Giáo trình Ô nhiễm không khí và tiếng ồn

5 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1.1. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ Mosris Neibusger - nhà khí tượng học của một trường đại học ở California đã trích dẫn từ tạp chí “Today’s Health” do hiệp hội Y học Mỹ xuất bản như sau: “Tất cả các quốc gia văn minh rồi sẽ đi theo con đường, không phải là những biến động bất thình lình mà là sự ngẹt thở từ trong bầu không khí chứa chất thải của chính họ”. Một số nhà sử học đã tiên đoán các giả thiết rằng: “Sự bùng nổ về dân số sẽ kéo theo các nhu cầu thiết yếu cần nhiều thực phẩm hơn, nhiều nước hơn, cũng như nơi ở, phương tiện giao thông đi lại và công ăn việc làm. Để thỏa mãn được nhu cầu đó sẽ không bao giờ chấm dứt được nạn ô nhiễm không khí xung quanh ta”. Những sông, hồ sạch sẽ từ đời tổ tiên ông bà ta để lại đã nhanh chóng trở thành các dòng chảy có mùi, những hồ nước thối rữa mà trong đó không một sinh vật nào dù là nhỏ bé có thể sống nổi. Khả năng tự làm sạch của các dòng chảy hầu như không còn nữa hoặc với khả năng giảm đi rất nhiều vì các nhân tố gây ô nhiễm gồm quá nhiều loại nước thải như: nước thải sinh hoạt từ các ống cống, chất giặt tẩy, thuốc trừ sâu và các chất thải công nghiệp. Các phương tiện giao thông vận tải như máy bay, tàu hỏa dùng dầu Diesel, khí thải từ các xe gắn máy, xe ô tô, lò đốt và chất thải rắn cùng thải vào khí quyển của chúng ta. Trong bài báo “Man - An erglangerred Spieceis” ( Con người – Mối hiểm hoạ), năm 1968 Department of the interrion year boook đã cảnh báo rằng: “Chúng ta phải nâng cao tất cả mọi thứ trong tương lai trừ tốc độ gia tăng dân số của loài người”. Trước đây trẻ em và cái máy xúc là hai điều kiện tốt nhất để phát triển xã hội. Nhưng ngày nay nếu loài người muốn tồn tại thì phải đưa ra kế hoạch cho sự phát triển. 6 Một đặc trưng cần lưu ý là việc thuyết phục con người phòng bệnh hơn chữa bệnh là một việc làm rất khó. Điều này có nghĩa là, với ô nhiễm môi trường, để thuyết phục con người phòng chống, bảo vệ và gìn giữ môi trường là một việc làm rất khó không chỉ với những người không hiểu biết gì về ô nhiễm môi trường mà ngay cả những người hiểu biết về chúng cũng tìm cách né tránh. Irving S. Bengelsdorf thuộc Los Angeles Times đã nói rằng, từ khi các nhà khoa học và các kỹ sư đã nhận thức được vấn đề ô nhiễm là trách nhiệm của họ phải giải quyết vấn đề này, đề xuất các chính sách và trợ giúp các nhà lãnh đạo hành chính trong việc hướng dẫn thực hiện có hiệu quả công tác bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, vấn đề ô nhiễm không chỉ giải quyết bằng công nghệ mà phải xem xét trên cả phương diện xã hội và kinh tế học. Nguyên nhân cơ bản gây phiền toái môi trường của chúng ta là sự rối rắm, phức tạp và chiều sâu của nó. Chúng ta phải thay thế sự tăng trưởng về chất thay cho sự tăng trưởng về lượng, cung cấp đầy đủ các tính toán về phí tổn của xã hội của các vấn đề ô nhiễm, xem xét các yếu tố về mặt môi trường khi có kế hoạch hoặc quyết định một vấn đề nào đó, nhận thức môi trường như một vấn đề tổng hợp. Chúng ta phải hiểu và công nhận sự phụ thuộc cơ bản của tất cả các khía cạnh của môi trường bao gồm cả con người. Vấn đề ô nhiễm môi trường là một vấn đề mang tính chất toàn cầu, yêu cầu phải có biện pháp giải quyết trên toàn thế giới. Tổ chức giáo dục, văn hóa, khoa học của Liên Hiệp Quốc đã có những hoạt động tích cực trong lĩnh vực này. Hội thảo quốc tế của Liên Hiệp Quốc về “con người và môi trường” được tổ chức tại Stockholm - Thuỵ Điển tháng 6/1972 đã tập hợp rất nhiều chuyên gia, các nhà khoa học, các quan chức của chính phủ các nước trên thế giới nhằm thống nhất cương lĩnh hành động chung trong công tác gìn giữ và bảo vệ môi trường. Hội thảo đã khẳng định việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường không chỉ có các nhà khoa học, các kỹ sư, các quan chức hành chính, các tổ chức thế giới…, mà phải mang tích chất cộng đồng - tức là mỗi cá nhân, mỗi con người đều phải có ý thức giữ gìn và bảo vệ môi trường. Cũng tại hội nghị này người ta thống nhất lấy ngày 5 tháng 6 hàng năm làm ngày “Môi trường thế giới”. Trong thông điệp gửi toàn thế giới hãy “Cứu lấy trái đất” – chiến lược cho cuộc sống bền vững, của Hiệp hội quốc tế về bảo vệ thiên nhiên (IUCN), Chương trình môi trường của Liên Hiệp Quốc (UNEP) và Quỹ quốc tế về bảo vệ thiên nhiên (WWF) – Grand, Thuỵ Sỹ tháng 10 năm 1991, đã nhấn mạnh ba mục tiêu chiến lược bảo vệ toàn cầu là: 7 • Phải duy trì các quá trình sinh thái quan trọng của các hệ bảo đảm sự sống; • Phải bảo tồn tính đa dạng di truyền; • Phải sử dụng bền vững bất cứ một loài hay một hệ sinh thái nào. Để thực hiện được các mục tiêu đó, lời kêu gọi nhấn mạnh phải hành động ngăn chặn nạn ô nhiễm môi trường. “Tất cả các chính phủ cần phải ban hành nguyên tắc phòng ngừa. Đó là giảm hoặc nơi nào đó có điều kiện thì ngăn chặn việc thải bỏ bừa bãi các chất thải độc hại. Tốt nhất là dành việc bảo vệ đất, không khí, sông ngòi và biển cho một cơ quan. Phải vận dụng cả các biện pháp kích thích bằng kinh tế và quy chế. Tất cả các chính quyền thành phố, công xưởng, công nghiệp và nông dân đều phải đóng góp cho công việc đó”. “Việc thải ra các chất SOx, NOx, CO và các chất hydrocarbon phải được giảm tới mức tối thiểu ở các nước có thu nhập cao. Bên cạnh đo,ù với các nước đang công nghiệp hoá, tình trạng đó không được để tăng lên. Việc thải ra các chất gây “hiệu ứng nhà kính” cần phải hạn chế tới mức tối đa. Với các nước có thu nhập thấp cần phải cố gắng giảm thiểu ô nhiễm từ những nguồn mới. Cũng theo lời kêu gọi đó “Vào cuối thế kỷ này, tất cả các chính phủ phải ban hành nguyên tắc phòng ngừa. Những nước có thu nhập cao phải giảm thải sulfur đioxit đến 10 % của mức năm 1980 và giảm 75 % của khí thải NOx của mức năm 1985. Việc chế tạo và sử dụng các chất CFCI (hợp chất của chlor, flor và carbon trong công nghệ đông lạnh) phải được ngừng ở những nước có thu nhập cao, giảm nhanh và mạnh ở các nước khác”. “Việc thải CO phải được cắt giảm 20 % của mức năm 1990 vào năm 2005, ở những nước thu nhập cao phải ngừng việc sản xuất và sử dụng vào năm 2010”. Tại Mỹ, từ chính sách quốc gia về môi trường năm 1969, ngày 1 tháng 1 năm 1970 đã ban hành chính sách bảo vệ môi trường như là một luật dân sự (Bộ luật No 91 - 190). Chính sách này được thông qua một hội đồng về chất lượng môi trường và quản lý tất cả các chương trình về chất lượng môi trường với sự xem xét kỹ lưỡng tất cả các mối liên quan của các chương trình khác nhau có ảnh hưởng đến môi trường. Cơ quan Bảo vệ Môi trường của Mỹ (Environmental Protection Agency - EPA), đã đưa ra sự thống nhất của nhiều cơ quan thuộc nhiều sở, ban, ngành khác nhau cùng giải quyết các vấn đề về môi trường. Nhiệm vụ của EPA là tổ chức giải quyết các vấn đề môi trường trên cơ sở hợp nhất, thừa nhận mối quan hệ giữa các chất ô nhiễm, hình thức ô nhiễm và công nghệ xử lý. 8 Tại Việt Nam, vấn đề ô nhiễm môi trường mới được Nhà nước quan tâm và đầu tư khá nhiều kinh phí trong những năm gần đây. Tuy là một nước lạc hậu, kinh tế kém phát triển nhưng vấn đề ô nhiễm môi trường cũng gây không ít phiền phức cho xã hội do nền kinh tế Việt Nam mang một hình thái kinh tế riêng biệt với công nghệ lạc hậu, nguyên vật liệu thiếu thốn, quy mô nhỏ, nằm xen kẽ trong khu dân cư và đặc biệt là nguồn kinh phí đầu tư cho công tác gìn giữ và bảo vệ môi trường là khá hạn hẹp. Một đặc thù khác là ở những thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, … do mật độ giao thông lớn, các phương tiện công cộng ít hoặc gần như không phù hợp với thị hiếu người dân nên vấn đề ô nhiễm không khí do giao thông vận tải gây ra không phải là nhỏ. Theo thống kê mới đây nhất dân số thành phố Hồ Chí Minh là 6.239.938 người (con số điều tra cuối năm 2005), với mật độ dân số như vậy việc gây ô nhiễm môi trường do hàng triệu xe máy, hàng trăm ngàn xe tải, xe hơi là không tránh khỏi. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, một phần do nền kinh tế được ngày một nâng cao, được Đảng và Nhà nước quan tâm đúng mức công tác gìn giữ và bảo vệ môi trường ở Việt Nam từng bước đã đi vào nề nếp. Song song với việc ra đời của bộ chủ quản (Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường, nay là Bộ Tài nguyên – Môi trường) là các hệ thống ngành dọc (các Sở Khoa học Công nghệ và Môi trường nay là Sở Tài nguyên & Mơi trường) cùng các cơ quan hành chính khác. Điều quan trọng nhất là sự ra đời của Bộ Luật bảo vệ môi trường của nước Cộng hoà Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam 10/1/1994 và Luật Môi trường sửa đổi được Quốc Hội khóa XI, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29/11/2005, Chủ tịch nước ký ban hành ngày 12/12/2005 và cĩ hiệu lực từ 01/07/2006, công tác bảo vệ môi trường đã được chú trọng trên phạm vi cả nước. Các công tác giám sát, xử lý môi trường được thực hiện cho hầu hết các cơ sở, xí nghiệp, nhà máy đã, đang và sẽ xây dựng trong tương lai. Song song đó là hàng loạt các văn bản, nghị định dưới luật của các cơ quan Nhà nước và các địa phương nhằm thực hiện tốt Bộ Luật nêu trên. 1.2. CÁC TÁC NHÂN GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1.2.1. Không khí “sạch” Không khí và nước cùng với thực phẩm là một trong các điều kiện hết sức cần thiết và quan trọng đối với sự sống của các loài động và thực vật nói chung. Người ta có thể nhịn ăn, nhịn uống hàng chục ngày vẫn không chết nhưng nếu con người ngưng thở trong vài phút đã có thể dẫn đến tử vong. 9 Hàng ngày, một người trung bình phải hít, thở khoảng trên dưới 15 kg không khí để phục vụ cho sự sống. Yêu cầu đối với không khí đó là sự trong sạch của nó. Thời xa xưa nếu không kể đến các hiện tượng thiên nhiên xảy ra như động đất, núi lửa, bão cát sa mạc hay dịch phấn hoa thì môi trường thiên nhiên vốn là trong sạch, yên tĩnh, không bị ô uế. Nó rất thuận lợi và tiện nghi cho con người cũng như các loài sinh vật khác. Một cách tương đối, có thể coi không khí đó là “không khí sạch”. Trong giáo trình này, kể từ đây chúng ta thống nhất gọi không khí sạch là không khí để tiện sử dụng. Không khí là hỗn hợp của không khí khô và hơi nước. Người ta cũng có thể gọi không khí nêu trên là không khí ẩm vì thành phần của chúng ngoài các chất khí ra, chúng còn chứa một lượng hơi nước nhất định tuỳ thuộc vào nhiệt độ và áp suất của khí quyển. Ở điều kiện bình thường không khí chưa bị ô nhiễm có các thành phần chính sau đây: Bảng 1. 1. Thành phần các chất trong không khí khô chưa bị ô nhiễm Tên chất Công thức phân tử Tỷ lệ theo thể tích Tổng trọng lượng trong khí quyển (Triệu tấn) Nitơ N2 78,09 3.850.000.000 Oxy O2 20,91 1.180.000.000 Argon Ar 0,93 65.000.000 Cacrbon dioxit CO2 0,032 2.500.000 Neon Ne 18ppm (*) 64.000 Heli He 5,2 “ 3.700 Metan CH4 1,3 “ 3.700 Kripton Kr 1,0 “ 15.000 Hydro H2 0,5 “ 180 Nitơ ôxit N2O 0,25 “ 1.900 Cacrbonmonoxít CO 0,10 “ 500 Ôzon O3 0,02 “ 200 Sulfur dioxit SO2 0,001 “ 11 Nitơ dioxit NO2 0,001 “ 8 Ghi chú: (*) 1 ppm = 0,0001 % thể tích; 1 ppm = M/22,4 mg/m3 10 hoặc 1 mg/m3 = 22,4/M. Trong đó: M là phân tử lượng của chất khí; 22,4 là thể tích (tính bằng lít) của một mole chất khí ở điều kiện tiêu chuẩn (0oC và 1 atm). Như đã trình bày ở trên, ngoài các thành phần khô nêu trên mà người ta thường gọi là không khí khô, trong không khí còn chứa một lượng hơi nước nhất định. Thông thường hơi nước tồn tại trong không khí dưới dạng “hơi quá nhiệt”, tức là chúng ở trạng thái chưa bão hoà. Không khí có thể nhận thêm hơi nước để trở về trạng thái bão hoà. Nồng độ bão hoà của hơi nước trong không khí phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Lượng hơi nước bão hịa theo nhiệt độ có thể tham khảo bảng 1.2 sau đây: Bảng 1.2. Nồng độ bão hoà hơi nước phụ thuộc vào nhiệt độ Nhiệt độ (toC) Nồng độ hơi nước bão hoà (%) 0 10 20 25 30 0,6 1,2 2,3 3,1 4,2 Lượng hơi nước chứa trong không khí có ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề ô nhiễm môi trường. Cùng với các yếu tố khác của khí quyển, chúng có thể là môi trường tạo nên các phản ứng hoá học giữa các chất ô nhiễm với nhau đặc biệt là với các chất khí có tính “háo nước” dễ tạo thành các axit, đây là nguyên nhân tạo nên các trận mưa axit mà chúng ta thường nhắc đến. 1.2.2. Các tác nhân gây ô nhiễm không khí Ở trên chúng ta đã đề cập đến khái niệm không khí sạch, như vậy : Thế nào là không khí bị ô nhiễm? Có thể hiểu một cách tương đối như sau: Bên cạnh các thành phần chính của không khí, bất kỳ một chất nào ở dạng rắn, lỏng, khí được thải vào môi trường không khí với nồng độ vừa đủ gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người, gây ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng, phát triển của động, thực 11 vật, phá huỷ vật liệu, làm giảm cảnh quan môi trường đều gây ô nhiễm môi trường, hay nói khác đi là không khí đó đã bị ô nhiễm. Ô nhiễm không khí có thể là thể pha trộn của các thể rắn, lỏng, khí. Những thể mà chúng được phân tán rất nhanh nhờ các điều kiện về khí hậu. Khi xảy ra hiện tượng giảm áp (áùp thấp nhiệt đới) các khối không khí chuyển động làm cho các chất gây ô nhiễm trở nên đậm đặc, thảm hoạ ô nhiễm có thể xảy ra. Tương tự như vậy, các chất vô hại dưới tác dụng của áp xuất sẽ bốc lên và có thể trở thành chất gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường không khí khi chúng kết hợp với chất khác cùng có trong môi trường không khí. Các nhân tố góp phần tạo nên ô nhiễm không khí bao gồm cả nhân tố tự nhiên và do con người. Các nhân tố tự nhiên bao gồm các quá trình tự nhiên như: động đất, núi lửa, bão cát sa mạc, cháy rừng, sĩng thần hay dịch phấn hoa và quá trình thối rữa của động và thực vật. Thông thường, các nhân tố tự nhiên thường xảy ra ở xa ngoài tầm kiểm soát của con người. Các nhân tố ô nhiễm do con người tạo ra thì dễ kiểm soát hơn. Chất gây ô nhiễm do con người tạo ra thường phát sinh từ quá trình hoạt động cơng nghiệp, giao thơng vận tải, nơng nghiệp, dịch vụ thương mại, phá rừng và kể cả các hoạt động trong chiến tranh gây ra. Chất ô nhiễm không khí do con người tạo ra về tổng quan có thể chia làm các dạng sau: Ơ nhiễm do bụi, hơi khí độc, nhiệt thừa, mùi hơi, chất phĩng xạ và các vi sinh vật. 1.3. MỘT SỐ HIỂM HOẠ VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1.3.1. Trên thế giới Lịch sử nhân loại đã xảy ra khá nhiều hiểm hoạ về ô nhiễm không khí. Có thể kể đến thảm hoạ đầu tiên xảy ra trong thế kỷ 20 do ô nhiễm môi trường không khí gây ra là khí thải công nghiệp thải ra gây nên hiện tượng “nghịch đảo nhiệt” kìm hãm không cho khí thải phát tán lên cao, gây ra hiện tượng đầu độc ở thành phố thuộc thung lũng Manse của Bỉ vào năm 1930 và cũng tương tự như vậy ở dọc thung lũng Monongahela vào năm 1948. Trong các thảm hoạ này làm cho hàng trăm người chết và rất nhiều người khác bị ảnh hưởng đến sức khỏe. Hiện tượng nghịch đảo đã làm tăng nồng độ hơi khí độc gây ngạt thở tại thủ đô London nước Anh, làm chết và bị thương 4.000 đến 5.000 người. Tại nước Mỹ vào tháng 8 năm 1969 không khí ô nhiễm bị “tù hãm” lâu ngày đã bao phủ từ miền Chicago và Milwankee tới New Orleans và Philadelphia gây rất 12 nhiều thiệt hại. Thảm hoạ lớn nhất do ô nhiễm không khí xảy ra trong thời gian gần đây nhất, đó là vụ rò rỉ khí MIC (khí Metyl–iso–cyanate) của liên hiệp sản xuất phân bón ở Bhopal thuộc Ấn Độ vào năm 1984. Khoảng trên 2 triệu người đã bị nhiễm độc, trong đó có 5.000 người chết và 50.000 người bị nhiễm độc trầm trọng, rất nhiều người bị mù… Khí MIC là loại khí độc được dùng trong thuốc trừ sâu. Nó tác dụng với nước rất nhanh, thâm nhập vào đường hô hấp gây nên bệnh phổi phù thũng. Rất nhiều người ở Bhopal đã chết vì phổi của họ chứa đầy nước. Cứ 3 trẻ em mà mẹ của chúng có thai trong thời gian đó thì chỉ có một em được sống sót. Rất nhiều em sinh ra bị dị tật. Thực vật cũng bị ảnh hưởng nghiêm trọng, ở phạm vi 3,5 km2 bao quanh nhà máy, cây cối đều bị chết hoặc vàng lá, năng suất thu hoạch của các loại cây ăn trái, củ rất thấp. Thành phố Mexico, thủ đô của Mexico với 20 triệu dân là thành phố đông dân nhất thế giới và cũng là nơi ô nhiễm môi trường không khí vào loại bậc nhất thế giới. Tháng 3 năm 1992, dân chúng thành phố đã trải qua những ngày rất khó khăn do trên 2,5 triệu chiếc xe hơi và khoảng 30 ngàn xí nghiệp công nghiệp hoạt động thải vào môi trường lượng hơi khí độc, bụi và mùi hôi rất lớn. Theo thống kê cho thấy mỗi năm khoảng 4,3 triệu tấn chất thải độc hại thải vào môi trường đã làm cho nồng độ Ôzon cao hơn tiêu chuẩn cho phép 3 lần. Thành phố đã phải áp dụng biện pháp khẩn cấp là trường học phổ thông phải đóng cửa, giảm bớt giờ sinh hoạt và làm việc của người lớn. Tạm ngừng hoạt động của 1 triệu ô tô, hàng trăm nhà máy, xí nghiệp công nghiệp phải ngừng sản xuất hoặc hoạt động với 3/4 công suất nhằm giảm lượng hơi khí độc thải vào khí quyển. Chắc chúng ta hẳn còn nhớ thảm hoạ nhà máy điện nguyên tử Trernobưn của Ucraina (thuộc Liên Xô cũ) vào năm 1984. Hậu quả của thảm hoạ này không chỉ gây ảnh hưởng ngay khi xảy ra mà nó còn tiềm ẩn và gây ảnh hưởng rất lâu dài cho đến nay vẫn chưa khắc phục được. Toàn thế giới đều quan tâm đến tai hoạ này. Phải mất hàng chục tỷ dollar mới có thể khắc phục hậu quả này. Ô nhiễm không khí cùng với việc khai thác tài nguyên không hợp lý, chặt phá rừng bừa bãi…, làm cho tầng ơzon bị thủng, gây nên hiệu ứng nhà kính và đặc biệt là