Giáo trình Hóa công nghệ môi trường 2 bài giảng dành cho sinh viên ĐH, CĐ

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH QUẢNG NGÃI
TRƯỜNG ĐH PHẠM VĂN ĐỒNG
-------------------GV: LÊ THỊ NHƯ QUỲNH

BÀI GIẢNG
HỐ HỌC CƠNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG 2

Quảng Ngãi, 12/2015.

1


LỜI MỞ ĐẦU
Nhằm giúp sinh viên thuận lợi hơn trong việc học tập học phần Hóa học cơng
nghệ - mơi trường 2 theo học chế tín chỉ tơi soạn bài giảng này với các mục tiêu sau:
- Bám sát chương trình đề cương chi tiết học phần Hóa học cơng nghệ - môi
trường 2 của hệ Cao đẳng sư phạm đã được bộ mơn phát hành.
- Nội dung chính xác, rõ ràng được chọn lọc từ nhiều giáo trình phù hợp với
trình độ của sinh viên Cao đẳng sư phạm.
Tuy nhiên với phạm vi là một bài giảng nên tôi chỉ trình bày những phần nội
dung cốt lõi, khơng thể đầy đủ hết những phần đọc thêm, mở rộng kiến thức nên khi
nghiên cứu bài giảng này sinh viên nên kết hợp với giáo trình và các tài liệu khác để
mở rộng hơn kiến thức cho mình.
Ngồi sinh viên Cao đẳng sư phạm Hóa học thì sinh viên thuộc các ngành học,
bậc học khác cũng có thể dùng bài giảng này làm tài liệu nghiên cứu trong việc học tập
của mình.
Sẽ khơng tránh khỏi sự thiếu sót trong q trình soạn bài giảng này nên tôi rất
mong sự quan tâm góp ý của bạn đọc và các em sinh viên để bài giảng được hồn thiện
hơn.
Tơi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo nhà trường, Ban Chủ nhiệm Khoa, bộ mơn
Hóa – khoa Cơ bản đã tạo điều kiện cho tôi đưa bài giảng này lên website của trường.

Tác giả

1


Chương 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ HỐ HỌC MƠI TRƯỜNG
1.1. Chiến lược tồn cầu về bảo vệ mơi trường
Hiện nay vấn đề mơi trường đã trở thành vấn đề nóng bỏng trên toàn cầu. Đặc
biệt từ sau hội nghị của Liên hiệp quốc về môi trường và con người ở Stockholm vào
năm 1972 và khi tổ chức Môi trường quốc tế đã cơng bố chiến lược bảo vệ mơi trường
tồn cầu (1980). Chiến lược này đã nhấn mạnh: “bảo vệ không đối lập với phát triển,
bảo vệ bao gồm bảo tồn và sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên thiên nhiên nhằm mục
đích làm cho con người có cuộc sống hạnh phúc khơng chỉ cho thế hệ hơm nay mà cịn
cho thế hệ mai sau. Chiến lược bảo vệ toàn cầu khẳng định loài người tồn tại như một
bộ phận của thiên nhiên. Lồi người sẽ khơng tồn tại hay khơng có tương lai nếu thiên
nhiên khơng được bảo vệ. Mặt khác thiên nhiên sẽ không được bảo vệ nếu không được
phát triển để giảm bớt nghèo nàn và bất hạnh của hàng trăm triệu con người nghèo khổ
đang sống trên trái đất [1]. Muốn “phát triển” thì phải “bảo vệ” và “bảo vệ” để “phát
triển”, đó là đặc tính phụ thuộc lẫn nhau giữa phát triển và bảo vệ và được gọi bằng
thuật ngữ “sự phát triển bền vững ”.
Chiến lược bảo vệ toàn cầu nhấn mạnh 3 mục tiêu:
- Phải duy trì các quá trình sinh thái quan trọng của các hệ đảm bảo sự sống.
- Phải bảo tồn tính đa dạng di truyền.
- Phải sử dụng bền vững bất kỳ 1 loài hay 1 hệ sinh thái nào.
Vào những năm của thập kỷ 80, tính cần thiết cấp bách và phức tạp của những
vấn đề về môi trường ngày càng rõ rệt và địi hỏi phải có những hành động cụ thể. Do
đó chiến lược “Cứu lấy trái đất” ra đời nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống của con
người, đồng thời bảo tồn tính đa dạng và sự sống trên trái đất. Chiến lược “Cứu lấy trái
đất ” đề ra một chiến lược đầy đủ, rõ ràng và rộng rãi trên tồn thế giới nhằm mục đích
tạo ra những thay đổi trong cách sống hiện nay để xây dựng một xã hội loài người bền

vững [1].
Các nguyên tắc của chiến lược “Cứu lấy trái đất”:

2


- Tôn trọng và quan tâm đến cuộc sống cộng đồng: nói lên trách nhiệm phải quan
tâm đến người khác và các hình thức khác của sự sống trong hiện tại và tương lai. Đây
là nguyên tắc thuộc về đạo đức. Nguyên tắc này đề ra sự phát triển của nước này không
được làm thiệt hại đến quyền lợi của nước khác và của thế hệ mai sau, đây là nguyên
tắc quan trọng nhất của chiến lược.
- Cải thiện chất lượng cuộc sống con người: mục đích của sự phát triển là cải
thiện chất lượng cuộc sống con người. Mỗi dân tộc có những mục tiêu phát triển khác
nhau nhưng cuối cùng là xây dựng một cuộc sống lành mạnh, có nền giáo dục tốt, có
đủ tài nguyên cho cuộc sống vừa phải, có quyền tự do về chính trị, được đảm bảo an
tồn và khơng có bạo lực.
- Bảo vệ sức sống và tính đa dạng của trái đất: sự phát triển trên cơ sở bảo vệ, đòi
hỏi phải có những hành động thận trọng để bảo vệ được cấu trúc, chức năng và tính đa
dạng của các hệ thống thiên nhiên trái đất mà loài người hoàn toàn lệ thuộc vào nó.
Điều này địi hỏi chúng ta phải:
+ Bảo vệ hệ thống nuôi dưỡng sự sống. Hệ thống này là những q trình sinh thái
ni dưỡng và bảo tồn sự sống. Nó điều chỉnh khí hậu, nước và khơng khí trong lành,
điều hồ dịng chảy, chu chuyển các yếu tố cơ bản, kiến tạo và cải tạo đất trồng và làm
cho các hệ sinh thái luôn hồi phục.
+ Bảo vệ tính đa dạng sinh học khơng những của các loài động vật, thực vật cũng
như các tổ chức sống khác mà cịn có cả vốn gien di truyền có trong mỗi lồi và các
dạng hệ sinh thái khác nhau.
+ Bảo đảm chắc chắn việc sử dụng bền vững các nguồn tài nguyên như tái tạo đất,
động vật hoang dã, động vật nuôi, rừng, bãi chăn thả, đất trồng, các hệ sinh thái nước
mặn và nước ngọt,... Sử dụng bền vững và sử dụng trong phạm vi cho phép để nguồn

tài nguyên có thể phục hồi lại [2], [4].

3


1.2. Khái niệm về môi trường
Môi trường là tập hợp tất cả các thành phần của thế giới vật chất bao quanh có
khả năng tác động đến sự tồn tại và phát triển của mỗi sinh vật. Bất cứ một vật thể nào,
một sự kiện nào cũng tồn tại và diễn biến trong một môi trường.
Môi trường tự nhiên bao gồm: môi trường vật lý và môi trường sinh học
1.2.1. Môi trường vật lý
Là thành phần vô sinh của môi trường tự nhiên bao gồm khí quyển, thuỷ quyển
và thạch quyển.
+ Mơi trường khí quyển (mơi trường khơng khí): là lớp khí bao quanh trái đất,
chủ yếu là ở tầng đối lưu, cách mặt đất từ 10÷12km. Ở tầng này theo chiều cao nhiệt
độ giảm, áp suất giảm và nồng độ khơng khí lỗng dần. Khí quyển đóng vai trị cực kỳ
quan trọng trong việc duy trì sự sống của con người, sinh vật và quyết định đến tính
chất khí hậu, thời tiết của trái đất.
+ Môi trường thuỷ quyển (môi trường nước): là phần nước của trái đất, bao gồm
đại dương, biển, sông, hồ, ao, nước ngầm, băng tuyết, hơi nước trong đất và trong
khơng khí. Thuỷ quyển đóng vai trị khơng thể thiếu được trong việc duy trì sự sống
của con người, sinh vật, cân bằng khí hậu tồn cầu và phát triển các ngành kinh tế.
+ Mơi trường thạch quyển (môi trường đất): bao gồm lớp vỏ trái đất có độ dày
từ 60 ÷ 70km trên phần lục địa và 20 ÷ 30km dưới đáy đại dương. Tính chất vật lý và
thành phân của thạch quyển ảnh hưởng quan trọng đến cuộc sống con người, sự phát
triển nông lâm, ngư nghiệp, giao thông vân tải, đô thị, cảnh quan và tính đa dạng sinh
học trên trái đất [2], [4].
1.2.2. Môi trường sinh học
Là thành phần hữu sinh của môi trường. Môi trường sinh học bao gồm các hệ
sinh thái, quần thể động vật và thực vật. Môi trường sinh học tồn tại và phát triển trên

cơ sở sự tiến hố của mơi trường vật lý.
Mơi trường sống của con người (môi trường nhân văn, môi sinh) được chia
thành môi trường thiên nhiên, môi trường xã hội và môi trường nhân tạo.
4


+ Môi trường thiên nhiên: bao gồm các nhân tố thiên nhiên: vật lý, hoá học, sinh
học,... tồn tại khách quan ngoài ý muốn của con người hoặc chịu sự chi phối của con
người.
+ Môi trường xã hội: bao gồm các mối quan hệ giữa con người với con người.
+ Môi trường nhân tạo: bao gồm những nhân tố vật lý, sinh học, xã hội do con
người tạo nên và chịu sự chi phối của con người.
Chức năng của môi trường:
- Là không gian sống của con người và sinh vật
- Là nơi cung cấp nguồn tài nguyên cần thiết cho đời sống và hoạt động sản xuất
của con người.
- Là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra trong cuộc sống và
hoạt động sản xuất.
- Là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người.
1.3. Những cơ sở của khoa học môi trường
1.3.1. Sinh thái học, hệ sinh thái và cân bằng sinh thái
1.3.1.1. Sinh thái học: là khoa học nghiên cứu mối quan hệ tương hỗ giữa một cơ thể
sống hoặc một quần thể sinh vật với các yếu tố môi trường xung quanh.
Đối tượng nghiên cứu của sinh thái học như: cá thể, quần thể, quần xã, hệ sinh thái, …
Ví dụ như nghiên cứu đặc điểm của các nhân tố mơi trường có ảnh hưởng đến đời sống
của các sinh vật và sự thích nghi của chúng với các điều kiện ngoại cảnh khác nhau.
Hoặc là nghiên cứu điều kiện hình thành quần thể, những đặc điểm cơ bản hay những
mối quan hệ trong một quần thể, …
1.3.1.2. Hệ sinh thái: là đơn vị tự nhiên bao gồm các quần thể sinh vật(thực vật, động
vật, vi sinh vật) và môi trường trong đó chúng tồn tại và phát triển.

Ví dụ: Hệ sinh thái đồng ruộng
Hệ sinh thái đồng cỏ
Hệ sinh thái biển,…
Một số hệ sinh thái thường gặp:
5


- Hệ sinh thái nông nghiệp
- Hệ sinh thái rừng
- Hệ sinh thái biển
- Hệ sinh thái ao hồ
- Hệ sinh thái đồng cỏ tự nhiên
- Hệ sinh thái đô thị.
Giữa mơi trường và quần xã sinh vật có tác động ảnh hưởng qua lại và cả hai
đều cần thiết để duy trì sự sống như đã tồn tại trên trái đất.
Một hệ sinh thái điển hình có cấu trúc bởi các thành phần như sau:
- Sinh vật sản xuất: là những sinh vật tự dưỡng như nấm, vi khuẩn, thực vật.
- Sinh vật tiêu thụ: là những sinh vật dị dưỡng như tất cả các loài động vật và
những vi khuẩn khơng có khả năng quang hợp và hố tổng hợp.
- Sinh vật phân huỷ: là những sinh vật dị dưỡng sống hoại sinh gồm vi khuẩn,
nấm,…Chúng tiếp nhận nguồn năng lượng hoá học khi phân huỷ và bẻ gãy các phân tử
hữu cơ để tồn tại và phát triển. Sinh vật phân huỷ thải vào môi trường những chất đơn
giản hoặc những nguyên tố hoá học mà lúc đầu các sinh vật sản xuất sử dụng để tổng
hợp các chất hữu cơ.
- Các yếu tố vô sinh: đất nước, chất hữu cơ, vơ cơ, khí hậu, nhiệt độ, ánh sáng,...
Trong hệ sinh thái các thành phần trên liên hệ với nhau thơng qua dịng năng
lượng và dịng vật chất.
+ Dịng tuần hồn vật chất đi từ mơi trường ngoài vào cơ thể các sinh vật, từ
sinh vật này sang sinh vật khác, rồi từ sinh vật ra môi trường ngồi (nhờ sinh vật phân
huỷ trở lại mơi trường).

+ Dòng năng lượng xảy ra đồng thời với dòng tuần hoàn vật chất ở hệ sinh thái.
Năng lượng cung cấp cho hoạt động của tất cả hệ các hệ sinh thái trên trái đất là nguồn
năng lượng mặt trời. Khác với dịng tuần hồn vật chất, năng lượng khơng được sử
dụng lại mà mất đi, phát tán dưới dạng nhiệt.

6


Ví dụ: trong hệ sinh thái đồng cỏ nhờ có đạm, dinh dưỡng, xác thực vật trong
đất. Cỏ lại cung cấp thức ăn cho động vật ăn cỏ. Động vật ăn cỏ lại là thức ăn cho động
vật ăn thịt 1, động vật ăn thịt 1 lại là thức ăn cho động vật ăn thịt 2, …Khi cỏ, động vật
ăn thịt chết đi thì xác của chúng sẽ bị phân huỷ bởi vi khuẩn, nấm,.. thành các chất hữu
cơ và vơ cơ.
Trong ví dụ này:
- Yếu tố vơ sinh: đạm, dinh dưỡng, xác thực vật
- Sinh vật sản xuất: cỏ, động vật ăn cỏ, động vật ăn thịt 1, động vật ăn thịt 2,..
- Sinh vật tiêu thụ: động vật ăn cỏ, động vật ăn thịt 1, động vật ăn thịt 2,..
- Sinh vật phân huỷ: vi khuẩn, nấm dị dưỡng.
Như vậy, trong hệ sinh thái sinh vật sản xuất cũng có thể là sinh vật tiêu thụ.
Trong tự nhiên tồn tại nhiều hệ sinh thái:
- Hệ sinh thái trên cạn: hệ sinh thái đất, hệ sinh thái rừng, hệ sinh thái sa mạc,…
- Hệ sinh thái dưới nước: hệ sinh thái biển, hệ sinh thái cửa sông, hệ sinh thái
hồ,…
- Hệ sinh thái do con người tạo ra: hệ sinh thái nông nghiệp, hệ sinh thái đô thị,
hệ sinh thái công viên,…
Tập hợp tất cả các hệ sinh thái trên trái đất làm thành hệ sinh thái khổng lồ gọi
là sinh quyển.
Sinh quyển gồm các cơ thể sống, khí quyển, thuỷ quyển và thạch quyển tạo
thành môi trường sống của tất cả các cơ thể sống. Sinh quyển bao gồm các thành phần
hữu sinh và vơ sinh có quan hệ chặt chẽ và tương tác phức tạp lẫn nhau. Trong sinh

quyển ngồi vật chất và năng lượng cịn có thơng tin, nó biểu hiện mức độ phức tạp và
phát triển cao nhất là trí tuệ con người, từ đó hình thành nên khái niệm trí quyển
[2],[4].
Hệ sinh thái cũng có q trình tiến hóa, từ bập thấp đến bậc cao, sinh vật tác
động đến môi trường, môi trường thay đổi tác động trở lại sinh vật, giữa sinh vật và
mơi trường gắn bó với nhau.

7


Con người là yếu tố rất quan trọng có thể tác động làm thay đổi hệ sinh thái.
1.3.1.3. Cân bằng sinh thái
Cân bằng sinh thái là trạng thái ổn định trong đó các thành phần sinh thái ở
điều kiện cân bằng tương đối và cấu trúc của tồn hệ khơng bị thay đổi.
Trong quá trình tồn tại và phát triển, hệ sinh thái luôn bị tác động bởi các yếu tố
môi trường, được gọi là các yếu tố sinh thái:
- Các yếu tố vô sinh: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, tia năng lượng, áp suất,… tạo
nên điều kiện sống cho sinh vật và ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến sự tồn tại và
phát triển của chúng.
- Các yếu tố sinh vật: đặc trưng bằng các dạng quan hệ hoặc tác động qua lại
của các sinh vật: quan hệ cộng sinh, ký sinh hoặc đối kháng.
- Các yếu tố nhân tạo: là các hoạt động của con người: công nghiệp, nông
nghiệp, giao thông vận tải,…
Khi các yếu tố sinh thái tác động mạnh đến các thành phần của hệ sinh thái sẽ
làm thay đổi thành phần sinh thái, thay đổi cấu trúc của hệ dẫn đến mất cân bằng sinh
thái. Lúc này hệ sinh thái sẽ bị huỷ diệt hoặc thiết lập một cân bằng mới.
Ví dụ: khi trời q nắng mà khơng có mưa, thiếu nước làm cho đồng cỏ bị khô
cháy, sinh vật ăn cỏ không tồn tại được, sinh vật ăn thịt cũng không tồn tại dẫn đến
phá vỡ hệ sinh thái (bị tác động bởi các yếu tố vô sinh).
Hoặc vào mùa xuân cây cối phát triển xanh tốt thì sâu ăn lá phát triển nhanh

chóng, khi đó số lượng chim ăn sâu cũng phát triển mạnh để khống chế sâu ăn lá
(khống chế sinh học) như vậy cây cối vẫn không bị sâu ăn lá phá hại, cân bằng sinh
thái không bị phá vỡ.
Sự cân bằng sinh thái không chỉ là sự cân bằng giữa các loài như sự cân bằng
giữa vật săn mồi và vật mồi hay giữa vật chủ và vật ký sinh,.. mà cịn là sự cân bằng
của chu trình các chất dinh dưỡng chủ yếu và những dạng chuyển hoá năng lượng
trong một hệ sinh thái. Một hệ sinh thái được coi là cân bằng bền khi tất cả các mặt

8


hoạt động của hệ đó đều ở trạng thái cân bằng. Do vậy ở đây sẽ có sự cân bằng giữa
sản xuất, tiêu thụ và phân huỷ cũng như sự tồn tại giữa các lồi trong hệ đó.
Các hệ sinh thái đều có khả năng tự điều chỉnh nhất định trong một giới hạn xác
định, nếu sự thay đổi vượt quá giới hạn này thì hệ sinh thái sẽ mất khả năng tự điều
chỉnh và hệ sinh thái bị phá huỷ. Ví dụ: Nnước thải sinh hoạt vào hệ sinh thái sông, các
chất dinh dưỡng trong nước thải làm cho các loài tảo phát triển cao. Sinh vật sản xuất
phát triển quá nhiều mà không được các sinh vật tiêu thụ sử dụng kịp thời. Khi chúng
chết đi chúng bị phân huỷ và giải phóng ra chất độc đồng thời làm giảm oxi xuống
mức thấp có thể làm chết cá.
1.3.2. Đa dạng sinh học
1.3.2.1. Đa dạng sinh học là gì?
Đa dạng sinh học là một khái niệm nói lên sự giàu về nguồn gen, tính phong
phú, mn hình, mn vẻ về các loài sinh vật, về các hệ sinh thái trong tự nhiên.
Ví dụ:
- Vùng sinh thái rừng ngập mặn có thực vật trên cạn, dưới nước, nửa trên cạn,
nửa dưới nước,…
- Vùng sinh thái cửa sơng có thực vật nước mặn, thực vật nước lợ, nước ngọt,
tôm, cua, cá,…rất nhiều chủng loại. Ngược lại vùng đất sỏi khô cằn, cây cối khơng
mọc nổi, sinh vật thưa thớt, ít ỏi thể hiện sự nghèo nàn về đa dạng sinh học.

1.3.2.2. Ý nghĩa của tính đa dạng sinh học đối với cuộc sống con người
Tính đa dạng sinh học có ý nghĩa to lớn đối với đời sống vật chất cũng như đời
sống tinh thần của con người.
-Ý nghĩa vật chất: tính đa dạng sinh học tạo nên nguồn thức ăn phong phú cho
con người, đem lại nhiều sản phẩm từ thực vật và động vật phục vụ mọi nhu cầu sinh
hoạt hằng ngày của con người.
- Ý nghĩa tinh thần: tính đa dạng sinh học tạo nên vẻ đẹp thiên nhiên ln đem
lại cho con người tinh thần sảng khối, là nguồn cảm hứng của các tác phẩm thơ ca,
hội hoạ, âm nhạc, phim ảnh,…
9


1.3.2.3. Bảo vệ tính đa dạng sinh học
Bảo vệ tính đa dạng sinh học chính là duy trì sự cân bằng môi trường tự nhiên,
đảm bảo sự sống cho thế giới sinh vật trong đó có con người. Muốn bảo vệ tính đa
dạng sinh học lâu bền cần phải thực hiện các công việc sau:
- Thành lập các khu bảo vệ: vườn quốc gia, khu bảo tồn thiên nhiên, khu bảo vệ
sinh quyển, khu bảo vệ lịch sử, văn hoá,…
- Thành lập các trung tâm nghiên cứu nuôi nhân giống các loài động vật hoang
dã, các loài quý hiếm, các lồi là tổ tiên của động vật ni.
- Thực hiện các chương trình nơng lâm kết hợp
- Kết hợp sự giáo dục nâng cao dân trí với việc đào tạo đội ngũ cán bộ khoa học
kỹ thuật về đa dạng sinh học.
- Tăng cường hợp tác quốc tế trong công tác bảo vệ thiên nhiên và môi trường.
1.4. Môi trường phát triển và phát triển bền vững
1.4.1. Phát triển, mối quan hệ giữa môi trường và phát triển
Phát triển là phát triển kinh tế xã hội. Phát triển là quá trình nâng cao đời sống
vật chất và tinh thần của con người bằng phát triển sản xuất, cải thiện quan hệ xã hội,
nâng cao chất lượng hoạt động văn hoá. Phát triển là xu hướng tất yếu khách quan của
mỗi cá nhân hoặc cộng đồng con người. Đối với một quốc gia, quá trình phát triển

trong một giai đoạn cụ thể nhằm đạt tới những mục tiêu nhất định. Các mục tiêu này
thường được cụ thể hoá bằng những chỉ tiêu kinh tế như tổng hợp sản phẩm xã hội,
tổng thu nhập quốc dân, lương thực, nhà ở, giáo dục, y tế, văn hóa, khoa học, cơng
nghệ.
Các mục tiêu trên được thực hiện bằng những hoạt động phát triển. Ở mức vĩ
mơ, các hoạt động này là các chính sách, chiến lược, các chương trình và kế hoạch dài
hạn về phát triển kinh tế xã hội của Đảng và nhà nước. Ở mức vi mô là các dự án phát
triển cụ thể về khai thác tài nguyên thiên nhiên, sản xuất hàng hoá, dịch vụ, xây dựng
cơ sở hạ tầng,…Những hoạt động này là nguyên nhân gây nên những sự sử dụng
khơng hợp lí, lãng phí tài ngun thiên nhiên, làm suy thối chất lượng mơi trường.
10


Đây chính là các vấn đề mơi trường mà khoa học môi trường cần nghiên cứu giải
quyết.
Phát triển là xu thế tất yếu của mọi xã hội, là quy luật của tiến hố trong thiên
nhiên. Khơng thể ngừng hay kiềm hãm sự phát triển của xã hội loài người, mà phải tìm
ra con đường phát triển thích hợp để giải quyết các mâu thuẫn giữa môi trường và phát
triển[4].
Môi trường là tổng hợp các điều kiện sống của con người, cịn phát triển là q
trình sử dụng và cải thiện các điều kiện đó. Giữa mơi trường và phát triển có mối quan
hệ hữu cơ. Mơi trường là địa bàn, là đối tượng để phát triển. Phát triển là nguyên nhân
của mọi biến đổi tích cực và tiêu cực đối với môi trường.
1.4.2. Phát triển bền vững
Theo Ủy ban quốc tế về môi trường và phát triển đã định nghĩa: phát triển bền
vững là cách phát triển “thoả mãn nhu cầu của thế hệ hiện tại mà không ảnh hưởng đến
khả năng thoả mãn nhu cầu của thế hệ mai sau”. Khái niệm về phát triển bền vững vẫn
còn mới mẻ và cịn nhiều tranh cãi để đi đến hồn thiện hơn.
Con đường đi đến phát triển bền vững không giống nhau đối với một nước đã
phát triển, một nước đang phát triển và một nước chậm phát triển. Mỗi nước có một

con đường đi thích hợp cho riêng mình.
Phát triển bền vững có thể xem là một tiến trình đòi hỏi sự tiến triển đồng thời
của 4 lĩnh vực: kinh tế, nhân văn (dân số, văn hóa, giáo dục, y tế, phúc lợi xã hội,…),
môi trường, kỹ thuật (kỹ thuật sạch, giảm thải CO 2 , loại bỏ CFC, cơng nghệ mới,…)
Một “xã hội bền vững” phải có nền “kinh tế bền vững” là sản phẩm của sự “phát
triển bền vững”. Các nước trên thế giới đều có điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên
nhiên; điều kiện kinh tế –xã hội khác nhau, đưa đến hiện tượng có nước giàu và nước
nghèo, nước công nghiệp phát triển và nước nơng nghiệp. Do đó cần xem xét 4 vấn đề:
con người, kinh tế, môi trường và công nghệ, qua đó phân tích phát triển bền vững và
có đạt được mục tiêu phát triển bền vững.

11


- Về kinh tế, phát triển bền vững bao hàm việc cải thiện giáo dục, chăm lo sức
khoẻ cho phụ nữ và trẻ em, chăm lo sức khoẻ cho cộng đồng, tạo ra sự công bằng về
quyền sử dụng ruộng đất, đồng thời xóa dần sự cách biệt về thu nhập cho mọi thành
viên trong cộng đồng xã hội.
- Về con người, để đảm bảo phát triển bền vững cần thiết nâng cao trình độ văn
hố, khoa học kỹ thuật cho người dân, nhờ vậy người dân sẽ tích cực tham gia bảo vệ
môi trường cho sự phát triển bền vững. Muốn vậy phải đào tạo một đội ngũ các nhà
giáo đủ về số lượng, cũng như các thầy thuốc, các kỹ thuật viên, các chuyên gia, các
nhà khoa học trong mọi lĩnh vực của đời sống.
- Về môi trường, phát triển bền vững đòi hỏi phải sử dụng hợp lý tài nguyên như
đất trồng, nguồn nước, khoáng sản… Đồng thời, phải chọn lựa kỹ thuật và công nghệ
tiên tiến để nâng cao sản lượng, cũng như mở rộng sản xuất đáp ứng nhu cầu của dân
số tăng nhanh. Phát triển bền vững địi hỏi khơng làm thối hố các ao hồ, sơng ngịi,
uy hiếp đời sống sinh vật hoang dã, khơng lạm dụng hố chất bảo vệ thực vật trong
nông nghiệp, không gây nhiễm độc nguồn nước và lương thực.
- Về công nghệ, phát triển bền vững là giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và sử

dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên trong sản xuất, áp dụng có hiệu quả các loại
hình cơng nghệ sạch trong sản xuất. Trong sản xuất cơng nghiệp cần đạt mục tiêu ít
chất thải hoặc chất gây ô nhiễm môi trường, tái sử dụng các chất thải, ngăn ngừa các
chất khí thải cơng nghiệp làm suy giảm tầng ozon bảo vệ trái đất.
1.5. Con người và mơi trường
1.5.1. Vị trí độc tơn của con người trong sinh quyển
Con người thuộc bộ linh trưởng, là sản phẩm cao nhất của q trình tiến hố
hữu cơ và trở thành một thành viên đặc biệt trong sinh quyển. Bản chất của con người
được quy định bởi hai thuộc tính: một là bản chất sinh vật được kế thừa, phát triển
hoàn hảo hơn bất cứ một sinh vật nào khác, hai là thuộc tính văn hố mà các lồi sinh
vật khác khơng thể có được. Hai thuộc tính này phát triển song song, biến đổi và tiến

12


hố theo từng giai đoạn của lịch sử. Do đó tác động của con người vào môi trường
được quyết định bởi hai thuộc tính này.
Mọi hoạt động của con người được thực hiện dưới sự điều khiển của bộ não.
Những q trình sinh lý, sinh hố của con người ngồi yếu tố tự nhiên cịn chứa đựng
thuộc tính văn hố (lựa chọn thức ăn, phong tục, tập quán,…), xã hội, đặc thù riêng của
lồi người. Vì vậy con người là thượng đế của mn lồi trong sinh quyển. Để tồn tại
và phát triển như bao sinh vật khác, con người lấy thức ăn từ thiên nhiên và đào thải
vào môi trường những chất trao đổi. Trong quá trình phát triển nâng cao chất lượng
cuộc sống, con người đã khai thác tài nguyên thiên nhiên làm nguyên vật liệu tạo dựng
nơi ở, chế tạo máy móc, cơng cụ lao động, sinh hoạt,…sử dụng năng lượng thay lực cơ
bắp,…Mở rộng tầm nhìn vào vũ trụ, khám phá vũ trụ. Con người là một tác nhân tiêu
thụ đặc biệt, tham gia vào mọi bậc dinh dưỡng của hệ sinh thái. Nhờ vào khả năng sáng
tạo của bộ não và các phương tiện thông tin hiện đại con người có vị trí độc tơn trong
sinh quyển. Nhưng con người đã can thiệp quá mức thơ bạo vào thiên nhiên theo
hướng có lợi cho mình mà ít có hoạt động bảo vệ dẫn đến suy giảm các nguồn tài

nguyên thiên nhiên, làm ô nhiễm và suy thối mơi trường, nhất là sau cuộc cách mạng
cơng nghiệp giữa thế kỷ 18. Sự suy thối mơi trường dẫn đến mức báo động, nạn chặt
phá rừng, khai thác khống sản bất hợp lí đồng thời thải nhiều chất bẩn độc hại ra môi
trường dẫn đến mất cân bằng khí hậu, mất cân bằng sinh thái, cuối cùng là nguy cơ
nghèo đói và diệt vong trong tương lai. Hội nghị Stockholm (1972) về những vấn đề
môi trường là điểm khởi đầu của loài người hành động để xây dựng một xã hội bền
vững cho chính mình.
1.5.2. Ảnh hưởng của yếu tố sinh thái, xã hội đến lồi người
Q trình điều chỉnh để thích nghi với mơi trường sống đã đưa con người phát
triển thoát thai từ động vật bốn chân, bộ óc phát triển, hai chi trước tiến hố thành đơi
tay với dáng đứng thẳng tạo nên hình dạng cân đối của con người. Các yếu tố khí hậu,
nhiệt độ, thức ăn, … đã tạo ra sự thích nghi cho con người về màu da và các phản ứng
sinh lý.

13


1.5.3. Tác động của con người vào môi trường
Con người với tư cách là một vật thể sống, một yếu tố của sinh quyển đã tác
động trực tiếp vào môi trường. Khi dân số tăng đã tác động vào thiên nhiên quá mức
làm mất cân bằng sinh thái và suy thoái, làm cho hiệu lực chọn lọc tự nhiên giảm đến
mức thấp nhất nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng nhanh của con người.
Con người đã tác động vào cả ba mơi trường: khí quyển, thủy quyển và thạch
quyển qua các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải và sinh hoạt
như: đốt rừng, phá rừng lấy đất làm nông nghiệp, khai thác gỗ, xây dựng thủy điện, …
làm cho diện tích rừng bị thu hẹp, mất cân bằng sinh thái, ô nhiễm môi trường, gây
thiên tai lũ lut, … Công nghiệp phát triển cũng đã thải ra mơi trường một lượng khí gây
mưa axit đã phá hủy rừng rất mạnh. Các hoạt động của con người cũng làm cho đất bị
mặn hóa, đá ong hóa diễn ra nhanh chóng do đất bị xói mịn mạnh mẽ, nhất là ở các
nước nhiệt đới. Đây là một vấn đề lớn, đặc biệt ở nước ta khi có tới ¾ diện tích đất đai

là đất có địa hình dốc. Những vùng đất trống, đồi trọc xuất hiện ở nhiều nơi, chính là
hậu quả của xói mịn và các q trình đá ong hóa. Biển và đại dương cũng bị ảnh
hưởng bởi các hoạt động của con người. Đáng chú ý nhất là ô nhiễm dầu do các sự cố
tràn và rị rỉ dầu trên biển. Đây là chất ơ nhiễm có thời gian tồn tại khá dài, loang rộng
và có khả năng chiếm lĩnh diện tích khá lớn trên bề mặt biển. Ở Việt Nam, theo thống
kê của cục mơi trường, từ năm 1989 đến nay có khoảng hơn 20 vụ tràn dầu lớn nhỏ.
1.6. Quản lý môi trường, đánh giá tác động của môi trường
1.6.1. Quản lý môi trường
Đến nay chưa có một định nghĩa thống nhất về quản lí mơi trường. Có thể sơ bộ
định nghĩa tóm tắt: “ quản lí mơi trường là mơi trường hoạt động trong lĩnh vực quản lí
xã hội; có tác động điều chỉnh các loại hoạt động của con người dựa trên sự tiếp cận có
hệ thống và kỹ thuật điều phối thông tin đối với các vấn đề môi trường có liên quan
đến con người, xuất phát từ quan điểm định lượng, hướng tới phát triển, bảo vệ và sử
dụng hợp lí tài nguyên”.

14


Quản lí mơi trường được thực hiện bằng việc tổng hợp các biện pháp: luật,
chính sách, kinh tế, khoa học, kỹ thuật, xã hội, văn hóa, giáo dục, … Các biện pháp
này phối hợp đan xen nhau và được thực hiện ở nhiều quy mơ: hộ gia đình, cơ sở sản
xuất, các địa phương, quốc gia và toàn cầu.
Theo chỉ thị 36CT/TW của Bộ Chính trị Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng
Sản Việt Nam ngày 25 – 6- 1998, một số mục tiêu cụ thể của công tác quản lí mơi
trường ở Việt Nam hiện nay là:
- Khắc phục phịng chống suy thối, ơ nhiễm mơi trường phát sinh trong các
hoạt động sống của con người.
- Hoàn chỉnh hệ thống văn bản pháp luật bảo vệ môi trường, ban hành các chính
sách để phát triển kinh tế xã hội gắn với bảo vệ môi trường, nghiêm chỉnh chấp hành
luật Bảo vệ môi trường.

- Phát triển kinh tế - xã hội theo các nguyên tắc phát triển bền vững được hội
nghị Rio-92 thông qua.
- Xây dựng các công cụ hữu hiệu về quản lí mơi trường quốc gia, các vùng lãnh
thổ riêng biệt.
Nội dung cơng tác quản lí Nhà nước về môi trường theo Điều 37 Luật Bảo vệ
môi trường Việt Nam (1993), gồm một số điểm chính:
- Ban hành và tổ chức thực hiện các văn bản pháp quy về bảo vệ môi trường
(BVMT), ban hành hệ thống tiêu chuẩn môi trường.
- Xây dựng, chỉ đạo thực hiện chiến lược, chính sách BVMT, kế hoạch phịng
chống, khắc phục suy thối mơi trường, ơ nhiễm mơi trường, sự cố mơi trường.
- Xây dựng, quản lí các cơng trình BVMT, các cơng trình có liên quan đến
BVMT.
- Tổ chức, xây dựng, quản lí hệ thống quan trắc, định kỳ đánh giá hiện trạng
môi trường, dự báo diễn biến môi trường.
- Thẩm định các báo cáo đánh giá tác động môi trường của các dự án và các cơ
sở sản xuất kinh doanh.

15


- Cấp và thu hồi giấy chứng nhận đạt tiêu chuẩn môi trường.
Giám sát, thanh tra, kiểm tra việc chấp hành pháp luật về BVMT, giải quyết các
khiếu nại, tố cáo, tranh chấp về BVMT, xử lí vi phạm pháp luật về BVMT.
- Đào tạo cán bộ về khoa học quản lí mơi trường.
- Tổ chức nghiên cứu, áp dụng khoa học kĩ thuật trong lĩnh vực BVMT
- Thiết lập quan hệ quốc tế trong lĩnh vực BVMT
1.6.2. Đánh giá tác động môi trường (ĐGTĐMT)
ĐGTĐMT được định nghĩa một cách khái quát là sự xác định, đánh giá các tác
động (hoặc ảnh hưởng) có thể xảy ra của dự án, các quy hoạch phát triển hoặc của các
quy định, luật pháp liên quan đến mơi trường. Mục đích của ĐGTĐMT trước hết là

khuyến khích việc xem xét các khía cạnh môi trường trong việc quy hoạch hoặc ra
quyết định đối với các dự án, các hoạt động phát triển để có thể lựa chọn thực thi dự án
hoạt động có lợi cho môi trường hơn.
ĐGTĐMT được chia làm 3 bước: lược duyệt, đánh giá sơ bộ, đánh giá đầy đủ.
Các phương pháp thường được sử dụng để đánh giá tác động môi trường như: phương
pháp liệt kê số liệu, phương pháp danh mục, phương pháp ma trận môi trường, phương
pháp mơ hình, phương pháp phân tích chi phí, lợi ích mở rộng.
Kiểm kê hoạt động môi trường là hoạt động nhằm mơ tả tồn diện về mơi
trường đang tồn tại ở vùng dự định đặt dự án hoặc vùng có các hoạt động về môi
trường xảy ra. Việc kiểm kê phải đề cập đến mơi trường lí hóa như thổ nhưỡng, địa
chất, địa hình, khí hậu, nước mặt, nước ngầm, chất lượng khơng khí, chất lượng nước,
…; mơi trường sinh học như: các loài động thực vật, đa dạng sinh học, khả năng phát
triển, suy thối của các lồi, mơi trường nhân văn như các điểm khảo cổ, di tích lịch sử,
văn hóa, danh lam thắng cảnh, bảo tàng và thư viện, …; môi trường kinh tế, xã hội như
xu thế tăng dân số, phân bố dân số, mức độ, hệ thống giáo dục, mạng lưới giao thông,
cơ sở hạ tầng, cấp thốt nước, quản lí phế thải, dịch vụ công cộng như công an, cứu
hỏa, bảo hiểm y tế, …

16


Báo cáo ĐGTĐMT của một dự án là văn bản chính yếu, tường trình tất cả các
kết quả của cơng tác ĐGTĐMT.
Ở Việt Nam, công tác ĐGTĐMT cũng sớm được quan tâm và đầu tư đánh giá
hiện trạng môi trường cơ bản ở nhiều vùng miền của đất nước. Nhiều đề tài khoa học
và cơng trình nghiên cứu được tiến hành. Luật BVMT cũng đã được biên soạn và
thông qua, các cơ quan quản lí về mơi trường cũng đã ban hành nhiều văn bản hướng
dẫn ĐGTĐMT, tiêu chuẩn môi trường góp phần đưa cơng tác ĐGTĐMT ở Việt Nam
đi vào nề nếp.
CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG 1

1. Mơi trường là gì? Những khái niệm cơ bản về mơi trường?
2. Nêu mục đích, ý nghĩa có tính chất chiến lược tồn cầu về bảo vệ mơi trường đối với
ngành hóa học môi trường?
3. Thế nào là sinh thái? Hệ sinh thái và cân bằng sinh thái, tính đa dạng sinh học? Cho
ví dụ thực tế?
4. Thế nào là mơi trường phát triển và phát triển bền vững? Bằng dẫn chứng thực tế
hãy chứng minh: Mơi trường muốn “phát triển” thì phải bảo vệ và “bảo vệ ” để “phát
triển”, đó là đặc tính phụ thuộc lẫn nhau giữa phát triển và bảo vệ và được gọi bằng
thuật ngữ “phát triển bền vững”.
5. Vấn đề mơi trường và con người có mối quan hệ đặc biệt và tác động lẫn nhau như
thế nào? Từ đó việc quản lí mơi trường và đánh giá tác động mơi trường cần có những
biện pháp gì?

17


Chương 2. MƠI TRƯỜNG KHÍ QUYỂN
2.1. Khí quyển và các chất gây ơ nhiễm khí quyển
2.1.1. Khí quyển
- Cấu trúc: Là lớp khơng khí bao bọc trái đất. Nó được chia ra thành nhiều tầng
khác nhau theo chiều cao và sự chênh lệch nhiệt độ:
+ Tầng đối lưu (troposphere): 0 ÷ 10km, nhiệt độ và áp suất giảm theo chiều
cao.
+ Tầng bình lưu (statosphere): 10 ÷ 50km, nhiệt độ tăng theo chiều cao, áp suất
giảm theo chiều cao, lớp ozon xuất hiện ở độ cao 18 ÷ 30km, nồng độ xấp xỉ 10ppm.
+ Tầng trung lưu (mezosphere): 50 ÷ 90km, nhiệt độ giảm nhanh theo chiều
cao và có thể giảm đến -100oC.
+ Tầng ngoài hay tầng nhiệt lưu (thermosphere): 90 ÷ 500km, nhiệt độ tăng
theo chiều cao và đạt đến 1200oC, áp suất rất thấp.
- Thành phần khí quyển:

Tầng đối lưu: N 2 : 78,1% ; O 2 : 20,94%; cịn lại các khí khác và hơi nước.
- Vai trị của khí quyển trong sinh quyển:
+ Lá chắn các tia bức xạ mặt trời, tia vũ trụ;
+ Cân bằng nhiệt trái đất, chuyển khí độc từ mặt đất lên khơng trung;
+ Cung cấp CO 2 cho quá trình quang hợp và tổng hợp hữu cơ;
+ Cung cấp O 2 duy trì sự sống của sinh vật;
+ Cung cấp N 2 tổng hợp protein.
2.1. 2. Các chất gây ơ nhiễm khí quyển
2.1.2.1. Nguồn gây ô nhiễm
* Nguồn tự nhiên: do cháy rừng, núi lửa, bão, lũ lụt, động đất, …
* Nguồn nhân tạo:
- Do giao thơng vận tải: khí thốt ra từ ống khói của các phương tiện giao thơng
vận tải chứa nhiều khí CO, NO x , những hạt bụi chì, các hợp chất thơm (benzen và dẫn
xuất của benzen) gây hại cho sức khoẻ con người.
18


- Do cơng nghiệp: khí thốt ra từ ống khói các nhà máy, nhất là các nhà máy có
quy trình công nghệ và trang thiết bị lạc hậu cũ kỹ và chưa có bộ phận xử lý khí thải.
Mỗi ngành công nghiệp gây ra những sự ô nhiễm khác nhau. Ví dụ: sản xuất giấy gây
ra bụi, sản xuất sơn tạo ra nhiều hỗn hợp hidrocacbon, andehit và bụi, nhà máy thuốc lá
tạo ra nhiều bụi và nicotin. Các nhà máy hóa chất thường tạo ra khí SO x , NO x ,
NH 3 ,…Đặc biệt nhà máy superphotphat tạo ra bụi H 2 S dạng hơi và H 2 SiF 6 dạng hơi.
Nhà máy lọc dầu tạo ra hydrocacbon, SO x , CO x , NO x ,…
- Do sinh hoạt:
+ Đốt củi, đốt than, đun nấu thải ra nhiều khí CO và CO 2
+ Khói thuốc lá có chứa 22 loại chất độc
+ H 2 S bốc lên từ các cống rãnh.
- Do nông nghiệp: việc phun thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc kích thích sinh
trưởng, bón phân, ... sẽ gây ơ nhiễm mơi trường. Vì cây chỉ hấp thụ một phần, một

phần sẽ bốc hơi vào khơng khí, bị rửa trơi theo nguồn nước và thấm vào đất gây ô
nhiễm môi trường.
2.1.2.2. Tác nhân gây ô nhiễm chính
- Các loại oxit: NO x , SO x , CO x ,...
- Các khí halogen và hợp chất của chúng
- Các chất tổng hợp: ete, benzen, ...
- Các chất lơ lửng: bụi, nitrat, sunfat, sol khí, khói, sương mù,..
- Các loại bụi nặng: bụi đất đá, bụi kim loại nặng như: Cu, Pb, Zn, Ni, Cd,...
- Khí quang hố: ozon, FAN, NO x , andehit,…
- Chất thải phóng xạ
- Nhiệt
- Tiếng ồn

19


2.2. Hố học của hiện tượng ơ nhiễm khơng khí
2.2.1. Khái niệm về phản ứng quang hố trong khí quyển
Phản ứng quang hoá là những phản ứng hoá học được khơi mào bằng sự hấp thụ
một photon với một nguyên tử, một phân tử, một gốc tự do hay một ion.

A + hν
Trong đó:

A*

A* là trạng thái kích thích của A
hν là một photon đã được hấp thụ tương ứng với một phân tử

Phần tử kích thích A* sau đó có thể tham gia vào các q trình sau:

- Phản ứng phân tích:
A*

B1 + B2 + B3 +…

(1)

- Phản ứng trực tiếp:
A* + B
- Phát huỳnh quang:
A*

C1 + C2 + ….
A + hν

(2)
(3)

- Khử hoạt tính do va chạm:
A* + M

A + M

(4)

Phản ứng (1) , (2): dẫn đến sự biến đổi hoá học
Phản ứng (3) , (4): chuyển phân tử ở trạng thái kích thích về trạng thái ban đầu
của nó.
Trong khí quyển, tầng thượng lưu đã hấp thụ tất cả các bức xạ có λ < 2900Ao
bởi ozon và oxi. Vì vậy, về mặt ơ nhiễm khơng khí chỉ có những chất hấp thụ bước

sóng từ 3000Ao đến 7000Ao mới gây ô nhiễm ở tầng đối lưu.
Các phản ứng quang hố có vai trị quan trọng trong ơ nhiễm khơng khí, vì các
sản phẩm của chúng (chủ yếu là gốc tự do) có khả năng khơi mào hoặc tham gia một
số lớn các phản ứng khác liên quan đến sự chuyển hố các chất ơ nhiễm sơ cấp thành
chất ơ nhiễm thứ cấp.
2.2.2. Các phản ứng quang hố của oxit nitơ (NO x ) trong khí quyển
NO và NO 2 giữ vai trị quan trọng về mặt hố học trong ơ nhiễm khơng khí. Các
phản ứng quang phân NO 2 trong khơng khí được trình bày như sau:
20


O + O2 + M
NO 2 + hν

→ O3 + M

→ NO + O

O 3 + NO → NO 2 + O 2
NO 2 →

O

+

O

+ NO 2 + M → NO 3

+ M

NO → 2NO 2

NO 3 +
N2O5 →
O

NO + O 2

NO 3 + NO 2

+ NO + M →

NO 2

+ M

NO 2 + O 3 → NO 3 + O 2
2NO + O 2 → 2NO 2
NO 3 + NO 2 →

N2O5

2.2.3. Các phản ứng cộng trong hệ NO x , H 2 O, CO và khơng khí
Một trong các đặc trưng của khí quyển ở vùng đơ thị có chứa khí NO x là sự tạo
thành lượng lớn O 3 (tạo ra do phản ứng (1), (2) ở trên). Trong khơng khí cịn một loạt
các phản ứng liên quan giữa NO x với hơi nước và CO.
Khi có hơi nước thì N 2 O 5 bị thuỷ phân tạo axit nitrit
N2O5

+ H 2 O → 2HNO 3

Axit nitrơ được tạo ra theo phản ứng sau:
NO + NO 2 + H 2 O →

2HNO 2

2HNO 2 hấp thụ bức xạ và thực hiện phản ứng quang phân với tốc độ nhỏ bằng 1/10 tốc
độ quang phân NO 2 .
HNO 2

+

hν → NO + HO.

Phản ứng quang phân HNO 2 rất quan trọng vì nó tạo ra gốc tự do hydroxyl
( HO. )có hoạt tính rất cao, có tác dụng khơi mào một số phản ứng khác.
Ví dụ: HO.
HO.

+ NO 2 → HNO 3
+ NO → HNO 2

Các nhà nghiên cứu về hoá học vũ trụ cũng phát hiện được NO bị oxi hố hồn
tồn thành NO 2 dưới tác dụng của tia bức xạ và sự có mặt của CO như sau:
21


HO. + CO → CO 2 +

H. + O 2 + M
HO.2 + NO
HO.2 +

H2O2 +

H.

→ HO.2 +

→ NO 2 +

HO.

HO.2 → H 2 O 2 +

hν

M.

O2

→ 2 HO.

2.2.4. Các phản ứng của hydrocacbon trong khí quyển
2.2.4.1. Nguồn thải hydrocacbon
Hydrocacbon đi vào khí quyển qua các con đường sau:
- Khí thải ơtơ có chứa lượng lớn xăng, dầu chưa bị cháy hay chỉ bị cháy một
phần. Đây là nguồn ô nhiễm lớn
- Sự nạp đầy khí vào các bể chứa khi thay thế khơng khí đã bão hồ xăng dầu

bay vào khơng khí.
- Các dung mơi hữu cơ sử dụng trong các nhà máy gia cơng kim loại, các q
trình làm sạch trong nghiên cứu khoa học, các loại dung mơi sơn,... bay vào khí quyển.
- Các sản phẩm hữu cơ từ các nhà máy hoá chất như nhà máy lọc dầu thốt ra
khí quyển.
2.2.4.2. Cơ chế oxi hố hydrocacbon trong ơ nhiễm khơng khí
Việc giải thích cơ chế rất phức tạp (giữa hydrocacbon và các chất oxi hoá). Ta
sẽ xét các phản ứng của 3 loại hydrocacbon phổ biến nhất: parafin, olefin, hydrocacbon
thơm với O, HO. , O 3 . Các chất O, HO. , O 3 được coi là các chất oxi hố quan trọng
trong khí quyển.
a. Các phản ứng oxi hoá của oxi nguyên tử
Các nguyên tử O được tạo ra do quang phân NO 2 được coi là chất khơi mào cho
các phản ứng tạo thành sương khói (smog) trong luồng sương khói. O phản ứng nhanh
với olefin và chậm với parafin và aren.
O có hai trạng thái: O(P) (trạng thái cơ bản từ NO 2 ) và O(D) (trạng thái kích
thích từ O 3 ). O(D) hoạt động hơn O(P).

22


Các phản ứng của O:
- Với H 2 O tạo gốc HO. : là phản ứng rất quan trọng.
O (D) + H 2 O →

2 HO.

- Với parafin: tạo gốc HO. và gốc ankyl
RH

+ O(D) →

R . + HO.

- Với olefin tạo epoxit ở trạng thái kích thích, sau đó epoxit này lại phân huỷ tạo
ankyl và axyl:
R1
O +

(1)

C=C
R2

R1

R3

C

R4

R2

R3

R2

(2)

C

R1

R4

O

R3

R3
hay
R2

C.

C.

+

C.

+

C.

R4

O

R1

O

R4
- Với aren hiện nay cơ chế này còn chưa rõ.
b. Các phản ứng oxi hoá của gốc hydroxyl:

Các gốc HO. đi vào khí quyển là do sự quang phân HNO 2 và từ các phản ứng
thoái biến của gốc tự do.
Các phản ứng của gốc tự do HO. với các hydrocacbon tương tự như oxi nguyên
tử, chỉ có 2 điểm khác là:
• Phản ứng xảy ra nhanh hơn
Phản ứng loại hidro khơng gây nên sự phân nhánh mạch cacbon. Vì HO. trở
thành H 2 O, còn O trở thành HO. .
- Phản ứng của HO. với parafin:
RH + HO. → R . + H 2 O
• Tốc độ phản ứng tăng theo số nguyên tử H có trong phân tử, đặc biệt là H ở
C2, C3.

23


- Phản ứng của HO. với olefin: cộng hợp với vào các liên kết đôi
HO. + CH 3 -CH = CH 2 → CH 3 -CH-CH 2 -OH

hay

CH3

CH

.

CH2

OH
Tốc độ phản ứng lớn gấp 10 lần so với tốc độ của oxi với olefin.
- Phản ứng của HO. với aren:
Người ta cho rằng gốc HO. chiếm các nguyên tử H α các mạch nhánh của aren:
..
CHCH3

CH2 CH3

+ HO.

+

H2O

c. Các phản ứng oxi hố của O 3
Trong khí quyển khi nồng độ NO 2 cao gấp 25 lần NO thì O 3 được tạo ra với
lượng đáng kể.
Tính oxi hố của O 3 không mạnh bằng O và HO. . O 3 phản ứng với parafin và
aren có tốc độ rất nhỏ coi như không đáng kể.
Phản ứng của O 3 với olefin trong pha khí chưa được biết rõ về cơ chế. Trong
pha lỏng được xem là cộng hợp vào liên kết đôi của olefin tạo ra ozonit trung gian, rồi
phân hủy thành andehit và một gốc hố trị 2.
Ví dụ:

.

HCHO + CH3−CH
CH2−CH−CH3

C3H6 + O3

O

. .

hoặc CH3CHO + H2COO

O

O
Ozonit trung gian
Một số phản ứng của O 3 với etylen, propylen, izobutylen:
- Etylen:
O
C2H4 + O3

→

HCHO +

O
CH2
O

C3H6 + O3

→

.

O O

24

HCHO +

CH3CH

O