Bài giảng năng lượng và các vấn đề về môi trường TS nguyễn thế bảo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC
VẤN ĐỀ VỀ MÔI
TRƯỜNG
TS. NGUYỄN THẾ BẢO


NỘI DUNG
1. Tổng quan tình hình tiêu thụ năng lượng trên thế giới
2. Các vấn đề môi trường do khai thác và sử dụng NL
3. Trái đất ấm dần lên: Cacbon dioxide và hiệu ứng nhà
kính
4. Phá hủy tầng ozon
5. Mưa axit
6. Dầu tràn
7. Năng lượng hạt nhân
8. Những vấn đề môi trường khác


Tổng quan tình hình tiêu thụ
năng lượng trên thế giới
T i e âu t h u ï n a ên g l ö ô ïn g t h e o t y û T O E

H : V i e ãn c a û n h x a á u ( H i e ä u s u a á t t h a á p )
R : V i e ãn c a û n h t r u n g b ì n h
L : V i e ãn c a û n h t o át ( H i e ä u s u a át c a o )

50

D a ân s o á t h e á g i ô ù i t h e o t y û n g ö ô ø i
12

40

H

10

R

8
30

6
4

L

2
20

0
1850

1900

1950

2000

2050

2100

10

0
1850

1900

1950

2000

2050

2100

N a êm

D ö ï b a ù o n a ê n g l ö ô ï n g t o a ø n c a à u ñ e á n 2 0 5 0 v a ø x a h ô n , I I A S A b a ù o c a ùo n a ê m 1 9 9 5


Tổng quan tình hình tiêu thụ
năng lượng trên thế giới

Tiêu thụ năng lượng trên thế giới 1986 – 2011 (MTOE)

Tổng quan tình hình tiêu thụ
năng lượng trên thế giới

Tỉ lệ tiêu thụ các dạng năng lượng theo khu vực trên thế giới năm 2011 (%)


Các vấn đề môi trường do khai thác và sử dụng năng
lượng
+ Khai thác và sử dụng năng lượng: Phát sinh ô nhiễm và
hủy hoại môi trường:
Khai thác than
Khai thác dầu
Khai thác gỗ, rừng…
+ Gây ra ô nhiễm môi trường:
Ô nhiễm đất
Ô nhiễm nước
Ô nhiễm không khí


Các vấn đề môi trường toàn cầu
Trái đất ấm dần lên: Cacbon dioxide và hiệu
ứng nhà kính
Phá hủy tầng ozon
Mưa axit
Dầu tràn
Phóng xạ hạt nhân


Trái đất ấm dần lên: Cacbon dioxide và hiệu ứng nhà kính

Hiện nay vấn đề thay đổi môi trường đang là mối quan tâm
hàng đầu của thế giới, yếu tố tác động chính đến vấn đề này là kết
quả của việc khai thác và sử dụng nhiên liệu. Đáng kể nhất đó là
hiện tượng trái đất nóng dần lên.
Khí CO2 là thành phần chủ yếu gây ra hiện tượng này,
ngoài ra còn có sự đóng góp của các khí khác như là CH4, CFC,
H2O, và một số các chất khí khác. Tất cả khí trên được gọi là khí
nhà kính. Các khí này thải ra chủ yếu là trong quá trình đốt nhiên
liệu. Hầu hết các loại nhiên liệu như than đá, dầu mỏ, khí thiên
nhiên, gỗ…
Nguồn CO2 thải ra môi trường từ nhiều lĩnh vực, với hàm
lượng khác nhau:
Trong công nghiệp 4%;
Nông nghiệp 12%;
Phá rừng 8%;
CFC 18%;
Sản xuất điện 58%.


Trái đất ấm dần lên: Carbon dioxide và
hiệu ứng nhà kính

Trung bình, mỗi thập kỷ qua, nồng độ CO2 trong khí quyển
tăng khoảng 4%


Trái đất ấm dần lên: Carbon dioxide và
hiệu ứng nhà kính

Trung bình, mỗi thập kỷ qua, nhiệt độ bề mặt trái đất tăng

0.2oC từ năm 1960 đến nay


Trái đất ấm dần lên: Carbon dioxide và
hiệu ứng nhà kính
Dự đoán:
 Đến năm 2100, nhiệt độ trung bình của trái đất sẽ tăng từ 1.4
đến 5.6oC phụ thuộc vào nhiều viễn cảnh giả thiết các lượng thải
và tập trung khí CO2 khác nhau.
 Vì thế, mực nước biển được dự báo tăng từ 0.09 đến 0.88m.
 Theo tổ chức Intergovernmental Panel on Climate Change
(IPCC), đến lúc đó hầu hết các bãi biển dọc theo bờ biển phía đông
Hoa Kỳ sẽ biến mất!
 Các quốc gia bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất bao gồm
Bangadesh, Việt Nam!


Phá hủy tầng Ozon
Tầng Ozon có mật độ dày đặc nhất là ở độ cao từ 19
km đến 25km so với mặt đất, chiếm khoảng 90% lượng
ozon trong bầu khí quyển. Chính nhờ lượng Ozon này mà
các tia bức xạ độc hại bị loại bỏ bớt, làm cho các tia bức xạ
mặt trời đến trái đất trong lành hơn, có ích cho sự phát triển
của sinh vật và con người.
Sự hình thành Ozon: Ozon được hình thành là do các
tia bức xạ mặt trời lên các phân tử oxy (chiếm khoảng 21%
trong không khí). Quá trình xảy ra qua 2 bước:
+ Bước 1: Ánh sáng mặt trời tác động lên phân tử oxy (O2)
để cho ra 2 nguyên tử oxy (2O).
+ Bước 2: Một nguyên tử O kết hợp với một phân tử O2

khác để cho ra 1 phân tử Ozon (O3).


Phá hủy tầng Ozon

Hình 1: Quá trình hình thành O3


Phá hủy tầng Ozon
Sự phá hủy ozon: Các chất phá hủy tầng ozon là ClO, BrO, Cl, Br
(các chất khí có từ CFC). Với các trường hợp như sau:
+ Trường hợp 1: trong quá trình này xảy ra 2 phản ứng cơ
bản giữa ClO + O và giữa Cl + O3, kết quả biến đổi một phân tử
ozon và một nguyên từ oxy để tạo ra hai phân tử oxy


Phá hủy tầng Ozon
Trường hợp 2: trong trường hợp này ClO sẽ sinh ra Cl
trước và sau đó Cl sẽ kết hợp với O3 để sinh ra O2.


Phá hủy tầng Ozon
Trường hợp 3: Các chất khí ClO và BrO sẽ kết hợp
với nhau để tạo ra Cl, Br, và O2. sau đó các Cl, Br sẽ
phản ứng với O3.


Mưa axit
Mưa axit là gì và được hình thành như thế nào?
Mưa axit được hình thành từ các khí thải phát ra có thành

phần chủ yếu là SO2 và NOx kết hợp với nước và hơi nước có
trong không khí hình thành các chất axit như H2SO4, NH4NO3 và
HNO3.
Các thành phần axit và hơi axit được đọng lại qua hai quá
trình: quá trình khô và quá trình ẩm.
Quá trình đọng ẩm là mưa axit, quá trình này độ pH trong
axit nhỏ hơn 5,6 rơi xuống đất qua các cơn mưa, tuyết, các cơn
mưa đá, cơn bão tuyết…
Quá trình đọng khô xảy ra khi các thành phần như tro,
lưu huỳnh, nitơ và các khí như SO2, NOx, được đọng lại, được
hấp thụ trên các bề mặt. Các khí này có thể chuyển thành axit khi
chúng tiếp xúc với nước.


Các khí thải phát ra có thành phần chủ yếu là SO2 và NOx


Mưa axit

H+

Al+
Mg+
2

Ca+2 K+

NO3-

SO42-

Mưa axit tác động đến môi trường sống trên trái
đất như thế nào?
Phá hủy rừng, làm chết cây rừng do sự axit hóa
đất. Làm cho đất bị bạc màu, sói mòn đất.
Mưa axit có thể giết chết hết các chất dinh
dưỡng sản sinh trong các tổ chứa tế vi.
Quá trình axit hóa các ao hồ sông suối làm hủy
diệt các sinh vật sống dưới nước.
Tính axit có thể chắt lọc thủy ngân ra khỏi đất,
tụ trong cá đến mức đọc nguy hiểm cho con người khi
ăn chúng.
Mưa axit làm ăn mòn kim loại, phá hủy các
công trình, tượng đài, hủy hoại các lớp sơn…


Acid rain has scarred the pine forest at Clingman’s Dove in the Smoky
Mountain



Chúng ta làm gì để hạn chế mưa axit?
Phương án giảm lượng khí thải SO2
Phương án giảm lượng khí thải NOx
Mục tiêu đến năm 2010 sẽ giảm 50% lượng phát
thải SO2 vaØ 30% lượng phát thải NOx.
Có thể tiến hành các chương trình hành động quy
mô nhỏ như là:
Giảm mức độ sử dụng xe môtô, ôtô

Tiết kiệm điện
Chọn nhà cung cấp điện với lượng phái thải
các khí gây ô nhiễm là ở mức thấp.


Tràn dầu
Khi nói về vấn đề này, ta xem nhu cầu về dầu như thế nào:
Tại Mỹ mỗi ngày nhu cầu tiêu thụ dầu là khoảng 700 triệu
gallon
Nhu cầu dầu của thế giới là khoảng 3 tỉ gallon mỗi ngày
Tầm quan trọng của dầu:
Dùng làm nhiên liệu cho các loại xe giao thông, và dùng để
đun nầu trong gia đình
Dùng để bôi trơn, tra dầu mỡ cho các thiết bị máy móc lớn
nhỏ, ví dụ như trong xe đạp, trong các ổ bi, trong các thiết bị công
nghiệp
Dùng làm nhựa đường, rải nhựa làm đường
Làm các thiết bị nhựa, như đồ chơi, như các vỏ thiết bị…
Dùng làm thuốc, làm mực in, phân bón, thuốc trừ sâu.
Dùng để đốt trong công nghiệp, trong các lò hơi, dùng để
phát điện.


Tràn dầu
Vấn đề vận chuyển dầu từ nơi này sang nơi khác, từ quốc
gia này sang quốc gia khác là rất quan trọng. Phương tiện
vận chuyển phổ biến nhất là bằng đường thủy, trên sông,
biển.
Các nguyên nhân dẫn đến các tai nạn tràn dầu như sau:
Do sự bất cẩn của con người

Thiết bị chuyên chở không đảm bảo, như đường ống
bị nứt vỡ, khoang chứa, thùng chứa dầu bị nứt, bị vỡ, hoặc
do va đập…
Do các tai nạn tàu thuyền trên biển như va vào các
tảng băng chìm, các mỏm đá nhọn, hoặc do va chạm giữa
các tàu.