Nghiên cứu xây dựng và xác định tính chất nhiệt ẩm của vi môi trường khí quyển trong điều kiện nhiệt đới nước ta

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
ĐOÀN THỊ HIỀN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ XÁC
ĐỊNH TÍNH CHẤT NHIỆT ẨM
CỦA VI MÔI TRƢỜNG KHÍ QUYỂN
TRONG ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỚI NƢỚC
TA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi Trƣờng

HÀ NỘI - 2012

1


LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Lê Xuân Quế - người thầy đã tận
tình giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Kĩ thuật nhiệt đới và các
anh chị làm việc tại phòng nghiên cứu Ăn mòn và bảo vệ kim loại – Viện Kĩ
thuật nhiệt đới – Viện KHCN Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi để em được
nghiên cứu, học tập và hoàn thành khoá luận.
Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo trường Đại học Sư phạm Hà
Nội 2, Ban chủ nhiệm và các thầy cô trong Khoa Hóa học đã hết lòng quan
tâm, tạo tiền đề khoa học cho em trong suốt 4 năm học tập.
Em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã khích lệ, động viên để
em hoàn thành tốt 4 năm học tập.

Hà Nội,ngày 15 tháng 5 năm 2012

Đoàn Thị Hiền

2


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU

1

1. Lí do chọn đề tài

1

2. Mục tiêu nghiên cứu đề tài

2

3. Nội dung nghiên cứu

2

4. Phƣơng pháp nghiên cứu

2

Chƣơng 1. TỔNG QUAN

4

1.1. Một số khái niệm môi trƣờng

4

1.1.1. Môi trường

4

1.1.2. Môi trường khí quyển

7

1.1.3. Vi môi trường

10

1.1.4. Vi môi trường khí quyển

11

1.2. Khí hậu nhiệt đới Việt Nam

12

1.2.1. Đặc điểm khí hậu nhiệt đới Việt Nam

12

1.2.2. Tính chất nhiệt - ẩm

13

1.3. Khí hậu - vi khí hậu

16

1.3.1. Khái niệm

16

1.3.2. Phân loại

16

1.3.3. Tính chất, đặc điểm

16

1.4. Các yếu tố tác động lên vi môi trƣờng khí quyển

18

1.4.1. Vai trò của kỹ thuật bao ngăn vi môi trường khí quyển

18

1.4.2. Sự tương tác của vi môi trường và đại môi trường khí quyển

18

1.4.3. Ẩn khí hậu trong vi môi trường khí quyển

18

1.4.4. Tác động của sinh vật đối với vi môi trường khí quyển

19

3


Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM

20

2.1. Xây dựng môi trƣờng

20

2.1.1. Vật tư, hóa chất thiết bị

20

2.1.2. Tạo ranh giới vi môi trường

20

2.2. Thiết bị đo tự động nhiệt ẩm không khí

22

2.2.1. Giới thiệu về hệ đo nhiệt độ và độ ẩm

22

2.2.2. Cấu tạo hệ đo nhiệt ẩm tự động

22

2.2.3. Xenxơ (sensor) nhiệt ẩm

23

2.2.4. Chương trình

24

2.3. Phƣơng pháp tính điểm sƣơng

24

2.3.1. Khái niệm

24

2.3.2. Tính toán điểm sương

25

2.3.3. Tương quan nhiệt ẩm – điểm sương

25

2.3.4. Biến động điểm sương

26

2.4. Ghi lƣu các thông số

26

Chƣơng 3. KẾT QUẢ

28

3.1. Kết quả tạo vi môi trƣờng

28

3.1.1. Tạo ranh giới môi trường

28

3.1.2. Tạo vi khí hậu theo yêu cầu

28

3.2. Biến đổi nhiệt độ môi trƣờng trong 24h thí nghiệm

29

3.2.1. Biến đổi nhiệt độ trong 24h môi trường ngoài và phòng

29

3.2.2. Sự biến đổi nhiệt độ trong vi môi trường

35

3.3. Biến đổi độ ẩm trong 24 h thí nghiệm

45

3.3.1. Biến đổi độ ẩm trong 24h môi trường ngoài

45

3.3.2. Biến đổi độ ẩm phòng làm việc trong 24h

48

3.3.3. Biến đổi độ ẩm vi môi trường

50

4

3.4. Phức hợp nhiệt ẩm, điểm sƣơng trong môi trƣờng

52

3.4.1. Phức hợp nhiệt ẩm, điểm sương môi trường ngoài

52

3.4.2. Phức hợp nhiệt ẩm, điểm sương trong phòng làm việc

55

3.4.3. Phức hợp nhiệt ẩm, điểm sương trong vi môi trường

57

3.5. Thảo luận

58

3.5.1. Yếu tố khí hậu tự nhiên

58

3.5.2. Yếu tố ẩn khí hậu

58

KẾT LUẬN

60

TÀI LIỆU THAM KHẢO

62

5


MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài
Theo Điều 1, Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam số 52/2005/QH11 ngày
29 tháng 11 năm 2005 “Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật
chất nhân tạo quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng
tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và thiên nhiên”.
Môi trường là không gian sống của con người và sinh vật. Cuộc sống của
mỗi con người đều cần một không gian sống nhất định. Không gian này đòi
hỏi phải đạt những tiêu chuẩn nhất định về các yếu tố môi trường, cảnh quan
và xã hội. Khi xã hội càng phát triển, diện tích không gian sống của con người
ngày càng bị thu hẹp, do vậy không gian sống ngày càng cần có chất lượng
cao hơn. Không gian sống có chất lượng cao, đòi hỏi môi trường: không khí,
nước sinh hoạt, đất ở đều đảm bảo tiêu chuẩn cho phép của môi trường,
không chứa chất độc hại ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Không gian sống
cần có cảnh quan đẹp, hài hòa, thỏa mãn được đòi hỏi mĩ cảm của con người.
Không gian sống của mỗi người thực chất là „vi môi trường‟ so với môi
trường bên ngoài.
Để đảm bảo cuộc sống cho con người thì lương thực, thực phẩm là yếu tố
vô cùng quan trọng cho nên bảo quản tốt lương thực, thực phẩm sẽ đề phòng
được nạn đói do thiên tai, địch họa gây ra, sẽ nâng cao được mức sản xuất,

mức sinh hoạt. Ở một nước nông nghiệp như Việt Nam, an ninh lương thực
được coi là mục tiêu hàng đầu. Kể từ khi Việt Nam tiến hành công cuộc cải
cách nền kinh tế, nhờ việc phát triển đúng hướng các ngành kinh tế, trong đó
đẩy mạnh phát triển nông nghiệp và sản xuất lương thực - thực phẩm với mục

6


tiêu đẩy lùi nạn đói nghèo, mưu sinh bền vững và nâng cao mức sống cho
người dân. An ninh lương thực và mưu sinh bền vững quốc gia đã được thiết
lập và đạt được nhiều thành công. Từ chỗ phải nhập khẩu lương thực, Việt
Nam đã tiến tới đứng hàng thứ hai trên Thế giới về xuất khẩu lúa gạo. Nhưng
do đặc điểm về khí hậu, điều kiện thời tiết của nước ta là nóng ẩm nên đã gây
không ít khó khăn trong công tác bảo quản, cộng thêm công nghệ bảo quản ở
nước ta chưa được người nông dân, các công ty và nhà nước quan tâm đúng
mức nên việc bảo quản còn nhiều hạn chế. Môi trường bảo quản này cũng
được coi là „vi môi trường‟.
Khoa học công nghệ ngày càng phát triển, việc chủ động nghiên cứu
những tính chất „vi môi trường‟ sao cho phù hợp với không gian sống của con
người và đáp ứng được yêu cầu bảo quản lương thực, thực phẩm cũng như
bảo quản trang thiết bị, vật liệu dân sự và quốc phòng… là cần thiết. Chính vì
những lí do đó khóa luận đã chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng và xác định
tính chất nhiệt ẩm của vi môi trường khí quyển trong điều kiện nhiệt đới
nước ta” làm nội dung nghiên cứu.

2. Mục tiêu nghiên cứu đề tài
Nghiên cứu xây dựng và xác định tính chất nhiệt ẩm vi môi trường khí
quyển trong điều kiện nhiệt đới nước ta.

3. Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu xây dựng - chế tạo vi môi trường
- Đo nhiệt độ và độ ẩm của vi môi trường và môi trường tự nhiên theo t
- Nghiên cứu đặc điểm biến đổi nhiệt độ và độ ẩm đo được
- Nghiên cứu mối tương quan – tương tác nhiệt ẩm giữa vi môi trường (nhân
tạo) và “đại” môi trường tự nhiên.

4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Tham khảo tài liệu, chuyên gia, tổng quan.

7


- Xây dựng vi môi trường
+ Thiết kế, chọn vật liệu ngăn cách giữa các môi trường, chọn van thông,
lắp ghép kỹ thuật làm kín.
+ Đánh giá độ ổn định, độ bền của vi môi trường
+ Đánh giá khả năng tương tác của vật liệu ngăn cách
- Phương pháp đo nhiệt độ, độ ẩm cùng lúc theo thời gian, ghi lưu đồng bộ,
đo theo thời gian – xác định sự biến đổi theo t.
- Phương pháp xác định điểm đọng sương.
- Phương pháp so sánh đối chiếu, đánh giá mức độ biến đổi, xác định nguyên
nhân biến đổi.

8


Chƣơng 1. TỔNG QUAN
MÔI TRƢỜNG VÀ
VI MÔI TRƢỜNG KHÍ QUYỂN NHIỆT ĐỚI

1.1. Một số khái niệm môi trƣờng
1.1.1. Môi trƣờng
1.1.1.1. Khái niệm [5]
Khái niệm môi trường rất rộng, có nhiều định nghĩa khác nhau.
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 sinh vật
Môi trường cũng có thể định nghĩa là một phần của ngoại cảnh. Nó bao
gồm tất cả các yếu tố ở xung quanh sinh vật, có tác động trực tiếp hoặc tác
động qua lại tới sự tồn tại, sinh trưởng, phát triển và những hoạt động của
sinh vật.
Môi trường là tổng hợp tất cả các nhân tố vật lí, nhân tố hóa học, sinh học,
kinh tế xã hội có tác động đến một cá thể, một quần thể, hoặc một cộng đồng.
Theo Điều 1, Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam số 52/2005/QH11 ngày
29 tháng 11 năm 2005 “môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật
chất nhân tạo quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng
tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và thiên nhiên”.
1.1.1.2. Chức năng [3, 5]
Môi trường là không gian sống của con người và sinh vật. cuộc sống của
mỗi một con người đều cần một không gian sống nhất định. Không gian này

9


đòi hỏi phải đạt những tiêu chuẩn nhất định về các yếu tố môi trường, cảnh
quan và xã hội. Môi trường có chức năng:
1. Môi trường là không gian sống của con người và sinh vật.
2. Môi trường cung cấp nguồn năng lượng, nguyên liệu cho hoạt động sản
xuất của con người.
3. Môi trường là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin.
4. Môi trường là nơi giảm nhẹ các tác động có hại của thiên nhiên tới con

người và sinh vật trên trái đất.
5. Môi trường còn là nơi chứa đựng các phế thải trong quá trình lao động,
sản xuất của con người.
1.1.1.3. Phân loại [5, 16]
Tùy theo mục đích nghiên cứu và sử dụng, có những cách phân loại môi
trường khác nhau. Có thể phân loại môi trường theo các dấu hiệu đặc trưng
sau:
a. Phân loại theo tác nhân
Theo tác nhân môi trường gồm:
- Môi trường tự nhiên: là môi trường do thiên nhiên tạo ra như sông, biển,
đất…
- Môi trường nhân tạo: như môi trường đô thị, làng mạc, kênh đào, trường
học…
b. Phân loại theo sự sống
- Môi trường vật lí: là môi trường bao gồm các thành phần vô sinh của môi
trường tự nhiên, như môi trường khí quyển, môi trường thủy quyển, môi
trường thạch quyển và môi trường sinh quyển (môi trường không có sự sống).
- Môi trường sinh học: là môi trường mà ở đó diễn ra sự sống.
Các thành phần của môi trường không tồn tại ở trạng thái tĩnh mà luôn
luôn trong quá trình chuyển hóa tự nhiên, đưa đến trạng thái “cân bằng động”.

10


Chính sự cân bằng này đảm bảo cho sự sống trên Trái Đất ổn định và phát
triển.
c. Phân loại theo thành phần
Theo thành phần người ta thường chia môi trường ra:
- Môi trường khí: gồm khí quyển bao quanh Trái Đất.
- Môi trường đất: gồm các loại đất khác nhau có sinh vật sinh sống

- Môi trường nước: nước mặn (biển, đại dương…), nước lợ (vùng cửa sông,
vùng ven biển….), nước ngọt (hồ, ao, sông….).
- Môi trường biển
Phân loại theo thành phần dân cư sinh sống người ta chia ra:
- Môi trường thành thị
- Môi trường nông thôn
d. Phân loại theo qui mô
Theo qui mô người ta chủ yếu phân loại môi trường theo không gian địa lí
như môi trường toàn cầu, môi trường khu vực, môi trường quốc gia, môi
trường vùng, môi trường địa phương...
e. Phân loại theo kích thước
Theo kích thước người ta phân loại môi trường thành:
- Môi trường hay đại môi trường (macroenvironment)
- Vi môi trường (minienvironment): là môi trường nhỏ được ngăn cách đối
với môi trường xung quanh
f. Phân loại theo mục đích nghiên cứu sử dụng
Theo nghĩa rộng: Môi trường bao gồm tất cả các nhân tố tự nhiên và xã
hôi cần thiết cho sự sống và hoạt động của con người như tài nguyên thiên
nhiên, nước, đất, đá, ánh sáng… gắn liền với sử dụng tài nguyên và chất
lượng môi trường.

11


Theo nghĩa hẹp: Thường xét tới các nhân tố tự nhiên và xã hội liên quan
trực tiếp đến cuộc sống con người.
Vì vậy, theo mục đích nghiên cứu sử dụng môi trường được chia ra:
- Môi trường sống: Tất cả nhân tố tự nhiên hay xã hội liên quan trực tiếp đến
cuộc sống con người, ví dụ môi trường lớp học, môi trường bệnh viện…
- Môi trường kỹ thuật: Tất cả các nhân tố tự nhiên và xã hội cần thiết cho sự

sống và hoạt động của con người, ví dụ môi trường nông nghiệp, môi trường
công nghiệp, môi trường bảo quản…
Ngoài cách phân loại trên còn có các cách phân loại khác phù hợp với
mục đích nghiên cứu, sử dụng của con người và sự phát triển của xã hội. Tuy
nhiên, dù bất cứ cách phân loại nào cũng đều thống nhất ở một sự nhận thức
chung: Môi trường là tất cả những gì xung quanh ta, cho ta cơ sở để sống và
phát triển.
1.1.1.4. Quan hệ giữa môi trƣờng và sự phát triển [9]
Giữa môi trường và sự phát triển có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, môi
trường là địa bàn, là đối tượng của sự phát triển. Sự phát triển là nguyên nhân
tạo nên các biến đổi của môi trường.
Tác động của hoạt động phát triển đến môi trường bằng cách cải tạo môi
trường tự nhiên hoặc tạo ra kinh phí cần thiết cho sự cải tạo đó nhưng có thể
gây ra ô nhiễm môi trường tự nhiên hoặc nhân tạo. Mặt khác, môi trường tự
nhiên cũng tác động đến sự phát triển kinh tế xã hội do sự suy thoái tài
nguyên gây ra thảm họa, thiên tai.
Mâu thuẫn giữa môi trường và sự phát triển dẫn đến sự xuất hiện các quan
điểm hoặc các thuyết khác nhau về phát triển.
1.1.2. Môi trƣờng khí quyển
1.1.2.1. Thành phần hóa học và vai trò của khí quyển [3]

12


Khí quyển là lớp vỏ không khí bao bọc xung quanh Trái Đất được cấu tạo
bởi những đơn chất và hợp chất hóa học khác nhau.
Môi trường không khí bao quanh con người là không khí ẩm, bao gồm
không khí khô, hơi nước, các chất gây độc hại, các loại bụi vũ trụ, bụi mặt
đất, vi khuẩn, nấm, virut, phấn hoa, khí phóng xạ, các loại khí của các chất
hữu cơ và vô cơ dễ bay hơi…

Đặc điểm nổi bật nhất của khí quyển là hầu hết các nguyên tố đều tồn tại ở
trạng thái khí với hai nguyên tố chính là nitơ và oxi tồn tại chủ yếu ở trạng
thái phân tử tự do N2 và O2. Thành phần các chất trong không khí khô, chưa
bị ô nhiễm cách bề mặt Trái Đất vài km được tính theo tỉ lệ phần trăm thể tích
chủ yếu là nitơ 78,08%; oxi 20,95%; agon 0,934%; cacbonic 0,035%. Các khí
hiếm khác như neon chiếm 1,818.10-3%, heli 5,24.10-4%, kripton 1,14.10-4%
và các khí vi lượng khác. Khối lượng của khí quyển theo tính toán là 5.10 15
tấn, bằng 0,05% khối lượng của vỏ Trái Đất và rất nhỏ bé so với tổng khối
lượng của Trái Đất là 5,976.1021 tấn.
Khí quyển là nguồn cung cấp oxy (cần thiết cho sự sống trên trái đất),
cung cấp CO2 (cần thiết cho quá trình quang hợp của thực vật), cung cấp nitơ
cho vi khuẩn cố định nitơ và các nhà máy sản xuất amôniac để tạo các hợp
chất chứa nitơ cần cho sự sống. Hơn nữa, khí quyển là phương tiện vận
chuyển nước hết sức quan trọng từ các đại dương tới đất liền như một phần
của chu trình tuần hoàn nước.
Khí quyển có nhiệm vụ duy trì và bảo vệ sự sống trên trái đất. Nhờ có khí
quyển hấp thụ mà hầu hết các tia vũ trụ và phần lớn bức xạ điện từ của mặt
trời không tới được mặt đất. Khí quyển chỉ truyền các bức xạ cận cực tím, cận
hồng ngoại (3000 - 2500 nm) và các sóng rađi (0,1 - 40 micron), đồng thời
ngăn cản bức xạ cực tím có tính chất hủy hoại (các bức xạ dưới 300 nm).

13


1.1.2.2. Cấu trúc khí quyển [3, 10]
Khí quyển trái đất có cấu trúc phân lớp với các tầng đặc trưng từ dưới lên
trên như sau: Tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung gian, tầng nhiệt, tầng
điện ly.
- Tầng đối lưu là tầng thấp nhất của khí quyển, ở đó luôn có chuyển động đối
lưu của khối không khí bị nung từ mặt đất, thành phần khí khá đồng nhất.

Ranh giới trên của tầng đối lưu trong khoảng 7 - 8km ở hai cực và 16 - 18km
ở vùng xích đạo. Tầng đối lưu là nơi tập trung nhiều nhất hơi nước, bụi và các
hiện tượng thời tiết chính như mây, mưa, tuyết, mưa đá, bão v.v...
- Tầng bình lưu 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 các
hiện tượng thời tiết. Ở độ cao khoảng 25 km trong tầng bình lưu tồn tại một
lớp không khí giàu khí Ozon (O3) thường được gọi là tầng Ozon.
- 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.
- Từ độ cao 80 km đến 500 km gọi là tầng nhiệt, ở đây nhiệt độ ban ngày
thường rất cao, nhưng ban đêm xuống thấp.
- Từ độ cao 500 km trở lên được gọi là tầng điện ly. 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 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 kilômét.
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.
1.1.2.3. Phân loại môi trƣờng khí quyển

14


Khí quyển được mở rộng đến độ cao khoảng 1000 km rồi chuyển dần vào
không gian không có không khí. Phân loại môi trường khí quyển thành “đại”
môi trường khí quyển và vi môi trường khí quyển. Đại môi trường khí quyển
là xét môi trường không khí ở một khu vực rộng lớn, có thể là so với một môi
trường khí quyển cụ thể. Vi môi trường khí quyển là xét môi trường không
khí trong một vi môi trường (môi trường nhỏ) có thể là kín khí hoặc không

kín khí.
1.1.3. Vi môi trƣờng
1.1.3.1. Khái niệm vi môi trƣờng
Môi trường của một khu vực rất nhỏ, cụ thể, phân biệt từ môi trường xung
quanh ngay lập tức bởi các yếu tố như số lượng của ánh sáng tới, mức độ của
độ ẩm, và phạm vi nhiệt độ.
Vi môi trường là môi trường để cô lập các quá trình từ môi trường xung
quanh, mà thường phù hợp với tiêu chuẩn sạch sẽ thấp hơn nhiều.
Vi môi trường là môi trường gắn với một thể tích cụ thể so với môi trường
sát cạnh nó (là môi trường rất nhỏ so với môi trường cụ thể)…
Ví dụ: vi môi trường lớp học, vi môi trường phòng thí nghiệm, vi môi
trường trong tủ lạnh…
1.1.3.2. Phân loại vi môi trƣờng [10]
Khi nghiên cứu phân loại vi môi trường ta không chỉ chú ý đến các yếu tố
môi trường bên ngoài bao quanh trực tiếp, đôi khi yếu tố môi trường ẩn trong
nó cũng ảnh hưởng rất khắc nghiệt.
Ta có thể phân loại vi môi trường như:
- Vi môi trường bảo quản ( kho chứa, tủ lạnh, tủ đá, bao gói, túi đựng…)
- Vi môi trường làm việc ( văn phòng, xưởng sản xuất, hầm lò….)
- Vi môi trường phòng sản xuất sạch ( sản xuất dược phẩm, bán dẫn…)
- Vi môi trường chăn nuôi ( chuồng trại, hồ nuôi cá…)

15


- Vi môi trường trồng trọt ( nhà kính, nuôi cấy mô…)
- Vi môi trường giáo dục ( trường, lớp…)
1.1.3.3. Tính chất, đặc điểm vi môi trƣờng
Vi môi trường và môi trường bên ngoài có mối tương quan mật thiết với
nhau. Trong môi trường khí quyển cũng như vi môi trường đang xét có các

yếu tố: yếu tố vật lí, yếu tố hóa học, yếu tố sinh học. Yếu tố vật lí như nhiệt
độ, độ ẩm, áp suất, ánh sáng, các tia bức xạ…. Yếu tố hóa học bao gồm các
thành phần các chất khí như N2, O2, CO2… và một số chất khác. Yếu tố sinh
học là các sinh vật, vi sinh vật, vi khuẩn…
1.1.4. Vi môi trƣờng khí quyển
1.1.4.1. Khái niệm
Vi môi trường khí quyển là môi trường không khí trong một môi trường
xác định. Kho bảo quản lương thực, một xưởng may, một phòng học, một nhà
kính trồng rau… là những ví dụ cụ thể vi môi trường khí quyển.
1.1.4.2. Một số thông số vi môi trƣờng khí quyển nhiệt đới
 Thông số nhiệt độ
 Thông số độ ẩm
 Thông số oxy không khí, SO2, NO2, CO2, , CO…
Các thông số trên đây của vi môi trường bị tác động bởi khí hậu trong môi
trường tự nhiên, hoặc ẩn khí hậu [1] trong chính vi môi trường đó.
1.1.4.3. Vai trò của vi môi trƣờng [6, 10]
Môi trường là một khoảng không gian rất rộng lớn và có rất nhiều yếu tố
tác động. Vì thế muốn làm một thí nghiệm nào đó để xem tác động của môi
trường đến một sản phẩm nào đó thì quả là rất khó khăn vì môi trường luôn
luôn biến động. Tuy nhiên hạn chế này có thể khắc phục bằng cách tạo ra vi
môi trường. Vi môi trường là một môi trường nhỏ cụ thể so với môi trường
sát cạnh nó do đó ta có thể điều tiết được nồng độ oxy, nhiệt độ, độ ẩm…phù

16


hợp với từng sản phẩm, đảm bảo chất lượng sản phẩm. Qua đó ta có thể áp
dụng vào thực tế như bảo quản lương thực, thực phẩm, vật liệu, đồ dùng,
thiết bị…. đảm bảo phát triển kinh tế xã hội.
Sau sản xuất, để sản phẩm sử dụng trong thời gian dài thì chúng phải được

bảo quản. Yếu tố môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến giá trị sản phẩm, nhất
là với khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa yếu tố môi trường bên ngoài (nhiệt ẩm,
nồng độ khí đặc biệt là oxy không khí) có tác động lớn tới vi môi trường.
Ví dụ trong bảo quản gạo:
Gạo là đối tượng dễ bị oxi hóa, mối mọt và vi sinh, men, mốc tấn công
nên khi bảo quản gạo cần bảo quản ở nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ oxy không
khí phù hợp. Nếu để gạo ở ngoài môi trường trong điều kiện bình thường thì
chỉ trong thời gian ngắn gạo sẽ bị hỏng. Thử làm thí nghiệm trong vi môi
trường bảo quản gạo bằng cách tạo vi môi trường nghèo oxy có nhiều ưu
điểm hơn so với bảo quản bằng CO2 và N2. Nồng độ oxy thấp (xấp xỉ 0%),
không còn mối mọt côn trùng, kể cả trứng phôi, nấm mốc bị hạn chế thuốc
thử [10].
Phương pháp bảo quản gạo này đã được nghiên cứu và chứng minh là rất
hiệu quả. Qua đó ta có thể áp dụng phương pháp bảo quản gạo này vào trong
thực tế đảm bảo chất lượng lương thực và phát triển kinh tế xã hội.
Qua đó ta thấy vi môi trường có vai trò rất quan trọng trong nghiên cứu
môi trường.

1.2. Khí hậu nhiệt đới Việt Nam
1.2.1. Đặc điểm khí hậu nhiệt đới Việt Nam [1, 2]
Nước ta nằm hoàn toàn trong vùng nhiệt đới trải dài gần 15 0 vĩ tuyến
(23022‟N ở Đồng Văn đến 80030‟N ở Cà Mau) chịu ảnh hưởng của hoàn lưu

17


phức hợp và chế độ gió mùa. Nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm độc
đáo với các hình thái khí hậu cục bộ phong phú dọc theo từ Bắc vào Nam.
Dưới sự ảnh hưởng của gió mùa, và hơn nữa bởi vì sự phức tạp của địa
hình, khí hậu Việt nam luôn thay đổi trong một năm, giữa các năm, hoặc giữa

các vùng từ Bắc vào Nam và từ vùng thấp tới vùng cao. Khí hậu ở Việt Nam
cũng chịu nhiều tác động xấu của thời tiết, như là các cơn bão, lụt và hạn hán
đe doạ cuộc sống và nông nghiệp Việt Nam.
Do Việt Nam nằm ở vùng nội chí tuyến, chịu ảnh hưởng của vùng nhiệt
đới nên quanh năm nhận được lượng bức xạ lớn.
Mưa tập trung theo mùa và gió mùa, lượng mưa trung bình trên 1000 mm.
Mùa mưa: tháng 5 – 10 , có gió mùa hạ mát, gây mưa. Mùa khô: tháng 11 – 4
(năm sau), có gió mùa đông lạnh khô.
- Nhiệt độ trung bình trên 200C. Số giờ nắng trên 1400 giờ.
- Tổng nhiệt độ trong năm là 8000 – 100000C.
- Cán cân bức xạ luôn dương ( 120 – 130 Kcal/cm2 ).
- Thời tiết diễn biến bất thường: hạn hán, lũ lụt thường xuyên xảy ra…
- Nhịp điệu mùa ảnh hưởng sâu sắc đến cảnh vật thiên nhiên và đời sống con
người.
- Thảm thực vật đa dạng: rừng rậm, đồng cỏ cao nhiệt đới, rừng rụng lá vào
mùa khô, rừng ngập mặn…
- Động vật trên cạn cũng như dưới nước đều phong phú.
- Là nơi trồng cây công nghiệp và lương thực.
- Là nơi tập trung đông dân trên thế giới.
1.2.2. Tính chất nhiệt - ẩm [1, 2]
a. Nhiệt độ
Chế độ nhiệt của khí hậu thay đổi đáng kể theo vùng. Nhiệt độ không khí
trung bình trong năm ở Hà Nội là 23,50C, ở thành phố Hồ Chí Minh là 270C.

18


Nhiệt độ cực đại tuyệt đối ở Hà Nội là 42,8 0C và ở thành phố Hồ Chí Minh là
400C. Biên độ biến đổi nhiệt độ lớn nhất trong ngày quan sát thấy nhiệt độ có
thể đạt 200C ở Tây Bắc, ở miền Nam thường dưới 100C.

b. Độ ẩm
Do ảnh hưởng của chế độ gió mùa, mưa ở nước ta cũng phân theo mùa.
Lượng mưa trung bình cả nước hàng năm vào khoảng 1800 mm. Thời tiết trên
đây làm cho độ ẩm không khí của nước ta khá cao. Ở miền Bắc, độ ẩm tương
đối trung bình tháng 81 – 88 %, có đến gần nửa thời gian độ ẩm cao hơn 90%.
Ở miền Nam có mùa khô rõ rệt hơn, độ ẩm tương đối trung bình năm có giá
trị 75%. Ở miền Bắc khi trời nồm hoặc có mưa phùn thì độ ẩm tương đối có
thể cao hơn 95%.
Những đặc điểm trên đây chứng tỏ nước ta có một khí hậu nhiệt đới ẩm
gió mùa rất đặc thù, do đó có những mặt rất thuận lợi đồng thời cũng có
những mặt rất khắc nghiệt gây ra nhiều khó khăn cho con người.
c. Quy luật biến thiên của nhiệt độ và độ ẩm không khí.
Do có quy luật tự quay của quả đất và quy luật quả đất quay quanh mặt
trời, cho nên các yếu tố khí tượng như: nắng, mưa, gió, bão… đều biến thiên
theo một quy luật nhất định. Ở đây ta chỉ nghiên cứu hai yếu tố chính:
- Nhiệt độ
- Độ ẩm không khí
Để dễ dàng hiểu được quy luật đó cần hiểu được định nghĩa về không khí
bão hòa hơi nước, độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm tương đối, điểm sương và mối quan
hệ giữa chúng, quy luật biến thiên nhiệt độ không khí.
* Không khí bão hòa hơi nước.
Trong không khí, với một nhiệt độ nhất định, mỗi m3 hơi không khí chỉ
chứa được một lượng nước tối đa. Do vậy gọi là không khí bão hòa hơi nước.

19


Nhiệt độ càng tăng thì lượng hơi nước để bão hòa trong 1m3 không khí và
ngược lại.
Thông thường, hơi nước chứa trong 1m3 không khí thường ít hơn lượng

hơi nước bão hòa. Do vậy người ta dùng danh từ “ độ ẩm tuyệt đối ” để chỉ
lượng hơi nước có thực đó.
* Độ ẩm tuyệt đối.
Là lượng hơi nước có thực trong 1 đơn vị thể tích không khí ở một nhiệt
độ và áp suất nào đó, đơn vị đo là g/m3. Nhưng ở mỗi nhiệt độ khác nhau có
thể là khô ướt hay khô ráo gọi là độ ẩm tương đối.
* Độ ẩm tương đối.
Là tỉ số của lượng hơi nước có trong 1 thể tích không khí và lượng hơi
nước bão hòa trong cùng một thể tích và nhiệt độ. RH = e . 100% / E.
Giữa độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm tương đối và nhiệt độ có mối quan hệ chặt
chẽ với nhau:
+ Khi nhiệt độ không đổi, nếu độ ẩm tuyệt đối càng lớn thì độ ẩm tương đối
càng lớn và ngược lại.
+ Khi độ ẩm tuyệt đối không đổi, nếu nhiệt độ càng cao thì độ ẩm tương đối
càng bé, ngược lại nếu nhiệt độ càng thấp thì độ ẩm tương đối càng lớn.
→ Trong trường hợp độ ẩm tuyệt đối không đổi nhưng nếu nhiệt độ giảm thì
độ ẩm tương đối tăng dần, cuối cùng đạt đến trạng thái bão hòa.
+ Ở nhiệt độ mà hơi nước trong không khí đạt tới bão hòa gọi là nhiệt độ
điểm sương ( điểm sương ).
* Quy luật biến thiên nhiệt độ không khí.
Không khí nóng lên và lạnh đi phụ thuộc chủ yếu vào mặt đất và mặt
nước mà nó tiếp xúc còn mặt trời thì ít hơn.

20


Mặt đất, mặt nước truyền nhiệt cho không khí bằng dẫn nhiệt và bức xạ.
Hàng ngày biến thiên của nhiệt độ không khí gần trùng với mặt đất, và sự
biến thiên này ta có thể thay đổi được theo ý mình.

1.3. Khí hậu - vi khí hậu
1.3.1. Khái niệm [1, 18]
Khí hậu bao gồm các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, áp suất khí
quyển, gió, các hiện tượng xảy ra trong khí quyển và nhiều yếu tố khí tượng
khác trong khoảng thời gian dài ở một vùng, miền xác định.
1.3.2. Phân loại [1, 10]
Theo quan điểm kỹ thuật, khí hậu kỹ thuật gồm: đại khí hậu, khí hậu
vùng, vi khí hậu và ẩn khí hậu.
Đại khí hậu là khí hậu trên một phạm vi lớn về không gian, vị trí địa lí.
Ví dụ: Nước ta có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa ven biển.
Khí hậu vùng là khí hậu bị chi phối bởi các yếu tố địa hình. Độ cao so với
mặt nước biển, thung lũng, nền đất đá khác nhau, thảm thực vật… là những
yếu tố quan trọng tạo nên sự khác biệt giữa khí hậu các vùng với nhau.
Vi khí hậu là khí hậu trong một phạm vi hẹp so với khí hậu sát cạnh nó.
Ví dụ: Khí hậu nhà ở là vi khí hậu so với môi trường bên ngoài.
Ẩn khí hậu là khí hậu bên trong một vi môi trường, nó bị chi phối chủ yếu
bởi quá trình hoạt động (lý hóa sinh) của bản thân vật chất bên trong vi môi
trường.
1.3.3. Tính chất, đặc điểm [2, 4, 7]
Nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm độc đáo với các hình thái khí
hậu cục bộ phong phú dọc theo từ Bắc vào Nam.
Xét theo vùng thì Việt Nam có bốn vùng khí hậu chủ yếu, bao gồm: khí
hậu miền Bắc, khí hậu miền Nam, miền Trung và duyên hải Nam Trung Bộ.

21


+ Khí hậu miền Bắc: có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa với bốn mùa xuân,
hạ, thu, đông rõ rệt. Mùa xuân bắt đầu từ tháng 2 đến gần hết tháng 4 và là
mùa đẹp nhất trong năm. Mùa hè từ tháng 4 đến tháng 9, vào mùa này thì

nhiệt độ trong ngày khá nóng và mưa nhiều. Tháng nóng nhất thường vào
tháng 6, tháng 5 đến tháng 8 là tháng có lượng mưa nhiều nhất trong năm.
Mùa thu chỉ trong 2 tháng tháng 9 và tháng 10. Miền Bắc mùa thu rất đẹp trời
trong xanh và không khí mát mẻ. Mùa đông thường vào tháng 11 đến tháng 2
năm sau, mùa đông khí hậu lạnh và hanh khô.
+ Khí hậu miền Trung: Được chia làm 2 vùng khí hậu:
- Vùng Bắc Trung Bộ do có đèo Hải Vân và ảnh hưởng gió mùa Đông
Bắc cộng thêm dãy núi Trường Sơn tương đối cao ở phía Tây nên vùng này
thường lạnh và kèm theo mưa nhiều.Mùa hè do không có hơi nước nên gió
mùa Tây Nam gây ra thời tiết khô nóng (to >40oC), độ ẩm không khí thấp do
có gió Lào.
- Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ là vùng đồng bằng ven biển Nam
Trung Bộ đèo Hải Vân nên nóng quanh năm.
+ Khí hậu miền Nam: Miền Nam nước ta gồm khu vực Tây Nguyên và
Nam Bộ, có khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình với 2 mùa rõ rệt mùa khô và
mùa mưa. Quanh năm, nhiệt độ miền này không cao và khí hậu ít biến động
nhiều trong năm.
Vi khí hậu cũng như khí hậu đều bao gồm các yếu tố lí học như nhiệt độ,
độ ẩm, áp suất khí quyển, bức xạ nhiệt và vận tốc chuyển động của không
khí... Vi khí hậu xét trong một phạm vi nhỏ như phòng ở, công trình... Ngoài
tác động của nhân tố trên nó còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố do con người
tạo nên như giải pháp kiến trúc, cây cối, ao hồ, kết cấu ngăn che...
Ví dụ: xét ảnh hưởng của vi khí hậu trong phòng với quá trình sản xuất.

22


+ Nhiệt độ không khí: nhiệt độ phù hợp sẽ tăng năng suất lao động và chất
lượng sản phẩm tùy tình hình sản xuất và yêu cầu vi khí hậu khác nhau.
Ví dụ: Ngành bánh kẹo: cần nhiệt độ thấp (7 - 80C → sôcola).

Ngành dệt: không thấp hơn 200C, không cao hơn 300C.
Ngành thực phẩm (thịt, sữa): nhiệt độ cao làm ôi, thiu...
+ Độ ẩm: Độ ẩm thấp làm tăng quá trình bốc hơi nước trên bề mặt sản
phẩm, có khi gây nứt nẻ, giòn vỡ.
Độ ẩm cao → nấm mốc, bánh kẹo chảy nước.
Độ ẩm cao → giảm cách điện trong máy móc điện tử.
+ Tốc độ gió: vận tốc gió lớn → ảnh hưởng đến thao tác công việc

1.4. Các yếu tố tác động lên vi môi trƣờng khí quyển
1.4.1. Vai trò của kỹ thuật bao ngăn vi môi trƣờng khí quyển
Với một vi môi trường đang xét thì yếu tố ngăn cách có vai trò quan
trọng: Bảo vệ môi trường trong vi môi trường đang xét khỏi các yếu tố tác
động từ bên ngoài, giới hạn một môi trường để nghiên cứu, điều khiển được
thấm và khuếch tán khí, trao đổi nhiệt qua vách ngăn với đại môi trường khí
quyển.
Nội dung nghiên cứu của khóa luận chọn vi môi trường khí quyển có
vật liệu ngăn cách là màng polime kín khí.
1.4.2. Sự tƣơng tác của vi môi trƣờng và đại môi trƣờng khí quyển
Môi trường bên ngoài ảnh hưởng lớn đến vi môi trường. Màng polime có
khả năng ngăn cách khí, độ ẩm của vi môi trường và môi trường bên ngoài rất
tốt nhưng yếu tố nhiệt độ thì lại khác. Nếu nhiệt độ ngoài môi trường tăng thì
nhiệt độ trong vi môi trường cũng tăng và ngược lại. Còn thông số áp suất thì
có thể coi là hằng số và luôn bằng một atmosphe.
1.4.3. Ẩn khí hậu trong vi môi trƣờng khí quyển [1, 6, 7]

23


Ẩn khí hậu là khí hậu bên trong một vi môi trường, nó bị chi phối chủ yếu
bởi quá trình lý hóa sinh của bản thân vật chất bên trong vi môi trường.

Ở đây chỉ quan tâm đến nhiệt độ không khí và độ ẩm trong vi môi trường.
Nhiệt độ và độ ẩm trong vi môi trường tác động trực tiếp đến chất lượng sản
phẩm hay đến sinh vật tồn tại trong vi môi trường. Ví dụ trong bảo quản gạo,
nhiệt độ và độ ẩm cao là tác nhân quan trọng gây nên các quá trình biến đổi
làm tổn thất chất dinh dưỡng có trong gạo, là nguyên nhân chủ yếu làm suy
giảm giá trị dinh dưỡng của gạo. Khi nhiệt độ và độ ẩm được duy trì ổn định,
sẽ ngăn chặn được nhiều quá trình sinh hóa có hại.
1.4.4. Tác động của sinh vật đối với vi môi trƣờng khí quyển [19]
Trong vi môi trường sinh vật cũng là một nhân tố quan trọng mà chúng ta
phải nhắc tới. Sinh vật có thể là đã có trong vi môi trường cũng có thể là tùy
vào môi trường mà sinh vật có thể sinh sôi và phát triển. Tác động của yếu tố
sinh học tới vi môi trường khí quyển được chia làm hai loại: có hại và không
có hại. Có hại ví dụ như chuột gặm nhấm làm hỏng vách ngăn. Vi sinh vật, vi
khuẩn, nấm mốc là loại có kích thước nhỏ, với khí hậu nhiệt đới ở nước ta
chúng phát triển nhanh, có hại trực tiếp lên chất lượng sản phẩm. Điều tiết
được các tính chất của vi môi trường khí quyển ta có thể kiểm soát được các
sinh vật có hại này. Sinh vật có lợi như các vi sinh vật tham gia vào quá trình
tạo mùn, phân hủy rác thải hoặc làm sạch môi trường…

24


Chƣơng 2.
THỰC NGHIỆM

2.1. Xây dựng môi trƣờng
2.1.1. Vật tƣ, hóa chất thiết bị
2.1.1.1. Vật tƣ
- Màng PVC có độ dày 0,5 mm tạo hình lập phương có thể tích 100 lít.
- Bao chất liệu polime polivinylclorua.

- Ống nhựa PVC tạo khung hình lập phương.
- Keo gián ống PVC.
- Van thông.
2.1.1.2. Hóa chất
- Chất khử oxy (hỗn hợp oxit và kim loại như Al, Ca, Fe, Zn, CaCO3….. ).
- Không khí.
- Nước.
- Than hoạt tính.
- Dung dịch NaCl 1M.
2.1.1.3. Thiết bị
- Xenxơ nhiệt độ, xenxơ độ ẩm.
- Máy đo oxy.
- Máy tính.
2.1.2. Tạo ranh giới vi môi trƣờng
Tạo hộp kín dạng hình lập phương bằng màng PVC có độ dày 0,5mm thể
tích 100 lít, mép dán bằng keo dán ống PVC có van thông với môi trường bên
ngoài (hình 2.1).

25