Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Chương V
SỰ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ DO KHÓI
THẢI TỪ QUÁ TRÌNH ĐỐT CHÁY CÁC SẢN PHẨM
DẦU MỎ VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

5.1. Sự đốt cháy nhiên liệu, vấn đề ô nhiễm và bảo vệ môi trường
5.1.1. Sự đốt cháy nhiên liệu
Quá trình đốt cháy của nhiên liệu bằng không khí được xem là lý tưởng khi
trong hỗn hợp khí cháy chỉ có ra CO
2
, H
2
O và N
2
. Tuy nhiên, quá trình cháy thực tế
trong động cơ hoặc trong các lò đốt rất đặc biệt nên sản phẩm của quá trình cháy ngoài
các chất kể trên còn có nhiều hợp chất khác hay quá trình cháy ở đây không phải quá
trình cháy lý tưởng.
Phương trình cháy của nhiên liệu trong điều kiện lý tưởng
CH
y
O
z
+ (1+
4
y
-
2
z
)(O

.
Tất cả các hợp chất vừa kể trên đều là chất độc hại đối với còn người và môi
trường sinh thái. Vì vậy cần thiết phải hạn chế hay giảm thiểu nồng độ của chúng.
5.1.2. Ô nhiễm và bảo vệ môi trường
Như phần trên ta đã thấy việc đốt cháy nhiên liệu luôn kèm theo sự phát thải ra
môi trường một lượng chất độc hại gây ảnh hưởng xấu đế
n sức khoẻ con người và môi
trường sinh thái. Vì vậy ngày nay loài người đã nhận ra rằng : không thể có một xã hội
hay một nền kinh tế lành mạnh trong một thế giới có quá nhiều sự nghèo đói và suy
ThS. Trương Hữu Trì Trang 91
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
thoái môi trường. Sự phát triển kinh tế không thể dừng lại, nhưng nó phải định hướng
để việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên có hiệu quả nhất và hạn chế các tác động xấu
đến môi trường.
Công nghiệp phát triển càng mạnh, dân sống ở đô thị càng đông, mức thu nhập
càng cao thì chất thải gây ô nhiễm môi trường càng nhiều, tài nguyên thiên nhiên càng
bị cạn kiệt.
Càng ngày con người càng thấy rõ sự ô nhiễm môi trường không khí do chất
thải công nghiệp và giao thông vận tải gây ra làm thiệt hại rất lớn đối với nền kinh tế
quốc dân và làm tăng bệnh tật đối với con người.
Ô nhiễm môi trường không khí, nó được xác định bằng sự biến đổi môi trường
theo hướng bất lợi đối với cuộc sống của con người, của động vật, thực vật, mà sự ô
nhiễm đó chính là do hoạt động của con ng
ười gây ra với quy mô, phương thức và
mức độ khác nhau, trực tiếp hay gián tiếp tác động, làm thay đổi mô hình, thành phần
hóa học, tính chất vật lý và sinh học của môi trường không khí.
5.2.1. Tác hại của các chất có trong khói thải
5.2.1.1. Tác hại đối với con người
Cacbonmonoxyt CO:
Tác hại của khí CO đối với con người xảy ra khi nó tác dụng đối với hồng cầu

là chất khí màu nâu nhạt, mùi của nó có thể bắt đầu được phát hiện ở nồng
độ 0.12ppm. NO
2
dễ hấp thụ bức xạ tử ngoại, dễ hoà tan trong nước và tham gia phản
ứng quang hoá. NO
2
là loại khí có tính kích thích, khi tiếp xúc với niêm mạc tạo thành
axit qua đường hô hấp hoặc hoà tan vào nước bọt rồi vào đường tiêu hoá, sau đó vào
máu. Ở hàm lượng 15 ÷ 50ppm NO
2
gây nguy hiểm cho tim phổi và gan.
Hydrocacbon
Hydrocacbon trong khói thải là một hỗn hợp bao gồm nhiều chất khác nhau như
benzen, metan, etan, etylen . . . các khí chứa oxy như rượu, axit, xeton . . . trong các
chất này thì người ta quan tâm nhiều nhất đến benzen vì nó là chất gây ra bệnh ung
thư. Từ lâu người ta đã xác định được tác hại của benzen trong căn bệnh ung thư máu
khi nồng độ của nó lớn hơn 40ppm hoặc gây rối loạn hệ thần kinh khi nồng độ lớn hơn
1 g/ m
3
, đôi khi nó là nguyên nhân gây các bệnh về gan.
Các oxyt lưu huỳnh (SO
x
)
Trong nhiên liệu có chứa lưu huỳnh thì khi bị đốt cháy chúng sinh ra khí SO
2
,
khí này có thể chuyển thành SO
3
trong một số điều kiện nhất định.
Các oxit lưu huỳnh là những chất háo nước, vì vậy khi nhiệt độ hạ thấp xuống

(CO
2
) vì đây là thành phần chính trong sản phẩm cháy có chứa cacbon. Cacbonic
(CO
2
) gây hiệu ứng nhà kính làm tăng nhiệt độ của quả đất. Sự tăng nhiệt độ này được
giải thích như sau:
Khí quyển
K
hi trong khí quyển có nồng độ
CO
2
bình thường
K
hi trong khí quyển có
nồng độ CO
2
lớn
Bức xạ từ mặt đất
(sóng dài)
Bức xạ từ mặt đất
(sóng dài)
Bức xạ từ mặt
trời (sóng ngắn)

ra môi trường như hiện nay, theo dự đoán của các nhà khí
tượng đến giữa thế kỷ 22 thì nồng độ khí CO
2
sẽ tăng lên gấp đôi. Như vậy sẽ dẫn đến
nhiều tác hại:
 Nhiệt độ bầu khí quyển tăng từ 2 ÷3
0
C.
 Một lượng lớn băng ở Bắc Cực và Nam Cực sẽ tan ra làm tăng mực nước biển.
 Nhiệt độ trái đất tăng làm tăng các quá trình chuyển hoá sinh học và hoá học
gây nên sự mất cân bằng về lượng và chất trong cơ thể.
 Nhiệt độ trái đất tăng làm giảm khả năng hoà tan CO
2
trong nước biển. Lượng
CO
2
trong khí quyển tăng làm mất cân bằng CO
2
giữa khí quyển và đaị dương
 Làm thay đổi lượng mưa gió và sa mạc hoá thêm bề mặt quả đất.
Mưa axit.
Các chất khí có tính axit như SO
x
, NO
x
có mặt trong thành phần không khí do sự
phát thải từ việc đốt cháy nhiên liệu phần lớn sẻ được thải ra ngoài cùng với khói thải,
khi ở trong môi trương thì nhiệt độ của nó sẻ xuống thấp do đó nó kết hợp với hơi
nước trong không khí để tạo ra các axit tương ứng và khi hàm lượng lớn sẻ gây ra mưa
axit.

 Nguồn ô nhiễm này xãy ra do cháy rừng, do hoạt động của núi lửa, do đại
dương, do thực vật…
 Nguồn ô nhiễm nhân tạo (do s
ự tác động của con người)
Nguồn ô nhiễm nhân tạo này sinh ra do sự đốt nhiên liệu để phục vụ cho quá trình
sản xuất hay sinh hoạt của con người. Quá trình này xảy ra khắp mọi nơi, mọi lúc.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 96
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Trong sản phẩm cháy do nhiên liệu sản sinh ra khi cháy có chứa nhiều loại khí độc
hại cho sức khỏe con người, nhất là quá trình cháy không hoàn toàn. Các chất độc hại:
SO
2
, CO, CO
2
, NO
x
, hydrocacbon, hạt rắn, bổ hóng, tro bụi.
Người ta phân biệt các nguồn gây ô nhiễm do đốt nhiên liệu thành các nhóm:
 Do phương tiện giao thông (nguồn ô nhiễm di động): bao gồm giao thông
đường bộ, giao thông đường sắt, giao thông đường thuỷ, hàng không.
 Các cơ sở công nghiệp đốt nhiên liệu: than, dầu, khí.
 Các quá trình sản xuất công nghiệp đặc biệt là quá trình sản xuất hoá chất, sản
xuất vật liệu, luyện kim, và khai thác mỏ, . . .
 Do đốt các loại phế th
ải đô thị, sinh hoạt, xây dựng công trình, cháy rừng . . .
Ở nước ta đang diễn ra quá trình đô thị hoá và công nghiệp hoá tương đối nhanh,
đặc biệt là ở ba vùng trọng điểm phát triển kinh tế : Hà Nội-Hải Phòng-Quảng Ninh,
TP Hồ Chí Minh-Biên Hoà-Vũng Tàu, Đà Nẵng-Nha Trang-Quãng Ngãi. Vì vậy hiện
trạng chất lượng môi trường đô thị và khu công nghiệp nước ta biến đổi hàng năm,
theo chiều hướng không có lợi, vì chất thải ô nhiễm t

0,2
2,4
2,0
58,1

0,5
0,3
0,0
0,4
1,2

0,2
0,1
0,0
0,5
0,8

13,8
0,4
0,3
0,6
15,1

5,0
0,5
0,0
0,8
7,3
Đốt nhiên liệu:
-Than

0,9
4,1
0,2
8,8
3. Quá trình sản xuất công nghiệp
8,8 6,8 6,6 4,2 0,2
4. Xử lý chất thải rắn
7,1 1,0 0,1 1,5 0,5
5. Hoạt động khác:
-Cháy rừng
-Đốt các chất nông nghiệp
-Đốt rác thải bằng than
-Hàn đốt xây dựng
Cộng

6,5
7,5
1,1
0,2
15,3

6,1
2,2
0,4
0,1
8,7

0,0
0,0
0,5

biệt là ở các đô thị. Các hoạt động xây dựng như đào, lấp đất, đậ
p phá công trình cũ,
vật liệu xây dựng bị rơi vãi trong quá trình vận chuyển, thường gây ô nhiễm bụi rất
trầm trọng đối với môi trường không khí xung quanh, đặc biệt là ô nhiễm bụi ở các nơi
có hoạt động xây dựng vượt trị số tiêu chuẩn cho phép tới 10-20 lần.
5.1.3.4. Nguồn ô nhiễm do sinh hoạt của con người gây ra
Nguồn ô nhiễm do sinh hoạt của con người chủ yếu là bếp đun và lò sưởi, nhiên
li
ệu sử dụng là than đá, củi, dầu hoả và khí đốt. Nhìn chung nguồn ô nhiễm này là nhỏ,
nhưng đặc điểm của nó là gây ô nhiễm cục bộ trong nhà. Hiện nay việc dùng than để
đun nấu lan tràn trong đô thị, nồng độ khí CO tại bếp đun thường là lớn sẽ ảnh hưởng
trực tiếp tới sức khoẻ của con người. Đun bếp than tổ ong sẽ thải ra nhiều chấ
t khí độc
hại như SO
2
, CO, CO
2
, bụi.
Cống rãnh, môi trường nước như ao, hồ, kênh rạch, sông ngòi bị ô nhiễm cũng
bốc hơi, thoát khí độc hại và gây ô nhiễm môi trường không khí. Ở các đô thị chưa thu
gom và xử lý rác tốt thì sự thối rữa, phân huỷ rác hữu cơ cũng là nguồn gây ô nhiễm
môi trường không khí. ThS. Trương Hữu Trì Trang 99
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Lượng phát thải các chất ô nhiễm chủ yếu từ các nguồn thiên nhiên và nhân tạo
Nguồn gây ô nhiễm
Tải lượng chất ô
nhiễm 10

Đốt nhiên liệu
Khí thải của ôtô
Cháy rừng
Các phản ứng hóa
học âm ỉ
300 >3000
NO
2
Đốt nhiên liệu
Hoạt động sinh
học của vi sinh vật
trong đất
50 60- 270
NH
3
Chế biến phế thải Phân hủy sinh hóa 4 100 – 200
N
2
O
Gián tiếp, khi sử dụng
phân bón gốc nitơ
Quá trình sinh hóa
trong đất
>17 100 – 450
Hydrocacbon
Đốt cháy nhiên liệu,
khí thải, các quá trình
hóa học
Các quá trình sinh
hóa

0,001 0,002 2

5.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành chất độc hại trong khói thải động
cơ và các giải pháp khắc phục
Trong phần trên ta vừa thấy có rất nhiều nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi
trường không khí. Tuy nhiên trong giới hạn của giáo trình này chỉ đề cập một cách sơ
lược về các giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm do quá trình đốt cháy nhiên liệu từ dầu
mỏ, hay cụ thể hơn là các giải pháp nhằm gi
ảm thiểu nồng độ các chất độc hại trong
khói thải của động cơ và các lò đốt công nghiệp.
5.1.4.1. Yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành.
Ở phần trước chúng ta đã thấy trong khói thải từ động cơ luôn chứa một hàm
lượng các chất độc hại, thành phần và hàm lượng của các chất này phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố.
Ở động cơ diesel, nồng độ
CO rất bé, chiếm tỷ lệ không đáng kể, nồng độ HC
chỉ bằng khoảng 20% nồng độ HC của động cơ xăng còn nồng độ NOx của hai loại
động cơ này có giá trị tương đương nhau. Trái lại, bồ hóng là chất ô nhiễm quan trọng
trong khí xả động cơ Diesel, nhưng hàm lượng của nó không đáng kể trong động cơ
xăng.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 101
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Những tạp chất, chất phụ gia của nhiên liệu và đặc biệt là lưu huỳnh có ảnh
hưởng lớn đến thành phần các chất ô nhiễm trong sản phẩm cháy. Thông thường, xăng
thuơng mại chứa khoảng 600 ppm lưu huỳnh. Thành phần lưu huỳnh có thể lên đến
0,5% đối với dầu Diesel. Trong quá trình cháy, lưu huỳnh bị oxy hoá thành SO
2
, sau
đó một bộ phận SO
2

Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Mức độ phát sinh NO
x
phụ thuộc vào độ giàu của hỗn hợp công tác thể hiện trên đồ
thị sau:
N
ồng độ NO
x
N
Ox
1.11.00.90.8
Độ giàu
Nhận xét:
Khi độ giàu quá lớn thì oxy trong hỗn hợp không đủ để đốt cháy nhiên liệu
đồng thời nhiệt độ trong buồng cháy sẻ giảm đi do đó hàm lượng của NO
x
tạo thành sẻ
nhỏ.
Cũng tương tự như trên khi độ giàu quá nghèo, khi đó trong hỗn hợp có chưa
nhiều oxy nhưng do phần không khí thừa trong hỗn hợp nhiều nên chúng hấp thụ một
lượng lớn nhiệt toả ra do quá trình cháy của nhiên liệu do đó nhiệt độ chung trong

Góc đánh lửa sớm có ảnh hưởng mạnh đến
sự phát sinh NO. Khi tăng góc đánh lửa sớm,
điểm bắt đầu cháy xu
ất hiện sớm hơn trong
chu trình công tác, áp suất cực đại xuất hiện
gần ĐCT hơn, do đó giá trị của nó cao hơn.
Vì vậy tăng góc đánh lửa sớm cũng làm tăng
nhiệt độ cực đại. Mặt khác, vì thời điểm
cháy bắt đầu sớm hơn nên thời gian tồn tại
của khí cháy ở nhiệt độ cao cũng kéo dài.
Hai yếu tố này đều tạo
điều kiện thuận lợi cho sự
hình thành NO.
Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm
đến nồng độ NO.
Tóm lại, tăng góc đánh lửa sớm làm tăng nồng độ NO trong khí xả. Trong điều
kiện vận hành bình thường cửa động cơ, giảm góc đánh lửa 10 độ có thể giảm nồng độ
NO từ 20-30% ở cùng áp suất cực đại của động cơ. ThS. Trương Hữu Trì Trang 104
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Trường hợp động cơ Diesel
Thông thường động cơ diesel hoạt động với hỗn hợp nghèo tức là luôn có thừa
oxy trong khí cháy, như vậy ở đây NO
x
tạo ra phụ thuộc hoàn toàn vào nhiệt độ cực
đại đạt được trong buồng cháy.
Trong mọi chế độ hoạt động của động cơ, thì phần nhiên liệu cháy trước trong mỗi
chu kỳ đóng vai trò quan trọng nhất đối với sự hình thành NO, vì sau khi bị đốt cháy