Bài giảng môn ô nhiễm môi trường

Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
MỤC LỤC
BÀI MỞ ĐẦU 3
I. MỤC TIÊU, Ý NGHĨA MÔN HỌC Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 3
1. Mục tiêu môn học 3
2. Nội dung môn học 3
3. Tài liệu tham khảo 3
II. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 3
1. Môi trường và các thành phần môi trường 3
1.1. Khái niệm môi trường 3
1.2. Chức năng của môi trường 4
2. Khái niệm ô nhiễm môi trường 6
3. Một số vấn đề liên quan 8
III. KIẾN THỨC CHUNG 9
1. Nguồn thải và đặc tính của nguồn thải 9
2. Các quá trình cơ bản trong môi trường 10
2.1. Các quá trình vật lý xảy ra với chất ô nhiễm trong môi trường 11
2.2. Các quá trình hóa học xảy ra với chất ô nhiễm trong môi trường 16
2.3. Các quá trình sinh học xảy ra với các chất ô nhiễm trong môi trường 17
2.4. Đặc điểm của chất ô nhiễm quyết định loại và mức độ các quá trình diễn ra với chất đó.18
20
CHƯƠNG I. Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 20
I. Bản chất tự nhiên của khí quyển 20
1.1. Thành phần tự nhiên của khí quyển 20
1.2. Cấu trúc của khí quyển 21
II. Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 22
2.1. Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường không khí 22
2.1.1. Các vật chất gây ô nhiễm dạng hạt 23
2.1.2. Các chất khí gây ô nhiễm 25
2.1.3. Tiếng ồn 30
2.1.4. Phóng xạ 38

2.1.5. Nhiệt 43
2.2. Lan truyền ô nhiễm trong môi trường không khí 44
2.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến lan truyền chất ô nhiễm 44
2.2.2. Giới thiệu một số mô hình tính toán lan truyền chất ô nhiễm 52
III. MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TỚI MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 59
3.1. Vấn đề môi trường toàn cầu 59
3.1.1. Hiệu ứng nhà kính và sự biến đổi khí hậu toàn cầu 59
3.1.2. Mưa axít 64
3.1.3. Suy giảm tầng Ozon 67
e. Bảo vệ tầng Ôzôn 69
3.2. Ô nhiễm không khí do một số hoạt động phát thải điển hình 69
IV. GIỚI THIỆU MỘT SỐ TIÊU CHUẨN, QUY CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI
TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 69
CHƯƠNG II – Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC 70
1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC 70
1.1. Đặc điểm của nước ngầm 70
1.1.1. Thành phần của nước ngầm 70
1.1.2. Sự nhiễm bẩn nước ngầm 72
1.2. Đặc điểm của nước mặt 73
1.2.1. Độ truyền quang của ánh sáng vào môi trường nước 74
1.2.2. Sự phân tầng của thủy vực 75
1.2.3. Phân vùng tự nhiên trong thủy vực 77
1
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
1.3. Đặc điểm của nước thải 80
1.3.2. Nước thải công nghiệp 84
2. CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 90
2.1. Các thông số vật lý môi trường nước 90
2.1.1. Nhiệt độ của nước 90
2.1.2. Độ đục/độ trong của nước 91

2.1.3. Độ màu của nước 91
2.1.4. Độ mùi của nước 92
2.1.5. Vị của nước 92
2.1.6. Chất rắn trong nước 93
2.2. Các thông số hóa học môi trường nước 96
2.2.1. Thế pH 96
2.2.4. Nhóm các chất khí trong nước 99
a. Oxy hòa tan (DO - Disolved Oxygen) 99
b. Khí cacbonic (cacbon dioxyt – CO2) 102
c. Hydro sunphit (H2S) 106
d. Metan (CH4) 107
2.2.5. Nhóm thông số nhu cầu oxy của nước 107
a. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD - Biochemical Oxy Demand) 107
b. Nhu cầu oxy hóa học (COD – Chemical Oxygen Demand) 109
a. Các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học (các chất tiêu thụ oxy) 111
b. Các chất hữu cơ bền vững 112
2.2.7. Nhóm các chất vô cơ trong nước 115
a. Các chất dinh dưỡng vô cơ hòa tan 116
b. Các ion liên quan đến áp suất thẩm thấu 120
c. Các kim loại và á kim loại quan trọng khác 123
4.3. Các thông số sinh học môi trường nước 128
3. QUÁ TRÌNH VẬN CHUYỂN VÀ CHUYỂN HÓA CHẤT GÂY Ô NHIỄM TRONG NƯỚC132
Quá trình tự làm sạch 132
3.1.1. Quá trình pha loãng 132
3.1.2. Quá trình lắng đọng 133
3.1.3. Khả năng tự làm sạch hoá học của nước 133
3.1.4. Khả năng tự làm sạch hoá sinh của nước 133
4. MỘT SỐ VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC 133
4.1. Hiện tượng phú dưỡng nguồn nước 133
4.2. Phát thải ô nhiễm tại một số hoạt động điển hình 136

5. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TIÊU CHUẨN, QUY CHUẨN HIỆN HÀNH 136
5.1. Đối với nước cấp sinh hoạt 136
5.2. Đối với nước tự nhiên 136
5.3. Đối với nước thải 136
Nguồn: Alloyway và Fergusson (1990)[10] 145
Bảng 3.5:Hàm lượng một số KLN trong nước thải ở một số khu vực 146
(mg/kg) 146
Quá trình chuyển hóa các kim loại nặng trong đất 147
2
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
BÀI MỞ ĐẦU
I. MỤC TIÊU, Ý NGHĨA MÔN HỌC Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
1. Mục tiêu môn học
Hiện nay môi trường là vấn đề nóng bỏng và cấp bách, không chỉ của một quốc gia mà là vấn đề toàn
cầu, không chỉ riêng cho các nhà khoa học mà là của tất cả mọi người. Sinh thái, tài nguyên, môi trường đã và
đang bị phá hủy một cách nghiêm trọng từng ngày, từng giờ với tốc độ rất nhanh chóng. Những vấn đề môi
trường đang ở mức độ báo động ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng trong những năm gần đây là: thiếu nước
sạch, ô nhiễm không khí, ô nhiễm lương thực, suy thoái chất lượng đất… Trước những hiện trạng trên, để phát
triển bền vững thì hoạt động bảo vệ môi trường là cần thiết. Điều tiên quyết để bảo vệ môi trường đúng khoa
học và hợp lý là phải hiểu biết những khái niệm cơ bản về môi trường và bản chất của quá trình ô nhiễm trong
môi trường. Môi trường là một lĩnh vực rộng lớn với nhiều khía cạnh khác nhau. Môn học này giới thiệu các
khái niệm cơ bản nhất xoay quanh hiện tượng ô nhiễm môi trường và các hệ quả của quá trình này.
2. Nội dung môn học
Môn học trang bị những kiến thức cơ bản về ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí, thực phẩm bao
gồm các đối tượng:
• Nguồn gốc, nguyên nhân của ô nhiễm môi trường
• Các tác nhân ô nhiễm, cơ chế cơ bản của các tác nhân ô nhiễm khi đưa vào môi trường
• Quá trình lan truyền các chất ô nhiễm trong môi trường
• Tác hại của các chất ô nhiễm đối với môi trường và sinh vật
• Các tiêu chí đánh giá ô nhiễm môi trường

3. Tài liệu tham khảo
a. Tài liệu bắt buộc
1. Phạm Ngọc Đăng, Môi trường không khí, NXB KHKT, Hà Nội, 1997.
2. Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, NXB Khoa học kỹ thuật, 2001
3. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ
thuật
4. Lê Văn Khoa, Sinh thái và môi trường đất, NXB ĐHQGHN. 2004.
5. Lê Huy Bá, Độc học môi trường cơ bản, Đại học Quốc gia Hồ Chí Minh
6. Trần Hiếu Nhuệ, Quản lý chất thải rắn, NXBKHKT
b. Tài liệu tham khảo
1. Enviromental and Pollution science, second edition, Ian L. Pepper, Ph.D.
2. Theory and practice of water and wastewater treatment. Ronald L.Droste
II. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1. Môi trường và các thành phần môi trường
1.1. Khái niệm môi trường
Theo luật Bảo vệ môi trường, 2005, Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao
quanh con người, có ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật. Như
vậy, Môi trường bao gồm các yếu tố vật chất tự nhiên hoặc nhân tạo, lý học, hóa học, sinh học, kinh tế - xã hội
cùng tồn tại trong một không gian bao quanh con người. Các yếu tố này có mối quan hệ mật thiết, tương tác lẫn
nhau và tác động lên từng cá thể hay cả cộng đồng cùng tồn tại và phát triển.
3
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
Thành phần môi trường là yếu tố vật chất tạo thành môi trường như đất, nước, không khí, âm thanh, ánh
sáng, sinh vật, hệ sinh thái và các hình thái vật chất khác. Môi trường gồm nhiều thành phần khác nhau trong đó
mỗi thành phần môi trường là một môi trường với đầy đủ ý nghĩa của nó. Ví dụ đất là một thành phần của môi
trường sinh thái nhưng chính đất lại là một môi trường gọi là môi trường đất, trong môi trường đất cũng có đầy
đủ các thành phần như: vật chất vô sinh, hữu sinh, các thành phần vật lý, hóa học và sinh học…
Môi trường tự nhiên bao gồm các yếu tố thiên nhiên như vật lý, hóa học, sinh học… tồn tại khách quan
ngoài ý muốn của con người và chịu sự chi phối một cách gián tiếp thông qua các hoạt động của con người.
Môi trường nhân tạo bao gồm những nhân tố vật lý, hóa học, sinh học, xã hội… do con người tạo ra và

chịu sự chi phối trực tiếp của con người
Môi trường xã hội bao gồm các mối quan hệ giữa con người với con người tạo ra sự thuận lợi hoặc trở
ngại cho sự tồn tại và phát triển của cá nhân, cộng đồng con người.
Về mặt vật lý, Trái đất được chia làm 3 quyển vô sinh: khí quyển, thủy quyển và địa quyển (thạch
quyển), chúng được cấu tạo bởi các vật chất (vô cơ và hữu cơ) và năng lượng (thế năng, cơ năng, hóa năng,
quang năng…) Ngoài ra còn có một quyển sinh học là sinh quyển bao gồm các cơ thể có sự sống và các thành
phần vô sinh tạo nên môi trường sống của các cơ thể này. Sinh quyển tồn tại song song và đan xen trong các
quyển vô sinh còn lại. Do ảnh hưởng của con người đến môi trường sống là khá lớn và ngày càng mở rộng hơn,
sâu sắc hơn nên hiện nay còn có quan điểm chia môi trường ra thành năm quyển (trong đó có thêm Nhân sinh
quyển).
Thạch quyển là lớp vỏ trái đất có độ dày 60 – 70 km trên phần lục địa và 2 – 8 km dưới đáy đại dương.
Tính chất vật lý và thành phần hóa học của thạch quyển tương đối ổn định có vai trò làm nền tảng cho sự phát
triển của sinh vật và con người trên trái đất. Trong đó, địa quyển bao gồm lớp đất mỏng trên bề mặt của thạch
quyển, là nơi các hoạt động sống diễn ra mạnh mẽ nhất.
Thủy quyển là phần nước tồn tại trên trái đất bao gồm ao, hồ, sông, suối, kênh rạch, biển, đại dương,
nước ngầm và các dạng tồn tại khác của nước như băng tuyết, hơi nước. Với tổng lượng nước 1.454,7 triệu km
khối, lượng nước này nếu phân bố đều trên bề mặt trái đất sẽ tạo nên một lớp nước dày 30 – 40 cm bao gồm
nước ngọt, nước mặn và nước lợ. Thủy quyển đóng vai trò quan trọng không thể thiếu trong cuộc sống của sinh
vật sống và cân bằng khí hậu.
Khí quyển là lớp không khí bao quanh Trái đất, có giới hạn từ mặt đất đến nơi cuối cùng có sự tồn tại
của các chất khí ở mật độ rất thấp. Khí quyển đóng vai trò quan trọng trong duy trì sự sống, quyết định tính chất
khí hậu… trên Trái đất.
Sinh quyển bao gồm các cơ thể sống, một phần của thạch quyển (chủ yếu là địa quyển), thủy quyển và
khí quyển tạo nên môi trường sống cho sinh vật. Nói cách khác, sinh quyển là môi trường mà tại đó tồn tại sự
sống. Tuy nhiên, khác với các quyển vật lý vô sinh, trong sinh quyển, ngoài vật chất và năng lượng còn chứa
một nguồn tài nguyên đặc biệt – tài nguyên thông tin về cấu trúc, cơ chế tồn tại và phát triển của sự sống…
Dạng thông tin phức tạp và phát triển cao nhất chính là trí tuệ của con người, đó là dạng tài nguyên có tác động
ngày càng mạnh mẽ tới sự tồn tại và phát triển của Trái đất.
1.2. Chức năng của môi trường
Các chức năng cơ bản của môi trường: đối với một cá thể con người cũng như đối với toàn bộ nhân

sinh quyển, môi trường có 3 chức năng cơ bản:
a. Môi trường là không gian sống của con người
Trong cuộc sống của mình con người cần một phạm vi không gian nhất định để sống và hoạt động, đồng
thời với đó là đòi hỏi không gian đó phải đảm bảo một chất lượng nhất định cho sự sống của con người. Trái
đất, một bộ phận môi trường gần gũi nhất của loài người trong hàng trăm triệu năm qua không hề thay đổi về
4
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
độ lớn trong khi đó dân số loài người trên Trái đất lại tăng lên theo cấp số nhân. Do đó, diện tích bình quân đầu
người giản sút nhanh chóng qua thời gian.
Bảng 1. Quá trình tăng trưởng dân số và thu hẹp diện tích bình quân đầu người trên Thế giới
Năm -10
6
-10
5
-10
4
0 1650 1840 1930 1994 2010
Dân số (triệu người) 0,125 1 5 200 545 1000 2000 5000 7000
Diện tích (ha/người) 120000 15000 3000 75 27,5 15 7,5 3 1,88
Trung bình mỗi người một ngày cần khoảng 4 m
3
không khí để thở, 2,5 lít nước để uống và một lượng
lương thực, thực phẩm ương ứng 2.000 – 2.400 calo.
Đồng thời với sự hạn chế không gian sống là sự căng thẳng về phân bố không đều trong mật độ dân số.
Tại các khu vực đô thị, khu công nghiệp, khu vực thâm canh nông nghiệp lâu đời, diện tích đất bình quân trên
đầu người chỉ bằng 1% đến 0,1% giá trị trung bình toàn thế giới. Dân số đông và mật độ dân số lớn dẫn tới mất
ổn định xã hội, suy giảm chất lượng cuộc sống (chăm sóc trẻ em, giáo dục, y tế, tội phạm và tệ nạn xã hội…)
Ngoài ra, căn cứ vào từng mục đích tiếp cận khác nhau có thể chia chức năng không gian sống của môi
trường ra thành:
- Chức năng xây dựng: mặt bằng, nền móng cho các kiến trúc hạ tầng, đô thị, khu dân cư

- Chức năng vận tải: cung cấp mặt bằng, khoảng không gian, nền móng giao thông, đường bộ, đường thủy,
đường hàng không để di chuyển người, hàng hóa và các vật liệu khác.
- Chức năng sản xuất: cung cấp mặt bằng cho sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp, công nghiệp
- Chức năng vui chơi, giải trí, giá trị thẩm mỹ
Con người đòi hỏi không gian sống không chỉ về mặt phạm vi mà còn về mặt chất lượng. Không gian
sống có chất lượng cao trước hết phải sạch sẽ, tinh khiết và an toàn. Ví dụ, không khí, đất, nước tiếp xúc hoặc
được con người sử dụng phải ít chứa chất bẩn, chất độc hại với sức khỏe con người, tiếp đó phải thỏa mãn thẩm
mỹ, tâm lý của con người. Đây là một yêu cầu ngày càng quan trọng khi chất lượng cuộc sống càng ngày càng
cao.
b. Môi trường là nơi cung cấp tài nguyên
Môi trường là nơi con người khai thác các nguồn lực về vật liệu, năng lượng cần thiết cho cuộc sống của
mình. Tất cả các nền sản xuất từ thô sơ, lạc hậu nhất như săn bắt, hái lượm đến công nghệ cao hơn trong nông
nghiệp, công nghiệp… đều phải sử dụng các tài nguyên thiên nhiên như đất, nước, không khí, khoáng sản, năng
lượng… từ những thành phần cấu thành lên Trái đất. Con người đã và đang tiến hành khảo sát, thăm dò, khai
thác các tài nguyên tiềm tàng trong lòng đất, dưới biển sâu, trên các hành tinh khác. Với sự phát triển của nền
văn minh con người, những tài nguyên không tái tạo càng ngày càng suy giảm. Để khắc phụ tình trạng này,
những nghiên cứu phát triển nguyên liệu mới, nhiên liệu thay thế… được tiến hành nhưng cũng sử dụng những
tiềm năng sẵn có trong môi trường xung quanh. Tài nguyên trong môi trường gồm có nhiều loại trong đó có thể
phân ra hai nhóm chính: tài nguyên thiên nhiên và tài nguyên con người.
Tài nguyên thiên nhiên là những tài nguyên có sẵn trong tự nhiên mà con người có thể khai thác, sử
dụng vào những mục đích nhất định: đất, nước, rừng, khoáng sản, năng lượng…
Tài nguyên con người là sức lao động, trí tuệ, thể chế xã hội, tập quán, tín ngưỡng… đêm lại cho xã hội
khả năng duy trì và phát triển hơn.
5
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
Phân chia theo phương thức sử dụng tài nguyên thiên nhiên, ta chia ra: tài nguyên vật liệu (là tài nguyên
tồn tại ở dạng vật chất, được sử dụng là nguyên liệu cho quá trình sản xuất và các hoạt động khác của con
người), tài nguyên năng lượng (năng lượng từ Mặt trời, địa nhiệt và năng lượng hạt nhân) và tài nguyên thông
tin. Chính vì việc sử dụng tài nguyên cho các mục đích phát triển của con người và cách thức phân loại tài
nguyên như trên, nhiều tài liệu còn đưa: Chức năng thông tin là một chức năng cơ bản của môi trường.

Phân chia theo khả năng tái tạo, tài nguyên gồm có loại tái tạo được (có thể phục hồi sau một khoảng
thời gian nhất định hoặc vô hạn) và loại không tái tạo được (hữu hạn, không thể phục hồi được hoặc có thể
phục hồi nhưng trong thời gian rất dài).
Khoa học công nghệ tiến bộ tạo ra được nhiều vật liệu nhân tạo sử dụng những nguyên liệu sẵn có
nhưng tạo ra những sản phẩm chưa từng có trong tự nhiên đã đưa nhân loại tiến một bước dài trong sự phát
triển. Tuy nhiên, một số trường hợp lại gây nên những vấn đề nghiêm trọng cho môi trường như thời gian phân
hủy kéo dài của các vật liệu nhân tạo, độc tính và khả năng tác động của các hóa chất nhân tạo cao hơn gấp
nhiều lần so với những chất độc từng có trong tự nhiên. Đó cũng là một trong những vấn đề môi trường được
quan tâm hiện nay.
c. Môi trường là nơi chứa đựng và đồng hóa phế thải
Trong sử dụng nguyên liệu, năng lượng trong cuộc sống sinh hoạt và sản xuất của con người, hiệu suất
không bao giờ đạt 100%, nói cách khác con người luôn luôn tạo ra phế thải từ các hoạt động của mình. Phế thải
tạo ra do sinh hoạt và sản xuất đi vào môi trường và môi trường chính là nơi chứa đựng các phế thải đó. Trong
các xã hội chưa công nghiệp hóa với mật độ dân số thấp, phế thải thường được tái sử dụng (chất bài tiết được
dùng làm phân bón; thức ăn thừa, nông lâm sản trước và sau chế biến được tận dụng làm thức ăn gia súc; các
vật liệu từ hữu cơ đến vô cơ đều có những phương thức khác nhau để trở thành nguyên liệu cho một quá trình
khác). Những phế thải không được tái sử dụng trong một thời gian dài sẽ được các quá trình hóa – sinh học
trong tự nhiên đưa trở lại dạng có thể dùng làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất mới. Trong xã hội công
nghiệp hóa với mật độ dân số cao, lượng phế thải thường rất lớn, theo đó nơi chứa thường không đủ và càng
không đủ để các quá trình tự nhiên xử lý chúng. Vấn đề không có nơi chứa và xử lý phế thải trở thành những
vấn đề căng thẳng của môi trường.
Khả năng tiếp nhận và đồng hóa phế thải do con người và các hoạt động khác đưa vào môi trường còn
được gọi là khả năng nền. Nếu lượng thải lớn hơn khả năng nền, môi trường sẽ bị tác động. Từ chức năng cơ
bản về khả năng chứa và đồng hóa của môi trường, ta có khái niệm về sức chịu tải của môi trường. Trong đó,
Sức chịu tải của môi trường là giới hạn cho phép mà môi trường có thể tiếp nhận và hấp thụ các chất gây ô
nhiễm
2. Khái niệm ô nhiễm môi trường
a. Ô nhiễm môi trường
Theo Luật bảo vệ môi trường, 2005: Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần không phù
hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật. (Điều 3.6)

Ô nhiễm môi trường còn được hiểu là việc chuyển các chất thải hoặc năng lượng vào môi trường đến
mức có khả năng gây hại đến sức khoẻ con người, đến sự phát triển sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi
trường. Các tác nhân ô nhiễm bao gồm các chất thải ở dạng khí (khí thải), lỏng (nước thải), rắn (chất thải rắn)
chứa hoá chất hoặc tác nhân vật lý, sinh học và các dạng năng lượng như nhiệt độ, bức xạ. Tuy nhiên, môi
trường chỉ được coi là bị ô nhiễm nếu trong đó hàm lượng, nồng độ hoặc cường độ các tác nhân trên đạt đến
mức có khả năng tác động xấu đến con người, sinh vật và vật liệu.
Ô nhiễm môi trường là sự thay đổi trực tiếp hay gián tiếp các thành phần và đặc tính của bất kỳ thành
phần nào của môi trường hay toàn bộ môi trường vượt quá mức cho phép (đã được quy định). Nguyên nhân gây
ô nhiễm môi trường có thể do các hoạt động nhân tạo của con người hoặc các quá trình tự nhiên. Để đánh giá
6
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
mức độ ô nhiễm có thể: dựa vào tình trạng sức khỏe và bệnh tật của con người và của sinh vật hay dựa vào các
thang đo tiêu chuẩn chất lượng môi trường.
b. Chất ô nhiễm
Chất thải là vật chất ở thể rắn, lỏng, khí được thải ra từ sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc
hoạt động khác. (Luật bảo vệ môi trường, 2005 Điều 3.10)
Chất thải nguy hại là chất thải chứa yếu tố độc hại, phóng xạ, dễ cháy, dễ nổ, dễ ăn mòn, dễ lây nhiễm,
gây ngộ độc hoặc đặc tính nguy hại khác. (Luật bảo vệ môi trường, 2005 Điều 3.11)
Chất gây ô nhiễm là chất hoặc yếu tố vật lý khi xuất hiện trong môi trường thì làm cho môi trường bị ô
nhiễm. (Luật bảo vệ môi trường, 2005 Điều 3.9)
Chất độc là bất kỳ chuất nào có thể gây ra các hiệu ứng xấu thậm chí gây tử vong cho người, sinh vật và
hệ sinh thái (theo Lê Huy Bá, 2006). Chất độc phân theo đặc tính sinh học bao gồm độc chất (toxicant – tác
nhân hóa học gây độc đến sinh vật) và độc tố (toxin – vai trò và bản chất của chất độc đó). Chất độc phân theo
bản chất bao gồm chất độc bản chất (là những chất gây độc ở liều lượng rất nhỏ) và chất độc liều lượng (là
những chất không gây độc ở liều lượng nhỏ). Chất độc phân chia theo tính năng gây độc bao gồm độc cấp tính
(nguy cấp, có thể gây chết hoặc gây ảnh hưởng ngắn hạn, thức thời) hoặc dạng mãn tính (âm ỷ tồn tại trong cơ
thể và quần xã sinh vật trong thời gian dài, gây ra những tác động trong một khoảng thời gian rất lâu sau khi
nhiễm). Trên thực tế, phần lớn các chất ô nhiễm quan trọng trong môi trường đều có tính độc.
c. Tiêu chuẩn, quy chuẩn chất lượng môi trường
Tiêu chuẩn môi trường là giới hạn cho phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, về

hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền quy định làm căn cứ để
quản lý và bảo vệ môi trường. (Luật bảo vệ môi trường, 2005 Điều 3.5)
Tất cả các tổ chức, cá nhân phải tuân thủ tiêu chuẩn môi trường do Nhà nước công bố bắt buộc áp dụng
(Điều 8, Luật bảo vệ môi trường, 2005). Chính phủ quy định thẩm quyền, trình tự, thủ tục xây dựng, ban hành
và công nhận tiêu chuẩn môi trường quốc gia phù hợp với quy định của pháp luật về tiêu chuẩn hóa. Bộ Tài
nguyên và Môi trường công bố, quy định lộ trình áp dụng, hệ số khu vực, vùng, ngành cho việc áp dụng tiêu
chuẩn môi trường quốc gia phù hợp với sức chịu tải của môi trường. Việc điều chỉnh tiêu chuẩn môi trường
quốc gia được thực hiện năm năm một lần; trường hợp cần thiết, việc điều chỉnh một số tiêu chuẩn không còn
phù hợp, bổ sung các tiêu chuẩn mới có thể thực hiện sớm hơn (Điều 13.3, Luật bảo vệ môi trường, 2005).
Tiêu chuẩn môi trường (TCVN)bao gồm các nội dung (Điều 9, Luật bảo vệ môi trường, 2005):
1. Cấp độ tiêu chuẩn.
2. Các thông số về môi trường và các giá trị giới hạn.
3. Đối tượng áp dụng tiêu chuẩn.
4. Quy trình, phương pháp chỉ dẫn áp dụng tiêu chuẩn.
5. Điều kiện kèm theo khi áp dụng tiêu chuẩn.
6. Phương pháp đo đạc, lấy mẫu, phân tích.
Hiện nay, hệ thống tiêu chuẩn môi trường quốc gia bao gồm tiêu chuẩn về chất lượng môi trường xung
quanh và tiêu chuẩn về chất thải:
Tiêu chuẩn về chất lượng môi trường xung quanh quy định giá trị giới hạn cho phép của các thông số
môi trường phù hợp với mục đích sử dụng thành phần môi trường, bao gồm hai loại thông số: Giá trị tối thiểu
của các thông số môi trường bảo đảm sự sống và phát triển bình thường của con người, sinh vật; Giá trị tối đa
cho phép của các thông số môi trường có hại để không gây ảnh hưởng xấu đến sự sống và phát triển bình
thường của con người, sinh vật (Điều 12, Luật bảo vệ môi trường, 2005). Tiêu chuẩn về chất thải phải quy định
7
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
cụ thể giá trị tối đa các thông số ô nhiễm của chất thải bảo đảm không gây hại cho con người và sinh vật. Thông
số ô nhiễm của chất thải được xác định căn cứ vào tính chất độc hại, khối lượng chất thải phát sinh và sức chịu
tải của môi trường tiếp nhận chất thải. Thông số ô nhiễm quy định trong tiêu chuẩn về chất thải phải có chỉ dẫn
cụ thể các phương pháp chuẩn về lấy mẫu, đo đạc và phân tích để xác định thông số đó (Điều 13, Luật bảo vệ
môi trường, 2005).

3. Một số vấn đề liên quan
a. Quá trình nhiễm bẩn
Quá trình nhiễm bẩn là một quá trình suy thoái môi trường trong đó có sự xuất hiện của một chất, một
thành phần môi trường không có trong tự nhiên hoặc với nồng độ vượt quá nồng độ vốn có trong tự nhiên.
Chất nhiễm bẩn (contaminant) là một chất do con người tạo ra từ các hoạt động sống, tồn tại trong môi
trường tại nồng độ lớn hơn nồng độ vốn có trong tự nhiên (theo Moriarty, 1983; Manahan, 2000)
Do đó, chất ô nhiễm (pollutant) là một chất nhiễm bẩn tuy nhiên nồng độ của nó đủ lớn để gây bất lợi
cho sự sống của con người và các sinh vật khác (theo Moriarty, 1983)
b. Suy thoái môi trường
Suy thoái môi trường là sự suy giảm về chất lượng và số lượng của thành phần môi trường, gây ảnh
hưởng xấu đối với con người và sinh vật (Điều 3.7, Luật Bảo vệ môi trường, 2005). Suy thoái môi trường trước
tiên là sự thay đổi đặc tính của môi trường: số lượng, chất lượng và thành phần của môi trường, làm suy giảm
đa dạng sinh học và chất lượng môi trường, hậu quả cuối cùng là gây hại cho đời sống sinh vật và con người.
Có nhiều nguyên nhân khác nhau dẫn tới suy thoái môi trường, dựa vào nguồn gốc có thể chia ra suy thoái môi
trường do tự nhiên và suy thoái môi trường do con người. Ô nhiễm môi trường là một trong các biểu hiện của
quá trình suy thoái.
c. Sự cố môi trường
Sự cố môi trường là tai biến hoặc rủi ro xảy ra trong quá trình hoạt động của con người hoặc biến đổi
thất thường của tự nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái hoặc biến đổi môi trường nghiêm trọng (Điều 3.8, Luật Bảo vệ
môi trường, 2005).
d. Kiểm soát ô nhiễm, bảo vệ môi trường
Từ buổi đầu xuất hiện, con người đã bắt đầu tác động vào môi trường sống xung quanh để đảm bảo cho
sự tồn tại và phát triển của mình. Sau một thời gian dài, con người trở thành kẻ độc tôn, chiếm đoạt mọi nguồn
tài nguyên có thể khai thác được trong khi chính bản thân con người đáng vai trò không đáng kể trong quá trình
chuyển hóa vật chất của tự nhiên. Ngày nay con người là chủ hành tinh, sinh sống được ở những hệ sinh thái
khác nhau, đồng thời nhân tố xã hội và tiến bộ công nghệ đã khiến cho hiệu lực của chọn lọc tự nhiên đến con
người ở mức không đáng kể. Đa phần các hệ sinh thái có con người sinh sống trở thành hệ sinh thái nhân tạo
hoặc bị tác động rõ rệt của con người. Đi cùng với sự tiến bộ đó là số loại và lượng vật chất con người khai thác
từ thiên nhiên càng nhiều trong khi loại và lượng chất thải không ngừng tăng lên.
Trong đó, các hoạt động chính làm ảnh hưởng đến môi trường của con người gồm có:

+ Khai thác tài nguyên thiên nhiên
+ Sử dụng nhiên liệu, nguyên liệu, công nghệ - kỹ thuật
+ Sử dụng hóa chất và các sản phẩm khác không có trong tự nhiên
Bảo vệ môi trường bao gồm các hoạt động nghiên cứu cũng như những biện pháp thực hiện trực tiếp
hoặc gián tiếp nhằm tạo mọi điều kiện giữ cho môi trường trong lành, cải thiện các điều kiện vật chất, điều kiện
sống của con người và sinh vật ngày các tốt hơn, mà vẫn duy trì được sự cân bằng sinh thái và tăng tính đa dạng
sinh học. Quản lý môi trường là một lĩnh vực khoa học môi trường bao gồm việc quản lý tài nguyên, môi
8
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
trường tự nhiên (quản lý sông, hồ, rừng, cây xanh, biển, bờ biển, không khí…) dùng các công cụ kinh tế để thúc
đẩy sự phát triển bền vững.
III. KIẾN THỨC CHUNG
1. Nguồn thải và đặc tính của nguồn thải
Có nhiều phương pháp khác nhau để phân loại nguồn thải tùy vào các đặc tính khác nhau của nguồn và
tủy vào mục đích tiếp cận đánh giá nguồn thải có các cách phân loại nguồn ô nhiễm khác nhau. Cụ thể như:
a. Dựa vào loại chất thải/chất gây ô nhiễm trong nguồn thải
+ Nguồn thải chất thải khí: là các nguồn thải tạo ra các chất ô nhiễm ở dạng khí: ống khói của một nhà
máy, ống xả khí của một phương tiện giao thông, khí bốc hơi từ bãi chôn lấp chất thải, khí bay hơi từ ruộng lúa,
ao hồ bị ô nhiễm…
+ Nguồn thải chất thải lỏng: là các nguồn thải tạo ra các chất thải ở dạng lỏng: các chất ô nhiễm hòa tan
trong nước và các dung môi khác: cống thải nhà máy, nước rửa đường và các bề mặt khác, nước mưa chảy tràn,
nước thải của con người và vật nuôi…
+ Nguồn thải chất thải rắn: là các nguồn thải tạo ra các chất thải ở dạng rắn: sản phẩm lỗi, hỏng, vật
liệu thừa, đồ vật, thiết bị cũ, hỏng, đã qua sử dụng…
Chi tiết hơn, có thể phân chia nguồn thải theo loại chất ô nhiễm đặc trưng hoăc đặc tính của các chất ô
nhiễm trong nguồn thải đó ví dụ: nguồn thải hữu cơ, nguồn thải chứa kim loại nặng, nguồn thải chứa hóa chất
bảo vệ thực vật, nguồn thải mang tính axit/tính kiềm, nguồn chất thải nguy hại…
b. Dựa trên nguồn gốc phát sinh
+ Nguồn tự nhiên: là những nguồn phát sinh các chất ô nhiễm trong điều kiện tự nhiên, ví dụ như hoạt
động của núi lửa, cháy rừng, phân hủy tự nhiên trong các đầm lầy, ruộng lúa nước, chất thải tự nhiên và xác

chết của sinh vật…
+ Nguồn nhân tạo: là những nguồn phát sinh chất ô nhiễm do hoạt động sống của con người gây ra ví
dụ như hoạt động sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, giao thông, xử lý chất thải…
c. Dựa trên hình thái không gian của nguồn
+ Nguồn điểm điển hình là các miệng ống khói và lỗ khí thải của các ống thống thông gió nhân tạo.
+ Nguồn đường thường gặp là cửa mái thông gió tự nhiên tương đối dài, một dãy cáclỗ thoát khí đặt
thẳng hàng kề nhau của hệ thống thông gió và đường giao thông có mật độ xe chạy lớn.
+ Nguồn mặt thường gặp như là sự bay bụi từ bãi than, bến khai thác đá, bãi nghiền clanke, sự độc hại
từ bể chứa hóa chất có kích thước lớn, hay từ mặt hồ, ao bị ô nhiễm nước.
Ngoài ra còn có hình thái nguồn không gian, đó là bóng động sau công trình bị nhiễm bẩn. Chất độc hại
do hệ thống thông gió và cửa sổ, cũng như do quá trình công nghệ thải ra bị cuốn hút vào bóng khí động và tạo
thành các đám mây nhiễm bẩn là là trên mặt đất và trở thành nguồn ô nhiễm không gian, hoặc như là khi nổ
mìn khai thác than, đá, đất, hơi thuốc nổ mìn và bụi đất đá bay lên thành một lùm khói bụi lớn có hình khối
không gian ba chiều.
Tuy nhiên cách phân loại chỉ có ý nghĩa tương đối, tùy theo quan điểm và mục đích giải quyết các bài
toán ô nhiễm không khí mà người ta nhìn nhận đó là nguồn ô nhiễm điểm, đường hay vùng ô nhiễm.
d. Dựa vào một số đặc tính khác của nguồn thải
Liên quan đến khả năng lan truyền các chất ô nhiễm vào môi trường:
+ Nguồn nóng là những nguồn thải có nhiệt độ cao hơn so nhiệt độ môi trường xung quanh hoặc môi
trường tiếp nhận: như ống khói các lò nung, lò sấy, nước thải của quá trình đun, sấy, làm mát thiết bị…
9
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
+ Nguồn lạnh hay nguồn nguội là những nguồn thải có nhiệt độ xấp xỉ nhiệt độ môi trường xung quanh:
như là các ống thải khí độc hại bay hơi từ các quá trình hóa học của công nghệ sản xuất, nước thải từ các quá
trình giặt rửa không gia nhiệt…
+ Nguồn thấp: là các nguồn thải từ dây chuyền công nghệ sản xuất, từ lỗ thoát khí thải của hệ thống
thông gió, từ các cửa thoát khí của các phân xưởng …chúng là những nguồn là là sát mặt đất. Chất ô nhiễm
khuếch tán từ các nguồn thấp chịu ảnh hưởng của các công trình lân cận rất lớn.
+ Nguồn cao: là những nguồn phát thải chất ô nhiễm từ các ống khói cao, ít chịu ảnh hưởng của các
công trình xung quanh.

2. Các quá trình cơ bản trong môi trường
Một chất ô nhiễm đi vào môi trường không đứng yên ở một vị trí mà theo thời gian sẽ có sự biến đổi từ
vị trí này đến vị trí khác, từ trạng thái tồn tại này sang trạng thái tồn tại khác. Điều này có ý nghĩa là một chất đi
vào môi trường sẽ chịu ảnh hưởng bởi các quá trình khác nhau liên quan đến khả năng gây ô nhiễm của chất đó
tới môi trường và mức độ của quá trình ô nhiễm. Bất cứ thành phần môi trường nào cũng được cấu tạo bởi ba
pha cơ bản: rắn, lỏng và khí.
Một chất ô nhiễm biến đổi trong môi trường thông qua hai quá trình cơ bản: chuyển từ vị trí này sang vị
trí khác hoặc từ trạng thái vật lý này sang trạng thái vật lý khác (vận chuyển (transport) và chuyển pha (phase
transfer)) và quá trình biến đổi bản chất hóa học (chuyển hóa – transformation). Ví dụ: một chất ô nhiễm ở dạng
lỏng có thể hấp phụ lên trên bề mặt chất rắn, kết tủa thành dạng rắn, phân hủy chuyển hóa thành theo con
đường hóa học hoặc sinh học. Chất ô nhiễm trong pha rắn có thể đi vào nước nhờ quá trình hòa tan và khuếch
tán. Chất ô nhiễm trong không khí có thể đi vào nước và đất do quá trình trầm tích, sa lắng do trọng lực hoặc do
mưa… Các con đường di chuyển và biến đổi của vật chất trong môi trường có thể được thể hiện như hình sau:
Hình 1: Các hiện tượng vận chuyển và chuyển hóa vật chất quan trọng trong môi trường
Nguồn: W. J. Lyman, 1995 (Fundermental of Aquatic Toxicology 2
nd
)
Bảng 2: So sánh các quá trình cơ bản xảy ra đối với chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ trong môi trường nước
Chất hữu cơ Chất vô cơ
10
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
Chuyển pha
Hòa tan
Hấp phụ
Bay hơi
Trầm tích (lắng đọng)
Hòa tan
Hấp phụ
Bay hơi
Trầm tích (lắng dọng)

Vận chuyển (chuyển khối)
Đối lưu
Trầm tích (sa lắng)
Khuếch tán
Đối lưu
Trầm tích (sa lắng)
Khuếch tán
Chuyển hóa vô sinh (chuyển hóa hóa học)
Thủy phân
Quang phân
Thủy phân
Hình thành phức chất
Oxy hóa – khử
Polymer hóa
Quang phân
Chuyển hóa hữu sinh (chuyển hóa sinh học)
Phân hủy yếm khí
Phân hủy hiếu khí
Oxy hóa khử
Khử sunphit
Metyl hóa và khử metyl
Khử alkyl
Nguồn: W. J. Lyman, 1995 (Fundermental of Aquatic Toxicology 2
nd
)
Đặc tính vận chuyển và chuyển hóa của một chất hay nói cách khác là khả năng xảy ra vận chuyển và
chuyển hóa một chất ô nhiễm phụ thuộc vào các đặc điểm sau:
• Bản chất của chất ô nhiễm và nồng độ của chất đó trong môi trường. Xét về bản chất hóa học liên quan tới
các quá trình chủ yếu xảy ra đối với các chất ô nhiễm, người ta chia chất ô nhiễm ra làm 3 loại: hợp chất
hữu cơ, hợp chất vô cơ, hợp chất cơ kim loại.

• Loại môi trường (đất, nước, không khí) mà chất đó tồn tại/xuất hiện.
2.1. Các quá trình vật lý xảy ra với chất ô nhiễm trong môi trường
Các quá trình vật lý cơ bản liên quan đến nồng độ/mức độ của các yếu tố môi trường (quan trọng nhất là
các chất nhiễm bẩn trong môi trường) bao gồm:
2.1.1. Quá trình đối lưu
Đối lưu (advection): là sự di chuyển thụ động một chất nhiễm bẩn trong môi trường cùng với quá trình
vận động tự nhiên của môi trường. Sự đối lưu không bị ảnh hưởng bởi tính tan, và xảy ra với tất cả các dạng vật
chất (hòa tan hoặc không tan). Do vậy, để phân biệt vơi các dạng vận chuyển vật lý khác, sự đối lưu còn được
gọi là vận chuyển không tan.
Vận chuyển các các chất ô nhiễm bởi quá trình đối lưu phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của dòng đối lưu
(trong môi trường thường quan tâm đến dòng nước, không khí). Đo đó, khi nói tới khả năng di chuyển đối lưu
của một chất ô nhiễm, người ta thường quan tâm tới vận tốc di chuyển của môi trường. Đối lưu gồm có hai
dạng: đối lưu đồng nhất và không đồng nhất.
11
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
Hình 2: Cơ chế quá trình đối lưu trong không khí
a. Đối lưu đồng nhất:
Sự di chuyển trong cùng một pha (vận chuyển đồng nhất) gọi là đối lưu đồng nhất bao gồm sự vận
chuyển một chất trong không khí theo chiều gió hoặc theo dòng đối lưu của không khí; các vật chất di chuyển
theo dòng nước hoặc từ dòng thải đi vào nước…
Sự đối lưu của không khí và nước có thể thay đổi theo thời gian và không gian của cùng một cấu thành.
Trong không khí, sự đối lưu chiếm ưu thế do những dòng khí được tạo thành do sự chênh lệch áp suất, ảnh
hưởng của hướng gió và cường độ gió, với dòng khí được tác động bởi sự chênh lệch áp suất. Hướng và cường
độ của vận tốc khí dư. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình đối lưu của không khí luôn luôn thay đổi theo vùng,
thời gian trong ngày, mùa, giá trị trung bình các năm do đó để đánh giá quá trình đối lưu và ảnh hưởng của quá
trình này đến phân bố các chất cũng cần phải đánh giá các yếu tố này.
Trong nước mặt, các dòng đối lưu thường chiếm ưu thế trong việc vận chuyển chất ô nhiễm. Tốc độ vận
chuyển bởi đối lưu theo một chiều (trục x):
V
x

= αv
x
A
x
C
Trong đó: α – hệ số đối lưu (= 1 đối với nước)
v
x
– vận tốc dòng trung bình theo trục x (m/s)
A
x
– Tiết diện mặt cắt dòng đối lưu theo trục x, m
2
C – nồng độ vật chất ô nhiễm g/m
3
VD: Nếu dòng chảy của nước ra khỏi hồ là 1000 m
3
/s và nồng độ chất ô nhiễm là 1mg/m
3
, thì chất ô
nhiễm được đối lưu từ hồ với tốc độ là 1000 mg/s.
12
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
Hình 3: Ảnh hưởng của các hạt rắn trong đất tới quá trình đối lưu của dòng nước
(A) Trên phạm vi nhỏ; (B) Trên phạm vi lớn
Nguồn: Environmental and Pollution science, Elsevier Academic Press, 2006
Trong môi trường đất, quá trình đối lưu đồng nhất phụ thuộc và tỉ lệ giữa các pha và một số yếu tố vật lý
đất khác. Quá trình đối lưu của các chất rắn không tan và hòa tan phụ thuộc vào quá trình vận chuyển của các
dòng nước trong đất. Tốc độ vận chuyển đối lưu trong đất phụ thuộc vào kích thước và phân bố của các lỗ hổng
giữa các hạt đất.

Trong nước ngầm, vận tốc dòng đối lưu được xác định thông qua các đặc điểm địa chất riêng biệt của
môi trường thông qua đó dự báo xu hướng di chuyển của chất ô nhiễm. Hiện nay có một vài kỹ thuật khác nhau
trong việc xác định vận tốc dòng nước ngầm ngoài thực tế, một trong số đó là sử dụng phương trình tính toán
áp dụng định luật Darcy:
v = q/n = (K ∆h/∆l)/n
Trong đó: v = vận tốc trung bình của dòng chảy (m/s)
q = vận tốc Darcy (m/s)
n = độ xốp
K = hệ số dẫn thủy lực (m/s)
∆h/∆l = độ dốc thủy lực
Phương pháp tiếp cận này sử dụng các số liệu về độ dẫn thủy lực và độ dốc thủy lực do đó trong nhiều
trường hợp phải áp dụng các hệ số tra bảng trong các sổ tay hướng dẫn xác định các thông số thủy lực của dòng
chảy.
b. Đối lưu không đồng nhất:
Sự di chuyển giữa các pha khác nhau (vận chuyển không đồng nhất) gọi là đối lưu không đồng nhất bao
gồm sự lắng đọng của các vật chất lơ lửng xuống nền đáy, lắng đọng không khí vào đất hoặc nước, hấp thu các
hạt ô nhiễm bởi sinh vật (tích lũy sinh học). Vận chuyển đối lưu không đồng nhất liên quan đến pha thứ cấp
trong pha đối lưu, khi một hạt trong không khí hoặc nước hoạt động như một chất mang.
Bảng 3. Mức độ tích lũy các kim loại vết trong nhuyễn thể (introduc)
Kim loại Ký hiệu Mức tích lũy (lần) so với nước
13
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
Cadimi
Sắt
Chì
Crom
Mangan
Niken
Molip đen
Cd

Fe
Pb
Cr
Mn
Ni
Mo
2 260 000
291 500
291 500
200 000
55 500
12 000a
90
Trong nhiều trường hợp đối lưu không đồng nhất được coi là đối lưu đồng nhất khi biết được tốc độ
dòng và nồng độ chất trong pha thứ cấp. Trong hệ thống đất và nền đáy, các hạt min có thể đóng vai trò quan
trọng trong vận chuyển đối lưu không đồng nhất, do chúng có khả năng di động lớn hơn các hạt kích thước lớn,
chúng có khả năng hấp thu nhiều độc chất vì thành phần cacbon và tỉ diện lớn.
2.1.2. Quá trình khuếch tán
Khuếch tán (diffusion) hay phân tán (dispersion): là quá trình vận chuyển một chất bởi việc di động
ngẫu nhiên dựa vào trạng thái không cân bằng. Vận chuyển khuếch tán làm cho một chất giữa môi trường
(nước và khí) đạt đến nồng độ cân bằng.
VD: sự khuếch tán gây nên sự di chuyển một độc chất trong cùng một pha từ nơi có nồng độ cao sang
nơi có nồng độ thấp cho đến khi chất đó phân tán đồng nhất trong pha.
a. Khuếch tán trong cùng một pha: vận chuyển khuếch tán trong cùng một pha có thể gây nên sự chuyển
động ngẫu nhiên của chất ô nhiễm (khuếch tán phân tử), sự xáo trộn của môi trường khuếch tán (khuếch tán xáo
trộn), hoặc kết hợp cả hai. Khuếch tán xáo trộn thường chiếm ưu thế trong môi trường không khí và nước do
các dòng vận chuyển xáo trộn và dòng xoáy thường phổ biến trong tự nhiên. Trong đất, nền đáy vận tốc nước
thường thấp để tạo các dòng xoáy, tuy nhiên sự xáo trộn ngẫu nhiên vẫn có thể xảy ra khi nước chảy xung
quanh các hạt đất.
Tốc độ vận chuyển bởi khuếch tán được xác định bằng công thức:

Trong đó: : hệ số khuếch tán (= 1 đối với nước)
: Tiết diện mặt cắt dòng đối lưu theo trục x (m
2
)
: biến động nồng độ vật chất ô nhiễm theo trục x (g/m
3
.m)
D
x
được tính bằng tổng của khuếch tán xáo trộn và khuếch tán phân tử
Trong đó: : vận tốc dòng trung bình theo trục x (m/s)
: đặc trưng vật lý hệ thống theo trục x (độ khuếch tán) m
: hệ số thực nghiệm (thường đặt là 1)
: hệ số khuếch tán phân tử (m
2
/s)
Nguồn: Environmental and Pollution science, Elsevier Academic Press, 2006
14
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
b. Khuếch tán giữa các pha: được xem như là phương thức vận chuyển thứ 3 của các quá trình vận chuyển
hoặc như một phản ứng chuyển hóa. Tuy nhiên, vân chuyển giữa các pha không phải là một phản ứng chuyển
hóa bởi khi chúng di chuyển giữa các pha, chúng không bị thay đổi bản chất và cấu trúc.
VD: Khi một chất ô nhiễm tiếp cận bề mặt tiếp xúc của 2 pha khí – nước, hạt – nước, hoặc màng sinh
học – nước, 2 môi trường khuếch tán tạo nên mỗi mặt của bề mặt tiếp xúc, chúng sẽ hòa tan vào trong 2 pha
cho đến khi đạt trạng thái cân bằng.
2.2. Quá trình chuyển pha (phase transfer)
(1) Bốc hơi
(2) Hòa tan
(3) Bay hơi và hấp thụ
(4) Hấp phụ và giải hấp

Hình 4: Các quá trình chuyển khối cơ bản
Nguồn: Environmental and Pollution science, Elsevier Academic Press, 2006
Chất nhiễm bẩn đi vào trong môi trường có thể bị thay đối kích thước và di chuyển từ pha này sang pha
khác. Quá trình này quyết định tới động thái của nó trong môi trường. Quá trình chuyển pha là một trong những
quá trình biến đổi chất ô nhiễm trong môi trường cơ bản nhất và đơn giản nhất.
Hình 5: Ảnh hưởng của các quá trình vận chuyển theo thời gian và không gian
Nguồn: Environmental and Pollution science, Elsevier Academic Press, 2006
Trong đó: (1) Đối lưu với vận tốc lớn; (2) Đối lưu với vận tốc nhỏ; (3) Đối lưu vận tốc nhỏ, có khuếch
tán; (3) Đối lưu với vận tốc nhỏ, khuếch tán, phân hủy; (5) Đối lưu với vận tốc nhỏ, khuếch tán, chuyển hóa
Các quá trình chuyển khối cơ bản được quan tâm đó là:
15
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
Sự vận chuyển các phân tử ở trạng thái rắn (tinh thể) vào trong nước được gọi là hòa tan (dissolution).
Quá trình hòa tan cũng xảy ra đối với các chất khí, các chất hòa tan từ pha lỏng này sang pha lỏng khác. Khả
năng hòa tan của chất nhiễm bẩn là khác nhau phụ thuộc vào tính chất lý hóa học của nó và tính chất đặc trưng
của pha lỏng. Ví dụ muối, đường tinh thể khi cho vào trong nước hòa tan nhanh chóng vào nước cho đến khi
tồn tại trong nước chỉ có duy nhất pha lỏng. Khi cho một lượng nhỏ hóa chất vào trong 2 pha lỏng không hòa
tan, lắc đều, các pha sẽ tách nhau và hóa chất sẽ phân bố trong 2 pha đó tùy theo độ hòa tan của nó trong mỗi
pha. Tỉ số nồng độ tại trạng thái cân bằng được gọi là hệ số phân bố (K
dt
), giá trị này có thể đo được trong
phòng thí nghiệm
K
dt
= C
1
/C
2
với C
1

và C
2
là nồng độ của hóa chất trong pha 1 và 2
Ví dụ, một vật chất đi vào trong nước có thể tồn tại ở một (hoặc nhiều hơn) các vị trí trong ba vị trí sau
đây: Trên bề mặt nước (dầu hỏa, xăng, dầu mỡ động thực vật và các vật chất nhẹ hơn nước khác); Trong khối
nước (các hạt có kích thước nhỏ, các chất hữu cơ phân cực…) hoặc Dưới đáy (các hạt có kích thước lớn, các
chất hữu cơ không phân cực có khối lượng riêng nặng hơn nước…). Quá trình hòa tan không chỉ xem xét đến
các vật chất tồn tại ở vị trí thứ hai mà là quá trình diễn ra lâu dài. Ở nhiệt độ phòng, độ hòa tan của phần lớn các
chất hữu cơ nằm trong khoảng từ 1 đến 100.000 ppm, một vài hợp chất có thể cao hơn (rượu, etyl tan vô hạn
trong nước) trong khi đó một số chất có tính tan kém hơn. Đa phần các chất hữu cơ không tan hoặc tan kém
trong nước là những chất không phân cực, những chất này ngược lại tan tốt hơn trong dung môi hữu cơ (ví dụ
octanol). Do đó, để xác định tính tan của một chất hữu cơ, người ta sử dụng độ tan vào nước (S) ở 25
o
C. Độ tan
vào nước được xác định bằng phương trình hồi quy thực nghiệm thông qua hệ số phân bố (K
ow
) của chất đó
trong hỗn hợp Octanol/nước:
Theo Yalkowsky, 1993: logS = -1,165 logK
ow
+ 0,288 (n = 41, r
2
= 0,97, s = 0,389)
Theo Muller và Klein, 1992: logS = -1,16 logK
ow
+ 0,79 (n = 156, r
2
= 0,95, s = 0,298)
Theo Maihot và Peter, 1988: logS = -1,45 logK
ow

+ 1,36 (n = 258, r
2
= 0,91)
Bốc hơi (evaporation) là sự vận chuyển của một chất trong pha lỏng hoặc rắn sang pha khí. Quá trình
bốc hơi bao gồm cả quá trình thăng hoa của các phần tử rắn vào không khí.
Bay hơi (volatilization) là sự vận chuyển chất nhiễm bẩn từ nước vào pha khí, sự bay hơi khác với sự
bốc hơi ở chỗ quá trình vận chuyển của nó có liên quan đến quá trình vận chuyển các phân tử nước vào pha khí.
VD: Sự vận chuyển các phân tử benzen từ thùng xăng vào không khí gọi là sự bốc hơi của phân tử benzen. Sự
vận chuyển các phân tử benzen từ nước vào không khí được gọi là bay hơi.
Sự hấp thu (sorption) ảnh hưởng tới sự vận chuyển các chất nhiễm bẩn trong môi trường. Sự hấp thu là
quá trình liên kết các phân tử nhiễm bẩn vào các khe hổng trên bề mặt của pha rắn hoặc đi vào trong lòng khối
rắn. Sự hấp thu bao gồm hấp phụ và hấp thụ (bao gồm cả quá trình hấp thụ sinh học).
2.2. Các quá trình hóa học xảy ra với chất ô nhiễm trong môi trường
Các vật chất tồn tại ở cả ba dạng rắn, lỏng, khí luôn luôn có sự vận động và biến đổi trong môi trường.
Ảnh hưởng nguy hại của các hóa chất trong môi trường không phải chỉ ở bản chất hóa học của chất đó mà còn
chịu ảnh hưởng của tính bền vững của nó trong môi trường tức là phụ thuộc vào các quá trình chuyển hóa hóa
học. Trong phần trên đã đề cập tới quá trình chuyển chất vật lý, quá trình chuyển chất cũng bao gồm có hấp thụ
và giải hấp, quá trình kết tủa và hòa tan có bản chất là chuyển hóa hóa học. Xét về bản chất hóa học có hai dạng
chuyển hóa:
Phản ứng thuận nghịch: liên quan đến sự trao đổi liên tục giữa các trạng thái hóa học (ion hóa, tạo
phức, trao đổi hấp phụ ion…)
Ion hóa: liên quan tới sự phân li của một hóa chất trung tính thành chất mang điện.
HA + H
2
O = H
3
O
+
+ A
-

16
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
Kết tủa và hòa tan:
CuS + H
+
= Cu
2+
+ HS
-
Phản ứng tạo phức: thực hiện các phản ứng ion or cộng hóa trị với chất ô nhiễm để thay đổi tính chất và
đăc tính của nó.
CuS + H
+
= Cu
2+
+ HS
-
Cu
2+
+ OH
-
= CuOH
+
Cu
2+
+ Cl
-
= CuCl
+
Cu

2+
+ GSH = CuGS
+
+ H
+
Phản ứng không thuận nghịch: là sự chuyển hóa hoàn toàn một chất ban đầu thành một chất khác
hoặc một sản phẩm khác (quang phân, thủy phân, oxi hóa, khử). Các phản ứng không thuận nghịch làm thay
đổi tính cấu trúc và thuộc tính của một hóa chất vĩnh viễn.
Thủy phân: là sự tách các phân tử hữu cơ qua phản ứng với nước.
Quang phân: xảy ra bởi hấp thụ ánh sáng trực tiếp hoặc bởi phản ứng với một chất khác mà chất này
được sinh ra bởi ánh sáng (quang phân gián tiếp). Chuyển hóa quan phân dẫn tới cắt nối đôi, chuyển nhóm, sắp
xếp nội phân tử và phản ứng giữa giữa các phân tử đều có thể xảy ra.
Phản ứng oxi hóa khử: Oxi hóa là sự mất đi các điện tử, dẫn tới sự gia tăng trạng thái oxi hóa của hóa
chất. Sự khử diễn ra khi một chất nhường điện tử (chất khử) chuyển điện tử cho một chất nhận điện tự ( chất
oxi hóa). Hầu hết các tác nhận khử hiện diện trong môi trường kỵ khí nơi mà các vi sinh vật thực hiện các phản
ứng khử hóa chất.
2.3. Các quá trình sinh học xảy ra với các chất ô nhiễm trong môi trường
Về cơ bản, quá trình chuyển hóa bằng con đường sinh học làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đưa vào
môi trường bằng con đường chuyển hóa hoặc tích lũy chính trong sinh khối của sinh vật. Mặt khác, quá trình
này cũng có thể phát sinh các chất ô nhiễm thứ cấp như các ankyl kim loại (metyl thủy ngân). Sinh vật sử dụng
chất hữu cơ đưa vào môi trường để tăng sinh khối của tế bào làm giảm rõ rệt nồng độ các chất trong môi
trường.
Cấu trúc vật lý, hóa học của chất nhiễm bẩn ảnh hưởng tới khả năng chuyển hóa sinh học đối với chất
đó. Thông thường các chất tan tốt trong nước có khả năng phân hủy sinh học cao hơn (các chất hữu cơ phân
cực, các dung môi phân cực, các chất có nhóm chức…). Khả năng phân hủy, chuyển hóa sinh học còn phụ
thuộc vào khối lượng riêng và trạng thái tồn tại của chất trong môi trường. Như vậy khi một chất đi vào môi
trường với một nồng độ thấp và trạng thái hòa tan tốt, khả năng chuyển hóa sinh học sẽ làm giảm phạm vi ảnh
hưởng của chất đó tới môi trường. Bên cạnh đó, trạng thái tồn tại của chất cũng quyết định khả năng tích lũy
sinh học chất ô nhiễm vào cơ thể sinh vật. Trong thực tế, chất tan tốt trong môi trường là chất dễ tích lũy sinh
học theo bậc dinh dưỡng.

+ Hữu cơ + NH
3
+ Dinh dưỡng + O
2
= + H
2
O + CO
2
Tế bào VSV Tế bào VSV mới
Nguồn: Environmental and Pollution science, Elsevier Academic Press, 2006
Bảng 4. Ví dụ về các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân hủy sinh học chất ô nhiễm
Cấu trúc Tên Trạng thái
Khả năng phân hủy sinh học
17
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
Hảo khí Yếm khí
Hydrocacbon
mạch thẳng
CH
3
-(CH
2
)
n
-CH
3
n=1 propan
n=8 octan
n=34 hexantriacontan
Khí

Lỏng
Rắn
Có
Có
Có
Có
Kém
Kém
Hydrocacbon mạch vòng no
C
5
H
10
C
6
H
12
Cyclopentan
Cyclohexan
Lỏng
Lỏng
Có
Có
Kém
Kém
Hydrocacbon mạch vòng
không no
C
6
H

6
C
10
H
8
Benzen
Naphtalen
Lỏng
Rắn
Có
Có
Không
Không
Rượu
C
6
H
13
-OH
C5H5-OH
Hexanol
Phenol
Lỏng
Lỏng
Có
Có
Có
Có
Nguồn: Environmental and Pollution science, Elsevier Academic Press, 2006
2.4. Đặc điểm của chất ô nhiễm quyết định loại và mức độ các quá trình diễn ra với chất đó

Đặc tính hóa lý của một chất ô nhiễm sẽ quyết định khả năng vận chuyển và nguy cơ tác động của chất
đó trong môi trường. Ví dụ các chất hóa học có khả năng bay hơi sẽ có tiềm năng phát tán rộng hơn và ảnh
hưởng nghiêm trọng hơn trong khí quyển. Một ví dụ khác, một chất hóa học có hệ số hòa tan cao sẽ dề dàng
vận chuyển trong môi trường nước và do đó dễ di động theo dòng nước từ nơi này đến nơi khác. Đặc tính hóa
lý của một chất trước tiên phụ thuộc vào cấu trúc phân tử của nó, đồng thời khả năng phân hủy, chuyển hóa
sinh học cũng phụ thuộc vào cấu trúc phân tử. Tại điều kiện thường (nhiệt độ 25
o
C và áp suất 1 atm), một chất
hóa học có thể có các trạng thái tồn tại: rắn, lỏng, khí. Trong đó, thông thường tính linh động của một chất phụ
thuộc rất lớn vào trạng thái tồn tại của nó: pha khí thường linh động nhất và pha rắn ít linh động nhất.
Phần lớn các chất ô nhiễm hữu cơ thường xuất hiện ở trạng thái lỏng trong điều kiện thường nhưng
những chất này thường không tan trong nước (xăng, dầu, mỡ, clo hữu cơ…). Khi đi vào trong đất hoặc các môi
trường xốp khác, các dung môi chất hữu cơ không tan trong nước thường dính lại và lấp đầy các khe rỗng, các
chất này thường khó được làm sạch bằng các phương pháp vật lý. Do đó, chúng tồn tại trong một thời gian dài
trong môi trường thông qua việc chuyển khối từ từ sang trạng thái tồn tại khác. Một vấn đề khác, các dung môi
hữu cơ thường bao gồm nhiều thành phần với đặc tính hóa học khác nhau, ví dụ nhiên liệu hữu cơ trong dầu mỏ
gồm có xăng, dầu diesel, các thành phần dầu khác có thể lên đến hàng trăm thành phần khác nhau. Một hỗn hợp
dung môi hữu cơ thậm chí có thể chứa các hợp chất không tồn tại ở trạng thái lỏng ở điều kiện thường ví dụ
naphtalen, anthracen…
Phần lớn các chất vô cơ tồn tại ở trạng thái rắn trong trường hợp tinh khiết (trừ thủy ngân lỏng). Nhân tố
quan trọng trong trạng thái tồn tại của các chất vô cơ là trạng thái ion của chúng (ví dụ: Pb
2+
, Cd
2+
, NO
3
-
…) do
đó chúng có thể tồn tại ở trạng thái hòa tan trong nước và có khả năng bị hấp thu bởi các yếu tố môi trường rắn,
lỏng. Thêm vào đó, phần lớn các chất vô cơ có thể kết hợp với các chất vô cơ khác tùy vào cấu trúc và hóa trị

của chúng.
Bảng 5. Mức độ ảnh hưởng của các quá trình cơ bản đến biến đổi của các chất ô nhiễm
Nhóm Chất đại diện Khả năng hòa tanÁp suất bay hơiKhả năng bay hơiKhả năng hấp thuPhân hủy sinh học
18
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
Chất rắn
Hữu cơ
Vô cơ
Naphtalen
Pentaclophenol
DDT
Chì
Crom
Asen
Cadimi
Thấp
Thấp
Thấp
Thấp
Cao
Trung bình
Thấp
Trung bình
Trung bình
Thấp
Thấp
Thấp
Thấp
Thấp
Trung bình

Thấp
Thấp
Thấp
Thấp
Thấp
Thấp
Trung bình
Cao
Cao
Trung bình
Thấp
Thấp
Trung bình
Trung bình
Trung bình
Thấp
Không có
Không có
Không có
Không có
Chất lỏng
Hữu cơ
Vô cơ
Tricloetan
Benzen
Thủy ngân
Trung bình
Trung bình
Thấp
Cao

Cao
Trung bình
Trung bình
Trung bình
Thấp
Thấp
Thấp
Trung bình
Thấp
Trung bình
Không có
Chất khí
Hữu cơ
Vô cơ
Metan
CO
2
CO
SO
2
Trung bình
Trung bình
Thấp
Trung bình
Rất cao
Rất cao
Rất cao
Rất cao
Rất cao
Rất cao

Rất cao
Rất cao
Thấp
Thấp
Thấp
Thấp
Thấp
Không có
Không có
Không có
Nguồn: Environmental Monitoring and Charactezation, Elsevier Academic Press, 2004
19
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
CHƯƠNG I. Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ
I. Bản chất tự nhiên của khí quyển
1.1. Thành phần tự nhiên của khí quyển
Thành phần tự nhiên của khí quyển bao gồm: hỗn hợp các chất khí; hơi nước và các phần tử rắn hay lỏng
có kích thước rất nhỏ còn gọi là sol khí.
Trong thành phần không khí khô bao gồm rất nhiều các chất khí khác nhau (bảng 1.1), trong đó có một số
chất khí chủ yếu chiếm tỷ lệ lớn như Nitơ N
2
(78%), Oxi O
2
(21%) Argon Ar; Cacbondioxit CO
2
. Các khí còn
lại tuy chỉ chiếm phần nhỏ trong hỗn hợp không khí khô (chưa đầy 0,03%) nhưng chúng đóng vai trò rất quan
trọng trong các vấn đề liên quan đến ô nhiễm môi trường không khí.
Bảng 1.1. Thành phần không khí khô của khí quyển
Tên chất Công thức phân tử Tỷ lệ theo thể tích Trọng lượng trong khí quyển

Nitơ N
2
78,09 % 3.850.000.000
Oxi O
2
20,91 % 1.180.000.000
Argon Ar 0,93 % 65.000.000
Cacbon đioxit CO
2
0,032 % 2.500.000
Neon Ne 18 ppm 64.000
Heli He 5,2 ppm 3.700
Metan CH
4
1,3 ppm 3.700
Kripton Kr 1,0 ppm 15.000
Hydro H
2
0,5 ppm 180
Nitơ oxit N
2
O 0,25 ppm 1.900
Cacbon monoxit CO 0,1 ppm 500
Ozon O
3
0,02 ppm 200
Sulfua đioxit SO
2
0,001 ppm 11
Nitơ đioxit NO

2
0,001 ppm 8
Trong đó: M là phân tử lượng của chất khí, 22,4 là thể tích (tính bằng lít) của một mole chất khí ở điều kiện tiêu
chuẩn (0
o
C và 1 atm)
Các chất khí với tỷ lệ được cho trong bảng 1.1 là những yếu tố cần thiết cho duy trì sự sống của con
người và động thực vật trên Trái Đất. Ví dụ như oxi là yếu tố không thể thiếu cho quá trình hô hấp của con
người và các loài sinh vật, nitơ là thành phần sống quan trọng của khí quyển, CO
2
là yếu tố cần thiết cho quá
20
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
trình quang hợp của thực vật để tổng hợp lên sinh khối và cung cấp oxi; và các khí nhà kính tự nhiên có vai trò
đảm bảo giữ ấm cho Trái đất vào ban đêm
Thành phần hơi nước: Hơi nước trong khí quyển tuân theo vòng tuần hoàn nước trong tự nhiên hay nói
cách khác nó là sản phẩm của quá trình thoát hơi nước từ bề mặt thủy quyển, địa quyển vào khí quyển và tại
đây có sự ngưng kết tạo thành các đám mây, gặp điều kiện thuận lợi chúng sẽ rơi trở lại mặt đất dưới dạng
những giọt lỏng (mưa, tuyết). Nó có vai trò quan trọng trong việc hấp thu bức xạ mặt trời và chuyển hóa các
chất ô nhiễm. Do tính chất bão hòa hơi nước mà khí quyển chỉ chứa được một lượng hơi nước nhất định (không
khí bão hòa hơi nước ở 20
o
C chứa 7,3g H
2
O/m
3
).

Khi đạt tới trạng thái bão hòa, hơi nước thừa sẽ ngưng kết tạo
thành giọt nước.

Ngoài các thành phần chất khí và hơi nước, trong khí quyển luôn luôn có mặt những sản phẩm ngưng kết
của hơi nước (như giọt nước, tinh thể băng), những hạt bụi, khói và những ion mang điện…Tập hợp tất cả
những hạt nhỏ này ở trạng thái rắn và lỏng, lơ lửng trong khí quyển gọi chung là sol khí. Các hạt này tồn tại lơ
lửng được trong khí quyển là do kích thước của chúng rất nhỏ (thường dao động trong khoảng từ 10
-7
- 10
-3
cm,
phổ biến nhất là trong khoảng 10
-6
- 10
-5
cm) và do sự xáo trộn rối theo chiều thẳng đứng và chiều nằm ngang
của các dòng khí. Ngoài các hạt dạng sol khí, trong khí quyển còn có các hạt có kích thước lớn nhưng chúng
không thể tồn tại lâu mà thường rơi xuống mặt đất (như mưa, tuyết và bụi).
Sự có mặt của những hạt trên có ý nghĩa to lớn đối với các quá trình và hiện tượng xảy ra trong khí
quyển. Những hạt nước rất nhỏ trong không khí làm giảm độ trong suốt của khí quyển: giọt nước, hạt tinh thể
băng to tạo thành mây, sương mù. Các hạt sol khí hấp thụ, phản xạ bức xạ mặt trời làm thay đổi nhiệt độ của
khí quyển. Những hạt bụi nhỏ thấm nước còn góp phần quan trọng đẩy nhanh quá trình ngưng kết của hơi nước
được gọi là những nhân ngưng kết.
Sự phân bố theo chiều thẳng đứng của các hạt sol khí do nhiều yếu tố quyết định, trong đó phải kể đến sự
xáo trộn theo chiều ngang và chiều thẳng đứng của không khí; sự liên kết các hạt, sự lắng dưới tác dụng của
trọng lực cũng như sự tạo thành những giọt nước và rơi xuống dưới dạng mưa.
1.2. Cấu trúc của khí quyển
Khí quyển không đồng nhất theo cả phương thẳng đứng và phương ngang. Theo thành phần chế độ nhiệt
và những tính chất vật lý khác của khí quyển có thể chia khí quyển thành các tầng, các lớp khác nhau theo
phương thẳng đứng.
+ Tầng đối lưu (Tropsophere): là tầng thấp nhất của khí quyển, ở đó luôn có quá trình chuyển động đối
lưu của khối không khí bị nung từ mặt đất, thành phần khí tương đối đồng nhất. Độ cao trung bình của tầng đối
lưu nằm trong khoảng trong khoảng 8 - 12 km ở hai cực và 16 - 18 km ở vùng xích đạo. Tầng đối lưu là nơi tập

trung nhiều nhất các thành phần chủ yếu của khí quyển gồm hơi nước, bụi, các chất khí N
2
, O
2,
CO
2
, H
2
, Ar và
các nguyên tố vết. Các hiện tượng thời tiết chính như mây, mưa, tuyết, mưa đá, bão v.v diễn ra chủ yếu ở tầng
khí quyển này.
+ Tầng bình lưu (Stratosphere): nằm trên tầng đối lưu với ranh giới trên dao động trong khoảng độ cao
50 km. Không khí tầng bình lưu loãng hơn, ít chứa bụi và hơi nước. Ở độ cao khoảng 25 km trong tầng bình
lưu tồn tại một lớp không khí giàu khí Ozon (O
3
) thường được gọi là tầng Ozon.
+ Tầng trung gian (Mesosphere): Nằm bên trên tầng bình lưu cho đến độ cao 80 km được gọi là tầng
trung gian. Nhiệt độ tầng này giảm dần theo độ cao.
+ Tầng nhiệt quyển (Thermosphere): từ độ cao 80 km đến 500 km, ở đây nhiệt độ ban ngày rất cao,
nhưng ban đêm xuống thấp. Ở tầng này mật độ không khí rất loãng với mật độ phân tử không khí khoảng 10
13
phân tử/ cm
3
. Nhiệt độ trong tầng này tăng dần theo độ cao.
+ Tầng điện ly (Exosphere): có độ cao từ 500 km trở lên, do tác động của tia tử ngoại, các phân tử không
khí loãng trong tầng bị phân huỷ thành các ion nhẹ như He
+
, H
+
, O

++
. Tầng điện ly là nơi xuất hiện cực quang
21
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
và phản xạ các sóng ngắn vô tuyến. Giới hạn bên ngoài của khí quyển rất khó xác định, thông thường người ta
ước định vào khoảng từ 1000 - 2000 km.
Hình 1.1: Nhiệt độ và khí áp trung bình ở các tầng của khí quyển
(Nguồn: Khảo sát khí quyển, Oklahoma, 1997)
Cấu trúc tầng của khí quyển được hình thành do kết quả của lực hấp dẫn và nguồn phát sinh khí từ bề mặt
trái đất, có tác động to lớn trong việc bảo vệ và duy trì sự sống trái đất.
Trong đó, tầng đối lưu là tầng khí quyển hoạt động nhất, chiếm khoảng 80% khối lượng khí và 90% hơi
nước. Các hiện tượng thời tiết đều diễn ra trong tầng khí quyển này và nó cũng là môi trường sống của tất cả
các sinh vật trên trái đất. Do đó, nghiên cứu các vấn đề cơ bản của ô nhiễm môi trường không khí cũng chủ yếu
tập trung nghiên cứu các quá trình lan truyền, chuyển hóa chất ô nhiễm diễn ra trong tầng này.
II. Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ
2.1. Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường không khí
Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường không khí là chất hoặc yếu tố vật lý được thải bỏ vào khí quyển với
nồng độ đủ lớn và thời gian tồn tại đủ lâu để gây ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng phát triển của động thực
vật, sức khỏe con người, và cảnh quan môi trường.
Có nhiều tác nhân khác nhau và có thể phân chia thành:
• Các tác nhân vật lý: các vật chất dạng hạt, tiếng ồn, nhiệt, phóng xạ
• Các tác nhân hóa học: các chất khí và hơi độc hại
• Các tác nhân sinh học: các vi sinh vật
22
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
2.1.1. Các vật chất gây ô nhiễm dạng hạt
a. Phân loại
Các vật chất dạng hạt gây ô nhiễm khí quyển có thể là các hạt rắn hoặc các giọt lỏng thường được gọi
chung là các aerosol. Đó là các phần tử có kích thước nhỏ bé, được phát sinh từ các quá trình tự nhiên hoặc
nhân tạo. Trong khí quyển phần lớn chúng tồn tại ở trạng thái lơ lửng, làm giảm độ trong suốt của khí quyển và

gây các ảnh hưởng đến sức khỏe cho con người.
Trong khí quyển các aerosol tồn tại với rất nhiều kích thước khác nhau, thường gặp nhất là các bụi, sương
và khói
• Bụi: là các hạt rắn có kích thước dao động từ 1µm đến vài trăm micromet tùy theo từng dạng bụi (bụi thô,
bụi, bụi mịn).
• Sương: là các hạt chất lỏng có kích thước < 10 µm được hình thành chủ yếu do quá trình ngưng tụ trong khí
quyển.
• Khói: là các hạt vật chất có thể là rắn hoặc lỏng được tạo ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hoặc quá
trình ngưng tụ, thường có kích thước <1µm
Trong nhóm các chất ô nhiễm không khí dạng hạt được đề cập đến nhiều nhất là các phần tử bụi. Chúng
là những hạt rắn có kích thước nhỏ, khoảng kích thước dao động từ 1µm đến vài trăm micromet, phát sinh bởi
các hoạt động tự nhiên và nhân tạo, có nhiều đặc tính cơ, lý, hóa học khác nhau tùy theo loại bụi và tùy theo
kích thước bụi.
Ví dụ: Có sự khác biệt đáng kể về tính chất cơ, lý, hóa của các hạt có kích thước nhỏ nhất và lớn nhất.
Các hạt cực nhỏ thì tuân theo một cách chặt chẽ sự chuyển động của môi trường không khí xung quanh, trong
khi đó các hạt lớn (ví dụ như bụi thô) thì rơi có gia tốc dưới tác dụng của lực trọng trường và nhờ thế chúng dễ
dàng bị loại bỏ ra khỏi khối khí (dễ lọc sạch). Tuy vậy, những hạt bụi có kích thước lớn cũng có khả năng bị
cuốn đi rất xa khi điều kiện thời tiết thuận lợi. Ví dụ hiện tượng mưa bụi trên phạm vi rộng lớn ở phía Nam
nước Anh vào mùa hè năm 1968 là do những hạt cát kích thước ≈ 50μm bị gió cuốn theo từ Bắc Phi.
Trong nghiên cứu bụi người ta có thể phân loại bụi theo kích thước, theo khả năng lắng hoặc phân loại
bụi theo thành phần hóa học.
Theo kích thước, người ta thường phân loại bụi thành bụi lắng (bụi có kích thước > 100 µm) và bụi lơ
lửng (có kích thước < 100 µm); và sử dụng các ký hiệu TSP (total suspended particle) để chỉ bụi lơ lửng tổng
số, các ký hiệu PM (particle matter) để chỉ các nhóm hạt bụi với kích thước tương ứng, ví dụ PM
20
, PM
10
, PM
5
,

PM
2,5
, PM
1
để chỉ các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 20 µm , 10 µm , 5 µm, 2,5 µm, 1 µm.
Theo thành phần hóa học, người ta thường phân loại thành bụi vô cơ, bụi hữu cơ. Bụi vô cơ như bụi cát,
bụi kim loại ; bụi hữu cơ như bụi phấn hoa, muội khói, muội than, các hạt bò hóng
Thành phần hóa học của các hạt bụi khác nhau và phụ thuộc vào nguồn phát sinh ra chúng. Các hạt bụi từ
quá trình phong hóa đất đá và chất khoáng ban đầu chứa các hợp chất Canxi (Ca), nhôm (Al) và silic (Si). Bụi
khói từ nhiên liệu than dầu gỗ các phế thải rắn, và một số phát thải của các nhà máy hóa chất chứa nhiều hợp
chất hữu cơ. Bụi từ công nghiệp thường chứa nhiều các kim loại nặng, bụi từ các khu bãi rác chứa nhiều các vi
sinh vật gây bệnh
Một số bụi kim loại quan trọng gây ô nhiễm môi trường không khí gồm có chì, kẽm, cadimi, niken, thủy
ngân
b. Tính chất
Các hạt bụi có thể là các hạt trơ hoặc vô cùng hoạt tính, có thể là các hạt có kích thước nhỏ bé mà thậm
chí mắt thường khó phân biệt, đến các hạt có kích thước lớn (kích thước từ 100 đến 0,1 và nhỏ hơn). Do vậy,
23
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
các hạt bụi khác nhau về khả năng phân tán trong không khí (hay là khả năng lắng của bụi), về tính oxi hóa
(tính ăn mòn) hay khả năng nhiễm điện của các hạt bụi khi đặt chúng trong một điện trường.
(1) Tính lắng của bụi
Các hạt có kích thước lớn hơn 100 lắng chìm dưới tác dụng của trọng lực và tuân theo định luật Newton,
tức lắng với vận tốc tăng dần hay chuyển động có gia tốc của hạt. Đó là các phần tử có thể nhìn thấy bằng mắt
thường. Các hạt kích thước từ 10 – 0,1 µm có vận tốc lắng chìm, nhưng dễ bị khuấy động do sự chuyển động
của không khí, nhất là các hạt 10 – 1 µm. Các hạt kích thước 0,1 – 0,001µm thường không thể lắng chìm. Các
hạt siêu nhỏ này thường có chuyển động Brown và lơ lửng trong không khí.
(2) Tính oxi hóa
Các hạt vật liệu trơ không dễ dàng xảy ra các phản môi trường, và cũng không biến đổi hình thái trong
quá trình phát tán, ví dụ: bụi cát, bụi đất đá, do đó với nhóm hạt trơ này thường không có tính oxi hóa (hay ko

có khả năng ăn mòn). Trái lại các vật liệu hoạt tính có thể tham gia các quá trình oxi hóa hoặc phản ứng hóa
học với môi trường xung quanh, do đó hình thái hóa học của chúng dễ bị biến đổi trong quá trình phát tán trong
môi trường không khí.
(3) Tính nhiễm điện
Các hạt bụi với thành phần hóa học khác nhau khi được đưa vào điện trường (trừ những hạt trơ) thì những
hạt này có khả năng bị nhiễm điện. Nhờ kính hiển vi người ta xác định được điện tích của hạt bụi.
c. Tác hại của bụi
+ Đối với thực vật: bụi che phủ lá thực vật làm giảm khả năng quang hợp của lá cây. Tại những khu vực
giao thông đông đúc, khu xây dựng hoặc khu tập trung công nghiệp, đặc biệt khu vực gần các nhà máy xi măng,
bụi che kín trên lá, trên thân, giảm sinh trưởng của thực vật
+ Đối với sức khỏe con người: Bụi lơ lửng có khả năng hấp thụ và khuếch tán ánh sáng mặt trời nên làm
giảm độ trong suốt của khí quyển, tức là làm giảm tầm nhìn xa của con người, ảnh hưởng trực tiếp đến các
phương tiện giao thông đường bộ, đường thủy, đường hàng không. Nếu nồng độ bụi trong không khí bằng 0,1
mg/m
3
thì tầm nhìn xa chỉ còn 12km, trong khi đó tầm nhìn xa lớn nhất là 36km.
Với con người bụi có thể gây tổn thương đến mắt, da, nhưng chủ yếu nhất vẫn là sự xâm nhập bụi vào cơ
thể qua đường hô hấp. Khi bụi theo đường hô hấp đưa vào cơ thể người thì tùy theo tính chất của bụi sẽ gây ra
các bệnh khác nhau cho con người. Nguy hiểm nhất là những bụi có khả năng tan và có tính độc như bụi kim
loại, đặc biệt là bụi chì, bụi silic, bụi amiăng
Các hạt bụi có kích thước 10 µm có thể dừng lại ở mũi. Các hạt nhỏ hơn 10µm thường thâm nhập sâu hơn
và lọt qua đoạn đầu của tuyến hô hấp. Các hạt mịn 0,5 - 5µm có thể rơi vào tận cuống phổi và một số có thể vào
đến tận màng phổi. Do đó các hạt PM
10
là các hạt nguy hiểm đối với con người, do kích thước nhỏ chúng có
khả năng đi qua lông mũi và đến tận màng phổi.
Thực nghiệm cho thấy 70% những hạt vào tận phổi qua đường hô hấp có kích thước 1µm; gần 30% là
những hạt có kích thước 1 - 5 µm và những hạt 5 - 10µm chiếm tỷ lệ rất ít.
Tác dụng của các hạt đối với các bệnh hô hấp có thể chia thành 3 loại:
• Các hạt trơ gây cản trở cơ chế làm sạch của tuyến hô hấp

• Các hạt như vật mang khí độc hấp thụ như SO
2
gây đồng tác dụng;
• Các hạt bản chất độc do các đặc tính lý hóa của chúng bao gồm các kim loại như Chì (Pb), Cadimi (Cd),
Niken (Ni), thủy ngân (Hg) được biết như các chất có hại đối với cơ thể.
24
Bài giảng: Ô nhiễm môi trườn
Bảng 1.2: Nguồn gốc và ảnh hưởng của một số bụi kim loại trong khí quyển
Kim loại Nguồn gốc Ảnh hưởng
Ni Công nghệ hoá chất và chế biến than, dầu mỏ Gây ung thư
Be Chế biến than và kỹ thuật hạt nhân Nhiễm độc phế quản
B Chế biến than, sản xuất kính Nhiễm độc ở nồng độ cao
As Gia công than, thuốc trừ sâu, chất tẩy Gây ung thư
Se Gia công than, sản xuất axit H
2
SO
4
Độc, gây ung thư
Hg Công nghiệp hoá chất, điện tử Độc cao
V Công nghiệp dầu mỏ, hoá chất (xúc tác) Độc
Cd Công nghiệp luyện kim Rối loạn trao đổi chất, hại thận, hại men
tiêu hoá
Pb Giao thông, bột màu Nhiễm độc phổi, thần kinh
Cu Khói thải, công nghiệp luyện đồng Độc
Mn Công nghiệp mỏ Độc
Cr Công nghiệp mạ Gây ung thư (Cr
6+
)
Ag Phim, ảnh Thay đổi màu da
Zn Công nghiệp luyện kim màu, khí thải Gây độc ở nồng độ cao

(Hóa học môi trường , Đặng Kim Chi, tr 72)
2.1.2. Các chất khí gây ô nhiễm
a. Các hợp chất chứa lưu huỳnh
(1) Các oxit lưu huỳnh (SO
x
)
SO
x
bao gồm 6 hợp chất khác nhau của lưu huỳnh, đó là: SO (lưu huỳnh monoxit); SO
2
(lưu huỳnhdioxit),
SO
3
(lưu huỳnh trioxit), SO
4
(lưu huỳnh tetroxit), S
2
O
3
(lưu huỳnh seskioxit) S
2
O
7
(lưu huỳnh heptoxit), trong
đó SO
2
và SO
3
là hai oxit quan trọng, đại diện cho nhóm các oxit lưu huỳnh SO
x

.
*) Nguồn gốc: Ôxít lưu huỳnh (chủ yếu SO
2
) có thể sinh ra từ quá trình tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong tự nhiên,
SO
2
có trong thành phần các sản phẩm của núi lửa khi phun. Nguồn nhân tạo, SO
2
là sản phẩm chủ yếu của quá
trình đốt cháy các nhiên liệu có chứa lưu huỳnh trong sản xuất và trong sinh hoạt. Ngoài ra, SO
2
còn phát sinh
do nung và luyện pirit sắt, quặng lưu huỳnh, do các quá trình trong các phân xưởng rèn đúc, nhiệt luyện và cán
thuộc ngành công nghiệp luyện kim, các quá trình hóa học sản xuất H
2
SO
4
, sản xuất sunfit, tẩy len, sợi, tơ lụa,
25