1
BÀI GIẢNG
KIỂM SOÁT Ô NHIỄM
MÔI TRƯỜNG
KHÔNG KHÍ
BIÊN SOẠN : TS PHẠM TIẾN DŨNG
Tp. HCM 02 - 2008
2
CHƯƠNG 1: KHÔNG KHÍ VÀ MÔI TRƯỜNG.
I - KHÁI NIỆM CHUNG:
MÔI TRƯỜNG : là tập hợp tất cả các thành phần vật chất bao quanh sự vật có khả
năng tác động đến sự tồn tại v
à phát triển của mỗi sinh vật, vật thể hay sự kiện.
Môi trường sống của con người l
à tổng hợp các yếu tố vật lý hóa học, kinh tế, xã
h
ội bao quanh có ảnh hưởng tới sự sống và phát triển của từng cá nhân và của từng cộng
đồng. Môi trường sống của loài người l
à tất cả những gì có và đang diễn ra trong vũ trụ và
thái dương hệ.
Môi trường sống của con người được chia theo mục đích v
à nội dung nghiên cứu
thành:
-
Môi trường thiên nhiên: bao gồm các yếu tố thiên nhiên như: vật lý, hóa học
(được gọi chung là môi trường vật lý) v
à sinh học tồn tại khách quan, ít chịu sự chi phối
của con người.
-Môi trường xã hội: gồm các mối quan hệ tương tác giữa con người và con người.
-Môi trường nhân tạo: gồm các yếu tố vật lý, hóa học, xã hội do con người tạo ra
và chịu sự chi phối của con người.
Tùy theo bản chất hóa học và kích thước mà hạt bụi có thể tồn tại lâu trong không
khí hay bị hắt ra khỏi dòng không khí. Thông thường, các hạt bụi có kích thước 10 m
khu
ếch tán trong không khí theo chuyển động Brao hay lắng với vận tốc đều xuống đất
nên được gọi là bụi bay, bụi lơ lửng… những hạt có kích thước > 10 m lắng có gia tốc
trong không khí nên còn gọi là bụi lắng.
Những hạt bụi cực nhỏ bắt nguồn từ sự ngưng kết hơi vật liệu hay bay lên từ các
phán ửng hóa học còn được gọi là fumes (mù).
-
SƯƠNG: là tổng hợp các giọt chất lỏng phân tán trong không khí khi ngưng hơi
chất lỏng hay chất lỏng bị phun, bị cuốn vào không khí.
-KHÓI: bao g
ồm các hạt vô cùng nhỏ cácbon hay mồ hóng, hình thành do quá
trình cháy không h
ết nhiên liệu như dầu mỏ, than cốc… khói chứa các giọt cũng như các
3
hạt khô.
-HƠI: là dạng khí từ các chất mà bình thường chúng ở dạng rắn hay lỏng. Chúng
hòa trôn hoàn toàn với không khí và có thể trở thành hỗn hợp gây nổ.
-KHÍ: lànhững chất dạng khí hòa trộn vào không khí. Chúng có thể trở về trạng
thái rắn hay lỏng ở điều kiện nhiệt độ và áp suất nào đó.
-Phần tử sống: là tổng hợp các cơ thể sống phân tán trong không khí như vi khuẩn,
bào tử nấm…
II. KHÔNG KHÍ:
Nhân loại hàng ngày sống và làm việc trong bầu không khí bao quanh mình. Do
v
ậy luôn luôn có một tác động qua lại giữa bầu không khí và con người ví dụ như: trao đổi
Oxy và Cacbonic; trao đổi nhiệt; l
àm phát sinh bụi và hơi độc …
1. Thành phần hóa học:
-Độ ẩm tuyệt đối: là thông số chỉ lượng hơi nước trong 1 m
3
không khí. Nó là một
đại lượng phụ thuộc v
ào nhiệt độ không khí và phân áp suất hơi nước P
n
(mm Hg)
Trong đó : f – Độ ẩm tuyệt đối g/m
3
t- nhiệt độ khối không khí
0
C.
-Dung ẩm: là trọng lượng hơi nước chứa trong khối không khí có phần khô là 1
kg.
G = 1 kg. Tr
ọng lượng khối khí khô = 1 kg.
( 2 )
1
273
1
1058
t
P
f
n
kgg
Không khí
ẩm trong một điều kiện nhất định về áp suất và nhiệt độ chỉ chứa được
tối đa một lượng hơi ẩm nhất định. Khi quá lượng đó, hơi nước sẽ ngưng tụ thành giọt. Đó
là trạng thái bảo hòa hơi nước của không khí ẩm. Trong cùng một áp suất, ứng với mỗi
nhiệt độ, ta có một áp suất riêng phần bão hòa của hơi nước trong khối không khí ẩm.
Độ ẩm tương đố
i của không khí ẩm là tỷ lệ giữa áp suất riêng phần của hơi nước
trong khí ẩm và áp suất riêng phần của hơi nước khi khối khí đã bão hòa ở cùng một nhiệt
độ.
% (3)
Ta có m
ối quan hệ giữa dung ẩm và độ ẩm tương đối.
g/kg (4)
c. Tr
ọng lượng riêng của không khí ẩm: là trọng lượng của một khối khí ẩm có thể
tích là 1 đơn vị.
(5) Kg/m
3
Trong đó :
kk
Trọng lượng riêng của không khí khô.
Qua đây ta thấy rằng: trong c
ùng một nhiệt độ và áp suất trọng lượng riêng của
không khí ẩm nhỏ hơn trọng lượng riêng của không khí khô.
(6) kg/m
3
d. Nhiệt dung của không khí ẩm: là lượng nhiệt chứa trong một khối khí ẩm có
phần khô là 1 kg.
Kcal/kg (7)
3. Biểu đồ I-d hay t
P
x623d
t273
P
176,0
bh
n
kkka
t273
P
465,0
kk
1000
)44,03,597(236,0
d
ttI
5
Trên hình vẽ H-1 biểu diễn các quá trình biến đổi trạng thái không khí theo các
m thì chỉ có một nhóm nhỏ các tia tử ngoại,
toàn bộ ánh sáng nhìn thấy và 1 phần tia tử ngoại là tới được trái đất.
Trên vùng bức xạ Radio cũng chỉ có một khoảng hẹp các tia có thể xuyên qua
được tới mặt đất. Số lượng lớn các tia bức xạ mặt trời bị hấp thu, phản xạ trong tầng điện
ly và một phần trong tầng bình lưu.
H-1: Biểu đồ I-d của không khí ẩm và
quá trình bi
ến đổi trang thái không khí.
t
o
C
d g/kg
6
B.Các yếu tố khí hậu:
1-Mặt trời và bức xạ mặt trời:
Mặt trời là một khối khí nóng khổng lồ có nhiệt độ khoảng 6.000
0
K luôn phát năng
lượng ra xung quanh dưới dạng các tia bức xạ ở các dải sóng khác nhau.
Trong thái dương hệ, mặt trời được xem là đứng yên và trái đất quay quanh mặt
trời với chu kỳ 1 vòng và 1 năm. Song song đó, trái đất tự quay quanh trục của mình với
chu kỳ 1 ngày 1 vòng. Trục của trái đất nghiêng với mặt phẳng quỹ đạo một góc 66
0
33'.
Điều này khiến cho lượng bức xạ mặt trời chiếu tới trái đất không đều theo các chu kỳ thời
gian ngày và năm.Gọi góc giữa tia mặt trời và mặt phẳng xích đạo là góc xích độ thì góc
thay đổi từ 23
0
2 Bắc tới 23
0
H-3: Đặc tính của khí quyển
với sự xuyên suốt các tia vũ trụ.
7
đất tạo thành tán xạ của bầu trời. Phần bức xạ mặt trời chiếu được xuống mặt đất được gọi
là trực xạ. Do vậy tổng lượng bức xạ mặt trời chiếu xuống trái đất I là tổng của 2 thành
ph
ần: trực xạ S và tán xạ D.
I = S + D ( 8 )
T
ổng lượng bức xạ mặt trời là thông số được các trạm quan trắc khí tượng đo
thường xuy
ên và liên tục trên mặt phẳng ngang song song với mặt đất.
Nước việt nam nằm trải d
ài từ 22
0
22' Bắc tới 8
0
20' Bắc và đều nằm gọn trong nội
chí tuyến Bắc nên cả nước có số giờ nắng trong ngày cao; ngắn nhất là 10h30' và dài nhất
là 11h30'. Càng vào phía nam độ dài ngày càng kéo dài hơn. Trên mọi miền một năm có 2
lần mặt trời đi qua thiên đỉnh, khi đó tia nắng gần như chiếu thẳng góc với mặt đất.
Cường độ bức xạ mặt trời cao nhất đạt tới 1,6 1,8 Calo/cm
2
phút. Lượng tán xạ
rất lớn, chiếm tới hơn 50% tổng xạ mặt trời. Nguyên nhân là do trời mây nhiều và độ ẩm
cao. Chỉ trong những ngày trời trong xanh lượng tán xạ mới giảm xuống 30 40 %.
2 - Gió:
Gió là hệ quả của hoạt động tương tác qua lại giữa các tâm cao áp và thấp áp trong
b
ầu khí quyển. Các khối không khí dịch chuyển từ tâm cao áp sang tâm thấp áp tạo thành
-Người ta quan trắc gió tại các trạm khí tượng và thể hiện trên Hoa Gió theo từng
thời kỳ hay theo mùa. Chữ số giữa vòng là tần suất lặng gió. Chiều dài mỗi hướng là tần
suất của hướng. Có thể có thêm cánh đuôi trên mỗi hướng với qui ước 1 đuôi = 1m/s chĩ
tốc độ trung bình trên hướng đó trong khoảng thời gian quan trắc.
-Thông thường gió đổi hường theo mùa và biến đổi tốc độ theo thời gian trong
ngày. Ban đêm, gió gần mặt đất có tốc độ rất nhỏ và tăng dần khi mặt trời mọc v
à lớn nhất
vào buổi trưa và sau đó giảm dần. Chỉ những ngày nhiều gió và ngày có trời mây u ám thì
gió ít bi
ến đổi.
8
Bảng 1-2: Số liệu gió trạm TÂN SƠN NHẤT - trung bình năm:
B ĐB Đ ĐNTS lặng
gió %
TS V TS V TS V TS V
11,2 12,8 2,6 9,6 2,2 11,7 2,6 17,4 2,2
N TN T TB
TS V TS V TS V TS V
12,6 3,8 13,2 3 16,7 3 5,9 2,8
TS- tần suất gió theo hướng % V – Tốc độ trung bình trên hướng m/s
CHƯƠNG II
MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ - NGUỒN THẢI – CHẤT Ô NHIỄM
TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG
I- CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM MTKK VÀ TÁC HẠI:
1/- Ôxit lưu huỳnh:
Trong hai loại oxýt lưu huỳnh thì sunfurơ SO
2
đáng được quan tâm hơn cả vì có số
lượng lớn hơn nhiều so với anhyđric sunfuric: SO
3
ố YOKAICHI bị ô nhiễm nặng bởi bụi , khí SO
x
, H
2
S làm số bệnh nhân bị ngộp thở ,
đau nhó
i ngực tăng cao bất bình thường).
2/-Dioxit cacbon:
Cacbonic được sinh ra do sự hô hấp của động vật, do đốt nhiên liệu và do các hoạt
động của núi lửa. Khi khuếch tán trong khí quyển,
một phần CO
2
được thực vật và nước
biển hấp thu, một phần nhỏ theo nước mưa rơi xuống đất và phần còn lại sẽ tồn tại trong
khí quyển. Khi nồng độ cacbonic qua cao sẽ gây ảnh hưởng cho môi trường. Hiện nay
CO
2
được xem là nguyên nhân chính gây hiệu ứng nhà kính, làm tăng nhiệt độ không khí
trên trái đất.
3/- Cacbon oxit CO:
CO sinh ra trong quá trình cháy không hoàn toàn nhiên liệu gốc cacbon như than,
củi, dầu, khí đốt…CO là khí không màu, không mùi, trong không khí CO bị oxi hóa chậm
thành CO
2
. CO có khả năng hòa tan vào nước mưa và rơi xuống đất.
Sự nguy hại chủ yếu của CO cho con người và động vật là vì CO có ái lực rất
mạnh với hồng cầu trong máu dẫn tới các tai biến gây tử vong vì thiếu ô xy trong máu.
Hỗn hợp CO trong không khí ở nồng độ giới hạn sẽ trở thành hỗn hợp cháy nổ.CO
là loại khí đặc biệt nguy hiểm cho các thiết bị lọc bụi tĩnh điện khi lọc khói lò nung hay
khí th
ở 0.06 ppm sẽ gia tăng các bệnh về đường hô hấp.
Người ta nhận biết được m
ùi của NO
2
khi trong không khí có chứa NO
2
với nồng độ lớn
hơn hoặc bằng 0.12 ppm .Với nồng độ ở 5 ppm, NO
2
gây tác hại cho bộ máy hô hấp sau
vài phút và ở nồng độ từ 1.5 đến 50 ppm. NO
2
sẽ gây nguy hại cho tim phổI trong vài giờ.
5/-Clo và HCl:
Clo và HCl có nhiều ở xung quanh các nhà máy hóa chất đặc biệt là các phân
xưởng sản xuất NaOH bằng cách điện phân muối ăn NaCl. Clo còn thấy ở các nhà máy
s
ản xuất nhựa tái sinh , các lò đốt rác thải có chứa chất dẻo. Do Clo dễ hòa tan vào nước
nên thường gây kích thích cho v
ùng trên của đường hô hấp khi nồng độ Clo trong không
khí cao. Khi tiếp xúc với Clo ở nồng độ cao, người thường xanh xao, vàng vạch, nhiều
bệnh tật, cây cối chậm phát triển hay dễ chết.
Trên tầng cao khí quyển, gốc Clo trong hợp chất FREON được giải phóng sẽ làm
tan rã các phân t
ử khí ô-dôn O
3
, làm thủng lớp vỏ ô-dôn bảo vệ trái đất khỏi bức xạ tử
ngoại.
6/-Chì:
Chì được dùng nhiều trong công nghiệp, người ta được biết tới 150 nghề và trên
+Bụi gây nhiễm trùng.
+B
ụi gây xơ phổi: bụi than, aniăng, silíc,…
Bụi còn gây tác hại tới máy móc, thiết bị, tăng độ hao mòn, tăng tốc độ ăn mòn
kim lo
ại trong không khí.
10
II- CÁC LOẠI NGUỒN THẢI CHẤT GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÍ:
A.Nguồn thải công nghiệp:
Nền công nghiệp ở nước ta ngày ngày càng phát triển tạo ra nhiều sản phẩm hàng
hóa cho xã h
ội. Các khu công nghiệp, các nhà máy mọc lên với số lượng nhiều, qui mô
lớn làm thay đổi cả bộ mặt xã hội theo cả hai chiều tích cực và tiêu cực, trong đó phải kể
đến
vấn đề ô nhiễm môi trường. Hoạt động của công nghiệp tăng cao sẽ kéo theo việc tăng
chất thải vào môi trường khí. Khi lượng chất thải đủ nhiều để phá vỡ chu trình cân bằng
vật chất của môi trường, làm cho môi trường bị ô nhiễm.
Nguồn thải gây ô nhiễm của các ngành công nghiệp gồm:
a.Công nghiệp năng lượng:
Công nghiệp năng lượng gồm 3 ngành chính: Điện - Than - Dầu khí
1. Ngành điện: ngành điện của nước ta có cơ cấu các nhà máy phát điện là:
- Th
ủy điện 66% là ngành không gây ô nhiễm môi trường khí nhưng tiềm ẩn khả
năng biến đổi môi trường
- sinh thái vùng hồ chứa nước và thủy vực vùng hạ lưu.
-Nhiệt điện: 21%
-Tuabin khí và điezen: 13%
Các nhà máy nhiệt điện dùng than làm nhiên liệu có lượng tiêu hao than từ 0,4
0,8 kg/kwh. Nguồn cung cấp than là các mỏ than vùng đông bắc. Theo TS Phạm Ngọc
Đăng: năm 1993 các nhà máy tiêu thụ gần 480.000 tấn than v
khu vực phía nam. Nhưng có một số nhà máy công nghiệp khác có theo dây chuyền sản
xuất hóa chất xút - clo trên cơ sở điện phân muối ăn. Tại những cơ sở này, hơi Clo được
thải bỏ tự do vào không khí là một nguy cơ gây ô nhiễm môi trường.
Tùy theo các dạng sản phẩm làm ra mà các cơ sở sản xuất hóa chất cơ bản có chất
thải làm ô nhiễm môi trường khí. Ví dụ: SO
2
từ công nghệ sản xuất acide sunfuric; clo từ
công nghệ điện phân muối ăn.
2. Phân hóa học: nguồn ô nhiễm lớn nhất tại các nhà máy phân hóa học là bụi, sau
đó là hơi SO
2
và fluo nếu là dây chuyền sản xuất super lân, hay NH
3
, CO
2
nếu là sản xuất
phân đạm.
3. Thuốc trừ sâu: các nhà máy thuốc trừ sâu ở nước ta có hai dạng chính là thuốc
trừ sâu dạng lỏng và rắn. Ở các nhóm clo hữu cơ và lân hữu cơ là loại có độc tính cao.
Trong quá trình pha chế, đóng gói thành phẩm, có hơi thuốc trừ sâu bay hơi vào không khí
gây ô nhiễm môi trường khí. Ngoài ra phải kể tới bụi ở các dây chuyền sản xuất thuốc bột
11
và hột bay vào môi trường không khí. Tuy khối lượng không nhiều nhưng khí thải của các
xí nghiệp này rất độc hại nên cần đặc biệt chú ý.
c. Công nghiệp luyện kim:
Cả nước chỉ có một nhà máy luyện gang từ quặng sắt ở Thái nguyên, nhà máy này
v
ừa luyện gang và luyện cốc, khí thải của nhà máy chứa nhiều CO, CO
2
, C
d. Công nghi
ệp vật liệu xây dựng:
1. Sản xuất xi măng: Hiện chúng ta đang có rất nhiều nhà máy sản xuất xi măng.
Bao gồm hai công nghệ chính là xi măng lò đứng công suất thấp, chất lượng thấp, sản xuất
thô sơ và xi măng l
ò quay có công suất và chất lượng cao. Khí thải từ lò nung xi măng có
hàm lượng bụi, CO, CO
2
, Fluor rất cao và cỏ khả năng gây ô nhiễm nếu không được kiểm
soát tốt. Hiện tại, vấn đề ô nhiễm môi trường do bụi và khói ở một vài nhà máy xi măng
vẫn đang chưa được giải quyết.
2. Sản xuất gạch đất nung:
Tại các cơ sở công nghiệp lớn, gạch đất nung trong các lò tuy-nen dùng nhiên liệu
là dầu DO hay FO, các nhà máy này phát thải vào không khí chất gây ô nhiễm do đốt dầu
vẫn đang tồn tại, còn chưa được giải quyết triệt để. Chất gây ô nhiễm là tro bụi, CO
2
, SO
x
.
T
ại các lò gạch thủ công dùng trấu, củi, than làm ô nhiên liệu,do đặc tính công suất
nhỏ, ở rải rác nên khí thải chứa tro bụi, CO
2
ảnh hưởng tới các nhà dân lân cận. Khi tập
trung thành các làng nghề thì vấn đề sẽ trở nên bức xúc hơn.
3. Sản xuất gạch gốm, đồ gốm sứ:
Các nhà máy sản xuất gạch ceramic có nguồn phát thải lớn chất gây ô nhiễm vào
không khí là tháp s
ấy Kaolin và lò nung. Trong khí thải thường chứa: CO, CO
2
cao khí thải hợp lại thành nguồn phát thải theo tuyến làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi
trường hai bên đường. Những chất ô nhiễm đặc trưng của khí thải giao thông l
à bụi, CO,
C
y
H
x
, SO
x
, chì, CO
2
và No
x
, Benzen.
III-
ẢNH HƯỞNG CỦA YẾU TỐ KHÍ HẬU TỚI CON NGƯỜI.
a/- Toả nhiệt của cơ thể:
Con người có nhiệt độ trung bình toàn cơ thể là 37
0
C. Trong quá trình tồn tại, có
thể người ta luôn sản sinh ra nhiệt, lượng nhiệt này được các bộ phận chức năng điều hoà
thân nhi
ệt thải ra môi trường không khí xung quanh. Lượng nhiệt cơ thể sinh ra và toả ra
không khí phụ thuộc vào đặc điểm sinh lý, lứa tuổi, và cường độ vận động. Nó dao động
từ mức 70 Cal/h cho trạng thái ngủ, 100 – 120 Cal/h cho người đọc sách, làm việc trí óc và
t
ối đa là 420 Cal/h cho người lao động thủ công nặng nhọc.
Lượng nhiệt do người thải ra t
ruyền vào không khí bằng các cách thức như sau:
+ Theo hơi thở, không khí v
0
C thì cơ thể con người còn phải thải vào không khí lượng
nhiệt xâm nhập vào con người qua con đường bức xạ.
- Khi ở trong bầu khí nóng (có t & t
R
cao), oi bức và không thoáng đãng ( v nhỏ) con
người cảm thấy nóng bức, toát mồ hôi, mất tập trung, giảm sức lao động v
à trí nhớ. Khi
thân nhiệt tăng cao tới 42 – 43
0
C có thể dẩn tới tử vong.
n
1
i
n
1
ii
bx
f
ft
t
13
- Khi ở trong bầu không khí quá lạnh con người bị giá lạnh sẽ hạ thân nhiệt, cho tới
khi thân nhiệt giảm tới 25 – 28
0
thoáng gió v. Cho con người Việt Nam, có nhà khoa học kiến nghị giới hạn từ 20 – 27 là
kho
ảng giá trị nhiệt độ hiệu quả tương đương , tương ứng với cảm giác mát mẻ dễ chịu
của người Việt Nam. Một cách gần đúng có thể xác định nhiệt độ hiệu quả tương đương
qua công thức của Weeb.
(10)
*/-
Để đánh giá đồng thời cả 4 yếu tố t, t
u
, t
R,
v lên cảm giác nhiệt của con người.
Có nhà khoa học kiến nghị dùng các thông số:
Chỉ số Kôrenkôv hay còn gọi là chỉ số điều kiện nhiệt:
(11)
Trong đó:
t
k
: nhiệt độ khô của không khí.
o
C
t
bx:
: nhiệt độ bức xạ của môi trường.
o
C
d : dung
ẩm. g/kg
v : t
ốc độ gió m/s
T
WBGT
30 26,7 25
v94,1tt5,0T
uktd
vt37,80,09d0,1tt0,24H
kbxk
14
11/-Nồng độ cho phép của các loại bụi và hơi khí độc trong không khí.
-Nồng độ chất độc hại: là đại lượng biểu thị lượng chất độc hại hòa lẫn vào không
khí. Thường được ký hiệu C. đơn vị đo của C là mg/lít hay mg/m
3
. (TCVN).
C còn
được đo theo ppm thể tích. (cho môi trường khí) và ppm trọng lượng (cho
môi trường nước).
Công thức tính đổi đơn vị trong môi trường khí như sau:
(13)
Trong đó:
t- nhiệt độ
0
C.
các chất ô nhiễm gồm: CO, NO
2
, SO
2
, O
3
và bụi nhằm cho biết tình trạng chất lượng
không khí khu vực ven đường hoặc dân cư trong Thành phố.
Phân loại:
+Chỉ số AQI khu vực ven đường .
+ Ch
ỉ số AQI khu vực dân cư .
Ch
ỉ số AQI và các lưu ý.
Nhóm điểm Chất lượng không khí Ảnh hưởng sức khỏe
0 - 50 Tốt Không
51 - 100 Trung bình
Nhóm nhạy cảm, đôi khi nên
giới hạn thời gian ở ngoài nhà
101 - 200 Kém
Nhóm nhạy cảm nên hạn
chế thời gian ở ngoài
760
P
t273
273
4,22
TLPTppm
m/mg
3
Lo
giới hạn dưới của khoảng giá trị AQI tương ứng với một khoảng cảnh
BP
Hi
giới hạn trên của khoảng giá trị nồng độ chất ô nhiễm p tương ứng với khoảng
cảnh giá trị AQI cho mức cảnh báo tương ứng.
BP
Lo
giới hạn dưới của khoảng giá trị nồng độ chất ô nhiễm p tương ứng với
khoảng cảnh giá trị AQI cho mức cảnh báo tương ứng
Cp giá trị nồng độ của chất ô nhiễm p
Bảng -2 Các ngưỡng nồng độ tương đương với AQI (theo TCVN 1995 – 5937)
Giá trị AQI lớn nhất cho chất ô nhiễm riêng lẻ trở thành giá trị AQI của ngày
hôm đó.
LOLOP
LOHI
LOHI
p
IBPC
BPBP
II
I
16
CO VOC
Không có lọc bụi Tấn 5xA 19,5xS 9 0,3 0,055
Lọc bụi bằng cyclon Tấn 1,25xA 19,5xS 9 0,3 0,055
lọc bụi Tĩnh điện Tấn 0,36xA 19,5xS 9 0,3 0,055
Lọc bụi túi vải Tấn 0,01xA 19,5xS 9 0,3 0,055
Bảng 1-4: Hệ số thải chất ô nhiễm của xe ô-tô
Lo
ại xe ĐV. Bụi SO
2
NO
x
CO VOC
Xe ca và xe con
(trung bình)
1000 km 0,07 2,05xS 1,19 7,72 0,83
Xe tải
( Trung bình )
1000 km 0,9 4,76 10,3 18,2 4,2
Cũng có thể kiểm toán nguồn thải qua các công thức rút ra từ nghiên cứu thống kê
hay t
ừ các cân bằng hóa học…Các công thức này bỏ qua phương pháp và công nghệ sản
xuất .
Ví dụ:
- Xác định lượng SO
2
thải ra khi đốt nhiên liệu có chứa lưu huỳnh :
Kg/h (14)
Trong đó: B- lượng nhiên liệu đốt (Tấn /h )
S- Hàm lượng lưu huỳnh ( % )
-Xác định lượng thải NOx của lò hơi:
2
.Trong 1 tấn dầu có chứa 30kg S,khi
đốt sẽ sinh ra lượng khí SO
2
là :
(64,06 x 30) / 32,06 = 59,94 kg SO
2
/ t
Nhìn chung s
ố liệu kiểm toán nguồn thải có mức độ chính xác rất khiêm tốn.Tuy
nhiên số liệu này rất cần cho công tác quản lý , dự báo và kiểm soát ô nhiễm môi trường.
V. ĐO ĐẠC CHẤT Ô NHIỄM TRONG ỐNG THẢI.
Việc xác định lượng phát thải chất gây ô nhiễm môi trường không khí trong ống
thải nhằm mục đích kiểm toán môi trường, tính kiểm tra phát thải chất gây ô nhiễm tới
vùng dưới gió của ống thải; v
à kiểm tra nồng độ chất gây ô nhiễm trong ống thải với các
tiêu chuẩn phát thải cho phép.
Chất gây ô nhiễm môi trường không khí có rất nhiều loại, tuy thế chỉ phân làm hai
lo
ại khi tiến hành đo đạc, đó là: Bụi và các chất dạng hơi khí.
1. Đo nồng độ bụi trong ống thải:
Bụi là các hạt rắn khuyếch tán trong dòng khí có khối lượng và trọng lượng riêng
khác nhi
ều với môi trường khí. Khi chuyển động trong dòng khí, hạt bụi chịu chi phối rất
nhiều của các lực quán tính, lực lý tâm và lực ma sát với dòng khí nên khi lấy mẫu khí để
xác định nồng độ bụi cần phải có các y
êu cầu riêng.
Đo đạc nồng độ bụi trong ống thải thường phải tiến hành lấy mẫu khí lẫn bụi từ
trong ống thải và đưa ra các thiết bị phân tích đặt ngoài ống. Sơ đồ hệ thống như sau:
H : Sơ đồ khối hệ thống đo đạc nồng độ chất ô nhiễm trong ống thải.
Lưu lượng kế là thiết bị cần thiết để chỉ báo và điều chỉnh lưu lượng khí hút trong hệ
thống vì đầu vào lưu lượng kế thường gắn liền với van điều chỉnh lưu lượng khí.
Máy hút khí là máy hút không khí thông thường có đủ lưu lượng và áp suất hút yêu
c
ầu cho hệ thống.
Ngoài các thiết bị cơ bản kể trên, khi tiến hành đo, người ta còn phải có thêm nhiệt kế
để đo nhiệt độ d
òng khí và đồng hồ bấm thời gian hay timer tự đóng ngắt hệ thống đo
để định lượng lượng khí thải đ
ã hút.
Nơi lấy mẫu bụi trong ống thải cần chọn là mặt cắt có dòng chảy đều trên toàn mặt cắt
ngang để đảm bảo nồng độ bụi cũng đồng đều tại mọi điểm. Mặt cắt như thế thường có ở
vị trí khoảng 2/3 chiều dài các đoạn ống thẳng, đứng, nằm giữa các chi tiết cút, đổi tiết
diện hay chạc ba… một khoảng cách 8~10 lần đường kính ống.
Trước khi đo đạc nồng độ bụi trong ống thải, nhất thiết phải biết tốc độ d
òng khí trong
m
ặt cắt muốn đo đạc bằng cách đo đạc hay tính từ lưu lượng hệ thống đã biết. Đây là yếu
tố có tính quyết định tới kết quả đo đạc vì muốn có kết quả đúng như thực tế thì tốc độ
dòng khí đi vào đầu ống lấy mẫu bụi phải vừa bằng với tốc độ dòng khí đi bên ngoài
(được gọi l
à chế độ đẳng tốc). Ở chế độ đẳng tốc đó, các hạt bụi sẽ không bị đổi hướng di
chuyển khi đi qua mặt cắt có đầu ống lấy mẫu. Nếu tốc độ trong đầu ống lấy mẫu nhỏ hơn
tốc độ bên ngoài sẽ sinh ra hiện tượng rẽ dòng khí ở trước đầu ống lấy mẫu bụi. Hiện
tượng n
ày sẽ làm giảm số hạt bụi đi vào trong đầu ống lấy mẫu. Trong trường hợp ngược
lại, tốc độ trong đầu ống lấy mẫu lớn hơn tốc độ bên ngoài sẽ sinh ra hiện tượng thu dòng
khí
ở trước đầu ống lấy mẫu bụi. Hiện tượng này sẽ làm tăng số hạt bụi đi vào trong đầu
ống lấy mẫu. Những hiện tượng đó
việc đo đạc nồng độ chất ô nhiễm trong ống thải tương tự như đo trong môi trường không
khí xung quanh. Vị trí lấy mẫu nên ở mặt cắt ngang ống có dòng chảy đều đặn, Đầu lấy
mẫu có thể có hướng bất kỳ và lấy mẫu ở mọi tốc độ. Lưu lượng khí lấy mẫu phải tuân thủ
m/s
3600
3500
v 1,12
4
32,0
2
l/ph57000.60
4
2
0,01
12,1l
Giấy lọc
Sấy khô
Cân
Ống thải
Đầu lấy
mẫu
kế
Máy hút
khí
Xử lý
mẫu
Máy so
màu
H 3: Sơ đồ khối đo nồng độ hơi khí độc trong ống thải.
B
ộ hấp
thu khí
Bộ hấp
thu khí
21
CHƯƠNG III
KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ.
I- CHUYỂN ĐỔI VẬT CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ:
Theo định luật bảo toàn vật chất thì vật chất chỉ biến đổi từ dạng này sang dạng
khác, di chuyển từ nơi này sang nơi khác chứ không tự sinh ra hay mất đi.
Giả thiết rằng ta có một khu vực nghiên cứu có một giới hạn nào đó, ví dụ như
không khí trong 1 căn ph
òng hay không khí trên 1 khu đô thị… Một chất theo dòng không
khí đi vào khu vực nghiên cứu sẽ xảy ra các tình huống:
-Bị tiêu hủy trong không gian đó (biến thành chất khác).
-Tích l
ũy lại trong không gian đó mà không thay đổi tính chất.
-Đi ra khỏi khu vực nghiên cứu mà không thay đổi tính chất.
Tuân theo quy luật bảo toàn vật chất ta có:
Lượng đi vào = lượng chất tiêu hủy + lượng chất tích lũy + lượng chất đi ra.
Trong tự nhiên, không phải chất nào cũng tuân thủ đúng các quá trình này. Do vậy,
B
+ L
c
LxC = L
B
xC
B
+ L
c
xCc
(17)
B-H
ệ thống vật chất ổn định không bảo toàn:
Trên thực tế, chất ô nhiễm phát tán trong không khí thường tham gia các phản ứng
hóa học, sinh học nên lượng vật chất không được bảo toàn trong quá trình phát tán.
Khi đó biểu thức của hệ thống sẽ phải là:
Lượng đi vào = Lượng đi ra + Lượng bị tiêu hủy.
Nếu cho rằng chất ô nhiễm phân bố đồng đều trong không gian nghiên cứu và
lượng chất bị tiêu hủy tỷ lệ với lượng chất ô nhiễm có trong không gian nghiên cứu, ta có
thể viết như sau:
Lượng bị ti
êu hủy = K.C.V (18)
V
ới: K- hệ số tiêu hủy chất ô nhiễm luôn mang dấu âm (-)
C- n
ồng độ chất ô nhiễm trong không gian xét
V- thể tích không gian xét.
Xét biến thiên lượng chất ô nhiễm theo thời gian, ta có thể viết phương trình vi
phân:
(19)
/h. Hay
xác định nồng độ formaldehyde trong không khí nếu cho rằng hệ số chuyển đổi
formaldehyde thành CO
2
là 0.4 h
-1
.
Gi
ả thiết rằng nồng độ formaldehyde đồng đều trong phòng và bằng nồng độ trong
khí ra khỏi phòng C. Ta có thể viết biểu thức toán cho hệ thống như sau:
Lượng đi vào = lượng đi ra + K.C.V
140 = 1000 x C + 0.4 x 500 x C
140 = 1200 x C
C = 0.117 mg/m
3
.
C-H
ệ thống không bảo toàn vật chất và không ổn định:
Trong thực tế chúng ta gặp rất nhiều mô hình trong điều kiện không ổn định, tức là
có s
ự lưu tồn chất ô nhiễm trong không gian xét. Bản thân sự phát thải chất ô nhiễm và
lượng không khí đi qua không gian xét liên tục biến đổi theo thời gian. Trong trường hợp
đó, người ta t
ìm cách đơn giản bài toán để có thể giải được. Mô hình toán của hệ thống
này có dạng cơ bản là:
Lượng đi vào = Lượng đi ra + Lượng lưu tồn + Lượng phân hủy.
II- CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM
TRONG KHÍ QUYỂN:
A/Các yếu tố khí hậu :
1-Ảnh hưởng của gió:
Trong cơn mưa, lớp không khí tr
ên cao trút các hạt nước xuống thành mưa nên có
xu hướng nóng lên, ngược lại nước mưa rơi xuống mặt đất sẽ bốc hơi, thu nhiệt của mặt
đất v
à lớp không khí sát mặt đất nên có thể xảy ra hiện tượng nghịch nhiệt, không có lợi
cho việc khuếch tán chất ô nhiễm vào không khí.
B-
Ảnh hưởng của địa hình, nhà cửa
1- Khái niệm chung:
Khi có một luồng gió di chuyển song song với mặt đất và va vào tường chắn vuông
góc với chiều gió. Ở mặt trước tường, không khí bị dồn nén lại làm tăng áp suất tỉnh của
không khí tại đó. Ap suất tĩnh này có xu hướng đẩy dòng gió lên cao. Mặt sau bức tường
do gió bị cản lại làm áp suất tĩnh giảm xuống. Kết quả là một vùng xoáy quẩn xuất hiện
sau tường chắn, kéo d
ài theo chiều gió tới một khoảng cách nào đó trên mặt đất ,tại đó gió
mới lấy lại được vận tốc và hướng cũ. Vùng xoáy quẩn này được gọi là vùng bóng rợp
khí động của tường chắn
.
Qua nghiên c
ứu, người ta đã xác định được bóng rợp khí động của tường chắn có
chiều cao h như hình vẽ sau:
Trong vùng bóng khí động, tốc độ di chuyển của gió rất nhỏ không khí trao đổi với
không khí vùng xung quanh kém dễ gây các hiện tượng tích tụ chất ô nhiễm.
H 2-1: Quy luật bóng khí động sau tường chắn.
L/h 1 2 3 4 5 6 7 8
H/h 1.7 2.1 2 1.8 1.2 0.7 0.4 0
Đối với nhà cửa đứng độc lập do có các ô văng, lỗ cửa thông gió nên quy luật của
bóng rợp khí động có phần nào thay đổi theo xu hướng giảm chiều cao và chiều xa của
vùng bóng rợp khí động.
Khi có nhiều công trình nối tiếp nhau theo chiều gió, công trình phía trước sẽ ảnh
so với địa hình vùng bằng phẳng, xuất hiện các vùng xoáy quẩn ở dưới các lũng sâu, phía
sau các đồi g
ò dốc cũng như có thể có các luống gió lạnh trượt dọc theo các triền dốc
xuống các thung lũng.
Vì vậy, khi xem xét khả năng phát tán chất ô nhiễm ở các vùng này cần phải xem
xét vị thế thực tế của nơi đặt nguồn thải với các điều kiện gió địa phương chứ không thể
dùng số liệu chung của toàn khu vực cho đài khí tượng thông báo.
VD: Cụ thể là nhà máy nhiệt điện Ninh Bình do khi thiết kế không lường hết được
điều kiện địa h
ình nên đã gây ô nhiễm môi trường cho thị xã Ninh Bình vào mùa gió Nam
–
Đông Nam.
25
III-PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỰ KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM
TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ
A. Phân loại các nguồn thải chất ô nhiễm:
1-Theo chiều cao nguồn thải chất ô nhiễm:
Nguồn thải thấp là nguồn thải đặt trong vùng bóng khí động của công trình hay
th
ấp hơn chiều cao giới hạn như sau:
-Với nhà có chiều ngang hẹp đứng độc lập: H
gh
= 0,36 x b
1
+ 2,5 x H
-V
ới nhà có chiều ngang rộng đứng độc lập:H
gh
= 0,36 x b
1
luồng khí thải qua miệng ống sẽ bị uốn cong theo chiều gió. Đồng thời cho tác dụng xáo
trộn và khuếch tán của không khí xung quanh với luồng khí thổi ra, tiết diện luồng khí dần
dần được mở rộng ra như thành một chiếc loa tạo thành một hình khói theo chiều gió từ
miệng ống thải. Các chất ô nhiễm lan chuyền chủ yếu trong vệt khói này có nồng độ cao
nhất ở tâm luồng và giảm dần theo chiều di chuyển tới biên của vệt khói trừ các hạt bụi
kích thước lớn phân ly khỏi d
òng khí thải và rơi gần chân ống thải. Người ta quan sát thấy
góc mở rộng của vệt khói trong phạm vi 10 – 20
o
.
N
ếu đặt một hệ trục tọa độ có tâm tại tâm ống khói, trục Oz theo chiều cao ống
khói và Ox trùng theo chiều gió thổi Oy theo phương vuông góc với Ox trên mặt phẳng
nằm ngang mặt đất. Giả thiết rằng đây là hệ ổn định và bảo toàn với gió thổi song song với
mặt đất, Taylor (1915) và Schmidt (1917) xây dựng lý thuyết khuếch tán chất khí và bụi lơ
lửng trong không khí với phương trình vi phân tổng quát như sau:
21
z
C
k
zy
C
k
yx
C
k
xx
C
u
t
C
zyx
Trong đó: C_ Nồng độ chất ô nhiễm trong không khí.
x,y,z_ Tọa độ điểm xét.
k_ Hệ số khuếch tán rối theo các phương x,y,z.
u_ Tốc độ gió.
Copyright: Tài liệu đại học ©