Tiểu Luận Các Hợp Chất NOx Trong Khí Quyển - Tài Liệu Text - 123doc

Tải bản đầy đủ (.docx) (33 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Luận Văn - Báo Cáo
>>
3. Công nghệ - Môi trường

Tiểu luận các hợp chất NOx trong khí quyển

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (369.89 KB, 33 trang )

Tiểu luận:Các hợp chất NOxtrong khí quyểnGiáo viên : Ths Phạm Hoàng GiangNhóm 1:Nguyễn Thị Thùy (8/8/1994)Đỗ Thị TrangTrần Thị ThúyTăng Thị ThinhMa Ngọc AnhM ục l ụcLời mở đầu………………………………………………………………….…4.I.1.2.2.1.2.2.2.3.II.GIỚI THIỆU CHUNG…………………………………………………..5.Nitơ………………………………………………………………………5.Các hợp chất của Nitơ…………………………………………………...7.NO……………………………………………………………............8.NO2……………………………………………………………………8.N2O……………………………………………………………………8.CÁC HỢP CHẤT NOX TRONG KHÍ QUYỂN……………………….9.1. Nguồn gốc phát sinh NOx………………………………............................9.1.1.Nguồn gốc tự nhiên………………………………………....………..9.1.2.Nguồn gốc sinh học………………………………………………....…9.1.3.Nguồn gốc nhân tạo: Các nguồn công nghiệp………………………9.2.2.1.Ảnh hưởng của NOx đến sức khỏe con người……………………….12.2.2.Ảnh hưởng đến quang hợp…………………………………………14.2.3.Gây mưa axit……………………………………………………….15.2.4.Gây hiệu ứng nhà kính………………………………………………15.2.5.Gây thủng tầng ozon………………………………………………….16.2.6.Gây khói mù quang hóa…………………………………………….16.III.1.2.IV.Ảnh hưởng và tác hại của NOx…………………………………………12.Các chuyển hóa hóa học của NOx trong tần bình lưu và đối lưu…… 19.Các quá trình trong tầng đối lưu………………………………………19.Các quá trình trong tầng bình lưu………………………………………20.Hiện trạng ô nhiễm NOx………………………………………………..21.V.Tổng quan các phương pháp xử lý NOx………………………………23.1. Phương pháp hấp phụ…………………………………………………23.2. Phương pháp hấp thụ……………………………………………………24.2.1.Hấp thụ bằng nước………………………………………………...24.2.2.Hấp thụ bằng kiềm…………………………………………………24.2.3.Hấp thụ chọn lọc…………………………………………………. 24.2.4.Phương pháp hấp thụ đồng thời SO2 và NOx…………………….25.3. Xử lý NOX bằng phương pháp xúc tác và nhiệt………………………25.3.1.Khử oxit nitơ có xúc tác và nhiệt độ cao…………………………25.3.2.Khử NOx với xúc tác chọn lọc…………………………………….26.3.3.Phân hủy NOx bằng chất khử dị thể………………………………26.3.4.Phân hủy NOx bằng chất khử đồng thể……………………………26.4. Một số biện pháp giảm thiểu ô nhiễm NOx.........................................27.4.1.Sử dụng quá trình “đốt 2 giai đoạn” ……………………………..27.NOx trong khí thải nhà máy ………………………………………28.Kết luận và kiến nghị………………………………………………….28.Tài liệu tham khảo…………………………………………………….30.4.2.4.3.VI.VII.Sử dụng chất xúc tác để chuyển hóa NOx …………………………27.Lời mở đầuTrong những năm gần đây, vấn đề ô nhiễm môi trường đang là vấn đềđược xã hội quan tâm. Đi cùng với sự phát triển của công nghệ kĩ thuật là là sựsuy thoái môi trường trầm trọng. Bầu khí quyển trên Trái Đất cũng không thoátkhỏi sự ô nhiễm nặng nề.Như chúng ta đã biết, Nitơ chiếm đến gần 80% thành phần của không khívà các hợp chất của nó có tác động không nhỏ đến chất lượng của bầu khí quyển.Vậy các hợp chất của Nitơ có đặc điểm như thế nào và ảnh hưởng của nó đến khíquyển ra sao? Bài tiểu luận sẽ phần nào giải đáp câu hỏi trên cũng như đề ra mộtsố biện pháp để khắc phục tác hại của chúng.Hóa học môi trường là một môn khoa học nghiên cứu những vấn đề cơbản của hóa học trong mối quan hệ với môi trường. những hoạt động của conngười trong những thập kỉ vừa qua đã làm thay đổi nhiều chu kỳ hóa sinh vậtchất và làm nảy sinh hàng loạt vấn đề về môi trường. Môn học nhằm trang bị chosinh viên những kiến thức cơ sở về mối quan hệ giữa Hóa học và Môi trường đểcó thể vân dụng giải quyết các vấn đề về môi trường có liên quan đến hóa học.Theo yêu cầu của môn học, bài tiểu luận của chúng em đã được thực hiện vàhoàn thành được một số mục tiêu đưa ra. Trong quá trình thực hiện bài tiểu luận,chúng em nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo Ths Phạm HoàngGiang, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy. Dù đã cố gắng nhưng bài tiểu luậnkhông thể tránh khỏi những sai sót, chúng em rất mong được thầy chỉ bảo thêmđể bài tiểu luận được hoàn chỉnh và chúng em có thêm vốn kiến thức về mônhọc.Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn!I.1.GIỚI THIỆU CHUNGNitơNitơ ở dạng khí trơ có nhiều trong khí quyển, chiếm 78.084% thành phầncủa không khí tại tầng bình lưu. Ngoài ra Nitơ còn tồn tại trong đất, nước và sinhvật. Nitơ tạo thành hàng loạt các hợp chất vô cơ và hữu cơ quan trọng trong khíquyển,thủy quyển, địa quyển và sinh quyển qua các phản ứng hóa học. Nguyêntử nitơ có khả năng tham gia phản ứng ôxy hóa với các hóa trị từ -3 đến +5, vìvậy hóa học môi trường của nitơ trước hết là phản ứng chuyển điện tử (khử) rấtcó ý nghĩa trong cơ chế hóa học và sinh học và trạng thái tồn tại của nó trong tựnhiên khác phong phú.Hình 1.1. Một số hình thái của NitơNitơ có vai trò rất quan trọng trong thực tế cả đối với sinh vật và conngười.Thực vật, động vật và vi khuẩn, tất cả đều sử dụng Nitơ (trong các aminoacid, thành phần cấu tạo nên protein – chất đạm). Protein không chỉ cho phépchúng ta phát triển và hoạt động mà chúng còn hình thành cơ sở của hầu hết mọiphản ứng hoá học trong cơ thể con người. Chu trình Nitơ được coi là một trongcác quá trình năng động và quan trọng nhất của tự nhiên.Hình 1.2. vòng tuần hoàn của nitơ trong môi trườngTuy nhiên ngày nay các cuộc cách mạng công nghiệp đã làm ảnh hưởnglớn đến sự cân bằng Nitơ trong tự nhiên. Nitơ ở dạng khí trơ không ảnh hưởngcũng như không gây hại cho môt trường,nhưng khi chuyển sang dạng hợp chất,các hợp chất của Nitơ lại có ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường. Sự mất cânbằng này làm ảnh hưởng tới sức khỏe con người và cuộc sống trên hành tinh.Mặc dù trong những khía cạnh khác của khoa học thì Nitơ vẫn có những tácdụng rất to lớn như trong y học, công nghiệp, nông nghiệp,… nhưng xét khíacạnh này thì Nitơ vẫn được coi là khí có khả năng gây nguy hiểm cho con ngườikhi ở tình trạng thừa.2.Các hợp chất của NitơCác hợp chất của Nitơ rất phong phú nhưng trong phạm vi bài tiểu luậnchỉ xét đến các Nitơ oxit có công thức chung là NOx. Bao gồm (theo hóa trị):Nitơ II Oxit – NO, Nitơ IV Oxit – NO 2, Nitrô Oxit – N2O, ĐiNitơ TriOxit –N2O3, ĐiNitơ TetraOxit – N2O4, ĐiNitơ PentaOxit – N2O5.Nitơ IV Oxit – NO2Nitơ II Oxit – NONitrô Oxit – N2OĐiNitơ TriOxit – N2O3ĐiNitơ TetraOxit – N2O4ĐiNitơPentaOxit–N2O5Trong các Nitơ oxit, ĐiNitơ TriOxit – N2O3 là chất lỏng, ĐiNitơ PentaOxit– N2O5 là chất rắn. Trong phạm vi bài tiểu luận chỉ xét đến các hợp chất NO xtrong khí quyển nên chỉ xét các hợp chất ở dạng khí. Riêng ĐiNitơ TetraOxit –N2O4 là chất khí nhưng ở trạng thái trơ,không gây ảnh hưởng đến môi trườngnên trong bài tiểu luận không đề cập.Nitơ II Oxit – NO, Nitơ IV Oxit – NO 2, Nitrô Oxit – N2O được xem làcác chất ô nhiễm sơ cấp đáng lưu ý trong khí quyển.2.1.NO• Nitơ mono oxit (NO) là• Khối lượng phân tử:một chất khí không màu.30,01g/mol. Hóa lỏng ở -151,8 oC. Hóa rắn ở-163,7oC.• Tan trong ethanol, carbon disulfide, ít tan trong nước và axit sulfuric, nướchòa tan 4,7% (20 ℃).• Bản chất của sự bất ổn định trong không khí dễ dàng bị oxy hóa thành nitơđioxit (2NO + O2 → 2NO2).2.2.NO2• Nitơ đioxit (NO2) ở nhiệt độ 21,1 ℃ là khí nâu đỏ có mùi đặc trưng khó••2.3.ngửi.Khối lượng phân tử: 46,0055 g/mol. Điểm nóng chảy: -11.2 ℃. Nhiệt độsôi: 21,2 ℃.Hòa tan trong kiềm, carbon disulfide và chloroform, ít tan trong nước. nitơđioxit hòa tan trong nước để tạo thành axit nitric và oxit nitric.N2O••N2O là chất khí không màu, ít hoạt động hóa học.Hóa lỏng ở -89oC. Hóa rắn ở -91oC.•N2O bốc lên tầng bình lưu, tại đây tia mặt trời phân tích chúng thànhnhững phân tử ni tơ và oxy vô hại.Tuy nhiên một số N 2O vẫn tồn tại và cóthể tồn tại hàng trăm năm. Hợp chất này phản ứng với nguyên tử oxy nănglượng cao để tạo thành hợp chất nitơ oxit (NO).II.CÁC HỢP CHẤT NOX TRONG KHÍ QUYỂN.1. Nguồn gốc phát sinh NOxNOx có thể phát sinh do các quá trình tự nhiên hay do hoạt động côngnghiệp.Nox trong khí quyển do các quá trình tự nhiên gây ra ước chừng50.107 tấn. Nó phân bố đều trên mặt địa cầu với nồng độ khoảng 2 ÷ 10 µg/m3,gọi là nồng độ nền. NOx do hoạt động của con người tạo ra, tập trung chính ởvùng thành thị và các khu công nghiệp, chiếm khoảng 1/10 lượng NO x trong tựnhiên hiện nay.1.1.Nguồn gốc tự nhiênLà quá trình cháy của sinh khối (cháy rừng), sấm chớp, oxy hóa NH 3, hoặcdo các quá trình kỵ khí xảy ra dưới đất.Oxit nitric được tạo ra trong cơn giông khi có sét:N2 + O2 → 2NO (tia lửa điện)2NO + O2 → 2NO23NO2 + H2O → 2HNO3 + NO1.2.Nguồn gốc sinh họcKhí thải tự nhiên của NOx, chủ yếu là từ đất và phân hủy các chất hữu cơtrong đại dương, là chu kỳ nitơ trong tự nhiên.1.3.Nguồn gốc nhân tạo: Các nguồn công nghiệpPhát thải NOx, chủ yếu từ quá trình đốt sinh khối và nhiên liệu hóa thạch,như ô tô, máy bay, động cơ và quá trình đốt lò công nghiệp, cũng xuất phát từviệc sản xuất và sử dụng của các quá trình axit nitric, chẳng hạn như nhà máyphân đạm, nhà máy trung gian hữu cơ, màu và đen nhà máy luyện kim loại vànhư vậy. Trên toàn thế giới mỗi năm do các hoạt động của con người, NO x thảira ngoài không khí khoảng 53 triệu tấn.Lượng NOx tạo ra từ nguồn thiên nhiên và nguồn nhân tạo hàng năm gầntương đương. Hiện nay, trên quy mô toàn cầu, lượng phát thải NOx đang giatăng. NOx thường được tạo thành trong quá trình cháy ở nhiệt độ cao. Lúc đó cósự kết hợp trực tiếp nitơ và oxy của không khí:N2 + O2 → 2NONgoài ra, NO còn được tạo thành do quá trình oxy hóa các hợp chất cóchứa nitơ trong nhiên liệu. Sau đó, NO có thể bị oxy hóa tạo thành NO 2. Thôngthường hầu như trong các nguồn phát thải NOx, NO đều chiếm hơn 90% lượngNOx. NOx cũng được tìm thấy trong tầng bình lưu, có thể do quá trình oxy hóanitơ oxit hoặc do khói thải của các máy bay. Trong tầng đối lưu, NO x tham gianhiều phản ứng hóa học với các tác nhân khác nhau, như O3, ánh sáng, gốchydroxyl (OH), hydroperoxyl (H2O2), các phân tử hữu cơ (bao gồm cả các gốcperoxyl hữu cơ, RO2), độ ẩm, các hạt lơ lửng (Hình 2.8). Ngoài các phản ứnghóa học, các quá trình vật lý như ngưng tụ khô và ướt cũng là các quá trình loạiNO và NO2 trong khí quyển. Trong đó, các quá trình hóa học được xem là cơ chếsink chủ yếu của NOx , còn các quá trình vật lý là sink của PAN (peroxyacylnitrate), HNO3 và N2O5. NOx nhiên liệu (fuel-NOx)HCN + O.→ H. + NCO.HCN + O.→OH.+ CN.HCN + O.→NH. +COGốc CN. tạo ra NCO. bằng phản ứng:CN. +O2→NCO. +O.CN. +OH.→NCO.+H.Trong môi trường oxi hóa NCO tạo ra NO và CO:NCO. +OH.→NO+CO+H.NCO.+O. →NO+CO NOx nhiệt (thermal-NOx)Được hình thành do sự đốt cháy của hỗn hợp oxi và nitơ ở khoảng 1600oC.Cơ chế hình thành NOx nhiệt với các phản ứng xảy ra như sau:N2 +O.→ NO + N (1)NO + N.→ N2 + O. (2)NO + O. → N. +O2 (3)N. + O2→ NO + O. (4)N. + OH→ NO + H. (5)NO+H.→ N. +OH (6) NOx sớm (prompt- NOx)NOx-sớm được tạo thành do phản ứng giữa nito không khí với các gốchydrocacbon,CHi (i=0-2) được sinh ra từ nhiên liệu trong môi trường ít oxi:N2+CH.→HCN +N.Trong môi trường ox.i hóa HCN tiếp tục phản ứng như trong cơ chế tạothành NOx nhiên liệuCơ chế của quá trình tạo thành NO x sớm cũng xảy ra ở nhiệt độ thấp vì thếđể hạn chế sự tạo thành NO x sớm người ta sẽ tăng tốc độ nạp của hỗn hợp nhiênliệu –không khí.2. Ảnh hưởng và tác hại của NOxII.1.Ảnh hưởng của NOx đến sức khỏe con ngườiNOx có thể đi sâu vào phổi con người do ít hòa tan trong nước. Khi vàođược trong phổi, 80% lượng NOx bị giữ lại (đối với SO2, cơ quan này chỉ giữ lạikhoảng 5%). Trong các chất của NOx, độc tính của NO2 cao hơn rất nhiều lần sovới NO. NOx chủ yếu do quá trình cháy gây ra.NO gây kích ứng và là một chất khí cực độc. Khi hít phải, nó gây ra viêmphổi, mà sau một khoảng thời gian có thể phát triển thành chứng bị phù ( sưngmô, xem chương 8). Tiếp xúc với nồng độ 100ppm gây ra nguy hiểm và ở200ppm có thể dẫn đến chết người. NO khi xâm nhập vào cơ thể nó có thể tácdụng với hồng cầu trong máu,làm giảm khả năng vận chuyển oxy của máu dẫnđến khả năng thiếu máu. NO kết hợp với hemoglobin vẫn có thể gây ramethemoglobinemia.NO2 xâm nhập vào cơ thể nó có thể tạo thành axit qua đường hô hấp hoặctan vào nước bọt vào đường tiêu hóa sau đó vào máu,gây nguy hiểm cho cơ thể.Ở nồng độ thấp, như 5ppm, NO2 có thể làm tăng tính mẫn cảm đối với các tácnhân gây co thắt phế quản đối với người bình thường, và ở nồng độ thấp hơn như0.1ppm (189μg/m3) đối với người bị hen suyễn. Nồng độ 0.1ppm hoặc cao hơncó thể xuất hiện trong không khí bị ô nhiễm đô thị. Hơn nữa, dữ liệu từ thửnghiệm động vật cho thấy sự tiếp xúc với NO2 làm tăng sự nhiễm trùng đườnghô hấp do các vi khuẩn gây viêm phổi và các vi rút gây cúm.N2O được biết đến là một khí gây cười hay gây tê.Ngộ độc cấp tính: khi hít phải khí khi có thể không có triệu chứng rõ ràng hoặckích thích mắt và đường hô hấp trên, chẳng hạn như bị ngứa cổ họng, ho khan vànhư vậy. Thông thường đối với 6-7 giờ sau khi ủ bệnh phù phổi bị trì hoãn, hộichứng suy hô hấp người lớn. Có thể phức tạp của tràn khí màng phổi và tràn khítrung thất. Phù phổi giảm xuống sau khoảng 2 tuần muộn viêm tiểu phế quảncắm âm đạo xảy ra ho, tức ngực tiến bộ, suy hô hấp và tím tái. Trong số ít bệnhnhân sau khi hít phải khí không có triệu chứng rõ ràng ngộ độc xảy ra trong hơnhai tuần sau khi tổn thương. Phân tích khí máu động mạch cho thấy oxy giảmcăng thẳng. Chụp X-quang cho thấy phù phổi hoặc phổi bao phủ bởi bong tốimiliary.Xử lý khi bị nhiễm độcNgộ độc cấp tính nên nhanh chóng từ hiện trường để không khí trong lành.Oxy ngay lập tức. Gần địa chỉ liên lạc quan sát thấy từ 24 đến 72 giờ. Quan sátX-quang ngực của những thay đổi một cách kịp thời và phân tích khí máu. Triệuchứng và điều trị hỗ trợ. Chủ động phòng ngừa phù phổi, cho thở oxy hợp lý,duy trì đường thở làm tắt, các ứng dụng của các tác nhân chống co thắt phế quản,phù phổi xảy ra, chẳng hạn như chống tạo bọt để đi lưới xốp, nếu cần thiết, khíquản, thở máy, đầu, trung bình, các ứng dụng tầm ngắn glucocorticoid, chẳnghạn như mức độ nghiêm trọng bệnh theo dexamethasone 10 ~ 60 mg / ngày chialàm nhiều lần, cho đến khi tình trạng được cải thiện sau khi giảm, một liều lượnglớn không nhiều hơn 3-5 ngày, cản trở nghiêm trọng để ngăn chặn viêm tiểu phếquản, một lượng nhỏ các quyết định kéo dài thời gian áp dụng, hạn lượng nướcuống hạn ngắn. Sử dụng hợp lý thuốc kháng sinh. Đại lý khử nước và morphinenên được sử dụng một cách thận trọng. Nên giảm các ứng dụng tim.Methemoglobinemia xảy ra khi một xanh methylene 5 ~ 10ml tiêm tĩnh mạchchậm 1%. Điều trị triệu chứng.Ngoài các quá trình cháy công nghiệp và gia dụng, trong sinh hoạt, conngười còn chịu đựng ảnh hưởng trực tiếp của NOx do khói thuốc lá gây ra. Tùytheo loại thuốc lá, khi hút một điếu thuốc người hút đã đưa vào phổi từ 100 đến600µg NOx, trong đó hơn 5% là NO2. Với thuốc lá nâu thông thường, trung bìnhmỗi điếu sinh ra 350µg NOx . Nếu người hút thuốc hít 8 lần, mỗi lần 2s với dungtích 35ml và khoảng thời gian giữa hai lần hít là 60s, chúng ta tính được nồng độNOx trung bình là 933ppm theo thể tích trong toàn bộ khói thuốc. Nhưng mỗi lầnhít vào, khói thuốc lá hòa tan vào phổi có thể tích 3500ml, nghĩa là đã làm loãngđi 100 lần, nồng độ NOx trung bình trong phổi khoảng 9,3ppm đối với người chủđộng hút thuốc lá. Đối với người thụ động chịu ảnh hưởng của thuốc lá (ngườihít không khí trong không gian bị ô nhiễm bởi khói thuốc lá) ảnh hưởng này nhỏnhưng cũng đáng kể. Tính trung bình theo số liệu trên đây thì trong một phòngkín có thể tích 50m3, khi người ta hút một gói 20 điếu thuốc, thì nồng độ NOxtrong phòng đạt khoảng 0,1ppm do người hút thải ra. Nếu tính luôn phần khóithuốc thoát ra giữa hai lần hít, người ta ước chừng nồng độ NOx trong phònggấp 2÷5 lần so với nồng độ trên đây, nghĩa là 0,2 ÷ 0,5ppm.II.2.Ảnh hưởng của NOx đến thực vậtNOx chỉ ảnh hưởng đến thực vật khi nồng độ của nó đủ lớn. Người ta thấyở vùng đô thị hóa cao, nồng độ NOx đạt khoảng 3,93ppm, sự quang hợp của thựcvật chỉ giảm đi 25%.Thí nghiệm đặt cây dưa leo trong không khí có nồng độ NO x 0,75ppmtrong hai tháng cho thấy không bị ảnh hưởng gì. Những thí nghiệm khác đượcthực hiện trên cà chua và đậu Hà Lan đặt trong môi trường không khí nhân tạovới nồng độ NOx cao hơn 10 lần so với nồng độ của chúng trong không khí khibị ô nhiễm nặng nhất cho thấy các loại cây này không bị hư hại gì nhưng nồngđộ nitơ tổng cộng trong môi trường gia tăng. Các thí nghiệm trên cây cam trồngtrong không gian nhà kính với 4 điều kiện môi trường không khí như sau:a. Không khí nguyên thủy nơi làm thí nghiệmb. Không khí được lọcc. Không khí lọc + NO2 với nồng độ môi trườngd. Không khí lọc + 2 lần nồng độ NO2 trong môi trường.Thí nghiệm được tiến hành bằng cách cân lá rụng và trái cây thu hoạchđược trong thời gian cho trước trên một số cành xác định. Người ta thấy rằng lácây trong điều kiện c có khuynh hướng rụng nhiều hơn cây trong điều kiện b;Lượng lá rụng nhiều nhất trong môi trường không khí d nhưng lượng trái cây thuhoạch được tối ưu nhất trong môi trường c. Những thí nghiệm khác được tiếnhành bằng cách đặt cam trong môi trường không khí ô nhiễm nặng hơn, có nồngđộ NO2 từ 0,5 đến 1ppm, kéo dài trong 35 ngày cho thấy lá cây bị vàng và rụngnghiêm trọng. Vì vậy thực vật chỉ bị tác hại khi nồng độ NO x đủ lớn và thời gianđủ dài (2÷10ppm; 4÷20µg/m3 trong nhiều ngày). Oxyde nitơ không gây tác hạiđến thực vật với nồng độ của chúng hiện nay trong khí quyển. Chỉ có sự tham dựcủa NOx vào các phản ứng hóa quang mới được xem là nguy hiểm vì NO x tácdụng với một số chất khác có mặt trong không khí trong những điều kiện nhấtđịnh tạo ra những chất nguy hiểm đối với thực vật. Chẳng hạn dưới tác dụng củatia cực tím trong môi trường có chứa hydrocarbure, NO x có thể tạo ra những hợpchất nguy hiểm đối với thực vật gấp ngàn lần hơn so với chính bản thân NOx.II.3.Ảnh hưởng đến quang hợpKhi nồng độ NOx lớn hơn 0,5 ÷ 0,7ppm chúng sẽ làm giảm sự quang hợp.NO và NO2 làm giảm sự quang hợp với nhiều mức độ khác nhau đối với cùngthời gian tác động. Sự giảm quang hợp đạt đến trạng thái cân bằng đối với NOnhanh hơn đối với NO2 và sau khi môi trường hết ô nhiễm, sự quay trở lại trạngthái ban đầu đối với NO nhanh hơn đối với NO 2. Trong những vùng đô thị hóacao (nồng độ NOx đạt khoảng 3,93ppm), sự quang hợp có thể bị giảm đi 25%.II.4.Gây mưa axit÷Nước mưa của khí quyển sạch có giá trị pH khoảng 5 5,6.Nếu trong thành phần không khí có NOx, nó sẽ tác dụng với hơi nướctrong khí quyển ,tạo thành axit HNO 3 hoặc HNO2 làm các giọt nước mang tínhaxit (pH giảm còn khoảng 4,2). Mưa chứa các axit này gọi là mưa axit. Trongkhí quyển, các hợp chất NOx chiếm 12% các oxit có khả năng gây mưa axit .Mưa axit là tăng độ axit của đất, hủy diệt rừng, thiệt hại mùa màng,nhiễmđộc cây trồng, gây nguy hại cho các sinh vật và con người.Do mưa axit mà đất bị axit hóa, làm tăng khả năng hòa tan của một số kimloại nặng trong nước, gây ô nhiễm hóa học, các kim loại nặng được cây hấp thụđi vào nguồn thực phẩm, gây nhiễm độc cho người và gia súc.Mưa axit có thể gâynguy hiểm đối với hệ thần kinhvì sản phẩm của axit làcác hỗn hợp rất đôc hại hòa tan trong nước uống,thâm nhập vào cơ thể sống.Mưa axit làm giảm tuổi thọ các sản phẩm vải,nilong,tơ nhân tạo,đồ dùngbằng da ,giấy,ảnh hưởng đến chất lượng các công trình xây dựng..II.5.Gây hiệu ứng nhà kínhCác hợp chất NOx góp phần gây nên hiệu ứng nhà kính do chúng có khảnăng hấp thụ các tia sáng phản xạ từ Mặt trời xuống Trái Đât có bước sóng dài.Chính điều này đã giúp “sưởi ấm” Trái Đất.N2O là một trong những thủ phạm gây gia tăng hiệu ứng nhà kính. N2Ochiếm 5% trong tổng số các chất có khả năng gây hiệu ứng nhà kính. Hiệu ứngtăng nhiệt độ của nó khoảng 0,8oK. Khả năng làm nóng của N2O gấp 206 lần khícacbonic. Mặc dù nồng độ của N2O thấp hơn 1000 lần so với CO2 nhưng N2Otiến vào môi trường với tốc độ lớn hơn.II.6.Gây thủng tầng ozon Nếu trong khí quyển tồn tại NO2 sẽ xảy ra phản ứng:oClO + NO2→Cl-O-NO (Clorinitrat)OClorinitrat là hợp chất tương đối bền, nó có ý nghĩa đối với việc làm giảmchu trình phân hủy ozon do giảm việc tạo thành Clo qua phản ứng với NO2.NO làm tăng quá trình phá hủy tầng ozon theo các phản ứng sau:O3 + hv -> O* + O2O* + NO2 -> NO + O2NO + O3 -> NO2 + O N2O được biết đến là một chất tuy không làm thủng tầng ozon nhưng lạilàm mỏng tầng ozon.II.7.Gây khói mù quang hóaChuỗi phản ứng quang hóaNito là thành phần chính trong khí quyển ,phân tử nito có năng lượng liênkết khá lớn ,là 942kj/mol nên quá trình quang hóa của phân tử nito đòi hỏi cácphooton có bước sóng nhỏ hơn 169nm,phản ứng quang hóa của nito có thể xảyra như sau:→N2+ hvN2+ +O2NO+ + eNO+ ON2+ + e→NO+ + NO→→NONO2NO, NO2 giữ vai trò quan trọng về hóa học của sự ô nhiễm môi trườngkhông khí. NO2 rất bền với phản ứng quang hóa,chỉ với photon có bước sóngnhỏ hơn 430nm mới tạo thành NO2* kích hoạt.Ở bước sóng nhỏ hơn 398nm,NO2 bị phân ly quang hóa tạo ra NO và O.Các chuỗi phản ứng quang hóa được thực hiện ở tầng đối lưu và sự hìnhthành khói cần có cả NO2 và VOCs (Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi). NO 2 bịphân hủy bởi ánh sáng mặt trời thành NO và một nguyên tử oxy tự do.→NO2 + hvNO + OTrong đó h là hằng số Planck và v là tần số dao động ánh sáng. Gốc oxy tựdo nhanh chóng phản ứng với phân tử oxy để hình thành ozon:O + O2→O3Tuy nhiên, ozone lại phản ứng với NO để tạo thành cả oxy và NO2:O3 + NO→O2 + NO2NO2 lại bị phân hủy bởi ánh sáng mặt trời và quá trình này cứ lặp đi lặplại. Do có một trạng ổn định giữa NO 2 và NO, mà ta gọi đó là trạng thái quangtĩnh, từ đó xác định được nồng độ của ozon. Người ta ước tính rằng, sự có mặtcủa các VOCs, tỉ lệ của NO2/NO bằng 1 vào giữa trưa ở các vĩ độ của Bắc Mỹ.Kết quả là nồng độ của ozon khoảng 20ppb thấp hơn nhiều so với Viện tiêuchuẩn đo lường khí tượng quốc gia (NAAQS) đo được 120ppb ( trung bình lúc1h hàng ngày).Bởi vì một loạt các phản ứng quang hóa bao gồm các nhóm hydroxyl(OH-), VOCs trong không khí được chuyển thành các nhóm peroxy có thể oxyhóa NO thành NO2ROO + NO = RO + NO2Sự cạn kiệt NO làm thay đổi trạng thái ổn định của NO 2/NO mà có lợi chosự hình thành ozon. Một trong những hợp chất có nồng độ cao xuất hiện trongkhông khí bị ô nhiễm đó là gốc peroxyacetyl. Gốc này ngoài việc oxy hóa NOthành NO2, còn phản ứng với nitrogen dioxide tạo thành tác nhân gây chảy nướcmắt, peroxyacetyl nitrat [CH3C(O)O2NO2] (PAN). Hỗn hợp ozone, PAN và cácsản phẩm khác như các aldehyl và keton tạo thành một lớp khói được gọi là khóiquang hóaKhói quang hóaOzone gây dộc đối với đường hô hấp. Bởi vì nó tan ít trong nước, chúngxâm nhập sâu vào trong phế quản và phế nang. Tiếp xúc cấp tính với ozon, chủyếu là nguy cơ nghề nghiệp, gây tổn thương mô đường hô hấp và chứng bị phùcó thể gây tử vong. Tiếp xúc mãn tính làm tăng tính mẫn cảm đối với các tácnhân gây co thắt phế quản và nhiễm trùng. Tiếp xúc mãn tính với ozon có thểdẫn đến bệnh viêm phế quản và khí thủng. Hơn nữa, khói quang hóa ( nghĩa làozone, PAN và các sản phẩm khác) gây kích ứng lên lớp niêm mạc, mắt và da.Khí thủng là một tình cảnh được đặc trưng bởi sự bung ra của phế nang.Khu vực bề mặt trao đổi khí giảm, do đó gây khó khăn cho việc hít thở.Mức độ nghiêm trọng của khí quang hóa phụ thuộc vào một mức độ lớncác điều kiện khí hậu và địa hình. Ỡ những nơi có áp suất cao kéo dài dẫn đến sựhình thành sương mù trầm trọng bởi vì chúng được đặc trưng bởi ánh sáng cócường độ lớn và sự giảm dần độ ổn định không khí do các chất ô nhiễm gần mặtđất. Ở những nơi quanh các ngọn núi, sự phân tán của giỏ bị giảm bớt. Áp suấtkhí quyển bị đảo ngược cũng là các yếu tố duy trì khói quang hóa gần mặt đất.Sự đảo ngược xảy ra khi không khí ấm ở trên co phủ lên không khí lạnh ở gầnmặt đất; do đó chất khí ô nhiễm bị ngăn chặn đảo ngược lên trên.Cả ozon và PAN đều là chất độc đối với thực vật. Trong khi PAN ảnhhưởng chủ yếu với các cây lương thảo thì ozon gây tổn thương các mô của tất cảcác thực vật và ức chế quá trình quang hợp. Hơn nữa, nó làm tăng tính nhạy cảmcủa thực vật với sự hạn hán và dịch bệnh. Đối với thực vật, O 3, NO2 và SO2 cóhoạt động góp phần gây hư hại.Sự oxi hóa và hình thành khói quang hóa được biết đến như là mối nguyhiểm môi trường và sức khỏe chính của sự phát thải khí NO x. Tuy nhiên, mối longại về sự ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của khí NOx vẫn đang nghiên cứu.Nó có mặt một lượng đáng kể ở các khu vực ô nhiễm đô thị, nitơ oxit chịu tráchnhiệm về sự xuất hiện với tần suất cao các bệnh về đường hô hấp, như viêm phếquản, viêm phổi và nhiễm trùng do virus. Sự liên quan của chúng đến sự lắngđọng axit; một trong ba axit bị phân hủy đó là axit nitric cũng là một mối nguyhại đối với môi trường và sức khỏe con người.III.1.Các chuyển hóa hóa học của NOx trong tần bình lưu và đối lưuCác quá trình trong tầng đối lưuNOx có vai trò rất quan trọng trong quá trình oxy hóa CH 4 và CO. Cácphản ứng của NO và NO2 là rất khác nhau và chúng đóng vai trò như các chấtxúc tác quan trọng trong nhiều phản ứng quang hóa. Ở tầng đối lưu,NO x làmtăng cường qúa trình hình thành O3, trong khi các tầng bình lưu thì ngược lại.Theo Bouwman (1990) các phản ứng biến đổi các hợp chất nitơ trong khí quyểnxảy ra như sau:Vào ban ngày HNO3 được hình thành theo các phản ứng sau:NO2 + OH* + M -> HNO3Vào ban đêm sẽ có phản ứng:NO2 + O3 -> NO3* + O2NO3* + NO2  N2O5N2O5 + H2O -> 2HNO3Trong các phản ứng quang hóa nhiều hợp chất hydrocacbon ( không phảiCH4) có khả năng hình thành các chất hữu cơ chứa nitơ (N). Trong đóperoxyacetylnitrat [CH3C(O)O2NO2] là nguồn quan trọng giải phóng ra NOx ởcác vùng đô thị. Chúng tập trung nhiểu ở tầng giữa và cao trong tầng đối lưu(Levine et al. 1984):CH3C(O)O2NO2 ->CH3(O)O2* + NO2Ozon trong tầng đối lưu có thể oxy hóa NO thành NO2:NO + O3 → O2 + NO2Đây là phản ứng nhanh, nhưng không xảy ra hoàn toàn. NO được tái tạomột phần đáng kể do NO2 tham gia phản ứng quang hóa sau:NO2 + hν (λ < 430 nm) → NO + ONguyên tử oxy tạo thành có thể phản ứng với phân tử oxy để tái tạo ozon:O + O2 + M → O 3 + MTrong đó, M là cấu tử thứ 3 (có thể là một phân tử hoặc bề mặt rắn) cần thiết đểhấp thụ năng lượng giải phóng ra khi tạo liên kết mới, làm bền hóa sản phẩmphản ứng. Mặc dầu bản thân NO x đã là các chất gây ô nhiễm, nhưng các ảnhhưởng chính thường gây ra do các chất gây ô nhiễm thứ cấp được tạo ra từ NO x.Trong tầng đối lưu NOx bị oxy hóa thành axit nitric, tạo ra mưa axit. NO x là điềukiện cần để tạo ra sương khói quang hóa (photochemical smog).2.Các quá trình trong tầng bình lưuTrong tầng bình lưu, NOx tham gia vào các quá trình hóa học làm ảnhhưởng đến nồng độ ozon trong vùng này.Nguồn cung cấp NOx cho tầng bình lưu có thể là sự phân hóa các chất N2O.O3 + Hv -> O* + O2O*N2O -> 2NONO làm tăng quá trình phá hủy tầng ozon theo các phản ứng sau:O3 + hv -> O* + O2O* + NO2 -> NO + O2NO + O3 -> NO2 + OCộng từng vế của 3 phương trình trên ta có:3O2 -> 2O3Ở độ cao dưới 40 km, O3 được hình thành nhờ quá trình liên kết phân tửO2 và O nguyên tử.O2 + Hv -> 2 O*2[O* + O2 + M -> O3]⇒3O2 -> 2O3Lượng O3 trong khí quyển tập trung chủ yếu ở độ cao 10-40 km. Dưới 25km, NOx có tác dụng tăng cường quá trình hình thành O 3 nhờ tác dụng của ánhsáng mặt trời.Thông thường ở độ cao trên 25 km thì NO x làm giảm nồng độ O3,còn ở độcao dưới 25 km, NOx có tác dụng bảo vệ tầng ozon khỏi bị phá hủy.IV.Hiện trạng ô nhiễm NOxNồng độ của NO2 dao động trong khoảng từ 1 ppb đến 0,5 ppm trongkhoảng thời gian ô nhiễm cao điểm ở vùng đô thị. Phụ thuộc vào ánh nắng Mặttrời và mật độ giao thông, nồng độ NOx trong khu vực đô thị thường thay đổitheo kiểu như sau :− Trước khi có ánh sáng Mặt trời, nồng độ NO và NO 2 tương đối ổn định và hơicao hơn nồng độ cực tiểu hàng ngày một ít.− Vào khoảng 6 đến 8 giờ sáng, mật độ xe cộ tham gia giao thông tăng dần lên,nồng độ NO tăng lên và đạt cực đại.− Vào khoảng giữa buổi sáng (9−10 giờ), nồng độ NO 2 tăng cùng với sự gia tănglượng bức xạ UV, do NO bị chuyển thành NO2.− Khi nồng độ NO giảm xuống dưới 0,1 ppm thì bắt đầu có sự tích tụ O3.− Vào chiều tối (17−20 giờ), nồng độ NO tiếp tục tăng trở lại do lượng giaothông tăng trở lại vào thời gian này.− Ozon tích lũy ban ngày sẽ phản ứng với NO vào ban đêm, làm nồng độ NO 2tăng nhẹ, trong lúc đó nồng độ ozon giảm. Ở các thành phố lớn có mật độ giaothông cao, nồng độ cực đại của NO và NO2 trong không khí tương ứng là 1−2 và0,5 ppm.Trên toàn thế giới mỗi năm do các hoạt động của con người NO x thải rangoài không khí khoảng 53 triệu tấn.Mỗi năm có khoảng 10 triệu tấn N2O bị thảira môi trường, hàm lượng hằng năm tăng dần từ 0,2-0,3%.1/3 tổng lượng N 2Othải vào khí quyển là từ những hoạt động của con người như đốt cháy nguyênliệu hóa thạch, sử dụng phân bón gốc ni tơ, vận hành các nhà máy xử lí nước thảihay các quy trình công nghiệp khác liên quan đến ni tơ.Don Wuebbes đến từ Đạihọc linois tại Urbana – Champaign, người phát minh ra phương pháp định lượnghóa chất tiềm tàng phá hủy ozone cho biết, N 2O là một loại khí bị lãng quên. Conngười luôn xem nó như một thứ thông thường trong tự nhiên và họ quên rằng nóđang tăng lên.Nơi có nồng độ khí NOx cao nhất là các thành phố châu Âu và Bắc Mỹ,cũng như phần lớn vùng đông bắc Trung Quốc. Đây là những nơi có nền côngnghiệp phát triển, tập trung nhiều nhà máy nhất thế giới.Theo sau là Đông Nam châu Á và châu Phi, với nồng độ khí NO 2 khá caodo việcTheo một con số thống kê khác, khí N 2O, cũng theo bản báo cáo của LiênHiệp Quốc, là do kỹ nghệ chăn nuôi gây ra. Nuôi bò, nuôi lợn, nuôi gà, chế biếnthực phẩm từ sữa và trứng chịu trách nhiệm chế tác ra khoảng 65% tổng số khốilượng chất khí N2O trên toàn thế giới. Mặc dù lượng N2O thải ra trên thế giớihiện nay không lớn bằng lượng CO 2 nhưng tác động của N2O lại đáng kể hơn rấtnhiều so với CO2.Ở Việt Nam, mức NO2 và N2O bình quân vẫn chưa vượt quá mức chophép, nhưng tại một điểm nút giao thông quan trọng ở Hà Nội cũng như thànhphố Hồ Chí Minh thì hàm lượng này tăng cao đột biến. Cao hơn 60microgam/m3. Các thành phố khác như thành phố Hồ Chí Minh cũng nằm trongtình trạng tương tụ. Lượng khí này chủ yếu thoát ra từ các phương tiện giaothông đi lại trên đường...Trên đây chỉ là một vài nét về hiện trạng ô nhiễm môi trường của Nitơ vàhợp chất khí của nó đối với sự nóng lên của Trái Đất. Còn rất nhiều điểm nóngcũng như khu vực khác nữa mà chưa có con số thống kê cụ thể. Nhưng có thểkhẳng định một điều là hiện trạng ô nhiễm môi trường của Nitơ và hợp chất khícủa nó đối với sự nóng lên của Trái Đất vẫn đang hết sức cấp bách.V.1.Tổng quan các phương pháp xử lý NOxPhương pháp hấp phụ Vật liệu làm chất hấp phụ: là vật liệu xốp với bề mặt bên trong lớn, đượctạo thành do tổng hợp nhân tạo hay tự nhiên. Chất hấp phụ-Than hoạt tính→-Silicagen-Nhôm hoạt tính Hiệu quả hấp phụ-NOx được hấp phụ mạnh bởi than hoạt tính.Tuy nhiên khi tiếp xúc với cácoxit nitơ than có thể cháy và nổ.Ngoài ra, than có độ bền cơ học thấp vàkhi phục hồi có thể chuyển NOx thành NO.-Khả năng hấp phụ NOx của silicagel thấp hơn than hoạt tính nhưng nó bềncơ học, không cháy, cũng giống như than hoạt tính khi tái sinh có thểchuyển NOx thành NO.-Nhôm hoạt tính hấp phụ NOx với hiệu suất không cao và độ bền cơ họckém.2.2.1.Phương pháp hấp thụHấp thụ bằng nướcKhi hấp thụ NO2 bằng nước một phần axit nitric được sinh ra ở pha khí:3NO2 + H2O→2HNO3 + NO + QĐể xử lý các oxit nitơ có thể sử dụng dung dịch oxi già loãng.NO + H2O2NO2 + H2O→NO2 + H2O→N2O3 + H2O22HNO3 +NO→N2O4 + H2O

Tài liệu liên quan

• Tài liệu TIỂU LUẬN: Tình hình sản xuất kinh doanh của công ty Đá Quý Việt Nhật trong những năm gần đây doc
  • 30
  • 723
  • 0
• Tài liệu TIỂU LUẬN: TÌNH HÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA NGÂN HÀNG NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN CHI NHÁNH TÂY HÀ NỘI TRONG NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY pdf
  • 40
  • 529
  • 0
• TIỂU LUẬN: Báo cáo tình hình sản xuất giày của ngành giầy trong những năm gần đây potx
  • 28
  • 1
  • 2
• tổng hợp cao su buna s - tiểu luận các hợp chất trung gian
  • 56
  • 11
  • 7
• tổng hợp polyvinylclorua (pvc) - tiểu luận các hợp chất trung gian
  • 60
  • 1
  • 2
• Bài thảo luận đề tài:" Sử dụng các lí thuyết trong kinh tế vĩ mô: Hãy phân tích các nguyên nhân dẫn đến thất nghiệp của Việt Nam và các chính sách mà chính phủ Việt Nam đã thực hiện để giải quyết vấn đề thất nghiệp trong những năm gần đây." pptx
  • 30
  • 1
  • 2
• TIỂU LUẬN "CÁC HỢP CHẤT MÙI TRONG PHOMAT LÀM TỪ SỮA BÒ" pptx
  • 17
  • 637
  • 1
• Thực trạng thu hút và sử dụng ODA trong phát triển cơ sở hạ tầng giao thông VN trong những năm gần đây pptx
  • 38
  • 430
  • 0
• TIỂU LUẬN LẠM PHÁT Ở VIỆT NAM TRONG NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY
  • 10
  • 628
  • 0
• luận văn đại học sư phạm hà nội Vai trò, tác dụng của mô hình chăm sóc giáo dục Trẻ em mồ côi ở Làng SOS Vinh- Nghệ An trong những năm gần đây
  • 98
  • 1
  • 0

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(317.31 KB - 33 trang) - Tiểu luận các hợp chất NOx trong khí quyển Tải bản đầy đủ ngay ×