Với 18 triệu dân v3,5 triệu xe hơi, phần lớn số xe hơi ny không đ?ợc trang bị
các thiết bị kiểm soát chất thải hiện đại, thì chẳng có gì ngạc nhiên nếu thnh phố
Mexico đ?ợc xem lmột trong số những địa ph?ơng khói nhất trên Trái Đất. Đ?ợc
bao quanh bởi các dãy núi, chúng giữ lại không khí ô nhiễm vgây nghịch nhiệt
th?ờng xuyên cản trở sự tiêu tán theo ph?ơng thẳng đứng của các chất ô nhiễm,
thnh phố Mexico có đầy đủ lý do trực tiếp đối với vấn đề khói trầm trọng. Tuy
nhiên, mùa xuân năm 1998 đã khởi đầu cho những thời kỳ di với chất l?ợng không
khí bất lợi cho sức khỏe vthậm tệ nhất thậm chí cả đối với thnh phố ny. Khủng
hoảng khói đã xảy ra chủ yếu do đợt bùng phát các vụ cháy rừng ở phía nam
Mexico. Để lm cho vấn đề tồi tệ hơn, núi lửa Popocatepetl, cách 50 km về phía
đông nam của thnh phố, đã tung lên hng tấn khói vtro bụi cho khu vực. Gió
vận chuyển ô nhiễm xuống phía nam tới Honduras vlên phía bắc tới Florida v
Texas, nơi đây mọi ng?ời đ?ợc khuyến cáo nên ở trong nhđể bớt tai hại sức khỏe.
Thông th?ờng, khói tệ hại nhất ở thnh phố Mexico xuất hiện vo tháng 1 v
tháng 2, khi không khí tù đọng giữ lại các chất ô nhiễm từ ô tô vcác chất ô nhiễm
đô thị khác ở gần bề mặt. Mức khói có thuyên giảm một chút cho tới mùa thu,
nh?ng rồi những ph?ơng thức thu dọn đồng ruộng kiểu chặt vđốt của nông dân
lm cho chất l?ợng không khí cng tệ hơn. Nh?ng trong năm 1998, một đợt khô
hạn lớn mđ?ợc đa số ng?ời nghĩ rằng do hậu quả của El Nino mạnh, đã tạo ra
những điều kiện đặc biệt khô lmcho các vụ cháy bao phủ diện tích 3 lần lớn hơn
bình th?ờng. Đến tháng 5, không khí ô nhiễm đã buộc giới lái xe phải dùng đèn pha
vo giữa tr?a tại thủ phủ bang Chiapas, còn ở thnh phố Mexico nồng độ ôzôn cực
trị đã gây nên một đợt sóng ngoạn mục về số l?ợng ng?ời cần hỗ trợ y tế với những
bệnh về hô hấp. Đối phó với tình trạng ny, chính phủ đã sử dụng các lực l?ợng cứu
hộ hạn chế giao thông ô tô vđóng cửa nhiều nhmáy. Tuy nhiên, điều đó ch?a đủ
để tạo ra những điều kiện thỏa mãn đối với Pedro Chaves, ông nói “Các vị thấy đấy,
tận mắt vtuyệt vọng. Con cái chúng ta đau ốm nhiều hơn. Giá nh?có thể, chúng
ta đã từ bỏ, nh?ng đây lchuyện mchúng ta phải suy nghĩ”.
26 trang |
Chia sẻ: oanh_nt | Lượt xem: 1201 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang nội dung tài liệu Bài giảng Thời tiết khí hậu: Chương 14- Tác động con người: Ô nhiễm khí quyển và các đảo nguyệt, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chơng 14
Tác động con ngời: Ô nhiễm khí quyển
v các đảo nhiệt
Với 18 triệu dân v 3,5 triệu xe hơi, phần lớn số xe hơi ny không đợc trang bị
các thiết bị kiểm soát chất thải hiện đại, thì chẳng có gì ngạc nhiên nếu thnh phố
Mexico đợc xem l một trong số những địa phơng khói nhất trên Trái Đất. Đợc
bao quanh bởi các dãy núi, chúng giữ lại không khí ô nhiễm v gây nghịch nhiệt
thờng xuyên cản trở sự tiêu tán theo phơng thẳng đứng của các chất ô nhiễm,
thnh phố Mexico có đầy đủ lý do trực tiếp đối với vấn đề khói trầm trọng. Tuy
nhiên, mùa xuân năm 1998 đã khởi đầu cho những thời kỳ di với chất lợng không
khí bất lợi cho sức khỏe v thậm tệ nhất thậm chí cả đối với thnh phố ny. Khủng
hoảng khói đã xảy ra chủ yếu do đợt bùng phát các vụ cháy rừng ở phía nam
Mexico. Để lm cho vấn đề tồi tệ hơn, núi lửa Popocatepetl, cách 50 km về phía
đông nam của thnh phố, đã tung lên hng tấn khói v tro bụi cho khu vực. Gió
vận chuyển ô nhiễm xuống phía nam tới Honduras v lên phía bắc tới Florida v
Texas, nơi đây mọi ngời đợc khuyến cáo nên ở trong nh để bớt tai hại sức khỏe.
Thông thờng, khói tệ hại nhất ở thnh phố Mexico xuất hiện vo tháng 1 v
tháng 2, khi không khí tù đọng giữ lại các chất ô nhiễm từ ô tô v các chất ô nhiễm
đô thị khác ở gần bề mặt. Mức khói có thuyên giảm một chút cho tới mùa thu,
nhng rồi những phơng thức thu dọn đồng ruộng kiểu chặt v đốt của nông dân
lm cho chất lợng không khí cng tệ hơn. Nhng trong năm 1998, một đợt khô
hạn lớn m đợc đa số ngời nghĩ rằng do hậu quả của El Nino mạnh, đã tạo ra
những điều kiện đặc biệt khô lm cho các vụ cháy bao phủ diện tích 3 lần lớn hơn
bình thờng. Đến tháng 5, không khí ô nhiễm đã buộc giới lái xe phải dùng đèn pha
vo giữa tra tại thủ phủ bang Chiapas, còn ở thnh phố Mexico nồng độ ôzôn cực
trị đã gây nên một đợt sóng ngoạn mục về số lợng ngời cần hỗ trợ y tế với những
bệnh về hô hấp. Đối phó với tình trạng ny, chính phủ đã sử dụng các lực lợng cứu
hộ hạn chế giao thông ô tô v đóng cửa nhiều nh máy. Tuy nhiên, điều đó cha đủ
để tạo ra những điều kiện thỏa mãn đối với Pedro Chaves, ông nói “Các vị thấy đấy,
tận mắt v tuyệt vọng. Con cái chúng ta đau ốm nhiều hơn... Giá nh có thể, chúng
ta đã từ bỏ, nhng đây l chuyện m chúng ta phải suy nghĩ”.
ảnh hởng của hoạt động con ngời không chỉ giới hạn ở sự suy thoái chất
lợng không khí. Chúng ta đang lm thay đổi khí quyển theo những cách tinh vi
hơn. Ví dụ, xây dựng các thnh phố ảnh hởng tới phơng thức trao đổi năng lợng
v nớc ở gần bề mặt. Mỗi lần một tiểu khu đợc quy hoạch l một lần đất tự nhiên
v thực vật bị thay thế bằng bê tông hoặc nhựa đờng. Điều đó lm giảm mạnh
512
lợng nớc có thể bay hơi vo khí quyển v do đó lm tăng dòng lợng nhiệt hiện
(chơng 3) vo khí quyển. Chúng ta còn xây lên những công trình với tờng thẳng
đứng, nó nhận ánh nắng với góc trực diện hơn so với bề mặt hấp thụ ban đầu.
Những quá trình đó tác động lm tăng nhiệt độ của các khu vực đô thị so với các
vùng nông thôn kế cận, tạo nên các đảo nhiệt m chúng tôi sẽ mô tả ở chơng ny.
Các chất ô nhiễm khí quyển
Không ở đâu có không khí hon ton tinh khiết. Các vật rắn v lỏng nhỏ lơ
lửng (gọi l các hạt khí quyển) đi vo khí quyển từ các nguồn tự nhiên v nhân tạo.
Giống nh vậy, nhiều chất khí đợc xem l chất ô nhiễm cũng sinh ra một cách tự
nhiên từ những quá trình nh các vụ cháy rừng do sét đánh v phun núi lửa. Tuy
nhiên, quá trình tiết giảm v mất tự nhiên các khí v hạt đó lm cho chúng không
còn tầm quan trọng tơng đối đối với chất lợng không khí m phần lớn chúng ta
cảm nhận. Quan trọng hơn chính l các hiệu ứng của hoạt động con ngời, đặc biệt
ở trong hoặc xung quanh thnh thị v các trung tâm công nghiệp, nơi các phát thải
nhân sinh tập trung vo những diện tích hẹp hơn rất nhiều. Tất cả những gì giới
thiệu trong chơng ny về ô nhiễm không khí sẽ đề cập tới việc tạo ra các chất khí
v các hạt có hại bởi con ngời. Những nguồn sinh các hạt v các chất ô nhiễm khác
nhau ở nớc Mỹ v nồng độ tơng đối của chúng đợc dẫn trên hình 14.1.
Một cách khái quát nhất, các chất ô nhiễm có thể chia thnh hai loại. Một số
chất, gọi l các chất ô nhiễm nguyên sinh, đợc phát thải trực tiếp vo khí
quyển. Những chất khác, gọi l các chất ô nhiễm thứ sinh, không đi trực tiếp
vo khí quyển, m l kết quả của một hoặc nhiều biến đổi hóa học. Vậy, một hóa
chất phát thải vo khí quyển có thể l vô hại ở trạng thái nguyên thủy, nhng trở
thnh một chất khí hoặc hạt có hại sau khi kết hợp với các chất thải khác hoặc các
hợp chất xuất hiện tự nhiên. Một số chất ô nhiễm nguyên sinh v thứ sinh có vai
trò áp đảo nhất trong sự suy thoái chất lợng không khí.
Các hạt khí quyển
Các hạt trong khí quyển (còn gọi l son khí) l những vật rắn hoặc lỏng trong
không khí có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo. Mặc dù chúng thờng xuyên nhỏ,
các hạt có một dải kích thớc rộng từ 0,1 đến 100 mμ . Một số hạt l những chất ô
nhiễm nguyên sinh, trực tiếp gia nhập vo khí quyển, còn một số khác l những
chất ô nhiễm thứ sinh, đợc hình thnh nhờ biến đổi các chất khí đã tồn tại trớc
hoặc nhờ sự kết vón từ các hạt nhỏ hơn thnh các hạt lớn hơn.
Nguồn sinh các hạt khí quyển
Các hạt trực tiếp đi vo không khí có thể có nguồn gốc từ những vụ cháy tự
nhiên, phun núi lửa, xâm nhập các tinh thể muối trong quá trình đổ nho sóng
biển, hoặc bụi do gió - nh những ai đã từng bị dị ứng phấn hoa vẫn nói. Hoạt động
của con ngời, đặc biệt những hoạt động liên quan đến đốt nhiên liệu, tạo ra các
hạt nguyên sinh v thứ sinh.
513
Một số hạt thứ sinh hình thnh nhờ quá trình kết vón các chất khí. Quá trình
ny xảy ra nhanh nhất khi độ ẩm cao, tạo ra một tình huống rất thú vị. Nhớ lại từ
chơng 5, rằng các giọt nớc trong tự nhiên thờng hình thnh trên các hạt nhân
ngng tụ, trong đó các son khí hấp dẫn nớc thuộc loại đặc biệt hiệu quả về tác
dụng hút nớc v lm hạ thấp độ ẩm tơng đối cần thiết để hình thnh giọt. Vì vậy,
các hạt, đặc biệt l những hạt lớn, kích thích sự hình thnh các giọt sơng mù hoặc
mây. Đồng thời, độ ẩm cao thuận lợi cho việc chuyển hóa một số chất khí thnh các
hạt thứ sinh, về phía mình, các hạt ny sẽ kích thích ngng tụ hơi nớc thnh các
giọt nớc. Kết quả l, những vùng ẩm ớt v tập trung hoạt động công nghiệp cao
có thể trở thnh nơi nhiều sơng mù khi độ ẩm tơng đối thấp hơn 100 % nhiều.
Quan hệ cộng sinh ny đã lm cho London trở thnh điển hình về sơng mù nặng
cho tất cả các thnh phố công nghiệp miền đông của Bắc Mỹ những năm trớc đây.
Hình 14.1. Các nguồn gây ô nhiễm trên lãnh thổ n~ớc Mỹ
514
Sự loại bỏ các hạt khí quyển
Mặc dù các hạt luôn có mặt trong không khí, song không một hạt riêng lẻ no
tồn tại vĩnh viễn trong khí quyển. Nh chúng ta đã thấy ở chơng 7, vận tốc về đích
tăng theo kích thớc của vật rơi. Vì vậy, những hạt no luôn luôn nhỏ có thể giữ lơ
lửng trong khí quyển trong những khoảng thời gian khá lớn. Những hạt lớn hơn ở
lại trong không khí có lẽ chỉ khoảng vi giờ, trong khi các hạt nhỏ hơn có thể tồn tại
hng tuần.
Một số quá trình tự nhiên loại bỏ các hạt ra khỏi không khí. Sự lắng trọng lực
l quá trình trong đó các hạt rơi từ không khí (dù l rất chậm), có tác dụng rất hiệu
quả loại bỏ những hạt lớn. Các hạt nhỏ hơn thì ít chịu tác động của quá trình ny
bởi vì thậm chí những chuyển động cuộn xoáy rất nhỏ có thể giữ chúng lơ lửng. Mặt
khác, giáng thuỷ loại bỏ cả các hạt lớn v các hạt nhỏ theo hai cách. Thứ nhất,
những hạt no đóng vai trò l hạt nhân ngng tụ trong mây sẽ bị loại khi các giọt
nớc m chúng l một phần bị rơi thnh ma hoặc tuyết. Các hạt khác bị loại bởi cơ
chế kéo theo, tức quá trình trong đó các giọt nớc v tinh thể đang rơi đụng độ với
các hạt trên đờng rơi của mình. Trong khi va chạm, giáng thủy kéo theo hạt v
mang nó xuống bề mặt. Quá trình kéo theo các hạt giải thích vì sao không khí lại
sạch v tầm nhìn đợc cải thiện sau một trận ma ro.
Hiệu ứng của các hạt khí quyển
Các hạt lm giảm tầm nhìn do tăng khuếch tán bức xạ nhìn thấy, nhng tác
động của chúng tới tầm nhìn không quan trọng bằng những tác động của chúng tới
sức khỏe. Có lẽ điều ny không có gì ngạc nhiên, nếu biết rằng chúng ta từng phút
đang đắm mình giữa những vật nhỏ li ti ny. Tới năm 1987, ngời ta thấy rõ rằng
có một lớp hạt nhất định – với đờng kính nhỏ hơn 10 mμ (gọi l PM10), rất dễ xâm
nhập vo phổi v gây tổn thơng tế bo trầm trọng nhất. Mặc dù phổi có mng mao
có thể lọc bỏ những hạt nhỏ ny, nhng quá trình lọc diễn ra rất chậm – thậm chí
vo cỡ vi tháng.
Nhiều nghiên cứu phân tích tác động của các hạt đã cho thấy rằng một lớp hạt
đặc biệt hơn nữa - nhỏ hơn 2,5 mμ (gọi l PM2,5) cũng gây nên những vấn đề sức
khỏe nghiêm trọng. Vì lý do ny, vo tháng 7 năm 1997 Tổ chức Bảo vệ Môi trờng
(EPA) đã xem xét lại những điều khoản liên quan đến các hạt khí quyển, sao cho
trong tơng lai những điều khoản đó sẽ dựa trên những hạt khí quyển đợc gọi l
các phần tử nhỏ. Song chủ điểm hiện nay nhằm vo PM2,5 không nên hiểu l các hạt
lớn hơn thì không nguy hiểm. Ví dụ, kết quả ban đầu của một công trình nghiên
cứu hon thnh cuối năm 1997 đã cho thấy một sự tơng quan cao giữa số ca nhập
viện ở thung lũng Los Angeles v các mức hạt lớn trong không khí. Lợng gia tăng
số ca nhập viện đợc phân gần đều giữa các bệnh nhân với các bệnh hô hấp v các
bệnh tim mạch.
515
14-1 Tiêu điểm môi
trờng: Những vụ ô nhiễm nặng
Mặc dù nhiều ngời trong chúng ta
đang sống ở những nơi m chất lợng
không khí kém l một thực tế đáng lo
ngại của cuộc sống, đã có nhiều tiến bộ
trong việc giải quyết các vấn đề ở các
nớc phát triển trong vi thập niên gần
đây, với kết quả l phần lớn các dạng tai
biến thuộc sự kiện sơng mù trở thnh
một vấn đề quá khứ. Ví dụ, ta xem xét vụ
xảy ra ở London, nớc Anh, trong các
ngy 5-9/12/1952, đây có lẽ l vụ ô nhiễm
không khí nổi tiếng nhất trong lịch sử.
Trong thời gian 5 ngy ny, một tổ hợp
giữa bầu không khí tù đọng, ẩm thấp v
việc đốt than chất lợng thấp đã tạo ra
một hỗn hợp chết ngời của khói v
sơng mù. Ước tính 3500 đến 4000 ngời
- phần lớn l trẻ em, ngời gi v những
ngời đang bệnh - bị chết do hậu quả
trực tiếp vụ ny.
Tai biến ô nhiễm không khí nổi
tiếng nhất ở Bắc Mỹ xảy ra ở Donora,
Pennsylvania, các Pittsburgh 50 km. Từ
26 đến 31/10/1948, lu huỳnh, cacbon
ôxit v bụi kim loại nặng phát ra từ các
nh máy kẽm của công ty American Steel
& Wire hòa trộn với sơng mù bức xạ dy
đặc để tạo ra một vụ đợc ngời ta gọi l
“Hirosima về ô nhiễm không khí”.
Bốn ngy khói mù nặng liên tục v thậm
chí đến ngy Thứ Bảy, 30/10, còn nặng
hơn. Những cổ động viên tại trận bóng đá
của trờng cao đẳng đã không thể nhìn
thấy các sự kiện xảy ra trên sân. Một số
khác đã bỏ cuộc sớm khi nghe tin những
ngời thân ở nh đã chết hoặc vo bệnh
viện do các bệnh hô hấp v sơng khói.
Những ai mu tính sơ tán khỏi thnh
phố cũng không ra đi đợc bởi tầm nhìn
xấp xỉ zero đã hon ton lm ngừng trệ
giao thông. Đến sáng Thứ Bảy, nhân viên
cứu hỏa phải mang ôxy cho những ngời
khó thở, song sự trợ giúp chỉ l tạm thời
vì các nhân viên cứu hỏa còn phải tìm
đến với những nạn nhân khác cẫn giúp
đỡ. Sáng Chủ Nhật, các nh chức trách
đã đóng cửa tất cả các nh máy kẽm, v
hôm sau khói mù đã tan hết do trận ma
ro - nhng chỉ sau khi 20 ngời đã chết
v 7000 ngời nhập viện.
Nếu không kể tới quy mô của mình,
sự kiện tồi tệ ny không phải l sự kiện
duy nhất. Nhiều thnh phố công nghiệp
bị ô nhiễm không khí nặng nề do các hoạt
động chế tạo cơ khí, luyện kim, lọc dầu
hoặc các hoạt động khác ở địa phơng.
Tuy nhiên, nhiều ngời biết rằng sự kiện
Dorona l tác nhân chính trong việc ban
hnh đạo luật chống ô nhiễm ở nớc Mỹ.
Từ năm 1948, những chuyển biến kinh
tế, cùng với sự quan tâm nhiều hơn tới
những vấn đề môi trờng, đã cải thiện
rất nhiều chất lợng không khí ở nhiều
thnh phố (hình 1).
Hình 1. Giống nh các trung tâm công nghiệp cũ khác, chất lợng không khí ở
Pittsburgh đã đợc cải thiện rất nhiều do đóng cửa các xởng đúc v các nh máy.
Những tấm ảnh ny thể hiện Pittsburgh năm 1906 (a) v cùng cảnh ở năm 1986 (b)
516
Các chất ôxit cacbon
Các chất ôxit carbon gồm cacbon đơn ôxit (CO) v điôxit cacbon (CO2). Chất
sau đã đợc xem xét ở chơng 1 nh một trong số các chất khí biến đổi quan trọng
tạo thnh khí quyển, còn ở chơng 16 chúng ta mở rộng tới vai trò có thể của nó
trong biến đổi khí hậu. Mặc dù CO2 có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi
năng lợng bên trong khí quyển, song mức nồng độ cao của CO2 có tác hại lâu di
tới con ngời v môi trờng. Nh vậy, chất khí ny không đợc coi một cách chặt
chẽ nh l một chất ô nhiễm. Tuy nhiên, không thể nói nh vậy với CO.
CO l một chất khí không mu, không mùi. Trong môi trờng tự nhiên, nó
đợc thải ra nh chất ô nhiễm nguyên sinh do phun núi lửa, cháy rừng, tác động
của vi khuẩn v các quá trình khác. Tuy các quá trình tự nhiên phát thải vo môi
trờng nhiều CO hơn so với các hoạt động con ngời, nhng vi sinh vật đất tiêu thụ
nó rất hiệu quả, nên các giá trị nền CO rất thấp. Tuy nhiên, ở các thnh phố, lợng
nhập vo có thể vợt trên tốc độ mất v nồng độ không an ton có thể xuất hiện.
Tại Mỹ, nguồn CO quan trọng nhất l xe ô tô (xem hình 14.1), nó phát thải chất khí
ny một phụ phẩm của quá trình cháy cha hết. Với các xe đợc bảo dỡng tốt,
lợng phát thải CO thấp, còn các động cơ vận hnh kém có thể lm cho nồng độ CO
tích luỹ đến các mức không an ton. Điều ny đặc biệt đúng ở những nơi chật hẹp,
nh các nh để xe v các đờng hầm. Trong nh ở, bộ phận cấp nhiệt không đợc
thông gió đúng đắn hoặc vận hnh trục trặc có thể thải ra liều lợng CO nguy hiểm
rất nhanh. CO còn đợc phát thải từ bếp núc trong nh, ở đó có lẽ chất khí ny l
nguyên nhân của tỉ lệ cao những bất hạnh liên quan tới lửa. Khói thuốc lá cũng
thải ra CO nh một phụ phẩm đủ để lm tăng mạnh nồng độ CO trong máu.
Bảng 14.1. Các mức ng~ỡng của CO
Nồng độ CO
(ppm)
Ghi chú
50
200
400
800
1 600
3 200
6 400
12 800
Liều loợng OSHA cho phép cực đại cho 8 giờ nhiễm
Đau đầu, mệt mỏi, hoa mắt, buồn nôn trong 2-3 giờ
Đau đầu trong 1-2 giờ, nguy cơ tử vong sau 3 giờ
Hoa mắt, buồn nôn vw co giật trong vòng 45 phút; chết trong 2-3 giờ
Đau đầu, hoa mắt, buồn nôn trong 20 phút; chết trong 1 giờ
Đau đầu, hoa mắt, buồn nôn trong 5-10 phút; chết trong 25-30 phút
Đau đầu, hoa mắt, buồn nôn trong 1-2 phút; chết trong 10-15 phút
Chết trong vòng 1-3 phút
Cacbon đơn ôxit l chất cực độc. Thậm chí những mức thấp cũng lm cho một
ngời lập tức bị suy yếu phản xạ, hôn mê v giảm hoặc mất hẳn ý thức. Nếu bị
nhiễm trong 3 giờ tại mức nồng độ 400 phần triệu (ppm) l có nguy cơ tử vong, còn
tại nồng độ 1600 ppm sẽ chết trong vòng 1 giờ. Nếu bị nhiễm lâu, CO có thể góp
phần gây các bệnh về tim. Bảng 14.1 liệt kê một số tác động của các mức nồng độ
CO khác nhau.
517
Không nh các chất ô nhiễm khác gây tác động chủ yếu lên hệ thống phổi, độc
tính của CO l do tác động của nó lên đờng máu. Hồng cầu (chất lm cho các tế
bo máu có mu đỏ đặc trng) hấp thu ôxy trong phổi v lu chuyển chúng đi khắp
cơ thể. Trong những điều kiện lý tởng, hồng cầu giải phóng ôxy vo các tế bo v
sau đó trở lại phổi, tại đây quá trình tiếp tục lặp đi lặp lại. CO trong dòng máu phá
vỡ hon ton quá trình ny. Nếu có mặt CO, hồng cầu có độ thích ứng với CO 200
lần lớn hơn so với độ thích ứng với O2. Nói cách khác, nếu CO v O2 cùng hiện diện
trong phổi, máu dễ dng hấp thụ CO hơn l hấp thụ O2. Vì vậy, nhiễm CO lm
giảm khả năng lu thông O2 của hệ thống tim mạch tới phần còn lại của cơ thể.
Hợp chất của l~u huỳnh
Các hợp chất của lu huỳnh trong khí quyển có thể xuất hiện dới dạng khí
hoặc son khí. Phần chủ yếu – khoảng 2/3 – của ton bộ hợp chất lu huỳnh phát
thải vo khí quyển có nguồn gốc từ các quá trình tự nhiên. Các lỗ thông hơi, nh tại
Công viên Quốc gia Yellowstone ở Wyominh hoặc Công viên Quốc gia Lassen ở
Carlifornia, cho chúng ta những ví dụ thú vị về sự phát thải các hợp chất lu
huỳnh. Quá trình quan trọng nhất trong số đó l sự thải hyđrô sunphit (H2S) của vi
khuẩn, một chất khí đặc biệt độc có mùi giống nh trứng ung. Phun tro núi lửa v
bụi nớc biển cũng có vai trò quan trọng trong phát thải các hợp chất lu huỳnh.
Rất may mắn, các khí sunphua rất dễ tiêu tán trong khí quyển, nên nồng độ nền
rất thấp (khoảng 1,5 phần tỷ) v các tác động của chúng đến môi trờng v sức
khoẻ l nhỏ nhất.
Trong số các hợp chất nhân tạo của lu huỳnh phát thải vo khí quyển, quan
trọng nhất l điôxit sunphua (SO2) v triôxit sunphua (SO3). SO2 l một chất ô
nhiễm nguyên sinh, sinh ra chủ yếu do đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch chứa lu
huỳnh, đặc biệt l than v dầu mỏ đợc dùng trong hệ thống sởi ấm v phát điện.
Các hoạt động công nghiệp khác, nh lọc dầu v luyện thép cũng đóng góp SO2
(xem hình 14.1). Khác với các quá trình tự nhiên, các hoạt động con ngời có xu
hớng tập trung vo những diện tích tơng đối nhỏ, lm cho SOx đạt tới giá trị cao
trên các vùng đô thị v công nghiệp.
SO2 l một chất khí không mu nhng tính ăn mòn cao, gây viêm hệ thống hô
hấp của ngời. Các nồng độ cao liên quan với số lợng các bệnh về phổi v thậm chí
những nồng độ thấp cũng có thể lm cho những ngời có bệnh hen bị khó thở nặng
khi tiếp xúc. Mặc dù SO2 đợc thừa nhận rộng rãi l nguyên nhân gây nên các bệnh
hô hấp, song các nh khoa học cha khẳng định đợc những nồng độ SO2 cao có vai
trò trực tiếp nh thế no khi nhiễm. Có thể l sự xuất hiện các bệnh hô hấp trong
các tình huống nồng độ SO2 cao không phải l trực tiếp do sự hiện diện của chất khí
ny, m l do các hợp chất khác thờng đi kèm theo với nồng độ SO2 cao.
SO3 có thể trực tiếp đi vo khí quyển nh một chất ô nhiễm nguyên sinh,
nhng phổ biến hơn, nó đợc hình thnh nh một chất ô nhiễm thứ sinh do những
phản ứng có SO2 tham gia. SO3 tự nó không phải l một hợp thnh phần chính của
ô nhiễm không khí. Tuy nhiên, nó dễ kết hợp với các giọt nớc để hình thnh axit
518
sunphuric (H2SO4). Nếu quá trình ny xảy ra gần bề mặt, nó tạo thnh sơng mù
axit; nếu chúng xảy ra trong mây, thì ma từ các đám mây ny l ma axit.
Không có gì ngạc nhiên, sơng mù v ma axit đều có thể gây tác hại lớn đối với
môi trờng v có thể lm yếu các công trình xây dựng. Sơng mù axit có thể đặc
biệt nguy hiểm đối với ngời, vì nó rất dễ xâm nhập vo cơ thể. Các tòa nh v
tợng đi lm từ đá vôi thờng rất dễ bị tổn thơng khi bị phong hóa bởi ma v
sơng mù axit (hình14.2).
Hình 14.2. Lắng động axit có thể dần dần
ăn mòn bề mặt các t~ợng đi v tòa nh
Giáng thủy axit đạt đến bề mặt dần dần tham gia vo hệ thống thủy văn. Mặc
dù một phần nớc rơi trực tiếp xuống các hồ v sông, song phần lớn đến các hồ v
sông gián tiếp qua đất hoặc nớc ngầm. Dù không trực tiếp gia nhập vo nớc bề
mặt, tuy nhiên, nớc giữ ổn định tính axit v chảy bên dới bề mặt v dần dần gia
nhập vo các hồ v sông. Theo thời gian, hệ thống nớc bề mặt trở nên có tính axit
cao đến mức không còn thích hợp cho sự sống. ở mức xấu nhất, quá trình axit hóa
có thể lm cho các hồ v sông hon ton không có chim, cá. Đáng tiếc, vấn đề ny
không hề l giả định v trừu tợng. Tại miền đông nớc Mỹ, gần 1200 hồ v 4700
dòng suối đã bị axit hoá - tại một số nơi tới mức độ không một loi cá no sống nổi.
Tại tỉnh Ontario của Canada, 1200 hồ hiện nay vắng sự sống. Nếu những con số
ny lm sửng sốt ngời ta, thì đó vẫn cha l gì nếu đem so sánh với 6500 hồ cũng
bị ảnh hởng tơng tự ở Nauy v Thuỵ sỹ.
Nh đã thấy trên hình 14.3, ma axit l một vấn đề đối với miền đông nớc Mỹ
v Canađa lớn hơn nhiều so với miền tây, chủ yếu l do ở đó sử dụng than v dầu
nhiều hơn. Tỷ lệ khổng lồ SO2 cung cấp cho ma axit bắt nguồn từ một số lợng
nguồn tơng đối nhỏ. Ngời ta ớc tính rằng 50 nguồn phát thải lu huỳnh lớn
nhất l trong vùng (tất cả l những nh máy phát điện) phát thải ra một nửa lợng
axit tích tụ.
Thật thú vị, một trong những biện pháp đã tiến hnh để cải thiện chất lợng
không khí gần các nh máy phát thải lu huỳnh v trạm phát điện có thể lm căng
thẳng thêm vấn đề tích tụ axit xa hơn theo chiều gió. Để hỗ trợ cho việc tiêu tán các
chất ôxit lu huỳnh từ khu vực sản xuất, nhiều nh máy v xí nghiệp đã xây những
ống khói lớn để thải các chất ô nhiễm thật cao bên trên mực mặt đất (hình 14.4). ý
519
tởng đằng sau các ống khói ny l bằng cách thải khói ở cao bên trên bề mặt, các
hợp chất lu huỳnh sẽ bị mang đi những khoảng cách khá xa xuôi theo gió trớc
khi lắng xuống mặt đất. Mặc dù những ống khói ny đã thnh công trong việc lm
suy giảm nồng độ lu huỳnh ở gần các nguồn thải, chúng có một hệ quả không dự
định l lm cho các hợp chất lu huỳnh bị mang đi những khoảng cách xa hng
trăm km xuôi theo gió, ở đó chúng tái phản ứng để hình thnh kết lắng axit. Nh
vậy, vấn đề axit trên miền đông nớc Mỹ v Canađa do các chất ô nhiễm đợc vận
chuyển đến, chứ không phải phát sinh ở địa phơng. Điều ny đã dẫn đến nhiều
năm kiện tụng giữa các bang ở miền Trung Tây v Đông Bắc v giữa Hoa Kỳ v
Canađa.
Hình 14.3. Giáng thủy axit l một vấn đề lớn ở miền đông của Bắc Mỹ. Trên bản đồ
biểu diễn độ pH trung bình của giáng thủy. Giá trị pH thấp thể hiện độ axit cao hơn.
Để so sánh, độ pH của n~ớc m~a bình th~ờng l 5,6. Khoai tây có pH gần bằng 4,2
Mặc dù phần lớn tích tụ axit ở miền đông của Bắc Mỹ liên quan tới các hợp
chất của lu huỳnh, nhng đối với những vùng khác thì tình hình không phải bao
giờ cũng nh vậy. Một vi tích tụ axit, đặc biệt tại miền tây nớc Mỹ v Canađa,
liên quan với các hợp chất từ nitơ v ôxy.
520
Hình 14.4. Những ống khói
trên các nh máy sản xuất v
phát điện đ~ợc thiết kế để xả
phát thải ra xa nguồn. Đáng
tiếc, các chất ô nhiễm đ~ợc
gió mang đi xuôi gió hng
trăm km rồi tích tụ axit trầm
trọng hơn
Các ôxit nitơ (NOx)
Các ôxit nitơ l những hợp chất gồm các nguyên tử nitơ v ôxy. Hai hợp chất
quan trọng nhất trong số đó hình thnh một dạng ô nhiễm không khí l ôxit nitric
(NO) v điôxit nitơ (NO2). Cùng với nhau, hai chất khí ny thờng đợc gọi chung
l NOx. NO l một chất khí không độc, không mu v không mùi, hình thnh tự
nhiên từ các quá trình sinh học trong đất v nớc. Mặc dù hng triệu tấn vật liệu
xâm nhập vo khí quyển mỗi năm, chất ny có hoạt tính cao v phân hủy rất
nhanh. NO còn đợc hình thnh nh một phụ phẩm của quá trình đối cháy ở nhiệt
độ cao liên quan tới các động cơ ô tô, công nghiệp chế tạo máy v sản xuất điện
năng. Tầm quan trọng chủ yếu của NO về phơng diện chất lợng không khí l nó
bị ôxy hoá để tạo thnh NO2, một hợp phần chính của khói ở nhiều nơi.
NO2 l chất khí độc, nó lm cho không khí ô nhiễm chuyển từ mu quen thuộc
sang mu nâu đỏ (hình 14.5) v có mùi cay cay. Nó l một thnh phần quan trọng
trong ô nhiễm không khí, trong đó nó l chất khí tơng đối độc, ăn mòn v tham gia
vo các quá trình chuyển hoá, góp phần tạo ra tích tụ axit v các chất ô nhiễm thứ
sinh. Cũng nh với NO, NO2 phân hủy rất dễ dng v kết quả l nồng độ NO2 ở các
vùng đô thị có xu hớng tăng v giảm tùy theo các điều kiện giao thông bằng xe
hơi. Ngoi ra, sự phân rã nhanh của NO2 ngăn cản không tạo ra nồng độ cao ở các
vùng nông thôn bao quanh các khu vực nguồn thải.
Giống nh các hợp chất của lu huỳnh, các ôxit nitơ có thể gây ra những bệnh
phổi nghiêm trọng. Các nghiên cứu y khoa đã cho biết rằng NO2 rất dễ vợt qua
cuống phổi v gây viêm các mô ở bên trong phổi. Những thử nghiệm trong phòng
thí nghiệm chứng minh động vật bị tổn thơng phổi nặng v giảm đề kháng viêm
nhiễm khi tiếp xúc với mức nồng độ NO2 cao.
521
Hình 14.5. NO2 lm cho không khí ô nhiễm chuyển từ mu
vng sang nâu đỏ nh~ trong bức ảnh ny chụp tại Hồng Kông
Các hợp chất hữu cơ bay hơi (hyđrocacbon)
Các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOC), còn gọi l các hyđrocacbon, l những
vật liệu cấu tạo từ nguyên tử cacbon v hyđrô. Các hợp chất ny, bao gồm mêtan,
butan, propan v octan, xuất hiện cả dới dạng khí v dạng hạt. Trên quy mô ton
cầu, phần lớn VOC có mặt trong khí quyển thông qua các quá trình tự nhiên, gồm
cả phát thải v phân hủy của thực v động vật. Tại nớc Mỹ, các hoạt động công
nghiệp tạo ra tỉ phần lớn nhất các hyđrocacbon nhân tạo, trong đó xe cộ cũng đóng
góp một phần quan trọng. Sự phát thải liên quan với ô tô sinh ra chủ yếu do quá
trình chất đốt nhiên liệu không triệt để v sự bốc hơi của dầu lửa (thờng xảy ra
khi nạp các bình khí).
Ngay cả ở các thnh phố có những nồng độ VOC cao, cũng ít thấy biểu hiện các
hoá chất ny có tác động xấu trực tiếp đến sức khoẻ. Mặc dù vậy, chúng rất quan
trọng, vì dới ánh
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- ttkh_phan_5_6_7_2__1714.pdf