TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO GIỮA KÌMôn Hóa môi trường

Chủ đề:

CÁC HỢP CHẤT NOX TRONG KHÔNG KHÍ

1

THÀNH VIÊN NHÓM:

1. Nguyễn Thị ThuMai

2. Nguyễn Thu Hằng3. Hoàng Thị Hương4. Nguyễn Văn Trung

Mục Lục1. Tổng quan về hợp chất NOx...............................4

1.1 Khái niệm, công thức hóa học và các dạng tồn tại.....4

1.2 Nguồn phát sinh vào không khí........................5

1.2.1 Nguồn gốc tự nhiên................................5

1.2.2 Các nguồn gốc nhân tạo............................7

1.3 Sự chuyển hóa của nitơ trong không khí...............7

2. Một số hiện tượng ô nhiễm xảy ra trong không khí do NOx12

2.1.mưa axit............................................12

2.1.1..................................Khái niệm mưa axit12

2.1.2......................Nguồn gốc và cơ chế hình thành13

2.1.3.............................................Tác hại14

2.2.Sương mù quang hóa (photochemical smog).............17

2.2.1...........................................Khái niệm18

2.2.2...........................................Nguồn gốc18

2

Hà Nội, 26 tháng 11 năm 2013

2.2.3...................................Cơ chế hình thành19

2.2.4.............................................Tác hại20

2.3.Phá hủy tầng ozone..................................21

2.3.1...........................................khái quát21

2.3.2.....................................Cơ chế tác động23

2.4.Gia tăng hiệu ứng nhà kính (greenhouse effect)......24

3. Tác động của một số hợp chất NOx.......................25

3.1.NO..................................................25

3.2.NO2.................................................26

3.3.N2O.................................................27

4. Hiện trạng và khuynh hướng phát thải khí NOx...........27

4.1.Hiện trạng phát thải khí NOx trên thế giới..........27

4.1.1..................................Phát thải NOx ở Mỹ28

4.1.2.....Phát thải NOx tại khu vực kinh tế Châu Âu (EEA)29

4.1.3.........................Phát thải NOx ở Trung Quốc.31

4.2.Các tiêu chuẩn khí thải.............................31

4.3.Các biện pháp giảm phát thải Nox....................32

3

4.3.1.Biện pháp giảm phát thải NOx trong một số lĩnh vực:32

4.3.2........Kiểm soát phát thải NOx ở động cơ đốt trong.33

Tài Liệu Tham Khảo.......................................35

1. Tổng quan về hợp chất NOx1.1 Khái niệm, công thức hóa học và các dạng tồn tại

4

Liên kết giữa nitơ với oxi tạo ra các hợp chất NOx. Cáchợp chất của Nitơ bao gồm (theo hóa trị): Nitơ II Oxit –NO, Nitơ IV Oxit – NO2, Nitrô Oxit – N2O, ĐiNitơ TriOxit –N2O3, ĐiNitơ TetraOxit – N2O4, ĐiNitơ PentaOxit – N2O5

a) NOLà khí không màu hóa nâu trong không khí, không tan và

phản ứng với nước, không phản ứng với kiềm và dễ dàng hóahợp với oxi ở nhiệt độ thường, phản ứng với oxi hóa màunâu đỏ.

Công thức cấu tạo: N-O

Hình 1

b) N2O

Công thức cấu tạo:

Hình 2

Dạng khí, thường được gọi là khí cười, ở hạ tầng khíquyển thì N2O là một trong những oxit nitơ phổ biến nhất.Nó là một nguồn tạo ra NO trong tầng đối lưu, và bình lưunơi có oxi nguyên tử tạo ra do sự phân li quang hóa củaO3:

N2O + O →2NO

Trong không khí tự nhiên thường có 0.25ppm N2O

5

c) NO2Dạng khí, tồn tại trong tự nhiên từ các hoạt động công

nghiệp như đốt than, nhiên liệu, thối rữa xác động vật vàlà 1 loại gây hiệu ứng nhà kính- nguyên nhân gây ra hiệntượng nóng lên của Trái Đất.

NO2 có màu nâu, nặng hơn không khí, cómùi khó chịu và độc cócông thức cấu tạo:

Hình 3 công thức cấu tạo NO2

1.2 Nguồn phát sinh vào không khí

Theo tính toán:

5% của oxit nitơ được phát ra bởi các quá trình tựnhiên.

Quá trình công nghiệp phát ra 32%

Vận chuyển xe cộ chịu trách nhiệm về 43%.

1.2.1 Nguồn gốc tự nhiên

Ô nhiễm do hoạt động của núi lửa: Hoạt động của núi lửa phun ramột lượng khổng lồ các chất ô nhiễm trong đó có NOx ( chủ yếu làN2O, NO)

6

Hình 4: Núi lửa phun trào

Ô nhiễm do cháy rừng: cháy rừng do các nguyên nhân tựnhiện cũng như các hoạt động thiếu ý thức của con người,chất ô nhiễm như khói, bụi, khí SOx NOx, CO...

Hình 5: Cháy rừng

Ô nhiễm do phân hủy các chất hữu cơ trong tự nhiên: Do quá trìnhlên men các chất hữu cơ khu vực bãi rác, đầm lầy, xácđộng vật..

Hình 6: Đầm lầy

7

1.2.2 Các nguồn gốc nhân tạo

Khí thải từ các hoạt động giao thông Ô nhiễm do sản xuất công nghiệp: các nhà máy sản

xuất hóa chất, sản xuất giấy, luyện kim loại, nhà máynhiệt điện (sử dụng các nhiên liệu than, dầu …)

Hoạt động nông nghiệp: sử dụng phân bón, phunthuốc trừ sâu diệt cỏ…

Hình 7. ô nhiễm do hoạt động của con người

1.3 Sự chuyển hóa của nitơ trong không khí

Sự chuyển hóa của các hợp chất nito trong không khí làmột phần trong vòng tuần hoàn nitơ

8

Hình 8. Vòng tuần hoàn NitơKhí nitơ, chỉ phản ứng hóa học ở những điều kiện nhất

định. Hầu hết các sinh vật đều không thể sử dụng nitơtrong không khí, chỉ sử dụng nitơ ở dưới dạng nitrat(NO3-) hoặc nitrit (NO2-). Nếu không có nitơ, thì proteinvà acid nucleic không thể được tổng hợp trong cơ thể độngvật, thực vật cũng như con người.

Các quá trình chính trong chu trình tuần hoàn nitơ:Cố định nitơ: Nitơ được các vi khuẩn cố định nitơ, thường

sống trên nốt sần rễ cây họ đậu, chuyển nitơ ở dạng khísang dạng NO3-. Ammon hóa: các vi khuẩn phân hủy sẽ phânhủy các acid amin từ xác chết động vật và thực vật đểgiải phóng NH4OH.

9

 Nitrat hóa: các vi khuẩn hóa tổng hợp sẽ oxi hóa NH4OH đểtạo thành nitrat và nitrit, năng lượng được giải phóng sẽgiúp phản ứng giữa oxy và nitơ trong không khí để tạothành nitrat.

Khử nitrat hóa: các vi khuẩn kỵ khí phá vỡ các nitrat,giải phóng nitơ trở lại vào khí quyển.

Một vài tác động gay gắt nhất của con người vào chu trình tuần hoànnitơ :

Sử dụng phân bón đạm để tăng năng suất cho các vụ mùa,làm tăng tốc độ khử nitrit và làm nitrat đi vào nướcngầm. Lượng nitơ tăng trong hệ thống nước ngầm cuối cùngcũng chảy ra sông, suối, hồ, và cửa sông. Tại đây, có thểsinh ra hiện tượng phú dưỡng hóa. Làm tăng sự lắng đọngnitơ không khí vì cháy rừng và đốt cháy nhiên liệu. Cả 2quá trình này đều giải phóng các dạng nitơ rắn ở trạngthái bụi.

Chăn nuôi gia súc: Gia súc đã thải vào môi trường một lượnglớn ammoniac (NH3) qua chất thải của chúng. NH3 sẽ thấmdần vào đất, nước ngầm và lan truyền sang các khu vựckhác do nước chảy tràn.

Chất thải và nước thải từ các quá trình sản xuất.Vòng đời của các hợp chất NOx trong không khí ảnh hưởng

đến tính chất hóa học của các thành phần khí quyển khác

10

Hình 9. Vòng đời của các hợp chất NOx

Sự chuyển hóa của các hợp chất NOx được thông qua bởicác quá trình oxy hóa của NO và NO2 để tạo thành axitnitrơ, axit nitric, N2O5, các hợp chất PAN… Đồng thời làsự chuyển hóa qua lại giữa các hợp chất được mô tả như sơđồ trên:

Quá trình oxy hóa hóa học khí quyển của NO đến NO2 xảyra nhanh chóng,

chủ yếu thông qua phản ứng với ozone:

O3 + NO à NO2 + O2

Nhưng sự chuyển đổi NO đến NO2 bị hạn chế bởi sự phânly nhanh chóng của

NO2 thành NO:

11

NO2 + O + hv à NO + O2

Một con đường nhỏ cho NO là phản ứng với OH để tạothành axit nitơ (HONO). Thời gian phân ly của HONO từ (10- 20 phút) thành NO và OH.

HONO cũng có thể được hình thành bởi một phản ứng khôngđồng nhất của NO, NO2 và hơi nước. Theo nghiên cứu của D.Perner and U. Platt, Geophys Res. Lett. i5 (1979) 917 -920 xác nhận sự xuất hiện của phản ứng này trong khôngkhí ô nhiễm, nơi nó có thể cung cấp một nguồn quan trọngcủa các gốc OH.

Quá trình oxy hóa của NO2:

Loại bỏ của NO2 là chủ yếu thông qua hình thành acidnitric. Trong ánh sáng ban ngày này xảy ra do phản ứngvới OH:

OH + NO2 + M à HONO2 + M

Tốc độ phản ứng trên phụ thuộc vào nồng độ OH được tạora từ quang hóa. Chuyển đổi NO2 thành axit nitric cũngcó thể xảy ra thông qua phản ứng với O3:

NO2 + O3 → NO3 + O2

Sản phẩm ban đầu NO3 tạo nitơ pentoxide trong phản ứngthuận nghịch:

NO2 + NO3 + M à N2O5 + M

N2O5 phản ứng không đồng nhất với nước ở dạng lỏng đểtạo thành HNO3. Hiệu quả của quá trình này được giảm thiểutrong ban ngày do các quá trình gỡ bỏ thay thế choNO3 ,tức là phản ứng với NO để thành NO2:

12

NO3 + NO → 2NO2

Và quang phân để cung cấp cho NO hoặc NO2 :NO3 + hv → NO + O2

→ NO2 + OQuang phân NO3 trong hai phản ứng này là rất nhanh (chu

kỳ bán rã 10% s trong ánh sáng mặt trời) và quá trình nàychiếm ưu thế NO3 mất trong ánh sáng ban ngày, trừ nhữngtrường hợp nồng độ [NO] và [NO2 ] cao

Hình thành các nitrat hữu cơ và axit peroxyperoxynitric cũng là con đường phản ứng đáng kể cho khôngkhí ví dụ:

CH3CO.O2 + NO2 + M à CH3COO2NO2 (Pan) + M

HO2 + NO2 à HO2NO2

(PAN) là ổn định hơn (chu kỳ bán rã ~ 1 giờ)

Kết thúc vòng đời của các hợp chất NOx được hấp thụ tạimặt đất thông qua hai con đường là lắng đọng khô và lắngđọng ướt. Lắng đọng khô khi các hợp chất Nitơ kết hợp vớihạt bụi hoặc sol khí và rơi xuống bề mặt đất bởi trọnglực. Lắng đọng ướt khi các hợp chất Nitơ chủ yếu rơixuống theo các cơn mưa hoặc sương mù

13

2. Một số hiện tượng ô nhiễm xảy ra trong không khí doNOx2.1. mưa axit2.1.1. Khái niệm mưa axit

Trong khí quyển luôn tồn tại các chất khí gốc axit nhưSOx và NOx. Dưới tác động của bức xạ mặt trời, các chấtkhí dễ hòa tan này phản ứng với hơi nước tạo thành cácaxit mạnh như axit sunfuric và nitric. Trong khí quyển,

14

các axit này tồn tại dưới dạng sol khí cùng với mây, khixảy ra mưa, các axit này rơi cùng với hạt mưa xuống đất.Vì vậy, nước mưa trong tự nhiên đều chưa một lượng axitnhất định.

Trong hóa học, độ axit hoặc độ kiềm của một chất thườngđược biểu hiện bằng một đại lượng gọi là thông số pH. Cácchất có pH < 7 có tính axit, giá trị này càng nhỏ thìtính axit càng mạnh. Hiện vẫn còn nhiều tranh cãi trongviệc xác định trị số pH giới hạn để định nghĩa mưa axit.Theo định nghĩa của Ủy ban Kinh tế châu Âu (ECE), mưa cóchứa các axit (H2SO4 và HNO3) với pH < 5,5 là mưa axit.Tuy vây, quy định về giá trị giới hạn của pH ứng với mưaaxit ở những nước khác nhau có khác nhau, ví dụ ở Mỹ quyđịnh mưa axit là những trận mưa có pH =< 5.0, còn ở Ấnđộ, Indonesia, Hàn Quốc, Thái Lan, thì chỉ tiêu tương ứngvới pH =< 5.6. Hiện nay người ta đều thống nhất lấy giátrị pH = 5,6 (là giá trị pH của dung dịch axit cacbonicbão hòa trong nước cất) làm giới hạn để định nghĩa mưaaxit. Theo đó, tất cả những cơn mưa có độ pH đo được <5,6 đều được xem là mưa axit.

2.1.2. Nguồn gốc và cơ chế hình thành

Mưa axit tự nhiên chắc chắn có từ xa xưa, là hậu quảcủa vụ phun trào núi lửa, còn ngày nay, mưa axit là hậuquả của sự phát thải quá nhiều vào bầu khí quyển các khíSOx và NOx, đặc biệt từ sự đốt cháy không hoàn toàn cácnhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ… Mưa axit lầnđầu tiên được nhà khoa học Robert Angus Smith, người Anh

15

ghi nhận tại Anh vào năm 1872 qua việc quan sát hiệntượng các công trình bằng đá và gạch bị mưa ăn mòn. Nhưngđến tận thời kỳ 1959 – 1961, mưa axit mới gây được ranhiều thảm họa liên quan đến môi trường và sức khỏe conngười. Hiên nay, nhiều nhà khoa học vẫn đang tiếp tụcnghiên cứu để tìm ra cơ chế hóa học của hiện tượng này vàđã biết chắc chắn rằng, một trong những nguồn gốc của mưaaxit là khí Nito đioxit (NO2) tạo thành từ các quá trìnhphản ứng trong các công nghiệp nhà máy nhiệt điện, cácống xả khói của các nhà máy công nghiệp, các phương tiệngiao thông… Những phản ứng hóa học chính của quá trìnhhình thành axit HNO3 trong nước mưa tạo thành mưa axit cóthể được biểu diễn đơn giản như sau:

NO + O3 → NO2 + O2

O + NO2 + M → NO3 + MNO2 + NO3 → N2O5

N2O5 + H2O → 2HNO3

Trong tầng bình lưu, NO, NO2 cũng có thể phản ứng vớigốc OH- để tạo thành:

NO + OH- → HNO2

NO2 + OH- → HNO3

Các phản ứng trên được xúc tác bởi ion Mg2+, NH4

+, Fe2+, …có mặt trong không khí, đặc biệt là không khí bị ô nhiễmnặng.

Khi lượng mưa trung bình là 600 mm/năm với pH = 4,2, tacó thể thấy trong nước mưa chứa một lượng tương đương1,8gHNO3/m2.năm. Trong các khí tạo nên mưa axit thì cácoxit nito chiếm 12%.

16

a) Trong thế kỷ XX, cùng với sự phát triển kinh tế - xãhội và sự bùng nổ về khoa học kỹ thuật, mức tiêudùng năng lượng của con người cũng ngày càng tănglên, làm cho lượng khí NO2, cũng giống như SO2, phátthải ra môi trường ngày càng nhiều và mức độ ô nhiễmcủa bầu khí quyển ngày càng tăng, do đó hiện tượngmưa axit xảy ra ngày càng thương xuyên hơn và trênđịa bàn càng rộng lớn hơn.

2.1.3. Tác hại

a) Rừng bị hủy diệtMưa axit làm tổn thương lá cây, phá hoại khả năng quang

hợp, lá bị vàng úa, rơi rụng. Mưa axit hòa tan chất dinhdưỡng trong đất, phá hoại sự cố định đạm của vi sinh vậtvà sự phân giải các chất hữu cơ, làm giảm độ phì và màumỡ của đất đai, hạn chế sự sinh trưởng của rễ cây, làmsuy giảm khả năng chống sâu bệnh và sâu hại.

“Lá phổi châu Âu” là các dải rừng lớn bên bờ sông đôngbị mưa axit tàn phá đã ảnh hưởng đến môi trường sinh tháicác nước Pháp, Đức, Thụy Sĩ. Toàn châu Âu có khoảng 14%rừng bị mưa axit phá hoại, riêng nước đức bị tàn phá tới50%.

Theo số liệu nghiên cứu thì trên toàn thế giới chỉriêng thiệt hại về gỗ do tác hại của mưa axit đã vượt quá10 tỷ USD

b) Axit hóa nước bề mặt và tác động đến hệ sinh vậtthủy sinh

b.1) Các tác động sinh thái của mưa axit được thấy rõnhất ở các thủy vực như sông suối, hồ, đầm lầy. Hồ và

17

suối trở nên có tính axit (pH giảm) khi nước và đất xungquanh không đủ khả năng trung hòa mưa axit. Ở những nơicó khả năng đệm thấp, mưa axit giải phóng nhôm từ đất vàohồ và suối; nhôm có độc tính cao đối với nhiều loài sinhvật dưới nước. (Lakes and streams become acidic (i.e., the pH value goesdown) when the water itself and its surrounding soil cannot buffer the acidrain enough to neutralize it. In areas where buffering capacity is low, acidrain releases aluminum from soils into lakes and streams; aluminum is highlytoxic to many species of aquatic organisms)

Ở Thụy Điển có khoảng 100.000 hồ nước, 22% đã bị axithóa ở mức độ khác nhau. 80% nước hồ ở miền Nam Nauy bịaxit hóa. Ở Canada có hơn 5 vạn hồ đang có nguy cơ biếnthành “hồ chết”. Ở Mỹ có 2,7% hồ bị axit hóa, có vùng bịaxit hóa lên tới 28-56%. Các chuyên gia môi trường Mỹ chorằng, trong vòng 20-50 năm tới, mức độ axit hóa các hồcủa toàn nước Mỹ sẽ tăng 5 – 10 lần hiện nay.

Hình 10. A lake in the Adirondacks which has been affected by aciddeposition

Acid rain is a by-product of our industrialized society. Air pollutioncombines with water in the atmosphere and falls to the earth as rain or snow.While many areas of New York State are not sensitive to the acidity because of

18

limestone deposits or soils which neutralize the acid, regions like theAdirondacks, Catskills, Hudson Highlands, Rensselaer Plateau and parts ofLong Island are particularly sensitive to acidic deposition. The soil andbedrock in these areas are not able to counteract the acid in the rain andsnow. Consequently, although most of the resource is healthy, some riversand lakes in these areas became acidified.

In the Adirondack region, acidic deposition has affected hundreds of lakesand thousands of miles of headwater streams. The diversity of life in theseacidic waters has been greatly reduced. Fish populations have been lost, andloons and otters have moved to other lakes where they can find food.

(based on New York State Department of Environmental Conservation)b.2) Mưa axit gây tổn hại đến các cá thể sinh vật thủy

sinh, làm giảm số lượng quần thể, suy giảm đa dạng sinhhọc. Một số loài động thực vật có khả năng chống chịunước có tính axit. Các loài khác không có khả năng sinhsống trong môi trường nước có tính axit sẽ bị hủy diệtkhi độ pH của nước giảm. Nhìn chung, con non của các loàinhạy cảm với môi trường sống hơn các con trưởng thành. ỞpH =5, hầu hết trứng cá không thể nở. Ở độ pH thấp hơn,một số cá thể cá trưởng thành cũng chết.

4000 hồ ở Thụy Điển và 1,3km2 diện tích mặt hồ ở Na Uy không còn cá.c) Sản lượng nông nghiệp bị suy giảm.Mưa axit làm cho lá cây bị hư hại, xuất hiện các vết

đốm, làm suy giảm tác dụng quang hợp, phá hoại các tổchức bên trong, làm mất chất đường, chất keo và các axitamin, làm cho cây khó mọc. Mưa axit còn ức chế việc phângiải các chất hữu cơ và cố định đạm trong đất, rửa trôi

19

các nguyên tố dinh dưỡng trong đất như Ca, Mg, K… làm chonghèo đất, sản lượng cây ngũ cốc giảm đi 30%.

Hiện nay, ở Mỹ, mưa axit gây thiệt hại 1 tỉ USD hàngnăm; còn ở Trung Quốc mỗi năm thiệt hại tới 5,3 triệu tấnlương thực.

Ngoài ra, mưa axit còn hòa tan các kim loại độc hạitrong đất đá như chì, thủy ngân, Cadimi, Nhôm…Cây nôngnghiệp hấp thụ chất hòa tan đó, tích tụ lại làm giảm giátrị sử dụng, thậm chí gây ngộ độc cho người và gia súckhi sử dụng nguồn lương thực làm thức ăn.

Hình 11. Cà chua bị hư hại do mưa axitd) Ăn mòn các vật liệu kiến trúcMưa axit đã phá hoại rất nhiều kiến trúc cổ. Thành cổ

Aten nổi tiếng, sân khấu ngoài trời của La Mã, bức tượngnhân sư của Ai Cập đều bị những trận mưa axit xâm thực.

Ở thành phố cổ Kracop (Ba Lan) có 6.000 kiến trúc cổ cógiá trị đang bị các trận mưa axit hủy hoại. Một số tượngthánh đã không còn mặt mũi , một số tượng khác chỉ còn làmột đống đá. Lăng Thai Chi của Ấn Độ, Đại Giác đườngthánh Paolo của Anh đã bị mưa axit phá hủy. Ngoài ra, mưaaxit còn làm tăng nhanh dộ ăn mòn đường ray xe lửa, cầu

20

bằng kim loại, nhà cao tầng, công trường, hầm mỏ, dây cápđiện… làm giảm tuổi thọ của chúng.

e) Làm tổn hại đến sức khỏe con ngườiMưa axit có thể gây ra các bệnh về hô hấp như hen xuyễn

hay viêm phổi, và khiến bệnh tình của các bệnh nhân ngàycàng trầm trọng hơn.

2.2. Sương mù quang hóa (photochemical smog)

Từ “smog” (tạm hiểu theo tiếng Việt là “sương khói”) làmột sự kết hợp của hai từ “smoke” và “fog”. Smog có thể chia thành hai loại – sương mù công nghiệp (industrial smog) và sương mù quang hóa (photochemical smog) .

Các cuộc cách mạng công nghiệp là nguyên nhân chính chosự gia tăng các chất ô nhiễm trong khí quyển hơn ba thế kỷ qua. Trước năm 1950 , phần lớn các ô nhiễm này đã đượctạo ra từ việc đốt than để phát điện , sưởi ấm không giannấu ăn, và vận chuyển. Trong những điều kiện khí tượng nhất định, khói và lưu huỳnh dioxide được sản xuất từ việc đốt than có thể kết hợp với sương mù để tạo ra sươngmù công nghiệp. Ở nồng độ cao, sương mù công nghiệp có thể cực kỳ độc hại cho con người và các sinh vật sống khác.

Ngày nay, việc sử dụng nhiên liệu sạch hơn (sạch hơn than đá) đã giảm đáng kể sự xuất hiện của khói công nghiệp trong các ngành công nghiệp. Tuy nhiên, việc đốt một lượng lớn nhiên liệu trong các phương tiện giao thôngtrong khu vực đô thị có thể tạo ra một vấn đề ô nhiễm không khí khác, được gọi là sương mù quang hóa . Sương mù

21

quang hóa là một tình trạng được phát triển khi các chất ô nhiễm chính, tức là các oxit nitơ và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi , tương tác dưới ánh sáng mặt trời để sản xuất một hỗn hợp của hàng trăm hóa chất độc hại khác nhau- gọi là chất gây ô nhiễm thứ cấp.

Một số các đặc tính của hai sương khói được liệt kê trongBảng dưới đây:

Đặc tínhSương mù công

nghiệpSương mù quang hóa

Nơi đầu tiênphát hiện

London Los Angeles

Chất ô nhiễm sơ cấp

Oxit lưu huỳnh, bụi

Ozone, oxit nito, hidrocacbon, CO, các gốc tự do

Nguồn sơ cấp

Đốt cháy nhiên liệu trong công nghiệp và hộ gia đình (than, dầu mỏ)

Đốt cháy nhiên liệu trong giao thông

Tác động đến conngười

Phổi, họng Mắt, họng

Thời gian diễn ra mạnh nhất

Mùa đông, đặc biệt là lúc sáng sớm

Mùa hè, buổi trưa

22

Trong bài báo cáo này, chúng ta chỉ đề cập đến sương mùquang hóa do có sự góp mặt của các oxit nitơ.

2.2.1. Khái niệm

Sương mù quang hóa được định nghĩa là hỗn hợp các chất ô nhiễm gây ra bởi sự tương tác giữa các oxit nito và cáchợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) với bức xạ mặt trời. (Photochemical smog is a mixture of pollutants that are formed when nitrogen oxides and volatile organic compounds (VOCs) react to sunlight, creating a brown haze above cities). Nó có xu hướng xảy ra nhiều hơn vào mùa hè, vì khi đó lượng ánh sáng mặt trời chiếu xuống trái đất là lớn nhất.

Hình 12. Photochemical smog in the Los Angeles area.

(Source: United States Geological Survey)

2.2.2. Nguồn gốc

a) Nguồn gốc tự nhiên (Biogenic Sources)

Trong tự nhiên, các hiện tượng cháy rừng, sét, các hoạtđộng của vi sinh vật trong đất tạo ra các oxit nito. Các hợp chất VOC được tạo thành từ các sự bay hơi của các hợpchất trong tự nhiên (vd như tecpen), đó là các hidrocacbon trong dầu mà làm chúng có thể cháy.

23

b) Nguồn gốc nhân tạo (Anthropogenic Sources)

Các Nito oxit được sinh ra chủ yếu từ sự đốt cháy nhiênliệu hóa thạch, đặc biệt là trong các trạm năng lượng và các phương tiện giao thông. Các hợp chất VOC được tạo thành từ sự đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch, từ dung môi chứa các chất hữu cơ dễ bay hơi. Ở Adelaide năm 2000, ước tính 66% lượng khí NOx được thải ratừ các phương tiện giao thông, và hơn 20% được thải ra từviệc đốt cháy nhiên liệu. Các phương tiện giao thông đónggóp 44% lượng thải VOC; phát thải bề mặt bao gồm xăng dầuvà dung môi hữu cơ dễ bay hơi đóng góp 33%. (Theo Cơ quanbảo vệ môi trường Nam Australia)

2.2.3. Cơ chế hình thành

Dựa vào các nghiên cứu,người ta đã có thể kết luận rằngsương mù quang hóa được tổng hợp từ NO, NO2, HNO3, CO, cácnitrat hữu cơ (PAN), O3 và các chất oxy hóa quang hóa. Vì thế cơ chế hình thành nên sương mù quang hóa cũng là cơ chế hình thành nên các hợp chất trên, đồng thời đó là cácđiều kiện khiến các hợp chất này có thể tồn tại trong khíquyển. Trong điều kiện thích hợp, các hợp chất tham gia vào sự hình thành sương mù quang hóa có thể tạo thành cáchạt nhân hình thành nên aerosols.

Sự quang phân của NO2 khởi đầu cho sự hình thành sương mù quang hóa. NO - dạng chiếm ưu thế (về lượng) của NOx, phản ứng với O2 để tạo thành NO2. Lượng nhỏ NO2 này gây racác phản ứng tiếp theo thông qua sự phân hủy của nó, hìnhthành nên chu trình quang phân NO2.

24

NO2 + hv → NO + O

Ở đây hv kí hiệu cho một photon năng lượng bị hấp thụ bởi nitơ oxit, gây ra sự phân hủy NO2 thành NO và O.

Nguyên tử oxy được giải phóng phản ứng với phân tử O2 để tạo ra ozon

O + O2 + M → O3 + M

M là một phân tử thứ ba (thông thường là O2 hay N2 vì chúng có nhiều trong không khí) hấp thụ năng lượng thừa từ phản ứng để ngăn chặn phản ứng phân hủy O3 thành O và O2.

Ozon sinh ra phản ứng với phân tử NO để tái sản sinh ra NO2 và phân tử O2.

NO + O3 → NO2 + O2

Khi tỉ lệ giữa NO2 và NO lớn hơn 3 thì phản ứng hình thành ozon là phản ứng chủ đạo. Nếu tỉ lệ này nhỏ hơn 3 thì phản ứng phân hủy ozon giữ vai trò chủ đạo và giữ chonồng độ ozon dưới mức nguy hại.

Phản ứng của hidrocacbon với NO và O2 sản sinh ra NO2

cũng xảy ra dưới ánh sáng mặt trời, làm tăng tỉ lệ giữaNO2 và NO.

NO2, O2 và hydrocarbon phản ứng với nhau dưới điều kiện ánh sáng mặt trời sản sinh ra peroxyacetylnitrate (CH3CO-OO-NO2)

NO2 + O2 + hydrocarbons → CH3CO-OO-NO2

2.2.4. Tác hại

25

a) Tác động lên sức khỏe của con người

Sương mù quang hóa được đặc trưng bởi hàm lượng O3 cao trong không khí. Nồng độ ozon thấp ở tầng không khí gần mặt đất có thể làm cay mắt, mũi và cổ họng. Khi sương mù tăng lên, nó có thể gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe nghiêm trọng hơn như:

- Hen xuyễn, viêm phế quản, ho và tức ngực

- Làm tăng sự nhạy cảm đối với các lây nhiễm về đường hô hấp

- Làm giảm chức năng của phổi.

Ôxy là chất khí duy trì sự sống (nếu trong khí thở có ít hơn 15% ôxy thì cơ thể đã có thể chết ngạt), nhưng ôzôn lại là khí độc hại. Ôzôn gây phù phổi nặng, làm co thắt và tê liệt đường hô hấp khiến người bệnh không có phản ứng khi có các dị vật lọt vào. Vì vậy, khi tiếp xúc lâu dài với ôzôn sẽ có nguy cơ bị tích tụ các dị vật trong phế quản và phổi, là điều kiện có khả năng dẫn đến ung thư.

Việc tiếp xúc với sương mù quang hóa trong thời gian dài thậm chí có thể gây tổn thương các mô phổi, gây ra sựsớm lão hóa ở phổi, và góp phần gây ra bệnh phổi mãn tính. Trẻ em, thanh niên và người lớn mà có chức năng phổi yếu được xem như những người có nguy cơ cao.

Sương mù hình thành trong điều kiện khí hậu ở những nước hay thành phố có nền công nghiệp phát triển - tức ở đó không khí đã bị ô nhiễm nặng. Tuy nhiên, tồi tệ hơn

26

trong thời tiết ấm và có ánh nắng khi mà dòng không khí bên trên đủ ấm cản trở sự lưu thông thẳng đứng. Nó đặc biệt phổ biến ở những vùng trũng được bao quanh bởi nhữngđồi núi. Nó thường tồn tại trong những khoảng thời gian dài ở những thành phố có dân cư tập trung cao hay khu vựcđô thị như các thành phố London, New York, Los Angeles, Mexico, Houston, Toronto, Athens, Beijing, Hong Kong, Randstad hay vùng Rurh và nó có thể đạt đến mức nguy hiểm.

Trong lịch sử đã có những việc xảy ra đột ngột giết chết hàng trăm người trong một thành phố

Hoa Kỳ: 30-31 tháng 10 năm 1948, Donora - PA: 20 người chết, 600 người phải nhập viện, hàng ngàn người chịu ảnh hưởng. Tháng 10 năm 1953 tại New York sương mù đã giết khoảng từ 170 đến 260 người. Tháng 9 năm 1954 ở Los Angeles: lượng sương dày đã làm đóng cửa các trường học, các họat động công nghiệp bị ngưng lại trong cả tháng. Cũng tại New York, năm 1963 có 200 người chết và năm 1966là 169 người chết vì ảnh hưởng của sương mù quang hóa.

Thành phố Bắc Kinh chìm trong sương mù, nhiều chuyến bay đã bị hủy, đóng cửa các tuyến quốc lộ chính nối với thủ đô, nhiều người dân đã chọn các phương tiện công cộngthay vì tự lái xe, các cơ quan khí tượng đã khuyến cáo người già và trẻ em nên ở trong nhà để tránh bệnh về đường hô hấp.

b) Tác động lên thực vật và các loại vật chất

27

Các cây trồng cũng như những loài thực vật nhạy cảm khác thì bị gây hại nhiều hơn là sức khỏe của con nguời ởnồng độ ozon thấp. Một vài loại cây như thuốc lá, rau bina, cà chua và đậu đốm (pinto beans) là những lọai nhạycảm với ozon. Những lá cây trong khu vực có sương mù quang hóa xuất hiện những đốm màu nâu trên bề mặt lá sau đó chuyển sang màu vàng. Lớp ozon ở tầng mặt đất có thể hủy họai lá cây, làm giảm sự phát triển, khả năng sinh sản và quá trình sinh sản. Nó có thể gây ra sự mất khả năng tự vệ trước các lọai côn trùng cũng như bệnh tật và thậm chí còn gây chết cây.

Đối với các loại vật liệu: ozon dễ dàng phản ứng với những loại vật liệu hữu cơ, làm tăng sự hủy họai ở cao su, tơ sợi, nilong, sơn và thuốc nhuộm.

2.3. Phá hủy tầng ozone2.3.1. khái quát

Ozone hấp thụ phần lớn tia cực tím (UV) có hại của bứcxạ Mặt Trời không cho xuyên qua bầu khí quyển Trái Đất,giúp bảo vệ Trái Đất

hn + O3 ® O2 + O

Trong quá trình phát triển, con người thải ra lượng lớnkhí nhà kính trong đó có Nito oxitàtầng ozone bị bàomỏng, nguy hại tới SV

28

Hình 13. Lỗ thủng ôzôn lớn nhất ở Nam Cực từ trước đến nay (tháng 9năm 2000)

Theo A.R. Ravishankara thuộc Ban quản lí Khí quyển vàHải dương Mỹ, cho biết hiện tại N2O là khí thải làm phânhủy tầng ozone nghiêm trọng nhất. Do N2O có khả năng làmsuy yếu O3 tương đương CFC nhưng tác động phá hủy nhiềuhơn vì nguồn sản sinh chúng quá phong phú. Mỗi năm cókhoảng 10 triệu tấn N2O bị thải ra môi trường, tương đươnghơn 1 triệu tấn CFC các loại tại điểm thải cao nhất.Trong khi đó “Thời gian tồn tại của nitơ oxit là khoảng100 năm, tương đương với nhiều hợp chất CFC” (R.Ravishankara, cán bộ Cơ quan quản lý Khí hậu và Đại dương Quốc gia tạiColorado, Mĩ)

29

Hình 14. Bón phân gốc nitơ Hình 15. Khí thải từ máy

bay, tạo lượng lớn Nox trên tầng bìnhlưu

Theo “United Nations Food and Agriculture Organization,Livestock's Long Shadow: Environmental Issues andOptions, Table 3.3 retrieved 29 Jun 2009

2.3.2. Cơ chế tác động

N2O phản ứng với nguyên tử oxy năng lượng cao tạo thànhhợp chất NO, là tác nhân làm suy yếu tầng ozon

Quá trình oxy hóa hóa học khí quyển của NO thành NO2xảy ra nhanh chóng, chủ yếu thông qua phản ứng với ozone

O3 + NO à NO2 + O2 ( 1)

NO2 + O + hv à NO + O2

30

Đối với nồng độ O3 điển hình (30 ppb), quá trình oxyhóa bằng phản ứng với (1) xảy ra với thời gian sống củaNO khoảng 1 phút. Tuy nhiên nếu vượt quá nồng độ NO địaphương của O3, tốc độ phản ứng sẽ bị giới hạn bởi sựkhuếch tán hay bình lưu ozone vào phần không khí. Phảnứng kết thúc khi NO2 lắng đọng ướt hoặc khô (R A Cox,“CHEMICAL TRANSFORMATION PROCESSES FOR NO SPECIES IN THEATMOSPHERE”)

Theo “Chemistry of Stratospheric Ozone DepletionIncluding Possible Mechanisms Underlying the AntarcticOzone Hole” của G .D. Hayman, NOx là một trong nhữngnguyên nhân gây suy giảm ozone.

2.4. Gia tăng hiệu ứng nhà kính (greenhouse effect)

a) Khái quátHiệu ứng nhà kính là hiện tượng các tia bức xạ sóng

ngắn của Mặt Trời xuyên qua khí quyển đến mặt đất và phảnxạ lại thành các bức xạ nhiệt sóng dài, sau đó bị thànhphần khí quyển giữ lại làm khí quyển nóng lên. Hiện tượng

31

này giúp mặt đất giữ ở mức nhiệt TB khoảng 150C, thay vì -180C. Ngày nay, khi xã hội càng phát triền theo hướng cảitiến công nghệ, phương thức sản xuất để tăng năng xuất vàchất lượng sản phẩm thì hoạt động con người đã làm giatăng khí nhà kính khiến trái đất ngày càng nóng lên.Nguyên nhân do khí nhà kính có khả năng hấp thụ các bứcxạ sóng dài

Hình 16. Các khí nhà kính chủ yếuHÌnh 17. Cơ chế bẫy nhiệt giống nhà trong 1% Khí quyển

kính

Một trong những khí nhà kính được kể đến là NOx, bắtgiữ lượng nhiệt gấp 270 lần so với CO2 à chỉ cần mộtlượng nhỏ N2O thì nhiệt độ của Trái Đất tăng lên đáng kể.

32

Trong khi đó lượng khí NOx đang tăng dần qua các năm, hằngnăm khoảng 0.2 đến 3% làm cho nhiệt độ ngày càng tăngnhanh

Figure 18. Global trends in Nitrous Oxide greenhouse gases

3.Tác động của một số hợp chất NOx3.1. NO

NO trong không khí được tạo ra từ năng lượng sấm sét vàviệc đốt nhiên liệu hóa thạch như trong động cơ đốttrong. NO là chất khí dễ xâm nhập vào cơ thể (không màukhông mùi), nó tác dụng với hồng cầu trong máu, làm giảm

33

khả năng vận chuyển oxy, gây bệnh thiếu máu. Hàm lượngcao dễ oxi hóa thành NO2 là 1 khí độc hơn

Hình 19: Sét3.2. NO2

NO2 tồn tại trong tự nhiên từ các hoạt động công nghiệpnhư đốt than, nhiên liệu, sự thối rữa động vật.

Khí NO2 là khí độc:

Với nồng độ 100ppm có thể gây tử vong cho người vàđộng vật sau một số hpút tiếp xúc.

Với nồng độ 5ppm sau một số phút tiếp xúc có thểgây ảnh hưởng xấu đối với bộ máy hô hấp.

Con người tiếp xúc lâu với NO2 trong khoảng 0,06ppmcó thể gây ra các bệnh trầm trọng về phổi(phá hủy mô tếbào phổi).

NO2 dưới sự xúc tác cực tím, liên kết với các hợp chấthữu cơ dễ bay hơi hyđrô cacbua à PAN (Peroxyacylnitrate), peroxibenzoilnitrat (PBN)…

34

NO2(g) + O2(g) + hydrocarbons → CH3CO-OO-NO2(g)

PAN và PBN kích thích mạnh và gây viêm mắt, khi ở trongtổ hợp với ôzôn nó kích thích vòm họng, dẫn tới co giậtkhoang ngực, còn với nồng độ cao (hơn 3-4 mg/m3) nó gây honặng và làm suy giảm khả năng tập trung. Khi ngưng kết,PAN rơi xuống mặt đất dưới dạng lớp màng lỏng có tác độnghủy diệt đối với thảm thực vật

Hình 20: Công thức cấu tạo PAN

3.3. N2O

N 2O Tạo ra từ phân động vật, quá trình xử lý rác thải,phân bón hóa học, động cơ đốt trong và các ngành côngnghiệp. N 2O không cháy nhưng có tính oxy hóa và kíchthích phản ứng cháy, người ta gọi nó là khí gây cười dohít khí này vào cảm giác tê tê, đặc biệt là nghe nhạc rõ,sau đó phấn khích, cười ngả nghiêng. Các bác sĩ trên thếgiới cảnh báo: N2O ảnh hưởng trực tiếp tới tim mạch, hệ

35

thần kinh mà hậu quả xấu nhất nếu làm dụng là dẫn tớitrầm cảm hoặc thiệt mạng.

4. Hiện trạng và khuynh hướng phát thải khí NOx

4.1. Hiện trạng phát thải khí NOx trên thế giới

Phát thải khí NOx trên thế giới ngày càng tăng. Sự phátthải NOx cao ở Australia, Mỹ, Nga… khoảng hơn 10.000kgNOx/người/ năm.

Việt Nam phát thải trung bình 0-10kg NOx/người/ năm.Dưới đây là biểu đồ phát thải khí thải NOx/ đầu người

trên thế giới:

Hình 21. Phát thải khí NOx trên đầu người (cập nhật tháng 7 năm2010)

4.1.1. Phát thải NOx ở Mỹ

a) Khuynh hướng phát thải NOx

36

Hình 22. Phát thải NOx ở Mỹ giai đoạn 1990- 2011

Nitơ oxit (N2O) lượng khí thải ở Hoa Kỳ đã tăng khoảng4% từ năm 1990 đến năm 2011. Tăng phát thải này là mộtphần do sự thay đổi hàng năm trong khí thải đất nôngnghiệp và sự gia tăng phát thải từ ngành điện. Lượng khíthải oxit nitơ từ đất nông nghiệp năm 2011 phát thải caohơn năm 1990 khoảng 8%.

Khuynh hướng, lượng khí thải N2O dự kiến tăng 5% từ năm2005 đến năm 2020, chủ yếu do sự gia tăng lượng khí thảitừ hoạt động nông nghiệp.

b) Nguồn phát thải NOx ở Mỹ

37

Hình 23. Nguồn phát thải Nox ở Mỹ

Phần lớn phát thải NOx là từ quản lý đất nông nghiệp69%. Ngoài ra phát thải 9% Công nghiệp hoặc hóa chất, 6%quá trình đốt cháy… 5% phương tiện giao thông, 5% phânthải của động vật, 6% khác.

Nông nghiệp: NOx được phát ra khi người ta thêm nitơvào đất thông qua việc sử dụng phân bón tổng hợp.Quản lý đất nông nghiệp là nguồn lớn nhất của khíthải NOx tại Hoa Kỳ, chiếm khoảng 69% tổng lượng phátthải NOx Mỹ trong năm 2011. Nitơ oxit cũng được phátra trong quá trình phân hủy của nitơ trong phân giasúc và nước tiểu, đóng góp đến 5 % lượng khí thải NOxtrong năm 2011

Giao thông vận tải: NOx được phát ra khi nhiên liệuvận tải bị đốt cháy. Xe có động cơ, bao gồm cả xekhách, xe tải là nguồn chính của NOx phát thải từgiao thông vận tải. Lượng NOx thải ra từ giao thông

38

vận tải phụ thuộc vào loại nhiên liệu và công nghệxe, bảo dưỡng và thực tiễn điều hành.

Ngành công nghiệp: Là một sản phẩm phụ tạo ra trongquá trình sản xuất axit nitric, được sử dụng để làmphân bón thương mại tổng hợp và trong việc sản xuấtaxit adipic, được sử dụng để làm cho sợi như nylon vàcác sản phẩm tổng hợp khác.

4.1.2. Phát thải NOx tại khu vực kinh tế Châu Âu (EEA)

Khuynh hướng phát thải NOx:

- Khí thải EEA-32 NOX đã giảm 42% từ năm 1990 đến năm2010.

- Phần lớn các EEA - 32 quốc gia đã báo cáo lượng khíthải Nox thấp hơn trong năm 2010 so với năm 1990. Cácngoại lệ này là Hungary (có lượng khí thải là trongnăm 2010 cao hơn năm 1990 20 lần), Thổ Nhĩ Kỳ (caohơn 69%), Luxembourg (19%), Man-ta (7%) và Síp (7%).

- Suy thoái kinh tế và tiếp theo kinh tế chậm lại, màbắt đầu vào giữa năm 2008 đã đóng một vai trò quantrọng trong việc giảm lượng khí thải NOx từ năm 2007đến năm 2010, chủ yếu bằng cách giảm mức độ hoạt độngcông nghiệp và giao thông vận tải trên khắp châu Âu.

39

Hình24. Khuynh hướng phát thải NOx, các nước thành viên EEA, 27 nướcthành viên EU

Hình 25. Các lĩnh vực phát thải khí NOx của khu vực kinh tế Châu Âu(EEA)

4.1.3. Phát thải NOx ở Trung Quốc.

Uớc tính lịch sử NO x thải ở Trung Quốc trong giai đoạn1995-2010 và tính tương lai NO x thải mỗi năm đến năm 2030

40

khoảng sáu kịch bản phát thải. Lượng khí thải tại TrungQuốc tăng nhanh từ 11,0 triệu tấn năm 1995 đến 26,1 triệutấn năm 2010.

Các nhà máy điện, công nghiệp và giao thông vận tải lànguồn chính thải NO x, chiếm 28,4%, 34,0%, và 25,4% tổngsố NO x lượng khí thải vào năm 2010.

4.2. Các tiêu chuẩn khí thải.

- Hầu hết các nước công nghiệp phát triển đều đã xây dựngtiêu chuẩn về hàm lượng các chất độc hại trong khí thảiđộng cơ đốt trong, song trên thế giới có 3 tiêu chuẩnchính: Mỹ, Nhật Bản và Liên minh châu Âu. Tiêu chuẩn khí thải của Liên minh châu Âu (Euro) ra

đời từ năm 1970. Hiện nay, Liên minh này đang ápdụng tiêu chuẩn khí thải Euro V và sang năm 2014 tớiđây sẽ là Euro VI. Hệ thống Euro áp dụng cho tất cảcác loại xe trên 4 bánh lắp động cơ đốt trong chạybằng nhiên liệu xăng, dầu, LPG (Liquefied PetroleumGas) và chia theo tính năng như: Xe du lịch, xe côngsuất nhỏ, xe công suất lớn và xe khách.

Tại Mỹ, tồn tại song song 2 hệ thống luật liên quanđến ô nhiễm từ ôtô là luật của Liên bang (gọi làTier) và luật của bang California. Khi so sánh vớichâu Âu, điều luật ô nhiễm phương tiện cơ giới đườngbộ của Mỹ có vài điểm khác biệt. Hai chất ô nhiễm HCvà NOx được xem xét độc lập, và khí thải HC là mộtnhóm (gồm tất cả các hợp chất chứa các-bon vàhyđrô).

41

Tiêu chuẩn khí thải đầu tiên của Nhật Bản có hiệulực từ những năm 1990 và được gọi là MOE. Các quyđịnh MOE ngày càng nghiêm ngặt hơn trong đó đặc biệtchú ý đến sự phát thải NOx và PM của động cơ diesel.

Tiêu chuẩn khí thải của Việt Nam áp dụng theo tiêuchuẩn khí thải của Liên minh châu Âu nhưng do khókhăn về kinh tế, kỹ thuật nên chưa thể áp dụng ngayhệ thống tiêu chuẩn Euro cao (đang ở mức Euro II).Dự kiến Euro III, IV sẽ được áp dụng năm 2017 vàEuro V vào năm 2022.

Hình 26. Bảng tiêu chuẩn khí thải EURO

4.3. Các biện pháp giảm phát thải Nox

4.3.1. Biện pháp giảm phát thải NOx trong một số lĩnhvực:

Các Các biện pháp giảm phát thải

42

NguồnphátthảiNox

Nôngnghiệp

- Việc áp dụng phân bón chiếm phần lớn của N 2 Othải. Lượng khí thải có thể được giảm bằng cáchgiảm sử dụng phân bón nitơ dựa trên và áp dụngphân bón hiệu quả hơn, cũng như theo thông lệquản lý phân bón tốt hơn. 

Giaothôngvận tải

- Nitơ oxit là một sản phẩm phụ của quá trình đốtcháy nhiên liệu, do đó, giảm tiêu thụ nhiênliệu điện thoại di động trong xe ô tô có thểgiảm lượng khí thải giao thông vận tải.

- Ngoài ra, sự ra đời của công nghệ kiểm soát ônhiễm, chẳng hạn như chuyển đổi xúc tác để giảmô nhiễm khí thải từ xe ô tô chở khách, cũng cóthể giảm lượng khí thải N2O.

Ngànhcôngnghiệp

- Nitơ oxit thường được phát ra từ ngành côngnghiệp thông qua đốt cháy nhiên liệu để nâng cấpcông nghệ và chuyển đổi nhiên liệu là cách hiệuquả để giảm lượng khí thải công nghiệp của N2O.

- Sản xuất các kết quả adipic acid trong N2O thảicó thể được giảm thông qua nâng cấp công nghệ.

43

4.3.2. Kiểm soát phát thải NOx ở động cơ đốt trong.

NOx tạo ra trong xilanh động cơ nhiệt độ cao, lượng NOx

lớn nhất sinh ra ở giai đoạn bắt đầu cháy.

a) Cải tiến kĩ thuật đốt nhiên liệu

Đốt 2 giai đoạn (two-stage):- Giai đoạn 1: Đốt ở nhiệt độ cao, thiếu không khí(90-95% nhu cầu không khí cần thiết)- Giai đoạn 2: Đốt ở nhiệt độ thấp, thừa không khí à

không tạo ra NO, giảm phát thải 90% Nox. Một số biện pháp cụ thể hay được sử dụng:

Tuần hoàn khí thải (EGR): 10-20% khí thải nguội tuầnhoàn trở lại buồng đốt, làm giảm 30-60% phát thải Nox.

Hình27. Nguyên lý hoạt động EGR

b) Xử lí NOx trong khí thải

Hấp thụ bằng ung dịch rửa (scrubbing): H2SO4, Ca(OH)2,Mg(OH)2 …

44

Khử xúc tác: bằng kim loại quý, V2O5, TiO2, zeolite, xúctác to (250 - 450oC)

Tài Liệu Tham Khảo

Báo Quốc tế:1. Sandy L. Tartowski, Robert W. Howarth, Nitrogen,

Nitrogen cycle.2. Tiho Ancev, Regina Betz, Zaida Contreras, The New

South Wales load based licensing scheme for NOx: Lessons learntafter a decade of operation, Ecological Economics, volumn80, pages 70 -78, 2012

45

3. G .D. Hayman, Chemistry of stratospheric ozone depletionincluding possible mechanisms underlying the antartic ozone hole,Environmental and Medical Science Division

4. J.M. HALES, THE ROLE OF Ν0χ AS A PRECURSOR OF ACIDICDEPOSITION, 1982

5. R A Cox, CHEMICAL TRANSFORMATION PROCESSES FOR NOSPECIES IN THE ATMOSPHERE, 1982.

6. H. Kremer, CHEMICAL AND PHYSICAL ASPECTS OF Ν0χFORMATION, 1982.

7. Muhammad Azhar Khan, Muhammad Zahir Khan, KhalidZaman, Lubna Naz, Global estimates of energy consumptionand greenhouse gas emissions, Renewable and SustainableEnergy Reviews, vol 29, pages 336-344, 2013

8. EPA, Photochemical smog —what it means for us, 2004

Sách:

1. Đặng Kim Chi, Hóa học môi trường, NXB khoa học và kỹthuật, 2008.

2. Phạm Ngọc Hồ và nnk, Giáo trình cơ sở môi trườngkhông khí, NXB Giáo dục Việt Nam, 2009.

Web:

1. htt p://epa.gov/climatechange/ghgemissions/gases/ n2o.html.html16047/2013/acpd-13-16047-2013.html

2. http://www.atmos-chem-phys-discuss.net/ 13/16047/2013/acpd-13-16047-2013.html

http://www.atmos-chem-phys-discuss.net/13/http://epa.gov/climatechange/ghgemissions/gases/n2o

46