Giáo trình Hóa học môi trường

Nội dung text: Giáo trình Hóa học môi trường

1. 10/28/2015 Tài liệu học tập chính 1. Hoàng Thái Long. Hóa học môi trường, Trường ĐHKH Huế (2008). Hóa học môi trường Download link: 2. Đặng Kim Chi, Hóa học môi trường, NXB. KH&KT (2001) Thủy Châu Tờ 3. Manahan Stanley E. “Frontmatter”. Fundamentals of Environmental Khoa Khoa học Tự nhiên ‟ Đại học Thủ Dầu Một Chemistry, CRC Press, 2nd ed. (2001). Download link: TDM - 2015 1 2 1
2. 10/28/2015 Chương 1. Mở đầu Chương 1. Mở đầu (t.t.) 1.1. Một số khái niệm 1.1. Một số khái niệm (t.t.) Môi trường ? Ô nhiễm môi trường ? Môi trường là tổng hợp những điều kiện bên ngoài có ảnh hưởng Là các thay đổi không mong muốn về tính chất vật lý, hóa học, sinh học của không khí, nước hay đất có thể gây ảnh hưởng có hại cho sức khỏe, đến đời sống và sự phát triển của mỗi sinh vật. sự sống, hoạt động của con người hay các sinh vật khác. Môi trường sống của con người? Theo luật Bảo vệ môi trường Việt Nam: Đánh giá chất lượng môi trường (CLMT): Là sự làm thay đổi tính chất của môi trường, vi phạm tiêu chuẩn môi trường. − Đo đạc, phân tích; − So sánh các thông số CLMT với các tiêu chuẩn / quy chuẩn. Hóa học môi trường ? Khoa học nghiên cứu các hiện tượng hóa học xảy ra trong môi trường. Hóa học môi trường là môn học đa ngành: hóa học, vật lý, sinh học, địa chất học, y học, nông học 3 4 2
3. 10/28/2015 Chương 1. Mở đầu (t.t.) Chương 1. Mở đầu (t.t.) 1.1. Một số khái niệm (t.t.) 1.1. Một số khái niệm (t.t.) Chất (gây) ô nhiễm ? Đường đi của chất gây ô nhiễm ? Là những chất không có trong tự nhiên, hoặc vốn có nhưng nay có hàm Là cơ chế phát tán chất gây ô nhiễm từ nguồn phát sinh đến các bộ lượng lớn hơn và gây tác động có hại cho môi trường thiên nhiên, con phận của môi trường. người và các sinh vật khác. Ví dụ: Nguồn gốc: Ống xả khí Pb(C2H5)4 (xăng, dầu động cơ) PbCl2 + PbBr2 (khí quyển) Tự nhiên: núi lửa, cháy rừng, bão lụt Người  Thực phẩm  PbCl + PbBr (trong đất) Nhân tạo: sản xuất công nghiệp, canh tác nông nghiệp, giao thông 2 2 vận tải, sinh hoạt, dịch vụ 5 6 3
4. 10/28/2015 Chương 1. Mở đầu (t.t.) Chương 1. Mở đầu (t.t.) 1.1. Một số khái niệm (t.t.) Các dạng vận chuyển chất ô nhiễm ? Phát tán (dispersal): không khí, nước, đất Tích lũy (accumulation/concentration) Phân huỷ (degradation) Hòa tan (solubilization) Khuếch đại sinh học (biomagnification) 7 8 4
5. 10/28/2015 Chương 1. Mở đầu (t.t.) Chương 1. Mở đầu (t.t.) 1.2. Cấu trúc và các thành phần môi trường của Trái đất Cấu trúc của Trái đất Là hành tinh có lớp vỏ cứng xuất hiện ~4,5 tỷ năm; Cấu trúc chính rất ít thay đổi trong 4 tỷ năm gần đây. Phần vỏ mỏng bên ngoài chỉ chiếm 1% khối lượng của Trái đất; Bề mặt trái đất không đều:  70% bao phủ bởi nước có độ sâu trung bình  4 km (0 ‟ 11 km); phần còn lại là khối đất có độ cao trung bình 0,84 km (0 ‟ 8,8 km) so với mực nước biển. 9 10 5
6. 10/28/2015 Chương 1. Mở đầu (t.t.) Chương 1. Mở đầu (t.t.) 1.2. Cấu trúc và các thành phần môi trường của Trái đất (t.t.) 10 nguyên tố hóa học trong vũ trụ, Trái đất, vỏ Trái đất, đại dương, khí quyển và sinh quyển (% khối lượng) Thành phần môi trường của Trái đất Vũ trụ Trái đất Vỏ Trái đất Đại dương Khí quyển Sinh quyển ‟ Khí quyển (atmosphere): lớp khí bao quanh bề mặt Trái đất, nuôi H : 77 Fe : 35 O : 46,6 O : 85,8 N : 75,5 O : 53 dưỡng và bảo vệ sự sống trên mặt đất (N2 , O2, Ar, CO2, ); He : 21 O : 29 Si : 29,5 H : 11 O : 23,2 C : 39 ‟ Thủy quyển (hydrosphere): đại dương, biển, sông, suối, hồ, băng ở O : 0,8 Si : 14 Al : 8,2 Cl : 1,94 Ar : 1,3 H : 6,6 cực, nước ngầm, (nước ngọt < 1% thủy quyển). C : 0,3 Mg : 14 Fe : 5,0 Na : 1,05 C : 9,3 10 3 N : 0,5 Ne : 0,2 S : 2,9 Ca : 3,6 Mg : 0,13 Ne : 1,3 10 3 Ca : 0,4 ‟ Địa quyển / thạch quyển (lithosphere): phần vỏ Trái đất đến độ sâu 3 ~100 km. Fe : 0,1 Ni : 2,4 Na : 2,8 S : 0,09 Kr : 0,45 10 K : 0,2 Si : 0,07 Ca : 2,1 K : 2,6 Ca : 0,048 He : 72 10 6 Si : 0,1 ‟ Sinh quyển (biosphere): là một phần của Trái đất và khí quyển có tồn N : 0,06 Al : 1,8 Mg : 2,1 K : 0,039 Xe : 40 10 6 P : 0,1 tại sự sống. Giữa sinh quyển và môi trường có sự tác động qua lại. Mg : 0,06 Na : 0,3 Ti : 0,57 Br : 0,007 H : 23 10 6 Mg : 0,1 S : 0,04 P : 0,2 H : 0,22 C : 0,003 S : 70 10 9 S : 0,07 ‟ Trí quyển (noosphere): là “quyển” của trí tuệ loài người. 11 12 6
7. 10/28/2015 Chương 1. Mở đầu (t.t.) 1.3. Quá trình phát triển của sự sống trên Trái đất Được giải thích bằng các giả thiết từ việc nghiên cứu các hóa thạch. Hóa thạch cổ nhất đã tìm thấy có tuổi trên 3 tỷ năm: các sinh vật đơn bào prokaryotes, tương tự vi khuẩn và tảo ngày nay. H2O, NH3, CO2, CO, CH4, H2S, H2 (khí quyển, đại dương) các hợp chất hữu cơ các dạng sống đơn giản. Vị trí tìm thấy tảo hóa thạch (Stromatolite) ở Tây Bắc Úc. 13 14 7
8. 10/28/2015 Chương 1. Mở đầu (t.t.) Chương 1. Mở đầu (t.t.) 1.3. Quá trình phát triển của sự sống trên Trái đất (t.t.) 1.3. Quá trình phát triển của sự sống trên Trái đất (t.t.) „ Sinh vật prokaryotes thu năng lượng từ các phản ứng lên men; Quang hợp gây ra những thay đổi quan trọng: C6H12O6 2C3H4O3 (axit pyruvic) + 4H ‟ Tích tụ O2 O3 tầng ozon hấp thụ UV S.vật lên cạn sinh sống → phản ứng lên men không phải là nguồn cung cấp năng lượng tốt ‟ Thay đổi cơ bản thành phần và tính chất của khí quyển: „ Xuất hiện vi khuẩn quang hợp dùng năng lượng Mặt trời để chuyển Lượng oxy tăng cao khí chủ yếu của khí quyển, CO2 thành các phân tử hữu cơ: nCO2 + nH2O (CH2O)n + nO2 Khí trong khí quyển sơ khai (N2, CO2, H2, CO, CH4 ) giảm đáng kể. „ Xuất hiện sinh vật hô hấp: (CH2O)n + nO2 nCO2 + nH2O 15 16 8
9. 10/28/2015 Chương 1. Mở đầu (t.t.) 1.4. Chu trình địa hóa „ Biểu diễn sự di chuyển của một nguyên tố hóa học giữa đất, đại dương, không khí. „ Trong chu trình địa hóa có các nơi chứa được xác định rõ về mặt vật lý (như lục địa, đất, đại dương, khí quyển, ) và các đường di chuyển của vật chất từ nơi chứa này đến nơi chứa khác. „ Nếu lượng nguyên tố (hay chất) chuyển vào và ra khỏi nơi chứa bằng nhau thì nồng độ của nó trong nơi chứa đó sẽ không đổi, lúc đó trạng thái dừng được thiết lập. „ Nếu không bị ảnh hưởng bởi hoạt động của con người, hầu hết các 1. Ngưng tụ (mưa, tuyết) 5. Sự thoát khí (gas evolution) chu trình tự nhiên đều ở trạng thái dừng. 2. Bụi 6. Các chất tan và lơ lửng (nước sông) Thời gian lưu: 3. Bụi nước biển (sea spray) 7. Sa lắng lượng nguyên tố chất trong nơi chứa 4. Sự tách khí (degassing) 8. Sự nâng lên t = tốc độ đi vào hay ra nơi chứa của nguyên tố (chất) Mô hình tổng quát của chu trình địa hóa 17 18 9
10. 10/28/2015 19 20 10