rất cao. Các hoạt động gây ô nhiễm Tự nhiên • Bão bụi gây nên do gió mạnh và bão, mưa bào mòn đất sa mạc, đất trồng và gió thổi tung lên thành bụi. Nước biển bốc hơi và cùng với sóng biển tung bọt mang theo bụi muối lan truyền vào không khí. Các hoạt động gây ô nhiễm Tự nhiên • Các quá trình phân huỷ, thối rữa xác động, thực vật tự nhiên cũng phát thải nhiều chất khí, các phản ứng hoá học giữa những khí tự nhiên hình thành các khí sunfua, nitrit, các loại muối v.v... Các loại bụi, khí này đều gây ô nhiễm không khí. Các hoạt động gây ô nhiễm Nhân tạo Công nghiệp: Đây là nguồn gây ô nhiễm lớn nhất của con người. Các quá trình gây ô nhiễm là quá trình đốt các nhiên liệu hóa thạch: than, dầu, khí đốt tạo ra: CO2, CO, SO2, NOx, các chất hữu cơ chưa cháy hết: muội than, bụi, quá trình thất thoát, rò rỉ trên dây truyền công nghệ, các quá trình vận chuyển các hóa chất bay hơi, bụi. Đặc điểm: nguồn công nghiệp có nồng độ chất độc hại cao,thường tập trung trong một không gian nhỏ. Tùy thuộc vào quy trình công nghệ, quy mô sản xuất và nhiên liệu sử dụng thì lượng chất độc hại và loại chất độc hại sẽ khác nhau Các hoạt động gây ô nhiễm Nhân tạo • Giao thông vận tải: Đây là nguồn gây ô nhiễm lớn đối với không khí đặc biệt ở khu đô thị và khu đông dân cư. Các quá trình tạo ra các khí gây ô nhiễm là quá trình đốt nhiên liệu động cơ: CO, CO2, SO2, NOx,Pb, Các bụi đất đá cuốn theo trong quá trình di chuyển. Nếu xét trên từng phương tiện thì nồng độ ô nhiễm tương đối nhỏ nhưng nếu mật độ giao thông lớn và quy hoạch địa hình, đường xá không tốt thì sẽ gây ô nhiễm nặng cho hai bên đường. Các hoạt động gây ô nhiễm Nhân tạo • Sinh hoạt: Là nguồn gây ô nhiễm tương đối nhỏ, chủ yếu là các hoạt động đun nấu sử dụng nhiên liệu nhưng đặc biệt gây ô nhiễm cục bộ trong một hộ gia đình hoặc vài hộ xung quanh. Tác nhân gây ô nhiễm chủ yếu: CO, bụi Các hoạt động gây ô nhiễm nhân tạo • Tiếng ồn Tiếng ồn thuộc loại ô nhiễm khí quyển có hại đối với con người. Tác động gây nóng giận của âm thanh (tiếng ồn) tới con người phụ thuộc vào cường độ, thành phần phổ và thời gian tác động của nó. Những tiếng ồn với phổ liên tục ít gây nóng giận so với những tiếng ồn với khoảng tần hẹp. Tiếng ồn gây cáu giận mạnh nhất trong dải tần 3 000－5 000 Hz. • Do hoạt động của con người, do hoạt động sản xuất nông nghiệp như dùng phân bón hoá học và thuốc trừ sâu… Quá trình khuếch tán các chất gây ô nhiễm vào không khí • Tốc độ và hướng gió • Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp khí quyển • Hiện tượng nghịch đảo nhiệt Tác hại của ô nhiễm không khí • CO được hình thành chủ yếu do đốt cháy không hoàn toàn các nhiên liệu hoá thạch, CO2 được hình thành do đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu hoá thạch là nguyên nhân gây nên hiệu ứng nhà kính và nóng lên toàn cầu hiện nay • SO2được hình thành chủ yếu do đốt các nhiên liệu hoá thạch đặc biệt là than đá. Nó là chất khí khá độc nếu hít phải nó sẽ phá huỷmạnh niêm mạc và gây các bệnh về hô hấp. • NO2 được hình thành chủ yếu do đốt cháy các nhiên liệu hoá thạch gây bệnh về đường hô hấp và ảnh hưởng xấu tới sinh vật • CH4, H2S, NH3 là các chất khí được hình thành trong quá trình phân giải yếm khí các xác hữu cơ. Khí ở nồng độ cao trong không khí sẽ gây mùi khó chịuvà làm ch bầu không khí bị ô nhiễm . Gây bệnh cho người về đường hô hấp Tác hại của ô nhiễm không khí Bụi • Bụi là yếu tố gây ô nhiễm đáng quan tâm, nhất là các khu vực đô thị, khu vực công nghiệp, khu vực gần đường giao thông. • Có hai loại bụi trong không khí: bụi đất và bụi hoá chất • Bụi có tác hại rất lớn đến con người: là nguyên nhân gây các bệnh về hô hấp cho con người và các sinh vật. Khí quang hoá • Dưới tác động của một số chất ô nhiễm không khí bị biến đổi thành những chất khác gây ra ô nhiễm môi trường • Các chất đó là ozon, PAN, Aldehyd • Ô nhiễm không khí quang hoá ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người cũng như các hoạt động sản xuất khác Khí nhà kính và hiệu ứng nhà kính Khí nhà kính - Là những khí có khả năng hấp thụ nhiêt rất hiệu quả - trong khí quyển có rất nhiều loại khí này như CO2, CFC, CH4, O3, NOx là những khí có khả nănng hấp thụ nhiệt nhiều nhất. Hiệu ứng nhà kính: Là hiện tượng bức xạ nhiệt từ mặt trời xuống trái đất làm bề mặt trái đất nóng lên khi đó trái đất sẽ thường xuyên tản nhiệt ra không trung bên ngoài. Nếu trong không trung có những loại khí trênthì chúng sẽ hấp thụ lấy nhiệt độ, không cho nhiệt độ phát tán vào vũ trụ và làm cho trái đất ngày càng nóng lên. Khí nhà kính và hiệu ứng nhà kính • Hiệu ứng nhà kính - Trong những năm gần đây, con người thải ra khí nhà kính càng nhiều hơn. Dẫn đến nhiệt độ trái đất ngày càng nong lên, đến lúc nhiệt độ tăng quá cao thì hậu quả thật là nghiêm trọng… -Theo các báo cáo mới đây thì nguyên nhân chủ yêusanr sinh ra khí nhà kínhlà do đốt cháy nhiên liệu. Trong đó khí đáng quan tâm nhất là khí CO2 sau đó là khí CFC… -Mức độ thải ra khí nhà kính trên thế giới là khác nhau tuỳ thuộc vào mỗi quốc gia, lượng khí thải chủ yếu là do hoạt động công nghiệp ở các nước đang phát triển. Khí nhà kính và hiệu ứng nhà kính Những giải pháp hạn chế ô nhiễm khí quyển - Cải tiến công nghệ để giảm tối đa mức khí thải đốt cháy triệt để nhiên liệu - Nghiên cứu thay thế các nguyên liệu sạch trong sản xuất - Lắp đặt các thiết bị lọc hút khí thải công nghiệp - Tăng cường cải tiến công nghệ trong mọi mặt đời sống của con người để hạn chế sử dụng nguyên liệu hoá thạch - Tăng cường việc nghiên cứu và đưa vào sử dụng các dạng năng lượng sạch - Trong thiết kế các nhà máy và khu công nghiệp phải chú ý hệ thống xử lý khí thải và phải tránh xa khu dân cư - Tăng cường trồng và bảo vệ thảm thực vật - Xây dựng và thực hiện luật bảo vệ môi trường - Nâng cao ý thức của người dân trong bảo vệ môi trường Những giải pháp hạn chế ô nhiễm khí quyển Vai trò của khoa học viễn thám • Cùng với những thành tựu của loài người trong công cuộc chinh phục vũ trụ thì viễn thám đã và đang được phát triển mạnh mẽ, trở thành một phương pháp rất có hiệu quả, được áp dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu tài nguyên, môi trường, quản lý và tổ chức lãnh thổ Vai trò của khoa học viễn thám • "Viễn thám là một khoa học thu nhận thông tin của bề mặt trái đất mà không tiếp xúc trực tiếp với bề mặt ấy. Điều này được thực hiện nhờ vào việc quan sát và thu nhận năng lượng phản xạ, bức xạ từ đối tượng và sau đó phân tích, xử lý, ứng dụng những thông tin nói trên." (theo CCRS). Vai trò của khoa học viễn thám • Ứng dụng công nghệ viễn thám ở nước ta trong nhiều năm nay chủ yếu tập trung vào hai loại tài nguyên cơ bản là đất cùng với lớp phủ trên đất, dưới đất và nước. Tài nguyên thứ ba là không khí - liên quan trực tiếp tới sự sinh tồn của con người, nhưng công nghệ viễn thám ở nước ta chưa có điều kiện ứng dụng. Các công trình nghiên cứu của Việt Nam về ô nhiễm môi trường không khí mới dừng ở mức xử lý các số liệu từ các trạm quan trắc mặt đất, sau đó gán cho hàm lan truyền ô nhiễm trong khí quyển. Vấn đề ứng dụng tư liệu viễn thám vệ tinh vào lĩnh vực nghiên cứu ô nhiễm môi trường không khí chưa được đề cập trong hững năm qua. The end Cảm ơn cô và các bạn đã chú ý theo dõi