2. Nội dung 2
Chương 1: Khí quyển và hóa học khí quyển
Chương 2: Nguồn gốc và tác hại của ô nhiễm không
khí
Chương 3: Bụi trong khí quyển
Chương 4: Các chất ô nhiễm không khí vô cơ
Chương 5: Các chất ô nhiễm không khí hữu cơ
Chương 6: Khói quang hóa
3. Sách 3
Sách giáo trình
[1] Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải,
Tập 1, Ô nhiễm không khí và tính toán khuếch tán chất ô
nhiễm, NXB KHKT, 2000.
Sách tham khảo
[2] J.H. Seinfeld and S.N. Pandis, Atmospheric Chemistry
and Physics: From Air Pollution to Climate Change, 2nd
Edition, John Wiley & Sons, 2006.
[3] S.E. Manahan, Environmental chemistry, 7th Edition,
Lewis, 2000.
[4] C.N. Hewitt and A.V. Jackson, Atmospheric Science for
Environmental Scientists, Willey - Blackwell, 2010.
4. Hóa học môi trường không khí 4
Chương 1: Khí quyển và hóa học khí quyển
1.1. Giới thiệu về khí quyển và hóa học khí quyển
1.2. Tầm quan trọng của khí quyển
1.3. Tính chất vật lý của khí quyển
1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí
1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu
1.6. Phản ứng trong khí quyển
5. Hóa học môi trường không khí 5
Chương 2: Nguồn gốc và tác hại của ô nhiễm không
khí
2.1. Nguồn gốc ô nhiễm không khí
2.2. Tác hại ô nhiễm không khí
6. Hóa học môi trường không khí 6
Chương 3: Bụi trong khí quyển
3.1. Bụi trong khí quyển
3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển
3.3. Các quá trình vật lý của sự hình thành bụi
3.4. Các quá trình hóa học của sự hình thành bụi
3.5. Cấu tạo của bụi vô cơ và các bụi hữu cơ
7. Hóa học môi trường không khí 7
Chương 4: Các chất ô nhiễm không khí vô cơ
4.1. Các khí ô nhiễm vô cơ
4.2. Quá trình phát sinh và kiểm soát CO
4.3. Quá trình phát sinh SO2 và Các phản ứng với
SO2 trong khí quyển
4.4. NOx trong khí quyển
4.5. Sự chuyển hóa và hiện tượng biến đổi các chất
khí vô cơ trong khí quyển
8. Hóa học môi trường không khí 8
Chương 5: Các chất ô nhiễm không khí hữu cơ
5.1. Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển
5.2. Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên
5.3. Các hợp chất chứa oxi
5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, lưu huỳnh,
Nito
9. Hóa học môi trường không khí 9
Chương 6: Khói quang hóa
6.1. Giới thiệu tổng quan về sự hình thành khói
quang hóa
6.2. Sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa
6.3. Các phản ứng hình thành khói quang hóa của các
hợp chất hữu cơ trong khí quyển
6.4. Các sản phẩm vô cơ từ khói quang hóa
6.5. Ảnh hưởng của khói quang hóa
10. Hóa học môi trường không khí 10
Đánh giá
Điểm phần hóa khí: 30%
Bài tập (trên lớp + về nhà): 40%
• Làm 6 bài (lấy 5 bài điểm cao nhất)
Bài thi cuối kỳ: 60%
• Đề mở
Ghi chú:
Sinh viên đi học mang theo để làm bài tập
Máy tính bỏ túi
Giấy trắng
12. Nội dung 2
Chương 1: Khí quyển và hóa học khí quyển
1.1. Giới thiệu về khí quyển và hóa học khí quyển
1.2. Tầm quan trọng của khí quyển
1.3. Tính chất vật lý của khí quyển
1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí
1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu
1.6. Phản ứng trong khí quyển
17. 1.1. Giới thiệu 7
Khí quyển
photographed by the crew of the International Space Station while space
shuttle Atlantis on the STS-129 mission was docked with the station
18. 1.1. Giới thiệu 8
Cấu trúc khí quyển
Tầng nhiệt
Tầng giữa
Tầng bình lưu
Tầng đối lưu
Tầng ngoài
EXOPHERE
20. 1.1. Giới thiệu 10
Tầng đối lưu:
7-17 km (ở 2 vùng cực là 7–10 km)
Nhiệt độ giảm theo độ cao đến -50 °C.
Không khí chuyển động theo chiều thẳng
đứng và nằm ngang rất mạnh.
Các hiện tượng thời tiết diễn ra ở tầng đối
lưu.
21. 1.1. Giới thiệu 11
Tầng bình lưu:
Từ tầng đối lưu đến
khoảng 50 km
Nhiệt độ tăng theo độ cao
đến 0 °C.
Không khí chuyển động
theo chiều ngang là
chính, rất ổn định.
Tầng này chứa ozone
(ozone là một phần rất
nhỏ tính theo thể tích).
22. 1.1. Giới thiệu 12
Tầng giữa (tầng trung lưu):
Từ khoảng 50 km đến 85 km,
Nhiệt độ giảm theo độ cao đạt đến -75 °C.
23. 1.1. Giới thiệu 13
Tầng nhiệt (tầng điện li):
Từ 85 km đến khoảng 640
km,
Nhiệt độ tăng theo độ cao
lên đến 2.000 °C hoặc hơn.
Phản xạ sóng vô tuyến.
Tại đây, ôxy, nitơ, hơi
nước, CO2, … bị phân tách
thành các nguyên tử và ion
như NO+, O+, O2
+, NO3
-,
NO2
-.
24. 1.1. Giới thiệu 14
Tầng ngoài (tầng thoát ly):
Từ 500–1.000 km đến 10.000 km,
Nhiệt độ tăng theo độ cao lên đến 2.500 °C.
Không khí loãng, nhiệt độ cao.
Các phân tử và nguyên tử chuyển động với
tốc độ cao và thoát khỏi sức hút Trái Đất đi
vào vũ trụ.
25. 1.2. Tầm quan trọng của khí quyển 15
Vai trò của khí quyển
Cung cấp không khí
Bảo vệ Trái Đất
Điều hòa nhiệt độ
Là nơi diễn ra thời tiết và khí hậu
26. 1.2. Tầm quan trọng của khí quyển 16
Cung cấp không khí
Oxy
Con người
Động vật
Các quá trình oxy hóa
CO2
Quang hợp cây xanh
Nitơ oxit
Thực vật
Hơi nước
27. 1.2. Tầm quan trọng của khí quyển 17
Cung cấp không khí
Không khí có ý nghĩa vô cùng to lớn đối với con
người
Trong 1 ngày con người cần khoảng:
1.4 kg thức ăn
1.8 – 2.5 lít nước uống
14 kg (tương đương 12 m3 không khí)
Con người có thể:
Nhịn ăn đến 2 tuần
Nhịn uống 2 đến 4 ngày
Nhưng không thể nhịn thở vài phút
28. 1.2. Tầm quan trọng của khí quyển 18
Cung cấp không khí
Người ta có thể:
Đun sôi nước
Nấu chín thức ăn
Nhưng phải thở không khí xung quanh
Không khí có vai trò quan trọng đối với con người
Nhu cầu không khí
Trạng thái lít/phút m3/ngày kg/ngày
Nghỉ ngơi 7.4 10.6 12
Lao động nhẹ 28 40.4 45
Lao động nặng 43 62.0 69
29. 1.2. Tầm quan trọng của khí quyển 19
Bảo vệ Trái Đất
Ngăn chặn bức xạ có hại
Tia X
Tia UV
Ngăn chặn thiên thạch (sao băng)
Ngăn chặn các hạt mang điện tích từ bão mặt trời
Là nơi chứa và phân hủy các chất ô nhiễm
30. 1.2. Tầm quan trọng của khí quyển 20
Ngăn chặn bức xạ
31. 1.2. Tầm quan trọng của khí quyển 21
Điều hòa nhiệt độ
32. 1.2. Tầm quan trọng của khí quyển 22
Là nơi diễn ra thời tiết và khí hậu
33. 1.2. Tầm quan trọng của khí quyển 23
Là nơi diễn ra thời tiết và khí hậu
34. 1.3. Tính chất vật lý của khí quyển 24
Thành phần không khí
Không khí được cấu tạo từ nhiều
khí khác nhau
Nitơ: 78.1% thể tích
Oxy: 20,9%
Argon: 0,9%
CO2: dao động, khoảng 0,035%
Hơi nước: không cố định
Và một số chất khí khác.
35. 1.3. Tính chất vật lý của khí quyển 25
Thành phần không khí
Nồng độ các khí trong khí quyển thay đổi liên tục
theo
Thời gian,
Không gian,
Vị trí địa lý
Do các nguyên nhân:
Điều kiện phát thải,
Phát tán
Quá trình sa lắng
Biến đổi hóa học
36. 1.3. Tính chất vật lý của khí quyển 26
Thành phần không khí
Biểu diễn nồng độ:
Theo phần thể tích hoặc mole
• % thể tích
• ppm (part per million - phần triệu)
• ppb (part per billion)
• ppt (part per trillion)
Theo khối lượng hoặc mole
• g/m3, mg/m3, µg/m3
• mole/m3
37. 1.3. Tính chất vật lý của khí quyển 27
Thành phần không khí
Chuyển đổi giữa mg/m3 và ppm
𝐶(𝑝𝑝𝑚) =
𝐶 𝑚𝑔 𝑚3
× 22.4
𝑀
×
𝑡 + 273.15
273.15
Trong đó:
• t: nhiệt độ (oC)
• M: khối lượng phân tử (kg/kmole)
38. 1.3. Tính chất vật lý của khí quyển 28
Thành phần không khí sạch
39. 1.3. Tính chất vật lý của khí quyển 29
Áp suất khí quyển
Càng lên cao thì không khí càng loãng (áp suất
càng giảm)
Hơn 99% khối lượng toàn bộ khí quyển tập trung ở
độ cao dưới 30 km
So với bán kính Trái Đất (6400 km)
Khối lượng khí quyển 5.14 ×1018 kg
So với khối lượng Trái Đất (5.97× 1024)
40. 1.3. Tính chất vật lý của khí quyển 30
Áp suất khí quyển
Áp suất tại độ cao h (m) và nhiệt độ T (oK)
𝑃ℎ = 𝑃0𝑒−
𝑀𝑔ℎ
𝑅𝑇
Trong đó:
P0: áp suất khí quyển tại mực nước biển (1 atm)
M: khối lượng mol không khí (0.02897 kg/mol)
g: gia tốc trọng trường (9.81 m/s2)
R: hằng số khí (8.314 J/(mol.K))
41. 1.3. Tính chất vật lý của khí quyển 31
Nhiệt độ không khí
Thay đổi theo các tầng của khí quyển
Việc phân chia các tầng của khí quyển cũng dựa
trên sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao
42. 1.3. Tính chất vật lý của khí quyển 32
Áp suất và nhiệt độ không khí
43. 1.3. Tính chất vật lý của khí quyển 33
Nhiệt độ không khí ở tầng đối lưu
Độ giảm nhiệt độ theo độ cao
𝑑𝑇
𝑑ℎ
= −9.8 𝑜
𝐶/𝑘𝑚
Nhiệt độ độ không khí tại mực nước biển lấy to =
25 oC (288.15 oK)
44. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 34
Khí quyển bình thường
Nhiệt độ không khí giảm theo chiều cao
Không khí nóng chuyển động thẳng đứng lên trên
và tạo ra vùng áp suất thấp
Không khí lạnh chuyển động xuống và chuyển
động ngang vào vùng áp suất thấp
Không khí xáo trộn theo cả phương ngang và
phương đứng
Tạo điều kiện cho các chất ô nhiễm khuếch tán
45. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 35
Khí quyển bình thường
46. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 36
Nghịch đảo nhiệt
Khi bị nghịch nhiệt:
Nhiệt độ không khí lớp trên cao hơn lớp dưới
Khối không khí lạnh bên dưới “không” chuyển động
lên trên được
Chuyển động theo phương thẳng đứng và cả phương
ngang bị giới hạn
Chất ô nhiễm tích tụ và khuếch tán chậm theo
phương ngang
47. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 37
Nghịch đảo nhiệt – Temperature inversion
48. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 38
Các nguyên nhân gây nghịch đảo nhiệt
Làm lạnh lớp không khí từ bên dưới
Làm nóng lớp không khí từ bên trên
Chuyển động của dòng không khí nóng bên trên
hoặc dòng không khí lạnh bên dưới
49. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 39
Làm lạnh lớp không khí từ bên dưới
Nghịch nhiệt bức xạ - Radiation inversion
Từ nửa đêm đến sáng sớm
Kéo dài đến vài ngày ở vùng có khí hậu lạnh
50. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 40
Nghịch nhiệt bức xạ - Radiation inversion
51. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 41
Làm nóng lớp không khí từ bên trên
Nghịch nhiệt lắng chìm – Subsidence inversion
Những vùng có áp suất cao
Mây che phủ bầu trời và hấp thụ ánh sáng Mặt Trời
Khối không khí nặng chìm xuống và tăng nhiệt độ
52. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 42
Nghịch nhiệt lắng chìm – Subsidence inversion
53. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 43
Chuyển động của dòng không khí nóng bên trên hoặc
dòng không khí lạnh bên dưới
Nghịch nhiệt biên – Frontal inversion
Chuyển động của dòng không khí lạnh bên dưới lớp
không khí ấm
Chuyển động của dòng không khí ấm bên trên lớp
không khí lạnh
54. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 44
Nghịch nhiệt biên – Frontal inversion
55. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 45
Chuyển động của dòng không khí lạnh bên dưới lớp
không khí ấm
Nghịch nhiệt thung lũng – Valley temperature
inversion
Nghịch nhiệt đại dương – Ocean/marine inversion
Không khí lạnh từ vùng cao tràn xuống thung lũng
Tạo thành lớp không khí lạnh nằm dưới lớp không
khí ấm
Nếu có ngưng tụ (sương giá) xảy ra thì nghịch nhiệt
càng trở nên nghiêm trọng
56. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 46
Nghịch nhiệt thung lũng – Valley temperature inversion
57. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 47
Nghịch nhiệt đại dương – Ocean/marine inversion
58. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 48
Chuyển động của dòng không khí ấm bên trên lớp
không khí lạnh
Dòng không khí phía khuất gió của sườn núi thổi
xuống chân núi
Dòng không khí ấm lên và len vào lớp không khí
lạnh trên mặt đất
Nghịch nhiệt có thể kéo dài
59. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 49
Chuyển động của dòng không khí ấm bên trên lớp
không khí lạnh
60. 1.4. Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 50
Chuyển động của dòng không khí ấm bên trên lớp
không khí lạnh
61. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 51
Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu
Thời tiết
Khí hậu
Vi khí hậu
62. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 52
Thời tiết - Weather
Là sự biến thiên của trạng thái khí quyển trong
ngắn hạn
Bao gồm 7 yếu tố chính:
Nhiệt độ - temperature
Mây - clouds
Gió - winds
Độ ẩm - humidity
Tầm nhìn xa – horizontal visibility
Mưa – type and quatity of precipitation
Áp suất khí quyển – atmospheric pressure
63. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 53
Thời tiết - Weather
64. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 54
Khí hậu - Climate
Là xu hướng và biến thiên dài hạn của thời tiết trên
một khu vực địa lý
Tùy thuộc vào khu vực
Thay đổi theo mùa
Gió mùa có ảnh hưởng rất lớn đến khí hậu
Gió ấm và ẩm từ đại dương mang theo nhiều hơi
nước → mùa mưa
Gió lạnh và khô → mùa khô
65. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 55
Khí hậu toàn cầu
66. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 56
Khí hậu toàn cầu
67. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 57
Khí hậu toàn cầu
68. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 58
Khí hậu toàn cầu
69. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 59
Khí hậu toàn cầu
70. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 60
Vi khí hậu
Là một vùng khí quyển địa phương có khí hậu khác
biệt với xung quanh.
Khu vực có thể nhỏ từ vài mét vuông hay các khu
vực rộng lớn hơn
Một số nguyên nhân tạo ra vi khí hậu:
Hấp thu nhiệt và sức gió
Rừng cây rậm rạp
Hướng dốc
Đô thị
71. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 61
Hấp thu nhiệt và sức gió
Rất gần mặt đất, vận tốc gió rất thấp
Ban ngày
Mặt đất nhận năng lượng mặt trời và làm ấm lớp
không khí bề mặt (vài cm) và lớp đất rất mỏng bề mặt
Ban đêm
Mất nhiệt từ mặt đất và cây cối làm nhiệt độ bề mặt
lạnh hơn so với lớp không khí trên cao 2 m
Dẫn đến đọng sương trên đất và lá cây, tạo môi
trường ẩm
Sáng hôm sau sương bay hơi và giữ cho nhiệt độ gần
bề mặt không tăng cao
72. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 62
Hấp thu nhiệt và sức gió
73. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 63
Rừng cây rậm rạp
Vận tốc gió gần bằng không
Đối lưu và khuếch tán rất hạn chế
Tầng trên của cây hấp thu gần như hoàn toàn bức
xạ mặt trời
Mặt đất và tầng dưới có nhiệt độ rất ổn định
Thoát hơi nước không phải từ bay hơi bề mặt mà từ
thoát hơi nước của lá cây
Tất cả yếu tố này tạo thành một môi trường có
nhiệt độ và độ ẩm rất phù hợp cho nhiều sinh vật.
74. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 64
Rừng cây rậm rạp
75. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 65
Hướng dốc ở bắc bán cầu
Đất có sườn dốc hướng về phía nam
Nhận nhiều năng lượng mặt trời hơn
Cây cối phát triển tốt hơn và nhanh hơn
Mùa trồng trọt có thể dài hơn, năng suất tốt hơn
Đất có sườn dốc hướng về phía Bắc
Nếu vùng đất có mùa trồng trọt kéo dài, thì điều kiện
nông nghiệp tốt hơn do
• Ít bị thời tiết khắc nghiệt
• Ít bị mất nước do bay hơi và thoát hơi qua lá cây
76. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 66
Hướng dốc
77. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 67
Hướng dốc
78. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 68
Đô thị
Đá, bê tông, và nhựa đường ở đô thị hấp thu năng
lượng mặt trời rất mạnh và bức xạ trở lại khí quyển
Nước mưa không được chứa trên mặt đất và trong
ao hồ, mà được thoát đi nhanh nhất và hiệu quả
nhất có thể
Hoạt động con người thải ra nhiệt và các khí nhà
kính
Tạo thành một “vòm nhiệt” (heat dome) và biến
đô thị ở thành một “đảo nhiệt” (heat island)
79. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 69
Đô thị
Dòng không khí nóng ở đô thị chuyển động lên cao
Tạo ra luồng gió nhẹ từ các khu vực xung quanh đến
Tạo ra hiệu ứng nhà kính cục bộ
So với vùng xung quanh, vi khí hậu đô thị:
Nóng hơn,
Nhiều sương mù hơn,
Nhiều thời gian bị mây che phủ hơn
Nhiều mưa hơn dù ít ẩm hơn
80. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 70
Vi khí hậu đô thị
81. 1.5. Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 71
Vi khí hậu đô thị
82. 1.6. Phản ứng trong khí quyển 72
Phản ứng trong khí quyển
Các quá trình hóa học chính
Các quá trình quang hóa
Ion trong khí quyển
Hydroxyl radical
Phản ứng acid-base
Phản ứng của oxy
Phản ứng của nitơ
Phản ứng của CO2
Nước trong khí quyển
83. 1.6. Phản ứng trong khí quyển 73
Các quá trình hóa học chính của khí quyển
84. 1.6. Phản ứng trong khí quyển 74
Các quá trình quang hóa
Quá trình quang hóa bắt đầu khi phân/nguyên tử
khí nhận năng lượng bức xạ và chuyển sang trạng
thái kích thích và bắt đầu thực hiện các quá trình
khác:
M + hν → M*
Ground
state
Singlet
state
Triplet
state
85. 1.6. Phản ứng trong khí quyển 75
Các quá trình diễn ra sau đó:
Physical quenching – làm nguội vật lý
O2* + M → O2 + M (higher translational energy)
Dissociation – phân ly
O2* → O + O
Direct reaction with another species – phản ứng trực tiếp
với các phần tử khác
O2* + O3 → 2O2 + O
Luminescence – phát quang
NO2* → NO2 + hν
Intermolecular energy transfer – trao đổi năng lượng giữa
các phân tử
O2* + Na → O2 + Na*
86. 1.6. Phản ứng trong khí quyển 76
Các quá trình diễn ra sau đó (tt):
Intramolecular energy transfer - trao đổi năng lượng
nội phân tử
XY* → XY†
Spontaneous isomerization – đồng phân hóa
Photoionization – ion quang hóa
N2* → N2
+ + e-
87. 1.6. Phản ứng trong khí quyển 77
Ion trong khí quyển
Vành đai bức xạ Van Allen
protons
electrons
Axis of
magnetic field
Earth
Inner belt
Outer belt
88. 1.6. Phản ứng trong khí quyển 78
Hydroxyl radical
Là phần tử trung
gian phản ứng
quan trọng nhất
89. 1.6. Phản ứng trong khí quyển 79
Phản ứng acid-base
Khí quyển tự nhiên có tính acid nhẹ
Do CO2 trong khí quyển
Khí quyển ô nhiễm có thể có tính acid cao
Do SO2 và NO2 trong khí quyển tạo thành acid mạnh
H2SO4 và HNO3
Quá trình trung hòa nhờ Ca(OH)2 dạng bụi rắn và
NH3 dạng khí trong khí quyển
Ca(OH)2(s) + H2SO4(aq) → CaSO4(s) + 2H2O
NH3(aq) + HNO3(aq) → NH4NO3(aq)
NH3(aq) + H2SO4(aq) → NH4HSO4(aq)
96. Chương 5: Nguồn gốc và tác hại 2
Nguồn gốc, tác hại và ảnh hưởng của các chất ô
nhiễm không khí
2.1. Nguồn gốc các chất ô nhiễm không khí
2.2. Tác hại của các chất ô nhiễm không khí
97. 2.1. Nguồn gốc các chất ô nhiễm không khí 3
Nguồn gốc
2.1.1. Nguồn tự nhiên
2.1.2. Nguồn nhân tạo
98. 2.1.1. Nguồn tự nhiên 4
Nguồn tự nhiên của các chất ô nhiễm không khí
Núi lửa
Cháy rừng
Bão cát
Đại dương
Thực vật
Vi sinh vật
Chất phóng xạ
Từ vũ trụ
99. 2.1.1. Nguồn tự nhiên 5
Núi lửa
Tro bụi, SO2, H2S, CH4
Tác động môi trường nặng nề và lâu dài
100. 2.1.1. Nguồn tự nhiên 6
Cháy rừng
Khói, tro, bụi, hydrocacbon, SO2, CO và NOx
101. 2.1.1. Nguồn tự nhiên 7
Bão cát
Đất khô, hoang mạc, sa mạc
Ô nhiễm bụi
103. 2.1.1. Nguồn tự nhiên 9
Thực vật và vi sinh vật
Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi – hydrocacbon
Bào tử thực vật, nấm
Phấn hoa
Vi khuẩn và bào tử
105. 2.1.1. Nguồn tự nhiên 11
Từ vũ trụ
Bụi vũ trụ, thiên thạch, bụi Mặt Trời
106. 2.1.2. Nguồn nhân tạo 12
Nguồn nhân tạo của các chất ô nhiễm không khí
Đốt nhiên liệu
Chế biến gỗ
Gang thép
Luyện kim màu
Xi măng
Hóa chất
Lọc dầu
107. 2.1.2. Nguồn nhân tạo 13
Đốt nhiên liệu
Nhà máy nhiệt điện
Phương tiện giao thông
Lò hơi
Đun nấu
Đốt rác
108. 2.1.2. Nguồn nhân tạo 14
Đốt nhiên liệu
Muội than, CO,
Hydrocarbon hoặc hydrocarbon bị oxy hóa 1 phần
109. 2.1.2. Nguồn nhân tạo 15
Chế biến gỗ
Bụi gỗ từ quá trình cưa, khoan, chà nhám,…
VOCs, mùi từ quá trình dán, sơn
110. 2.1.2. Nguồn nhân tạo 16
Gang thép
Phát sinh:
Vận chuyển, sàng chọn,
nghiền quặng
Thiêu kết
Lò cao
Chất ô nhiễm:
Bụi với cỡ hạt từ 10 – 100 µm
Khói nâu từ hạt oxit sắt rất
mịn
SO2, CO, F
111. 2.1.2. Nguồn nhân tạo 17
Luyện kim màu
Luyện đồng và kẽm
Thải SO2 và bụi
112. 2.1.2. Nguồn nhân tạo 18
Xi măng
Ô nhiễm bụi từ:
Vận chuyển nguyên liệu
Sấy và nung (thải SO2)
Nghiền và trữ
113. 2.1.2. Nguồn nhân tạo 19
Lọc dầu
Hydrocarbon rò rỉ từ các
khe hở
Khí thải từ lò nung, vòi
đốt của quá trình chưng
cất: chứa SO2
Khí H2S và SO2 từ tháp
chưng cất
Bụi từ quá trình hoàn
nguyên xúc tác
114. 2.1.2. Nguồn nhân tạo 20
Hóa chất
Sản xuất axit sunfuric
Sản xuất axit nitric
Sản xuất lưu huỳnh
Sản xuất phân bón
Sản xuất giấy
Sản xuất đồ nhựa
121. 2.2. Tác hại của các chất ô nhiễm không khí 27
Tác hại và ảnh hưởng
2.2.1. Đối với con người
2.2.2. Đối với động vật
2.2.3. Đối với thực vật
2.2.4. Đối với vật liệu
122. 2.2.1. Đối với con người 28
Tác hại của các chất ô nhiễm không khí đối với con
người
Carbon monoxide - CO
Nitrogen oxides - NOx
Sulfur dioxide – SO2
Hydrogen sulfur - H2S
Chlorine - Cl2
Ammonia – NH3
Ozone – O3
Bụi
123. 2.2.1. Đối với con người 29
Carbon monoxide – CO
Là một loại khí độc do có phản ứng mạnh với
Hemoglobin trong máu tạo ra COHb
Làm cho máu không vận chuyển được oxy do ái
lực của CO với hồng cầu gấp 200 lần so với O2
124. 2.2.1. Đối với con người 30
Nitrogen oxides - NOx
Có 7 oxit nitơ trong không khí, trong đó NO2 là
đáng chú ý nhất
Các oxit khác có tác động giống NO2
NO2 là chất chính trong phản ứng quang hóa
NO2 là sản phẩm cuối của quá trình đốt nhiên liệu
NO2 tác động đến mắt, mũi, cổ họng, phổi
125. 2.2.1. Đối với con người 31
Nitrogen oxides - NOx
Nồng độ (ppm) Thời gian tiếp xúc Tác động
≥ 500 48 h Chết người
300 - 400 2 – 10 ngày Viêm phổi và chết
150 – 200 3 – 5 tuần Viêm xơ cuống phổi
50 - 100 6 – 8 tuần Viêm cuống phổi và màng phổi
< 3 3 – 5 năm Bệnh hô hấp mãn tính
0.1 – 0.2 1 h Thay đổi sức cản đường hô hấp
126. 2.2.1. Đối với con người 32
Sulfur dioxide – SO2
Dễ hòa tan trong nước
Hấp thụ hoàn toàn ở phần trên của hệ hô hấp
Ảnh hưởng:
0.56 ppm: bắt đầu nhận biết được mùi
1 ppm: bắt đầu xuất hiện các bệnh lý của cơ thể
1 – 5 ppm: co thắt tạm thời cơ mềm khí quản
> 5 ppm: tiết nước nhầy, viêm tấy thành khí quản,
tăng sức cản, gây khó thở
10 ppm: đường hô hấp bị co thắt nghiêm trọng
127. 2.2.1. Đối với con người 33
Hydrogen sulfur - H2S
Khí không màu, dễ cháy, có mùi trứng ung
0.0005 – 0.13 ppm: ngưỡng nhận biết
10 – 20 ppm: chảy nước mắt, viêm mắt, tiết nước
nhầy, viêm toàn bộ tuyến hô hấp
≥ 150 ppm: tê liệu cơ quan khứu giác
128. 2.2.1. Đối với con người 34
Chlorine - Cl2
Có màu vàng xanh, mùi hăng cay
Gây tác hại đối với mắt, da, và đường hô hấp
Nồng độ (ppm) Tác hại
0.5 Có mùi nhẹ - không tác hại
1 – 3 Mùi khó chịu, gây chảy nước mắt – nước mũi, viêm
mắt, viêm mũi
6 Viêm cổ họng
30 Ho, đau cổ họng
40 – 60 Tiếp xúc từ 30 – 60 phút gây tổn thương phổi nghiêm
trọng
100 Có thể gây chết người
1000 Gây chết người sau vài nhịp thở
129. 2.2.1. Đối với con người 35
Ammonia – NH3
Tồn tại ở dạng lỏng hoặc khí
Khí không màu có mùi khai
Gây viêm da và đường hô hấp
Nồng độ (ppm) Tác hại
5 - 10 Nhận biết được
150 – 200 Gây khó chịu và cay mắt
400 – 700 Viêm mắt, mũi, tai, họng nghiêm trọng
≥ 2000 Da cháy bỏng, ngạt thở và tử vong trong vài phút
130. 2.2.1. Đối với con người 36
Ozone – O3
Là loại khí gây viêm đường hô hấp
Có khả năng xâm nhập trong phổi nhanh hơn SO2
Bệnh lý do ozone
Viêm mắt,
Chảy nước nhầy đường hô hấp,
Khô cổ họng,
Đau đầu
Rối loạn nhịp thở
131. 2.2.1. Đối với con người 37
Ảnh hưởng của bụi
Mắt và da
Hệ tiêu hóa
Hệ hô hấp
d > 10 µm : giữ lại do lông mũi
2 µm < d ≤ 10 µm : giữ lại do lớp màng nhầy
1 µm < d ≤ 2 µm : giữ lại trong phổi
d < 0.5 µm : thoát ra ngoài
132. 2.2.2. Đối với động vật 38
Tác hại đối với động vật
Tác hại của các chất ô nhiễm không khí đối với
động vật được nghiên cứu vì 2 lý do:
Vấn đề kinh tế với ngành chăn nuôi
Vấn đề sức khỏe con người khi sử dụng thực phẩm
Tác hại đối với động vật
Qua đường tiêu hóa do ăn cỏ, lá cây bị nhiễm độc
Qua đường hô hấp do hít thở: SO2, CO, HF, và bụi
133. 2.2.2. Đối với động vật 39
SO2
Gây tổn thương lớp mô trên cùng của bộ máy hô
hấp,
Gây bệnh phổi, khí thũng, và suy tim
CO: giống như đối với người
Suy giảm khả năng vận chuyển trao đổi oxy của
máu
HF
Gây viêm khí quản, viêm phổi
Gây chết
134. 2.2.3. Đối với thực vật 40
Tác hại đối với thực vật
Thực vật có độ nhạy cảm với ô nhiễm không khí
cao hơn so với con người và động vật.
Ảnh hưởng đối với thực vật phụ thuộc vào từng
loài
Thực vật tồn tại và phát triển là nhờ các quá trình
sinh hóa: quang hợp, hô hấp, thoát hơi nước
139. 2.2.3. Đối với thực vật 45
Tác hại đối với thực vật
Do ảnh hưởng đến quá trình quang hợp, hô hấp,
thoát hơi nước, bao gồm các triệu chứng:
Chậm tăng trưởng: quang hợp và hô hấp hạn chế,
Lá vàng úa hoặc bạc màu: không đủ diệp lục,
Chết từng bộ phận hoặc chết toàn bộ cây
140. 2.2.3. Đối với thực vật 46
Tác hại đến thực vật của các chất ô nhiễm
SO2
Bụi
Flo
Ozone
NO2
H2S
NH3 và HCl
Hydrocacbon
CO
Clo
141. 2.2.3. Đối với thực vật 47
SO2
SO2 tan trong nước tạo ra H2SO3:
Làm tổn thương màng tế bào
Gây ra các đốm nâu vàng trên lá
Suy giảm khả năng quang hợp
Cây chậm lớn, vàng úa, rồi chết
142. 2.2.3. Đối với thực vật 48
SO2
Chất gây hại đã từng xảy ra nhiều nhất trên thế giới
Ban ngày gây hại gấp 4 lần ban đêm (xâm nhập
thông qua khoang trao đổi khí)
Ion sulfite độc hơn ion sulfate 30 lần
Gây hại cục bộ:
Chỗ tổn thường không thể hồi phục
Những chỗ khác hoạt động bình thường
Không gây hại mãn tính
143. 2.2.3. Đối với thực vật 49
Bụi
Quang hợp
Giảm ánh sáng mặt trời
Bám trên lá
Trao đổi khí và thoát hơi nước
Bụi có chứa các chất độc hại khác
144. 2.2.3. Đối với thực vật 50
Hợp chất chứa flo
Là chất gây độc hại mãn tính
Tích tụ ở lá cây với nồng độ tăng dần
Ở mép lá có nồng độ lên đến 50 – 200 ppm
Tác hại ở nồng độ rất thấp: 0.1 ppb
Dấu hiệu: đầu và mép lá bị vàng úa
145. 2.2.3. Đối với thực vật 51
Ozone
Có thể thâm nhập vào lá cây cả ban ngày và ban
đêm (khi khoang trao đổi khí đóng kín)
Bắt đầu gây tác hại ở nồng độ 0.02 ppm
Dấu hiệu: mặt trên của lá xuất hiện những nốt sần
sùi lấm tấm màu vàng nâu hoặc trắng đục, do các tế
bào hình trụ ở dưới lớp biểu bì của lá bị dính kết lại
với nhau.
147. 2.2.3. Đối với thực vật 53
NO2
Tương tự như SO2
Ở 0.5 ppm: làm cho cây chậm phát triển
Ở 1 ppm: gây độc cấp tính
148. 2.2.3. Đối với thực vật 54
H2S
Gây hại đối với sự phát triển của mầm, chồi cây
Với loại cây chống chịu tốt, có thể chịu được nồng
độ H2S 400 ppm lên đến 5h mới gây tác hại rõ nét
H2S gây hại cho thực vật ít hơn cho người và động
vật
149. 2.2.3. Đối với thực vật 55
NH3 và HCl
Tương tự như SO2
Tác hại cấp tính
Không tích lũy mãn tính
Làm ngưng trệ quá trình quang hợp và gây ra bệnh
bạc, cháy lá
Ở nồng độ 2.5 ppm, HCl làm giảm rõ rệt quá trình
hô hấp của cây.
150. 2.2.3. Đối với thực vật 56
Hydrocacbon và CO
Các chất hydrocarbon thường gặp: etylen, axetylen,
propylene
Etylen ở nồng độ trên 5 ppm gây cháy mầm lá với
các loài phong lan và hoa
CO gây tác hại giống như etylen nhưng ở nồng độ
lớn hơn 500 ppm
151. 2.2.3. Đối với thực vật 57
Clo
Tương tự như SO2 và O3, nhưng mức độ độc hại
của Cl2 cao hơn gấp 3 lần so với SO2.
Clo gây bạc trắng lá cây do chất diệp lục bị phá hủy
Làm giảm mạnh quá trình quang hợp
Ở 0.1 ppm, Clo gây tác hại đối với thực vật sau 2h
tác động
152. 2.2.4. Đối với vật liệu 58
Tác hại của các chất ô nhiễm không khí đối với vật liệu
Vật liệu kim loại
Vật liệu xây dựng
Vật liệu sơn
Vật liệu dệt
Vật liệu điện, điện tử
Giấy, da thuộc, cao su
153. 2.2.4. Đối với vật liệu 59
Vật liệu kim loại
Han gỉ
SO2 là chất gây han gỉ rất mạnh đối với kim loại
Bụi cũng là chất gây han gỉ
• Bụi than, bụi xi măng chứa SO2 và vôi
• Bụi tinh thể muối ở biển
Mài mòn
Bụi mài mòn cơ học
154. 2.2.4. Đối với vật liệu 60
Vật liệu xây dựng
Tác động hóa học đối với vật liệu xây dựng có
nguồn gốc từ đá vôi
CO2, SO2
Tác động cơ học đối với đá, gạch, kính, sơn
Bụi
155. 2.2.4. Đối với vật liệu 61
Vật liệu sơn
Mài mòn
Bụi
Phản ứng hóa học
Phân hủy sơn
H2S làm hư màu sơn có chứa Pb
156. 2.2.4. Đối với vật liệu 62
Vật liệu dệt
Các vật liệu dệt như bông, len, sợi tổng hợp là
những vật liệu nhạy cảm với chất acid trong sản
phẩm cháy
SO2:
Làm giảm độ bền dẻo của sợi, vải
Phản ứng với thuốc nhuộm làm hư hỏng màu sắc
Bụi: làm quần áo bị đen, bẩn, mài mòn
157. 2.2.4. Đối với vật liệu 63
Vật liệu điện, điện tử
Bụi:
Bám trên công tắc tiếp xúc, tăng điện trở
Có thể chứa chất ăn mòn kim loại
Bụi cùng với nước làm giảm độ cách điện: gây ra
phóng điện trên đường dây cao thế
158. 2.2.4. Đối với vật liệu 64
Giấy, da thuộc, cao su
SO2
Gây tác hại mạnh tới da thuộc
Làm giảm độ bền, độ dai
Ozone
Làm cho cao su cứng giòn, giảm sức bền và nức nẻ
160. Nội dung 2
Chương 3: Bụi trong khí quyển
3.1. Bụi trong khí quyển
3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển
3.3. Các quá trình vật lý của sự hình thành bụi
3.4. Các quá trình hóa học của sự hình thành bụi
3.5. Cấu tạo của bụi vô cơ và các bụi hữu cơ
161. 3.1. Bụi trong khí quyển 3
Bụi trong khí quyển
Định nghĩa
Phân loại
Nguồn gốc
Tác hại
Tiêu chuẩn
162. 3.1. Bụi trong khí quyển 4
Định nghĩa
Định nghĩa của EPA:
“Bụi là hỗn hợp của các hạt rắn và giọt lỏng có kích
thước rất nhỏ. Bụi bao gồm nhiều thành phần khác nhau
như acids (nitrates, sulfates), chất hữu cơ, kim loại, đất
và các hạt cát”.
Là phần dễ nhìn thấy và rõ ràng nhất trong các dạng ô
nhiễm không khí cũng như chiếm tỉ trọng khá lớn trong
kiểm soát ô nhiễm không khí.
Thông thường bụi có kích thước < 100 µm, trong đó
kích thước từ 0.001 đến 10 µm thường tồn tại trong
không khí đô thị, nhà máy, đường cao tốc, và nhà máy
nhiệt điện
163. 3.1. Bụi trong khí quyển 5
Định nghĩa
Khái niệm Định nghĩa
Aerosol (bụi - sol khí) Những hạt với kích thước hạt keo trong khí quyển
Condensation aerosol
(bụi ngưng tụ)
Hình thành do quá trình ngưng tụ hoặc phản ứng của các
chất khí
Dispersion aerosol
(bụi phân tán)
Hình thành do quá trình nghiền, phun sương, hoặc phát tán
bụi
Fog (sương mù) Giọt nước với mật độ cao (làm giảm tầm nhìn)
Haze (mù) Chỉ trạng thái giảm tầm nhìn do bụi trong không khí
Mists (sương) Giọt chất lỏng trong không khí
Smoke (khói) Bụi do quá trình đốt cháy nhiên liệu không hoàn toàn
Grit (bụi thô) Chất rắn có kích thước d > 75 µm
Dust (bụi) Chất rắn nhỏ hơn bụi thô, do quá trình nghiền, tán, dập
Fume (khói mịn) Gồm những hạt chất rắn rất mịn d < 1 µm
164. 1.1. Giới thiệu về bụi 6
Phân loại
Theo nguồn gốc:
Bụi sơ cấp
• Phát sinh trực tiếp tại nguồn
• Từ công trình xây dựng, đường giao thông, cánh đồng,
ống khói hoặc quá trình đốt
Bụi thứ cấp
• Phát sinh từ các phản ứng hóa học của SOx và NOx
(nhà máy phát điện, công nghiệp và giao thông)
165. 1.1. Giới thiệu về bụi 7
Phân loại
Theo kích thước:
Bụi mịn: carbon black (bụi than), silver iodine (AgI),
combustion nuclei (nhân quá trình đốt), sea-salt
nuclei (nhân muối từ biển)
Bụi thô: cement dust (xi măng), wind-blown soil dust
(bụi đất do gió), foundry dust (bụi từ lò đúc),
pulverized coal (than nghiền, than cám).
166. 3.1. Bụi trong khí quyển 8
Nguồn gốc
Nguồn tự nhiên
Núi lửa, cháy rừng, bão cát, đại dương
Thực vật
Vũ trụ
Nguồn nhân tạo
Quá trình đốt
Giao thông,
Công nghiệp,
Nông nghiệp
Sinh hoạt
167. 3.1. Bụi trong khí quyển 9
Ảnh hưởng của bụi
Sức khỏe con người và động vật
Hệ hô hấp
Mắt và da
Hệ tiêu hóa
Thực vật
Quang hợp
• Giảm ánh sáng mặt trời
• Bám trên lá
Trao đổi khí và thoát hơi nước
168. 3.1. Bụi trong khí quyển 10
Ảnh hưởng của bụi (tt)
Sức khỏe con người
d > 10 µm : giữ lại do lông mũi
2 µm < d ≤ 10 µm : giữ lại do lớp màng nhầy
1 µm < d ≤ 2 µm : giữ lại trong phổi
d < 0.5 µm : thoát ra ngoài
169. 3.1. Bụi trong khí quyển 11
Ảnh hưởng của bụi (tt)
Vật liệu
Kim loại: ăn mòn
Vật liệu xây dựng (đá, gạch, kính, sơn, …):
• Mài mòn vật lý
• Ăn mòn hóa học nếu chứa các chất ô nhiễm khác
Vật liệu dệt, vải: đen, bẩn, bị mài mòn
Vật liệu điện, điện tử
• Bám trên các điểm tiếp xúc, làm tăng điện trở
• Ăn mòn kim loại hoặc
• Làm giảm độ cách điện khi kết hợp với nước
170. 3.1. Bụi trong khí quyển 12
Ảnh hưởng của bụi (tt)
Giảm tầm nhìn
Cảnh quan
Không khí
Cảnh quan tự nhiên
Kiến trúc công trình
171. 3.1. Bụi trong khí quyển 13
Tiêu chuẩn
Các tiêu chuẩn EPA (USA)
Các tiêu chuẩn Việt Nam
172. 3.1. Bụi trong khí quyển 14
Các tiêu chuẩn EPA (USA) – không khí xung quanh
1971
TSP (tổng bụi lơ lửng)
1987
PM10 (bụi có kích thước ≤ 10 µm)
1997
PM2.5 ((bụi có kích thước ≤ 2.5 µm)
2006, 2012
Hiệu chỉnh tiêu chuẩn PM2.5 và PM10
174. 3.1. Bụi trong khí quyển 16
Các tiêu chuẩn Việt Nam
Khí thải
Không khí xung quanh
Thu mẫu và phân tích
175. 3.1. Bụi trong khí quyển 17
Tiêu chuẩn Việt Nam - khí thải
176. 3.1. Bụi trong khí quyển 18
Tiêu chuẩn Việt Nam - không khí xung quanh
Đơn vị: µg/m3
177. 3.1. Bụi trong khí quyển 19
Tiêu chuẩn Việt Nam - thu mẫu và phân tích
TCVN 5977-2009
TCVN 5067-1995
TCVN 9469-2012
Ghi chú:
Sinh viên tự download và đọc 3 tiêu chuẩn này
178. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 20
Tính chất vật lý
Quá trình biến đổi của bụi
Hình dạng
Kích thước
Phân bố kích thước hạt
Đường kính khí động
Đường kính khối lượng trung bình
Tính lắng của hạt bụi
179. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 21
Quá trình biến đổi của bụi trong khí quyển
Khuếch tán
Kết tụ
Phản ứng
Tiêu thụ
Ngưng tụ
Lắng
180. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 22
Quá trình biến đổi của bụi trong khí quyển
Diffusion – khuếch tán: các hạt bụi nhỏ chuyển
động Brown,
Coagulation – kết tụ: các hạt bụi nhỏ kết tụ với
nhau thành hạt bụi lớn hơn
Sedimentation or dry deposition – lắng: các hạt bụi
lắng xuống đất hoặc trên bề mặt vật liệu, lá cây …
Scavenging – bắt dính bởi mưa, sương hoặc tuyết
Reaction – phản ứng với các chất trong khí quyển
181. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 23
Hình dạng
Solid Sphere Solid Irregular
Hollow
Sphere
Condensation Floc
Fiber Aggregate
Flake
Dạng tảng
Dạng sợi Dạng xốp ngưng tụ Dạng kết khối
183. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 25
Kích thước
184. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 26
Kích thước
185. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 27
Phân bố kích thước hạt
186. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 28
Phân bố kích thước hạt
Particle Diameter, m
30
25
20
15
10
5
0
Median
1 4 5 6 7 8 9 12 14 18 22
2 3
187. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 29
Đường kính khí động (aerodynamic diameter)
Là đường kính của
hạt bụi hình cầu tỉ
trọng bằng 1 (1000
kg/m3) có vận tốc
lắng trong không khí
tĩnh bằng vận tốc lắng
của hạt bụi đang xét.
Cascade Impactors
188. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 30
Đường kính khí động (aerodynamic diameter)
𝑑𝑎 = 𝑑𝑝
𝜌𝑝
𝜌𝑤
Trong đó:
da : đường kính khí động (m)
dp : đường kính Stokes (m)
• Xác định theo định luật Stokes
p: khối lượng riêng hạt bụi (kg/m3)
w: khối lượng riêng nước(kg/m3)
189. 31
Tương quan đường kính khí động
và khối lượng riêng của bụi
ρp =1.0 g/cm3
dp =2.0 mm da = 2.0 mm
ρp =2.0 g/cm3
dp =2.0 mm da = 2.8 mm
ρp =3.0 g/cm3
dp =2.0 mm da = 3.5 mm
Đường kính khí động
3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển
190. 32
Tương quan đường kính khí động
và khối lượng riêng của bụi
Solid Sphere
(Dạng hình cầu)
ρr = 2.0 g/cm3
dp = 1.4 mm
da = 2.0 mm
Hollow Sphere
(Dạng rỗng)
ρr = 0.50 g/cm3
dp= 2.80 mm
Irregular
Shape
(Dạng không đều)
ρr = 2.3 g/cm3
dp= 1.3 mm
Đường kính khí động
3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển
191. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 33
Đường kính khối lượng trung bình
Mass median diameter (MMD)
Là đường kính khí động tương đương của hạt bụi
hình cầu:
Có khối lượng riêng 1000 kg/m3
Với 50% hiệu suất thu mẫu
Xác định bằng đồ thị
192. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 34
Đường kính khối lượng trung bình
X (MMD = 2.0 µm) và Y (MMD = 0.5 µm)
193. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 35
Tính lắng của hạt bụi
Vận tốc lắng vt (m/s)
Hệ số Cunningham
Hệ số Knudsen
Kn = 2λ/dp
C
18
)d
-
(
g
v
=
v
2
p
g
p
p
t
n
n
K
999
.
0
-
exp
558
.
0
+
142
.
1
K
+
1
=
C
194. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 36
Tính lắng của hạt bụi
Quãng đường dịch chuyển tự do (mean free path)
của khí
𝜆 = 𝜆𝑜
𝑇
𝑇𝑜
2
𝑃𝑜
𝑃
𝑇𝑜 + 110.4
𝑇 + 110.4
Trong đó:
λo = 0.0664 μm ứng với nhiệt độ To = 293.15 K và áp
suất Po = 1.01×105 Pa
λ (μm) ứng với nhiệt độ T (oK) và áp suất P (Pa)
195. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 37
Tính lắng của hạt bụi
Độ nhớt của không khí µ (Pa.s) ở nhiệt độ T(oK)
Trong đó
µo = 1.81 x 10-5 Pa.s là độ nhớt không khí ở nhiệt độ
To = 293 K
110
110
2
3
T
T
T
T o
o
o
196. 3.2. Trạng thái vật lý của bụi trong khí quyển 38
Đơn vị
ρp: khối lượng riêng của hạt bụi (kg/m3)
ρg: khối lượng riêng của không khí (kg/m3)
dp: đường kính hạt bụi (m)
vt: vận tốc lắng cuối (giới hạn) (m/s)
µ: độ nhớt của không khí (Pa.s)
g: gia tốc trọng trường (g= 9.806 m/s2)
197. 3.3. Các quá trình vật lý của sự hình thành bụi 39
Bụi phân tán (dispersion aerosol – dust)
Bụi phân tán hình thành do quá trình phân rã từ các
hạt lớn hơn thường có kích thước lớn hơn 1 µm.
Các loại bụi tiêu biểu bao gồm:
Bụi từ quá trình nghiền than đá,
Hạt nước từ quá trình phun trong tháp giải nhiệt
Bụi bặm do gió cuốn từ đất khô
198. 3.3. Các quá trình vật lý của sự hình thành bụi 40
Quá trình tự nhiên:
Đại dương,
Gió thổi
Núi lửa.
199. 3.3. Các quá trình vật lý của sự hình thành bụi 41
Do con người
Làm vụn, vỡ vật liệu
Phát tán vào không khí.
Bao gồm:
Xe vượt địa hình xới tung đất sa mạc và phủ lên lớp
thực vật mỏng manh này một lớp bụi phân tán.
Các mỏ đá và khu vực nghiền đá thải ra một đám bụi
đá nghiền
Việc canh tác trên đất làm cho nó dễ bị xói mòn do
gió mang bụi.
200. 3.3. Các quá trình vật lý của sự hình thành bụi 42
Kích thước của bụi phân tán
Việc dập vỡ các vật liệu thành các hạt nhỏ tốn
nhiều năng lượng
So với tổng hợp vật liệu từ các quá trình hóa học
So với sự kết tụ các hạt nhỏ
Hầu hết bụi phân tán là bụi thô có kích thước lớn
Ít gây ảnh hưởng tới sức khỏe
Dễ được loại bỏ khỏi dòng khí
201. 3.3. Các quá trình vật lý của sự hình thành bụi 43
Phun trào núi lửa
Có thể gây ra ô nhiễm bụi với mức độ cao.
Phát tán lý hàng km3 bụi trong không khí
Cao đến tầng bình lưu
Thông qua quá trình hóa học của SO2 và H2S
Các trường hợp điển hình:
Năm 1982, phun trào núi lửa ở El Chichon (Mexico):
thủy tinh, NaCl, và sulfate từ núi lửa phủ trên tuyết ở
Greenland.
Năm 1991, núi lửa Mount Pinatubo (Philippines) bị nghi
ngờ là đã làm nhiễu loạn sự truyền ánh sáng và hồng
ngoại của cả Trái Đất.
202. 3.4. Các quá trình hóa học của sự hình thành bụi 44
Hình thành bụi do các quá trình hóa học
Giới thiệu
Bụi vô cơ
Bụi hữu cơ
PAH
203. 3.4. Các quá trình hóa học của sự hình thành bụi 45
Giới thiệu
Chuyển đổi một lượng lớn khí trong khí quyển
thành bụi,
Là nguồn gốc của phần lớn bụi trong không khí
xung quanh,
Chủ yếu là phản ứng quang hóa VOCs và Nox tạo
ra ozone và khói quang hóa
204. 3.4. Các quá trình hóa học của sự hình thành bụi 46
Giới thiệu
Hầu hết các quá trình hóa học tạo ra bụi là từ các
quá trình đốt:
Nhà máy nhiệt điện
Lò đốt công nghiệp và dân dụng
Lò nung xi măng, động cơ đốt trong
Lò sưởi và bếp
Đốt rừng, cây bụi và cỏ khô
Núi lửa
205. 3.4. Các quá trình hóa học của sự hình thành bụi 47
Giới thiệu
Bụi từ quá trình cháy rất
nguy hiểm
Có kích thước nhỏ (~1 µm)
Đi vào và giữ lại trong phổi
Chứa nhiều chất độc hại
(kim loại nặng hoặc Arsen)
Bụi này có thể dùng cho
phân tích để xác định
nguồn gốc của hạt bụi
206. 3.4. Các quá trình hóa học của sự hình thành bụi 48
Bụi vô cơ
Bụi từ quá trình đốt
3FeS2 + 8O2 → Fe3O4 + 6SO2
V-hữu cơ → V2O5
CaCO3 + heat → CaO + CO2
Từ các phản ứng khác
2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4
H2SO4(d) + 2NH3(g) → (NH4)2SO4(d)
H2SO4(d) + CaO(s) → CaSO4(d) + H2O
207. 3.4. Các quá trình hóa học của sự hình thành bụi 49
Bụi hữu cơ
Phần lớn là từ quá trình cháy (pyrosynthesis and
nitrogenous)
Thường gồm các chất chứa nitơ và polymer của
hydrocarbon bị oxy hóa.
Dầu nhớt và phụ gia cũng đóng góp tạo thành bụi:
pentacyclic triterpene và steranes
Bụi từ động cơ diesel có thành phần gồm: n-
alkanes, n-alkanoic acids, benzaldehydes, benzoic
acids, azanaphthalenes, polycyclic aromatic
hydrocarbons, oxygenated PAHs
208. 3.4. Các quá trình hóa học của sự hình thành bụi 50
PAHs
Là loại bụi hữu cơ đáng quan tâm nhất
Hình thành ở nhiệt độ lớn hơn 500oC
Xu hướng hình thành PAHs
aromatic > cycloolefin > olefin > paraffin
C C
H
H
H
H
H H
C
C
C
C
H
H
C
H
C
H
H
H
H
H
H H
Polycyclic aromatic
hydrocarbons
- H
heat
H
-
heat
209. 3.5. Cấu tạo của bụi vô cơ và các bụi hữu cơ 51
Cấu tạo hạt bụi
Bụi vô cơ
Bụi hữu cơ
210. 3.5. Cấu tạo của bụi vô cơ và các bụi hữu cơ 52
Cấu tạo hạt bụi vô cơ
Bụi vô cơ có thành
phần phụ thuộc vào
nguồn gốc
Một số loại
Tro bay: Al, Ca, Fe,
Si, Mg, S, Ti, P, K,
Na, C
Asbestos:
Mg3P(Si2O5)(OH)4
211. 3.5. Cấu tạo của bụi vô cơ và các bụi hữu cơ 53
Nguồn gốc của một số nguyên tố tạo nên bụi vô cơ
Al, Fe, Ca, Si: xói mòn đất, bụi đá, đốt than đá
C: cháy không hoàn toàn nhiên liệu chứa carbon
Na, Cl: từ đại dương, từ đốt rác chứa Clo
Sb, Se: là những chất rất dễ bay hơi từ quá trình đốt
dầu, than đá hoặc cặn
V: đốt dầu thải (hoặc dầu thô Venezuela)
Zn: thường ở dạng bụi nhỏ, từ quá trình đốt
Pb: đốt nhiên liệu hoặc chất thải chứa chì
212. 3.5. Cấu tạo của bụi vô cơ và các bụi hữu cơ 54
Bụi hữu cơ
Bụi hữu cơ
Acid
Acid béo
mạch dài
Phenol
không bay
hơi
Trung tính
Nhóm chất
không vòng
Nhóm
vòng thơm
Nhóm bị
oxy hóa
Base
Hydrocarbo
n nhiều vòng
chứa N
(acridine)
213. 3.5. Cấu tạo của bụi vô cơ và các bụi hữu cơ 55
Bụi hữu cơ
Nhóm chất không vòng (aliphatic):
Thường chứa mạch hydrocarbon dài
Gồm 16 – 28 nguyên tử C.
Ít phản ứng mạnh
không được xem là chất ô nhiễm độc hại trong
không khí.
214. 3.5. Cấu tạo của bụi vô cơ và các bụi hữu cơ 56
Bụi hữu cơ
Nhóm vòng thơm (aromatic):
Chứa các hydrocarbon đa vòng thơm
Là những chất gây ung thư
215. 3.5. Cấu tạo của bụi vô cơ và các bụi hữu cơ 57
Bụi hữu cơ
Nhóm chất bị oxy hóa (oxygenated):
Chứa các aldehydes, ketones, epoxides, peroxides,
esters, quinones, and lactones
Vài chất trong số này là những chất gây đột biến và
gây ung thư.
216. 3.5. Cấu tạo của bụi vô cơ và các bụi hữu cơ 58
Một số bụi chứa PAHs
Benzo(j)fluoranthene
Chrysene
Benzo(a)pyrene
217. 3.5. Cấu tạo của bụi vô cơ và các bụi hữu cơ 59
Một số bụi chứa PAHs
Ring cleavage }
O
{
O
OH
C
O
H
C
}
O
{
O
O
O
OH
Quinone
Epoxide
Aldehyde
Carboxylic
acid
Phenolic OH
219. Nội dung 2
Chương 4: Các chất ô nhiễm không khí vô cơ
4.1. Các khí ô nhiễm vô cơ
4.2. Quá trình phát sinh và kiểm soát CO
4.3. Quá trình phát sinh SO2 và các phản ứng với
SO2 trong khí quyển
4.4. NOx trong khí quyển
4.5. Một số chất khí vô cơ khác
220. 4.1. Các khí ô nhiễm vô cơ 3
Giới thiệu
Các chất khí ô nhiễm vô cơ chủ yếu do hoạt động của
con người thải vào không khí.
Chất khí có thải lượng lớn nhất: CO2
Những chất khí có thải lượng lớn: CO, SO2, NO, và
NO2.
Những chất khí có thải lượng nhỏ hơn bao gồm: NH3,
N2O, N2O5, H2S, Cl2, HCl, và HF.
Các chất khí này liên tục thải vào không khí mỗi năm
do hoạt động của con người
Trên phạm vi toàn thế giới, phát thải CO, SO2, NOx
vào khoảng hàng trăm triệu tấn mỗi năm.
221. 4.2. Quá trình phát sinh và kiểm soát CO 4
Quá trình phát sinh và kiểm soát CO
Nguồn phát sinh
Phản ứng của CO
Kiểm soát CO
222. 4.2. Quá trình phát sinh và kiểm soát CO 5
CO
CO gây ra ô nhiễm cục bộ do có tính độc cao.
Nồng độ CO trong khí quyển vào khoảng 0.1 ppm,
tương đương với 500 triệu tấn CO với thời gian lưu
trung bình từ 36 đến 110 ngày.
223. 4.2. Quá trình phát sinh và kiểm soát CO 6
Nguồn phát sinh
Phần lớn lượng CO phát thải (khoảng 2/3) là sản
phẩm trung gian của quá trình oxy hóa CH4 trong
khí quyển bởi hydroxyl radical.
Phân hủy diệp lục (chlorophyll) vào mùa thu chiếm
khoảng 20% lượng phát thải CO hàng năm.
Nguồn nhân tạo chiếm khoảng 6%.
Phần còn lại đến từ các nguồn không xác định
khác: thực vật và sinh vật biển (siphonophores).
CO cũng được ra bởi quá trình phân hủy thực vật
khác (không phải clorophyll).
224. 4.2. Quá trình phát sinh và kiểm soát CO 7
Nguồn phát sinh
CO phát thải từ động cơ đốt trong
Mức độ cao ở đô thị vào thời điểm kẹt xe.
Nồng độ có thể lên tới 50-100 ppm.
Nồng độ CO trong không khí đô thị tỉ lệ thuận với
mật độ xe và tỉ lệ nghịch với vận tốc gió.
Nồng độ trung bình ở mức vài ppm
Cao hơn nhiều so với khu vực vùng xa
225. 4.2. Quá trình phát sinh và kiểm soát CO 8
Phản ứng của CO
CO bị loại ra khỏi khí quyển thông qua các phản ứng
CO + HO• → CO2 + H
O2 + H + M → HOO• + M
HOO• + NO → HO• + NO2
HOO• + HOO• → H2O2 + O2
H2O2 + hν → 2HO•
Vi sinh vật trong đất cũng tiêu thụ CO
226. 4.2. Quá trình phát sinh và kiểm soát CO 9
Kiểm soát CO
Nguồn phát thải CO lớn nhất là từ động cơ đốt
trong
Kiểm soát CO chủ yếu tập trung cho phương tiện
giao thông
Giảm CO bằng cách đốt nghèo nhiên liệu (dư không
khí)
Nếu lệ khí/nhiên liệu khi đốt là 16:1, động cơ đốt
trong thải rất ít CO
227. 4.2. Quá trình phát sinh và kiểm soát CO 10
Kiểm soát CO
Các phương tiện giao thông hiện đại sử dụng xúc
tác để giảm phát thải CO
Không khí được thêm vào dòng khí thải
Hỗn hợp được dẫn qua bộ phản ứng xúc tác để
chuyển hóa CO thành CO2.
228. 4.3. Quá trình phát sinh và các phản ứng của SO2 11
Quá trình phát sinh và các phản ứng của SO2
Nguồn phát sinh
Chu trình lưu huỳnh
Phản ứng của SO2
Tác hại của SO2
229. 4.3. Quá trình phát sinh và các phản ứng của SO2 12
Nguồn phát sinh
Các hợp chất chứa lưu huỳnh trong khí quyển có
nguồn gốc phần lớn là từ hoạt động của con người.
Khoảng 100 triệu tấn lưu huỳnh/năm,
Chủ yếu là SO2 từ quá trình đốt than đá và dầu FO
Nguồn tự nhiên
Núi lửa: SO2 và H2S
Phân hủy sinh học và khử sulfate: (CH3)2S and H2S
(CH3)2S từ đại dương là nguồn đơn tự nhiên lớn nhất
230. 4.3. Quá trình phát sinh và các phản ứng của SO2 13
Chu trình
lưu huỳnh
Đơn vị
triệu tấn
231. 4.3. Quá trình phát sinh và các phản ứng của SO2 14
Phản ứng của SO2
Các điều kiện khí quyển ảnh hưởng đến phản ứng
của SO2 trong khí quyển: nhiệt độ, độ ẩm, cường
độ ánh sáng, chuyển động khí quyển, tính chất bề
mặt của bụi.
Lưu huỳnh trong không khí phản ứng tạo ra bụi
(NH4)2SO4 và NH4HSO4, gây tình trạng khói mù ở
các khu vực thành phố.
Bụi được loại bỏ khỏi khí quyển nhờ các quá trình
sa lắng khô và ướt.
232. 4.3. Quá trình phát sinh và các phản ứng của SO2 15
Phản ứng của SO2 bao gồm:
Phản ứng quang hóa,
Phản ứng hóa học và quang hóa có sự tham gia của
NOx và hydrocarbon (đặc biệt là alkene),
Quá trình hóa học trong các giọt nước (đặc biệt khi
chứa muối kim loại và ammonia),
Phản ứng trên bề mặt bụi trong khí quyển
233. 4.3. Quá trình phát sinh và các phản ứng của SO2 16
Phản ứng quang hóa
Liên quan đến quá trình oxy hóa SO2,
Ánh sáng có bước sóng lớn hơn 218 nm không đủ
năng lượng cho quá trình phân ly quang học SO2
Phản ứng quang hóa trực tiếp có vai trò hạn chế
Quá trình oxy hóa SO2 ở nồng độ ppm trong khí
quyển không bị ô nhiễm là 1 quá trình diễn ra chậm
Do đó, phải có các chất ô nhiễm khác tham gia vào
quá trình phản ứng của SO2.
234. 4.3. Quá trình phát sinh và các phản ứng của SO2 17
Phản ứng có sự tham gia của NOx và hydrocarbon
Sự có mặt của hydrocarbon và NOx trong khí
quyển làm tăng tốc độ oxy hóa SO2.
Môi trường khói quang hóa có tính oxy hóa rất cao,
do đó dễ dàng chuyển hóa SO2 với tốc độ cao (đến
5-10%/h ở Los Angeles)
Các chất oxy hóa chính là HO•, HOO•, O, O3, NO3,
N2O5, ROO•, and RO•.
Trong đó, O3 có vai trò hạn chế do tốc độ phản ứng
chậm.
235. 4.3. Quá trình phát sinh và các phản ứng của SO2 18
Quá trình hóa học trong các giọt nước
Khi có mặt của các hạt nước, SO2 bị oxy hóa bởi
các phản ứng diễn ra trong nước
Phản ứng phức tạp bao gồm các bước sau
SO2 và các chất oxy hóa đi từ pha khí vào pha lỏng,
Khuếch tán các chất này trong giọt lỏng,
Thủy phân và ion hóa SO2,
Oxy hóa SO2 bởi các chất oxy hóa như H2O2, HO•,
hoặc O3.
236. 4.3. Quá trình phát sinh và các phản ứng của SO2 19
Quá trình hóa học trong các giọt nước
Khi không có xúc tác, phản ứng rất chậm:
1/2O2(aq) + SO2(aq) + H2O → H2SO4(aq)
H2O2 là một chất oxy hóa quan trọng:
SO2(aq) + H2O2(aq) → H2SO4(aq)
Ozone, O3, oxy hóa SO2 trong giọt lỏng:
SO3
2-(aq) + O3(aq) → SO4
2-(aq) + O2
NH3 làm phản ứng oxy hóa SO2 diễn ra nhanh hơn::
NH3 + SO2 + H2O → NH4
+ + HSO3
-
Một số chất tan trong nước làm xúc tác cho phản ứng oxy hóa SO2,
ví dụ như Fe(III) và Mn(II), phản ứng nhanh hơn ở pH cao hơn.
Các hợp chất nito hòa tan như NO2 and HNO2, cũng oxy hóa SO2
thông qua HO
. tạo ra từ phản ứng quang hóa.
237. 4.3. Quá trình phát sinh và các phản ứng của SO2 20
Phản ứng trên bề mặt bụi trong khí quyển
Phản ứng dị thể trên bề mặt bụi rắn có vai trò trong
việc loại bỏ SO2 khỏi khí quyển.
Vai trò của hạt bụi trong phản ứng quang hóa:
Là các trung tâm cho quá trình tạo mầm (nucleation)
Là xúc tác cho các phản ứng
Tăng kích thước bằng cách tích tụ các sản phẩm của
phản ứng.
Kết quả là các hạt bụi mới có thành phần hóa học
khác với hạt bụi gốc.
238. 4.3. Quá trình phát sinh và các phản ứng của SO2 21
Phản ứng trên bề mặt bụi trong khí quyển
Muội than (soot - bồ hóng)
Do quá trình cháy không hoàn toàn
Phổ biến trong khí quyển ô nhiễm
Chứa carbon nguyên tử và hydrocarbon đa vòng
thơm
Xúc tác cho quá trình oxy hóa SO2
239. 4.3. Quá trình phát sinh và các phản ứng của SO2 22
Phản ứng trên bề mặt bụi trong khí quyển
Oxit của nhôm, canxi, crom, sắt, chì và Vanadi
cũng là những chất xúc tác cho quá trình oxy hóa
SO2
Những chất này cũng là chất hấp phụ SO2
Tuy nhiên, do diện tích bề mặt của những chất này
thấp, nên % SO2 oxy hóa theo đường này khá thấp.
240. 4.4. NOx trong khí quyển 23
N2O
Có 3 loại oxyt nitơ thường gặp trong khí quyển:
N2O, NO, và NO2.
N2O là loại khí gây cười do vi sinh vật tạo ra và có
nồng độ khoảng 0.3 ppm trong không khí.
Phản ứng của N2O trong khí quyển
N2O + hν → N2 + O
N2O + O → N2 + O2
N2O + O → 2NO
Các phản ứng này phá hủy tầng ozone
241. 4.4. NOx trong khí quyển 24
NOx
NOx bao gồm NO và NO2.
Có nguồn gốc tự nhiên từ: sét đánh và các quá trình
sinh học
Nhưng nguồn chủ yếu là do nhân tạo
Trên thực tế, tất cả NOx nhân tạo trong khí quyển
là từ quá trình đốt nhiên liệu.
Nguồn cố định
Giao thông
Khoảng 100 triệu tấn/năm.
242. 4.4. NOx trong khí quyển 25
NOx
Có 3 nguồn NOx tạo ra trong quá trình cháy:
NOx nhiệt - thermal NOx
NOx nhiên liệu - fuel NOx
NOx tức thời - prompt NOx
243. 4.4. NOx trong khí quyển 26
NOx nhiệt - thermal NOx
Phản ứng của N2 và O2 ở nhiệt độ cao.
Phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian phản ứng và nồng
độ O2.
244. 4.4. NOx trong khí quyển 27
NOx nhiên liệu - fuel NOx
Phản ứng của N hữu cơ trong nhiên liệu tạo ra
HCN, sau đó bị oxy hóa thành NO
Phụ thuộc vào tỉ lệ khí/nhiên liệu, xáo trộn giữa
nhiên liệu và O2, và hàm lượng N trong nhiên liệu.
245. 4.4. NOx trong khí quyển 28
NOx tức thời - prompt NOx
Phản ứng giữa hydrocarbon nhiên liệu và N2 tạo ra
HCN và N, sau đó bị oxy hóa thành NOx.
Chủ yếu hình thành do
Nhiệt độ thấp,
Giàu nhiên liệu (thiếu không khí),
Thời gian lưu ngắn (trong ngọn lửa).
247. 4.4. NOx trong khí quyển 30
Phản ứng của NOx trong khí quyển
NOx là chất dễ phản ứng
248. 4.5. Một số chất khí vô cơ khác 31
Một số khí vô cơ khác
Ammonia - NH3
Hợp chất chứa F
Hợp chất chứa Cl
Hợp chất chứa sulfur
249. 4.5. Một số chất khí vô cơ khác 32
Ammonia - NH3
Nguồn tự nhiên và nhân tạo từ các quá trình sinh
hóa và hóa học
Vi sinh vật và phân hủy chất thải động vật,
Nhà máy xử lý nước thải,
Sản xuất than cốc, NH3, rò rỉ từ các hệ thống lạnh.
Không khí có nồng độ cao NH3 chứng tỏ là có NH3
rò rỉ.
250. 4.5. Một số chất khí vô cơ khác 33
Ammonia - NH3
Là chất khí chính có tính kiềm trong không khí
Được loại bỏ khỏi không khí nhờ vào tính tan và
tính kiềm của nó.
Đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và
trung hòa bụi nitrate và sulfate trong khí quyển
NH3 + HNO3 → NH4NO3
NH3 + H2SO4 → NH4HSO4
Muối NH4
+ có tính ăn mòn cao.
251. 4.5. Một số chất khí vô cơ khác 34
Hợp chất chứa F
F2, HF và các hợp chất F dễ bay hơi được tạo ra
trong quá trình sản xuất nhôm.
HF là sản phẩm phụ của quá trình chuyển hóa đá
phosphate (fluorapatite) thành phân superphosphate
và các sản phẩm phosphate khác:
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 10H2O →
5CaSO4•2H2O + HF + 3H3PO4
SiF4, được tạo ra trong các lò nấu thép và kim loại
sử dụng CaF2 (fluorspar):
2CaF2 + 3SiO2 → 2CaSiO3 + SiF4
252. 4.5. Một số chất khí vô cơ khác 35
Hợp chất chứa F
SF6 là một chất rất trơ
Thời gian lưu là 3200 năm
có nồng độ khoảng 0.3 ppt trong khí quyển (0.04 ppt
vào năm 1953).
Được sử dụng nhiều trong cách khí trong thiết bị
điện tử và trong quá trình nấu nhôm và magiê
Là khí gây nhà kính mạnh nhất: gấp 23900 lần so
với CO2.
253. 4.5. Một số chất khí vô cơ khác 36
Hợp chất chứa Cl
Khí Clo (Cl2) là một chất khí rất độc thường gây ô
nhiễm cục bộ do rò rỉ hoặc tai nạn trong quá trình
sử dụng:
Trong công nghiệp hóa chất, nhựa,…
Trong xử lý nước cấp và nước thải
Cl2 có tính chất hóa học và tính oxy hóa rất mạnh
H2O + Cl2 → H+ + Cl- + HOCl
254. 4.5. Một số chất khí vô cơ khác 37
Hợp chất chứa Cl
HCl là một chất ô nhiễm gây tổn thương và chết
người xuất phát từ quá trình đốt nhựa chứa Cl
(PVC) hoặc thủy phân SiCl4 và muối clorua
SiCl4 + 2H2O → SiO2 + 4HCl
AlCl3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3HCl
255. 4.5. Một số chất khí vô cơ khác 38
Hợp chất chứa sulfur
H2S được tạo ra bởi các quá trình vi sinh vật:
Phân hủy hợp chất chứa lưu huỳnh
Vi khuẩn khử sulfate
H2S cũng được tạo ra bởi hơi nước địa nhiệt và
công nghiệp giấy.
H2S phản ứng trong khí quyển tạo thành SO2
H2S + HO• → HS• + H2O
HS• + O2 → HO• + SO
SO + O2 → SO2 + O
256. 4.5. Một số chất khí vô cơ khác 39
Hợp chất chứa sulfur
Các hợp chất mercaptan như (CH3)2S và CH3HS
Phân hủy sinh học và khử sulfate
(CH3)2S từ đại dương là nguồn đơn tự nhiên lớn nhất
COS
Là nguồn sulfur quan trọng của khí quyển
Nồng độ 500 ppt, tương đương 2.4 triệu tấn
COS và CS2 bị oxy hóa tạo ra SO2 trong khí quyển
HO• + COS → CO2 + HS•
HO• + CS2 → COS + HS•
258. Nội dung 2
Chương 5: Các chất ô nhiễm không khí hữu cơ
5.1. Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển
5.2. Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên
5.3. Các hợp chất hydrocarbon
5.4. Các hợp chất chứa oxi
5.5. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, lưu huỳnh,
Nito
259. 5.1. Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển 3
Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển
Giới thiệu
Quá trình loại bỏ các hợp chất hữu cơ trong khí
quyển
Quá trình chưng cất và phân đoạn các hợp chất hữu
cơ trên toàn cầu
260. 5.1. Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển 4
Giới thiệu
Các chất ô nhiễm hữu cơ có thể gây ảnh hưởng rất
lớn đến chất lượng khí quyển.
Các ảnh hưởng có thể chia làm 2 loại:
Trực tiếp:
• Ở phạm vi cục bộ: trong phân xưởng làm việc
• VD: ung thư do tiếp xúc với vinyl chloride
Gián tiếp:
• Do các chất ô nhiễm thứ cấp (khói quang hóa)
• VD: hydrocarbon trong khí quyển
261. 5.1. Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển 5
Quá trình loại bỏ các hợp chất hữu cơ trong khí quyển
Các hợp chất hữu cơ được loại bỏ khỏi không khí
qua nhiều con đường khác nhau:
Sa lắng khô và ướt
Phản ứng quang hóa
Hình thành và tích hợp vào các hạt bụi
Hấp thu bởi cây xanh
262. 5.1. Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển 6
Quá trình loại bỏ các hợp chất hữu cơ trong khí quyển
Cây xanh có vai trò quan trọng trong việc lọc các
chất ô nhiễm hữu cơ khỏi không khí.
Do diện tích bề mặt lớn
Thông qua lớp cuticle (lớp màng polymer sinh học
của lá cây)
Lớp cuticle này là lipophilic, có ái lực đặc biệt với
các chất hữu cơ
263. 5.1. Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển 7
Quá trình loại bỏ các hợp chất hữu cơ trong khí quyển
Các hợp chất hữu cơ (lindane, triadimenol,
bitertanol, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, và
pentachlorophenol) bị hấp thu qua 2 giai đoạn:
Hấp thụ lên bề mặt lá
Xâm nhập vào lá thông qua lớp cuticle
Khả năng hấp thụ phụ thuộc vào diện tích bề mặt
và tính lipophilicity của lá cây
264. 5.1. Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển 8
Quá trình chưng cất và phân đoạn các hợp chất hữu cơ
trên toàn cầu
Trên phạm vi toàn cầu, các hợp chất hữu cơ bền
tham gia vào chu kỳ chưng cất và phân đoạn:
Bay hơi vào khí quyển ở các cùng ấm hơn của Trái
Đất
Ngưng tụ và tích lũy ở các vùng lạnh hơn
Phụ thuộc vào
Tính chất hóa lý của chất ô nhiễm
Nhiệt độ môi trường.
265. 5.1. Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển 9
Quá trình chưng cất và phân đoạn các hợp chất hữu cơ
trên toàn cầu
Phân đoạn các hợp chất hữu cơ bền dựa trên tính
bay hơi:
Ít bay hơi: lắng gần nguồn thải
Dễ bay hơi: lắng ở vùng cực
Bay hơi trung bình: lắng ở vùng giữa
Điều này dẫn đến sự tích tụ các chất ô nhiễm hữu
cơ bền ở các vùng cực vốn dễ bị tổn thương môi
trường từ các nguồn thải công nghiệp ở rất xa.
266. 5.2. Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên 10
Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên
Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển
Chủ yếu là có nguồn gốc từ tự nhiên
Nguồn nhân tạo chỉ chiếm 1/7
Môt số chất quan trọng
Methane
Hydrocarbon sinh học
Terpene
Ester (nhiều loại nhưng ít lượng)
267. 5.2. Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên 11
Methane
Chiếm phần lớn các chất hữu cơ trong khí quyển
Nồng độ tự nhiên trong không khí: 1.4 ppm
Là nguồn sinh ra CO và O3 trong tầng đối lưu và
hơi nước trong tầng bình lưu
Nguồn gốc:
Từ quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ trong
nước, bùn, hoặc đất của vi sinh vật
2{CH2O} (bacterial action) → CO2(g) + CH4(g)
Ợ hơi và hoạt động của vi khuẩn trong hệ tiêu hóa ở
động vật
268. 5.2. Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên 12
Hydrocarbon sinh học
Do các sinh vật tạo ra
Cây cối:
Là nguồn đóng góp hydrocarbon lớn nhất (trừ CH4)
Khoảng 367 hợp chất khác nhau
Các nguồn khác bao gồm từ vi sinh vật, cháy rừng,
chất thải động vật, núi lửa.
269. 5.2. Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên 13
Hydrocarbon sinh học
Hydrocarbon đơn giản nhất do cây cối sinh ra là
ethylene - C2H4:
Được sinh ra bởi nhiều loại cây
Là thông điệp điều chỉnh sinh trưởng của cây.
Do có liên kết đôi, C2H4 dễ phản ứng với HO• và
các chất oxy hóa khác trong khí quyển
Ethylene từ cây cối được coi là một chất có hoạt
tính cao tham gia vào các quá trình hóa học trong
khí quyển.
270. 5.2. Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên 14
Terpene
Hầu hết hydrocarbon sinh ra do cây cối là terpene
Thành phần chính của tinh dầu
Tinh dầu được chiết xuất từ cây cối nhờ quá trình
chưng cất bằng hơi nước.
Một số loài cây sinh ra terpene gồm có
Cây lá kim (cây xanh lá quanh năm và cây bụi như
thông và bách)
Cây họ sim,
Cây và cây bụi họ cam quýt.
271. 5.2. Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên 15
Terpene
272. 5.2. Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên 16
Terpene
Terpene là chất có hoạt tính cao trong khí quyển
Phản ứng của terpene và HO• diển ra rất nhanh
Terpene cũng phản ứng với các chất oxy hóa khác
trong khí quyển, đặc biệt là O3.
Một số terpene phản ứng với oxy trong khí quyển
tạo ra bụi và mù màu xanh ở phía trên các cánh
rừng rậm rạp.
273. 5.3. Các hợp chất ô nhiễm hydrocarbon 17
Giới thiệu
Do việc sử dụng nhiên liệu rộng rãi, hydrocarbon là
thành phần chính trong các chất ô nhiễm không khí
hữu cơ
Các hợp chất thường gặp là
Alkane (paraffin) – liên kết đơn
Alkene (olefin) – 1 liên kết đôi
Alkyne– 1 liên kết ba
Aryl (aromatic) – vòng benzene
274. 5.3. Các hợp chất ô nhiễm hydrocarbon 18
Nguồn phát sinh
Trực tiếp: do rò rỉ, bay hơi,…
Gián tiếp: là sản phẩm phụ của quá trình cháy
không hoàn toàn các hydrocarbon khác
Đặc tính
Alkane là hợp chất tương đối ổn định trong không
khí (ít tham gia phản ứng hóa học).
Alkene là chất có hoạt tính cao, đặc biệt trong điều
kiện có ánh sáng và NOx.
275. 5.3. Các hợp chất ô nhiễm hydrocarbon 19
Đặc tính
Hydrocarbon bình thường chứa 15% hydrocarbon
hoạt tính
Hydrocarbon từ quá trình đốt chứa 45%
hydrocarbon hoạt tính
1/3 là alkane có tính ổn định,
phần còn lại là alkene (1/3) và aryl (1/3) có hoạt tính
cao hơn.
276. 5.3. Các hợp chất chứa oxi 20
Carbonyl
Các hợp chất chứa oxy bao gồm aldehyde và
ketone là những chất được hình thành đầu tiên
trong quá trình oxy hóa quang hóa các hydrocarbon
trong không khí
Cấu tạo của các hợp chất carbonyl
277. 5.3. Các hợp chất chứa oxi 21
Một số hợp chất khác
Các hợp chất khác gồm có alcohol (rượu), phenol,
ête (ether) và carboxylic acid
R và R’: gốc hydrocarbon
Ar: gốc aryl (vòng benzene)
278. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 22
Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, lưu huỳnh, nitơ
Hợp chất chứa halogen
Hợp chất chứa lưu huỳnh
Hợp chất chứa nitơ
279. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 23
Hợp chất chứa halogen
Các hợp chất chứa halogen bao gồm các
hydrocarbon có nguyên tử H được thay thế bằng
nguyên tử halogen (F, Cl, Br, hoặc I).
Gốc hydrocarbon có thể là mạch carbon no (alkyl),
không no (alkenyl) hoặc vòng thơm (aryl).
Các hợp chất này gây ra nhiều vấn đề về môi
trường và độc học do các tính chất hóa học và vật
lý của nó.
Nguồn gốc các chất này chủ yếu là nhân tạo, nhưng
cũng phát sinh tự nhiên do các sinh vật biển.
280. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 24
Một số hợp chất chứa halogen
Chloromethane: sản xuất silicone,
Dichloromethane: dung môi hữu cơ không phân cực
dùng trong tách cafein, rửa sơn, trong sản xuất nhựa
PU, giảm áp suất hơn trong quá trình tạo aerosol
Dichlorodifluoromethane: từng là tác nhân lạnh
1,1,1-trichloroethane: phổ biến trong dung môi clo hóa
công nghiệp.
281. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 25
Một số hợp chất chứa halogen
Các hợp chất vòng thơm chứa halogen là những
chất rất độc.
PCBs
282. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 26
Một số hợp chất chứa halogen
Polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs)
2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD)
Là nhóm độc nhất
Thường gọi là Dioxin.
283. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 27
Một số hợp chất chứa halogen
Chlorofluorocarbons (CFCs):
Chứa 3 nguyên tố C, F, và Cl.
Bao gồm: CCl3F (CFC-11, bp 24˚C), CCl2F2 (CFC-
12, bp - 28˚C), C2Cl3F3 (CFC-113), C2Cl2F4 (CFC-
114), và C2ClF5 (CFC-115).
Sử dụng làm bọt dẻo và bọt cứng (foam), tác nhân
lạnh
Bền vững và không độc hại
Gây phá hủy tầng ozone
284. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 28
CFCs
Các phản ứng phá hủy tầng ozone
Cl2CF2 + hν → Cl + ClCF2
Cl + O3 → ClO + O2
O3 + hν → O2 + O
ClO + O → Cl + O2
O3 + O → 2O2
285. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 29
Hợp chất chứa halogen
Trên phạm vi toàn cầu, có 3 hợp chất chứa halogen
phổ biến nhất là methyl chloride, methyl
chloroform, và carbon tetrachloride
Nồng đồ khoảng từ 10 đến vài chục ppb
Methyl chloroform khá bền vững trong không khí,
tồn tại đến vài năm, và có khả năng gây hại cho
tầng ozone.
286. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 30
Hợp chất chứa lưu huỳnh
Là hợp chất thay gốc alkyl hoặc aryl cho nguyên tử
H trong H2S.
Thường gọi là các hợp chất mercaptans (R–SH)
thioethers (R–S–R).
Hợp chất quan trọng nhất là dimethylsulfide, tạo ra
bởi sinh vật biển và thải vào không khí một lượng
lưu huỳnh tương đương với nguồn nhân tạo.
Lượng SO2 ở khí quyển đại dương chủ yếu là do
chất này bị oxy hóa tạo ra.
287. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 31
Một số hợp chất chứa lưu huỳnh
288. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 32
Hợp chất chứa lưu huỳnh
Là những chất gây ô nhiễm cục bộ (mùi khó chịu).
Nguồn phát sinh chủ yếu:
Phân hủy do vi sinh vật,
Sản xuất bột giấy,
Cây cối,
Chất thải động vật, chất thải nhà máy đóng gói và xử
lý chất thải giết mổ,
Sản xuất tinh bột,
Xử lý nước thải,
Lọc dầu.
289. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 33
Hợp chất chúa nitơ
Những hợp chất hữu cơ chứa ni tơ trong không khí
ô nhiễm gồm có: amine, amide, nitrile, các hợp
chất nitro, hoặc các hợp chất đa vòng chứa nitơ.
290. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 34
Hợp chất chứa nitơ
Amine có mùi cá thối
Aniline: là dạng đơn giản và quan trọng nhất của aryl
amine, sử dụng trong thuốc nhuộm, amides, hóa chất
ngành ảnh, và thuốc uống
Amine làm dung môi cũng được dùng phổ biến trong
công nghiệp
Các nguồn phát sinh khác bao gồm phân hủy chất
hữu cơ chứa protein: nhà máy xử lý chất thải giết mổ,
đóng gói, và hệ thống xử lý nước thải.
291. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 35
Hợp chất chứa nitơ
Một số aryl amine có khả năng gây ung thư đường
niệu đạo
293. Nội dung 2
Khói quang hóa
6.1. Giới thiệu tổng quan về sự hình thành khói
quang hóa
6.2. Sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa
6.3. Các phản ứng hình thành khói quang hóa của các
hợp chất hữu cơ trong khí quyển
6.4. Các sản phẩm vô cơ từ khói quang hóa
6.5. Ảnh hưởng của khói quang hóa
294. 6.1. Tổng quan về sự hình thành khói quang hóa 3
Giới thiệu tổng quan
Khói quang hóa (photochemical smog )
Smog = smoke + fog (sương khói)
Lần đầu tiên xuất hiện ở Luân Đôn do đốt than chứa
nhiều lưu huỳnh
Là vấn đề ô nhiễm không khí chính ở nhiều khu
vực trên thế giới, làm:
Giảm tầm nhìn (< 3 dặm ở độ ẩm 60%))
Cay mắt (vừa đến nghiêm trọng)
Hư hỏng cao su
Phá hủy vật liệu
295. 6.1. Tổng quan về sự hình thành khói quang hóa 4
Khói quang hóa (photochemical smog )
296. 6.1. Tổng quan về sự hình thành khói quang hóa 5
Sự hình thành khói quang hóa
Sự hình thành ozone trong không khí (tầng đối lưu) là
chỉ thị của khói quang hóa.
Khói quang hóa hình thành ở mức độ nghiêm trọng khi
các chất oxy hóa trong không khí đạt đến nồng độ 0.15
ppm hơn 1 h.
Các thành phần tạo nên khói quang hóa:
Hydrocarbon
NOx
UV
Tiêu chuẩn ozone trong không khí xung quanh của EPA
đã giảm từ 0.12 ppm xuống 0.08 ppm trong 8 h
297. 6.2. Sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa 6
Phát thải từ xe cộ
Động cơ đốt trong của xe cộ sinh ra nhiều
hydrocarbon và NOx, 2 thành phần chính tạo ra
khói quang hóa.
Nguồn phát sinh hydrocarbon từ ôtô:
Carburetor
(15 % of hydrocarbons
from evaporation)
Crankcase (20% of
hydrocarbons produced)
Fuel tank
Exhaust (65% of
hydrocarbons produced)
298. 6.2. Sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa 7
Động cơ 4 thì/kỳ
Nạp: nhiên liệu được phun trực tiếp hoặc cùng không khí
Nén (tỉ số 7:1): tỉ số nén càng cao thì NOx càng nhiều
Nổ (2500oC, 40 atm, làm nguội nhanh): sinh ra NO
Xả: thải ra N2, CO2, CO, NO, hydrocarbon, O2
Air
in
Exhaustgases out
Spark plug
299. 6.2. Sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa 8
Phát thải hydrocarbon
Buồng đốt của động cơ đốt trong do được làm mát
nên sát thành buồng (vài chục µm) có nhiệt độ thấp
Hydrocarbon cháy không hoàn toàn
Nếu không điều chỉnh đúng cách → tăng phát thải.
Động cơ turbine không bị vấn đề này vì luôn nóng
300. 6.2. Sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa 9
Phát thải từ động cơ đốt trong
HC
301. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 10
Nồng độ các chất trong không khí trong ngày
M 4 A.M 8 A.M. N 4 P.M. 8 P.M. M
302. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 11
Nồng độ các chất trong không khí trong ngày
303. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 12
Phản ứng quang hóa của methane
NO2 + hν → NO + O
CH4 + O → H3C• + HO•
H3C• + O2 + M (N2 hoặc O2) → H3COO• + M
CH4 + HO• → H3C• + H2O
H3COO• + NO → H3CO• + NO2
H3CO• + O3 → nhiều sản phẩm khác nhau
H3CO• + O2 → CH2O + HOO•
H3COO• + NO2 + M → CH3OONO2 + M
H2CO + hν → các sản phẩm quang phân ly
304. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 13
Solar
energy
input
Absorption of solar energy
by NO2 produces NO
and atomic oxygen, O.
Atomic oxygen, HO
.
and O3
react with hydrocarbons
to produce highly reactive
hydrocarbon free radicals.
Ο Ο
2
O reacts with
O2, yielding
ozone, O3
Ο
O3
O3
Hydrocarbon free radicals
Hydrocarbon free radicals
react further with species
such as NO2 to produce
PAN, aldehydes, and other
smog components.
NO
ΝΟ
2
NO
NO2
hν
to produce NO
2
.
O
3
or RO
2
.
NO reacts with
305. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 14
Các phản ứng quang hóa
1. Phản ứng quang hóa cơ bản
2. Phản ứng với oxy
3. Sự tạo thành các gốc hữu cơ tự do từ hydrocarbon
4. Phản ứng dây chuyền, phân nhánh và kết thúc
306. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 15
1. Phản ứng quang hóa cơ bản
NO2 + hν (λ < 420 nm) → NO + O
2. Phản ứng với oxy
O2 + O + M → O3 + M
O3 + NO → NO2 + O2
Phản ứng thứ hai diễn ra nhanh hơn, nên nồng độ
O3 thường được giữ ở mức thấp cho đến khi nồng
độ NO đạt giá trị thấp.
Nồng độ O3 dọc theo xa lộ thường thấp do xe cộ thải
ra NO
307. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 16
3. Sự tạo thành các gốc hữu cơ tự do từ hydrocarbon
O + RH → R• + các sản phẩm khác
O3 + RH → R• + các sản phẩm khác
4. Phản ứng dây chuyền, phân nhánh và kết thúc
NO + ROO• → NO2 + các sản phẩm khác
NO2 + R• → sản phẩm (PAN,…)
Phản ứng sau thường là phản ứng kết thúc vì NO2
đã được cố định trong PAN
308. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 17
Các phản ứng tạo thành khói quang hóa
309. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 18
Các chất oxy hóa trong khói quang hóa
Được tính bằng khả năng oxy hóa iodide (I-) thành
iodine (I2)
Chất oxy hóa hình thành từ phản ứng hydrocarbon
và NOx dưới ánh sáng UV chủ yếu là ozone, ngoài
ra còn có H2O2, organic peroxide (ROOR'), organic
hydroperoxide (ROOH), peroxyacetyl nitrate
(PAN) và peroxybenzoyl nitrate (PBN)
PAN PBN
310. Nồng độ ozone phụ thuộc nồng độ ban đầu VOCs và NOx 19
311. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 20
Độ phản ứng của các chất hữu cơ và CO với gốc OH•
312. 6.4. Các sản phẩm vô cơ từ khói quang hóa 21
Hai sản phẩm vô cơ quan trọng từ khói quang hóa là
sulfate và nitrate
Các chất oxy hóa có trong khói quang hóa bao gồm
O3, NO3, N2O5 và các gốc HO•, HOO•, O, RO•, and
ROO•.
SO2 + O (từ O, RO•, ROO•) → SO3 → H2SO4, sulfates
HO• + SO2 → HOSOO•
N2O5 + H2O → 2HNO3
HO• + NO2 → HNO3
NH3 + HNO3 → NH4NO3
313. 6.5. Ảnh hưởng của khói quang hóa 22
Ảnh hưởng đến sức khỏe và sự thoải mái của con
người
Ozone ở 0.15 ppm gây ho, khò khè, co thắt phế
quản, và kích ứng hệ hô hấp ở người khỏe mạnh
Các hợp chất peroxyacyl nitrate có tính oxy hóa và
aldehyde trong khói quang hóa gây kích ứng mắt
314. 6.5. Ảnh hưởng của khói quang hóa 23
Ảnh hưởng đến sức khỏe và sự thoải mái của con
người
315. 6.5. Ảnh hưởng của khói quang hóa 24
Gây hư hại vật liệu
Cao su có ái lực cao với ozone nên bị nứt và hư
hỏng
316. 6.5. Ảnh hưởng của khói quang hóa 25
Ảnh hưởng đến khí quyển
Sinh ra bụi khói hữu cơ với thành phần chính là
rượu, andehit, ketone, acid hữu cơ, este, và nitrat
hữu cơ
Hydrocarbon do cây xanh tạo ra là thành phần
chính tạo nên bụi hữu cơ trong khói quang hóa
317. 6.5. Ảnh hưởng của khói quang hóa 26
Ảnh hưởng đến khí quyển