Độc học môi trường: Nguồn, vận chuyển, phân bổ

NGUỒN
VẬN CHUYỂN
PHÂN BỐ


Water Quality as Measured by Dissolved Oxygen Content (ppm)


Dilution and Decay of Degradable, Oxygen-Demanding Wastes in a Stream


 Môi trường có khả năng tự làm sạch nếu con người không thải
quá tải hay làm làm giảm dòng chảy.

 Ngăn ngừa sự ô nhiễm sẽ hiệu quả và ít tốn chi phí hơn nhiều so
với việc xử lý.


NGUỒN ĐỘC CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG

POLLUTANTs

EFFECTs

• ĐẶC TÍNH CỦA CHẤT
• GIẢI PHÓNG – VẬN CHUYỂN VÀ PHẢN ỨNG TRONG MÔI
TRƯỜNG
(RELEASE-TRANSPORT-TRANFORM = FATE)


NGUỒN ĐỘC CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG

MÔ HÌNH VẬN CHUYỂN
CÁC YẾU TỐ MÔI
TRƯỜNG

NGUỒN

MÔ HÌNH
PHƠI NHIỄM –ĐÁP ỨNG

ẢNH
HƯỞNG

PHƠI NHIỄM
Dự đoán môi trường
phân bố, nồng độ
trong môi trường.

Đối tượng, tuyến
phơi nhiễm, liều
lượng, thời gian
phơi nhiễm

HỒI CỨU


NGUỒN ĐIỂM
(POINT SOURCE)

KHÔNG PHẢI NGUỒN ĐIỂM

(NON-POINT SOURCE)

 Nguồn cố định,
 Có thể nhận biết, đo lường và kiểm
soát

 Phân tán trên diện rộng không có
nhận dạng điểm duy nhất
 Khó xác định, kiểm soát
 Chi phí làm sạch lớn

• Ống xả nước thải công nghiệp, thành
phố,
• Hóa chất hoặc các sự cố tràn dầu
• Các bãi chôn
• Ống khói và các nguồn tĩnh.

• Hoá chất nông nghiệp (thuốc trừ sâu và
phân bón) theo dòng chảy bề mặt
• Nguồn phát thải di động (xe ô tô)
• Không khí lắng đọng
• Giải hấp hoặc bị rửa trôi từ khu vực rất
lớn (bị ô nhiễm trầm tích hoặc các chất
thải rữa trôi)
• Dòng bổ cấp nước ngầm.

Việc xác định một nguồn và đặc tính của nguồn là tương đối, tùy hợp phần môi
trường hoặc hệ thống đang được xem xét

NGUỒN ĐỘC CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG
Vận chuyển đến vị trí khác

Bền vững
tồn lưu
tiếp xúc
tại vị trí phát thải
Biến đổi thành chất khác

Kết quả có thể xảy ra


VẬN CHUYỂN TRONG MÔI TRƯỜNG

Tốc độ phát thải độc chất vào môi trường bởi một nguồn có thể ước lượng từ:
• Nồng độ (C) chất đó trong môi trường (g/m3)
• Lưu lượng (Q) của dòng chảy (m3/h).

Emission rate = C x Q
Phương pháp phân tích, độ
nhạy, tính chọn lọc

Các yếu tố không gian, thời

gian, điều kiện môi trường
Phân tán
Di động
Thay đổi

Chất đặc biệt
Các chất có nồng độ vết
Các chất chuyển hóa từ chất độc


Atrazine
được sự dụng

Mưa làm tải lượng atrazine tăng cao
trong rãnh thoát nước hơn 100-lần
cao hơn so với chỉ hai tuần sau khi
mưa bắt đầu.


HAI DẠNG VẬN CHUYỂN VẬT LÝ
LAN TRUYỀN

Lan truyền là sự chuyển động thụ động của một hóa chất bằng nhiều cách bên
trong môi trường đồng nhất hay giữa các môi trường khác nhau.
• Lan tuyền đồng phase: vận chuyển của một chất trong không khí nhờ gió hoặc chất
hòa tan di chuyển nước trong dòng chảy, chảy tràn bề mặt (non –point source), hoặc
trong ống xả nước thải (point source).
• Lan truyền khác phase: bao gồm sự lắng đọng của một độc tố, hấp phụ vào hạt và
lắng xuống trầm tích đáy, không khí lắng đọng vào đất và nước, và thậm chí ăn của các
hạt hoặc thực phẩm bị ô nhiễm (tích lũy sinh học).

HAI DẠNG VẬN CHUYỂN VẬT LÝ
KHUẾCH TÁN
Quá trình vận chuyển chất nhờ chuyển động ngẫu nhiên gây ra bởi trạng thái mất
cân bằng trong cùng một phase hay giữa các phase.
Khuếch tán đồng pha: do chuyển động nhiệt của chất, khuếch tán rối của môi trường vận
chuyển hay cả 2.
Khuếch tán khác pha : phụ thuộc vào tính chất của chất hóa học và đặc tính của các loại
môi trường, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường.

Phân bố chất giữa 2 pha cân bằng khi nào ?


CÂN BẰNG PHÂN BỐ
EQUILIBRIUM PARTITIONING
C1
C2
Khi cho một lượng nhỏ hóa chất vào hai pha không hòa tan hay lẫn vào nhau và sau
đó lắc lên, các pha sẽ phân vùng riêng rẽ và hóa chất sẽ phân vào trong 2 pha tùy
thuộc vào tính tan của chúng trong mỗi pha. Tỉ số nồng độ giữa các pha là hệ số phân
bố của chất đó giữa 2 môi trường được xét.

=


Chất
Tính tan

Áp suất hơi

KHÍ

NƯỚC

Kaw
Koa

Kow

PHASE HỮU CƠ
Octanol, lipid,
carbon hữu cơ trong đất


AIR – WATER PARTITION

Hệ số phân bố phase khí – nước cơ bản là hằng số Henry (H)

=

=



(

=

(

=



→

=

Hằng số Henry cao
• Có xu hướng thoát từ nước vào không
khí
• Áp suất hơi cao, ít tan trong nước, và
điểm sôi thấp.
VD: alkan và các dung môi clo

)
)

=



R = 8.314 m3 Pa K-1 mol-1
=0.082 atm. L.mol-1.K-1

Hằng số Henry thấp
• Có xu hướng từ không khí vào nước
• Áp suất hơi thấp, tan nhiều trong nước
và điểm sôi cao

VD: rượu, PAHs > 5-6 vòng, lindane,
atrazine



AIR – WATER PARTITION

Tại 250C

H = p/Cw
(L.atm/mol)

O2

769.23

H2

1282.05

CO2

29.41

N2

1639.34

He

2702.7

Ne

2222.22

Ar

714.28

CO

1052.63

Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hằng số Henry

( )

=

(

)

(

)

Tính lượng DO trong nước tại 250C biết rằng H
có giá trị như trong bảng.

Một nhà máy A xả nước từ hệ thống làm mát
khiến nhiệt độ môi trường tăng thêm 50C. Ảnh
hưởng của việc này như thế nào?
1 atm = 101 325 pascals

C (K)

O2

H2

CO2

N2

He

Ne

Ar

CO

1700

500

2400

1300

230

490

1300

1300


OCTANOL – WATER PARTITION

• Đặc tính hóa lý quan trọng và thường xuyên được sử dụng
• Kow có tương quan với đặc tính sinh hóa và độc tính sinh thái .

• Nhiều loại hóa chất có ái lực như nhau giữa octanol và một số chất béo, nhưng
ái lực đối với nước khác nhau.
• Vì vậy, tính tan của chất trong nước sẽ quyết định giá trị Ko-w nhiều hơn là tính
tan của chất trong octanol hay lipids.
• Giá trị của Ko-w khác nhau từ <1 (alcohol) đến hơn 1 triệu (alkens lớn và alkyl
benzenes).