58
CHƯƠNG 3
SỰ BIẾN ĐỔI CỦA CHẤT Ô NHIỄM TRONG
KHÍ

QUYỂN
Các chất ô nhiễm khi sinh ra ở nguồn sẽ thải vào khí quyển. Dưới tác động của
các yếu tố về nguồn, các yếu tố về khí tượng thuỷ văn và các yếu tố về đòa hình, các
chất ô nhiễm sẽ được thanh lọc ra khỏi khí quyển. Trong khí quyển sẽ xảy ra nhiều
cơ chế thanh lọc các chất ô nhiễm khác nhau. Có bốn cơ chế thanh lọc chủ yếu sau
đây:
- Các phản ứng hóa học;
- Quá trình sa lắng khô;
- Quá trình sa lắng ướt;
- Phát tán chất ô nhiễm trong khí quyển.
Những cơ chế này xác đònh thời gian lưu chất ô nhiễm trong khí quyển.
Thời gian lưu chất ô nhiễm trong khí quyển là thời gian cần thiết để nồng độ chất
ô nhiễm giảm đi 1/e lần nồng độ ban đầu.
Nếu nồng độ chất ô nhiễm thay đổi nhanh, thời gian lưu chất ô nhiễm có thể
xác đònh bằng tỉ lệ giữa nồng độ trung bình toàn cầu và tốc độ sản sinh ra nó trên
một đơn vò thể tích.
3.1. CÁC PHẢN ỨNG HOÁ HỌC
Khi thải ra khí quyển sẽ xảy ra các phản ứng hoá học giữa các chất ô nhiễm sơ
cấp với nhau hoặc giữa các chất ô nhiễm sơ cấp với các chất ô nhiễm có sẵn trong
khí quyển. Các phản ứng hoá học có thể xảy ra trong khí quyển là:
- Phản ứng nhiệt trong pha khí;
- Phản ứng quang hoá trong không khí;
- Phản ứng nhiệt trong pha lỏng;

59

NO
3
+ NO
2
= N
2
O
5

N
2
O
5
+ H
2
O = 2HNO
3
........
3
NH
NH
4
NO
3

3.1.2. Phản ứng trên các bề mặt
SO
2
+ O
2

= 2 H
2
SO
4H
2
SO
3
+ O
3
= H
2
SO
4
+ O
2

H
2
SO
3
+ H
2
O
2
= H
2
SO

3
có thể xảy ra nếu quá trình biến đổi NO thành NO
2
thông qua phản
ứng NO với hợp chất khác không phải O
3
. Hydrocarbon là hợp chất như vậy:

60
RH + OH = ROO
-
+ H
2
O
ROO
-
+ NO = NO
2
+ RO
RO + O
2
= Aldehyde + HOO
HOO + NO = NO
2
+ OH
Trừ các phản ứng hoá học đã trình bày ở trên là loại cơ chế thanh lọc các chất ô
nhiễm hiệu quả (hoặc chuyển hoá chất ô nhiễm này thành chất ô nhiễm khác)
khoảng cách mà các chất ô nhiễm đã đi qua xác đònh cơ chế thanh lọc các chất ô
nhiễm, đưa chúng trở lại bề mặt đất. Hiệu quả của các quá trình đó phụ thuộc vào
tính chất vật lý và hoá học của chất ô nhiễm và có thể tác động khác nhau lên chất ô

Độ khó hay dễ của các chất khi chuyển động qua lớp biên được diễn tả bằng trở
lực của lớp biên đối với quá trình sa lắng (r
b
).
Thuật ngữ thứ hai cần phải bổ sung cho khái niệm trở lực nhằm đánh giá ái lực
(sự thu hút) của chính bề mặt đối với các chất ô nhiễm là trở lực của bề mặt r
c
hoặc
trở lực của tán lá cây trong trường hợp sa lắng trên lá cây.
Trở lực của bề mặt được xác đònh bằng ái lực vật lý và hóa học của các chất đối
với bề mặt. Đối với bề mặt đồng nhất (ví dụ bề mặt nước) trở lực của bề mặt có thể
xác đònh đơn giản. Nhưng đối với cây cối nhiều yếu tố phức tạp cần phải tính đến ví
dụ như lá cây khô hay ướt, khí khổng mở hay đóng,…
Thuật ngữ cần phải tính đến khi xác đònh tốc độ sa lắng khô của các chất ô
nhiễm là trở lực khí động lực r
a
. Giá trò này phụ thuộc vào tốc độ gió, độ nhám của
bề mặt. Như vậy trở lực tổng cộng đối với quá trình sa lắng khô r
t
được xác đònh như
sau:
r
t =
r
a
+ r
b
+ r
c
( đơn vò là S/cm hoặc S/m)

vì vậy rất khó xác đònh đònh lượng chất ô nhiễm được thanh lọc nhờ sa lắng khô.
3.2.2. Đo đạc tốc độ sa lắng khô
Quá trình đo đạc số lượng các chất ô nhiễm được thanh lọc do cơ chế sa lắng
khô được tiến hành qua hai giai đoạn:
(i) Đo tốc độ sa lắng khô SO
2

(ii) Đo nồng độ SO
2
trong khí quyển
Tích của hai giá trò này là số lượng các chất ô nhiễm được thanh lọc do cơ chế
sa lắng khô. Có bốn phương pháp chính để đo tốc độ sa lắng khô SO
2
là: phương

62
pháp gradient nồng độ, phương pháp đánh dấu, phương pháp cân bằng khối lượng và
phương pháp tương quan xoắn (eddy correlation).
a) Phương pháp gradient nồng độ
Phương pháp này yêu cầu đo đồng thời gradient nồng độ SO
2
theo chiều cao và
các giá trò vi khí hậu để xác đònh hệ số khuếch tán xoáy:
F = -K(z) dχ/dZ
F : dòng vật chất rơi xuống mặt đất
χ : Nồng độ SO
2
Z : Chiều cao trên mặt đất
Phương pháp này không thể dùng để đo tốc độ sa lắng trên đòa hình không đồng
nhất như cây cối, bờ rào, bờ dậu,…

'W
là dòng xoáy do chuyển động trung bình

W
dòng vật chất do chuyển động trung bình, thường thường đặt bằng 0.