<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>KHOA HĨA</b>







<b>Giáo trình</b>

<b>HĨA HỌC MƠI TRƯỜNG</b>

<b>(ENVIRONMENTAL CHEMISTRY)</b>

<b>ThS. HOÀNG THÁI LONG</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<b>MỤC LỤC</b>

<b>MỤC LỤC...1</b>

<b>DANH MỤC HÌNH...4</b>

<b>DANH MỤC BẢNG...6</b>

<b>1 . MỞ ĐẦU... 7</b>

1.1. Một số khái niệm... 7

1.1.1. Mơi trường... 7

1.1.2. Hóa học mơi trường... 7

1.1.3. Ơ nhiễm mơi trường...7

1.1.4. Chất gây ơ nhiễm... 7

1.1.5. Đường đi của chất gây ô nhiễm (pollutant pathways)... 7

1.2. Cấu trúc và các thành phần môi trường của Trái đất... 8

1.2.1. Cấu trúc của Trái đất...8

1.2.2. Thành phần môi trường của Trái đất...11

1.3. Quá trình phát triển của sự sống trên Trái đất...12

1.4. Chu trình địa hóa...14

<b>2 . KHÍ QUYỂN VÀ SỰ Ơ NHIỄM KHÍ QUYỂN...16</b>

2.1. Cấu trúc của khí quyển... 16

2.1.1. Tầng đối lưu... 17

2.1.2. Tầng bình lưu... 18

2.1.3. Tầng trung lưu...18

2.1.4. Tầng nhiệt lưu... 18

2.2. Sự hình thành và thành phần của khí quyển... 18

2.2.1. Sự hình thành khí quyển... 18

2.2.2. Thành phần của khí quyển... 19

2.3. Các phản ứng của oxy trong khí quyển...21

2.4. Ơ nhiễm khơng khí...25

2.4.1. Sulfua dioxit ...26

2.4.2. Các oxit của nitơ... 29

2.4.3. Các oxit cacbon...32

2.4.4. Hydrocacbon... 34

2.4.4.1. Mêtan ... 34

2.4.4.2. Các hydrocacbon khác mêtan (non-methane hydrocarbons

-

NMHCs)...34

2.4.4.3. Các dẫn xuất halogen của hydrocacbon... 35

2.4.5. Các hạt lơ lửng trong tầng đối lưu... 37

2.4.5.1. Muội than (soot)...37

2.4.5.2. Các hạt hợp chất chì...38

2.4.5.3. Tro bay (fly ash)...38

2.4.5.4. Amiăng (asbestos)...38

2.4.5.5. Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm do hạt chất rắn lơ lửng... 38

2.5. Tác động tổng hợp của các chất ơ nhiễm khơng khí...41

2.5.1. Hiệu ứng nhà kính...41

2.5.2. Sự suy giảm nồng độ ozon trong tầng bình lưu... 43

2.5.2.1. Tầng ozon...43

2.5.2.2. Các phản ứng tạo thành và phân hủy ozon trong tầng bình lưu...43

2.5.2.3. Sự suy giảm nồng độ ozon trong tầng bình lưu... 44

2.5.3. Sương khói (smog)...46

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

2.5.3.2. Sương khói kiểu Los Angeles... 47

2.5.4. Mưa axit... 49

<b>3 . THỦY QUYỂN VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC... 51</b>

3.1. Tài nguyên nước và chu trình nước... 51

3.2. Thành phần của nước tự nhiên...52

3.2.1. Các khí hịa tan...52

3.2.2. Chất rắn... 52

3.2.2.1. Chất rắn lơ lửng và chất rắn hịa tan... 52

3.2.2.2. Các chất vơ cơ hòa tan... 54

3.2.2.3. Các chất hữu cơ...56

3.2.3. Thành phần sinh học của nước tự nhiên... 57

3.3. Sự tạo phức trong nước tự nhiên và nước thải...57

3.4. Vai trò của vi sinh vật trong các chuyển hóa hóa học của mơi trường nước... 59

3.4.1. Phản ứng chuyển hóa cacbon...59

3.4.2. Phản ứng chuyển hóa nitơ...60

3.4.3. Phản ứng chuyển hóa lưu huỳnh...61

3.4.4. Phản ứng chuyển hóa photpho... 61

3.4.5. Phản ứng chuyển hóa sắt...61

3.5. Ơ nhiễm mơi trường nước...62

3.5.1. Các nguồn gây ơ nhiễm nước...62

3.5.2. Các tác nhân gây ô nhiễm nước... 64

3.5.2.1. Các ion vơ cơ hịa tan...64

3.5.2.2. Các chất hữu cơ...68

3.5.2.3. Dầu mỡ...75

3.5.2.4. Các chất có màu... 75

3.5.2.5. Các chất gây mùi vị...75

3.5.2.6. Các vi sinh vật gây bệnh (pathogens)... 75

3.5.3. Các yêu cầu về chất lượng nước - Tiêu chuẩn chất lượng nước...77

3.6. Xử lý nước thải... 80

3.6.1. Các phương pháp sinh học để xử lý nước thải...80

3.6.1.1. Các phương pháp hiếu khí... 81

3.6.1.2. Các phương pháp kỵ khí... 82

3.6.1.3. Một số phương pháp xử lý sinh học thông dụng khác... 83

3.6.2. Các phương pháp cơ lý  hóa học để xử lý nước thải...84

3.6.2.1. Phương pháp lắng và keo tụ...84

3.6.2.2. Phương pháp hấp phụ...85

3.6.2.3. Phương pháp trung hòa... 85

3.6.2.4. Phương pháp oxy hóa...85

<b>4 . ĐỊA QUYỂN VÀ Ơ NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐẤT... 86</b>

4.1. Khái niệm về đất... 86

4.2. Bản chất và thành phần của đất...86

4.2.1. Các thành phần vô cơ của đất... 87

4.2.2. Các thành phần hữu cơ của đất... 88

4.3. Nước và khơng khí trong đất... 90

4.3.1. Nước trong đất... 90

4.3.2. Khơng khí trong đất... 91

4.4. Dịch đất...91

4.5. Phản ứng axit-bazơ và phản ứng trao đổi ion trong đất...91

4.5.1. Sự tạo thành axit vô cơ trong đất... 91

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

4.5.3. Cân bằng trao đổi ion trong đất...92

4.6. Chất dinh dưỡng vi lượng và đa lượng trong đất...93

4.6.1. Chất dinh dưỡng đa lượng...93

4.6.1.1. Nitơ... 93

4.6.1.2. Photpho... 95

4.6.1.3. Kali...95

4.6.2. Chất dinh dưỡng vi lượng... 95

4.7. Sự xói mịn và thối hóa đất...97

4.7.1. Xói mịn đất...97

4.7.2. Sa mạc hóa... 97

4.7.3. Đất và tài ngun nước... 98

4.8. Ơ nhiễm mơi trường đất...98

4.8.1. Ảnh hưởng của hoạt động nông nghiệp... 98

4.8.1.1. Sử dụng phân bón...98

4.8.1.2. Sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật... 98

4.8.1.3. Chế độ tưới tiêu...99

4.8.2. Ảnh hưởng của hoạt động sinh hoạt và cơng nghiệp... 100

<b>5 . HĨA CHẤT ĐỘC TRONG MƠI TRƯỜNG... 101</b>

5.1. Hóa chất độc trong mơi trường... 101

5.2. Độc học mơi trường... 101

5.3. Tính bền vững của độc chất trong môi trường...103

5.3.1. Phân hủy phi sinh học... 103

5.3.2. Phân hủy sinh học... 104

5.3.3. Quá trình suy giảm nồng độ khơng do phân hủy... 104

5.4. Tích lũy sinh học...105

5.4.1. Nhưng yêu tô anh hương đên sự tich luy sinh hoc...106

5.5. Độc tính...107

5.5.1. Độ độc cấp tính... 107

5.5.2. Cơ chế gây độc cấp tính... 108

5.5.3 Độ độc mãn tính...109

5.6. Tác dụng độc hại của một số chất...110

5.6.1. Hóa chất bảo vệ thực vật...110

5.6.1.1. Tác dụng độc hại của thuốc trừ sâu cơ clo...110

5.6.1.2. Tác dụng độc hại của thuốc trừ sâu cơ photpho và cacbamat...112

5.6.1.3. Tác dụng độc hại của metyl izocyanat (MIC)...113

5.6.2. Kim loại...113

5.6.2.1. Các cơ chế gây độc phổ biến và bộ phận cơ thể bị tổn hại... 114

5.6.2.2. Tác dụng độc hại của asen... 115

5.6.2.3. Tác dụng độc hại của cadmi...117

5.6.2.4. Tác dụng độc hại của chì...117

5.6.2.5. Tác dụng độc hại của thủy ngân...118

5.6.3. Tác dụng độc hại của một số chất độc khác...121

5.6.3.1. Tác dụng độc hại của cacbon monooxit (CO)...121

5.6.3.2. Tác dụng độc hại của các oxit nitơ (NOx)... 121

5.6.3.3. Tác dụng độc hại của khí sunfurơ (SO2)... 122

5.6.3.4. Tác dụng độc hại của ozon và PAN...122

5.6.3.5. Tác dụng độc hại của cyanua (CN−_)...122

5.6.3.6. Các chất gây ung thư (carcinogens)... 123

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<b>DANH MỤC HÌNH</b>

<i>Hình 1.1. Cấu trúc của Trái đất ...8</i>

<i>Hình 1.2. Mặt cắt ngang của bề mặt Trái đất ...9</i>

<i>Hình 1.3. Các mảng lục địa chính ...10</i>

<i>Hình 1.4. Sự dịch chuyển của các mảng lục địa ... 10</i>

<i>Hình 1.5. Hai dạng tế bào Prokaryote và Eukaryote ...13</i>

<i>Hình 1.6. Mơ hình tổng qt của chu trình địa hóa ... 14</i>

<i>Hình 2.1. Các thành phần của khí quyển ... 16</i>

<i>Hình 2.2. Sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao trong khí quyển ... 17</i>

<i>Hình 2.3. Trao đổi oxy giữa khí quyển, địa quyển, thủy quyển và sinh quyển ... 21</i>

<i>Hình 2.4. Cấu trúc của (a) pyrrole, (b) một vịng porphyrin, (c) chlorophyll...23</i>

<i>Hình 2.5. Vai trò của ATP và NADPH trong các phản ứng quang hợp ... 24</i>

<i>Hình 2.6. Các nguồn gây ơ nhiễm khí quyển tự nhiên và nhân tạo... 26</i>

<i>Hình 2.7. Nồng độ (trung bình 1 giờ) hàng ngày của các chất ô nhiễm </i>
ở Los Angeles, USA ... 30

<i>Hình 2.8. Các chuyển hóa hóa học chủ yếu của NO</i>x trong tầng đối lưu ...31

<i>Hình 2.9. Các phản ứng oxy hóa mêtan chủ yếu khi có mặt NO</i>x trong tầng đối lưu vào
ban ngày (xảy ra trong cả khơng khí sạch lẫn khơng khí bị ơ nhiễm) ... 34

<i>Hình 2.10. (a) pyren; (b): benzopyren...37</i>

<i>Hình 2.11. Thiết bị lắng qn tính (cyclon) ...39</i>

<i>Hình 2.12. Thiết bị lọc bụi bằng túi vải ... 39</i>

<i>Hình 2.13. Thiết bị lọc bụi Venturi ...40</i>

<i>Hình 2.14. Sơ đồ nguyên tắc lọc bụi tĩnh điện ...40</i>

<i>Hình 2.15. Hiệu ứng nhà kính...41</i>

<i>Hình 2.16. Sơ đồ mơ tả lốc xốy hình thành vào mùa Đơng ở Nam cực ... 44</i>

<i>Hình 2.17. Lỗ thủng lớn nhất của tầng ozon ở Nam cực ghi nhận được (21-30/9/2006) ... 45</i>

<i>Hình 2.18. Sương khói năm 1952 tại London ...46</i>

<i>Hình 2.19. Điều kiện và sự tạo thành sương khói quang hóa ... 47</i>

<i>Hình 2.20. (A) Các phản ứng tạo thành sương khói; (B) Các phản ứng tạo thành PAN ...48</i>

<i>Hình 2.21. Sương khói tại Los Angeles ...48</i>

<i>Hình 2.22. Mưa axit hủy hoại rừng cây ở dãy núi Blue Ridge, North Carolina ... 50</i>

<i>Hình 2.23. Mưa axit ăn mịn tượng đá vơi ... 50</i>

<i>Hình 3.1. Chu trình nước ... 51</i>

<i>Hình 3.2. Sơ đồ xác định và quan hệ giữa chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan ...53</i>

<i>Hình 3.3. Cơng thức cấu tạo dự đốn của axit fulvic ...58</i>

<i>Hình 3.4. Sơ đồ tách chiết các hợp chất humic từ xác thực vật đã phân hủy... 58</i>

<i>Hình 3.5. Các kiểu tạo phức của hợp chất humic với ion kim loại ...59</i>

<i>Hình 3.6. Chu trình Nitơ ... 60</i>

<i>Hình 3.7. Trẻ em dị tật do ảnh hưởng của vụ nhiễm độc thủy ngân ở Minamata ... 67</i>

<i>Hình 3.8. Cơng thức cấu tạo của các hợp chất DDT, DDD, DDE...70</i>

<i>Hình 3.9. Cơng thức cấu tạo của một số hóa chất bảo vệ thực vật thơng dụng... 70</i>

<i>Hình 3.10. Cơng thức cấu tạo của các nhóm dioxin và chất dioxin (TCDD)... 71</i>

<i>Hình 3.11. Cấu trúc của phân tử biphenyl </i>
(mỗi vị trí được đánh số có thể có một nguyên tử clo thế vào tạo thành các phân
tử PCB)... 72

<i>Hình 3.12. Chrysence và benzo(a)pyrene là các hợp chất thuộc nhóm PAHs...73</i>

<i>Hình 3.13. Sơ đồ hệ xử lý nước thải theo kỹ thuật bùn hoạt hóa...81</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

<i>Hình 3.15. Sơ đồ hệ thống UASB...83</i>

<i>Hình 3.16. Sơ đồ biểu diễn hoạt động của ao tùy nghi ... 84</i>

<i>Hình 4.1. Các tầng đất...87</i>

<i>Hình 4.2. Sự chuyển hóa của nitơ trong đất...94</i>

<i>Hình 4.3. Muối tích tụ trên bề mặt đất ở một vùng canh tác ... 99</i>

<i>Hình 5.1. Ảnh hưởng của nắng (quang phân) và mưa (thủy phân) </i>
đến sự phân hủy của parathion...104

<i>Hình 5.2. Tương quan giữa hàm lượng chất béo trong cơ thể của nhiều loại động vật ở hồ </i>
Ontario (thuộc Ngũ Đại Hồ) và hàm lượng PCBs trong toàn bộ cơ thể ... 106

<i>Hình 5.3. Sự tích lũy DDT qua chuỗi thức ăn trong mơi trường nước ... 112</i>

<i>Hình 5.4. Quá trình nhập bào (endocytosis) và quá trình xuất bào (exocytosis)... 114</i>

<i>Hình 5.5. Nhiễm độc asen gây hoại tử bàn tay và mất ngón tay ...115</i>

<i>Hình 5.6. Công thức cấu tạo của ALA - dehydraza enzim và porphobilinogen... 118</i>

<i>Hình 5.7. Phức chelat của chì với các chất chống độc...118</i>

<i>Hình 5.8. Bàn tay bị biến dạng của nạn nhân bị ngộ độc Hg ở Minamata ... 119</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<b>DANH MỤC BẢNG</b>

<i>Bảng 1.1. Các nguyên tố chính trong các phần cấu trúc của Trái đất ... 9</i>

<i>Bảng 1.2. 10 nguyên tố hóa học trong vũ trụ, Trái đất, vỏ Trái đất, đại dương, khí quyển </i>

(khơng khí khơ) và sinh quyển (% khối lượng) ... 11

<i>Bảng 2.1. Thành phần chính của khơng khí khơ tầng đối lưu ...20</i>

<i>Bảng 2.2.</i> Các chất khí có hàm lượng thấp trong khơng khí khô ở tầng đối lưu ...20

<i>Bảng 2.3. Thời gian lưu của một số chất gây ơ nhiễm khí quyển ... 26</i>

<i>Bảng 2.4. Một số ảnh hưởng của SO</i>2 đối với con người ... 27

<i>Bảng 2.5. So sánh khả năng hấp thụ bức xạ của các khí nhà kính ... 42</i>

<i>Bảng 2.6. So sánh sự đóng góp vào hiệu ứng nhà kính của các khí nhà kính ...42</i>

<i>Bảng 3.1. Sự phân bố tài nguyên nước toàn cầu ... 51</i>

<i>Bảng 3.2. Thành phần hóa học trung bình của nước sơng hồ và nước biển toàn cầu ... 54</i>

<i>Bảng 3.3. Tải lượng tác nhân ô nhiễm do con người đưa vào môi trường hàng ngày ... 63</i>

<i>Bảng 3.4. Nồng độ tối đa cho phép của một số kim loại nặng trong các loại nước </i>
theo Tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường...67

<i>Bảng 3.5. Giá trị giới hạn cho phép của các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm </i>
trong nước mặt (TCVN 5942-1995)... 78

<i>Bảng 3.6.</i> Giá trị giới hạn cho phép và các thông số và nồng độ chất ô nhiễm
trong nước thải công nghiệp (TCVN 5945-1995)...79

<i>Bảng 4.1. Hàm lượng các nguyên tố hóa học trong đá và đất (‰ w/w) ... 88</i>

<i>Bảng 4.2. Các loại hợp chất hữu cơ chính trong đất ... 89</i>

<i>Bảng 5.1. Các nguyên tố độc hại trong nước thiên nhiên và nước thải ...102</i>

<i>Bảng 5.2. Thời gian bán hủy của một số hóa chất độc bền vững trong mơi trường ... 103</i>

<i>Bảng 5.3. Tích lũy sinh học trong cá của một số chất gây ô nhiễm ... 105</i>

<i>Bảng 5.4. Giá trị phân tích và giá trị tính tốn của hệ số tích lũy sinh học trong cá </i>
của một số hóa chất có khả năng chuyển hóa sinh học khác nhau... 107

<i>Bảng 5.5. Phân loại độ độc theo Hodge & Sterner ...107</i>

<i>Bảng 5.6. Phân loại độ độc (liều độc qua đường ăn uống có thể gây chết người) </i>
theo Gosselin, Smith & Hodge ... 108

<i>Bảng 5.7. Phân loại độ độc cấp tính của hóa chất độc đối với cá và động vật ...108</i>

<i>Bảng 5.8.</i> Độ độc cấp tính và độ độc mãn tính của một số loại thuốc trừ sâu
xác định trong phịng thí nghiệm trên các lồi cá ... 110

<i>Bảng 5.9. Đặc tính hóa học và sinh hóa của thủy ngân và các hợp chất của nó ... 120</i>

<i>Bảng 5.10. Ảnh hưởng độc hại của CO đối với con người ở các nồng độ khác nhau ... 121</i>

<i>Bảng 5.11. Ảnh hưởng độc hại của NO</i>2 với con người ở các nồng độ khác nhau ... 121

<i>Bảng 5.12. Phân loại các chất gây ung thư theo IARC và EPA ...124</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

<b>1.</b>

<b>MỞ ĐẦU</b>

<b>1.1. Một số khái niệm</b>

<b>1.1.1. Môi trường</b>

Môi trường là tổng hợp những điều kiện bên ngồi có ảnh hưởng đến đời sống và sự
phát triển của mỗi sinh vật.

Đối với con người, môi trường sống là tổng hợp các điều kiện vật lý, hóa học, kinh tế
xã hội có ảnh hưởng đến sự sống và phát triển của từng cá nhân, của cộng đồng con người.
Môi trường sống của con người là cả vũ trụ, trong đó hệ Mặt trời và Trái đất có ảnh hưởng
trực tiếp và rõ rệt nhất.

Để đánh giá chất lượng môi trường, người ta thường đo đạc, phân tích và so sánh các
thơng số chất lượng mơi trường với các tiêu chuẩn về chất lượng môi trường do từng quốc gia
hay các tổ chức quốc tế đưa ra.

<b>1.1.2. Hóa học mơi trường</b>

<i>Hóa học mơi trường là mơn khoa học nghiên cứu các hiện tượng hóa học xảy ra trong </i>
mơi trường.

Nói cách khác, hóa học mơi trường nghiên cứu các nguồn, các phản ứng, sự vận
chuyển, hiệu ứng và sự tồn tại của các chất hóa học trong khơng khí, nước, đất, và ảnh hưởng
của các hoạt động của con người đến các q trình này.

Như vậy, hóa học mơi trường là môn học đa ngành liên quan trực tiếp đến các ngành
hóa học, vật lý, sinh học, địa chất học, nông học, y học,... Các kiến thức về hóa học mơi
trường khơng những chỉ cần thiết cho các nhà hóa học, mà cịn rất cần thiết cho cả những nhà
nghiên cứu môi trường, kỹ thuật và quản lý.

<b>1.1.3. Ơ nhiễm mơi trường</b>

<i>Ơ nhiễm mơi trường là các thay đổi khơng mong muốn về tính chất vật lý, hóa học, </i>
sinh học của khơng khí, nước hay đất có thể gây ảnh hưởng có hại cho sức khỏe, sự sống,
hoạt động của con người hay các sinh vật khác [12].

<i>Một định nghĩa khác về ô nhiễm môi trường, được sử dụng khá phổ biến hiện nay cho </i>
<i>rằng, ơ nhiễm mơi trường là q trình con người chuyển vào môi trường các chất hay dạng </i>
năng lượng có khả năng gây hại cho sức khỏe của con người, sinh vật, hệ sinh thái, hủy hoại
cấu trúc, sự hài hòa, hoặc làm ảnh hưởng đến các tác dụng lợi ích vốn có của mơi trường [13].

<i>Theo Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam, ô nhiễm môi trường là sự làm thay đổi tính </i>
chất của mơi trường, vi phạm tiêu chuẩn môi trường.

<b>1.1.4. Chất gây ô nhiễm</b>

<i>Chất (gây) ơ nhiễm là những chất khơng có trong tự nhiên, hoặc vốn có trong tự nhiên </i>
nhưng nay có hàm lượng lớn hơn và gây tác động có hại cho môi trường thiên nhiên, cho con
người cũng như các sinh vật khác.

Chất gây ơ nhiễm có thể có nguồn gốc tự nhiên (núi lửa, cháy rừng, bão lụt,...) hoặc
do các hoạt động của con người tạo ra (hoạt động sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải,
chiến tranh, sinh hoạt đô thị,...).

<b>1.1.5. Đường đi của chất gây ô nhiễm (pollutant pathways)</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

cơ thể người và gây độc hại:

Pb(C2H5)4 (xăng, dầu động cơ)     →<i>änúg xaíkhê</i> PbCl2 + PbBr2 (khí quyển)

Người ← Thực phẩm ← PbCl2 + PbBr2 (trong đất)
<b>1.2. Cấu trúc và các thành phần môi trường của Trái đất</b>

<b>1.2.1. Cấu trúc của Trái đất</b>

Có nhiều giả thiết giải thích nguồn gốc của hệ Mặt trời nói chung và Trái đất nói
riêng, song tất cả các giả thiết ấy đều chỉ dựa trên các hiểu biết rất ít ỏi hiện nay về hệ Mặt
trời, do đó cịn gây nhiều tranh cãi. Những bằng chứng hiện có cho thấy rằng, Trái đất là một
hành tinh có lớp vỏ cứng xuất hiện cách đây khoảng 4,5 tỷ năm, nằm cách Mặt trời 150 triệu
km.

Cấu trúc chính của Trái đất (Hình 1.1) rất ít thay đổi trong 4 tỷ năm gần đây.

<b>Hình 1.1. Cấu trúc của Trái đất [16]</b>

Phần vỏ mỏng bên ngoài của Trái đất, chỉ chiếm 1% khối lượng của Trái đất, nhưng
lại đóng vai trị rất quan trọng đối với sự sống và phát triển của lồi người.

Bề mặt Trái đất khơng đều, khoảng 70% bị bao phủ bởi nước với độ sâu trung bình
khoảng 4 km (0 − 11 km). Phần còn lại là khối đất với độ cao trung bình 0,84 km (0 − 8,8 km)
trên mặt nước biển. Hai phần ba của khối đất này thuộc phần Bắc bán cầu.

Lớp phủ Trong

Nhân

0 − 40
1000
2900

5100
6370
Vỏ

Vỏ lục địa
Đại dương

Vỏ đại dương

Lớp phủ trên

Vùng chuyển tiếp

Lớp phủ dưới
0

4
10

60

400

1000
Bề dày (Km)

Ngoài

Lớp phủ Trong

Nhân

0 − 40
1000
2900

5100
6370
Vỏ

Vỏ lục địa
Đại dương

Vỏ đại dương

Lớp phủ trên

Vùng chuyển tiếp

Lớp phủ dưới
0

4
10

60

400

1000
Bề dày (Km)

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

Khối đất chính là lục địa được xác định giới hạn không phải bằng bờ biển, mà bằng
mép phần phẳng của đáy đại dương (có thể ở xa bờ), vì vậy lục địa bao gồm cả phần thềm
lục địa. Theo cách xác định này thì trong nhiều trường hợp, các đảo ngồi khơi vẫn có thể là
một bộ phận của khối đất lục địa gần chúng. Cách xác định phần lục địa này hoàn toàn phù
hợp với thực tế về sự khác nhau của thành phần đá lớp vỏ lục địa và đá lớp vỏ đáy đại
dương.

<b>Bảng 1.1. Các nguyên tố chính trong các phần cấu trúc của Trái đất [16]</b>

Phần cấu trúc của Trái đất Các nguyên tố chính (theo thứ tự nồng độ giảm dần)

Khí quyển N, O

Đại dương O, H (Cl, Na, Mg, S)

Đá trầm tích O, Si, Al, Fe, Ca, K, Mg, C, Na

Đá granit từ nham thạch O, Si, Al, K, Na, Ca, Fe, Mg

Đá bazan từ nham thạch O, Si, Al, Fe, Ca, Mg

Lớp phủ O, Si, Mg, Fe

<b>Hình 1.2. Mặt cắt ngang của bề mặt Trái đất [16]</b>

<i><b>Phần đọc thêm: Sự chuyển dịch của các mảng lục địa</b></i>

<i>Giả thuyết về hoạt động kiến tạo cho rằng lớp vỏ cứng của Trái đất được tạo nên </i>
<i>bởi 15 mảng lục địa có kích thước khác nhau lắp ghép lại, trong đó có 9 mảng chính. </i>
<i>Có mảng chỉ chứa toàn đại dương hoặc chỉ chứa phần lục địa, nhưng đa số các mảng </i>
<i>lục địa vừa chứa phần đại duơng, vừa chứa phần lục địa.</i>

<i>Dưới tác động của các dòng chuyển dịch bên trong lòng Trái đất, các mảng lục </i>
<i>địa luôn trôi dạt trên lớp quyển mềm (asthenosphere). Có 3 kiểu chuyển dịch tương </i>

40 60 80 100

20
0

Núi (8,8 km)

Đất thấp (trung bình 0,84 km)
Thềm lục địa

Đại dương (sâu trung bình 4 km)
Vực (11 km)
Đá trầm tích

Khí quyển

Đá granit từ
nham thạch

Đá bazan từ
nham thạch
Lớp phủ

% bề mặt Trái đất bị chiếm
Tầng bình lưu (35 km)

bao gồm tầng ozon (15 km)
Tầng đối lưu (15 km)

40 60 80 100

20

0 20 40 60 80 100

0

Núi (8,8 km)

Đất thấp (trung bình 0,84 km)
Thềm lục địa

Đại dương (sâu trung bình 4 km)
Vực (11 km)
Đá trầm tích

Khí quyển

Đá granit từ
nham thạch

Đá bazan từ

nham thạch
Lớp phủ

% bề mặt Trái đất bị chiếm
Tầng bình lưu (35 km)

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

<i>đối giữa các mảng lục địa liền nhau. </i>

<i>Kiểu chuyển dịch phân kỳ làm cho các mảng lục địa tách xa nhau tạo nên các khe </i>
<i>hở để dung nham từ lịng đất trào ra ngồi, khơ đặc lại tạo thành các ngọn núi lửa </i>
<i>trên đất liền hay các dãy núi ngầm dưới đáy đại dương. Chuyển dịch phân kỳ thường </i>
<i>xảy ra ở phần đại dương hơn trên lục địa. </i>

<i><b>Hình 1.3. Các mảng lục địa chính [7]</b></i>

<i><b>Hình 1.4. Sự dịch chuyển của các mảng lục địa [16]</b></i>

<i>Kiểu chuyển dịch hội tụ làm các mảng lục địa xô đập hay trườn, trượt, đè chồng </i>
<i>lên nhau. Khi một mảng lục địa là lục địa cịn mảng kia là đại dương thì mảng đại </i>

Tái nóng chảy
Vùng lún

xuống

Hoạt động núi lửa
Phần vỏ ở
đại dương

Phần vỏ ở

đại dương
Phần vỏ ở lục địa

<b>LỚP PHỦ</b>

Dãy núi ngầm
ở đại dương

<b>Mảng lục địa 1</b> <b>Mảng lục địa 2</b> <b>Mảng lục địa 3</b>

Đường biên có
sự dịch chuyển hội tụ

Đường biên có
sự dịch chuyển phân kỳ
Tạo núi

Tái nóng chảy
Vùng lún

xuống

Hoạt động núi lửa
Phần vỏ ở
đại dương

Phần vỏ ở
đại dương
Phần vỏ ở lục địa

<b>LỚP PHỦ</b>

Dãy núi ngầm
ở đại dương

<b>Mảng lục địa 1</b> <b>Mảng lục địa 2</b> <b>Mảng lục địa 3</b>

Đường biên có
sự dịch chuyển hội tụ

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

<i>dương sẽ trượt và lún xuống bên dưới mảng lục địa. Phần lún xuống bị nóng chảy, </i>
<i>các thành phần vật liệu nóng chảy có khối lượng riêng nhỏ sẽ di chuyển đi lên tạo ra </i>
<i>núi, các vật liệu nặng hơn sẽ chìm xuống vào lớp phủ. Khi hai mảng lục địa dịch </i>
<i>chuyển hội tụ đều là lục địa sẽ dẫn đến hiện tượng dồn ép các lớp đất đá lên thành </i>
<i>các dãy núi cao (dãy Himalayas, Anpes). Khi một phần của mảng lục địa đại dương </i>
<i>trượt và lún sâu xuống bên dưới mảng lục địa, thì một phần mảng lục địa mới được </i>
<i>hình thành từ đại dương thay thế các phần mảng lục địa đã bị mất đi.</i>

<i>Kiểu chuyển dịch trượt của hai mảng lục địa có thể tạo ra các vết nứt gãy trên </i>
<i>mặt đất hay đại dương (ví dụ: vết nứt San Andreas chạy từ thành phố San Francisco </i>
<i>cắt ngang bang California (Mỹ) đến tận biên giới Mexico).</i>

<b>1.2.2. Thành phần môi trường của Trái đất</b>

Khi nghiên cứu, người ta thường chia môi trường của Trái đất thành 4 thành phần chính:
khí quyển, thủy quyển, địa quyển và sinh quyển. Ngồi 4 thành phần chính này, các nhà khoa
học cịn đưa ra khái niệm mới về trí quyển – một thành phần của môi trường Trái đất.

−<i><b> Khí quyển: là lớp khí bao phủ xung quanh bề mặt Trái đất, nuôi dưỡng sự sống trên </b></i>
mặt đất và bảo vệ chúng trước các tác động có hại từ khoảng khơng vũ trụ.

Khí quyển hấp thụ hầu hết các tia vũ trụ và một phần đáng kể bức xạ điện từ của Mặt
trời chiếu xuống Trái đất.

Khí quyển chỉ cho các bức xạ có bước sóng trong khoảng 320 đến 2500 nm đi qua và
ngăn chặn phần bức xạ tử ngoại có bước sóng nhỏ hơn 320 nm, là phần bức xạ gây hủy hoại
da.

Khí quyển đóng một vai trị quan trọng trong q trình cân bằng nhiệt của Trái đất,
thông qua khả năng hấp thụ bức xạ hồng ngoại của ánh sáng Mặt trời và phần tái bức xạ từ
Trái đất.

Thành phần chính của khí quyển là nitơ và oxy, ngồi ra cịn có argon, cacbonic và
nhiều chất khí khác có nồng độ nhỏ hơn rất nhiều.

<b>Bảng 1.2. 10 nguyên tố hóa học trong vũ trụ, Trái đất, vỏ Trái đất, đại dương, khí quyển </b>
<b>(khơng khí khơ) và sinh quyển (% khối lượng) [16]</b>

Vũ trụ Trái đất Vỏ Trái đất Đại dương Khí quyển Sinh quyển

H : 77 Fe : 35 O : 46,6 O : 85,8 N : 75,5 O : 53

He : 21 O : 29 Si : 29,5 H : 11 O : 23,2 C : 39

O : 0,8 Si : 14 Al : 8,2 Cl : 1,94 Ar : 1,3 H : 6,6

C : 0,3 Mg : 14 Fe : 5,0 Na : 1,05 C : 9,3 × 10−3 _{N : 0,5}

Ne : 0,2 S : 2,9 Ca : 3,6 Mg : 0,13 Ne : 1,3 × 10−3 _{Ca : 0,4}

Fe : 0,1 Ni : 2,4 Na : 2,8 S : 0,09 Kr : 0,45 × 10−3 _{K : 0,2}

Si : 0,07 Ca : 2,1 K : 2,6 Ca : 0,048 He : 72 × 10−6 _{Si : 0,1}

N : 0,06 Al : 1,8 Mg : 2,1 K : 0,039 Xe : 40 × 10−6 _{P : 0,1}

Mg : 0,06 Na : 0,3 Ti : 0,57 Br : 0,007 H : 23 × 10−6 _{Mg : 0,1}

S : 0,04 P : 0,2 H : 0,22 C : 0,003 S : 70 × 10−9 _{S : 0,07}

−<i><b> Thủy quyển: bao gồm tất cả các nguồn nước: đại dương, biển, sông, suối, hồ, băng ở </b></i>
các cực, nước ngầm,...

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

con người có thể sử dụng được (nước sông, hồ, suối và nước ngầm) chỉ chiếm chưa đến 1%
lượng nước của thủy quyển.

Nước được con người sử dụng vào các mục đích chính sau: nông nghiệp (30%), nhà
máy nhiệt điện (50%), công nghiệp (12%), sinh hoạt (7%).

Nước (bề) mặt ngày càng bị ô nhiễm do thuốc trừ sâu, phân bón trong nước chảy tràn từ
đồng ruộng, do các chất thải khác của con người, động vật và sản xuất công nghiệp. Các bệnh
lây qua đường nước từ nước thải đô thị đã làm chết hàng triệu người ở các nước đang phát triển.

−<i><b> Địa quyển (thạch quyển): là phần vỏ Trái đất từ mặt đất đến độ sâu khoảng 100 km, </b></i>
bao gồm các khống chất trong lớp phong hóa và đất (đất là hỗn hợp phức tạp bao gồm các
chất khống, chất hữu cơ, khơng khí và nước).

−<i><b> Sinh quyển: là một phần của Trái đất và khí quyển có tồn tại sự sống. Giữa sinh </b></i>
quyển và mơi trường có sự tác động qua lại lẫn nhau. Sinh quyển cũng có mối quan hệ chặt
chẽ với dịng năng lượng trong mơi trường và hóa học mơi trường nước.

−<i><b> Trí quyển (noosphere): là khái niệm để chỉ các dạng thông tin biểu hiện rất phức tạp </b></i>
trong sinh quyển mà trong đó phát triển cao nhất là trí tuệ con người. Trí quyển đang thay đổi
nhanh chóng và phạm vi tác động của nó ngày càng mở rộng kể cả ở ngoài phạm vi Trái đất.
<b>1.3. Quá trình phát triển của sự sống trên Trái đất</b>

Cũng như lịch sử phát triển của Trái đất, quá trình phát triển của sự sống trên Trái đất
được giải thích dựa vào các giả thiết. Những giả thiết này được xây dựng dựa trên việc nghiên
cứu các hóa thạch tìm được.

Các hóa thạch cổ nhất đã tìm thấy được có tuổi trên 3 tỷ năm. Các hóa thạch này có
dạng tương tự vi khuẩn và tảo ngày nay, tức là các sinh vật đơn bào. Các tế bào này chưa có
<i><b>nhân phát triển hồn chỉnh và được đặt tên là prokaryotes (sinh vật nhân sơ) . Quá trình tạo </b></i>
thành các prokaryotes cho đến nay vẫn cịn là điều bí ẩn.

Q trình phát triển của sự sống được xem là một quá trình tiến triển dần dần từ các
phân tử vô cơ đơn giản đến các sinh vật đa dạng, từ đơn giản đến phức tạp hiện nay. Tất cả
các dạng sống đều được tạo thành từ các hợp chất hữu cơ. Các hợp chất này có thể đã được
tạo thành trong tự nhiên từ các phân tử đơn giản như, H2O, NH3, CO2, CO, CH4, H2S, H2. Các

phân tử đơn giản này có thể đã tồn tại trong khí quyển, đại dương của Trái đất lúc sơ khai.
Người ta suy đoán rằng, từ nhiều loại phân tử hữu cơ được tạo thành, các hệ vô sinh
<i>(non-living systems) được hình thành, tiến hóa thành các sinh vật tự sinh tồn và sinh sản, sau </i>
cùng phát triển thành các dạng sống phong phú ngày nay.

Các sinh vật đầu tiên phụ thuộc vào các nguồn cung cấp các phân tử hữu cơ được tổng
<i>hợp từ bên ngoài, và do đó chúng được gọi là sinh vật dị dưỡng.</i>

<i>Các sinh vật tự dưỡng có khả năng tổng hợp nên các phân tử hữu cơ cần thiết từ các phân </i>
tử vơ cơ đơn giản. Vì các phân tử vơ cơ đơn giản có sẵn rất nhiều trong khí quyển và đại dương so

với các phân tử hữu cơ, nên các sinh vật tự dưỡng phát triển mạnh hơn các sinh vật dị dưỡng.

Cả hai loại sinh vật prokaryotes có thể đã thu năng lượng từ các phản ứng lên men như
sau:

C6H12O6 → 2C3H4O3 + 4H

glucoz axit pyruvic (kết hợp với các nhóm khác)

Phản ứng lên men khơng phải là nguồn cung cấp năng lượng tốt. Khả năng dùng phần
phổ khả kiến của bức xạ Mặt trời làm nguồn năng lượng chuyển hóa CO2 thành các phân tử

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

nCO2 + 2nH2A

<i>anïh saïng</i>

    → _(CH₂_O)_n_{+ nH}₂_{O + 2nA}

Tác nhân cho hydro Cacbohydrat

Từ đó, tảo lam sử dụng nước của đại dương, như một tác nhân cho hydro, để phát triển
và tạo ra sản phẩm phụ là oxy:

nCO2 + nH2O

<i>anïh saïng</i>

    → _(CH₂_O)_n_{+ nO}₂

Tác nhân cho hydro Cacbohydrat

Oxy tạo thành từ quá trình quang hợp đã làm thay đổi bề mặt Trái đất, đồng thời tiêu
diệt các sinh vật khơng thích ứng với loại khí hoạt động hóa học mạnh này.

Khi oxy tích tụ nhiều trong khí quyển, tầng ozon dần hình thành ở tầng bình lưu (cách
mặt đất 15 − 40 km), hấp thụ tia tử ngoại có hại. Lúc này, các sinh vật đã có thể phát triển
thành quần thể trong vùng tiếp giáp của khí quyển / nước / đất và nhu cầu phải sinh sống dưới
nước để tránh tác hại của tia tử ngoại khơng cịn là điều bắt buộc nữa. Các sinh vật bắt đầu
chuyển lên sống trên cạn. Sự có mặt của oxy tạo điều kiện cho những biến đổi thích hợp
của tế bào, nhằm có thể sử dụng phản ứng hơ hấp cung cấp năng lượng cho sự phát
triển. Nguồn năng lượng thu từ phản ứng hô hấp lớn hơn năng lượng thu từ phản ứng
lên men đến 18 lần.

(CH2O)n + nO2 → nCO2 + nH2O

Cacbohydrat

Các tổ chức bên trong tế bào lúc này chịu những thay đổi mạnh mẽ và phát triển. Xuất
hiện nhân tế bào có màn bọc, chứa các axit nucleic mang thơng tin gen của tế bào, ngồi ra
cịn có một loạt các biến đổi khác biệt về đặc điểm cấu trúc.

<i><b>Các tế bào mới này được gọi là các eukaryotes (sinh vật nhân thực), chứa nhân xác </b></i>
định. Các eukaryotes đơn bào tự dưỡng tiến hóa thành thực vật đa bào, có khả năng quang
hợp để sản xuất các chất hữu cơ và oxy. Sự phát triển về số lượng các sinh vật có khả năng
quang hợp và hô hấp tốt tạo thành tập hợp dị dưỡng. Các eukaryotes dị dưỡng tiến hóa thành
cá, cơn trùng và động vật ngày nay.

<b>Hình 1.5. Hai dạng tế bào Prokaryote và Eukaryote[17]</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

hàm lượng các khí có lúc đầu trong khí quyển sơ khai (N2, CO2, H2, CO, CH4...).

<b>1.4. Chu trình địa hóa</b>

Các số liệu trong Bảng 1.2 chỉ cho thấy sự phân bố các nguyên tố trong các thành
phần của môi trường mà không cho thấy sự di chuyển (vận động) của các nguyên tố đó từ bộ
phận này sang bộ phận khác, ví dụ: sông vận chuyển các chất tan và chất rắn lơ lửng từ đất
<i>liền ra đại dương; sự di chuyển của các mảng lục địa vỏ Trái đất tạo ra sự dâng lên (uplift) của </i>
đá trầm tích đại dương và các khối đất mới; thực vật tạo thêm oxy cho khí quyển thơng qua
q trình quang hợp, đồng thời lấy oxy từ khơng khí trong q trình hơ hấp.

Sự di chuyển của một nguyên tố hóa học giữa đất, đại dương, khơng khí có thể được
<i>biểu diễn bởi chu trình gọi là chu trình địa hóa. Mỗi chu trình địa hóa là một mơ hình, mơ tả </i>
sự di chuyển của một nguyên tố hóa học (hay một chất), thông thường là xảy ra gần bề mặt
Trái đất.

<i>Trong một chu trình địa hóa có một số nơi chứa (reservoirs), được xác định rõ về mặt </i>
<i>vật lý (như lục địa, đất, đại dương, khí quyển,...) và các đường di chuyển (transport paths) </i>
của vật chất từ nơi chứa này đến nơi chứa khác. Số lượng nơi chứa trong một chu trình địa
hóa phụ thuộc vào mức độ chi tiết của việc nghiên cứu hệ.

Dòng vật chất di chuyển giữa các nơi chứa thường được xác định trong một khoảng
thời gian cố định, thường là một năm.

1. Ngưng tụ (mưa, tuyết) 5. Sự phát khí (Gas evolution)
2. Bụi 6. Các chất tan và lơ lửng (trong nước sông)

3. Hạt bọt nước biển (sea spray) 7. Sa lắng
4. Sự tách khí (Degassing) 8. Sự dâng lên

<b>ĐẤT</b>

<b>KHƠNG KHÍ</b>

<b>ĐẠI DƯƠNG</b>

<b>TRẦM TÍCH</b>

<b>2</b>
<b>1</b>

<b>5</b>
<b>3</b>
<b>3</b>

<b>2</b>

<b>6</b>

<b>1</b> <b>3</b>

<b>2</b> <b>4</b>

<b>8</b>

<b>7</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

<b>Hình 1.6. Mơ hình tổng qt của chu trình địa hóa [16]</b>

Nếu lượng ngun tố (hay chất) được chuyển vào và chuyển ra khỏi nơi chứa bằng

<i>nhau thì nồng độ của nó trong nơi chứa đó sẽ khơng đổi, lúc đó trạng thái dừng (steady state) </i>
được thiết lập. Về cơ bản, nếu không bị ảnh hưởng bởi hoạt động của con người hầu hết các
chu trình tự nhiên đều ở trạng thái dừng . Kết luận này được rút ra từ thực tế là khơng có sự
thay đổi lớn nào của mơi trường hóa học tồn cầu đã xảy ra trong vài trăm triệu năm trước
đây.

<i>Nếu hệ đang ở trạng thái dừng, ta có thể xác định thời gian lưu (residence times) của </i>
một chất xác định trong nơi chứa xác định dựa vào công thức:

= <i>lượng nguyên tố châtú trong nơi chứa</i>

<i>t</i>

<i>tơcú độđi v hay ra nơi chứa của ngun tố châtú</i>

( )

( ) ( )

Ví dụ, nếu lượng natri tan trong đại dương là 15×1018_{kg, lượng thêm vào hằng năm là}

100×109_{kg, thì thời gian lưu của natri trong đại dương sẽ là 150 triệu năm (thực ra, natri có}

thời gian lưu trong đại dương là 210 triệu năm). Hầu hết các nguyên tố có thời gian lưu trong
đại dương khoảng vài triệu năm, hoặc ít hơn. Thời gian lưu trong vỏ Trái đất thường cao hơn
nhiều thời gian lưu trong khơng khí, điều đó phản ảnh tính lưu động của các hệ.

Người ta cho rằng, các tác động của con người lên các chu trình địa hóa đã làm tăng
tốc độ chuyển chất rắn từ lục địa ra đại dương, do chặt phá rừng, hoạt động canh tác, làm tăng
xói mịn. Nghiên cứu cho thấy, tốc độ xói mịn ngày nay cao gấp đơi cách đây 5000 năm. Rất

khó đánh giá được ảnh hưởng của các hoạt động nhân tạo lên các chu trình, do chúng ta
khơng biết chắc giá trị nền nồng độ của các chất cũng như dịng di chuyển vật chất trong các
chu trình đã nêu.

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

<b>2.</b>

<b>KHÍ QUYỂN VÀ SỰ Ơ NHIỄM KHÍ QUYỂN</b>

<b>2.1. Cấu trúc của khí quyển</b>

Khí quyển là lớp vỏ khí bao quanh Trái đất. Ranh giới phân chia giữa khí quyển và
khoảng khơng gian bên ngồi khơng rõ ràng. Độ cao của lớp vỏ khí này có thể từ 500−1000
km từ mặt đất, tuy nhiên 99% khối lượng của khí quyển lại tập trung ở lớp khí chỉ cách mặt
đất 30 km.

Khí quyển được cấu tạo bởi nhiều chất khác nhau. Trong khí quyển có khoảng 50 hợp
chất hóa học, gồm cả những hạt bụi lơ lửng (bụi, phấn hoa, vi khuẩn, vi rút,...). Thành phần và
hàm lượng các chất có mặt trong khí quyển tùy thuộc vào điều kiện địa lý, khí hậu và phân bố
theo độ cao. Càng lên cao, áp suất càng giảm, ở độ cao 100 km, áp suất khí quyển chỉ bằng
một phần triệu (3×10−7_{at) áp suất ở bề mặt Trái đất (1 at). Nhiệt độ thay đổi trong khoảng từ}
−92° đến 1200°C. Khối lượng tổng cộng của khí quyển ước khoảng 5×1015_{tấn, tức vào}

khoảng một phần triệu khối lượng Trái đất.

Căn cứ vào sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao, người ta chia khí quyển thành 4 tầng:
<i>tầng đối lưu (troposhere), tầng bình lưu (stratosphere), tầng trung lưu (mesosphere), tầng </i>
<i>nhiệt lưu (thermosphere). Các thành phần của khí quyển và sự thay đổi nhiệt độ khí quyển </i>
theo độ cao được trình bày trong Hình 2.1 và Hình 2.2.

<b>Hình 2.1. Các thành phần của khí quyển [14]</b>

10 - 16 km

<b>Tầng Bình lưu</b>
<b>Tầng Trung lưu</b>

<b>Tầng Nhiệt lưu</b>

50 km
85 km
500 km
<b>O</b>
<b>3</b>
O

3 + hν (220 - 330 nm) → O2 + O
<b>O₂+_{, NO}+</b>
<b>O</b>

<b>2</b>

<b>+_{, O}+_{, NO}+</b>

Bức xạ Mặt trời

UV, V

IS,

IR (

λ
> 33

0 n
m): đế
n mặ
t
đất
UV
(
λ
=
2

00 - 33

</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

<b>Hình 2.2. Sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao trong khí quyển [8]</b>

<b>2.1.1. Tầng đối lưu</b>

<i>Tầng đối lưu (troposphere) chiếm khoảng 70% khối lượng khí quyển, ở độ cao từ 0 </i>
đến 11 km, càng lên cao nhiệt độ càng giảm. Độ cao của tầng đối lưu có thể thay đổi khoảng
vài km, tùy thuộc vào các yếu tố, nhiệt độ, bề mặt đất... (khoảng 8 km ở hai cực, 18 km ở
vùng xích đạo). Tầng này quyết định khí hậu của Trái đất, thành phần chủ yếu là N2, O2, CO2

và hơi nước. Khí trong khí quyển tập trung chủ yếu ở tầng đối lưu, với khối lượng khoảng
4,12.1015_{tấn so với tổng khối lượng khí trong khí quyển là 5,15}_×₁₀15_{tấn. Mật độ khơng khí}

và nhiệt độ trong tầng đối lưu khơng đồng nhất. Mật độ khơng khí giảm rất nhanh theo độ cao
(hàm số mũ). Nếu khơng bị ơ nhiễm, thì nhìn chung thành phần của khí quyển ở tầng đối lưu
khá đồng nhất, do có dịng đối lưu liên tục của các khối khơng khí trong tầng. Tầng đối lưu là
một vùng xốy, do có sự mất cân bằng trong tốc độ sưởi ấm và làm lạnh giữa vùng xích đạo
và ở hai đầu cực.

Phần trên cùng của tầng đối lưu có nhiệt độ thấp nhất (vào khoảng −56°C) được gọi là
<i>đỉnh tầng đối lưu hoặc lớp dừng (tropopause), đánh dấu sự kết thúc xu hướng giảm nhiệt theo </i>
độ cao trong tầng đối lưu, và bắt đầu có sự tăng nhiệt độ. Ở đỉnh tầng đối lưu do nhiệt độ rất
thấp, hơi nước bị ngưng tụ và đông đặc nên khơng thể thốt khỏi tầng khí quyển thấp. Nếu
khơng có đỉnh tầng đối lưu, đóng vai trị như tấm chắn rất hữu hiệu, hơi nước có thể bay lên
các tầng khí quyển bên trên và sẽ bị phân tích dưới tác dụng của bức xạ tử ngoại có năng
lượng lớn. Hydro tạo thành do phản ứng phân tích sẽ thốt khỏi khí quyển (hầu hết hydro và
heli vốn có trong khí quyển đã thốt khỏi khí quyển theo con đường này).

40

20
60
80
100

<b>Độ c</b>

<b>ao (km)</b>

−100 0 50

<b>Nhiệt độ (</b>°<b>C)</b>

Tầng Nhiệt lưu

Tầng Trung lưu

Tầng Bình lưu

Tầng Đối lưu

−50

−92 ÷ 1200°C

−2 ÷−92°C

−56 ÷−2°C

15 ÷ −56°C

</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

<b>2.1.2. Tầng bình lưu</b>

<i>Tầng bình lưu (stratosphere) ở độ cao từ 11 đến 50 km, nhiệt độ tăng theo độ cao, từ </i>−

56°C đến khoảng −2°C. Thành phần chủ yếu của tầng này là O3, ngồi ra cịn có N2, O2 và

một số gốc hóa học khác.

Phía trên đỉnh tầng đối lưu và phần dưới của tầng bình lưu là tầng ozon, nhiệt độ trong
tầng này gần như khơng đổi. Ozon ở vùng này đóng một vai trị cực kỳ quan trọng, nó có tác
dụng như lá chắn bảo vệ cho cuộc sống trên bề mặt Trái đất, tránh được tác dụng có hại của
tia tử ngoại từ ánh sáng Mặt trời.

O3 + hν (λ: 220 − 330 nm) → O2<i> + O + Q (làm tăng nhiệt độ)</i>

Trong tầng bình lưu, khơng khí ít bị khuấy động, do đó thời gian lưu của các phần tử
hóa học ở vùng này khá lớn. Nếu các chất gây ơ nhiễm bằng cách nào đó xâm nhập vào tầng

này, thì chúng sẽ tồn tại và gây ảnh hưởng tác động trong một thời gian dài hơn nhiều so với
ảnh hưởng của chúng ở tầng đối lưu.

<b>2.1.3. Tầng trung lưu</b>

<i>Tầng trung lưu (tầng trung gian, mesosphere) ở độ cao từ 50 km đến 85 km, nhiệt độ </i>
giảm theo độ cao, từ −2°C đến −92°C, do khơng có nhiều các phần tử hóa học hấp thụ tia tử
ngoại, đặc biệt là ozon. Thành phần hóa học chủ yếu trong tầng này là các gốc tự do O2+, NO+

được tạo thành do oxy và nitơ oxit hấp thụ bức xạ tử ngoại xa.

<b>2.1.4. Tầng nhiệt lưu</b>

<i>Tầng nhiệt lưu (tầng nhiệt, tầng ion, thermosphere), ở độ cao từ 85 đến trên 500 km. </i>
Nhiệt độ trong tầng này tăng từ −92°C đến 1200°C. Trong tầng này, do tác dụng của bức xạ
Mặt trời, nhiều phản ứng hóa học xảy ra với oxy, ozon, nitơ, nitơ oxit, hơi nước, CO2..., chúng

bị phân tách thành nguyên tử và sau đó ion hóa thành các ion O2+, O+, O, NO+, e−, CO32−, NO2

−_{, NO}

3−,...và nhiều hạt bị ion hóa phản xạ sóng điện từ sau khi hấp thụ bức xạ Mặt trời ở vùng

tử ngoại xa (UV-C, λ < 290 nm).

<i><b>Ngoài các tầng trên, người ta cịn có khái niệm tầng điện ly hay tầng ngoài </b></i>
<i><b>(exosphere) và tầng ion (ionosphere). </b></i>

Tầng ngoài bao quanh Trái đất ở độ cao lớn hơn 800 km, có chứa các ion oxy O+_{(ở độ}

cao < 1500 km), heli He+_{(< 1500 km) và hydro H}+_{(> 1500 km). Một phần hydro ở tầng này}

có thể tách ra và đi vào vũ trụ (khoảng vài nghìn tấn năm). Mặt khác, các dòng plasma do Mặt
trời phát ra và bụi vũ trụ (khoảng 2 g/km2_{) cũng đi vào khí quyển Trái đất. Nhiệt độ của tầng}

này tăng rất nhanh đến khoảng 1700°C.

Tầng ion là khái niệm dùng để chỉ phần khí quyển ở độ cao từ 50 km trở lên, trong
vùng này khơng khí có chứa nhiều ion. Sự có mặt của các ion trong vùng này đã được biết
đến từ năm 1901, khi người ta phát hiện ra hiện tượng phản xạ của sóng radio của lớp khí
quyển tầng cao.

Giới hạn trên của khí quyển và đoạn chuyển tiếp vào vũ trụ rất khó xác định, cho tới
nay, người ta mới ước đốn khoảng 500 − 1000 km.

<b>2.2. Sự hình thành và thành phần của khí quyển</b>
<b>2.2.1. Sự hình thành khí quyển</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

Trái Đất.

Hơn một tỷ năm trước đây, núi lửa đã phun vào khí quyển CO2, NH3 và hơi nước. Các

chất này được tạo thành từ CH4 và các khí khác có trong lịng đất. Sau đó, dưới tác dụng của

tia tử ngoại, sấm chớp, tia phóng xạ, các chất ban đầu trong khí quyển phản ứng với nhau tạo
thành các amino axit và đường. Các dạng sống đầu tiên bắt đầu xuất hiện và phát triển trong
đại dương. Các dạng sống sử dụng năng lượng từ quá trình lên men chất hữu cơ, quá trình
quang hợp và cuối cùng là q trình hơ hấp.

Người ta cho rằng, có thể trong khí quyển ở thời kỳ đầu cũng đã có sẵn một ít oxy để

duy trì sự sống của các dạng sống sơ khai. Lượng oxy này có thể đã được tạo thành từ phản
ứng phân tích hơi nước dưới tác dụng của sấm chớp hoặc bức xạ Mặt trời ở phần trên của khí
quyển. Nhưng chính các lồi thực vật mới là nguồn sản xuất oxy chủ yếu cho khí quyển,
thông qua phản ứng quang hợp.

CO2 + H2O + hν → {CH2O} + O2↑

Khi lượng O2 trong khí quyển gia tăng, nhiều loại thực vật phức tạp bắt đầu phát triển

mạnh. Song song với quá trình phát triển của thực vật, lúc này các loài động vật tiêu thụ O2

cũng tăng, do đó tạo ra sự cân bằng oxy trong khí quyển.

Thành phần của khí quyển ở kỷ Cambri (khoảng 500 triệu năm trước đây) gần như
tương tự với thành phần khí quyển hiện nay. Tuy vậy, thành phần của khí quyển ngày nay
đang bị thay đổi. Các chất khí dễ bị biến đổi của khí quyển ln bị đất, đá và các sinh vật hấp
thụ hoặc thất thốt ra khoảng khơng vũ trụ.

Chu kỳ đổi mới lượng CO2 trong khí quyển là từ 4 đến 8 năm, 3000 năm đối với O2 và

100 triệu năm với N2. Chu kỳ tiêu thụ và tái tạo các chất khí trong khí quyển thể hiện một cân

bằng liên quan đến đất, khơng khí, động và thực vật.

Lúc đầu, oxy có thể là chất khí độc hại cho các dạng sinh vật sơ khai. Tuy nhiên, lúc
này, một lượng lớn O2 đã đuợc Fe(II) hấp thụ để tạo thành Fe2O3:

4Fe2+_{+ O}

2 +4H2O → 2Fe2O3 + 8H+

Quá trình này tạo thành một lượng lớn Fe2O3 sa lắng và là bằng chứng cho sự tạo

thành của O2 tự do trong khí quyển thời kỳ đầu.

Về sau, khi có các hệ enzim phát triển nhiều vi sinh vật có thể sử dụng O2 để oxy hóa

các chất hữu cơ có thể bị oxy hóa có trong đại dương.

O2 tích lũy dần trong khí quyển dẫn đến sự hình thành lớp ozon ở tầng bình lưu. Tầng

ozon đóng vai trò một lớp giáp bảo vệ cho sinh vật trên mặt đất khỏi bị bức xạ tử ngoại gây
tác hại. Cuối cùng, Trái đất trở thành một môi trường sống thân thiện hơn, sinh vật bắt đầu
chuyển từ cuộc sống dưới nước trong đại dương sang cuộc sống trên cạn ở mặt đất

<b>2.2.2. Thành phần của khí quyển</b>

Nitơ, oxy và cacbon dioxit là 3 nhân tố sinh thái quan trọng của khí quyển.

<i>Nitơ là chất khí khá trơ về mặt hóa học, nó hầu như khơng tham gia các phản ứng hóa </i>
học ở điều kiện thường. Ở nhiệt độ cao, hoặc trong tia lửa điện, nitơ tác dụng với oxy tạo
thành NO, tác dụng với hydro tạo thành NH3. Một số vi sinh vật trong tự nhiên có thể vượt

qua được hàng rào năng lượng cao để phá vỡ liên kết bền vững trong phân tử nitơ, tạo thành
các hợp chất của nitơ, cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho như cầu phát triển của thực
vật trong tự nhiên.

</div>
<span class='text_page_counter'>(21)</span><div class='page_container' data-page=21>

quang hợp. Do sự điều chỉnh tự nhiên mà nồng độ oxy trong khí quyển hiện nay hầu như luôn
được giữ ổn định ở khoảng 21%. Các chuyển hóa của oxy trong khí quyển sẽ được trình bày
chi tiết hơn trong mục 2.3.

Thành phần chính khơng khí khơ ở tầng đối lưu được trình bày trong bảng sau:
<b>Bảng 2.1. Thành phần chính của khơng khí khơ tầng đối lưu [7]</b>

<b>Các cấu tử chính</b> <b>% (v/v)</b> <b>% (w/w)</b>

Nitơ (N2, khí) 78,09 75,51

Oxy (O2, khí) 20,95 23,15

Argon (Ar, khí) 0,93 1,23

Cacbon dioxit (CO2, khí) 0,03 0,05

<b>Bảng 2.2. Các chất khí có hàm lượng thấp trong khơng khí khơ ở tầng đối lưu [14]</b>
<b>Khí</b> <b>% (v/v) 1</b> <b>_{Nguồn phát sinh chính}</b> <b>_Sink9</b>

CH4 1,6 × 10−4 Sinh học 2 Quang hóa 3

CO ≈ 1,2 × 10−5 _{Quang hóa, nhân tạo}4 _{Quang hóa}

N2O 3 × 10−5 Sinh học Quang hóa

NOx5 10−10−10−6 Quang hóa, sấm chớp, nhân tạo Quang hóa

HNO3 10−9−10−7 Quang hóa Ngưng tụ ướt

NH3 10−8−10−7 Sinh học Quang hóa, ngưng tụ ướt

H2 5 × 10−5 Sinh học, quang hóa Quang hóa

H2O2 10−8−10−6 Quang hóa Ngưng tụ ướt

HO• 6 ₁₀−13₋₁₀−10 _{Quang hóa} _{Quang hóa}

HO2• 6 10−11−10−9 Quang hóa Quang hóa

H2CO 10−8−10−7 Quang hóa Quang hóa

CS2 10−9−10−8 Nhân tạo, sinh học Quang hóa

OCS 10−8 _{Nhân tạo, sinh học, quang hóa} _{Quang hóa}

SO2 ≈ 2 × 10−8 Nhân tạo, quang hóa, núi lửa Quang hóa

CCl2F2 7 2,8 × 10−5 Nhân tạo Quang hóa

H3CCCl3 8 ≈1 × 10−8 Nhân tạo Quang hóa

1_{Mức hàm lượng trong khơng khí khơng bị ô nhiễm}
2_{Từ các nguồn sinh học}

3_{Phản ứng xảy ra do hấp thụ năng lượng ánh sáng}
4_{Nguồn phát sinh do các hoạt động của con người}
5_{Tổng NO, NO}

2
6 _{Gốc tự do}

7_{Freon F-12, thường được ký hiệu là CFC-12}

8_{Methyl chloroform}

</div>
<span class='text_page_counter'>(22)</span><div class='page_container' data-page=22>

<i>Mặc dù có nồng độ rất bé (0,0314% theo thể tích), nhưng cacbon dioxit là một thành </i>
phần quan trọng trong khí quyển. Cacbon dioxit đóng vai trị là nguồn cung cấp ngun liệu
cacbon để tổng hợp các hợp chất hữu cơ, thành phần cơ thể sinh vật, thơng qua q trình
quang hợp. Ngồi ra, CO2 cịn hấp thụ bức xạ sóng dài chuyển chúng thành nhiệt sưởi ấm bề

mặt Trái đất. Nếu khơng có q trình này (“hiệu ứng nhà kính”, xem mục 2.5.1), nhiệt độ
trung bình bề mặt Trái đất sẽ chỉ cịn khoảng -18°C

Ngồi các cấu tử chính, khơng khí cịn chứa nhiều cấu tử khác (phân tử, gốc tự do) với
hàm lượng thấp, các hạt bụi. Khơng khí ẩm có thể chứa đến 4% hơi nước ...

Ở các tầng khí quyển cao hơn 80 km, thành phần các cấu tử chính có thay đổi, nhưng
tỷ lệ giữa chúng thay đổi không đáng kể.

<b>2.3. Các phản ứng của oxy trong khí quyển</b>

Một số chuyển hóa cơ bản của oxy giữa khí quyển, địa quyển, thủy quyển và sinh
quyển được trình bày trong Hình 2.3.

<b>Hình 2.3. Trao đổi oxy giữa khí quyển, địa quyển, thủy quyển và sinh quyển [14]</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(23)</span><div class='page_container' data-page=23>

CH4 (khí thiên nhiên) + 2O2 → CO2 + 2H2O

Vi sinh vật hiếu khí sử dụng oxy của khí quyển để phân hủy các chất hữu cơ. Một số
q trình phong hóa oxy hóa xảy ra dưới tác dụng của oxy, ví dụ:

4FeO + O2 → 2Fe2O3

Bên cạnh các q trình tiêu thụ oxy, trong khí quyển oxy được tái tạo nhờ quá trình
quang hợp:

CO2 + H2O + hν → {CH2O} + O2

Các nhà khoa học cho rằng, hầu như toàn bộ lượng oxy có trong khí quyển là sản
phẩm của quá trình quang hợp. Lượng cacbon được cố định trong các sản phẩm hữu cơ do
quá trình quang hợp trước đây tạo ra, hiện đang phân tán trong tự nhiên chủ yếu duới dạng
các hợp chất humic, chỉ một phần nhỏ lượng cacbon này chuyển thành các loại nhiên liệu hóa
thạch. Vì vậy, mặc dầu ngày nay việc đốt nhiên liệu hóa thạch tiêu tốn một lượng lớn oxy,
nhưng nguy cơ sử dụng hết oxy trong khí quyển là hồn tồn khơng thể xảy ra.

Do có mật độ khơng khí rất thấp và tác động của các bức xạ gây ion hóa, nên ở các lớp
khơng khí trên cao, oxy khơng chỉ tồn tại ở dạng O2 mà còn ở các dạng khác như: oxy nguyên

tử O, oxy phân tử ở trạng thái kích thích O2* và ozon O3.

Dưới tác dụng của tia tử ngoại (λ < 290 nm) O2 bị phân tích thành oxy nguyên tử:

O2 + hν → O + O

do phản ứng này nên ở độ cao 400 km (thuộc tầng nhiệt lưu) chỉ cịn khoảng 10% oxy trong
khí quyển tồn tại dưới dạng phân tử O2. Do có chứa nhiều oxy nguyên tử nên phân tử lượng

trung bình của khơng khí (<i>MKK</i>) ở độ cao 80 km nhỏ hơn <i>MKK</i> trên bề mặt Trái đất (28,97 g/

<i><b>mol); vì vậy, người ta chia khí quyển thành hai vùng: homosphere là vùng khí quyển ở độ cao </b></i>
thấp có <i>M_KK</i> <i> đồng nhất; heterosphere là vùng khí quyển trên cao có M_KK</i> khơng đồng nhất.

Bên cạnh ngun tử oxy O, trong khí quyển còn tồn tại dạng nguyên tử oxy ở trạng

thái kích thích O∗_{. Dạng O}∗_{được tạo thành từ các phản ứng sau:}

O3 + hν (λ = 290−320 nm) → O2 + O∗

O + O + O → O2 + O∗

O∗_{bức xạ ra ánh sáng có các bước sóng 636, 630 và 558 nm (thuộc vùng khả kiến).}

Bức xạ này là một trong những nguyên nhân gây ra hiện tượng phát sáng của khí quyển
<i>(airglow </i>− hiện tượng bức xạ liên tục sóng điện từ yếu của khí quyển. Bức xạ này tuy rất yếu
ở vùng khả kiến nhưng lại có thành phần hồng ngoại khá mạnh).

Ion oxy O+_{có thể đã được sinh ra trong khí quyển do ánh sáng tử ngoại tác dụng lên}

oxy nguyên tử:

O + hν → O+_{+ e}

ion O+_{có mặt rất phổ biến ở một số vùng trong tầng ion. Một số ion khác có chứa oxy là O}
2+

và NO+_.

Ozon (O3) được tạo thành trong khí quyển nhờ các phản ứng:

O2 + hν (λ < 290 nm) → O + O

O + O2 + M → O3 + M

trong đó M là các phân tử khác như N2 hoặc O2 đóng vai trò tác nhân hấp thụ năng lượng do

phản ứng tạo ozon giải phóng ra. Ozon có mặt nhiều nhất trong khí quyển ở độ cao từ khoảng
15 đến 35 km, nồng độ ozon cực đại trong vùng này có thể đạt đến 10 ppm. Vùng có chứa
<i>nhiều ozon này được gọi là tầng ozon, có khả năng hấp thụ mạnh bức xạ tử ngoại vùng 220</i>−

</div>
<span class='text_page_counter'>(24)</span><div class='page_container' data-page=24>

<i><b>Phần đọc thêm: Quá trình quang hợp và sự tạo thành các hợp chất của cacbon</b></i>

<i>Cho đến nay cơ chế của quá trình quang hợp vẫn chưa được giải thích một cách </i>
<i>hồn chỉnh. Song người ta đã biết nhiều chuyển hóa quan trọng trong q trình này.</i>

<i>Thực vật có chứa một số các phân tử có màu, có khả năng hấp thụ ánh sáng, </i>
<i>trong đó phổ biến nhất là chlorophyll a và chlorophyll b. </i>

<i><b>Hình 2.4. Cấu trúc của (a) pyrrole, (b) một vòng porphyrin, (c) chlorophyll</b></i>

<i>Các liên kết đơn và liên kết đôi luân phiên xen kẽ, được gọi là hệ nối đôi liên </i>
<i>hợp, có các điện tử dễ bị kích thích. Người ta cho rằng, có hai hệ chất màu trong tế </i>
<i>bào có màu lục, mỗi hệ hấp thụ một phần riêng của phổ năng lượng Mặt trời. Một hệ </i>
<i>chứa chlorophyll a, hấp thụ ánh sáng đỏ (</i>λ≈<i> 650 nm, năng lượng </i>≈<i> 185 kJ/mol) và bị </i>
<i>kích thích. Các điện tử bị kích thích lúc này sẽ chuyển sang các hợp chất khác như </i>
<i>NADPH hay ATP (adenosine- 5’- triphosphate). ATP là phân tử có trong các hệ sinh </i>
<i>học đóng vai trị tác nhân cung cấp năng lượng các phản ứng cần năng lượng. Đó là </i>
<i>một hợp chất rất quan trọng cho q trình đồng hóa. ATP chuyển nhóm PO43</i>−<i> cho một </i>

<i>trong các chất hữu cơ tham gia phản ứng. Phản ứng chuyển nhóm photphat này được </i>
<i>gọi là phản ứng phosphoryl hóa (phosphorylation) sau:</i>

<i>ROH + ATP </i>→<i> ROPO3 + ADP</i>

<i>(phân tử hữu cơ)</i> <i> </i> <i> (sản phẩm trung gian của (adenosine- </i>

<i> phản ứng phosphoryl hóa) 5’- diphosphate)</i>
<i>ROPO3 </i>    →<i>phaní ỉnïg tiãpú</i> <i> ROX (sản phẩm hữu cơ) + PO43</i>−

<i>ADP kết hợp với một nhóm photphat tạo thành ATP. Do q trình gần như quay </i>
<i>vịng, nên ATP đóng vai trị như một tác nhân vận chuyển năng lượng. Năng lượng có </i>
<i>thể thu được trực tiếp từ quá trình quang hợp hay từ năng lượng hóa học của các hợp </i>
<i>chất như cacbonhydrat và chất béo khi chúng bị phân tích để tạo thành ATP.</i>

<i>NADPH tham gia phản ứng với các chất khử để tạo thành nicotinamide adenine </i>
<i>dinucleotide photphate và đóng vai trị chất chuyển tải proton và electron:</i>

<i><b>(a) Các cách biểu diễn khác nhau của cấu trúc pyrrole</b></i>

<i><b>(b) Porphyrin: cấu trúc chung, có thể chứa </b></i>
<i>các nhóm thế khác nhau ở các vị trí 1 </i>−<i> 8</i>

N
N
N
C
H
N CH
CH
C
H₃
X

C₂H₅

CH₃

H
C
H₃
H
CH₂
CH
O
Mg
CH
CH₂
CH₂
COOphytyl

H₃COOC
<i>(c) Chlorophyll:</i>

−<i> Chlorophyll a: X = CH₃</i>

−<i> Chlorophyll b: X = CHO (phytyl = C₂₀H₄₀)</i>
N
H
CH
C
H
C
H
C
H
N

H NH

</div>
<span class='text_page_counter'>(25)</span><div class='page_container' data-page=25>

<i>NADPH + hợp chất khử </i>→<i> NADP+_{+ các sản phẩm oxy hóa}</i>

<i>NADPH có thể tạo thành từ NADP+_{từ phản ứng:}</i>

<i>NADP+_{+ H}+_{+ 2e}</i>−<i></i>_→<i>_NADPH</i>

<i>Trong quá trình quang hợp, phân tử nước cung cấp proton và electron, đồng thời </i>
<i>giải phóng phân tử oxy:</i>

<i>2H2O </i>→<i> O2 + 4H+ + 4e</i>−

<i>Sự kết hợp và khử cacbon dioxit để tạo thành các sản phẩm khác nhau của quá </i>
<i>trình quang hợp có liên quan đến hàng loạt các phản ứng tuần hoàn liên tục và phức </i>
<i>tạp (Hình 2.4). Một phân tử cacbon dioxit kết hợp với một phân tử hữu cơ đã được </i>
<i>hoạt hóa, sau đó sản phẩm của phản ứng này bị khử bởi NADPH, rồi tiếp tục tái cấu </i>
<i>trúc lại dưới tác dụng của các enzime đer tạo thành cacbohydrat, chất béo hoặc </i>
<i>protein. ATP cung cấp năng lượng cho các phản ứng không thuận lợi về mặt năng </i>
<i>lượng thơng qua phản ứng phosphoryl hóa. Các enzime tạo điều kiện cho nhiều loại </i>
<i>phản ứng khác nhau xảy ra (phản ứng cộng, phản ứng tái cấu trúc hoặc phản ứng </i>
<i>phân hủy). Enzime là các chất xúc tác, chúng làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng không </i>
<i>bị mất đi sau phản ứng</i>

<i>Sản phẩm của quá trình quang hợp là một loại sinh vật được gọi là sinh vật quang </i>
<i>tự dưỡng (photoautotrophs), loại sinh vật này hấp thụ cacbon dioxit, nước và ánh sáng </i>
<i>Mặt trời, tạo ra các phân tử hữu cơ và khí oxy. Sinh vật quang tự dưỡng sử dụng một ít </i>
<i>hợp chất hữu cơ để tạo nguồn năng lượng cho nhiều phản ứng xảy ra trong tế bào. </i>

<i><b>Hình 2.5. Vai trị của ATP và NADPH trong các phản ứng quang hợp [16]</b></i>

<i>Năng lượng dự trữ dưới dạng các hợp chất hóa học, có thể vận chuyển hoặc giải </i>
<i>phóng khi cần, do đó rất thích hợp cho sinh vật vào ban đêm, khi khơng có ánh sáng </i>
<i>Mặt trời, hoặc lúc tạm thời thiếu cacbon dioxit và nước. Q trình giải phóng năng </i>
<i>lượng trong phản ứng sau, được gọi là sự hô hấp hiếu khí, có thể xem đây là q trình </i>

Ánh sáng Mặt trời
Chuyển năng lượng

PO₄3−_{+ ADP} _ATP

Phân tử hữu cơ
hoạt động đầu tiên

CO

2

Cacbohydrat
Chất béo

<i>Giải phóng</i>
<i>Năng lượng</i>

<i>Electron</i> _H+

NADPH NADP+

H₂O O2

Protein

</div>
<span class='text_page_counter'>(26)</span><div class='page_container' data-page=26>

<i>ngược với quang hợp:</i>

<i>(CH2O)n + nO2 </i>→<i> nCO2 + nH2O + năng lượng</i>

<i>Q trình hơ hấp, cũng như quá trình quang hợp bao gồm hàng loạt các phản </i>
<i>ứng phức tạp xảy ra theo nhiều nấc với các chất xúc tác enzime. Năng lượng giải </i>
<i>phóng ra từ phản ứng như phản ứng oxy hóa glucoz không phải được phát ra ngay </i>
<i>một lúc, mà được tạo thành từng phần nhỏ, chủ yếu để tái tạo ATP, do đó điều khiển </i>
<i>được các phản ứng xảy ra nhiều nấc trong quá trình sống của sinh vật.</i>

<i>C6H12O6 + 6O2 </i>→<i> 6H2O + 6CO2 + năng lượng</i>

<i>Nhiệt tạo thành đã giúp cho q trình đồng hóa, vì ở nhiệt độ cao hơn thì các </i>
<i>phản ứng hóa học xảy ra nhanh hơn một cách đáng kể. Khi nhiệt độ tăng lên 10K thì </i>
<i>tốc độ của các phản ứng hữu cơ tăng gấp hai lần. Sự gia tăng tốc độ tạo ra nhiều </i>
<i>năng lượng hơn, do đó lại tạo điều kiện cho nhiều phản ứng tiêu thụ năng lượng xảy </i>
<i>ra mà không bị thiếu năng lượng. Bằng việc sử dụng có hiệu quả các tính chất truyền </i>
<i>nhiệt của các dung dịch nước, các sinh vật có thể kiểm sốt mơi trường của tế bào và </i>
<i>duy trì nhiệt độ của chúng cao hơn nhiệt độ mơi trường chung quanh bên ngồi. Điều </i>
<i>này đã giúp tạo ra một môi trường bên trong ổn định và có thể tối ưu hóa cho phù hợp </i>
<i>với các nhu cầu của cơ thể. </i>

<i>Các dạng sinh vật có khả năng tận dụng triệt để việc sử dụng các hợp chất hóa </i>
<i>học và sự hơ hấp để cung cấp năng lượng chính là các sinh vật dị dưỡng. </i>

<i>Các sinh vật quang tự dưỡng chuyển hóa năng lượng Mặt trời thành các hợp chất </i>
<i>hóa học “có năng lượng cao”. Phần các hợp chất cịn thừa khơng sử dụng hết trong </i>
<i>q trình đồng hóa của sinh vật quang tự dưỡng lại bị các sinh vật dị dưỡng tiêu thụ. </i>

<i>Từ đó hình thành chuỗi thức ăn, trong đó sinh vật sản xuất đầu tiên lấy trực tiếp năng </i>
<i>lượng Mặt trời, còn các sinh vật tiêu thụ khác nhau thì phụ thuộc vào cả sinh vật sản </i>
<i>xuất lẫn các sinh vật tiêu thụ khác trong việc hấp thu năng lượng. Các sinh vật tiêu </i>
<i>thụ sử dụng các phân tử đã được tổng hợp sẵn để phục vụ cho việc phát triển cơ thể, </i>
<i>nhu cầu tổng hợp sinh học, các quá trình đồng hóa kiểm sốt mơi trường bên trong </i>
<i>chúng, và hoạt động của cơ bắp.</i>

<b>2.4. Ơ nhiễm khơng khí</b>

Có nhiều nguồn gây ơ nhiễm khơng khí. Có thể chia các nguồn gây ơ nhiễm khơng khí
thành hai nhóm:

−<i><b> Nguồn tự nhiên: núi lửa phun các khí SO</b></i>2, H2S, các sulfua hữu cơ,...; cháy rừng

thải vào khí quyển các khí CO, SO2, tro bụi...; sấm chớp tạo ra các khí NOx, HNO3; q trình

phân hủy các cơ thể chết giải phóng ra NH3, CH4, NOx, CO2...

−<i><b> Nguồn nhân tạo: các hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con người đã đưa vào khí </b></i>
quyển rất nhiều chất gây ô nhiễm khác nhau.

<i>Các chất gây ô nhiễm khơng khí được chia thành chất gây ơ nhiễm sơ cấp (primary </i>
<i>pollutant) và chất gây ô nhiễm thứ cấp (secondary pollutant). Chất gây ô nhiễm sơ cấp là các chất </i>
thải ra trực tiếp từ các hoạt động của con người hoặc quá trình tự nhiên và gây tác động xấu đến
môi trường. Chất gây ô nhiễm sơ cấp chịu các biến đổi hóa học trong mơi trường, các sản phẩm
của q trình biến đổi có thể là các chất gây ơ nhiễm khác được gọi là chất gây ơ nhiễm thứ cấp.

Có 5 chất gây ơ nhiễm sơ cấp chính đóng góp hơn 90% vào tình trạng ơ nhiễm khơng
khí tồn cầu. Các chất này là:

</div>
<span class='text_page_counter'>(27)</span><div class='page_container' data-page=27>

− Các hydrocacbon, HC,

− Các hạt lơ lửng.

<b>Hình 2.6. Các nguồn gây ơ nhiễm khí quyển tự nhiên và nhân tạo</b>

Khi tác động tổng hợp của các chất gây ô nhiễm tăng lên so với tác động riêng lẽ của
<i>từng chất thì hiệu ứng này được gọi là hiệu ứng synergism. Hiệu ứng ngược lại được gọi là </i>
<i>hiệu ứng antigosism.</i>

Mặc dù các chất gây ơ nhiễm thường xun được đưa vào khí quyển, nhưng cho đến
nay các chất ô nhiễm này vẫn chỉ tồn tại trong khí quyển dưới dạng vết. Sở dĩ như vậy là do
có nhiều q trình vật lý hay hóa học xảy ra trong tự nhiên đã loại các chất gây ô nhiễm này
<i>ra khỏi khơng khí. Những q trình đó được gọi là sink. Ví dụ khí CO</i>2 được hấp thụ (hóa

học) bởi cây xanh trong q trình quang hợp, hoặc khí CO2 cũng bị loại khỏi khơng khí qua

q trình hịa tan (vật lý) vào nước đại dương. Nhưng các quá trình sink ln ln loại các
chất khí gây ơ nhiễm ra khỏi khơng khí, trong nhiều trường hợp nó chỉ chuyển từ chất khí gây ơ
nhiễm này thành một chất khí gây ơ nhiễm khác. Ví dụ H2S bị oxy hóa trong khơng khí thành

SO2, và vẫn tồn tại trong khí quyển (chất gây ơ nhiễm sơ cấp và chất gây ô nhiễm thứ cấp).

<b>Bảng 2.3. Thời gian lưu của một số chất gây ơ nhiễm khí quyển [7]</b>
<b>Chất gây ô nhiễm</b> <b>Thời gian lưu (năm)</b>

N2O 20

CO2, CH4 3

CO 0,4

SO2 < 0,02∗

NO, NO2 < 0,01∗

NH3, H2S <0,005∗

∗_{Biến động mạnh}

Các chất gây ơ nhiễm có thời gian lưu ngắn (nhỏ hơn 6 tháng) thường không được
phân bố đều trong tồn vùng thấp của khí quyển. Trong chương này chúng ta sẽ lần lượt xem
xét một số các chất gây ơ nhiễm khơng khí phổ biến nhất.

<b>2.4.1. Sulfua dioxit (SO2)</b>

Sulfua dioxit là chất khí có mùi khó chịu, có thể phát hiện được ở nồng độ khoảng 1
<b>Nguồn thiên nhiên</b>

<b>Từ vũ trụ:</b>

Bụi vũ trụ, tia Mặt trời

<b>Từ rừng:</b>

Phấn hoa, nấm, bào tử
nấm, cháy rừng,…

<b>Từ núi lửa: Khí, khói, </b>

bụi,…

<b>Từ biển: Hạt muối từ</b>

bọt nước biển,…

<b>Từ đất bị xói mịn:</b>

Bụi đất, cát,…

<b>Nguồn khác:</b>

Vi khuẩn, virut,…

<b>Nguồn nhân tạo</b>

Chất thải phóng xạ
Chất thải cơng nghiệp
và sinh hoạt (CO₂, N₂O
NO, NO₂, SO₂, HF,
CFCs, bụi tro, bụi
amiăng, CH₄, NH₃, H₂S)
Khói thải từ các phương
tiện giao thơng (khói,
bụi đường...)

</div>
<span class='text_page_counter'>(28)</span><div class='page_container' data-page=28>

ppm. Điều đáng lưu ý là khi nồng độ của khí này vượt trên 3 ppm thì khả năng phát hiện mùi
của khứu giác sẽ nhanh chóng bị mất đi.

Nồng độ của SO2 trong tầng đối lưu biến động từ khoảng 1 ppb ở xa các vùng công

nghiệp đến khoảng 2 ppm ở các vùng bị ô nhiễm nặng. Ở khu đô thị và khu công nghiệp nồng
độ SO2 thường vào khoảng 0,1 đến 0,5 ppm, vùng nông thôn (bắc bán cầu) vào khoảng 30

ppb. Hoạt động núi lửa (đóng góp khoảng 67% lượng SO2 trên toàn cầu) và hoạt động sinh

học là nguồn tự nhiên tạo ra SO2. Các vi sinh vật thường tham gia q trình chuyển hóa các

chất có chứa lưu huỳnh tạo thành H2S, (CH3)2S, các chất này sau đó bị oxy hóa nhanh trong

khơng khí tạo thành SO2. Các nguồn tự nhiên hằng năm đưa vào khí quyển khoảng 2,3 × 1012

mol lưu huỳnh, tạo ra nồng độ nền của SO2 trong khí quyển nhỏ hơn 1 ppb.

Hằng năm, lượng SO2 phát sinh do các nguồn nhân tạo tương đương 1,6 × 1012 mol

lưu huỳnh. SO2 sinh ra do đốt nhiên liệu hóa thạch có chứa lưu huỳnh, chủ yếu là than đá để

sản xuất điện, luyện quặng sulfua kim loại...

Do có thời gian lưu thấp, nên SO2 ít có cơ hội xâm nhập vào tầng bình lưu. Tuy nhiên,

một số hiện tượng tự nhiên, như núi lửa, đã đưa một lượng khí này vào tầng bình lưu. Ở tầng
này SO2 sẽ bị oxy hóa tạo thành các hạt H2SO4, đây được xem là quá trình tự nhiên làm suy

giảm tầng ozon.

Do lượng SO2 được phát thải không đều (khoảng hơn 90% nguồn thải ở Bắc Mỹ, châu

Âu, Ấn Độ, Cực Đông) và thời gian lưu ngắn trong khí quyển, nên ơ nhiễm khí SO2 thường

chỉ xảy ra ở từng khu vực mà khơng mang tính tồn cầu.

Có hai q trình sink chính của SO2 trong tầng đối lưu: hấp thụ lên các bề mặt khô hoặc ướt

<i>(dry deposition) và bị oxy hóa trong khí quyển thành SO</i>3 hay H2SO4. Các chất ô nhiễm thứ

<i>cấp này tạo ra mưa axit (wet deposition). Do đó, SO</i>2 có thời gian lưu trong tầng đối lưu rất

thấp (Bảng 2.3).

<b>BẢng 2.4. Một số ảnh hưởng của SO2 đối với con người [7]</b>

<b>Nồng độ (ppm)</b> <b>Thời gian tiếp xúc</b> <b>Ảnh hưởng</b>

0,03 − 0,5 liên tục Viêm cuống phổi

0,3 − 1 20 giây Thay đổi hoạt động của não

0,5 − 1,4 1 phút Ngửi thấy mùi

0,3 − 1,5 15 phút Tăng độ nhạy thị giác

1 − 5 30 phút Ngạt thở, mất khả năng khứu giác

1,6 − 5 > 6 giờ Co đường hơ hấp (khí quản, phổi)

5 − 20 > 6 giờ Tổn thương phổi có thể hồi phục

>20 > 6 giờ Phù phổi nước, tê liệt, chết

SO2 là chất khí độc với động vật, nó có khả năng gây kích thích đường hơ hấp, khó

thở, đau khí quản và bệnh phổi mạn tính. Tiếp xúc với khơng khí bị ơ nhiễm SO2 nặng trong

thời gian ngắn cũng đã có thể gây hại cho sức khỏe. SO2 thường có mặt đồng thời với một số

các tác nhân gây ơ nhiễm khơng khí khác, và thường có xu hướng gây ra hiệu ứng tương tác
synergism với các chất gây ô nhiễm khác. Người ta thấy rằng, khi có mặt các hạt bụi lơ lửng,
thì tỷ lệ mắc bệnh đường hơ hấp do khơng khí bị ô nhiễm SO2 tăng lên, ngay cả khi nồng độ

của SO2 chỉ vào khoảng 30 ppb.

SO2 cũng gây hại lên thực vật, mức độ nhạy cảm của các loại cây khác nhau với khí

này thường là khác nhau. Trong trường hợp tiếp xúc với khơng khí bị ô nhiễm nặng SO2, lá

</div>
<span class='text_page_counter'>(29)</span><div class='page_container' data-page=29>

cụ thể. Người ta đã thấy có sự suy giảm tốc độ phát triển của các đồng cỏ, ngay ở nồng độ
SO2 thấp khoảng 60 ppb.

Mặt khác, SO2 cũng mang lại một số lợi ích, nó cung cấp dinh dưỡng cho thực vật, là

nguồn nguyên tố vi lượng lưu huỳnh của thực vật. Người ta thấy rằng, thông thường ở gần các
vùng cơng nghiệp thì đất trồng khơng cần bón phân sulfat, ngay cả khi canh tác liên tục quanh
năm.

Hiện nay có 4 hướng chủ yếu để hạn chế phát thải SO2:
− Xử lý loại SO2 khỏi khí thải;

− Loại lưu huỳnh khỏi nhiên liệu trước khi đốt;

− Sử dụng loại nhiên liệu chứa ít lưu huỳnh;

− Thay thế việc đốt nhiên liệu bằng các nguồn năng lượng khác.

<i><b>Phần đọc thêm: Q trình oxy hóa SO</b><b>2</b><b> trong tầng đối lưu</b></i>

<i>Trong tầng đối lưu, SO2 bị oxy hóa một cách nhanh chóng tạo thành các chất gây </i>

<i>ơ nhiễm thứ cấp rất nguy hiểm là H2SO4 và SO3. Q trình oxy hóa này rất phức tạp </i>

<i>và hiện nay bản chất hóa học chi tiết của nó vẫn đang còn gây nhiều tranh cãi, nhưng </i>
<i>các nhà hóa học đã phát hiện được ba nhóm cơ chế khác nhau liên quan đến quá trình </i>
<i>này. Một trong số các cơ chế đã nêu là cơ chế oxy hóa dị thể, hai cơ chế cịn lại là cơ </i>
<i>chế oxy hóa đồng thể (oxy hóa trong pha khí và oxy hóa trong pha lỏng).</i>

−<i> Oxy hóa dị thể: </i>

<i>Phản ứng oxy hóa SO2 trong pha khí:</i>

<i>2SO2 (k) + O2 (k) </i>→<i> 2SO3 (k) (a)</i>

<i>khi có mặt nước sẽ xảy ra phản ứng sau:</i>

<i>SO3 (k) + H2O(l) </i>→<i> H2SO4 (dd)</i> <i>(b)</i>

<i>trong điều kiện khơng khí khơ và sạch, ở nhiệt độ thường của tầng đối lưu, phản ứng </i>
<i>(a) xảy ra rất chậm, do đó đóng góp khơng đáng kể vào q trình oxy hóa SO2. Bề mặt </i>

<i>các hạt bụi trong khơng khí như hạt tro bay, muội than,…có thể xúc tác cho phản ứng </i>

<i>oxy hóa này. Hơi ẩm trong khơng khí tạo thành một lớp màng mỏng bao bọc quanh bề </i>
<i>mặt của các hạt bụi có thể làm tăng tốc độ phản ứng oxy hóa nói trên. Lớp màng nước </i>
<i>mỏng này tạo điều kiện cho phản ứng (b) xảy ra, đồng thời hòa tan lớp sulfat tạo </i>
<i>thành, ngăn cản tình trạng làm bão hịa các trung tâm xúc tác trên bề mặt.</i>

<i>Q trình này có thể xảy ra đáng kể gần các nguồn phát thải, nơi mật độ các hạt </i>
<i>bụi trong khơng khí rất cao.</i>

−<i> Oxy hóa đồng thể trong pha khí:</i>

<i>Phản ứng oxy hóa SO2 trong pha khí đáng lưu ý nhất là phản ứng của gốc tự do </i>

<i>hydroxyl (OH). Phản ứng đầu tiên tạo ra gốc HOSO2:</i>

<i>OH + SO2 + M </i>→<i> HOSO2 + M</i> <i>(c)</i>

<i>(M là cấu tử thứ 3 (phân tử hay bề mặt chất rắn) cần có mặt để hấp thụ năng lượng </i>
<i>thoát ra khi tạo thành liên kết mới, làm bền hóa sản phẩm).</i>

<i>Sau đó, HOSO2 bị oxy hóa tiếp tạo thành H2SO4. Cơ chế của phản ứng này chưa </i>

<i>được biết đầy đủ, có thể đã có các phản ứng sau xảy ra:</i>
<i>HOSO2 + H2O </i>→<i> HOSO2.H2O</i> <i>(d)</i>

<i>HOSO2.H2O + O2 </i>→<i> H2SO4 + HO2</i> <i>(e)</i>

<i>trong khơng khí bị ơ nhiễm, HO2 có thể phản ứng với NO tái tạo gốc OH, do đó làm </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(30)</span><div class='page_container' data-page=30>

<i>HO2 + NO </i>→<i> OH + NO2</i> <i>(f)</i>
−<i> Oxy hóa đồng thể trong pha nước:</i>

<i>SO2 bị oxy hóa nhanh trong nước. Trong nước, cân bằng sau sẽ được thiết lập:</i>

<i>SO2 (n) + H2O (l) ⇌ H2SO3 (n)</i> <i>(g)</i>

<i>H2SO3 (n) ⇌ HSO3</i>−<i>(n) + H+(n)</i> <i>(h)</i>

<i>HSO3</i>−<i>(n) ⇌ SO32</i>−<i> + H+(n)</i> <i>(i)</i>

<i>Một số chất oxy hóa có mặt trong tầng đối lưu có thể chuyển lưu huỳnh (IV) </i>
<i>thành axit sulfuric với tốc độ khá nhanh. Các chất oxy hóa đó là O3, H2O2, NO2 . Ví dụ </i>

<i>đối với H2O2, phản ứng xảy ra như sau:</i>

<i>H2O2 (n) + SO2 (n) </i>→<i> H2SO4 (n)</i> <i>(k)</i>

<i>muối sắt và các kim loại chuyển tiếp có nhiều mức oxy hóa xúc tác cho phản ứng này. </i>
<i>H2O2 sử dụng cho phản ứng này có thể xuất phát từ khơng khí hịa tan vào nước hay </i>

<i>tự sinh ra trong nước do phản ứng tự phân tích của HO2:</i>

<i>2HO2 + M </i>→<i> O2 + H2O2 + M (l)</i>

<i>Cho đến nay, người ta chưa biết được trong điều kiện khơng khí như thế nào thì </i>
<i>quá trình nào trong số 3 quá trình trên sẽ chiếm ưu thế.</i>

<b>2.4.2. Các oxit của nitơ</b>

N2O, NO và NO2 được xem là các chất ô nhiễm sơ cấp đáng lưu ý.
•<i><b> Nitơ oxit (N2</b><b>O) </b></i>

N2O là chất khí khơng màu, ít hoạt động hóa học.

N2O có thể tìm thấy khắp mọi nơi trong tầng đối lưu, nồng độ trung bình vào khoảng

0,3 ppm, hằng năm tăng thêm khoảng 0,2%.

Nguồn phát sinh N2O chủ yếu có thể là q trình denitrat hóa của một số vi sinh vật

trong điều kiện thiếu oxy dưới đất hoặc nước. Hiện tượng này càng đáng lưu ý hơn do việc sử
dụng ngày càng nhiều các loại phân bón nhân tạo có chứa nitơ, đặc biệt đối với loại đất có
chứa nhiều chất hữu cơ và có chế độ thơng khí khơng ổn định. N2O có thể cịn là sản phẩm

phụ của q trình nitrat hóa chưa hồn tồn NH3, NH4+.

Một phần nhỏ khí này có thể sinh ra khi đốt nhiên liệu hóa thạch.

Do ít hoạt động hóa học, nên N2O có thờì gian lưu trong tầng đối lưu khá lớn (khoảng

20 năm) và đồng thời phân bố khắp mọi nơi trong tầng này.

Do có thời gian lưu lớn trong tầng đối lưu, nên khí nitơ oxit có đủ thời gian để xâm
nhập vào đỉnh tầng đối lưu rồi vào tầng bình lưu, ở đây N2O bị phân hủy hoặc chuyển hóa:

2N2O + hν → 2N2 + O2

N2O + O * → 2NO

(O*_{là nguyên tử oxy ở trạng thái kích thích có hoạt tính cao được tạo thành do sự phân hủy}

ozon bởi tia tử ngoại).

Do các quá trình nêu trên, tầng bình lưu và các phản ứng hóa học xảy ra ở đó được
xem là sink của nitơ oxit.

Ảnh hưởng về mặt môi trường của sự gia tăng nồng độ nitơ oxit trong khí quyển chưa
được biết rõ ràng. N2O là loại “khí nhà kính”, do đó nó có thể đã đóng góp vào q trình làm

nóng tồn cầu. Ngồi ra, khi xâm nhập vào tầng bình lưu thì N2O sẽ chuyển thành NO, sau đó

tham gia vào các phản ứng có ảnh hưởng đến nồng độ ozon của tầng này.

</div>
<span class='text_page_counter'>(31)</span><div class='page_container' data-page=31>

NO và NO2 thường được viết tắt là NOx.

NO là chất khí khơng màu. NO2 là chất khí có màu nâu vàng. Cả hai khí này đều có

hoạt tính hóa học cao. Khí NO dễ dàng bị oxy hóa thành NO2. Do có hoạt tính hóa học cao,

nên thời gian lưu của NOx trong tầng đối lưu rất ngắn (Bảng 2.3). Cũng vì các lý do trên, nồng

độ NOx trong tầng này biến động mạnh. Nồng độ của NO2 dao động trong khoảng từ 1 ppb

đến 0,5 ppm trong khoảng thời gian ô nhiễm cao điểm ở vùng đô thị. Phụ thuộc vào ánh nắng
Mặt trời và mật độ giao thông, nồng độ NOx trong khu vực đô thị thường thay đổi theo kiểu

như sau :

− Trước khi có ánh sáng Mặt trời, nồng độ NO và NO2 tương đối ổn định và hơi cao

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 NO2 tăng cùng với sự gia tăng

lượng 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 giao thông
tăng trở lại vào thời gian này.

− Ozon tích lũy ban ngày sẽ phản ứng với NO vào ban đêm, làm nồng độ NO2 tăng

nhẹ, trong lúc đó nồng độ ozon giảm.

Ở các thành phố lớn có mật độ giao thông cao, nồng độ cực đại của NO và NO2 trong

khơng khí tương ứng là 1−2 và 0,5 ppm.

<b>Hình 2.7. Nồng độ (trung bình 1 giờ) hàng ngày của các chất ô nhiễm ở Los Angeles, USA [8]</b>
NO có thể được tạo thành từ 2 nguồn tự nhiên và nhân tạo.

−<i> Nguồn tự nhiên: là quá trình cháy của sinh khối (cháy rừng), sấm chớp, oxy hóa </i>
NH3, hoặc do các q trình kỵ khí xảy ra dưới đất (đối với NO).

−<i> Nguồn nhân tạo: đốt sinh khối hoặc nhiên liệu hóa thạch. </i>

Lượng NOx tạo ra từ nguồn thiên nhiên và nguồn nhân tạo hàng năm gần tương

đương. Hiện nay, trên quy mô toàn cầu, lượng phát thải NOx đang gia tăng.

NOx thường được tạo thành trong quá trình cháy ở nhiệt độ cao. Lúc đó có sự kết hợp

trực tiếp nitơ và oxy của khơng khí:

N2 + O2 → 2NO

0,50

24
0,30

0,10

0
0,20

0,40

3 6 9 12 15 18 21 24
NO

NO₂
O₃

Giờ trong ngày

NO,

NO

2

, O

3

(p

</div>
<span class='text_page_counter'>(32)</span><div class='page_container' data-page=32>

Ngồi ra, NO cịn được tạo thành do q trình oxy hóa các hợp chất có chứa nitơ trong
nhiên liệu. Sau đó, NO có thể bị oxy hóa tạo thành NO2. Thơng thường hầu như trong các

nguồn phát thải NOx, NO đều chiếm hơn 90% lượng NOx.

NOx cũng được tìm thấy trong tầng bình lưu, có thể do q trình oxy hóa nitơ oxit

hoặc do khói thải của các máy bay.

Trong tầng đối lưu, NOx tham gia nhiều phản ứng hóa học với các tác nhân khác nhau,

như O3, ánh sáng, gốc hydroxyl (OH), hydroperoxyl (HO2), các phân tử hữu cơ (bao gồm cả

các gốc peroxyl hữu cơ, RO2), độ ẩm, các hạt lơ lửng (Hình 2.8). Ngồi các phản ứng hóa

học, các q trình vật lý như ngưng tụ khơ và ướt cũng là các q trình loại NO và NO2 trong

khí quyển. Trong đó, các q trình hóa học được xem là cơ chế sink chủ yếu của NOx , cịn

các q trình vật lý là sink của PAN (peroxyacyl nitrate), HNO3 và N2O5.

<b>Hình 2.8. Các chuyển hóa hóa học chủ yếu của NOx trong tầng đối lưu [7]</b>

Ozon trong tầng đối lưu có thể oxy hóa NO thành NO2:

NO + O3 → O2 + NO2

Đây là phản ứng nhanh, nhưng khơng xảy ra hồn tồn. NO được tái tạo một phần
đáng kể do NO2 tham gia phản ứng quang hóa sau:

NO2 + hν (λ < 430 nm) → NO + O

Nguyên tử oxy tạo thành có thể phản ứng với phân tử oxy để tái tạo ozon:
O + O2 + M → O3 + M

trong đó, M là cấu tử thứ 3 (có thể là một phân tử hoặc bề mặt rắn) cần thiết để hấp thụ năng
lượng giải phóng ra khi tạo liên kết mới, làm bền hóa sản phẩm phản ứng.

Mặc dầu bản thân NOx đã là các chất gây ơ nhiễm, nhưng các ảnh hưởng chính thường

gây ra do các chất gây ô nhiễm thứ cấp được tạo ra từ NOx. Trong tầng đối lưu NOx bị oxy

hóa thành axit nitric, tạo ra mưa axit. NOx là điều kiện cần để tạo ra sương khói quang hóa

<i>(photochemical smog).</i>
HNO₂

RCO-O₂-NO₂
(PANs)

H₂O

NO₂
NO₃

HNO₃
NO

N₂O₅

N₂O₄
hν
O₂
hν
O
RH
O₂
O₃
R

M M

M
H₂O + M

OH hν

hay
hay

O₂

O₃ HO₂ OH RO₂ RO

hν
O

H₂O

RCO-O₂+ M
M
RCO-O₂

N₂O₃
H₂O

HNO₂

RCO-O₂-NO₂
(PANs)
H₂O

NO₂
NO₃

HNO₃
NO

N₂O₅

N₂O₄
hν
O₂
hν
O
RH
O₂
O₃
R

M M

M
H₂O + M

OH hν

hay
hay

O₂

O₃ HO₂ OH RO₂ RO

hν
O

H₂O

RCO-O₂+ M

M
RCO-O₂

</div>
<span class='text_page_counter'>(33)</span><div class='page_container' data-page=33>

Trong tầng bình lưu, NOx tham gia vào các q trình hóa học làm ảnh hưởng đến nồng

độ ozon trong vùng này.

Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm NOx:

− Sử dụng chất xúc tác để chuyển hóa NOx trong khí thải động cơ xe máy.

− Sử dụng q trình “đốt 2 giai đoạn” có thể giảm đến 90% lượng NOx trong khí thải

các nhà máy phát điện (thơng thường các nhà máy này có khí thải chứa NOx từ 50 đến 1000

ppm):

<i>Giai đoạn 1: nhiên liệu (than đá / dầu / khí đốt) được đốt ở nhiệt độ khá cao, trong </i>
điều kiện thiếu oxy so với tính tốn theo lý thuyết (90−95% theo tính tốn) nhờ vậy hạn chế
được lượng NO tạo thành do thiếu oxy.

<i>Giai đoạn 2: quá trình đốt nhiên liệu được hoàn tất ở nhiệt độ tương đối thấp với </i>
lượng dư khơng khí. Trong điều kiện này NO khơng được tạo thành.

− NOx trong khí thải nhà máy có thể xử lý bằng cách sục khí thải qua dung dịch H2SO4

hay dung dịch chứa Ca(OH)2 và Mg(OH)2. Lúc đó ngồi NOx, SO2 cững bị loại khỏi khí thải:

1. Khí thải và NO2 được dẫn vào bộ phận oxy hóa:

NO2 + SO2 + H2O → H2SO4 + NO

2. NO và NO2 phản ứng với nhau tạo thành N2O3, khí thải được sục vào bể chứa

H2SO4. Khí thải sau khi đã xử lý được thải vào khơng khí:

NO2 + NO → N2O3

N2O3 + 2H2SO4 → 2NOHSO4 + H2O

3. Sản phẩm của phản ứng trong bể sục được phân hủy trong hệ thống phân hủy tái tạo
lại H2SO4:

2NOHSO4 + 1/2O2 + H2O → 2H2SO4 + 2NO2

4. NO2 tạo thành HNO3 trong bể phản ứng:

3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

lượng NO2 và NO thừa được dẫn quay lại bộ phận oxy hóa ban đầu.
<b>2.4.3. Các oxit cacbon</b>

•<i><b> Cacbon dioxit (CO2</b><b>)</b></i>

Cacbon dioxit là chất khí khơng màu, hoạt tính hóa học trung bình. CO2 tan được một

phần trong nước tạo ra axit cacbonic (H2CO3) .

CO2 có mặt trong tầng đối lưu với nồng độ khoảng 362 ppm (số liệu năm 1993). Hàng

năm nồng độ CO2 gia tăng khoảng 0,5%. CO2 được xem là chất khí nhà kính làm nhiệt độ

tồn cầu tăng lên. Tháng 7 năm 1992, Hội nghị cấp cao về Trái đất tại Rio de Janeiro đã công
bố Cơng ước về sự thay đổi thời tiết, theo đó đến năm 2000 các quốc gia sẽ phải giảm lượng
phát thải CO2 về bằng mức phát thải năm 1990.

Nguồn chính tạo ra CO2 trong khí quyển là các quá trình hơ hấp, phân hủy oxy hóa,

đốt nhiên liệu, thốt khí từ đại dương. Việc đốt nhiên liệu hóa thạch hàng năm đưa vào khí
quyển khoảng 4 × 1014_{mol C, đốt sinh khối (đặc biệt là đốt phá rừng) hàng năm đóng góp 1,7}
× 1014_{mol C.}

Quá trình quang hợp và đại dương (độ tan của CO2 trong nướcbiển nhiềuhơn độ tan

trong nước ngọt khoảng 200 lần) là các sink quan trọng nhất của CO2.

Đốt rừng làm gia tăng lượng CO2 trong khí quyển đồng thời cịn làm giảm q trình

sink của CO2 do quang hợp.

</div>
<span class='text_page_counter'>(34)</span><div class='page_container' data-page=34>

quan hệ giữa nhiệt độ toàn cầu và hàm lượng CO2 vẫn chưa được giải thích rõ ràng. Hiện

tượng ấm lên tồn cầu có thể dẫn đến nhiều hệ quả tiếp theo. Ví dụ, tăng nhiệt độ sẽ làm giảm
độ tan của CO2 trong nước biển, làm tăng q trình thốt khí CO2 từ đại dương; tuy vậy lúc

này quá trình quang hợp cũng tăng làm giảm bớt lượng CO2.

Giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch có thể giảm được lượng CO2 phát thải.
•<i><b> Cacbon monoxit (CO)</b></i>

CO (ở nhiệt độ < −192°C) là một chất khí khơng màu, khơng mùi và không vị. CO
không tan trong nước. Các phản ứng tạo thành CO chính là:

− Đốt cháy nhiên liệu hay hợp chất có chứa cacbon:
2C + O2 → 2CO

− Phản ứng giữa CO2 với vật liệu chứa cacbon ở nhiệt độ cao:

CO2 + C → 2CO
− Phản ứng phân tích CO2 ở nhiệt độ cao:

CO2 ⇌ CO + O

Nồng độ nền của CO trong khí quyển thường nhỏ hơn 0,1 ppm. Nồng độ CO có thể
tăng lên 2 − 20 ppm ở các vùng đô thị. Trong một số trường hợp đặc biệt, như ở các đường
giao thơng chật hẹp, kém thơng khí (đường hầm), nồng độ CO có thể tăng đến trên 100 ppm.

Thời gian lưu của CO trong khơng khí khá ngắn (khoảng 0,4 năm), do đó có sự biến
động nồng độ CO theo thời gian và khơng gian trong khí quyển, ví dụ Bắc bán cầu bị ô nhiễm
CO nhiều hơn Nam bán cầu.

CO được tạo thành do các quá trình sinh học (trong đất liền và ngoài đại dương),
ngoài ra nó cịn là sản phẩm của q trình oxy hóa các hợp chất hydrocacbon trong khí quyển
và q trình đốt cháy khơng hồn tồn nhiên liệu hóa thạch hoặc sinh khối. Các nguồn tự
nhiên đóng góp một lượng CO vào khí quyển tương đương 1,8 × 1013_{mol C hàng năm, trong}

lúc đó các nguồn thải nhân tạo đưa vào khí quyển khoảng 2,7 × 1013_{mol C mỗi năm, và lượng}

này ngày càng gia tăng.

Trong tầng đối lưu các quá trình sink chủ yếu của CO là: di chuyển lên tầng bình lưu
(sau đó bị oxy hóa); hấp thụ vào đất và thực vật (có khoảng 16 vi khuẩn trong đất có khả năng
hấp thụ CO từ khơng khí); bị oxy hóa bởi gốc hydroxyl (phản ứng này được xem là cơ chế
sink chủ yếu của gốc hydroxyl, trong khơng khí không bị ô nhiễm khoảng 70% gốc OH phản
ứng với CO, phần còn lại sẽ phản ứng với CH4):

OH + CO → H + CO2

Nồng độ cao của CO trong khơng khí gây tác hại đến sức khỏe con người. CO kết hợp
với hemoglobin (Hb) là tác nhân vận chuyển oxy của máu:

HbO2 + CO „ O2 + HbCO

(hemoglobin đã bị oxy hóa) (cacboxyhemoglobin)

làm thiếu oxy cho q trình hơ hấp, ảnh hưởng đến hành vi, hoạt động (do đó ở những khu
vực bị ơ nhiễm nặng thì tai nạn giao thơng thường xảy ra), và có thể gây tử vong.

Ngoài tác hại đã nêu trên đối với người và động vật, khí CO cịn được xem là một khí
nhà kính đóng góp vào q trình làm ấm lên toàn cầu.

Sự gia tăng nồng độ CO trong khí quyển làm giảm nồng độ gốc hydroxyl do phản ứng
xảy ra giữa các tác nhân này, vì vậy làm giảm tác dụng loại trừ các chất ô nhiễm khác của gốc
hydroxyl. Đây chính là tác hại của CO đang được các nhà khoa học quan tâm nhiều nhất.

</div>
<span class='text_page_counter'>(35)</span><div class='page_container' data-page=35>

thiểu ô nhiễm tập trung chủ yếu vào việc cải thiện động cơ xe máy.

<b>2.4.4. Hydrocacbon</b>

<i><b>2.4.4.1. Mêtan (CH</b><b>4</b><b>)</b></i>

Mêtan được tạo thành trong khí quyển do nguồn tự nhiên và nhân tạo. Hàng năm một
lượng mêtan tương đương từ 8,6 × 1012_{đến 2,9}_×₁₀13_{mol C được đưa vào khí quyển chủ yếu}

do hoạt động của vi sinh vật kỵ khí. Hoạt động của con người cũng đưa thêm một lượng
mêtan tương đương 1,5 × 1013_{đến 3,6}_×₁₀13_{mol C /năm vào khí quyển chủ yếu từ việc trồng}

lúa nước, đốt sinh khối ở nhiệt độ thấp, chăn nuôi gia súc, thải chất thải, khai thác nhiên liệu
hóa thạch.

Thời gian lưu của mêtan trong khí quyển khá dài (khoảng 3 năm), do đó mêtan phân
bố khắp tầng đối lưu. Nồng độ mêtan hiện nay trong tầng đối lưu vào khoảng 1,75 ppm, tốc
độ gia tăng hàng năm là 1 − 2%.

Mêtan là khí nhà kính, nó đóng góp vào sự ấm lên tồn cầu. Sự ấm lên này sau đó lại
làm gia tăng nồng độ mêtan do một lượng lớn khí này đang bị giữ trong băng dưới dạng
CH4.nH2O (n ≈ 6) được giải phóng, vì vậy hiệu ứng nhà kính sẽ tiếp diễn ở mức độ cao hơn.

Có 3 cơ chế sink đối với mêtan: 2 − 7% bị đất hấp thụ, 6 − 12% bị chuyển vào tầng
bình lưu. Phần mêtan còn lại bị phân hủy trong tầng đối lưu do một chuỗi các phản ứng trong
Hình 2.9. Trong số các phản ứng đó quan trọng nhất là phản ứng của mêtan với gốc hydroxyl:

CH4 + OH → CH3 + H2O

Sự can thiệp của con người đã làm giảm số lượng gốc OH trong khơng khí do đó làm
giảm tốc độ của phản ứng trên. Như đã trình bày trong mục 2.3.3, sự gia tăng nồng độ CO
trong tầng đối lưu đã làm giảm khoảng 70% lượng gốc OH theo phản ứng:

CO + OH → H + CO2

<b>Hình 2.9. Các phản ứng oxy hóa mêtan chủ yếu khi có mặt NOx trong tầng đối lưu vào ban ngày </b>

<b>(xảy ra trong cả khơng khí sạch lẫn khơng khí bị ơ nhiễm) [7]</b>

<i><b>2.4.4.2. Các hydrocacbon khác mêtan (non-methane hydrocarbons</b></i>−<i><b>NMHCs) </b></i>

Ngồi mêtan, trong khí quyển cịn có trên 600 hydrocacbon khác. Một số các q trình
sinh học tạo ra một lượng lớn các hydrocacbon hoạt động, như isopren, α-pinen. Giao thông
vận tải và các hoạt động nhân tạo có liên quan đến các dung môi hữu cơ đã bổ sung một lượng
lớn hydrocacbon, như benzen, butan, etan, etin, hexan, pentan. propan, toluen vào khí quyển.

Các hydrocacbon khác mêtan cũng được xếp vào loại khí nhà kính. Trong tầng đối

CH₄ CH₃

O∗

H₂O
OH

hay

H₂O

O₂+ M M

CH₃O₂ CH₃O HCHO HCO CO CO₂

O₃ O

NO

NO₂
O₂∗ _hν

(λ < 310 nm)M M + O2
hν
(λ < 430 nm)

O₃

O₂

O₂ HO₂ hν _H

(λ < 340 nm)

M O2+ M
O₂

CH₄ CH₃

O∗

H₂O
OH

hay

H₂O

O₂+ M M

CH₃O₂ CH₃O HCHO HCO CO CO₂

O₃ O

NO

NO₂
O₂∗ _hν

(λ < 310 nm)M M + O2
hν
(λ < 430 nm)

O₃

O₂

O₂ HO₂ hν _H

(λ < 340 nm)

</div>
<span class='text_page_counter'>(36)</span><div class='page_container' data-page=36>

lưu, chúng bị oxy hóa tạo thành nhiều chất gây ô nhiễm thứ cấp, nhiều chất trong số này đóng
vai trị quan trọng trong việc tạo thành sương khói quang hóa.

<i><b>2.4.4.3. Các dẫn xuất halogen của hydrocacbon</b></i>

Khi một hay nhiều nguyên tử hydro của hydrocacbon bị thay thế bằng những nguyên

tử halogen (F, Cl, Br, I) sẽ tạo thành các dẫn xuất halogen. Nhiều hợp chất trong số này rất
đáng quan tâm về khía cạnh mơi trường.

•<i><b> Chlorofluorocarbons (CFCs) </b></i>

CFCs là các hợp chất bay hơi có từ 1 đến 2 nguyên tử cacbon trong phân tử liên kết
với các nguyên tử clo và flo. Các CFC thường gặp là CCl3F (CFC-11), CCl2F2 (CFC-12),

C2Cl3F3 (CFC-113), C2Cl2F4 (CFC-114) và C2ClF5 (CFC-115).

CFCs là các hợp chất nhân tạo trước đây khơng có trong tự nhiên. CFCs được sử dụng
lần đầu tiên tại Mỹ vào thập niên 1930 để làm tác nhân làm lạnh (hãng Du Pont và General
Motors Coporation).

Trong số các CFC thì CFC-11 (CCl3F) và CFC-12 (CCl2F2) được dùng phổ biến nhất.

Nồng độ của chúng trong khí quyển lần lượt là 0,280 ppb và 0,484 ppb. Tốc độ gia tăng nồng
độ hàng năm vào khoảng 4% (số liệu năm 1992). Các chất này đều là các chất trơ về mặt hóa
học, khơng độc, khơng cháy, khơng mùi, nhiệt độ sơi thấp (−30°C) nhưng dễ bị hóa lỏng dưới
áp suất, do đó chúng được xem là các chất lý tưởng để làm tác nhân làm lạnh cho tủ lạnh. Từ
khi CFCs được phát minh, tủ lạnh trở thành thơng dụng (trước đó các tác nhân làm lạnh như
SO2, NH3, đều là các chất độc, nên tủ lạnh chỉ được dùng trong cơng nghiệp). Ngồi ra, CFCs

cịn được dùng làm dung mơi, chất tạo xốp khi sản xuất đệm, chất đẩy trong các bình xịt khí.
Do có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nên sản lượng CFCs trước đây liên tục gia tăng.

Do khá trơ về mặt hóa học, khơng bị phân hủy trong tầng đối lưu, có thời gian lưu
trong khí quyển rất dài (hàng chục, thậm chí hàng trăm năm), nên các CFC phân bố khắp tầng
đối lưu và một phần đã thâm nhập vào tầng bình lưu.

Trong tầng bình lưu CFCs bị suy giảm dần dần do bị phân tích dưới tác dụng của ánh
sáng, ví dụ:

CF2Cl2 + hν (λ < 250 nm) → CF2Cl + Cl

nguyên tử clo vừa được giải phóng sẽ tham gia xúc tác cho quá trình phân hủy vài phân tử
ozon của tầng ozon:

Cl + O3 → ClO + O2

ClO + O → Cl + O2
•<i><b> Các Halon (Halons) và các hydrocacbon brom hóa</b></i>

Halon là các hợp chất tương tụ CFC nhưng có chứa flo, clo và brom. Các halon
thường gặp là CBrClF2 (Halon-1211), CBrF3 (Halon-1301) và C2Br2F4 (Halon-2402). Cũng

như CFC, halon là các hợp chất có nguồn gốc nhân tạo. Halon được dùng vào mục đích cứu
hỏa, đặc biệt đối với những vụ cháy không thể dập bằng nước.

Các hợp chất hydrocacbon brom hóa như bromometan (CH3Br) được dùng để diệt

nấm, chủ yếu lại có nguồn gốc tự nhiên.

Các hợp chất này đều bị phân tích dưới tác dụng của ánh sáng trong tầng bình lưu, giải
phóng ra ngun tử brơm. Sự có mặt của các ngun tử brơm, ngay cả ở nồng độ rất nhỏ (≈
0,02 ppb) đã có thể làm tăng 20% tốc độ phân hủy ozon của ngun tử clo. Mặt khác, bản
thân brơm cũng có khả năng phân hủy ozon mạnh hơn so với clo.

</div>
<span class='text_page_counter'>(37)</span><div class='page_container' data-page=37>

<i><b>Phần đọc thêm: Cách gọi tên các CFC và halon</b></i>

<i>Để biết thành phần của CFC, lấy phần số của tên thương phẩm của CFC cộng </i>
<i>thêm 90. Tổng số là con số có ba chữ số đại diện cho số nguyên tử cacbon, hydro và </i>
<i>flo trong phân tử. Cịn lại là các ngun tử clo.</i>

<i>Ví dụ: đối với CFC-11: 11 + 90 = 101, vì vậy, có 1 nguyên tử cacbon, 0 nguyên </i>
<i>tử hydro, và 1 nguyên tử flo trong phân tử CFC-11. Do cacbon có hóa trị là 4, nên số </i>
<i>nguyên tử clo có trong phân tử sẽ là 3. Vậy cơng thức hóa học của CFC-11 là CCl3F.</i>

<i>Halon thường được biểu diễn bằng các mã có 4 con số với chữ H (đại diện cho </i>
<i>halon) đi đầu, ví dụ H1211. Các con số này đại diện cho số nguyên tử cacbon, flo, clo </i>
<i>và brom trong phân tử (H1211: CF2ClBr).</i>

Do tác hại của CFCs, halon và các hợp chất liên quan, nên để bảo vệ cho tầng ozon,
Công ước Montreal (1987) đã quyết định hạn chế sử dụng và sản xuất các hợp chất này.

Hợp chất được đề xuất thay thế cho CFCs là các hydrocloroflorocacbon (HCFCs) có
chứa các nguyên tử hydro trong phân tử, các hợp chất này dễ bị phân hủy trong tầng đối lưu,
do đó chỉ một phần nhỏ thâm nhập được vào tầng bình lưu.

Ví dụ: CH2FCF3 (HFC-134a): là chất thay thế cho CFC-12 dùng trong máy điều hịa

khơng khí của xe hơi và tủ lạnh gia đình; CHCl2CF3 (HCFC-123) và CH3CCl2F (HCFC-141b):

là chất thay thế cho CFC-11 trong quá trình sản xuất đệm xốp; CHClF2 (HCFC-22): dùng cho

máy điều hịa khơng khí và sản xuất hộp đựng thức ăn bằng nhựa xốp.

Không như trường hợp CFC, việc tìm kiếm hợp chất thay thế halon gặp nhiều khó
khăn. Ngày nay, một lượng lớn halon vẫn đang cịn được sử dụng vào mục đích cứu hỏa.

Điều đáng lo ngại là do khá bền vững trong tầng đối lưu, nên ngay cả khi đã hạn chế,
thậm chí cấm hẳn việc sản xuất, sử dụng, thì cũng phải đến thể kỷ 22, nồng độ của các CFC,
halon, và các hợp chất liên quan trong khí quyển mới giảm lại cịn bằng mức nồng độ năm 1960.

•<i><b> Các hợp chất hydrocacbon clo hóa khơng có chứa flo (CCl4</b><b>, CH</b><b>3</b><b>CCl</b><b>3</b><b>...) </b></i>

Các hợp chất hydrocacbon clo hóa khơng có chứa flo cũng bị phân tích trong tầng
bình lưu dưới tác dụng của ánh sáng giải phóng clo nguyên tử làm suy giảm tầng ozon.

<i><b>Phần đọc thêm: Công ước Montreal về các chất làm suy giảm tầng ozon</b></i>

<i>Công ước quốc tế này được ký kết năm 1987, bắt đầu thực thi vào tháng 1 năm </i>
<i>1989. Vào năm 1990 được bổ sung sửa chữa, bản sửa chữa này có hiệu lực thi hành </i>
<i>vào tháng 8 năm 1992. Ở thời điểm đó đã có 76 quốc gia phê chuẩn công ước 1987 </i>
<i>và 20 quốc gia phê chuẩn công ước bổ sung sửa chữa.</i>

<i>Bản công ước 1987 quy định hạn chế mức sử dụng và sản xuất các CFC 11, 12, </i>
<i>113, 114, 115, các halon 1211, 1301 và 2402 ở mức năm 1986. Dự kiến đạt được mức </i>
<i>hạn chế này vào năm 1990 với CFCs và 2005 với các halon. Cam kết giảm mức sản </i>
<i>xuất và tiêu thụ CFCs còn 80% mức 1986 vào năm 1993, 50% vào năm 2000. Các </i>
<i>nước đang phát triển được gia hạn thêm 10 năm cho các mức đặt ra.</i>

<i>Bản sửa chữa bổ sung năm 1990 nhấn mạnh cam kết các CFC nêu trên phải được </i>
<i>cắt giảm 50% vào 1995, 85% năm 1997 và 100% năm 2000. Các hợp chất CFC </i>
<i>halogen hóa hồn tồn khác được cắt giảm 20% vào năm 1993, 85% năm 1997 và </i>
<i>100% năm 2000. Các halon nêu trên được cắt giảm 50% vào năm 1995 (trừ trường </i>
<i>hợp rất cần thiết) và 100% năm 2000. Lượng phát thải cacbon tetraclorua (CCl4) phải </i>

<i>được cắt 85% vào năm 1995 và 100% vào năm 2000. Lượng phát thải metyl </i>
<i>cloroform (CH3CCl3) được giữ hạn chế vào năm 1993, giảm 30% năm 1995, 70% </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(38)</span><div class='page_container' data-page=38>

<b>2.4.5. Các hạt lơ lửng trong tầng đối lưu</b>

Các hạt lơ lửng trong tầng đối lưu xuất phát từ nhiều nguồn khác nhau.

Các hạt lơ lửng nguồn gốc tự nhiên bao gồm hạt bụi đất, hạt nước biển, phấn hoa, bào
tử, tro bụi núi lửa, khói do sinh khối cháy. Các hoạt động của con người có thể làm gia tăng
lượng một số loại hạt lơ lửng nguồn gốc tự nhiên, ví dụ canh tác kém có thể gây xói mịn đất
tạo nhiều bụi hơn.

Một số loại hạt lơ lửng có nguồn gốc nhân tạo, quan trọng nhất trong số này là hạt xuất
phát từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch và đốt sinh khối. Các hạt loại này thường có kích thước rất
nhỏ (≈ 2,5 µm), do đó thường khó lắng xuống mà chỉ có thể bị rửa trơi theo nước mưa,
tuyết,...(ngưng tụ ướt) hay bám vào các bề mặt trong q trình di chuyển (ngưng tụ khơ).

Lượng hạt lơ lửng trong khí quyển tăng khơng ngừng trong thế kỷ 20, tuy nhiên hiện
nay trên phạm vi tồn cầu, lượng hạt lơ lửng phát thải đang có xu hướng giảm (trên 6,0×1013

gam/năm vào năm 1970 cịn 5,7×1013_{gam/năm vào năm 1990.}

Sự gia tăng nồng độ các hạt lơ lửng trong khí quyển đã gây ra một số vấn đề cần lưu ý
về mặt môi trường. Với diện tích bề mặt riêng lớn, các hạt lơ lửng có thể tạo điều kiện làm
tăng tốc độ các phản ứng hóa học trong khơng khí, ví dụ phản ứng oxy hóa lưu huỳnh dioxit
thành lưu huỳnh trioxit.

Các hạt lơ lửng có kích thước bé có thể tán xạ ánh sáng, dẫn đến các thay đổi phức tạp
về khí hậu. Ảnh hưởng của sự gia tăng nồng độ các hạt lơ lửng đến sự thay đổi nhiệt độ trung
bình tồn cầu cho đến nay vẫn còn chưa rõ ràng.

Phơi nhiễm trong thời gian dài với các hạt lơ lửng kích thước bé có thể gây bệnh phổi

như bệnh thủng phổi, bệnh bụi phổi silic, thậm chí có thể gây ung thư (bụi amiăng, bụi kim
loại Be...).

Các hạt có trong khói đốt nhiên liệu có khả năng làm tăng tác hại của các chất ô nhiễm
khác. Một số loại hạt khác mang các chất độc, trong số đó đáng quan tâm là các hạt muội
than, hạt hợp chất chì, tro bay...

<i><b>2.4.5.1. Muội than (soot) </b></i>

Muội than là các hạt nhỏ màu đen, được tạo thành trong quá trình đốt cháy khơng
hồn tồn nhiên liệu hóa thạch hoặc sinh khối. Nó là dạng cacbon khơng tinh khiết kết hợp
<i>với nhiều hợp chất hữu cơ, trong đó có các hợp chất đa vòng (PAHs: polycyclic aromatic </i>
<i>hydrocarbons) như pyren, benzopyren. Đây là các chất được xếp vào loại chất có khả năng </i>
gây ung thư.

Hiệu suất tạo thành muội than khi đốt nhiên liệu phụ thuộc vào loại nhiên liệu và chế
<i>độ đốt. Ví dụ, động cơ đốt xăng theo nguyên tắc chớp cháy (spark-ignition, động cơ Otto) chỉ </i>
tạo ra 0,1 g C/kg nhiên liệu, trong lúc đó động cơ Diesel theo nguyên tắc nén cháy
<i>(compression ignition) lại tạo ra đến 3 g C/kg nhiên liệu. Tuy nhiên, do hiệu quả sử dụng </i>
năng lượng tốt hơn, nên càng ngày động cơ Diesel càng trở nên phổ biến, dẫn đến nguy cơ
tăng lượng hạt muội than trong khí quyển.

(a) (b)

</div>
<span class='text_page_counter'>(39)</span><div class='page_container' data-page=39>

<i><b>2.4.5.2. Các hạt hợp chất chì </b></i>

Trên 90% chì trong khí quyển có nguồn gốc từ hoạt động nhân tạo. Có thể tìm thấy chì
trong khí quyển ở nhiều nơi khác nhau, song ở vùng đô thị đặc biệt là nơi gần các xa lộ, nồng
độ chì trong khí quyển thường rất cao.

Tetraankyl chì, thường là Pb(C2H5)4, được đưa vào nhiên liệu động cơ Otto để làm

tăng chỉ số octan. Để tránh tích tụ chì trong động cơ, người ta thêm C2H4Br2 hay C2H4Cl2 vào

nhiên liệu pha chì. Các chất phụ gia này giúp tạo thành PbBr2, PbBrCl hay PbCl2 thoát ra khỏi

động cơ. Các hợp chất này thường được tạo thành ở dạng hạt nhỏ, một nửa trong số này (tính
theo khối lượng) có kích thước thơ (đường kính trung bình > 5 µm), một phần ba có kích
thước rất bé (đường kính trung bình < 0,5 µm). Thơng thường các hạt lớn sẽ bị sa lắng ngay
gần nguồn phát thải, còn các hạt bé có thể bay lơ lửng một thời gian khá dài trong khí quyển
và có thể phát tán rất xa.

Việc sử dụng phụ gia chì cho nhiên liệu đã gây ra hai vấn đề cần quan tâm về khía
cạnh mơi trường. Thứ nhất, chì có trong khói thải đã gây “ngộ độc” hệ xúc tác lắp trong ống
xả để giảm phát thải CO, NOx và các hydrocacbon dẫn đến gia tăng nồng độ các khí này trong

khí thải. Thứ hai, các hạt bụi chì gây tác hại cho con người qua đường hô hấp và tiêu hóa (gây
kích thích và tê liệt thần kinh).

Hiện nay, nhiều quốc gia đã cấm sử dụng chất phụ gia chì cho nhiên liệu động cơ, nhờ
đó nồng độ chì trong khí quyển ở một số vùng đã bắt đầu giảm.

<i><b>2.4.5.3. Tro bay (fly ash) </b></i>

Tro bay là các hạt khoáng nhỏ xuất phát từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch có hàm lượng
tro cao. Thành phần của tro bay thay đổi tùy thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng. Nhìn chung
tro bay thường chứa SiO2, Al2O3, K2O, Fe2O3, C, Na2O, SO2, CaO, P2O5, MgO, CO32−, TiO2,...
<i><b>2.4.5.4. Amiăng (asbestos)</b></i>

Amiăng là tên gọi của một nhóm các khống silicat có dạng sợi, đặc biệt là các

khống thuộc nhóm xecpentin, cơng thức gần đúng là Mg3P(Si2O5)(OH)4. Do có khả năng

chịu lực căng, dẽo và không cháy, nên trước đây amiăng được sử dụng rất phổ biến trong xây
dựng, sản xuất má phanh, tấm vách ngăn, các loại đường ống.

Hiện nay, amiăng được xếp vào loại vật liệu gây ơ nhiễm khơng khí. Khi hít khơng khí
<i>có chứa bụi amiăng sẽ bị bệnh phổi do amiăng (asbestosis – một dạng viêm phổi có điều </i>
kiện), u tế bào biểu mơ của màng khoang lồng ngực và ung thư phế quản. Do đó, ngày nay
việc sử dụng amiăng bị hạn chế. Nhiều chương trình hành động đã được tiến hành rộng khắp
nhằm loại bỏ hoàn toàn vật liệu này ra khỏi ngành xây dựng.

<i><b>2.4.5.5. Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm do hạt chất rắn lơ lửng</b></i>

Xử lý loại hạt chất rắn lơ lửng (gọi tắt là bụi) trong khí thải là biện pháp tích cực góp
phần hạn chế tình trạng ơ nhiễm khơng khí. Có nhiều kiểu thiết bị khác nhau để xử lý bụi. Để
lựa chọn hệ thống xử lý thích hợp, cần căn cứ vào tải lượng, bản chất và kích thước hạt bụi.

•<i><b> Thiết bị lắng và quán tính</b></i>

<i>Thiết bị lắng là thiết bị đơn giản nhất để xử lý bụi. Hạt bụi được lắng và tách khỏi khí </i>
thải trong buồng lắng dựa vào tác dụng của trọng lực. Tuy có ưu điểm là có cấu tạo đơn giản,
nhưng hiệu quả xử lý của thiết bị lắng không cao, đặc biệt với loại bụi có kích thước nhỏ,
ngồi ra thể tích của buồng lắng thường lớn, chiếm nhiều không gian.

</div>
<span class='text_page_counter'>(40)</span><div class='page_container' data-page=40>

chạm và gây ra hiện tượng keo tụ. Các hạt bụi có đường kính lớn hơn (khoảng 0,3 µm) khơng
thể khuếch tán mạnh mà chỉ đóng vai trị là tác nhân tập trung các hạt bụi nhỏ khác.

<b>Hình 2.11. Thiết bị lắng quán tính (cyclon) [11]</b>

<i>Trong thiết bị xử lý bụi theo ngun tắc qn tính (Hình 2.11), dịng khí thải được làm </i>

cho chuyển động xoay trịn bằng cách dùng cánh quạt hoặc bằng cách đưa dòng khí vào tháp
xử lý hình trụ theo phương tiếp tuyến với thành tháp. Các hạt bụi trong dịng khí chịu lực ly
tâm lớn và tách ra rồi bám vào thành và lắng xuống. Thiết bị kiểu này còn được gọi là thiết bị
<i>ly tâm khơ hay cyclon.</i>

•<i><b> Thiết bị lọc bụi</b></i>

<b>Hình 2.12. Thiết bị lọc bụi bằng túi vải [14]</b>

Thiết bị lọc bằng túi vải (Hình 2.12) có cấu tạo rất đơn giản nhưng có hiệu quả xử lý cao.
Khí thải hoặc khơng khí có chứa được dẫn đi xuyên qua các túi lọc Thiết bị này có thể loại được
các hạt bụi có kích cỡ nhỏ đến 0,01 µm và hiệu quả xử lý bụi rất tốt với loại hạt bụi 0,5 µm.

Vật liệu để làm túi lọc thường là vải bông, len dạ, vải sợi tổng hợp, vải sợi thủy tinh,

Khí thải
chứa bụi

Hệ thống rung
tuần hoàn

Túi lọc
bằng vải

Bộ phận
hứng bụi
Khí thải
đã xử lý
Khí thải đã xử lý bụi

Khí thải chứa bụi

</div>
<span class='text_page_counter'>(41)</span><div class='page_container' data-page=41>

các loại lưới khác nhau.

Có thể tách bụi bám vào túi lọc vải bằng nhiều biện pháp khác nhau, các biện pháp
thường được sử dụng là: gắn thiết bị tạo rung với túi vải để làm rung túi, thổi khơng khí, hoặc
làm co giãn nhanh túi lọc.

•<i><b> Thiết bị Venturi (thiết bị rửa xáo động)</b></i>

Thiết bị gom bụi Venturi được mô tả trong hình dưới đây. Thiết bị này hoạt động trên
cơ sở sử dụng năng lượng của dịng khí để phun dòng nước đưa vào dưới dạng sương mù.
Dòng khí khi đi vào thiết bị, bị nén ép do đi theo ống hình cơn nhỏ dần, khi đến phần giữa
thiết bị (họng nối tiếp), tốc độ dịng khí tăng lên rất cao (80-200 m/s). Sau đó, tốc độ dịng khí
bị giảm đột ngột vì đi vào phần ống rộng hơn. Trong dịng khí bị xáo động mạnh, các hạt bụi
nhỏ bị tích tụ lại thành hạt lớn hơn, sau đó bị lơi cuốn vào các hạt nước nhỏ và do đó bị tách
ra khỏi pha khí. Các hạt nước lẫn bụi được tách ra khỏi dịng khí bằng thiết bị tách riêng, ví
dụ hệ thống xyclon ướt.

<b>Hình 2.13. Thiết bị lọc bụi Venturi [14]</b>

Thiết bị Venturi có khả năng làm các hạt bụi lớn lên đến kích thước 10 µm nên có
hiệu suất làm sạch bụi đến 99,9%.

•<i><b> Thiết bị lọc bụi tĩnh điện</b></i>

<b>Hình 2.14. Sơ đồ nguyên tắc lọc bụi tĩnh điện [14]</b>

Khí thải được dẫn đi qua vùng điện trường một chiều có hiệu thế khoảng

30.000-Nước
Khí thải

Khí thải đã xử lý
Nước
Khí thải

Khí thải đã xử lý

Cực dương
(tiếp đất)

Hạt bụi tích điện

Cực âm

Khí thải có
chứa bụi
30. 000 đến

50.000 V

Cực dương
(tiếp đất)

Hạt bụi tích điện

Cực âm

Khí thải có

chứa bụi
30. 000 đến

</div>
<span class='text_page_counter'>(42)</span><div class='page_container' data-page=42>

50.000 V. Các hạt bụi trong khí thải hầu hết sẽ bị tích điện âm khi đi qua vùng điện trường
này. Các hạt bụi tích điện âm sẽ bị hút và tích tụ vào bản điện cực dương. Một số ít hạt bụi có
thể bị tích điện dương và tích tụ lên cực âm.

Thiết bị lọc tĩnh điện được dùng rất phổ biến để xử lý bụi trong khí thải, hiệu quả xử
lý có thể đạt đến 99%, chi phí năng lượng thấp. Với những nhà máy phát thải một lượng rất
lớn khí thải chứa bụi, thì biện pháp lọc tĩnh điện là biện pháp thích hợp nhất để xử lý.

<b>2.5. Tác động tổng hợp của các chất ơ nhiễm khơng khí</b>
<b>2.5.1. Hiệu ứng nhà kính</b>

Kết quả đo đạc từ năm 1890 đến 1990 cho thấy nhiệt độ trung bình tồn cầu đã gia
tăng từ 0,3° đến 0,6°C. Chênh lệch nhiệt độ này có vẻ khơng đáng kể, nhưng có thể dẫn đến
nhiều thay đổi quan trọng về khí hậu. Cần lưu ý rằng, trước đây kỷ băng hà đã kết thúc chỉ vì
nhiệt độ tồn cầu gia tăng 2°C. Vì vậy, nếu xu hướng gia tăng nhiệt độ này tiếp tục diễn ra thì
người ta dự đốn sẽ có nhiều sự đảo lộn của khí hậu tồn cầu.

<b>Hình 2.15. Hiệu ứng nhà kính</b>

Nguyên nhân của sự gia tăng nhiệt độ này chưa được giải thích rõ ràng. Có thể có hai
khả năng:

− Đây chỉ là sự biến động ngẫu nhiên của khí hậu.

</div>
<span class='text_page_counter'>(43)</span><div class='page_container' data-page=43>

<b>Bảng 2.5. So sánh khả năng hấp thụ bức xạ của các khí nhà kính [7]</b>
<b>Khí</b> <b>Khả năng hấp thụ năng lượng bức _{xạ so với CO}</b>

<b>2</b>

CFC−12 15800

CFC−11 12400

N2O 206

CH4 21

CO2 1

<b>Bảng 2.6. So sánh sự đóng góp vào hiệu ứng nhà kính của các khí nhà kính [7]</b>
<b>Khí</b> <b>Phần đóng góp (%)</b>

CO2 55

CFC−11 & CFC−12 17

CH4 15

Các CFC khác 7

N2O 6

Bức xạ Mặt trời bao gồm các phần tử ngoại (UV), khả kiến (VIS), hồng ngoại (IR),
sau khi đi vào khí quyển Trái đất, thành phần UV bị tầng ozon hấp thụ, chỉ còn phần VIS và
một phần IR đến được mặt đất và bị mặt đất hấp thụ.

Sau khi hấp thụ năng lượng, mặt đất bức xạ trở lại vào khí quyển các bức xạ bước sóng

dài hơn bước sóng của ánh sáng đã được hấp thụ, các bức xạ này chủ yếu là bức xạ IR. Bức xạ
IR từ mặt đất bị khí nhà kính trong khí quyển hấp thụ và tỏa ra nhiệt, làm khí hậu ấm lên.

Các khí nhà kính chủ yếu:

−<i> Tự nhiên: H</i>2O, CO2, CH4, N2O
−<i> Nhân tạo: CFCs</i>

Nếu xét về khả năng hấp thụ năng lượng bức xạ của các phân tử khí nhà kính, thì CO2

là loại khí có khả năng hấp thụ kém hơn rất nhiều các khí nhà kính khác (Bảng 2.5). Song
trong thực tế, do nồng độ của CO2 trong tầng đối lưu cao hơn rất nhiều nên phần đóng góp

của khí này vào hiệu ứng nhà kính là cao nhất.

Hơi nước trong khơng khí hấp thụ bức xạ hồng ngoại nhiều hơn tất cả các khí nhà kính
khác, nhưng do nồng độ của hơi nước trong tầng đối lưu gần như khơng thay đổi nên phần
đóng góp của nó khơng được xem là yếu tố chính làm gia tăng hiệu ứng nhà kính.

Nếu khơng có các nỗ lực triệt để nhằm hạn chế phát thải các khí nhà kính, thì theo dự
báo hiệu ứng này sẽ gia tăng mạnh mẽ trong thế kỷ 21.

Sử dụng các mơ hình máy tính để tính tốn dự đốn những thay đổi về khí hậu do hậu
quả của hiệu ứng nhà kính, người ta đã thu được các kết luận quan trọng sau:

1. Nhiệt độ trung bình tồn cầu đến năm 2050 sẽ cao nhất trong vòng 150.000 năm gần đây.
2. Trong thế kỷ 21 tốc độ thay đổi nhiệt độ trung bình tồn cầu sẽ cao nhất so với
10.000 năm gần đây.

</div>
<span class='text_page_counter'>(44)</span><div class='page_container' data-page=44>

4. Mức nước một số hồ sẽ bị giảm đáng kể do tốc độ bay hơi tăng.

5. Sự ấm lên toàn cầu sẽ xảy ra không đồng nhất cả về không gian lẫn thời gian. Lục
địa sẽ bị ấm lên mạnh hơn đại dương, đặc biệt đáng lưu ý ở các vĩ tuyến cao ở phía Bắc vào
mùa đơng, do đó làm giảm sự chênh lệch nhiệt độ giữa các cực với vùng xích đạo có thể dẫn
đến suy giảm các dịng đối lưu của Trái đất.

Ngồi các hệ quả được dự đốn bằng mơ hình máy tính trên, có thể cịn có một số hệ
quả khác mà mơ hình máy tính chưa thể kết luận được:

1. Sự thay đổi thời tiết của địa phương hay khu vực, phạm vi tác động của các cơn bão
nhiệt đới và tần suất bão ở khu vực vĩ tuyến trung bình.

2. Đáp ứng của các hệ sinh thái, mùa màng nông nghiệp với sự ấm lên toàn cầu.

3. Ảnh hưởng của các sự kiện xảy ra đột ngột chưa tiên đoán được, ví dụ sự thay đổi
đáng kể về hoạt động của các vành đai đại dương, sự thay đổi của các lớp băng.

<b>2.5.2. Sự suy giảm nồng độ ozon trong tầng bình lưu</b>

<i><b>2.5.2.1. Tầng ozon</b></i>

Ozon có mặt khắp trong khí quyển, nhưng ở tầng đối lưu nồng độ của ozon chỉ ở dạng
vết. Nồng độ ozon đạt giá trị cực đại (8 − 10 ppm) ở khu vực trên đỉnh tầng đối lưu và phần
dưới của tầng bình lưu (độ cao từ khoảng 15 đến 35 km) tạo thành tầng ozon.

<i><b>2.5.2.2. Các phản ứng tạo thành và phân hủy ozon trong tầng bình lưu</b></i>

Trong tầng bình lưu ozon được tạo thành, đồng thời cũng bị phân hủy dưới tác dụng
của bức xạ tử ngoại từ ánh sáng Mặt trời. Bức xạ tử ngoại thường được chia làm ba vùng:
UV-A (λ = 320 − 400 nm); UV-B (λ = 290 − 320 nm) và UV-C (λ < 290 nm. Các phản ứng

tạo thành và phân hủy ozon trong tầng bình lưu:

−

<i> Phản ứng tạo thành ozon:</i>

O2 + hν (UV-C) → 2O (a)

O + O2 + M → O3 + M (b)

Phản ứng tạo thành ozon xảy ra nhiều hơn ở lớp không khí phía trên vùng xích đạo, do
tại đây ánh sáng Mặt trời chứa nhiều bức xạ UV-C hơn ở hai vùng cực.

−

<i> Phản ứng phân hủy ozon:</i>

O3 + hν (UV-B) → O2 + O (c)

O + O3 → 2O2 (d)

ngồi ra cịn có phản ứng phân hủy ozon do các tác nhân khác:

X + O3 → XO + O2 (e)

XO + O → X + O2 (f)

tổng cộng của (e) & (f): O + O3 → 2O2 (g)

trong đó, X có thể là Cl, NO, OH, hay H. Cấu tử X được tái tạo sau quá trình phân hủy ozon,
do đó mỗi nguyên tử hay phân tử X có thể phân hủy hàng ngàn phân tử ozon trước khi phản
ứng xúc tác bị kết thúc do X phản ứng với một phân tử khác ozon.

Phản ứng phân hủy ozon bởi cấu tử X nêu trên cũng có thể bị gián đoạn, do X hay XO

tham gia các phản ứng khác, ví dụ:

Cl (X) + CH4 → CH3 + HCl (h)

ClO (XO, với X = Cl) + NO2 + M → M + ClONO2 (i)

</div>
<span class='text_page_counter'>(45)</span><div class='page_container' data-page=45>

Vì vậy, các phân tử HNO3, HCl, ClONO2 được xem là nơi chứa tạm thời của các tác

nhân xúc tác phân hủy ozon.

<i><b>2.5.2.3. Sự suy giảm nồng độ ozon trong tầng bình lưu</b></i>

Hoạt động nhân tạo đã đưa vào tầng bình lưu ngày càng nhiều các khí gây phân hủy
ozon (N2O, NO, NO2, CFCs, halons, các hợp chất hydrocacbon brom hóa,...). Các hợp chất

này hoặc là đóng vai trò của X, XO trong các phản ứng (e), (f), hoặc chuyển hóa để tạo ra X,
XO (xem các phần trước).

Do nồng độ của ozon trong tầng bình lưu luôn biến động khoảng vài phần trăm theo
ngày, mùa hay năm, nên rất khó xác định được hoạt động của con người có phải là ngun
nhân chính gây ra các thay đổi này khơng, trừ khi có một biến động nồng độ lớn xảy ra tại
một khu vực nào đó.

Năm 1985, các nhà khoa học của một đoàn thám hiểm Nam cực đã phát hiện thấy sự
suy giảm đáng kể nồng độ ozon vào mùa Xuân tại khu vực này. Hiện tượng này tiếp tục được
<i>phát hiện vào các năm sau và được nhắc đến với tên gọi lỗ thủng tầng ozon (khi nồng độ ozon </i>
tại một khu vực trong tầng ozon giảm đi hơn 50% thì được xem là đã xuất hiện lỗ thủng tầng
ozon tại khu vực đó).

•<i><b> Ngun nhân của lỗ thủng tầng ozon ở Nam cực</b></i>

Do có sự chênh lệch nhiệt độ giữa vùng cực và các vùng ở vĩ độ thấp hơn, lại được bao
quanh bởi đại dương, nên vào mùa Đông ở Nam cực thường xuất hiện các cơn gió xốy rất
mạnh tạo thành cơn lốc ở độ cao 10 đến 15 km. Với đặc điểm của địa hình và nhiệt độ riêng,
nên khác với cơn lốc mùa Đông ở Bắc cực chỉ tồn tại vài ngày, lốc Nam cực tồn tại suốt mùa
Đơng, cơ lập một vùng khơng khí phía trên Nam cực và chỉ tan đi khi mùa Xuân đến.

(a) Mặt cắt ngang (b) Mặt cắt đứng

<b>Hình 2.16. Sơ đồ mơ tả lốc xốy hình thành vào mùa Đơng ở Nam cực [16]</b>

(a): Mặt cắt ngang: một số phản ứng xảy ra trên bề mặt các hạt băng trong PSC.

(b): Mặt cắt đứng: lốc xốy hình thành chủ yếu ở tầng bình lưu. Vùng gió mạnh cơ lập khối khơng khí
phía trong con lốc với phần khơng khí bên ngồi.

Do khơng khí phía trên Nam cực rất khơ (chứa khoảng 4 đến 6 ppmv hơi nước), nên
quá trình ngưng tụ tạo mây chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất thấp. Khi nhiệt độ của khu vực giữa tầng
đối lưu và tầng bình lưu xuống thấp hơn −75°C thì bắt đầu tạo thành những đám mây chứa

<b>NHIỆT ĐỘ THẤP</b>

H₂O → PSC loại 2
HNO₃ + H₂O → PSC loại 1
ClONO₂ + PSC → HOCl + HNO₃
ClONO₂ + HCl + PSC → Cl₂ + HNO₃

<b>TRỘN LẪN CHẬM</b>

NO_x Cl₂, HOCl

giảm tăng Khoảng 10 − 15 km

<b>NAM CỰC</b>

Tâm cơn lốc

</div>
<span class='text_page_counter'>(46)</span><div class='page_container' data-page=46>

các hạt HNO3.3H2O (nitric acid trihydrate −<i> NAT) đông đặc gọi là mây tầng bình lưu vùng </i>

<i>cực loại 1 (Type 1 PSC </i>−<i> polar stratospheric clouds). Mây loại này chứa các hạt rắn nhỏ </i>
tương tự các tinh thể băng có đường kính trung bình khoảng 1 µm với diện tích bề mặt lớn.

Các hạt rắn này hấp thụ oxit nitơ và giữ chúng lại trong pha rắn dưới dạng HNO3, do

đó trong pha khí khơng thể xảy ra phản ứng kết hợp ClO với NO2 (phản ứng (i) đã nêu trên,

phản ứng này có vai trị ngăn chặn quá trình phân hủy ozon của clo).

Trong lúc đó, chlorine nitrat ClONO2 có sẵn trong tầng bình lưu lại bị phân hủy trên

bề mặt các hạt rắn này:

ClONO2 + H2O → HOCl + HNO3

ClONO2 + HCl → Cl2 + HNO3

(các phản ứng này không xảy ra trong pha khí khi khơng có bề mặt hạt rắn) làm tăng lượng
Cl2 và HOCl là các chất cung cấp Cl cho q trình phân hủy ozon.

Khối khơng khí bên trong cơn lốc bị cô lập không thể tiếp xúc, hịa trộn với khơng khí

bên ngồi. Vì vậy, khơng khí bên trong cơn lốc khơng cịn chứa các nitơ oxit, ngược lại đã
tích tụ một lượng đáng kể các tác nhân (Cl2, HOCl) có thể bị phân hủy tạo thành gốc tự do Cl.

Quá trình này tiếp diễn trong suốt các tháng mùa Đơng khơng có ánh sáng Mặt trời.

Khi Mặt trời mọc vào mùa Xuân, bức xạ tử ngoại của ánh sáng Mặt trời phân hủy Cl2

và HOCl tạo ra một lượng lớn Cl tự do làm phân hủy ozon rất nhanh chóng.

Vào cuối mùa Xuân, cơn lốc ở Nam cực tan dần, khơng khí bên ngồi và bên trong
cơn lốc đã có thể hịa trộn với nhau. Lúc này lượng clo tự do tạo thành đã bị khuếch tán bớt,
đồng thời do sự có mặt của nitơ oxit từ khơng khí bên ngồi nên q trình phân hủy ozon
chậm dần lại. Vùng ozon bị suy giảm này di chuyển về phía Xích đạo (qua Úc hay Nam Mỹ)
và được hồi phục dần.

Bắc cực ít lạnh hơn so với Nam cực, tại đây cũng không tồn tại cơn lốc kéo dài suốt
mùa Đông, nên sự suy giảm tầng ozon cũng khơng mạnh mẽ như ở Nam cực.

<b>Hình 2.17. Lỗ thủng lớn nhất của tầng ozon ở Nam cực ghi nhận được (21-30/9/2006) [26]</b>

•<i><b> Hậu quả của sự suy giảm của nồng độ ozon trong tầng bình lưu</b></i>

Tầng ozon hấp thụ bức xạ tử ngoại bước sóng trong khoảng 230 − 320 nm. Bức xạ này
chủ yếu thuộc nhóm UV-B. Bức xạ nhóm UV-B có thể hủy hoại ADN và một số hệ sinh học.

</div>
<span class='text_page_counter'>(47)</span><div class='page_container' data-page=47>

nhiên tác hại này không đáng kể nếu thời gian ảnh hưởng khơng đủ dài. Ngồi ra, các nhà
khoa học cũng có thể chọn loại giống cây có khả năng chống chịu được loại bức xạ này. Đáng
quan tâm hơn cả là tác hại của UV-B lên thực vật phù du. Đây là loại thực vật có liên quan
trực tiếp đến năng suất sinh học của đại dương. 70% lượng thực vật phù du xuất phát từ đại
dương ở vùng cực. Đây lại là nơi xảy ra tình trạng suy giảm tầng ozon đáng lưu ý nhất. Sự

suy giảm năng suất sinh học của đại dương sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sinh vật và xa hơn nữa
là ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn.

−

<i> Đối với con người: UV-B có thể gây các tác hại nhẹ đến con người như làm da cháy </i>
nắng, lóa mắt, lão hóa da, đục thủy tinh thể, ung thư da hay ung thư mắt. Ngồi ra, UV-B cịn
ảnh hưởng có hại đến hệ miễn dịch da, do đó làm các bệnh liên quan đến da như sởi, sốt rét,
phong,… trở nên phức tạp hơn.

<b>2.5.3. Sương khói (smog)</b>

Sương khói là một sự cố mơi trường, xảy ra do sự kết hợp sương với khói và một số
chất gây ơ nhiễm khơng khí khác. Sương khói thường tạo ra nhiều chất gây ơ nhiễm thứ cấp
có hại cho động thực vật và mơi trường nói chung. Cho đến nay, người ta ghi nhận đã có hai
kiểu sương khói xảy ra:

<i><b>2.5.3.1. Sương khói kiểu London</b></i>

Các sự cố sương khói kiểu này đã được ghi nhận từ thế kỷ 17. Song sương khói xảy ra
tại London từ 05 đến 10/12/1952 là trường hợp điển hình và trầm trọng nhất.

Vào mùa Đông, ban đêm, nhiệt độ gần mặt đất thường xuống rất thấp, tạo ra một khối
khơng khí lạnh có mật độ cao nằm sát mặt đất và một khối khơng khí tương đối ấm hơn ở bên
<i>trên, gọi là hiện tượng đảo nhiệt (temperature inversion). Hiện tượng đảo nhiệt hạn chế đáng </i>
kể sự di chuyển của lớp khơng khí gần mặt đất. Vào buổi sáng, Mặt trời thường sưởi ấm dần
các lớp khơng khí và phá vỡ hiện tượng đảo nhiệt cũng như sương tạo thành trong lớp khơng
khí lạnh sát mặt đất. Tất cả các hiện tượng nói trên đều là các hiện tượng tự nhiên thường xảy
ra, đặc biệt với các vùng ở vĩ độ cao. Tuy nhiên, sự cố sương khói xảy ra ở London lại do một
số nguyên nhân bổ sung sau:

− Sương xuất hiện vào thời điểm này quá dày đặc nên khó tan đi.

− Một lượng lớn khói đốt lị than bị giữ lại trong tầng khí lạnh sát mặt đất.

</div>
<span class='text_page_counter'>(48)</span><div class='page_container' data-page=48>

Trong điều kiện này các hạt sương phát triển chung quanh các hạt khói, tạo nên hiện
tượng sương khói kéo dài và ngày càng trầm trọng hơn, do sự tích tụ tiếp khói than theo thời
gian. Sau đó, sương khói tan đi nhờ gió cuốn ra Biển Bắc.

SO2 và các hạt lơ lửng có trong khói than tạo nên hiệu ứng synergism và là các tác

nhân gây hại chính của sự cố sương khói London. Trong điều kiện cùng tồn tại, SO2 và các

hạt lơ lửng thường tạo ra nhiều sản phẩm gây ô nhiễm thứ cấp (chủ yếu là axit sulfuric) gây
hại cho hệ hơ hấp, khí quản, phổi và có thể cả tim (do gây khó thở). Số tử vong trong sự cố
sương khói này lên đến gần năm ngàn người. Về mặt bản chất, hiện tượng sương khói London
chính là một ví dụ đặc biệt về mưa axit.

Do tác hại nghiêm trọng của sự cố 1952, chính phủ Anh đã ban hành Luật về chống ơ
<i>nhiễm khơng khí (Clean Air Act) vào năm 1956, trong đó nhấn mạnh về việc tạo các khu vực </i>
sống khơng có khói đồng thời cấm sử dụng các loại than đốt sinh khói.

<i><b>2.5.3.2. Sương khói kiểu Los Angeles</b></i>

Ngồi kiểu sương khói London, cịn có một kiểu sương khói khác đã từng hồnh hành
tại nhiều thành phố lớn khác ở vùng vĩ độ thấp. Sương khói dạng này lần đầu tiên gây ảnh
hưởng đáng kể ở Los Angeles. Tuy nhiên sau đó, sự cố sương khói xảy ra ở thành phố
Mexico và Baghdad lại là các trường hợp tác hại mạnh nhất.

<b>Hình 2.19. Điều kiện và sự tạo thành sương khói quang hóa [16]</b>
Hình 2.19 minh họa điều kiện và q trình tạo thành sương khói quang hóa.

Khác với sương khói kiểu London, sương khói kiểu Los Angeles khơng xảy ra vào các
đêm mùa Đơng khi có khói đốt than, mà xảy ra vào ban ngày khi có nắng ấm với mật độ giao
thông cao. NOx (chủ yếu là NO) và các hydrocacbon chưa bị đốt cháy hết thải ra từ ống xả

<b>KHƠNG KHÍ LẠNH HƠN</b>
<b>KHƠNG KHÍ ẤM HƠN</b>

khói thải động cơ

NO
CO
(CH2)n

<b>(a) Sáng sớm</b> <b>(b) Giữa buổi sáng</b>

2NO + O2→ NO2(màu nâu)

NO2+ O2→ O3

(CH2)nvà CO tích tụ

<i>Ánh sáng Mặt trời</i>

(tia tử ngoại)

<i>Hiện tượng đảo nhiệt ngăn cản </i>
<i>sự khuếch tán khói thải</i>

<i>NO bị ơxy hóa tạo ra NO2màu nâu lờ mờ</i>
<i>tích lũy ôzôn</i>

<b>(c) Trưa, chiều</b> <i>_{Ánh sáng Mặt trời}</i>

(tia tử ngoại)

(CH2)n+ (NO, O3, NO2, H2O)

→ peroxit, hợp chất cacbonyl,
nitrat hữu cơ,....

<b>(d) Buổi tối</b>

(tốc độ khuếch tán phụ thuộc
vào tốc độ suy giảm của hiện

tượng đảo nhiệt)

<i>Khơng có ánh sáng Mặt trời</i>

khuếch tán

<i>Hấp thụ tiếp ánh sáng Mặt trời tạo ra các </i>
<i>chất ơ nhiễm thứ cấp có hại</i>

<i>Khơng có ánh sáng Mặt trời (giao thơng ít) </i>
<i>khơng tích lũy thêm khói thải </i>→

<i>có thể khuếch tán một phần hay tồn bộ</i>
<b>KHƠNG KHÍ LẠNH HƠN</b>

<b>KHƠNG KHÍ ẤM HƠN</b>

khói thải động cơ

NO
CO
(CH2)n

<b>(a) Sáng sớm</b> <b>(b) Giữa buổi sáng</b>

2NO + O2→ NO2(màu nâu)

NO2+ O2→ O3

(CH2)nvà CO tích tụ

<i>Ánh sáng Mặt trời</i>

(tia tử ngoại)

<i>Hiện tượng đảo nhiệt ngăn cản </i>
<i>sự khuếch tán khói thải</i>

<i>NO bị ơxy hóa tạo ra NO2màu nâu lờ mờ</i>
<i>tích lũy ơzơn</i>

<b>(c) Trưa, chiều</b> <i>_{Ánh sáng Mặt trời}</i>

(tia tử ngoại)

(CH2)n+ (NO, O3, NO2, H2O)

→ peroxit, hợp chất cacbonyl,
nitrat hữu cơ,....

<b>(d) Buổi tối</b>

(tốc độ khuếch tán phụ thuộc
vào tốc độ suy giảm của hiện

tượng đảo nhiệt)

<i>Khơng có ánh sáng Mặt trời</i>

khuếch tán

<i>Hấp thụ tiếp ánh sáng Mặt trời tạo ra các </i>
<i>chất ơ nhiễm thứ cấp có hại</i>

<i>Khơng có ánh sáng Mặt trời (giao thơng ít) </i>
<i>khơng tích lũy thêm khói thải </i>→

</div>
<span class='text_page_counter'>(49)</span><div class='page_container' data-page=49>

động cơ xe máy là các chất ô nhiễm sơ cấp gây ra hiện tượng sương khói kiểu này. Sau đó
dưới tác dụng của ánh sáng Mặt trời, nhiều phản ứng quang hóa xảy ra tạo thành nhiều chất ô
nhiễm thứ cấp (ozon, HNO3, anđêhyt, peroxyaxyl nitrat−PANs,...). Vì vậy, sương khói kiểu

Los Angeles được gọi là sương khói quang hóa (photochemical smog). Một cách đơn giản có
thể biểu diễn sự hình thành sương khói quang hóa bằng phương trình sau:

Các hydrocacbon + NOx → Sương khói quang hóa

<b>Hình 2.20. (A) Các phản ứng tạo thành sương khói; (B) Các phản ứng tạo thành PAN [8]</b>
Các quá trình xảy ra trong sương khói quang hóa chưa được biết rõ ràng, song người
ta cho rằng các phản ứng quang hóa xảy ra ở đây có lẽ cũng khơng khác nhiều so với các phản
ứng quang hóa xảy ra trong khơng khí khơng ơ nhiễm.

<b>Hình 2.21. Sương khói tại Los Angeles [25]</b>

Các tác nhân ô nhiễm gây hại chủ yếu của sương khói quang hóa là ozon, PANs, NO2

<b>RCHO</b>

<b>(+ H₂O)</b>

<b>+ O₂</b>

<b>R</b> <b>C</b>

<b>O</b>

<b>+ NO₂</b>

<b>R C</b>
<b>O</b>

<b>O</b> <b>O</b> <b>_NO</b>

<b>2</b>

<b>R</b> <b>C</b>

<b>O</b>

<b>O O</b>
<b>+ HO</b>

<i>(gốc axyl)</i>

<i>(gốc peroxyaxyl)</i>

<i>(peroxyaxyl nitrat: PAN)</i>

<b>(B)</b>

<b>Hydrocacbon hoạt động</b>
<b>+ O₃</b>

<b>+ O₂</b> <b>_{+ NO}</b>

<b>+ O₂</b>
<b>+ NO</b>

<b>+ RCH₃</b>

<b>(A)</b>

<b>HOO (+ RCHO)</b>

<b>RCH₂</b> <b>RCH₂O₂</b> <b>RCH₂O _{(+ NO}</b>

<b>2)</b>

<b>(H₂O) + RCH₂</b> <b>HO</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(50)</span><div class='page_container' data-page=50>

và hạt keo khí. Các tác nhân này gây ra hiệu ứng synergism. Do có chứa NO2, nên sương khói

kiểu này thường có dạng khói lờ mờ màu nâu, khác với sương khói kiểu London có màu đen.
Đối với động vật và con người, sương khói quang hóa kích thích gây cay bỏng mắt,
khí quản, phổi và đường hơ hấp nói chung. Đối với thực vật, sương khói quang hóa ngăn cản
quá trình quang hợp, làm giảm năng suất cây trồng. Sương khói quang hóa có thể gây lão hóa,
cắt mạch cao su, ăn mịn kim loại và nhiều loại vật liệu khác.

<b>2.5.4. Mưa axit</b>

Thông thường ngay cả khi khơng khí khơng bị ơ nhiễm thì nước ngưng tụ (bao gồm
mưa, mưa đá, tuyết, sương mù) cũng không phải là nước nguyên chất. Nước ngưng tụ chứa
một lượng đáng kể bụi, chất rắn và khí hịa tan. CO2 hòa tan làm cho pH của nước ngưng tụ

sạch có giá trị khoảng 5,6. Vì vậy, nước mưa khơng bị ơ nhiễm vẫn có pH < 7. Thuật ngữ
<i>mưa axit chỉ dùng cho loại nước ngưng tụ có pH nhỏ hơn pH của nước mưa sạch một cách </i>
đáng kể. Thông thường khi pH của nước ngưng tụ nhỏ hơn 5 thì mới được gọi là mưa axit.

Chất ô nhiễm sơ cấp chủ yếu gây ra mưa axit là SO2 và NOx.

SO2(k) + 2H2O(l) ⇌ HSO3−(aq) + H3O+(aq)

Trong thực tế, mưa axit ít khi có pH thấp hơn 3.

Các chất ô nhiễm thứ cấp như SO3, H2SO4, HNO3 còn gây ảnh hưởng lớn hơn SO2

nhiều, do chúng là các axit mạnh trong môi trường nước. Trên góc độ tồn cầu, SO2 và H2SO4

tạo thành từ SO2 là các tác nhân ơ nhiễm chính gây ra mưa axit. HNO3 thường chỉ đóng góp

khoảng 1/3 trong tổng lượng axit có trong khơng khí nhiễm axit.

Mưa axit chính là một dạng cơ chế sink để loại trừ các chất khí ơ nhiễm như SO2, NOx

theo kiểu ngưng tụ ướt. Các kiểu sương khói đã trình bày cũng chính là một dạng mưa axit.
Mặc dù khơng phải là vấn đề môi trường mới phát sinh, nhưng gần đây mưa axit được
các nhà khoa học rất chú ý.

Mưa axit gây ra một loạt các vấn đề về mơi trường, trong đó đáng quan tâm là ảnh
hưởng của nó đến các nguồn nước tự nhiên. Ảnh hưởng của mưa axit đến các vực nước tự
nhiên phụ thuộc vào khả năng đệm cũng như khả năng trung hòa các ảnh hưởng của độ axit
của vực nước đó. Khả năng chống chịu này lại phụ thuộc vào đặc điểm địa chất (đất, đá) ở
khu vực nguồn nước. Ví dụ, khác với sơng hồ ở khu vực đá granite, các sông hồ ở khu vực đá
vơi, thạch cao rất ít bị ảnh hưởng của mưa axit do khả năng đệm tốt vì có chứa nhiều ion
hydrocacbonat (HCO3−):

H+_{+ HCO}

3− ⇌ H2CO3 ⇌ H2O + CO2

Mưa axit làm suy giảm mạnh tính đa dạng về lồi của hệ động thực vật thủy sinh. Tuy
nhiên, một số lồi có khả năng chống chịu với sự thay đổi độ pH của môi trường lại phát triển
mạnh do sự cạnh tranh trong môi trường sống giảm.

Cá thường rất nhạy cảm và có thể chết khi có sự thay đổi đột ngột độ axit của môi
trường (do mưa axit hay tuyết axit tan).

Bên cạnh các ảnh hưởng trực tiếp đã nêu trên, mưa axit còn gây ra các ảnh hưởng
gián tiếp. Mưa axit làm giảm pH các nguồn nước tự nhiên dẫn đến làm tăng nồng độ các ion
kim loại độc trong nước, ví dụ nồng độ ion nhôm trong nước tăng tỷ lệ với độ axit, đây là ion
độc đối với nhiều động vật thủy sinh, đặc biệt đối với cá.

</div>
<span class='text_page_counter'>(51)</span><div class='page_container' data-page=51>

nên thực vật sẽ chậm phát triển. Thực vật chậm phát triển có thể bị nhiễm bệnh do vi khuẩn,
nấm mốc,...

<b>Hình 2.22. Mưa axit hủy hoại rừng cây ở dãy núi Blue Ridge, North Carolina [27]</b>

Ngoài ra, mưa axit có thể ảnh hưởng đến các cơng trình xây dựng, bể chứa, đường ống
dẫn nước do có khả năng ăn mịn.

Mưa axit ít ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người (trừ trường hợp sương khói).

</div>
<span class='text_page_counter'>(52)</span><div class='page_container' data-page=52>

<b>3.</b>

<b>THỦY QUYỂN VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC</b>

<b>3.1. Tài nguyên nước và chu trình nước </b>

Nước tham gia vào thành phần cấu trúc của sinh quyển, điều hòa các yếu tố khí hậu,
đất đai và sinh vật. Nước còn đáp ứng những nhu cầu đa dạng của con người trong sinh hoạt
hằng ngày, tưới tiêu cho nông nghiệp, sản xuất công nghiệp, sản xuất điện năng và tạo ra
nhiều cảnh quan đẹp...

Khoảng 97% tài nguyên nước toàn cầu là nước của các đại dương. Một phần rất nhỏ hơi
nước trong khơng khí, trong đất cùng với khoảng hơn 2% lượng nước chứa trong băng ở hai
đầu cực là lượng nước khó có thể khai thác sử dụng. Con người chỉ có thể dựa vào lượng nước
ngọt rất nhỏ có trong sơng, hồ nước ngọt và túi nước ngầm để phục vụ các nhu cầu sinh hoạt và
sản xuất của mình, lượng nước này chỉ chiếm khoảng 0,62% tài nguyên nước toàn cầu.

<b>Bảng 3.12. Sự phân bố tài nguyên nước toàn cầu [11]</b>

<b>Vị trí</b> <b>Thể tích (</b>×<b> 1012_m3₎</b> <b>_{Tỷ lệ (%)}</b>
<i>Vùng lục địa</i>

Hồ nước ngọt 125 0,009

Hồ nước mặn, biển nội địa 104 0,008

Sông 1,25 0,0001

Độ ẩm trong đất 67 0,005

Nước ngầm (độ sâu dưới 4000 m) 8.350 0,61

Băng ở các cực 29.200 2,14

Tổng vùng lục địa (làm trịn) (37.800) (2,8)

<i>Khí quyển (hơi nước)</i> 13 0,001

<i>Các đại dương</i> 1.320.000 97,3

<i><b>Tổng cộng (làm tròn)</b></i> <i><b>1.360.000</b></i> <i><b> 100</b></i>

<b>Hình 3.1. Chu trình nước [11]</b>
Khí quyển

Ngưng tụ

Bốc hơi 30%

Thoát hơi nước 40%
Chảy tràn bề mặt 20%

Túi nước ngầm

Dòng nước ngầm 10%
Thấm 50%

Mưa, tuyết 100%

</div>
<span class='text_page_counter'>(53)</span><div class='page_container' data-page=53>

<b>3.2. Thành phần của nước tự nhiên</b>

Các điều kiện vật lý ảnh hưởng rất mạnh đến các q trình hóa học và sinh học xảy ra
trong nước.

Nước tự nhiên chứa các hợp chất vô cơ, hữu cơ, các khí hịa tan, chất rắn lơ lửng,
nhiều loại vi sinh vật. Sự phân bố các chất hòa tan và các thành phần khác trong nước quyết
định bản chất của nước tự nhiên: nước ngọt, nước lợ, nước mặn; nước giàu hoặc nghèo dinh
dưỡng; nước cứng hoặc mềm; nước bị ô nhiễm nặng hoặc nhẹ...

<b>3.2.1. Các khí hịa tan</b>

Hầu hết các chất khí thường gặp trong mơi trường đều có thể hịa tan hoặc phản ứng
với nước, trừ mê tan.

Các khí hịa tan có thể có mặt trong nước do hịa tan trực tiếp từ khơng khí vào nước
(như oxy, cacbonic,...) hoặc do các q trình sinh hóa xảy ra bên trong các nguồn nước.

Độ tan của các khí trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất. Trong một số trường
hợp độ tan của chất khí cịn phụ thuộc vào một vài yếu tố khác (pH, thành phần hóa học của
nước,…).

<i>Trong số các chất khí hịa tan trong nước, oxy hịa tan (dissolved oxygen </i>− DO) đóng
một vai trị rất quan trọng. Oxy hòa tan cần thiết cho sinh vật thủy sinh phát triển, nó là điều
kiện khơng thể thiếu được cho các q trình phân hủy hiếu khí của vi sinh vật. Khi nước bị ô
nhiễm do các chất hữu cơ dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật thì lượng oxy hịa tan trong nước sẽ
bị tiêu thụ bớt, do đó giá trị DO sẽ rất thấp so với DO bão hòa tại điều kiện đó. Vì vậy, DO
thường được sử dụng như một thông số để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ của các
<i>nguồn nước. DO có ý nghĩa lớn đối với q trình tự làm sạch của sơng (assimilative capacity </i>

− AC).

Có thể xác định DO bằng phương pháp Winkler(hóa học) hoặc bằng phương pháp sử
dụng DO mét (điện hóa). Đơn vị biểu diễn: mg/L.

−<i> Phương pháp Winkler: oxy trong nước được cố định ngay sau khi lấy mẫu bằng hỗn </i>
hợp chất cố định (MnSO4, KI, NaN3), lúc này oxy hòa tan trong mẫu sẽ phản ứng với Mn2+

tạo thành MnO2. Khi đem mẫu về đến phịng thí nghiệm, thêm axít sulfuric hay phosphoric

vào mẫu, lúc này MnO2 sẽ oxy hóa I− thành I2. Chuẩn độ I2 tạo thành bằng Na2S2O3 với chỉ thị

hồ tinh bột. Tính ra lượng O2 có trong mẫu.

−<i> Phương pháp sử dụng DO mét: đây là phương pháp được sử dụng rất phổ biến hiện </i>
nay. DO mét được dùng để xác định nồng độ oxy hòa tan ngay tại hiện trường. Điện cực của
DO mét hoạt động theo nguyên tắc: dòng điện xuất hiện trong điện cực tỷ lệ với lượng oxy
hòa tan trong nước khuếch tán qua màng điện cực, trong lúc đó lượng oxy khuếch tán qua

màng lại tỷ lệ với nồng độ của oxy hòa tan. Đo cường độ dòng điện xuất hiện này cho phép
xác định được DO.

Bên cạnh DO, nồng độ CO2 hòa tan trong nước cũng đóng một vai trị quan trọng.

Nồng độ CO2 ảnh hưởng trực tiếp đến nhiều tính chất, q trình hóa học, sinh học của nước

như độ kiềm, độ axit, khả năng xâm thực, quá trình quang hợp,…

<b>3.2.2. Chất rắn</b>

<i><b>3.2.2.1. Chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan</b></i>

Các chất rắn trong nước thường phân tán trong nước dưới dạng lơ lửng (không tan)
hoặc dạng tan.

</div>
<span class='text_page_counter'>(54)</span><div class='page_container' data-page=54>

cơ có thể là các hạt đất sét, phù sa, hạt bùn,… Hạt có bản chất hữu cơ thường là sợi thực vật,
tảo, vi khuẩn,… Chất rắn lơ lửng thường có trong nước mặt do hoạt động xói mịn nhưng ít có
trong nước ngầm do khả năng tách lọc tốt của đất.

Ngoài các hạt chất rắn lơ lửng có nguồn gốc tự nhiên, nhiều chất rắn lơ lửng xuất phát
từ các hoạt động sinh hoạt, sản xuất của con người.

Thông thường chất rắn lơ lửng được xác định bằng cách lọc mẫu nước qua giấy lọc sợi
<i>thủy tinh (glass</i>−<i>fiber filter) có cỡ lỗ xốp khoảng 1,2 μm hoặc màng polycacbonat có cỡ lỗ </i>
xốp khoảng 1 μm, sau đó sấy khơ phần khơng qua giấy lọc ở 103 đến 105°C đến khối lượng
không đổi và cân để xác định chất rắn lơ lửng. Đơn vị biểu diễn: mg/L.

(TS: total solids; SS: suspended solids; VSS: volatide SS; FSS: fixed SS; TVS: total volatide solids;
FS: filtrable solids; VFS: volatide FS; FFS: fixed FS; TFS: total fixed solids)

<b>Hình 3.2. Sơ đồ xác định và quan hệ giữa chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan [15]</b>

−<i> Chất rắn hòa tan (dissolved solids - DS): phần còn lại trong nước sau khi lọc tách </i>
chất rắn lơ lửng được xem là phần chất rắn hòa tan và được đánh giá thông qua thông số tổng
chất rắn hịa tan (TDS).

</div>
<span class='text_page_counter'>(55)</span><div class='page_container' data-page=55>

<i><b>3.2.2.2. Các chất vơ cơ hịa tan</b></i>

Nước tự nhiên là dung mơi tốt để hịa tan hầu hết các axit, bazơ và muối vô cơ.
<b>Bảng 3.2. Thành phần hóa học trung bình của nước sơng hồ và nước biển toàn cầu [5]</b>

<b>Thành phần</b> <b>Nước biển</b> <b>Nước sông hồ</b>

<b>Nồng độ (mg/L)</b> <b>Thứ tự</b> <b>Nồng độ (mg/L)</b> <b>Thứ tự</b>

<i>Các ion chính</i>

Cl− ₁₉₃₄₀ ₁ ₈ ₅

Na+ ₁₀₇₇₀ ₂ ₆ ₆

SO42− 2712 3 11 4

Mg2+ ₁₂₉₄ ₄ ₄ ₇

Ca2+ ₄₁₂ ₅ ₁₅ ₂

K+ ₃₉₉ ₆ ₂ ₈

HCO3− 140 7 58 1

Br− ₆₅ ₈ ₋ ₋

Sr2+ ₉ ₉ ₋ ₋

<i>Các ngun tố vết</i> <i>(</i>µ<i>g/lít)</i> <i>(</i>µ<i>g/lít)</i>

B 4500 1 10 15

Si 5000 2 13100 3

F 1400 3 100 12

N 250 4 230 11

P 35 5 20 13

Mo 11 6 1 18

Zn 5 7 20 14

Fe 3 8 670 9

Cu 3 9 7 17

Mn 2 10 7 16

Ni 2 11 0,3 19

Al 1 12 400 10

Bảng 3.2 cho thấy tổng nồng độ các ion hòa tan trong nước biển cao hơn rất nhiều so
với trong nước sơng. Sự hịa tan các chất rắn (ion) trong nước chính là yếu tố quyết định độ
mặn của nước.

•<i><b> Nước biển</b></i>

Theo quan điểm hóa học, có thể xem nước biển là dung dịch hỗn hợp của NaCl 0,5 M
và MgSO4 0,05 M, ngoài ra nước biển cịn chứa nhiều ngun tố hóa học khác với nồng độ

thấp hơn.

Nuớc biển trên toàn cầu có những đặc điểm đáng chú ý sau:

</div>
<span class='text_page_counter'>(56)</span><div class='page_container' data-page=56>

biển khá đồng nhất về tỷ lệ thành phần của các cấu tử chính, mặc dù nồng độ tuyệt đối của
các cấu tử này có thể biến động theo vùng, khu vực:

a. Tỷ lệ Na/Cl: 0,55 − 0,56
b. Tỷ lệ Mg/Cl: 0,06 − 0,07
c. Tỷ lệ K/Cl: 0,02

− pH ổn định: pH của nước biển gần như luôn ổn định ở giá trị 8,1

± 0,2 trên phạm vi
tồn cầu. Điều này được giải thích do:

a. Tác dụng đệm của hệ đệm H2CO3− HCO3−− CO32−

b.Tác dụng đệm của hệ đệm B(OH)3− B(OH)4−

c. Cân bằng trao đổi giữa các cation hòa tan trong nước biển với lớp silicat trầm tích ở

đáy đại dương:

3Al2Si2O5(OH)4(S) + 4SiO2 (S) + 2K+ + 2Ca2+ + 9H2O ⇌ 2KCaAl2Si5O16(H2O)6(S) + 6H+

trong đó, (c) được xem là nguyên nhân chính tạo tác dụng đệm cho nước đại dương.

−

<i> pE ổn định: pE của nước biển cũng có giá trị ổn định trong khoảng 12,5 </i>± 0,2. Do
đó nước biển khơng những có tác dụng đệm pH mà cịn có khả năng đệm độ oxy hóa khử.

<i><b>Phần đọc thêm: Khái niệm pE</b></i>

<i>Xu hướng của phản ứng oxy hóa khử của một hệ hóa học phụ thuộc vào hoạt độ </i>
<i>của điện tử. Khi hoạt độ điện tử của hệ khá cao, các cấu tử (ngay cả nước) trong hệ </i>
<i>có xu hướng nhận điện tử:</i>

<i>2H2O + 2e ⇌ H2(khí) + 2OH</i>−

<i>và bị khử. Khi hoạt độ điện tử thấp, mơi trường có xu hướng khử, các cấu tử háo học </i>
<i>của hệ và ngay cả nước cũng sẽ bị oxy hóa:</i>

<i>2H2O ⇌ O2 (khí) + 4H+ + 4e</i>

<i>Khả năng oxy hóa hay khử của mơi trường phụ thuộc vào thế điện cực E. Khi E </i>
<i>dương, mơi trường có tính oxy hóa, ngược lại khi E âm thì mơi trường có tính khử. Do </i>
<i>hoạt độ điện tử của môi trường thường dao động trong một khoảng rộng theo hàm </i>
<i>mũ, nên để tiện lợi cho việc đánh giá khả năng oxy hóa khử của môi trường, người ta </i>
<i>thường dùng khái nhiệm pE. pE được định nghĩa bằng biểu thức sau: </i>

<i>pE = </i>−<i> lg (ae)</i>

<i>trong đó, ae là hoạt độ của điện tử trong nước. (Lưu ý: pE không phải là -lgE, với E là </i>

<i>thế oxy hóa khử).</i>

<i>Mối quan hệ giữa pE và thế oxy hóa khử của phản ứng oxy hóa khử</i>
<i>Trong bán phản ứng oxy hóa khử: Ox + ne ⇌ Kh</i>

<i>Ox là chất oxy hóa, Kh là chất khử.</i>

<i>Theo phương trình Nernst ta có thế oxy hóa khử của bán phản ứng trên là:</i>
<i>E = EO₊</i>

[ ]

[ ]

<i>Ox</i>

<i>0,059</i>
<i>lg</i>

<i>n</i> <i>Kh</i> <i>(ở 25</i>°<i>C)</i>
<i>Nhiệt động học đã chứng minh được:</i>

<i>pE = </i> <i>E</i>

<i>0,059</i> <i>(ở 25</i>°<i>C)</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(57)</span><div class='page_container' data-page=57>

<i>pE = pEO₊</i>

[ ]

[ ]

<i>Ox</i>

<i>1</i>
<i>lg</i>

<i>n</i> <i>Kh</i> <i>(ở 25</i>°<i>C )</i>
<i>Trong đó, pE = E / 0,059; pEO_{= E}O_{/ 0,059.}</i>

<i>Trong các hệ oxy hóa khử, khi EO_{càng lớn thì pE}O_{càng lớn, như vậy, chất oxy}</i>

<i>hóa trong cân bằng oxy hóa khử càng mạnh thì pE càng lớn. Có thể thấy rõ điều này </i>
<i>qua các ví dụ minh họa sau:</i>

<i>Na+_{+ e ⇌ Na (r)}</i> <i>_{có E}O_{= - 2,71 V}</i> <i>_{và pE}O_{= - 45,9}</i>

<i>2H+_{+ 2e ⇌ H}</i>

<i>2 (k)</i> <i>có EO = 0 V</i> <i>và pEO = 0</i>

<i>Cl2 + 2e ⇌ 2Cl</i>− <i>có EO = 1,36 V</i> <i>và pEO = 23,0</i>

<i>Mối quan hệ giữa giá trị pE và pH của dung dịch nước</i>
<i>Trong nước có cân bằng:</i>

<i>½O2 + 2e + 2H+ ⇌ H2O</i> <i>có EO = 1,229 V</i> <i>và pEO = 20,8 </i>

<i>Phương trình Nernst cho ta:</i>

<i>O</i>

<i>E</i> <i>E</i> <i>lg H</i>

<i>n</i>

2

0,059 ₊

= +



_



_

<i>Chia hai vế cho 0,059 ta có:</i>

<i>pE = pE O</i>₋<i>_pH</i>_⇒<i>_{pE = 20,8}</i>₋<i>_pH</i>

<i>Đối với nước biển, pH = 8,2 </i>⇒<i> pE = 20,8 - 8,2 = 12,6</i>

<i>Thông thường, nước tự nhiên trung tính trong điều kiện hiếu khí có pE </i>≈<i> +13,75; </i>
<i>cịn trong điều kiện kỵ khí thì pE </i>≈<i> -4,13.</i>

•<i><b> Nước sơng</b></i>

Nồng độ các ngun tố hóa học trong nước sông phân bố phụ thuộc vào đặc điểm khí
hậu, địa chất, địa mạo và vị trí thủy vực. Nhìn chung, đặc điểm thành phần các ion hịa tan
của các dịng sơng trên thế giới do 3 yếu tố chủ đạo quyết định:

− Ảnh hưởng của nước mưa (vùng nhiệt đới nhiều mưa).

− Ảnh hưởng của sự bốc hơi − kết tinh (vùng sa mạc).

− Ảnh hưởng của sự phong hóa (vùng ơn đới, ít mưa).

Ở vùng cửa sơng, thành phần hóa học của nước bị ảnh hưởng mạnh bởi thành phần
hóa học của nước biển, đặc biệt là các ion Cl−_{, Na}+_{, SO}

42− và HCO3−.
<i><b>3.2.2.3. Các chất hữu cơ</b></i>

Trong nguồn nước tự nhiên không ô nhiễm, hàm lượng chất hữu cơ rất thấp, ít có khả
năng gây trở ngại cho các mục đích sử dụng thông thường. Tuy nhiên, nếu bị ô nhiễm do chất
thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp, giao thơng, thì hàm lượng chất hữu cơ trong nước sẽ
tăng cao.

Dựa vào khả năng bị vi sinh vật phân hủy, người ta phân các chất hữu cơ thành hai
nhóm:

−<i> Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (như các chất đường, chất béo, protein, dầu </i>
mỡ động thực vật,...). Trong môi trường nước các chất này dễ bị vi sinh vật phân hủy tạo
thành CO2 và nước.

</div>
<span class='text_page_counter'>(58)</span><div class='page_container' data-page=58>

trường, nên có tác hại lâu dài cho đời sống và sức khỏe con người.

Các chất hữu cơ sẽ được trình bày chi tiết trong phần “Ơ nhiễm mơi trường nước”.

<b>3.2.3. Thành phần sinh học của nước tự nhiên</b>

Thành phần và mật độ các loại cơ thể sống trong nguồn nước phụ thuộc chặt chẽ vào
đặc điểm, thành phần hóa học của nguồn nước, chế độ thủy văn và địa hình nơi cư trú.

Các loại sinh vật tồn tại trong nguồn nước tự nhiên chủ yếu là vi khuẩn, vi rút, nấm, tảo,
cây cỏ, động vật nguyên sinh, động vật đa bào, các loại nhuyễn thể, các loại động vật có xương
sống. Tùy theo vị trí phân bố trong cột nước từ bề mặt đến đáy có thể có các loại sinh vật sau:

−<i> Phiêu sinh vật (plankton): trong đó động vật phiêu sinh (zooplankton) và thực vật </i>
<i>phiêu sinh, tảo (phytoplankton). Nhiều lồi phiêu sinh có giá trị làm nguồn thức ăn cho tơm </i>

cá. đồng thời một số lồi có khả năng chỉ thị ô nhiễm nước, chất lượng nước.

− Cá.

− Sinh vật bám.

−<i> Sinh vật đáy (benthos). Một số loài sinh vật đáy có giá trị kinh tế đồng thời là sinh </i>
vật chỉ thị ô nhiễm và xử lý ô nhiễm.

Các loại sinh vật quan trọng có liên quan đến chất lượng nước sẽ được trình bày chi
tiết hơn trong phần “Ơ nhiễm mơi trường nước”.

<b>3.3. Sự tạo phức trong nước tự nhiên và nước thải</b>

Nước tự nhiên có chứa rất nhiều ion và hợp chất có khả năng tạo phức mạnh, ví dụ
axit humic, amino axit, ion clorua,.... Ngồi ra, trong nước tự nhiên cịn có các tác nhân tạo
phức nhân tạo xuất phát từ các loại chất thải công nghiệp thải vào các nguồn nước. Các tác
nhân tạo phức nhân tạo có thể là natri tripolyphotphat, natri etylen diamin tetraaxetic (EDTA),
natri nitrilotriaxetat (NTA), natri citrat,...

Các tác nhân tạo phức này có thể tạo phức với hầu hết các ion kim loại có trong nước
(Mg2+_{, Ca}2+_{, Mn}2+_{, Fe}2+_{, Fe}3+_{, Cu}2+_{, Zn}2+_{, Co}2+_{, Ni}2+_{, Sr}2+_{, Cd}2+_{, Ba}2+_{). Do các phản ứng tạo}

phức đã nêu, nên các ion kim loại thường tồn tại trong nước dưới nhiều dạng khác nhau, tùy
theo pH, các tác nhân có mặt,... và rất ít khi tồn tại dưới dạng ion tự do đơn lẻ.

Phản ứng tạo phức xảy ra trong nước có thể ảnh hưởng đến các phản ứng riêng của
phối tử và các kim loại, làm thay đổi mức oxy hóa của ion kim loại, hịa tan các hợp chất
khơng tan của kim loại. Ngược lại, phản ứng tạo phức cũng có thể làm kết tủa một số kim loại
dưới dạng hợp chất phức.

Nhiều cation kim loại bị giữ lại trong đất do quá trình trao đổi ion, nhưng khi tạo phức
với một số phối tử mang điện tích âm, các ion kim loại sẽ tạo thành các anion phức và do đó
khơng cịn bị hấp thụ vào đất nữa.

Hợp chất humic là các phối tử tạo phức quan trọng nhất thường gặp trong nước tự
nhiên. Tính chất của nước tự nhiên bị ảnh hưởng đáng kể bởi sự có mặt của các hợp chất
humic do tính axit - bazơ, khả năng hấp phụ và tạo phức của chúng. Axit fulvic tan được
trong nước, do đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước; axit humic và humin tuy khơng
tan được trong nước nhưng cũng có khả năng ảnh hưởng đến tính chất nước thơng qua khả
năng trao đổi ion và chất hữu cơ với nước.

Do có khả năng liên kết với nhiều ion kim loại và không tan trong nước, nên humin và
axit humic có khả năng tích lũy một lượng lớn kim loại trong trầm tích.

<i><b>Phần đọc thêm: Các hợp chất Humic</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(59)</span><div class='page_container' data-page=59>

<i>đơn lẻ mà là tên chung của một loạt các hợp chất.</i>

<i>Các hợp chất humic đã được biết đến từ năm 1800, chúng là thành phần còn lại </i>
<i>sau quá trình phân hủy xác thực vật. Các hợp chất này có mặt trong đất, trầm tích </i>
<i>đầm lầy, hoặc các khu vực có nhiều xác thực vật đang bị phân hủy.</i>

<i>Thành phần cơ bản của các hợp chất humic như sau: C: 45 </i>−<i> 55%; O: 30 </i>−<i> 45%; </i>
<i>H: 3</i>−<i> 6%; N: 1</i>−<i> 5% và S: 0 </i>−<i> 1%.</i>

<i><b>Hình 3.3. Cơng thức cấu tạo dự đoán của axit fulvic [8]</b></i>

<i>Các hợp chất humic là các đại phân tử có khả năng điện ly. Phân tử lượng của </i>
<i>hợp chất humic dao động trong khoảng vài trăm (đối với axit fulvic) đến hàng chục </i>

<i>ngàn (đối với axit humic và humin. Cho đến nay, công thức hóa học, cấu trúc phân tử </i>
<i>và tính chất hóa học của các hợp chất này vẫn chưa được xác định một cách rõ ràng.</i>

<i>Khi chiết các hợp chất humic bằng dung dịch kiềm từ xác thực vật phân hủy, sau </i>
<i>đó axit hóa dịch chiết sẽ thu được axit humic kết tủa, dịch cịn lại khơng kết tủa là axit </i>
<i>fulvic. Phần xác thực vật phân hủy còn lại sau khi chiết bằng dung dịch kiềm được gọi </i>
<i>là humin.</i>

<i><b>Hình 3.4. Sơ đồ tách chiết các hợp chất humic từ xác thực vật đã phân hủy</b></i>

<i>Các hợp chất humic tạo phức với các ion kim loại bằng các nhóm cacboxyl hay </i>
<i>các nhóm hydroxyl phenol (Hình 3.5)</i>

<i>Sự có mặt của các hợp chất humic trong nước đã bắt đầu được chú ý nhiều từ </i>
<i>khoảng năm 1970, sau khi các nhà khoa học phát hiện thấy trihalometan (THMs, ví dụ </i>
<i>như clorofoc, dibromclometan) trong nước máy sinh hoạt. Ngày nay, người ta cho </i>
<i>rằng các hợp chất THMs (được xếp vào loại hợp chất có thể gây ung thư) xuất hiện </i>
<i>trong nước là do khử trùng các loại nước có chứa các hợp chất humic bằng clo.</i>

<b>Xác thực vật đã phân hủy</b>

Chiết bằng
dung dịch kiềm

<b>Phần bã còn lại : HUMIN</b> <b>Dịch chiết</b>

<b>Kết tủa: Axit HUMIC</b>
<b>D.Dịch: Axit FULVIC</b>

Axit hóa

H

C

C C C C C

H C
O

C
H

H OH

C O
OH

C
OH

O
H
C OH
O

H
OHH

C

H

H
H

H
H

O
H
C
OH

H H

OH

C OH
O

</div>
<span class='text_page_counter'>(60)</span><div class='page_container' data-page=60>

<i><b>Hình 3.5. Các kiểu tạo phức của hợp chất humic với ion kim loại [8]</b></i>

<i>Các hợp chất THMs được tạo thành trong nước là do clo phản ứng với các hợp </i>
<i>chất humic. Có thể hạn chế sự tạo thành THMs trong quá trình khử trùng nước bằng </i>
<i>cách xử lý loại humic trước khi thêm clo vào nuớc.</i>

<b>3.4. Vai trị của vi sinh vật trong các chuyển hóa hóa học của mơi trường nước</b>
Các vi sinh vật, vi khuẩn, nấm mốc và tảo đóng vai trị trung gian tạo điều kiện cho
nhiều chuyển hóa hóa học xảy ra trong nước và đất. Vi sinh vật thông qua nhiều phản ứng
khác nhau tạo thành nhiều loại trầm tích và các khống vật sa lắng. Nhiều loại vi sinh vật

tham gia vào nhiều chu trình chuyển hóa của các ngun tố trong mơi trường, vì vậy các chu
trình này được gọi là chu trình sinh địa hóa.

<b>3.4.1. Phản ứng chuyển hóa cacbon</b>

Vi sinh vật đóng một vai trị quan trọng trong chu trình cacbon. Các loại tảo quang
hợp là loại sinh vật cố định cacbon quan trọng nhất trong môi trường nước. Tảo quang hợp
tiêu thụ CO2, làm pH của nước tăng và do đó làm kết tủa CaCO3 và CaCO3.MgCO3. Lượng

cacbon hữu cơ được tạo thành nhờ hoạt động của vi sinh vật sẽ tiếp tục bị chính vi sinh vật
phân hủy chuyển hóa trong chu trình sinh địa hóa thành nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ,
than đá, than bùn,… Cacbon hữu cơ trong sinh khối, nhiên liệu hóa thạch có thể bị vi sinh vật
phân hủy hồn tồn tạo thành CO2. Có thể tóm tắt các q trình chuyển hóa cacbon có liên

quan đến vi sinh vật như sau:

−<i> Quang hợp: là q trình trong đó tảo hoặc các loại thực vật bậc cao, vi khuẩn quang </i>
hợp sử dụng năng lượng ánh sáng để cố định cacbon thành chất hữu cơ:

CO2 + H2O + hν → {CH2O} + O2(k)

−<i> Hơ hấp hiếu khí: là q trình trong đó chất hữu cơ bị oxy hóa trong điều kiện có oxy </i>
phân tử O2:

{CH2O} + O2(k) → CO2 + H2O

−<i> Hơ hấp kỵ khí: q trình oxy hóa chất hữu cơ sử dụng nguồn oxy kết hợp như NO</i>3−,

SO42−…, không sử dụng oxy phân tử.

−<i> Sự phân hủy sinh khối: vi khuẩn hoặc nấm mốc phân hủy xác động thực vật, chuyển </i>
cacbon hữu cơ, nitơ, lưu huỳnh, photpho thành các dạng hợp chất hữu cơ hoặc vơ cơ đơn giản
có thể hấp thụ bởi thực vật.

−<i> Quá trình tạo metan: các chất hữu cơ có thể bị vi khuẩn tạo metan </i>
<i>(methane-forming bacteria) như Methanobacterium chuyển thành metan trong điều kiện thiếu khí </i>
<i>(anoxic) ở lớp trầm tích bằng phản ứng lên men (đây là một loại phản ứng oxy hóa khử, trong </i>
đó chất oxy hóa và chất khử đều là chất hữu cơ):

2{CH2O} → CH4 + CO2

đây là q trình đóng vai trị quan trong trong chu trình cacbon tại một khu vực cũng như trên
tồn cầu, vì đây là khâu cuối cùng trong q trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ. Quá trình
này cung cấp khoảng 80% lượng CH4 cho khí quyển.

−<i> Q trình phân hủy các hợp chất hydrocacbon: các hợp chất hydrocacbon lớn có thể </i>

C
O
M
O
O

C
C
O

O
O
M

O

C
O M
O

</div>
<span class='text_page_counter'>(61)</span><div class='page_container' data-page=61>

<i>bị Micrococcus, Pseudomonas, Mycobacterium và Nocardia oxy hóa trong điều kiện hiếu khí. </i>
Nhờ có q trình này mà chất thải dầu mỏ có thể bị phân hủy trong nước và trong đất. Ví dụ
các phản ứng:

CH3CH2CH2CH2CH2O2H + O2 → CH3CH2CH2O2H + 2CO2 + 2H2O

−<i> Sự phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ: như các quá trình xảy ra trong q trình </i>
xử lý nước thải đơ thị. Có thể biểu diễn sự phân hủy này bằng phản ứng đại diện sau:

{CH2O} + O2(k) → CO2 + H2O + sinh khối
<b>3.4.2. Phản ứng chuyển hóa nitơ</b>

Chu trình nitơ là một trong các q trình hóa học quan trọng nhất trong nước và đất có
sự tham gia của vi sinh vật. Q trình này dựa vào 4 chuyển hóa quan trọng:

−<i> Cố định nitơ (nitrogen fixation): là quá trình trong đó phân tử N</i>2 từ khí quyển được

<i>chuyển thành nitơ hữu cơ (chủ yếu do vi khuẩn Rhizobium):</i>

3{CH2O} + 2N2 + 3H2O + 4H+ → 3CO2 + 4NH4+

<b>Hình 3.6. Chu trình Nitơ [8]</b>

−<i> Nitrat hóa (nitrification): là q trình oxy hóa NH</i>3 hoặc NH4+ thành NO3− (do vi

<i>khuẩn Nitrozomonas và Nitrobacter):</i>

NH3 + 3/2 O2 → H+ + NO2− + H2O <i>(Nitrozomonas)</i>

NO2− + ½ O2 → NO3− <i>(Nitrobacter)</i>

nitrat hóa đóng một vai trị rất quan trọng trong tự nhiên, nó cung cấp ion nitrat cho thực vật
hấp thụ (đây là dạng nitơ chủ yếu thực vật có thể hấp thụ được). Phân bón dạng muối amoni

<b>N₂ khí quyển</b>

<b>NO₃</b>−

<b>NO₂</b>−

<b>Nitơ trong chất hữu cơ </b>
<b>(</b>−<b>NH₂ trong protein)</b>

<b>NH₃</b>

Cố định đạm do
vi sinh vật

Phân hủy
do vi sinh vật

Nitrozomonas
Cố định đạm
do phản ứng

hóa học

<b>N₂O</b>

Đề nitrat hóa

Nitrobacter

Đề nitrat hóa
Các phản ứng

tạo NO₃−_trong

khí quyển

H
H
OH

OH

CO₂H
CO₂H

</div>
<span class='text_page_counter'>(62)</span><div class='page_container' data-page=62>

sẽ được vi khuẩn chuyến hóa thành nitrat để thực vật có thể hấp thụ tốt nhất.

−<i> Khử nitrat (nitrate reduction): là q trình khử NO</i>3− thành NO2−:

½ NO3− + ẳ {CH2O} ẵ NO2 + ¼ H2O + ¼ CO2

−<i> Denitrat hóa (denitrification): là q trình trong đó NO</i>3− và NO2− bị khử thành N2

trong điều kiện khơng có oxy tự do:

4NO3− + 5{CH2O} + 4H+ → 2N2↑ + 5CO2↑ + 7H2O

q trình denitrat hóa cũng có thể tạo thành NO và N2O.
<b>3.4.3. Phản ứng chuyển hóa lưu huỳnh</b>

Chu trình lưu huỳnh có liên quan đến sự chuyển hóa qua lại giữa các dạng hợp chất
khác nhau của lưu huỳnh như: hợp chất sulfat vô cơ tan, hợp chất sulfat không tan, hợp chất
sinh học chứa lưu huỳnh, hợp chất hữu cơ tổng hợp chứa lưu huỳnh. Các quá trình có sự tham
gia của vi sinh vật trong chu trình lưu huỳnh bao gồm:

−<i> Khử sulfat thành sulfua dưới tác dụng của các vi khuẩn như Desulfovibrio:</i>
SO42− + 2{CH2O} + 2H+ → H2S + 2CO2 + 2H2O

H2S tạo thành do độc và có mùi khó chịu nên có thể làm giảm chất lượng nước.
−<i> Oxy hóa sulfua dưới tác dụng của các vi khuẩn như Thiobacillus:</i>

2H2S + 4O2 → 4H+ + 2SO42−

Một số loại vi khuẩn oxy hóa sulfua có thể chịu được môi trường axit và rất nguy
hiểm cho môi trường. Ví dụ, các vi khuẩn loại này có thể oxy hóa pyrite FeS2 trong nước rị rỉ

từ mỏ khai thác quặng tạo thành axit sulfuric. Axit tạo thành sẽ hòa tan nhiều kim loại trong
quặng và cuối cùng đi vào các nguồn nước ngầm, nước mặt và gây ơ nhiễm chúng.

−<i> Q trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh dưới tác dụng của vi </i>

khuẩn có thể tạo ra các chất hữu cơ chứa lưu huỳnh bay hơi và có mùi khó chịu, như metyl
thiol CH3SH, dimetyl disulfua CH3SSCH3. Ngoài ra, quá trình phân hủy này cũng tạo ra H2S.
<b>3.4.4. Phản ứng chuyển hóa photpho</b>

Các q trình có sự tham gia của vi sinh vật trong đất và nước đóng một vai trị quan
trọng trong chu trình photpho. Điều đáng chú ý là photpho thường là chất dinh dưỡng giới hạn
trong nước rất cần cho sự phát triển của tảo. Một số vi khuẩn có khả năng tích lũy photpho từ
nước tốt hơn tảo. Photpho tích lũy trong tế bào và có thể giải phóng trở lại giúp vi khuẩn phát
triển khi môi trường thiếu chất dinh dưỡng này.

Sự phân hủy sinh học của các hợp chất photpho rất quan trọng đối với môi trường, thể
hiện ở hai điểm sau:

−

Quá trình phân hủy photpho là q trình khống hóa, nó chuyển các dạng photpho
hữu cơ thành photpho vô cơ, cung cấp chất dinh dưỡng octophotphat (PO43−) cho sự phát triển

của thực vật và tảo.

−

Nhờ quá trình phân hủy sinh học này mà các hợp chất photpho hữu cơ rất độc hại
dùng làm thuốc trừ sâu mới bị phân hủy mà không gây hại nhiều cho mơi trường.

<b>3.4.5. Phản ứng chuyển hóa sắt</b>

<i>Một số vi khuẩn (như Ferrobacillus, Gallionella, Sphaerotilus) có thể sử dụng các </i>
hợp chất của sắt để lấy năng lượng cho q trình đồng hóa của chúng, thơng qua q trình oxy
hóa Fe(II) thành Fe(III) với oxy phân tử:

4Fe2+_{+ 4H}+_{+ O}

2 → 4Fe3+ + 2H2O

</div>
<span class='text_page_counter'>(63)</span><div class='page_container' data-page=63>

nguồn cacbon hữu cơ và có thể thu năng lượng từ phản ứng oxy hóa các chất vơ cơ, do đó
chúng có thể sống ở mơi trường khơng có chất hữu cơ. Người ta thường tìm thấy những lượng
lớn sắt (III) oxit tích tụ dưới dạng bùn sa lắng ở những nơi vi khuẩn oxy hóa sắt phát triển
mạnh.

<b>3.5. Ơ nhiễm mơi trường nước</b>

Do hoạt động tự nhiên và nhân tạo mà thành phần và chất lượng của nước trong mơi
trường có thể bị thay đổi. Sau một thời gian nước có thể tự làm sạch thơng qua các q trình
tự nhiên như hấp phụ, lắng, lọc, tạo keo, phân tán, oxy hóa, khử, polime hóa, biến đổi dưới tác
dụng của vi sinh vật... Khả năng tự làm sạch của nước chỉ đáng kể đối với các nguồn nước có
lưu thơng (sơng, suối,...). Do trong điều kiện có dịng chảy oxy từ khơng khí mới có thể
khuếch tán và hịa tan vào nước để tham gia vào quá trình phân hủy các chất ô nhiễm của vi
sinh vật. Khi đưa một lượng quá nhiều chất gây ô nhiễm vào các nguồn nước tự nhiên, vượt
quá khả năng tự làm sạch của nó thì nguồn nước đó sẽ bị ô nhiễm.

Có nhiều chất gây ô nhiễm nước. Tác hại của các chất gây ô nhiễm không những tùy
thuộc vào tính chất vật lý, hóa học mà cịn phụ thuộc vào dạng tồn tại của chúng trong môi
trường. Ví dụ: asen là nguyên tố độc, nhưng các dạng asen khác nhau thì có độc tính khác
nhau, các hợp chất vô cơ của As (III) độc hơn các hợp chất As (V) tương ứng, còn asen ở
dạng (CH3)2As+CH3COO− (asenobetain) có nhiều trong hải sản lại ít độc...

Vì vậy, khi đánh giá về mức độ ô nhiễm nước, khơng những chỉ cần phân tích xác định sự có
mặt của nguyên tố, hoặc hợp chất gây ô nhiễm mà còn phải xác định được dạng tồn tại của nó
<i>trong mơi trường (speciation).</i>

<b>3.5.1. Các nguồn gây ơ nhiễm nước</b>

Các nguồn gây ô nhiễm nước chủ yếu xuất phát từ quá trình sinh hoạt và hoạt động

sản xuất của con người tạo nên (công nghiệp, thủ công nghiệp, nơng ngư nghiệp, giao thơng
thủy, dịch vụ…). Ơ nhiễm nước do các yếu tố tự nhiên (núi lửa, xói mịn, bão, lụt,...) có thể
rất nghiêm trọng, nhưng khơng thường xun, và khơng phải là ngun nhân chính gây suy
thối chất lượng nước tồn cầu. Các nguồn gây ô nhiễm nước thường gặp:

•<i><b> Nước thải sinh hoạt (domestic wastewater): là nước thải phát sinh từ các hộ gia đình, bệnh </b></i>
viện, khách sạn, cơ quan trường học, chứa các chất thải trong quá trình sinh hoạt, vệ sinh của
con người.

Thành phần cơ bản của nước thải sinh hoạt là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học
(cacbohydrat, protein, dầu mỡ), chất dinh dưỡng (photpho, nitơ), chất rắn và vi trùng.

Tùy theo mức sống và lối sống mà lượng nước thải cũng như tải lượng các chất có
trong nước thải của mỗi người trong một ngày là khác nhau. Nhìn chung mức sống càng cao
thì lượng nước thải và tải lượng thải càng cao.

Tải lượng trung bình của các tác nhân gây ơ nhiễm nước chính do một người đưa vào
mơi trường trong một ngày được nêu trong Bảng 3.3.

Từ số liệu trong bảng này có thể xác định được tổng tải lượng của từng chất gây ô
nhiễm cho một khu dân cư, đô thị nhằm phục vụ công tác đánh giá tải lượng ô nhiễm nguồn
nước và thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư, đơ thị đó.

•<i><b> Nước thải đơ thị (municipal wastewater): là loại nước thải tạo thành do sự gộp chung nước </b></i>
thải sinh hoạt, nước thải vệ sinh và nước thải của các cơ sở thương mại, công nghiệp nhỏ
trong khu đô thị. Nước thải đô thị thường được thu gom vào hệ thống cống thải thành phố, đô
thị để xử lý chung.

</div>
<span class='text_page_counter'>(64)</span><div class='page_container' data-page=64>

Nhìn chung, thành phần cơ bản của nước thải đô thị cũng gần tương tự nước thải sinh
hoạt.

<b>Bảng 3.3. Tải lượng tác nhân ô nhiễm do con người đưa vào môi trường hàng ngày [5]</b>
<b>Tác nhân ô nhiễm</b> <b>Tải lượng (g/người/ngày)</b>

BOD5 45 − 54

COD (1,6 − 1,9)× BOD5

Tổng chất rắn hịa tan (TDS) 170 − 220

Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) 70 − 145

Clo (Cl−₎ _{4 − 8}

Tổng nitơ (tính theo N) 6 − 12

Tổng photpho (tính theo P) 0,8 − 4

•<i><b> Nước thải công nghiệp (industrial wastewater): là nước thải từ các cơ sở sản xuất công </b></i>
nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải.

Khác với nước thải sinh hoạt hay nước thải đô thị, nước thải công nghiệp không có
thành phần cơ bản giống nhau, mà phụ thuộc vào ngành sản xuất cơng nghiệp cụ thể. Ví dụ:
nước thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm thường chứa lượng lớn các chất hữu cơ; nước
thải của các xí nghiệp thuộc da ngồi các chất hữu cơ cịn có các kim loại nặng, sulfua,...

Người ta thường sử dụng đại lượng PE (population equivalent) để so sánh một cách
tương đối mức độ gây ô nhiễm của nước thải công nghiệp với nước thải đô thị. Đại lượng này
được xác định dựa vào lượng thải trung bình của một người trong một ngày đối với một tác
nhân gây ô nhiễm xác định. Các tác nhân gây ơ nhiễm chính thường được sử dụng để so sánh

là COD (nhu cầu oxy hóa học), BOD5 (nhu cầu oxy sinh hóa), SS (chất rắn lơ lửng).

= <i>Tải lươnüg chấtơ nhiêmù cuả nguồn thaií đơn vịthời gian</i>

<i>PE</i>

<i>Lượng chấtơ nhiễm do mộtngười thải ra đơn vịthơiì gian</i>
/

/

<i>Ví dụ: tính PE của nguồn nước thải có lưu lượng là 200 m</i>3_{/ngày, nồng độ BOD}
5 của

nước thải là 1200 mg/L. Lượng BOD5 trung bình do một người thải ra trong một ngày là 50

g/người.ngày.

<i>PE</i> <i>người</i>

3 3

200 10 1200 10

4800
50

−

× × ×

= =

Như vậy, xét đối với thông số BOD5, nước thải của nguồn thải này tương đương với

nước thải của một khu dân cư có 4800 người.

•<i><b> Nước chảy tràn (run-off, stormwater): nước chảy tràn từ mặt đất do mưa, hoặc do thoát </b></i>
nước từ đồng ruộng là nguồn gây ô nhiễm nước sông, hồ. Nước chảy tràn qua đồng ruộng có
thể cuốn theo chất rắn (rác), hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón. Nước chảy tràn qua khu dân
cư, đường phố, cơ sở sản xuất cơng nghiệp, có thể làm ơ nhiễm nguồn nước do chất rắn, dầu
mỡ, hóa chất, vi trùng.

Khối lượng và đặc điểm của nước chảy tràn phụ thuộc vào diện tích vùng mưa và
thành phần, khối lượng chất ô nhiễm trên bề mặt vùng nước mưa chảy qua.

</div>
<span class='text_page_counter'>(65)</span><div class='page_container' data-page=65>

lượng nước vùng bị tác động.

Ví dụ: sơng Sài Gịn đoạn ở Củ Chi, Hóc Mơn bị axit hóa chủ yếu do nước phèn từ
đồng bằng sơng Cửu Long và phía Tây thành phố Hồ Chí Minh chuyển đến. Vùng hạ lưu của
sông (từ Nhà Bè đến vịnh Ghềnh Rái) bị nhiễm mặn do nước biển.

Hoạt động của con người cũng góp phần gia tăng mức độ ơ nhiễm do các yếu tố tự
nhiên. Ví dụ: việc cải tạo khu vực Đồng Tháp Mười bằng các biện pháp đào kênh, mương,
chuyển vùng đồng cỏ hoang thành vùng trồng lúa, chính là nguyên nhân gây gia tăng mức độ
axit hóa của các sơng Vàm Cỏ và Sài Gòn.

Người ta thường chia các nguồn gây ô nhiễm nước thành hai loại là nguồn điểm và
nguồn không điểm:

−

<i> Nguồn điểm (point source): là nguồn gây ơ nhiễm có thể xác định được vị trí, lưu </i>
lượng cụ thể, ví dụ cống thải nước thải đơ thị vào sông, hồ, cống thải nhà máy,...

−

<i> Nguồn không điểm (non</i>−<i>point source): là nguồn gây ô nhiễm không xác định được </i>
cụ thể vị trí, lưu lượng, ví dụ nước chảy tràn ở khu đô thị, nông thôn, nước mưa bị ô nhiễm,...

<b>3.5.2. Các tác nhân gây ô nhiễm nước</b>

Hiện tượng tự nhiên (núi lửa, lũ lụt, xâm nhập mặn, phong hóa...) có thể là ngun
nhân gây ơ nhiễm các nguồn nước, nhưng hoạt động của con người là nguyên nhân phổ biến
và quan trọng nhất. Các hoạt động sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, khai khống,
xây dựng các cơng trình... của con người đã đưa ngày càng nhiều các chất thải vào các nguồn
nước, gây suy giảm rõ rệt chất lượng nước tự nhiên ở tất cả các quốc gia trên thế giới.

Có nhiều loại tác nhân khác nhau gây ơ nhiễm nước, để tiện cho việc quan trắc và
kiểm soát ô nhiễm nguồn nước, có thể phân chúng thành 10 nhóm cơ bản.

<i><b>3.5.2.1. Các ion vơ cơ hịa tan</b></i>

Nhiều ion vơ cơ có nồng độ rất cao trong nước tự nhiên, đặc biệt là trong nước biển.
Trong nước thải đô thị luôn chứa một lượng lớn các ion Cl−_{, SO}

42−, PO43−, Na+, K+. Trong

nước thải cơng nghiệp, ngồi các ion kể trên cịn có thể có các chất vơ cơ có độc tính rất cao
như các hợp chất của Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr, F...

•<i><b> Các chất dinh dưỡng (N, P)</b></i>

Muối của nitơ và photpho là các chất dinh dưỡng đối với thực vật, ở nồng độ thích

hợp chúng tạo điều kiện cho cây cỏ, rong tảo phát triển. Amoni, nitrat, photphat là các chất
dinh dưỡng thường có mặt trong các nguồn nước tự nhiên, hoạt động sinh hoạt và sản xuất
của con người đã làm gia tăng nồng độ các ion này trong nước tự nhiên.

−<i> Amoni và amoniac (NH4+, NH3): nước mặt thường chỉ chứa một lượng nhỏ (dưới </i>

0,05 mg/L) ion amoni (trong nước có mơi trường axít) hoặc amoniac (trong nước có mơi
trường kiềm). Nồng độ amoni trong nước ngầm thường cao hơn nhiều so với nước mặt. Nồng
độ amoni trong nước thải đô thị hoặc nước thải công nghiệp chế biến thực phẩm thường rất
cao, có lúc lên đến 100 mg/L. Tiêu chuẩn Môi trường Việt Nam về nước mặt (TCVN 5942−

1995) quy định nồng độ tối đa của amoni (hoặc amoniac) trong nguồn nước dùng vào mục
đích sinh hoạt là 0,05 mg/L (tính theo N) hoặc 1,0 mg/L cho các mục đích sử dụng khác.

−<i> Nitrat (NO3</i>−<i>): là sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy các chất chứa nitơ có trong </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(66)</span><div class='page_container' data-page=66>

nitrat trong nguồn nước mặt dùng vào mục đích sinh hoạt là 10 mg/L (tính theo N) hoặc 15
mg/L cho các mục đích sử dụng khác.

<i><b>Phần đọc thêm: Nitrat trong nước uống</b></i>

<i>Nước uống có chứa nhiều nitrat sẽ gây rối loạn máu nghiêm trọng đối với trẻ sơ </i>
<i>sinh dưới 6 tháng tuổi. Các vi khuẩn trong đường ruột của trẻ sơ sinh, chủ yếu là </i>
<i>Escherichia coli, khử ion nitrat thành nitrit (NO2</i>−<i>). Ion nitrit sau khi bị hấp thụ vào </i>

<i>máu lại tham gia vào phản ứng oxy hóa ion Fe2+_{trong hemoglobin thành Fe}3+_.</i>

<i>Hemoglobin chứa ion Fe3+_{được gọi là methemoglobin không thể làm nhiệm vụ vận}</i>

<i>chuyển oxy.</i>

<i>Do dạ dày chứa ít axit hơn so với người lớn nên trẻ sơ sinh rất dễ bị tổn thương </i>
<i>do ăn uống thực phẩm và nước uống chứa nhiều nitrat. Độ axit thấp cho phép E. coli </i>
<i>phát triển mạnh trong đường tiêu hóa, do đó chúng có khả năng khử NO3</i>−<i> thành NO2</i>−

<i>trước khi được hấp thụ. Sử dụng chai uống sữa không được tiệt trùng tốt sẽ làm gia </i>
<i>tăng nguy cơ tạo thành methemoglobin, do trong chai có thể có các loại vi khuẩn có </i>
<i>khả năng chuyển NO3</i>−<i> trong nước thành NO2</i>−<i>.</i>

<i>Khi nồng độ methemoglobin trong máu cao hơn 25%, da và môi trẻ sơ sinh sẽ bị </i>
<i>xanh tái (vì vậy có tên gọi là “hội chứng trẻ xanh xao”). Khi nồng độ methemoglobin </i>
<i>tăng đến mức 60 </i>−<i> 80%, trẻ có thể chết. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã ghi nhận </i>
<i>được 2000 trường hợp mắc hội chứng này ở Châu Âu và Bắc Mỹ trong khoảng những </i>
<i>năm từ 1945 đến 1986, trong số đó 160 trường hợp đã tử vong. Hầu hết trường hợp bị </i>
<i>ngộ độc là các trẻ sơ sinh ở vùng nông thôn, tại các vùng này nước thường bị ơ nhiễm </i>
<i>vì chất thải của súc vật và nước thải sinh hoạt. Các trường hợp ngộ độc nitrat ngày </i>
<i>càng ít, trường hợp ngộ độc gần đây nhất ở Anh xảy ra vào năm 1972.</i>

<i>Mặc dù nồng độ cho phép của nitrat trong nước nằm trong khoảng từ 50 đến 100 </i>
<i>mg NO3</i>−<i>/L, nồng độ của nó trong nước uống phải khơng được vượt q 50 mg NO3</i>−

<i>(Tiêu chuẩn sức khỏe châu Âu </i>−<i> European Health Standards). Tại Hoa kỳ nồng độ </i>
<i>nitrat tối đa cho phép trong nước uống là 45 mg NO3</i>−<i>/L. Khi nồng độ cao hơn 100 mg </i>

<i>NO3</i>−<i>/L, nitrat có thể tạo thành hợp chất nitrosamin trong đường ruột của người lớn, </i>

<i>nitrosamin là chất có khả năng gây ung thư. Tuy vậy, mối quan hệ này chỉ mới được </i>
<i>thử nghiệm trên động vật và chưa được kiểm chứng trên người.</i>

−<i> Photphat (PO43</i>−<i>): cũng như nitrat, photphat là chất dinh dưỡng cần cho sự phát triển </i>

của thực vật thủy sinh. Nồng độ photphat trong các nguồn nước không ô nhiễm thường nhỏ
hơn 0,01 mg/L. Nước sông bị ô nhiễm do nước thải đô thị, nước thải công nghiệp hoặc nước
chảy tràn từ đồng ruộng chứa nhiều loại phân bón, có thể có nồng độ photphat đến 0,5 mg/L.
Photphat khơng thuộc loại hóa chất độc hại đối với con người, nhiều tiêu chuẩn chất lượng
nước không quy định nồng độ tối đa cho photphat.

Mặc dù không độc hại đối với người, song khi có mặt trong nước ở nồng độ tương đối
<i><b>lớn, cùng với nitơ, photphat sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng (eutrophication, cịn được gọi là </b></i>
<i>phì dưỡng). Theo nhiều tác giả, khi hàm lượng photphat trong nước đạt đến mức </i>≥ 0,01 mg/l
(tính theo P) và tỷ lệ P:N:C vượt quá 1:16:100, thì sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng nguồn nước.

<i>Từ eutrophication bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, có nghĩa là “được ni dưỡng tốt”. Phú </i>
dưỡng chỉ tình trạng của một hồ nước đang có sự phát triển mạnh của tảo. Mặc dầu tảo phát triển
mạnh trong điều kiện phú dưỡng có thể hỗ trợ cho chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nước, nhưng
sự phát triển bùng nổ của tảo sẽ gây ra những hậu quả làm suy giảm mạnh chất lượng nước.

</div>
<span class='text_page_counter'>(67)</span><div class='page_container' data-page=67>

hồ thường khá trong. Sau một thời gian, do sự xâm nhập của các chất dinh dưỡng từ nước
chảy tràn, sự phát triển và phân hủy của sinh vật thủy sinh, hồ bắt đầu tích tụ một lượng lớn
các chất hữu cơ. Lúc đó bắt đầu xảy ra hiện tượng phú dưỡng với sự phát triển bùng nổ của
tảo, nước hồ trở nên có màu xanh, một lượng lớn bùn lắng được tạo thành do xác của tảo chết.
Dần dần, hồ sẽ trở thành vùng đầm lầy và cuối cùng là vùng đất khô, cuộc sống của động vật
thủy sinh trong hồ bị ngừng trệ.

•<i><b> Sulfat (SO4</b><b>2</b></i>−<i><b>₎</b></i>

Các nguồn nước tự nhiên, đặc biệt nước biển và nước phèn, thường có nồng độ sulfat
cao. Sulfat trong nước có thể bị vi sinh vật chuyển hóa tạo ra sulfit và axit sulfuric có thể gây
ăn mịn đường ống và bê tơng. Ở nồng độ cao, sulfat có thể gây hại cho cây trồng.

•<i><b> Clorua (Cl</b></i>−<i><b>₎</b></i>

Là một trong các ion quan trọng trong nước và nước thải. Clorua kết hợp với các ion
khác như natri, kali gây ra vị cho nước. Nguồn nước có nồng độ clorua cao có khả năng ăn
mòn kim loại, gây hại cho cây trồng, giảm tuổi thọ của các cơng trình bằng bê tơng,... Nhìn
chung clorua không gây hại cho sức khỏe con người, nhưng clorua có thể gây ra vị mặn của
nước do đó ít nhiều ảnh hưởng đến mục đích ăn uống và sinh hoạt.

•<i><b> Các kim loại nặng </b></i>

Pb, Hg, Cr, Cd, As, Mn,...thường có trong nước thải cơng nghiệp. Hầu hết các kim
loại nặng đều có độc tính cao đối với con người và các động vật khác.

−<i> Chì (Pb): chì có trong nước thải của các cơ sở sản xuất pin, acqui, luyện kim, hóa </i>
dầu. Chì cịn được đưa vào mơi trường nước từ nguồn khơng khí bị ơ nhiễm do khí thải giao
thơng. Chì có khả năng tích lũy trong cơ thể, gây độc thần kinh, gây chết nếu bị nhiễm độc
nặng. Chì cũng rất độc đối với động vật thủy sinh. Các hợp chất chì hữu cơ độc gấp 10 − 100
lần so với chì vơ cơ đối với các loại cá.

−<i> Thủy ngân (Hg): thủy ngân là kim loại được sử dụng trong nông nghiệp (thuốc </i>
chống nấm) và trong công nghiệp (làm điện cực). Trong tự nhiên, thủy ngân được đưa vào
mơi trường từ nguồn khí núi lửa. Ở các vùng có mỏ thủy ngân, nồng độ thủy ngân trong nước
khá cao. Nhiều loại nước thải cơng nghiệp có chứa thủy ngân ở dạng muối vơ cơ của Hg(I),
Hg(II) hoặc các hợp chất hữu cơ chứa thủy ngân.

Thủy ngân là kim loại nặng rất độc đối với con người. Vào thập niên 50, 60, ô nhiễm
thủy ngân hữu cơ ở vịnh Minamata, Nhật Bản, đã gây tích lũy Hg trong hải sản. Hơn 1000
người đã chết do bị nhiễm độc thủy ngân sau khi ăn các loại hải sản đánh bắt trong vịnh này.

Đây là một trong các sự cố môi trường nghiêm trọng nhất trong lịch sử hiện đại.

Thủy ngân cũng rất độc với các động vật khác và các vi sinh vật. Nhiều loại hợp chất
của thủy ngân được dùng để diệt nấm mốc.

−<i> Asen (As): asen trong các nguồn nước có thể do các nguồn gây ơ nhiễm tự nhiên </i>
(các loại khoáng chứa asen) hoặc nguồn nhân tạo (luyện kim, khai khống...). Asen thường có
mặt trong nước dưới dạng asenit (AsO33−), asenat (AsO43−) hoặc asen hữu cơ (các hợp chất

loại methyl asen có trong mơi trường do các phản ứng chuyển hóa sinh học asen vơ cơ).

Asen và các hợp chất của nó là các chất độc mạnh (cho người, các động vật khác và vi
sinh vật), nó có khả năng tích lũy trong cơ thể và gây ung thư. Độc tính của các dạng hợp chất
asen: As(III) > As(V) > Asen hữu cơ.

</div>
<span class='text_page_counter'>(68)</span><div class='page_container' data-page=68>

<b>STT</b> <b>Kim loại nặng</b> <b>Đơn vị</b>

<b>Nồng độ tối đa cho phép</b>
<b>TCVN </b>

<b>5942 </b>−<b>1995</b>
<b>(Nước mặt </b>∗<b>₎</b>

<b>TCVN </b>
<b>5943 </b>−<b>1995</b>
<b>(Nước biển ven bờ </b>∗∗<b>₎</b>

<b>TCVN </b>
<b>5944</b>−<b>1995</b>
<b>(Nước ngầm)</b>

1 Asen mg/L 0,05 0,05 0,05

2 Cadmi − 0,01 0,005 0,01

3 Chì − 0,05 0,1 0,05

4 Crom (III) − 0,1 0,1 −

5 Crom (VI) − 0,05 0,05 0,05

6 Đồng − 0,1 0,02 1,0

7 Kẽm − 1 0,1 5,0

8 Mangan − 0,1 0,1 0,1 − 0,5

9 Niken − 0,1 − −

10 Thủy ngân − 0,001 0,005 0,001

(∗_{): Áp dụng cho nước mặt dùng làm nguồn cấp nước sinh hoạt (nhưng phải qua xử lý theo quy định)}
(∗∗_{): Áp dụng cho nước ở bãi tắm, khu vực giải trí}

<i><b>Phần đọc thêm: Sự cố ơ nhiễm thủy ngân ở Minamata, Nhật Bản</b></i>

<i>Vào những năm đầu thập niên 50, sự cố ô nhiễm môi trường xảy ra ở Minamata </i>
<i>thu hút sự quan tâm chú ý của cộng đồng về tình trạng ơ nhiễm mơi trường do thủy </i>
<i>ngân và các kim loại độc khác. Một nhà máy ở địa phương (công ty Chiso) sử dụng </i>
<i>ơxít thủy ngân làm xúc tác cho q trình sản xuất acetaldehyt (ethanal) polyvinyl </i>
<i>clorua. Nước thải chứa thủy ngân được thải vào vịnh Minamata và bị chuyển hóa </i>

<i>thành dạng metyl thủy ngân rất độc hại.</i>

<i><b>Hình 3.7. Trẻ em dị tật do ảnh hưởng của vụ nhiễm độc thủy ngân ở Minamata [21]</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(69)</span><div class='page_container' data-page=69>

<i>đau đầu, rối loạn thần kinh, co giật. Đến năm 1958 đã có 50 trường hợp nhiễm độc </i>
<i>được phát hiện, trong đó 21 người đã chết. Hầu hết các nạn nhân của vụ nhiễm độc </i>
<i>đã ăn cá ba lần mỗi ngày. Vào năm 1968 người ta mới chính thức công bố nguyên </i>
<i>nhân của bệnh Minamata là do ăn các loại hải sản bị nhiễm thủy ngân, do đó cá đánh </i>
<i>bắt được ở vịnh Minamta đã bị cấm tiêu thụ. .</i>

<i>Tuy vậy, vào thời điểm ban đầu mối quan hệ giữa nồng độ thủy ngân cao trong </i>
<i>cá, sò và nước thải của nhà máy vẫn chưa được làm rõ. Nhà máy này vẫn tiếp tục thải </i>
<i>nước thải chứa thủy ngân thêm một thập kỷ nữa, cho đến năm 1968 nhà máy mới </i>
<i>ngừng hẳn việc sản xuất acetaldehyit.</i>

<i>Cho đến cuối năm 1991, có 2248 người được xác định đã mắc bệnh Minamata, </i>
<i>trong số đó 1004 người đã chết. Tính đến thời điểm đó, tập đồn Chisso đã trả </i>
<i>khoảng 9,08 tỷ yên tiền bồi thường cho các nạn nhân; hiện nay công ty đang phải trả </i>
<i>3 tỷ yên mỗi năm. Gần 40 năm sau khi khám phá ra căn bệnh, vấn đề bồi thường vẫn </i>
<i>chưa được giải quyết hoàn toàn.</i>

<i>Một lượng lớn thủy ngân đã tích tụ trong lớp bùn đáy ở vịnh Minamata (lên đến </i>
<i>trên 25 ppm), do đó có thể tích lũy vào các loại hải sản như trai sò (năm 1966, nồng </i>
<i>độ thủy ngân trong trai sò lên đến 80 ppm). Vì vậy, chính phủ Nhật, chính quyền địa </i>
<i>phương tỉnh Kumamoto và tập đồn Chisso phải góp kinh phí để thực hiện cơng trình </i>
<i>nạo vét 1,5 triệu mét khối bùn ở đáy vịnh và mở mang 58 ha đất lấn biển. Sau khi </i>
<i>hoàn thành việc nạo vét, nồng độ thủy ngân trung bình trong lớp bùn ở đáy vịnh là </i>
<i>4,65 ppm.</i>

<i>Ngoài các chi phí đền bù nói trên, tập đồn Chisso còn phải chi ra các khoản tiền </i>

<i>lớn hằng năm cho các khoản bồi thường khác, ví dụ bồi thường cho ngư dân, chi phí </i>
<i>cho phịng chống và kiểm sốt ơ nhiễm…</i>

<i><b>3.5.2.2. Các chất hữu cơ</b></i>

Dựa vào khả năng có thể bị phân hủy dưới tác dụng của vi sinh vật, như đã trình bày
trong mục 3.2.4, các chất hữu cơ có trong nước thường được chia thành hai loại:

•<i><b> Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (các chất tiêu thụ oxy) </b></i>

Cacbonhydrat, protein, chất béo...thường có mặt trong nước thải sinh hoạt, nước thải đô
thị, nước thải công nghiệp chế biến thực phẩm là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học. Trong
nước thải sinh hoạt, có khoảng 60 − 80% lượng chất hữu cơ thuộc loại dễ bị phân hủy sinh học.

Có thể biểu diễn q trình phân hủy các chất hữu cơ loại này trong sơ đồ sau:

−<i> Phân hủy hiếu khí:</i>

Chất hữu cơ <i>O hịa tan trong nc2</i>

<i>Vi sinh hiêu khí</i>

      → H2O + CO2 + năng lượng

Vi sinh vật lấy oxy trong nước để phân hủy chất hữu cơ làm suy giảm oxy trong nước.

−<i> Phân hủy kỵ khí:</i>

Chất hữu cơ _{     →}<i>Vi sinh vât ky khí</i> _CH

4 + axit hữu cơ

Chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học thường ảnh hưởng có hại đến các nguồn lợi thủy
sản, vì khi bị phân hủy các chất này sẽ làm giảm oxy hòa tan trong nước, dẫn đến chết tơm cá.

•<i><b> Các chất hữu cơ bền vững</b></i>

Các chất hữu cơ có độc tính cao thường là các chất bền vững, khó bị vi sinh vật phân
hủy trong môi trường. Một số chất hữu cơ có khả năng tồn lưu lâu dài trong mơi trường và
tích lũy sinh học trong cơ thể sinh vật. Do có khả năng tích lũy sinh học, nên chúng có thể
thâm nhập vào chuỗi thức ăn và từ đó đi vào cơ thể con người.

</div>
<span class='text_page_counter'>(70)</span><div class='page_container' data-page=70>

<i>biphenyls), các hydrocacbon đa vòng ngưng tụ (PAHs: polycyclic aromatic hydrocarbons), </i>
các hợp chất dị vòng N, hoặc O là các hợp chất hữu cơ bền vững. Các chất này thường có
trong nước thải cơng nghiệp, nước chảy tràn từ đồng ruộng (có chứa nhiều thuốc trừ sâu, diệt
cỏ, kích thích sinh trưởng...). Các hợp chất này thường là các tác nhân gây ô nhiễm nguy
hiểm, ngay cả khi có mặt với nồng độ rất nhỏ trong mơi trường.

−

<i> Nhóm hợp chất phenol </i>

Phenol và các dẫn xuất phenol có trong nước thải của một số ngành cơng nghiệp (lọc
hóa dầu, sản xuất bột giấy, nhuộm,...). Các hợp chất loại này làm cho nước có mùi, gây tác hại
cho hệ sinh thái nước, sức khỏe con người, một số dẫn xuất phenol có khả năng gây ung thư
(carcinogens). TCVN 5942−1995 quy định nồng độ tối đa của các hợp chất phenol trong nước
bề mặt dùng cho sinh hoạt là 0,001 mg/L.

−

<i> Nhóm hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) hữu cơ</i>

Hiện nay có hàng trăm, thậm chí hàng ngàn các loại HCBVTV đang được sản xuất và
sử dụng để diệt sâu, cơn trùng, nấm mốc, diệt cỏ. Trong số đó, phần lớn là các hợp chất hữu

cơ, chúng được chia thành các nhóm:

− Photpho hữu cơ

− Clo hữu cơ

− Cacbamat

− Phenoxyaxetic

− Pyrethroid tổng hợp

Hầu hết các chất này có độc tính cao đối với con người và động vật. Nhiều chất trong
số đó, đặt biệt là các clo hữu cơ, bị phân hủy rất chậm trong môi trường, có khả năng tích lũy
trong cơ thể sinh vật và con người. Nhiều trong số các HCBVTV là tác nhân gây ung thư.
TCVN 5942−1995 quy định nồng độ tối đa cho phép của tổng các HCBVTV trong nước bề
mặt là 0,15 mg/L, riêng với DDT là 0,01 mg/L.

<i><b>Phần đọc thêm: Thuốc trừ sâu cơ clo</b></i>

<i>DDT (Dichloro</i>−<i>Diphenyl TrichloroEthane) là loại thuốc trừ sâu được quân đội </i>
<i>đồng minh dùng lần đầu tiên vào năm 1940 trong chiến tranh thế giới lần thứ 2. </i>
<i>Trong thời kỳ này, DDT đã thảo mãn được nhu cầu tiêu diệt sốt rét ở các rừng rậm </i>
<i>nhiệt đới và các bệnh khác lây lan do cơn trùng. Sau đó DDT cịn được dùng rộng rãi </i>
<i>trong nơng nghiệp để dệt côn trùng. Do hiệu quả cao của DDT, người ta tiếp tục sản </i>
<i>xuất ra các thuốc trừ sâu cơ clo khác như lindane và diedrin.</i>

<i>Tuy nhiên đến thập niên 1970 thì DDT và các thuốc trừ sâu cơ clo bị cấm sử dụng </i>
<i>ở các nước phát triển. Trong môi trường DDT rất bền (5 </i>−<i> 15 năm), thoạt đầu đây </i>
<i>được xem là một ưu điểm của DDT, nay trở thành vấn đề rất đáng quan tâm về khía </i>

<i>cạnh mơi trường. Do bền và có thể tan được trong mỡ, nên DDT có khả năng tích lũy </i>
<i>và được khuếch đại trong chuỗi thức ăn, gây nguy cơ cho các động vật ở đỉnh của dây </i>
<i>chuyền này, trong đó có con người.</i>

<i>(a). DDT: 1,1,1-trichloro-2,2-di-(p-chlorophenyl)ethane </i>
<i>(Dichloro Diphenyl Trichloroethane)</i>

Cl C Cl

H
C Cl
Cl

H

Cl C Cl

H
C Cl
Cl

</div>
<span class='text_page_counter'>(71)</span><div class='page_container' data-page=71>

<i>(b). DDD: 1,1-dichloro-2,2-di-(p-chlorophenyl)ethane</i>
<i> </i>

<i>(c). DDE: 1,1-dichloro-2,2-di-(p-chlorophenyl)ethene</i>

<i><b>Hình 3.8. Cơng thức cấu tạo của các hợp chất DDT, DDD, DDE</b></i>

<i>Độc tính của DDT đối với con người không cao. DDT ảnh hưởng đến cân bằng </i>
<i>trao đổi natri ở màng não gây tác hại đến hệ thần kinh. Da của người và các động vật </i>

<i>khác không hấp thụ DDT, nhưng cơn trùng lại có lớp vỏ kitin có khả năng cho DDT </i>
<i>thấm qua và gây hại.</i>

<i> </i>

<i> </i>

<i><b>Hình 3.9. Cơng thức cấu tạo của một số hóa chất bảo vệ thực vật thơng dụng</b></i>

<i>Người ta cho rằng, tác hại của DDT có thể sẽ xảy ra sau khi bị nhiễm độc mạn </i>

(CH₃O)₂ P
H
S

S CH C
O

OC₂H₅

C

H₂ C OC2H5
O

<i>Malathion</i>

O₂N O P

H (OCH3)2

S

<i>Methyl Parathion</i>

O C N
H CH3

O

<i>Carabyl</i>

Cl

Cl

O CH₂COOH

<i>2,4</i>

−

<i>D</i>

Cl

Cl

O CH₂COOH
Cl

<i>2,4,5</i>

−

<i>T</i>

CH₂ Cl₂
Cl

Cl

<i>Aldrin</i> Cl₂

Cl
Cl

Cl
Cl
O

<i>Dieldrin</i>

Cl₂
Cl

Cl

Cl
Cl
Cl
Cl

<i>Chlordane</i>

Cl
Cl

Cl

Cl
Cl
Cl

</div>
<span class='text_page_counter'>(72)</span><div class='page_container' data-page=72>

<i>tính một thời gian dài, hoặc bị nhiễm độc một lượng lớn DDT, hoặc do một lý do nào </i>
<i>đó lượng DDT tích lũy trong mơ mỡ bị giải phóng ra trở lại.</i>

<i>DDT khi bị phân hủy trong mơi trường thì tạo thành các sản phẩm DDE và DDD. </i>
<i>DDE có độc tính rất thấp đối với cơn trùng.</i>

<i>Cơng thức cấu tạo của một số loại HCBVTV khác được trình bày trong Hình 3.9.</i>

−

<i> Nhóm hợp chất dioxin (Dioxins)</i>

Dioxin là hai nhóm hợp chất tạp chất sinh ra trong q trình sản xuất các hợp chất hữu
cơ clo hóa. Dioxin cũng được tạo thành khi đốt cháy các hợp chất clo hóa ở nhiệt độ thấp
(dưới 1000°<i>C). Hai nhóm hợp chất này là polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs) (Hình </i>
<i>3.10a) và polychlorinated dibenzofurans (PCDFs) (Hình 3.10b).</i>

(a). Dibenzo−p−dioxin (b). Dibenzofuran

(c). 2,3,7,8−tetrachlorodibenzo−p−dioxin
(Dioxin hoặc 2,3,7,8−TCDD hoặc TCDD)

<b>Hình 3.10. Cơng thức cấu tạo của các nhóm dioxin và chất dioxin (TCDD)</b>

Nhóm PCDD có 75 chất, trong đó có một hợp chất được gọi là dioxin, đó là hợp chất
2,3,7,8−tetrachlorodibenz−p−dioxin (2,3,7,8−<i>TCDD) (Hình 3.10c). </i>

Nhóm PCDF có 135 chất. Độc tính của các hợp chất dioxin rất khác nhau. Độc nhất
trong các hợp chất loại này là hợp chất có tên gọi là dioxin đã nêu trên. Các chất ít độc nhất là

các chất chỉ có chứa một đến ba nguyên tử clo thay thế.

Tuy đã có các bằng chứng cho thấy dioxin là tác nhân gây ung thư cho động vật,
nhưng các bằng chứng đối với người lại chưa chắc chắn. Vào năm 1976, một nhà máy hóa
chất tại Seveso, Ý bị phát nổ làm ô nhiễm dioxin một khu vực rộng gần 8 km2_{. Nhiều loại}

động vật đã chết trong sự cố này, nhưng 36.000 người dân trong khu vực lại sống sót, 193
người bị nhiễm độc nặng và mắc hội chứng chloracne (một chứng bệnh rối loạn da). Nhưng
cuối cùng sau 10 năm, chỉ còn một trường hợp không chữa trị khỏi chứng chloracne.

Do các hợp chất trong nhóm hợp chất dioxin có độc tính khác nhau, vì vậy để đánh giá
độc tính của hỗn hợp nhiều chất khác nhau, người ta sử dụng đại lượng TEQ (toxic
equivalent). Mỗi hợp chất dioxin có một giá trị TEF (toxic equivalent factor) riêng. Giá trị
TEF của 2,3,7,8−TCDD được xem là bằng 1, vì đây là hợp chất độc nhất trong số các hợp
chất dioxin. Giá trị TEF của các hợp chất khác trong nhóm nhận các giá trị từ 0 đến 1, tùy
thuộc vào độc tính tương đối của chúng so với 2,3,7,8−TCDD. TEQ của một hỗn hợp các
dioxin được xác định như ví dụ sau:

<i>Nguồn phát thải 1: </i>

Lượng dioxin phát thải từ nguồn 1:

1 g 2,3,7,8−TCDD + 4 g PeCDD (pentachlorodibenzo−p−dioxin) = 5 g dioxin/ngày

<b>TEQ = (1 </b>× 1) + (4 ×<b> 0) = 1 g/ngày</b>
4

3
2
1

O
O
8

7
6
9

4
3
2
1
8

7
6

9

O

O

O Cl

Cl
Cl

</div>
<span class='text_page_counter'>(73)</span><div class='page_container' data-page=73>

<i>Nguồn phát thải 2:</i>

Lượng dioxin phát thải từ nguồn 2:

0,75 g 2,3,7,8−TCDD + 2 g 2,3,4,7,8−PeCDF = 2,75 g dioxin/ngày

<b>TEQ = (0,75 </b>× 1) + (2 ×<b> 0,5) = 1,75 g/ngày</b>
trong đó: 2,3,7,8−TCDD có TEF = 1;

PeCDD có TEF = 0;

2,3,4,7,8

−

PeCDF có TEF = 0,5.

Kết quả xác định cho thấy mặc dầu phát thải một lượng dioxin cao hơn nhiều nguồn
phát thải 2, nhưng lại có TEQ nhỏ hơn TEQ của nguồn phát thải 2, do đó ít nguy hiểm hơn
nguồn 2. Tuy vậy, cũng cần lưu ý rằng giá trị TEF của các hợp chất dioxin là các giá trị ước
tính về độ độc nên chỉ mang tính tương đối; ngồi ra, việc tổ hợp cộng đơn giản các giá trị
tích TEF và lượng chất như trên chưa thể hiện được các ảnh hưởng do kết hợp các hỗn hợp
dioxin phức tạp trong thực tế.

−

<i> Nhóm hợp chất polychlorinated biphenyl (PCBs)</i>

PCB là nhóm hợp chất có từ 1 đến 10 nguyên tử clo gắn vào các vị trí khác nhau của
phân tử biphenyl. Có thể có đến 209 hợp chất thuộc loại này. Cơng nghiệp thường sản xuất
được các hỗn hợp chứa nhiều loại PCB khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện, trong đó thơng
thường có một ít tạp chất dioxin.

PCBs bền hóa học và cách điện tốt, nên được dùng làm dầu biến thế và tụ điện, ngồi
ra chúng cịn được dùng làm dầu bôi trơn, dầu thủy lực, tác nhân truyền nhiệt...

<b>Hình 3.11. Cấu trúc của phân tử biphenyl </b>

<b>(mỗi vị trí được đánh số có thể có một nguyên tử clo thế vào tạo thành các phân tử PCB)</b>
Đến khoảng thập niên 1960, người ta đã phát hiện ra nguy cơ ô nhiễm PCBs từ các
ngành công nghiệp. PCBs lúc đó đã có mặt gần như khắp nơi, đặc biệt là nguy cơ tích lũy
PCB trong mô mỡ động vật. Trong mô mỡ của nhiều loại động vật có vú ở biển có chứa nồng
độ PCBs lớn gấp mười triệu lần nồng độ PCBs trong nước. Những năm cuối thập niên 1970,
việc sản xuất PCBs bắt đầu bị đình chỉ ở hầu hết các nước.

PCBs có thể làm giảm khả năng sinh sản, giảm khả năng học tập của trẻ em; chúng
cũng có thể là các tác nhân gây ung thư. Tuy vậy, cũng như các dioxin, bằng chứng về tác hại
của PCBs cũng chưa rõ ràng lắm, do nồng độ của chúng trong môi trường thường rất nhỏ và
tác hại lại có xu hướng diễn ra sau một thời gian đủ dài.

−

<i> Nhóm hợp chất hydrocacbon đa vịng ngưng tụ (polynuclear aromatic hydrocarbon, </i>
<i>PAHs) </i>

Các hợp chất PAH thường chứa hai hay nhiều vòng thơm. PAH là sản phẩm phụ của
các q trình cháy khơng hồn tồn như: cháy rừng, cháy thảo nguyên, núi lửa phun trào (quá
trình tự nhiên); động cơ xe máy, lị nung than cốc, sản xuất nhựa asphalt, sản xuất thuốc lá,
nướng thịt,... (quá trình nhân tạo).

3
2

6 5

4
2

3

4

5_' 6'
'

</div>
<span class='text_page_counter'>(74)</span><div class='page_container' data-page=74>

<b>Hình 3.12. Chrysence và benzo(a)pyrene là các hợp chất thuộc nhóm PAHs</b>

Các PAH thường gây hại khi tiếp xúc với liều lượng nhỏ trong một thời gian dài,
nhưng không gây hại đáng kể nếu chỉ dùng một liều lượng lớn trong một lần. Trong số các
hợp chất PAH, có 8 hợp chất được xem là các tác nhân gây ung thư. Thông thường, thực
phẩm hằng ngày là nguồn đưa PAHs chính vào cơ thể người (95%), thuốc lá, rau không rửa
sạch, ngũ cốc chưa được tinh chế, thịt cá xơng khói là các nguồn đưa một lượng đáng kể
PAHs vào cơ thể.

•<i><b> Các thơng số đánh giá chung các chất hữu cơ </b></i>

Để đánh giá tổng lượng các chất hữu cơ trong nước người ta thường dùng các thơng số sau:

−<i><b> Nhu cầu oxy hóa học (COD</b></i>−<i><b>Chemical Oxygen Demand): là lượng chất oxy hóa (thể </b></i>

hiện bằng gam hoặc miligam O2 trên một đơn vị thể tích) cần để oxy hóa hóa học chất hữu cơ

trong nước. Giá trị COD cho phép đánh giá lượng chất hữu cơ tổng cộng có trong mẫu.

Hiện nay tác nhân oxy hóa thường được sử dụng là kali bicromat trong mơi trường
axit sulfuric, vì chất này có thể oxy hóa 95 − 100% chất hữu cơ.

Khi xác định COD bằng phương pháp bicromat, người ta đun nóng mẫu nước ở 150°C
với kali bicromat và axít sunfric đặc trong 2 giờ. Sau đó, chuẩn độ lượng bicromat còn lại bằng
dung dịch chuẩn muối Mo (muối (NH4)2Fe(SO4)2), hoặc bằng phương pháp quang phổ UV−VIS.

Căn cứ vào lượng kali bicromat tiêu tốn, tính ra giá trị COD. Đơn vị biểu diễn: mg (O2)/L.

Bên cạnh phương pháp sử dụng kali bicromat để oxy hóa chất hữu cơ trong mẫu, người
ta còn sử dụng kali pemangnat để tiến hành phản ứng oxy hóa chất hữu cơ. Giá trị COD xác
định bằng phương pháp này được ký hiệu là CODMn hoặc CODP (P, Mn: potasium

permanganat; nhiều trường hợp vẫn sử dụng ký hiệu COD). Do khả năng oxy hóa các chất hữu
cơ của KMnO4 yếu hơn K2Cr2O7 nên CODMn (CODP) thường nhỏ hơn COD và không đại diện

tốt được cho lượng chất hữu cơ có trong mẫu, nhưng ưu điểm của phương pháp xác định
CODMn là ít tốn thời gian và không sử dụng Hg2+ (ion kim loại độc hại) như khi xác định COD.

−<i><b> Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD</b></i>−<i><b>Biochemical Oxygen Demand): là lượng oxy (thể </b></i>

hiện bằng gam hoặc miligam O2 trên một đơn vị thể tích) cần cho vi sinh vật tiêu thụ để oxy

hóa sinh học các chất hữu cơ ở điều kiện nhiệt độ và thời gian xác định. Giá trị BOD phản ánh
lượng các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học có trong mẫu nước.

Thơng số BOD có tầm quan trọng thực tế; BOD là cơ sở để thiết kế và vận hành trạm
xử lý nước thải. BOD cịn là thơng số cơ bản để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước,
giá trị của BOD càng lớn nghĩa là mức độ ô nhiễm hữu cơ càng cao. Giá trị của BOD phụ
thuộc vào nhiệt độ và thời gian, nên để xác định BOD cần tiến hành ở điều kiện chuẩn,
thường ở nhiệt độ 20°C trong thời gian 5 ngày. Vì vậy, giá trị BOD thường được công bố là
BOD520, viết tắt là BOD5.

Nhu cầu oxy sinh học của mẫu nước được xác định bằng cách đo DO(1) của mẫu sau

khi lấy và DO(2) sau 5 ngày bảo quản ở 20°C trong điều kiện khơng có ánh sáng. Giá trị BOD5

</div>
<span class='text_page_counter'>(75)</span><div class='page_container' data-page=75>

pháp pha loãng bằng dung dịch pha loãng chứa chất dinh dưỡng cần cho sự phát triển của vi
sinh vật, cấy thêm vi sinh,… Đơn vị biểu diễn: mg (O2)/L.

BOD5 của các nguồn nước mặt khơng bị ơ nhiễm ít khi vượt q giá trị 5 mg/L. Khi

nước chứa nhiều chất ô nhiễm hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học thì BOD của nước sẽ tăng cao.
TCVN 5942−1995 quy định nguồn nước dùng cho mục đích sinh hoạt phải có giá trị BOD5 <

4 mg/L.

<i><b>Phần đọc thêm: Sự khác nhau giữa giá trị COD và giá trị BOD</b></i>

<i>Cả hai thông số COD và BOD đều được sử dụng để xác định lượng chất hữu cơ </i>
<i>có khả năng bị oxy hóa trong nước; nhưng giá trị BOD đại diện cho lượng chất hữu </i>
<i>cơ dễ bị phân hủy dưới tác dụng của vi sinh vật; còn giá trị COD đại diện cho tồn bộ </i>
<i>các chất hữu cơ có mặt trong nước có thể bị oxy hóa bởi tác nhân oxy hóa hóa học </i>
<i>mạnh. Vì vậy, tỷ số BOD/COD của một mẫu nước luôn nhỏ hơn 1.</i>

<i>Trong nhiều trường hợp, tuy lượng chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học trong </i>
<i>mẫu nước khá lớn, song do sự có mặt của các tác nhân ức chế hoạt động của vi sinh </i>
<i>vật ngăn cản quá trình phân hủy các chất hữu cơ này, nên kết quả xác định BOD sẽ </i>
<i>gần bằng không. Lúc này, kết quả xác định COD vẫn sẽ rất cao. </i>

<i>Nhìn chung, về mặt lý thuyết không thể từ giá trị COD suy ra BOD và ngược lại. </i>
<i>Tuy nhiên, đối với một số nguồn nước, nước thải có chất lượng ổn định, bằng kết quả </i>
<i>xác định thực nghiệm có thể biết được tỷ số BOD5/COD gần đúng của loại nguồn </i>

<i>nước này, và do đó có thể chuyển đổi gần đúng giữa 2 đại lượng.</i>

<i><b>Sự oxy hóa nitơ</b></i>

<i>Các thông số COD, BOD thể hiện lượng oxy cần thiết để oxy hóa lượng cacbon </i>
<i>trong chất hữu cơ. Tuy nhiên, trong thực tế nước và nước thải cịn chứa các hợp chất </i>
<i>nitơ cũng có khả năng tiêu thụ oxy do bị oxy hóa chuyển thành nitrat.</i>

<i>Q trình oxy hóa nước thải sinh hoạt có thành phần tổng quát là C4H10O3N xảy </i>

<i>ra như sau:</i>

<i>C4H10O3N + 4,25O2 </i>→<i> 4CO2 + 3,5H2O + NH3</i>

<i>Khi đi vào các nguồn nước NH3 hoặc NH4+ bị vi khuẩn oxy hóa thành nitrit (NO2</i>

−<i>_{) và sau đó thành nitrat (NO}</i>

<i>3</i>−<i>):</i>

<i>NH4+ + 3/2O2 </i>

<i>Nitrosomonas</i>

    →

<i>_NO₂</i>−<i>_{+ 2H}+_{+ H}</i>
<i>2O</i>

<i>NO2</i>−<i> + ½ O2 </i>

<i>Nitrobacter</i>

    →

<i>_NO₃</i>−

<i>Do đó sự có mặt của các hợp chất nitơ trong nước sẽ làm tăng đáng kể và do đó </i>
<i>làm sai lệch giá trị BOD xác định được. Để khắc phục, khi xác định BOD, người ta </i>
<i>phải thêm chất ức chế các vi sinh vật tham gia q trình nitrat hóa nêu trên, để đảm </i>
<i>bảo chỉ có các hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học bị oxy hóa bởi sinh vật và </i>
<i>đóng góp vào kết quả xác định BOD.</i>

Ngồi các thơng số COD và BOD thường được dùng để đại diện cho lượng chất hữu
cơ trong nước và nước thải, người ta cịn sử dựng các thơng số sau:

−<i><b> Tổng cacbon hữu cơ (TOC</b></i>−<i><b>Total Organic Carbon): thường được xác định bằng </b></i>

cách định lượng CO2 tạo thành khi oxy hóa cacbon hữu cơ trong mẫu bằng các chất oxy hóa

mạnh (có thể kết hợp chất xúc tác, UV, siêu âm,…). Đơn vị biểu diễn: mg (C)/L.

−<i><b> Nhu cầu oxy lý thuyết (ThOD</b></i>−<i><b>Theoretical Oxygen Demand): là lượng oxy cần </b></i>

thiết để oxy hóa hồn tồn chất hữu cơ. ThOD được tính dựa theo phương trình phản ứng.
Đơn vị biểu diễn: mg (O2)/L.

</div>
<span class='text_page_counter'>(76)</span><div class='page_container' data-page=76>

oxy hóa một chất ở điều kiện nhiệt độ cao (900°C) với xúc tác thích hợp (thường là xúc tác
Pt). Nhiều chất khơng thể oxy được bằng tác nhân oxy hóa sử dụng trong phép xác định COD,
nhưng vẫn có thể bị oxy hóa trong điều kiện xác định TOD. Vì vậy, kết quả xác định TOD
cao hơn kết quả xác định COD. Đơn vị biểu diễn: mg (O2)/L.

<i><b>3.5.2.3. Dầu mỡ</b></i>

Dầu mỡ là chất khó tan trong nước nhưng tan được trong các dung mơi hữu cơ. Dầu
mỡ có thành phần hóa học rất phức tạp. Dầu thơ có chứa hàng ngàn phân tử khác nhau, nhưng

phần lớn là các hydrocacbon có số cacbon từ 4 đến 26. Trong dầu thơ cịn có các hợp chất lưu
huỳnh, nitơ, kim loại. Các loại dầu nhiên liệu sau tinh chế (dầu DO, FO) và một số sản phẩm
dầu mỡ khác còn chứa các chất độc như PAHs, PCBs,... Do đó, dầu mỡ thường có độc tính
cao và tương đối bền trong mơi trường nước. Độc tính và tác động của dầu mỡ đến hệ sinh
thái nước không giống nhau mà phụ thuộc vào loại dầu mỡ.

Hầu hết các loại động thực vật đều bị tác hại của dầu mỡ. Các loại động thực vật thủy
sinh dễ bị chết do dầu mỡ ngăn cản q trình hơ hấp, quang hợp và cung cấp năng lượng. Tuy
nhiên, một số loại tảo lại kém nhạy cảm với dầu mỡ, do đó trong điều kiện ơ nhiễm dầu mỡ,
nhiều loại tảo lại phát triển mạnh.

Giao thông thủy, khai thác và đặc biệt việc vận chuyển dầu thô là nguồn gây ô nhiễm
dầu mỡ chủ yếu đối với mơi trường nước.

<i><b>3.5.2.4. Các chất có màu</b></i>

Nước ngun chất khơng có màu, nhưng nước trong tự nhiên thường có màu do các
chất có mặt trong nước như:

− Các chất hữu cơ do xác thực vật bị phân hủy (các hợp chất humic)

− Sắt và mangan dạng keo hoặc dạng hịa tan

− Các chất thải cơng nghiệp (phẩm màu, crơm, tanin, lignin,...)

Màu thực của nước tạo ra do các chất hịa tan hoặc chất keo có trong nước. Màu biểu
kiến của nước (apparent color) do các chất rắn lơ lửng trong nước gây ra.

Ngồi các tác hại có thể có của các chất gây màu trong nước, nước có màu cịn được
xem là khơng đạt tiêu chuẩn về mặt cảm quan, gây trở ngại cho nhiều mục đích sử dụng khác

nhau.

<i><b>3.5.2.5. Các chất gây mùi vị</b></i>

Nhiều chất có thể gây mùi vị cho nước. Trong đó, nhiều chất có tác hại đến sức khỏe
con người cũng như gây các tác hại khác đến động thực vật và hệ sinh thái nước như:

− Các chất hữu cơ từ nước thải đô thị, nước thải công nghiệp

− Các sản phẩm của quá trình phân hủy xác động thực vật

− Dầu mỡ và các sản phẩm dầu mỏ,...

Cũng như các chất gây màu, các chất gây mùi vị có thể gây hại cho đời sống động
thực vật và làm giảm chất lượng nước về mặt cảm quan. Tuy nhiên, một số chất khống có
mặt trong nước tạo ra vị nước tự nhiên, không thể thiếu được trong nước uống sạch, do chúng
là nguồn cung cấp các chất vi lượng cần thiết cho cơ thể con người. Khi hàm lượng các chất
khoáng này thấp hoặc khơng có, nước uống sẽ trở nên rất nhạt nhẽo.

<i><b>3.5.2.6. Các vi sinh vật gây bệnh (pathogens)</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(77)</span><div class='page_container' data-page=77>

sinh sản. Một số các sinh vật gây bệnh có thể sống một thời gian khá dài trong nước và là
nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng. Các sinh vật này là vi khuẩn, vi rút, động vật đơn bào, giun
sán.

•<i><b> Vi khuẩn</b></i>

Vi khuẩn là các vi sinh vật đơn bào, có cấu tạo tế bào, nhưng chưa có cấu trúc nhân
phức tạp, thuộc nhóm prokaryotes và thường khơng màu. Vi khuẩn là dạng sống thấp nhất có
khả năng tự tổng hợp nguyên sinh chất từ môi trường xung quanh. Vi khuẩn thường có dạng

<i>que (bacilli), dạng hình cầu (cocci) và dạng hình phẩy (spirilla, vibrios, spirochetes). Các loại </i>
<i>vi khuẩn gây bệnh có trong nước thường gây các bệnh về đường ruột, như dịch tả (cholera, do </i>
<i>vi khuẩn Vibrio comma), bệnh thương hàn (typhoid, do vi khuẩn Salmonella typhosa),...</i>

•<i><b> Vi rút</b></i>

Vi rút là nhóm vi sinh vật chưa có cấu tạo tế bào, có kích thước rất bé, có thể cui qua
được màng lọc vi khuẩn. Cho đến nay, vi rút là cấu trúc sinh học nhỏ nhất được biết đến, chỉ
có thể thấy được vi rút qua kính hiển vi điện tử. Vi rút có mang đầy đủ thơng tin về gen cần
thiết giúp cho quá trình sinh sản và là những vật ký sinh cần phải sống bám vào tế bào sinh
vật chủ (từ vi khuẩn đén tế bào động vật, thực vật) . Vi rút có trong nước có thể gây các bệnh
có liên quan đến sự rối loạn hệ thần kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan,... Thơng
thường khử trùng bằng các q trình khác nhau trong giai đoạn xử lý nước có thể diệt được vi
rút. Nhưng hiệu quả cụ thể của quá trình khử trùng chưa được đánh giá đúng mức đối với vi
rút, do kích thước vi rút quá nhỏ và chưa có phương pháp kiểm tra nhanh để phân tích.

•<i><b> Động vật đơn bào (protozoa)</b></i>

Động vật đơn bào là dạng động vật sống nhỏ nhất, cơ thể có cấu tạo đơn bào nhưng có
chức năng hoạt động phức tạp hơn vi khuẩn và vi rút. Động vật đơn bào có thể sống độc lập
hoặc ký sinh, có thể thuộc loại gây bệnh hoặc khơng, có loại có kích thước rất nhỏ, nhưng
cũng có loại kích thước lớn nhìn thấy được. Các loại động vật đơn bào dễ dàng thích nghi với
điều kiện bên ngồi nên chúng tồn tại rất phổ biến trong nước tự nhiên, nhưng chỉ có một số ít
thuộc loại sinh vật gây bệnh.

Trong điều kiện môi trường không thuận lợi, các loại động vật đơn bào thường tạo lớp
<i>vỏ kén bao bọc (cyst), rất khó tiêu diệt trong quá trình khử trùng. Vì vậy, thơng thường trong </i>
q trình xử lý nước sinh hoạt cần có cơng đoạn lọc để loại bỏ các động vật đơn bào ở dạng
vỏ kén này.

•<i><b> Giun sán (helminths) </b></i>

Giun sán là loại sinh vật ký sinh có vịng đời gắn liền với hai hay nhiều động vật chủ,
con người có thể là một trong số các vật chủ này. Chất thải của người và động vật là nguồn
đưa giun sán vào nước. Nước là môi trường vận chuyển giun sán quan trọng. Tuy nhiên, các
phương pháp xử lý nước hiện nay tiêu diệt giun sán rất hiệu quả. Người thường tiếp xúc với
các loại nước chưa xử lý có thể có nguy cơ nhiễm giun sán.

<i><b>Các sinh vật chỉ thị cho sinh vật gây bệnh</b></i>

Việc phân tích nước để phát hiện toàn bộ các sinh vật gây bệnh thường rất mất thời
gian và công sức. Thông thường, người ta chỉ thực hiện một phép kiểm nghiệm cụ thể nào đó
để xác định sự có mặt của một sinh vật gây bệnh xác định khi có lý do để nghi ngờ về sự có
mặt của chúng trong nguồn nước. Khi cần kiểm tra thường kỳ chất lượng nước, người ta sử
dụng các sinh vật chỉ thị.

Các sinh vật chỉ thị là các sinh vật mà sự hiện diện của chúng biểu thị cho thấy nước
đang bị ô nhiễm các sinh vật gây bệnh, đồng thời phản ảnh sơ bộ bản chất và mức độ ô nhiễm.

</div>
<span class='text_page_counter'>(78)</span><div class='page_container' data-page=78>

(2) luôn luôn có mặt khi có mặt sinh vật gây bệnh

(3) ln ln khơng có mặt khi khơng có mặt sinh vật gây bệnh

(4) có thể xác định được dễ dàng thơng qua các phép kiểm nghiệm, không bị ảnh
hưởng cản trở do sự có mặt của các sinh vật khác trong nước

(5) khơng phải là sinh vật gây bệnh, do đó khơng có hại cho kiểm nghiệm viên.

Trong thực tế, hầu như khơng thể tìm được sinh vật chỉ thị nào hội đủ các điều kiện
nêu trên.

Hầu hết các sinh vật gây bệnh có trong mặt nước thường xuất phát từ nguồn gốc phân
người và động vật. Do đó, bất kỳ sinh vật nào có mặt trong đường ruột của người và động vật
<i>và thỏa mãn các điều kiện nêu trên đều có thể dùng làm sinh vật chỉ thị. Tổng coliforms (total </i>
<i>coliforms), fecal coliforms, fecal streptococci, và clostridium perfringens, thường là các sinh </i>
vật chỉ thị được dùng để phát hiện sự ô nhiễm phân của nước. Trong số đó, nhóm tổng
<i>coliform (total coliform group) bao gồm Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, </i>
<i>Citrobacter fruendii,... thường được sử dụng nhất. </i>

Total coliforms thường được dùng để đánh giá khả năng bị ô nhiễm phân của nước
uống. Fecal coliforms được dùng với các loại nước sông suối bị ô nhiễm, nước cống, nước hồ
<i>bơi,... Ở các nước vùng ôn đới Escherichia coli (E. coli) là loại chiếm ưu thế trong đường ruột </i>
người, trong lúc đó ở các nước vùng nhiệt đới E. coli không phải là loại vi khuẩn chủ yếu
trong ruột người. Vì vậy, total coliform là test thường được dùng để phát hiện khả năng ô
nhiễm phân các nguồn nước ở vùng này.

<i>Fecal streptococci, cũng là loại vi khuẩn đường ruột, nhưng có nhiều trong động vật </i>
<i>hơn ở người. Do đó, tỷ số của Fecal coliforms và Fecal streptococci (FC/FS) có thể cho biết </i>
nước đang bị ô nhiễm phân người hay phân động vật. Khi tỷ số này lớn hơn hoặc bằng 4,0,
nước được xem là bị ô nhiễm phân người. Khi tỷ số này nhỏ hơn 0,7, thì nước được xem là bị
ô nhiễm phân động vật.

Sinh vật (vi khuẩn) chỉ thị thường được xác định bằng 2 cách, phương pháp lọc màng
(membrane filter, hay còn gọi là phương pháp MF, kết quả biểu diễn bằng số vi khuẩn/100
mL) và phương pháp MPN (Most Probable Number, hay còn gọi là phương pháp lên men ống
nghiệm, kết quả biểu diễn bằng số MPN/100 mL).

<b>3.5.3. Các yêu cầu về chất lượng nước </b>−<b> Tiêu chuẩn chất lượng nước</b>

Yêu cầu về chất lượng nước thay đổi tùy theo mục đích sử dụng nước. Một loại nước

có thể khơng đạt u cầu cho mục đích sử dụng này nhưng vẫn có thể đạt yêu cầu cho mục
đích sử dụng khác.

Khi khơng có nước có chất lượng tốt để sử dụng thì người ta buộc phải chấp nhận sử
dụng loại nước có chất lượng kém hơn yêu cầu.

Các tổ chức quốc tế, các quốc gia hoặc các cơ quan có thẩm quyền thường phải ban
<i>hành tiêu chuẩn chất lượng nước (water quality standards), đó là các yêu cầu về chất lượng </i>
nước mang tính pháp lý.

Ở Việt Nam, Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường đã ban hành tiêu chuẩn chất
lượng cho nước mặt, nước ngầm, nước biển ven bờ, nước thải.

Tiêu chuẩn chất lượng nước cho các mục đích sử dụng khác như nước sử dụng cho
mục đích ni trồng thủy sản, nước tưới tiêu nông nghiệp, nước uống,... do các Bộ, Ngành
ban hành cụ thể theo chức năng riêng.

</div>
<span class='text_page_counter'>(79)</span><div class='page_container' data-page=79>

<b>trong nước mặt (TCVN 5942</b>−<b>1995)</b>

<b>TT</b> <b>Thông số</b> <b>Đơn vị</b> <b>Giá trị giới hạn</b>

<b>A</b> <b>B</b>

1 pH − 6 − 8,5 5,5 − 9

2 BOD5 (20oC) mg/l < 4 < 25

3 COD mg/l < 10 < 35

4 Oxy hòa tan mg/l ≥ 6 ≥ 2

5 Chất rắn lơ lửng mg/l 20 80

6 Asen mg/l 0,05 0,1

7 Bari mg/l 1 4

8 Cadmi mg/l 0,01 0,02

9 Chì mg/l 0,05 0,1

10 Crom (VI) mg/l 0,05 0,05

11 Crom (III) mg/l 0,1 1

12 Đồng mg/l 0,1 1

13 Kẽm mg/l 1 2

14 Mangan mg/l 0,1 0,8

15 Niken mg/l 0,1 1

16 Sắt mg/l 1 2

17 Thủy ngân mg/l 0,001 0,002

18 Thiếc mg/l 1 2

19 Amoniăc (tính theo N) mg/l 0,05 1

20 Florua mg/l 1 1,5

21 Nitrat (tính theo N) mg/l 10 15

22 Nitrit (tính theo N) mg/l 0,01 0,05

23 Xianua mg/l 0,01 0,05

24 Phenola (tổng số) mg/l 0,001 0,02

25 Dầu, mỡ mg/l không 0,3

26 Chất tẩy rửa mg/l 0,5 0,5

27 Coliform MPN/100 ml 5,000 10,000

28 Tổng hóa chất bảo vệ thực vật (trừ DDT) mg/l 0,15 0,15

29 DDT mg/l 0,01 0,01

30 Tổng hoạt động phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1

31 Tổng hoạt động phóng xạ β Bq/l 1,0 1,0

<i>Chú thích:</i> − Cột A áp dụng đối với nước mặt có thể dùng làm nguồn cấp nước sinh hoạt (nhưng
phải qua quá trình xử lý theo quy định).

− Cột B áp dụng đối với nước mặt dùng cho các mục đích khác. Nước dùng
cho nơng nghiệp và ni trồng thủy sản có quy định riêng.

</div>
<span class='text_page_counter'>(80)</span><div class='page_container' data-page=80>

<b>trong nước thải công nghiệp (TCVN 5945 -1995)</b>

<b>TT</b> <b>Thông số</b> <b>Đơn vị</b> <b>Giá trị giới hạn</b>

<b>A</b> <b>B</b> <b>C</b>

1 Nhiệt độ o_C ₄₀ ₄₀ ₄₅

2 pH − 6 ÷ 9 5.5 ÷ 9 5 ÷ 9

3 BOD5 (20oC) mg/l 20 50 100

4 COD mg/l 50 100 400

5 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 200

6 Asen mg/l 0,01 0,2 0,5

7 Cadmi mg/l 0,01 0,02

8 Chì mg/l 0,1 0,5 1

9 Clo dư mg/l 1 2 2

10 Crom (VI) mg/l 0,05 0,1 0,5

11 Crom (III) mg/l 0,2 1 2

12 Đồng mg/l 0,2 1 5

13 Kẽm mg/l 1 2 5

14 Mangan mg/l 0,2 1 5

15 Niken mg/l 0,2 1 2

16 Sắt mg/l 1 5 10

17 Thủy ngân mg/l 0,005 0,005 0,01

18 Thiếc mg/l 0,2 1 5

19 Amoniac (tính theo N) mg/l 0,1 1 10

20 Tổng nitơ mg/l 30 60 60

21 Florua mg/l 1 2 5

22 Xianua mg/l 0,05 0,1 0,2

23 Sulfua mg/l 0,2 0,5 1

24 Phenol mg/l 0,001 0,05 1

25 Dầu mỡ khoáng mg/l ND 1 5

26 Dầu động thực vật mg/l 5 10 30

27 Phot pho hữu cơ mg/l 0,2 0,5 1

28 Phot pho tổng số mg/l 4 6 8

29 Tricloetylen mg/l 0,05 0,3 0,3

30 Tetracloetylen mg/l 0,02 0,1 0,1

31 Coliform MPN/100 ml 5000 10000 −

32 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1

33 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1,0 1,0

<i>Chú thích:</i> − Nước thải cơng nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất thành phần bằng
hoặc nhỏ hơn giá trị quy định trong cột A có thể đổ vào các vực nước dùng làm nguồn
cấp nước cho sinh hoạt.

− Nước thải cơng nghiệp có giá trị các thơng số và nồng độ các chất thành
phần bằng hoặc nhỏ hơn giá trị quy định trong cột B chỉ được đổ vào các vực nước
dùng cho các mục đích giao thơng thủy, tưới tiêu, bơi lội, nuôi thủy sản, trồng trọt ...

</div>
<span class='text_page_counter'>(81)</span><div class='page_container' data-page=81>

loại nước sau:

−<i> Nước sông, suối, hồ, biển ven bờ (in-stream quality). Tiêu chuẩn chất lượng này </i>
phải đảm bảo duy trì được về mặt pháp lý chất lượng nước sao cho nước đủ an tồn cho mục
đích đánh bắt cá, bơi lội và chỉ cần một vài công đoạn xử lý đơn giản là có thể cấp được cho
sinh hoạt.

−<i> Nước uống. Tiêu chuẩn chất lượng nước uống phải đảm bảo nước không những đạt </i>
các tiểu chuẩn về cảm quan, như khơng màu, khơng mùi vị lạ, mà cịn phải an toàn cho người

sử dụng. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã ban hành hướng dẫn về tiêu chuẩn chất lượng
nước uống (1984, 1993), nhiều quốc gia dựa vào hướng dẫn này để ban hành tiêu chuẩn chất
lượng nước uống riêng cho nước mình.

−<i> Nước thải. Tiêu chuẩn chất lượng nước thải quy định nồng độ tối đa cho phép của </i>
các tác nhân ô nhiễm trong nước thải khi thải vào môi trường. Tùy theo đặc trưng riêng (lưu
lượng, khả năng tự làm sạch, mục đích sử dụng,...) của nguồn nhận thải (sơng, suối, hồ,
biển,...), chính quyền địa phương cịn có các tiêu chuẩn quy định riêng thích hợp, nhằm bảo
đảm chất lượng nước của các nguồn nhận thải đạt các yêu cầu của chất lượng nước sông, suối,
hồ, nước biển ven bờ đã nêu trên.

Các tiêu chuẩn chất lượng nước sông, suối, hồ, nước biển ven bờ, nước uống, nước
thải đều có liên quan mật thiết với nhau.

Các tiêu chuẩn chất lượng nước nêu trên thường xuyên được thay đổi theo chiều
hướng ngày càng khắt khe hơn dựa vào kết quả các nghiên cứu về độc học, y học, thành tựu
mới trong lĩnh vực phân tích hóa học, phân tích sinh học, khả năng kinh tế − kỹ thuật, phương
pháp xử lý nước và nước thải,... nhằm mục đích đảm bảo an tồn cho sức khỏe con người và
hệ sinh thái mơi trường nước nói riêng cũng như hệ sinh thái tự nhiên nói chung.

<b>3.6. Xử lý nước thải</b>

Nguồn gây ô nhiễm môi trường nước quan trọng nhất là nước thải. Nước thải sinh
hoạt và nước thải công nghiệp đều chứa các tác nhân độc hại gây suy thối chất lượng nước
sơng, hồ, nước ngầm. Vì vậy, việc xử lý nước thải trước khi thải vào môi trường là công việc
tối cần thiết để bảo vệ tài nguyên nước nói riêng và mơi trường nói chung. Có thể nói hầu hết
các quốc gia đều có những quy định cụ thể về nồng độ tối đa cho phép của các tác nhân gây ô
nhiễm trong nước thải khi thải vào môi trường. Tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường, TCVN
5945−1995, chính là tiêu chuẩn về nước thải của Việt Nam.

<b>3.6.1. Các phương pháp sinh học để xử lý nước thải</b>

Hầu hết các chất hữu cơ trong nước thải có thể trở thành thức ăn cho vi sinh vật phát
triển. Đây là cơ sở của phương pháp sinh học để xử lý nước thải. Các phương pháp sinh học
thường được sử dụng để xử lý các loại nước thải chứa nhiều chất hữu cơ, như nước thải sinh
hoạt, nước thải công nghiệp thực phẩm, công nghiệp thủy sản, chế biến sản xuất giấy,...

Các vi sinh vật có thể thuộc loại hiếu khí (cần có oxy tự do để hoạt động, aerobic), loại
<i>kỵ khí (khơng cần oxy tự do để hoạt động, anaerobic), loại tùy nghi (có thể phát triển khi có </i>
<i>hoặc khơng có oxy tự do, facultative). Loại vi sinh vật sử dụng oxy liên kết (ví dụ oxy trong </i>
NO3−<i>,...) để phát triển, thường được gọi là vi sinh vật thiếu khí (anoxic).</i>

Trong các q trình xử lý sinh học, vi sinh vật có thể phát triển ở dạng lơ lửng trong
dung dịch hoặc phát triển trên các vật bám (giá thể).

</div>
<span class='text_page_counter'>(82)</span><div class='page_container' data-page=82>

<i><b>3.6.1.1. Các phương pháp hiếu khí</b></i>

Trong q trình xử lý hiếu khí, các vi khuẩn hiếu khí dị dưỡng (lấy cacbon từ các hợp
chất hữu cơ) oxy hóa khoảng 1/3 các hợp chất hữu cơ tan hoặc dạng keo trong nước thành các
sản phẩm cuối đơn giản (CO2 + H2O) và chuyển hóa 2/3 lượng chất hữu cơ còn lại thành tế

bào vi sinh vật mới, phần này có thể loại bỏ ra khỏi nước thải bằng cách lắng. Q trình này
có thể biểu diễn bằng các phương trình phản ứng sau [12]:

Chất hữu cơ + O2  CO2 + H2O + tế bào mới

Trong điều kiện hiếu khí, vi khuẩn tự dưỡng (lấy cacbon từ các hợp chất vơ cơ) có thể
chuyển các hợp chất hữu cơ có chứa nitơ thành nitrat qua các phản ứng sau:

Chất hữu cơ chứa N  NH3 (phân hủy)

NH3 + O2       →<i>Vi khuân nitrat hóa</i> NO2−     →<i>Nitrat hóa</i> NO3−

Nitrat tạo thành khơng thể chuyển hóa thành dạng khác, trừ khi mơi trường chuyển
sang điều kiện thiếu khí (chỉ có oxy liên kết trong hệ), lúc này vi khuẩn dị dưỡng sẽ chuyển
NO3− tạo thành N2:

NO3−        →<i>Vi khuân denitrat hóa</i> NO2−  N2 (đề nitrat hóa)

cũng trong điều kiện thiếu khí, SO42− bị khử thành khí H2S có mùi thối:

SO42−       →<i>Vi khuân khu sunfat</i> H2S

Theo phương pháp hiếu khí, một số kỹ thuật sau đây thường được sử dụng:

•<i><b> Kỹ thuật bùn hoạt hóa (activated sludge process)</b></i>

Đây là kỹ thuật được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải đô thị và nước thải công
nghiệp thực phẩm. Nước thải sau khi thu gom và sàng lọc sơ bộ để loại các chất rắn lơ lửng
được đưa vào bể xử lý. Trong bể xử lý, vi khuẩn hiếu khí được duy trì ở dạng lơ lửng trong
nước thải nhờ hệ thống cánh khuấy có thể có kết hợp sục khơng khí. Sinh khối tạo ra trong
<i>quá trình xử lý (tế bào vi sinh vật sống và đã chết) được gọi là bùn hoạt hóa (cịn gọi là bùn </i>
<i>hoạt tính). Để duy trì mật độ vi khuẩn cao trong bể xử lý, một phần bùn hoạt hóa từ bể lắng </i>
<i>được đưa ngược lại vào bể xử lý (bùn hồi lưu). Phần bùn thải cịn lại được làm khơ (tách </i>
nước) và tiêu hủy bằng nhiều biện pháp khác nhau. Quá trình này có thể loại dến 90% BOD,
40% nitơ và 60 ÷ 90% coliform.

<b>Hình 3.13. Sơ đồ hệ xử lý nước thải theo kỹ thuật bùn hoạt hóa</b>

Nước thải

Cặn thơ Khơng khí Khuấy

Nước thải
đã xử lý

Bùn hoạt
hóa hồi lưu

<b>Hệ nén bùn</b>

<b>Phân hủy kỵ khí</b>

Bùn đã phân hủy

<b>Sàng lọc sơ bộ, </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(83)</span><div class='page_container' data-page=83>

•<i><b> Kỹ thuật màng mỏng cố định (fixed film process)</b></i>

Trong kỹ thuật này, nước thải được tiếp xúc với vi sinh vật bám vào các giá thể bằng
<i>đá, chất dẻo, cát, gốm, sứ, gỗ,... Hệ lọc nhỏ giọt (lọc sinh học, trickling filter) được sử dụng </i>
phổ biến hiện nay để xử lý các chất hữu cơ trong nước thải, là một ví dụ về kỹ thuật màng
mỏng cố định.

Trong hệ lọc nhỏ giọt, nước thải được phun từ bên trên tháp, lần lượt chảy qua các vật
liệu xốp rỗng đặt cách nhau thành từng lớp trong tháp. Vi sinh vật hiếu khí phát triển trên bề
<i>mặt các lớp vật liệu nói trên (gọi là màng sinh học) tiếp xúc với nước thải và phân hủy các </i>
chất hữu cơ trong nước thải theo cơ chế phân hủy hiếu khí.

<b>Hình 3.14. Bể lọc nhỏ giọt để xử lý nước thải đơ thị [18]</b>

<i><b>3.6.1.2. Các phương pháp kỵ khí</b></i>

Trong q trình xử lý kỵ khí, hai nhóm vi khuẩn kỵ khí dị dưỡng tham gia vào 2 giai
đoạn phân hủy để phân hủy trên 90% chất hữu cơ trong nước thải thành các sản phẩm trung
gian (thường là các axít hữu cơ và rượu), sau đó thành mêtan và cacbonic.

Chất hữu cơ _{     →}<i>vi khuân tao axit</i> _{Hợp chất trung gian + CO}

2 + H2S + H2O

Các axít hữu cơ _{     →}<i>vi khuân mêtan</i> _CH

4 + CO2

So với phân hủy hiếu khí, phân hủy kỵ khí có các ưu điểm sau:

− Tạo ra sản phẩm mêtan, có thể dùng làm nhiên liệu

− Tạo ra ít bùn thải (chỉ bằng 10% so với xử lý hiếu khí).

Theo phương pháp kỵ khí một số kỹ thuật sau thường được sử dụng:

•<i><b> Bể phân hủy kỵ khí (anaerobic digestion)</b></i>

Bể phân hủy kỵ khí là một trong các phương pháp được sử dụng sớm nhất để xử lý bùn
thải của quá trình xử lý sinh học. Trong bể phân hủy kỵ khí xảy ra sự phân hủy khơng những
các hợp chất hữu cơ mà cả các hợp chất vô cơ. Ngày nay phương pháp này vẫn được sử dụng
rất hiệu quả để xử lý các loại bùn thải cũng như một số loại chất thải công nghiệp khác.

</div>
<span class='text_page_counter'>(84)</span><div class='page_container' data-page=84>

•<i><b> Kỹ thuật UASB (upflow anaerobic sludge </b></i>−<i><b> blanket)</b></i>

Trong kỹ thuật UASB, nước thải cần xử lý được đưa vào bể xử lý kỵ khí từ phía đáy.
Trong bể, dòng nước thải đi lên và gặp một lớp các hạt bùn tạo thành do quá trình sinh học
trong bể và được xử lý, đồng thời sinh ra các khí như CH4, CO2,... Khí sinh ra tạo thành dòng

đối lưu trong bể, giúp tạo thành lớp các hạt bùn sinh học. Một phần khí sinh ra bám vào các
hạt bùn, làm chúng nổi lên đỉnh bể, tại đây các hạt bùn sẽ va chạm với phểu thu khí lắp đặt ở
đỉnh bể làm bọt khí tách khỏi hạt bùn. Hạt bùn đã tách khỏi bọt khí lại chìm xuống. Bọt khí
tách ra được thu vào hệ thu khí của bể xử lý. Tốc độ đưa nước thải vào bể xử lý được khống
chế thích hợp để duy trì trạng thái lơ lửng của lớp hạt bùn sinh học trong bể.

<b>Hình 3.15. Sơ đồ hệ thống UASB</b>

<i><b>3.6.1.3. Một số phương pháp xử lý sinh học thơng dụng khác</b></i>
•<i><b> Ao tùy nghi (facultative ponds)</b></i>

Ao tùy nghi thường được dùng để xử lý nước thải đô thị. Nước thải được dẫn vào các
ao có độ sâu nhỏ, từ 1 đến 2 m. Tùy theo độ sâu mức nước thải trong ao, có thể có q trình
phân hủy hiếu khí, tùy nghi và kỵ khí xảy ra trong ao. Ở lớp nước trên mặt, do được tiếp xúc
với khơng khí nên DO cao, ở đó xảy ra q trình hiếu khí chuyển hóa các chất hữu cơ thành
CO2. Trong tầng nước mặt tảo đóng vai trị hỗ trợ đáng kể cho quá trình phân hủy chất hữu cơ

do cung cấp thêm DO cho nước qua quá trình quang hợp. Ngược lại, ở tầng đáy q trình
phân hủy kỵ khí lại xảy ra chủ yếu (Hình 3.16).

Mặc dù ao tùy nghi đơn giản, hoạt động không cần nhiều công lao động chun mơn
để vận hành, song nó cũng có nhiều điểm yếu. Tảo phát triển trong ao bên cạnh vai trị tích
cực đã nêu trên, lại rất khó loại khỏi nước sau khi xử lý, thậm chí cịn làm tăng BOD của
nước hơn nhiều so với phần BOD của các chất hữu cơ đã được xử lý trong ao. Hiệu quả xử lý

của ao tùy nghi phụ thuộc mạnh vào điều kiện khí hậu, thời tiết, đặc biệt đối với các nước
vùng ôn đới vào mùa Đơng. Diện tích để xây dựng ao lớn, khơng phù hợp với các vùng có
mật độ dân cư cao.

•<i><b> Kỹ thuật đất ngập nước (wetland)</b></i>

Các vùng đất ngập nước tự nhiên hay nhân tạo, như các vùng đầm lầy, là mơi trường
thích hợp cho q trình sa lắng cũng như hoạt động của vi khuẩn để xử lý loại nước thải đã
qua một số công đoạn xử lý trước (tải lượng chất ô nhiễm không quá cao). Các loại thực vật
<i>thủy sinh như bèo Nhật Bản, cỏ đi chồn (cattail),... tham gia vào q trình xử lý làm sạch </i>

Nước thải vào

Nước thải đã xử lý
Khí thốt ra

vào hệ thu khí

</div>
<span class='text_page_counter'>(85)</span><div class='page_container' data-page=85>

nước thải do bản thân thực vật hấp thụ bớt các chất dinh dưỡng (N, P) trong nước, thân và rễ
của chúng là giá thể rất tốt cho vi sinh vật phát triển và phân hủy chất ô nhiễm hữu cơ trong
nước thải. Người ta cịn có thể ni một số số loại cá ăn tạp trong vùng ngập nước để tận
dụng nguồn thực vật phát triển, xem đây là một biện pháp hỗ trợ cho hiệu quả xử lý nước thải
của vùng đất ngập nước.

<b>Hình 3.16. Sơ đồ biểu diễn hoạt động của ao tùy nghi [11]</b>

<b>3.6.2. Các phương pháp cơ lý </b>−<b> hóa học để xử lý nước thải</b>

Có 4 phương pháp cơ lý − hóa học thường được dùng để xử lý nước thải:

− Phương pháp lắng và keo tụ

− Phương pháp hấp phụ

− Phương pháp trung hịa

− Phương pháp dùng chất oxy hóa

<i><b>3.6.2.1. Phương pháp lắng và keo tụ</b></i>

Nước thải được đưa vào các bể chứa để lắng các chất rắn. Thông thường các chất rắn
lơ lửng lắng rất chậm hoặc khó lắng. Để tăng tốc độ lắng, người ta thường dùng các chất gây
keo tụ như:

− Al2(SO4)3.nH2O (n = 13 ÷ 18)
− Hỗn hợp Na2CO3 + Al2(SO4)3

Tảo

CO₂, NO₃, PO₄, SO₄
O₂

Vi khuẩn
hiếu khí

Gió Ánh sáng Mặt trời CO₂

Axít hữu cơ và
các sản phẩm khử khác của

C, N, P, S

Tầng bùn

Lớp chống thấm
Sinh

khối
Sinh khối

<i>V</i>

<i>ùng</i>

<i> tùy ng</i>

<i>hi</i>

<i>S</i>

<i>ự</i>

<i> ch</i>

<i>uyể</i>

<i>n đ</i>

<i>ổi g</i>

<i>iữa </i>

<i>điều kiện </i>

<i>hiếu khí </i>

<i>và</i>

<i> kỵ khí ph</i>

<i>ụ </i>

<i>thu</i>

<i>ộc và</i>

<i>o đ</i>

<i>iều </i>

<i>ki</i>

<i>ện kh</i>

<i>í </i>

<i>hậu </i>

<i>và tải lư</i>

<i>ợng</i>

<i> nước thải</i>

<i>V</i>

<i>ùng</i>

<i> kỵ khí</i>

<i>Vùn</i>

<i>g </i>

<i>hiếu khí</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(86)</span><div class='page_container' data-page=86>

− FeSO4.7H2O
− Ca(OH)2
− NaAlO2,…

<i><b>3.6.2.2. Phương pháp hấp phụ</b></i>

Phương pháp hấp phụ dựa trên ngun tắc các chất ơ nhiễm tan trong nước có thể bị
<i>hấp phụ trên bề mặt một số chất rắn (chất hấp phụ). Các chất hấp phụ thường dùng là than </i>
hoạt tính dạng hạt hay dạng bột, than bùn sấy khơ, đất sét hoạt hóa.

Các chất hữu cơ, chất màu, kim loại nặng dễ bị hấp phụ. Lượng chất hấp phụ sử dụng
tùy thuộc vào khả năng hấp phụ của từng chất và hàm lượng chất cần hấp phụ trong nước.
Trong nhiều trường hợp người ta còn lợi dụng khả năng hấp phụ của sắt (III) hydroxit hoặc
nhơm hydroxit tạo thành trong q trình keo tụ để xử lý loại kim loại nặng và các chất ô

nhiễm hữu cơ độc hại trong nước.

<i><b>3.6.2.3. Phương pháp trung hịa</b></i>

Nước thải có độ axít cao cần cho qua bể chứa vật liệu lọc có tính kiềm như vôi, đá vôi,
đôlômit, hoặc dùng nước vôi, dung dịch kiềm (NaOH, Na2CO3) để trung hịa.

Nước thải có tính kiềm, dùng axít lỗng để trung hịa.

Trước khi trung hịa cần chuẩn bị và tính tốn lượng hóa chất sao cho sau khi trung
hịa pH của mơi trường đạt được giá trị mong muốn.

<i><b>3.6.2.4. Phương pháp oxy hóa</b></i>

Nhiều tác nhân ơ nhiễm độc hại trong nước thải có thể được xử lý bằng cách thêm các
chất oxy hóa mạnh vào nước. Ví dụ, nhiều chất hữu cơ bị oxy hóa bởi oxy khơng khí, Cl2, O3,

H2O2,… phân hủy thành các chất hữu cơ đơn giản và ít độc hại hơn.

Q trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải có thể được thực hiện ở nhiệt độ
thường, hoặc ở nhiệt độ cao. Trong nhiều trường hợp người ta còn sử dụng áp suất cao để
nâng nhiệt độ xử lý lên trên 300°C.

Các tác nhân oxy hóa hóa học thường được sử dụng kết hợp với các chất xúc tác, tia
UV, vi sóng, siêu âm,... để nâng cao hiệu quả oxy hóa chất hữu cơ.

</div>
<span class='text_page_counter'>(87)</span><div class='page_container' data-page=87>

<b>ĐỊA QUYỂN VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐẤT</b>

<b>4.1. Khái niệm về đất </b>

Đất là một lớp mỏng khoáng vật trên bề mặt Trái đất đã bị phong hóa kết hợp với

thành phần hữu cơ. Thực vật phát triển trên đất, vì vậy đất là một trong những yếu tố căn bản
đối với nông nghiệp. Với con người và hầu hết các sinh vật trên cạn, đất là thành phần tối
quan trọng của địa quyển. Mặc dù chỉ là một lớp rất mỏng so với kích thước của Trái đất,
song đất lại là mơi trường sản sinh ra lương thực, thực phẩm cho hầu hết các dạng sinh vật.

Bên cạnh vai trò sản xuất lương thực thực phẩm, đất còn là nơi tiếp nhận một lượng
lớn các chất gây ô nhiễm. Một số chất được con người đưa vào đất như phân bón, hóa chất
bảo vệ thực vật,… cũng góp phần làm ơ nhiễm mơi trường đất, nước và khơng khí.

Vì vậy, có thể nói đất là khâu quan trọng trong chu trình hóa học mơi trường.

Đất được tạo thành do sự phong hóa đá gốc, đây là một q trình tự nhiên bao gồm
các quá trình địa chất, thủy văn và sinh học kết hợp lại. Đất xốp và phân thành các tầng theo
độ sâu. Sự phân tầng này là sản phẩm của quá trình thấm nước xuống đất, quá trình sinh học
bao gồm sự tạo thành và phân hủy sinh khối.

Có thể nói rằng đất là vật thể thiên nhiên được tạo thành nhờ sự kết hợp của sáu yếu tố
là đá, sinh vật (gồm động vật và thực vật), khí hậu, địa hình, nước và thời gian. Các loại đá cấu
tạo nên vỏ Trái đất, dưới tác dụng của khí hậu, địa hình, nước, sinh vật, trải qua một thời gian
lâu dài, dần dần bị phá hủy, vụn ra thành đất. Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng khi có lồi người,
thì con người là yếu tố đặc biệt quan trọng tác động đến sự hình thành và thối hóa của đất.

Đất là một hệ mở, hệ này thường xuyên trao đổi chất và năng lượng với khí quyển,
thủy quyển và sinh quyển.

Trên quan điểm sinh thái học và môi trường, có thể xem đất là một cơ thể sống vì
trong nó có nhiều sinh vật khác như: vi khuẩn, nấm, tảo, thực vật, động vật. Do đó, đất cũng
tuân thủ các quy luật sống: phát sinh, phát triển, thối hóa và già cỗi.

Thực tế con người chỉ quan tâm tới vỏ ngồi Trái đất có độ sâu khoảng 16 km.

<b>4.2. Bản chất và thành phần của đất</b>

Đất là hỗn hợp các chất khoáng, chất hữu cơ và nước, có khả năng duy trì sự sống cho
thực vật trên bề mặt Trái đất. Trong đất có chứa khơng khí, nước và chất rắn.

Chất rắn là thành phần chủ yếu của đất, chiếm gần 100% khối lượng đất và chia thành
hai loại: chất rắn vô cơ và chất rắn hữu cơ.

Đất canh tác khơ thường có chứa khoảng 5% chất hữu cơ và 95% chất vô cơ. Một số
loại đất, như đất than bùn có thể chứa đến 95% chất hữu cơ. Một số loại đất khác chỉ chứa
khoảng 1% chất hữu cơ.

Hợp phần hữu cơ của đất chứa:

− Sản phẩm phân hủy ở các giai đoạn khác nhau của sinh khối động thực vật,

− Vi khuẩn, nấm mốc và động vật như côn trùng, giun đất,…

Thông thường đất phân bố thành các tầng theo độ sâu. Các tầng đất được hình thành
do các sự tương tác phức tạp giữa các quá trình xảy ra trong suốt q trình phong hóa. Nước
mưa thấm qua đất kéo theo các chất tan và các hạt keo rắn xuống các tầng khác bên dưới và
tích tụ lại. Các q trình sinh học, ví dụ sự phân hủy sinh khối thực vật dưới tác dụng của vi
sinh vật tạo ra CO2, các axit hữu cơ, các hợp chất tạo phức. Sau đó, các chất này bị nước mưa

</div>
<span class='text_page_counter'>(88)</span><div class='page_container' data-page=88>

Tầng đất trên cùng dày khoảng vài đến vài chục centimet, được gọi là tầng A, hay còn
gọi là tầng đất mặt. Đây là lớp đất chứa nhiều chất hữu cơ nhất và cũng là vùng đất có vi sinh
vật hoạt động mạnh nhất. Ion kim loại và các hạt sét trong tầng A rất dễ bị cuốn theo nước.
Tầng đất tiếp theo được gọi là tầng B, hay tầng đất cái. Tầng này tiếp nhận chất hữu cơ, các
loại muối, hạt sét từ tầng đất mặt. Tầng C được tạo thành từ đá gốc đã phong hóa (sản phẩm
từ đó hình thành đất).

<b>Hình 4.1. Các tầng đất</b>

Có nhiều loại đất có đặc tính khác nhau, do đó có thể sử dụng các loại đất vào các mục
đích sử dụng riêng, ví dụ đất canh tác, đất làm đường, đất làm bãi chôn lấp. Loại đá gốc từ đó
tạo thành đất quyết định thành phần và tính chất chính của đất tạo thành.

<b>4.2.1. Các thành phần vô cơ của đất</b>

Các chất rắn vô cơ là thành phần chủ yếu của đất, chiếm 97 - 98% đất khơ [14]. Thành
phần các ngun tố hóa học có mặt trong đất được trình bày trong Bảng 4.1. Năm nguyên tố
cuốí bảng là H, C, S, P và N rất cần cho cây trồng, các nguyên tố này chứa trong đá ít hơn
trong đất. Cacbon trong đất nhiều hơn trong đá đến 20 lần, nitơ gấp 10 lần, chính vì vậy mà
đất trồng ni sống được cây.

Ion oxalat, tạo thành do q trình đồng hóa của nấm mốc, tồn tại trong đất dưới dạng
muối canxi; nước trong đất chứa ion oxalat hòa tan được một số khống, do đó thúc đẩy q
trình phong hóa, làm gia tăng các ion dinh dưỡng cho thực vật. Phản ứng tạo phức giữa ion
oxalat và các ion sắt hay nhơm trong khống được biểu diễn bằng phương trình phản ứng sau:

3H+_{+ M(OH)}

3(r) + 2CaC2O4(r) ⇌ M(C2O4)2−(dd) + 2Ca2+(dd) + 3H2O

trong đó, M là Al hay Fe.

Khoáng vật chứa các nguyên tố thường gặp trong vỏ Trái đất như oxy, silic, nhôm, sắt,
canxi, natri, kali và magiê là thành phần khống chính của đất. Các loại khoáng phổ biến
trong đất là thạch anh (SiO2), orthoclase (KAlSi3O8), albite (NaAlSi3O8), epidote

(4CaO.3(AlFe)2O3.6SiO2.H2O), geothite (FeO(OH)), magnetite (Fe3O4), canxi và magiê

cacbonat (CaCO3, CaCO3.MgCO3) và các oxit mangan và titan. Các khoáng sét là loại khoáng

Thực vật

Đá gốc
Tầng C (tầng đá gốc đã bị phong hóa)

Tầng A (tầng đất mặt)

</div>
<span class='text_page_counter'>(89)</span><div class='page_container' data-page=89>

quan trọng của đất. Khống sét có công thức chung là nSiO2.Al2O3.mH2O; khoáng sét

kaolinite có tỷ lệ n:m = 2:2; khống sét montmorillonite có tỷ lệ n:m = 4:2; khống sét illite là
dạng trung gian của 2 loại khoáng trên, nhưng gần với montmorillonite hơn. Các khoáng này
hấp thụ mạnh các cation như Ca2+_{, Mg}2+_{, Na}+_{, K}+_{, NH}

4+, nên các cation này có thể khơng bị

nước rửa trơi mà được giải phóng dần vào đất làm thức ăn cho cây.

Một trong những sản phẩm cuối cùng của quá trình phong hóa đá gốc là các hạt keo
vơ cơ. Các hạt keo này đóng một vai trị rất quan trọng trong đất. Hạt keo này giữ nước và các
chất dinh dưỡng cho thực vật hấp thụ. Ngoài ra, các hạt keo đất có bản chất vơ cơ cịn hấp thụ
các chất độc trong đất, vì vậy chúng đóng vai trị như những tác nhân làm giảm độc tính của
các chất gây độc cho thực vật. Bản chất và mật độ của các hạt keo vô cơ là các yếu tố rất quan
trọng để xác định năng suất sinh học của đất.

Sự hấp thụ chất dinh dưỡng của rễ cây thường liên quan đến các tương tác phức tạp
với nước và pha vô cơ của đất. Ví dụ, chất dinh dưỡng bị các hạt keo vơ cơ giữ phải vượt qua

bề mặt phân cách khoáng/nước, sau đó là bề mặt phân cách nước/rễ cây. Quá trình này thường
bị ảnh hưởng mạnh bởi cấu trúc ion và các chất vô cơ trong nước.

<b>Bảng 4.1. Hàm lượng các nguyên tố hóa học trong đá và đất (‰ w/w) [6]</b>

<b>Nguyên tố</b> <b>Đá</b> <b>Đất</b>

Oxy 47,2 49,0

Silic 27,6 33,0

Nhôm 8,8 7,13

Sắt 5,1 3,8

Canxi 3,6 1,37

Natri 2,64 0,63

Kali 2,6 1,36

Magiê 2,1 0,6

Titan 0,6 0,46

Hydro 0,15 −

Cacbon 0,1 2,0

Lưu huỳnh 0,09 0,08

Photpho 0,08 0,09

Nitơ 0,01 0,1

<b>4.2.2. Các thành phần hữu cơ của đất</b>

Mặc dù chỉ chiếm ít hơn 5% trong thành phần của đất canh tác, nhưng hợp phần hữu
cơ đóng một vai trị rất quan trọng và là yếu tố quyết định chất lượng về mặt năng suất sinh
học. Các chất hữu cơ trong đất là nguồn thức ăn của vi sinh vật, chúng tham gia vào các phản
ứng hóa học như phản ứng trao đổi, đồng thời cũng ảnh hưởng đến tính chất vật lý của đất.

</div>
<span class='text_page_counter'>(90)</span><div class='page_container' data-page=90>

Trong đất còn chứa một số hợp chất hữu cơ hoạt động sinh học như các polysaccarit,
các đường amino, nucleotic, các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh, photpho.

Điều rất đáng chú ý là sự có mặt của các hợp chất đa vịng ngưng tụ (PAH), như
fluoranthene, pyrene và chrysene trong đất. Các hợp chất này được xếp vào loại chất có khả
năng gây ung thư. Các hợp chất này phát sinh trong đất do cả nguồn tự nhiên (đồng cỏ cháy)
lẫn nguồn nhân tạo (đốt chất thải, hoặc các nguồn thải gây ơ nhiễm khác).

Sự tích tụ các chất hữu cơ trong đất phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và lượng oxy. Ở các
vùng có nhiệt độ thấp, chất hữu cơ bị phân hủy sinh học chậm và tích lũy trong đất nhiều hơn.
Trong nước và đất úng nước, các chất hữu cơ khơng có đủ oxy để phân hủy. Vì vậy, ở các
vùng đất úng nước có nhiều thực vật phát triển và phân hủy, thành phần hữu cơ trong đất có
thể lên đến 90%.

Khi chiết đất bằng hỗn hợp ete và rượu sẽ thu được dung dịch chứa các sắc tố
b-carotein, chlorophyll và xanthophyll.

<b>Bảng 4.2. Các loại hợp chất hữu cơ chính trong đất [14]</b>

<b>Loại hợp chất</b> <b>Thành phần</b> <b>Ghi chú</b>

Mùn Phần còn lại khó phân hủy của xác

thực vật. Chủ yếu chứa C, H và O.

Là thành phần hữu cơ phổ biến nhất,
cải thiện tính chất vật lý của đất, khả
năng trao đổi chất dinh dưỡng, nơi
lưu giữ lượng N sinh ra do cố định
đạm.

Chất béo, chất nhựa
và sáp

Các chất béo có thể chiết được bằng
dung môi hữu cơ.

Thường chỉ chiếm vài % so thành
phần hữu cơ, có hại cho đất vì khơng
thấm nước, có thể độc hại đối với cây
trồng.

Saccarit Cellulose, tinh bột, hemi-cellulose,

chất gơm.

Nguồn thức ăn chính cho vi sinh vật,
làm ổn định độ liên kết của đất.

Hợp chất hữu cơ

chứa N

Mùn chứa N, amino axit, đường
amino, các chất khác.

Cung cấp nitơ làm cho đất màu mỡ
Hợp chất photpho Các este photphat, các inositol

photphat (axit phytic), các
photpholipit.

Nguồn cung cấp P cho thực vật

Dưới tác động của khơng khí, nước, nhiệt độ và vi sinh vật, các chất hữu cơ từ xác
động vật và thực vật có thể bị biến đổi theo hai q trình: q trình khống hóa và q trình
mùn hóa.

•<i><b> Q trình khống hóa</b></i>

Khống hóa là q trình phân hủy các hợp chất hữu cơ để tạo thành các chất vơ cơ đơn
giản, như các muối khống, các khí CO2, H2S, NH3, H2O...

•<i><b> Q trình mùn hóa</b></i>

Q trình tạo thành mùn được gọi là quá trình mùn hóa

Mùn là thành phần hữu cơ quan trọng nhất của đất. Mùn là sản phẩm còn lại của sự
phân hủy xác thực vật do vi khuẩn và nấm mốc có trong đất.

</div>
<span class='text_page_counter'>(91)</span><div class='page_container' data-page=91>

Trong q trình mùn hóa, vi sinh vật chuyển hóa các chất hữu cơ thành CO2 và lấy

năng lượng từ quá trình này. Vi sinh vật còn liên kết nitơ với các hợp chất tạo thành trong quá
trình phân hủy. Tỷ lệ nitơ/cacbon tăng từ 1/100 trong sinh khối thực vật tươi đến 1/10 trong
mùn khi q trình mùn hóa kết thúc. Vì vậy, mùn chứa nhiều hợp chất nitơ hữu cơ.

Mặc dù chỉ chiếm vài phần trăm trong thành phần của đất, nhưng những hợp chất
trong mùn có ảnh hưởng mạnh đến tính chất của đất:

− Có khả năng liên kết mạnh với các ion kim loại, do đó có thể giữ các nguyên tố kim

loại vi lượng trong đất.

− Có tính axit bazơ nên cịn đóng vai trị là tác nhân đệm pH trong đất.

−

Mùn liên kết các hạt đất và làm tăng khả năng giữ ẩm cũng như khả năng hấp thụ
các chất hữu cơ của đất.

<b>4.3. Nước và khơng khí trong đất</b>
<b>4.3.1. Nước trong đất</b>

Thông thường, do các hạt đất có kích thước nhỏ, đồng thời trong đất cịn có các mao
quản và lỗ xốp nhỏ, nên nước trong đất khơng tồn tại hồn tồn độc lập với phần chất rắn của
đất. Thực vật chỉ sử dụng được nước trong các lỗ xốp lớn của đất, loại nước này có thể chảy
thốt khỏi đất. Nước chứa trong các lỗ xốp nhỏ giữa các lớp khoáng sét bị giữ chặt hơn, thực
vật khó hấp thụ phần nước này.

Đất chứa nhiều chất hữu cơ thường giữ một lượng nước nhiều hơn các loại đất khác,
nhưng thực vật khó sử dụng lượng nước này, do nó bị hấp phụ vật lý và hóa học lên các thành
phần hữu cơ.

Nước tương tác rất mạnh với khoáng sét trong đất. Nước bị hấp phụ lên bề mặt các hạt
sét. Do có diện tích bề mặt riêng lớn nên các hạt keo sét giữ được một lượng nước khá lớn.
Nước còn bị giữ bởi các lớp sét biến tính, như khống sét montmorillonite.

Khi bị úng nước, tính chất lý, hóa, sinh của đất sẽ bị biến đổi:

−

Oxy trong đất sẽ bị suy kiệt nhanh chóng do hoạt động hô hấp của vi sinh vật khi
tham gia quá trình phân hủy các chất hữu cơ.

−

Liên kết giữa các hạt keo đất bị bẻ gãy, cấu trúc đất bị phá vỡ.

−

Nước dư thừa trong đất gây hại cho cây trồng, lúc này đất khơng chứa đủ lượng
khơng khí cần thiết cho rễ cây. Ngoại trừ lúa, hầu hết các cây lương thực khác không thể phát
triển được trong đất úng nước.

− pE của đất giảm (chuyển sang môi trường khử) do tác dụng của các chất khử hữu cơ

dưới tác dụng xúc tác của vi sinh vật. pE giảm mạnh xuống chỉ còn khoảng 1 hoặc nhỏ hơn
(so với giá trị 13,7 ở pH 7 trong điều kiện nước cân bằng với khơng khí).

Hậu quả của sự thay đổi này chính là sự di động của sắt và mangan, do các oxit không
tan ở mức oxy hóa cao hơn của chúng bị khử về dạng sắt (II) và mangan (II) tan được:

MnO2 + 4H+ + 2e− → Mn2+ + 2H2O

Fe2O3 + 6H+ + 2e− → Fe2+ + 3H2O

Mangan tan dưới dạng ion Mn2+_{, còn sắt (II) tan thường tồn tại dưới dạng ion phức}

tích điện âm với các phối tử hữu cơ. Do sắt (II) tạo phức mạnh với axit fulvic trong đất, nên

sắt (III) dễ bị khử thành sắt (II) hơn trong điều kiện này.

Cùng với một số ion khác, Fe2+_{và Mn}2+_{ở nồng độ cao là các ion độc hại với thực vật.}

</div>
<span class='text_page_counter'>(92)</span><div class='page_container' data-page=92>

“nước phèn” hoặc đóng thành váng trên mặt đất (“đóng phèn”).

<b>4.3.2. Khơng khí trong đất</b>

Trong các loại đất thơng thường, các lỗ xốp chứa khơng khí chiếm khoảng 35% tổng
thể tích đất. Thành phần khơng khí trong đất hồn tồn khác khơng khí bình thường (chứa
khoảng 21% O2 và 0,03% CO2 tínhtheo thể tích). Nguyên nhân của sự khác biệt này được giải

thích do sự phân hủy các chất hữu cơ trong đất:

{CH2O} + O2 → CO2 + H2O

Quá trình này tiêu thụ oxy và tạo thành CO2. Do đó hàm lượng oxy của khơng khí

trong đất giảm xuống cịn khoảng 15%, trong lúc đó hàm lượng CO2 tăng lên đến khoảng vài

phần trăm. Sự phân hủy này cũng làm tăng CO2 trong nước ngầm, làm giảm pH và làm tăng

sự phong hóa các khống cacbonat, đặc biệt là khống canxi cacbonat. CO2 cịn làm chuyển

dịch cân bằng hấp thụ các ion kim loại của rễ cây [10]:
Đất}Ca2+_{+ 2CO}

2 + 2H2O ⇌ Đất}(H+)2 + Ca2+(rễ cây) + 2HCO3−

Khi quá trình trao đổi chất giữa đất và khí quyển khơng tốt thì bên cạnh CO2, khơng

khí trong đất cịn chứa các khí khác như NO2, NO, H2, CH4, C2H4, H2S.
<b>4.4. Dịch đất</b>

Dịch đất là phần nước trong đất chứa các chất tan tạo thành từ các q trình hóa học
và sinh học trong đất, cũng như từ các quá trình trao đổi giữa đất với thủy quyển và sinh
quyển. Dịch đất vận chuyển các chất hóa học đến và đi khỏi các hạt đất. Ngoài tác dụng cung
cấp nước cho sự phát triển của thực vật, dịch đất còn tạo điều kiện cần thiết cho quá trình trao
đổi các chất dinh dưỡng giữa rễ cây và các hạt đất.

Rất khó thu được dịch đất vì phần lớn dịch đất được giữ trong các mao quản hoặc tạo
thành lớp màng mỏng trên bề mặt hạt đất. Một trong những cách trực tiếp để lấy dịch đất là
thu nước rỉ từ đất. Ngồi ra, có thể tách dịch đất từ đất ẩm bằng cách thay thế nước với các
chất lỏng không trộn lẫn với nước, hoặc dùng các biện pháp cơ học như ly tâm, nén ép hay xử
lý bằng chân khơng.

Hầu hết các chất khống hịa tan trong dịch đất tồn tại ở dạng ion. Các cation chủ yếu
thường là H+_{, Ca}2+_{, Mg}2+_{, K}+_{, Na}+_{. Các ion Fe}2+_{, Mn}2+_{, Al}3+_{thường chỉ có mặt với nồng độ rất}

thấp, chúng thường ở dưới dạng hydrat hóa như FeOH+_{, hay dạng tạo phức với các hợp chất}

hữu cơ trong mùn. Các anion trong dịch đất thường gặp là HCO3−_{, CO}

32−, SO42−, Cl− và F−.

Các anion cũng có thể tạo phức với các ion kim loại, như AlF2+_{. Các cation và anion đa hóa trị}

có thể kết hợp tạo thành các cặp ion hoặc các hợp chất như CaSO4, FeSO4.
<b>4.5. Phản ứng axit-bazơ và phản ứng trao đổi ion trong đất</b>
<b>4.5.1. Sự tạo thành axit vô cơ trong đất</b>

Khống pyrite (FeS2) có mặt trong một số loại đất khi tiếp xúc với khơng khí có thể bị

ơxi hóa thành axit sulfuric

FeS2 + 7/2O2 + H2O ⇌ Fe2+ + 2H+ + 2SO42− + 7H2O

<i>lúc này đất chứa nhiều sulfat và axit do đó được gọi là đất sulfat-axit (acid-sulfate soil).</i>

Các vùng đất được hình thành từ trầm tích biển trung tính chứa FeS2, có thể bị chuyển

thành đất sulfat-axit khi tiếp xúc với không khí. Các mỏ khống sản có chứa FeS2 đã ngừng

hoạt động cũng tạo thành loại đất tương tự như đất sulfat-axit từ trầm tích biển.

Nếu khơng được xử lý thích hợp thì khơng thể canh tác được trên đất sulfat-axit do
loại đất này chứa các yếu tố bất lợi như có pH thấp, nồng độ H2S cao gây hại cho rễ cây, chứa

</div>
<span class='text_page_counter'>(93)</span><div class='page_container' data-page=93>

<b>4.5.2. Điều chỉnh độ axit của đất</b>

Hầu hết các loại thực vật chỉ phát triển tốt trên đất có pH gần trung tính.
<i>Đất chua thường được xử lý bằng vơi hoặc CaCO</i>3:

Đất}(H+₎

2 + CaCO3 ⇌ Đất}Ca2+ + CO2 + H2O

Ở các vùng có lượng mưa thấp, đất có thể có mơi trường kiềm do chứa các muối bazơ.
<i>Có thể xử lý đất kiềm bằng muối nhôm hoặc sắt sulfat, các muối này khi tan vào nước thì bị </i>
thủy phân và tạo ra môi trường axit.

2Fe3+_{+ 3SO}

42− + 6H2O ⇌ 2Fe(OH)3<i> (r) + 6H</i>+ + 3SO42−

Cũng có thể sử dụng lưu huỳnh để xử lý đất kiềm. Vi khuẩn trong đất ôxi hóa lưu
huỳnh thành axit sulfuric. Đây là một phương pháp có hiệu quả về mặt kinh tế, do lưu huỳnh
sử dụng ở đây chính là sản phẩm phụ rất dồi dào của công nghệ tách loại lưu huỳnh ra khỏi
nhiên liệu hóa thạch (nhằm mục đích giảm thiểu ơ nhiễm khơng khí do SO2).

<b>4.5.3. Cân bằng trao đổi ion trong đất</b>

− Khả năng trao đổi các cation là một trong những tính chất quan trọng của đất. Nhờ

quá trình trao đổi cation của đất mà trong đất có các ion đa lượng như kali, canxi, magiê và
các ion vi lượng khác cho thực vật. Khi ion kim loại được rễ cây hấp thụ, H+_{sẽ thay thế vị trí}

của ion kim loại, ví dụ:

Đất}Ca2+_{+ 2CO}

2 + 2H2O ⇌ Đất}(H+)2 + Ca2+(rễ) + HCO3−

Do quá trình này nên khi canxi, magiê và các ion kim loại khác trong đất bị nước chứa
axit cacbonic rửa trơi thì đất sẽ bị chua hóa.

<i>Để đánh giá khả năng trao đổi cation của đất người ta sử dụng thông số CEC </i>
<i>(cation-exchange capacity: khả năng trao đổi cation). CEC là số mili đương lượng gam (meq) cation </i>
mang điện tích +1 có thể trao đổi trên 100 g đất khô. CEC của đất thay đổi theo pE và pH.

Cả các khoáng sét và thành phần hữu cơ trong đất đều có khả năng trao đổi cation. CEC của

các loại đất có thành phần hữu cơ khác nhau thường dao động trong khoảng 10 – 30 meq/100 g.
Mùn có khả năng trao đổi cation rất cao. CEC của than bùn có thể lên đến 300 – 400 meq/100 g.

−

Trên bề mặt các oxit trong khống của đất cịn có thể xảy ra q trình trao đổi các anion.
Cơ chế của quá trình này được giải thích bằng ví dụ minh họa với kim loại M trình bày dưới đây.

Ở pH thấp, bề mặt các oxit kim loại có thể có các điện tích dương, do đó chúng có thể
giữ được các anion (ví dụ Cl−_{) bằng lực hút tĩnh điện:}

Ở pH cao, trên bề mặt oxit kim loại có các điện tích âm, do các phân tử nước bị giữ
trên bề mặt oxit mất H+_{và tạo thành OH}−_:

Lúc này anion như HPO42− có thể thay thế vị trí của OH− để liên kết trực tiếp lên bề

mặt oxit:

M
O

M
O
OH−_{+ HPO}

4

2−_{⇌ OPO}

3H

2−_{+ OH}−

O

M
H+
OH₂

Cl

</div>
<span class='text_page_counter'>(94)</span><div class='page_container' data-page=94>

<b>4.6. Chất dinh dưỡng vi lượng và đa lượng trong đất</b>

Cung cấp các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng là chức năng quan trọng nhất của
đất. Chất dinh dưỡng đa lượng là các chất có mặt trong thực vật hay dịch thực vật ở mức nồng
độ khá cao. Trong lúc đó, các chất dinh dưỡng vi lượng chỉ có mặt ở mức nồng độ rất thấp
nhưng lại cần thiết cho hoạt động của các enzim của thực vật.

<b>4.6.1. Chất dinh dưỡng đa lượng</b>

Cacbon, hydro, ôxi, nitơ, photpho, kali, canxi, magiê và lưu huỳnh được xem là các
chất dinh dưỡng đa lượng đối với thực vật.

Thực vật hấp thụ cacbon, hydro và ôxi từ khí quyển. Các nguyên tố đa lượng khác
được hấp thụ từ đất. Trong số đó, nitơ, photpho và kali là các chất dinh dưỡng rất quan trọng
ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật, năng suất của vụ mùa, nhưng thường khơng có đủ
trong đất nên phải được bổ sung dưới dạng phân bón.

<i>Thường rất ít gặp loại đất thiếu canxi. Bón vơi để xử lý đất chua cũng đã cung cấp một </i>
lượng đáng kể canxi cho thực vật. Đất chua có thể vẫn chứa một lượng lớn canxi, nhưng do
sự cạnh tranh giữa ion canxi và ion hydro nên thực vật không thể hấp thụ được lượng canxi
này. Xử lý độ chua của đất sẽ khắc phục được tình trạng thiếu canxi này. Trong đất kiềm, các
ion natri, magiê, và kali có mặt ở nồng độ lớn có thể cạnh tranh với canxi, gây ra tình trạng

thiếu canxi.

<i>Hầu hết magiê trong vỏ Trái đất (2,1%) được liên kết rất bền với các khống. Thục vật </i>
chỉ có thể hấp thụ được dạng magiê trao đổi liên kết với các chất hữu cơ hay khống sét.
Magiê trong đất có đủ cho thực vật hay khơng cịn phụ thuộc vào tỷ số Ca/Mg. Nếu tỷ số này
quá cao, đất sẽ bị thiếu magiê. Tương tự như vậy, nếu đất có chứa nhiều natri, kali cũng sẽ
gây ra thiếu magiê.

<i>Thực vật hấp thụ lưu huỳnh dưới dạng SO</i>42−. Ngoài ra, ở những vùng khơng khí bị ơ

nhiễm SO2, lưu huỳnh cịn có thể được cây hấp thụ qua lá.

Thực vật phát triển chậm ở những vùng đất thiếu lưu huỳnh do nguyên tố này là thành
phần của một số amino axit cần thiết, thiamin và biotin. Ion sulfat thường tồn tại trong đất
dưới dạng khoáng sulfat di động không tan, hoặc dạng muối tan. Không như trường hợp kali,
sulfat bị đất hấp thụ một phần (liên kết theo kiểu trao đổi ion), nên một mặt ngăn chặn được
tình trạng rửa trơi, mặt khác vẫn cung cấp được sulfat cho thực vật hấp thụ.

Nhiều vùng đất thiếu lưu huỳnh được phát hiện trên toàn thế giới. Trong khi đó, hầu
hết các loại phân bón trên thị trường lại khơng chứa, hoặc chứa rất ít lưu huỳnh. Cùng với xu
hướng sử dụng phân bón thiếu lưu huỳnh hiện nay, khả năng lưu huỳnh trở thành yếu tố dinh
dưỡng giới hạn có thể xảy ra ở một số nơi.

Như đã trình bày ở trên, FeS2 phản ứng với axit trong đất sulfat-axit có thể giải phóng

H2S rất độc với cây trồng, H2S cũng có khả năng tiêu diệt nhiều vi sinh vât có lợi. Khí H2S

độc hại có thể được tạo thành từ phản ứng khử ion sulfat bởi các chất hữu cơ, dưới tác dụng
xúc tác của vi sinh vật. Có thể ngăn chặn sự tạo thành H2S trong đất ngập nước bằng các tác

nhân oxy hóa, KNO3 là chất ơxi hóa được sử dụng hiệu quả nhất.
<i><b>4.6.1.1. Nitơ</b></i>

Hình 4.2 trình bày sự chuyển hóa của nitơ trong đất. Trong hầu hết các loại đất, trên
90% nitơ tồn tại dưới dạng nitơ hữu cơ. Các hợp chất hữu cơ chứa nitơ là các sản phẩm sơ cấp
của quá trình phân hủy xác động, thực vật. Các sản phẩm này cuối cùng bị phân hủy thành
NH3, NH4+, sau đó bị oxy hóa dưới tác dụng của các vi khuẩn trong đất thành NO2− rồi NO3−. .

Phân đạm
Nitơ được cố định
do sấm chớp hoặc

các đám cháy

Đề nitrat hóa

Nitrat hóa

N hữu cơ

Phân
Nước tiểu

Xác
Thực vật

cố định

đạm _{Xác thực vật}

Động vật

NH₄+_{đất}

Rễ cây
hấp thụ

Trao đổi ion,

Giữ NH +

N₂ _N

2O

NO

2
−

</div>
<span class='text_page_counter'>(95)</span><div class='page_container' data-page=95>

<b>Hình 4.2. Sự chuyển hóa của nitơ trong đất</b>

Khơng như photpho và kali, q trình phong hóa khơng tạo ra nhiều các hợp chất nitơ.
Các loại vi sinh vật có khả năng cố định đạm cũng không cung cấp đủ nitơ cho nhu cầu phát
triển tối đa của thực vật. Vì vậy, hiện nay một lượng lớn phân bón chứa nitơ đang được sử
dụng trong nông nghiệp.

Các hợp chất nitơ vô cơ từ phân bón hoặc từ nước mưa rất dễ bị thất thốt do rửa trơi.
Do được gắn kết chặt chẽ với mùn trong đất, nên nitơ trong các hợp chất của mùn đóng vai trị
rất quan trọng đối với độ phì của đất. Mùn là nguồn chứa các hợp chất nitơ của đất. Các hợp

chất này bị phân hủy từ từ, giải phóng vừa đủ lượng nitơ cần thiết cho thực vật hấp thụ. Quá
trình phân hủy này xảy ra gần như song song với sự phát triển của thực vật, nhanh vào mùa
ấm (lúc thực vật phát triển mạnh) và chậm vào các tháng mùa Đông.

Thực vật và ngũ cốc phát triển trên đất có giàu nitơ khơng những chỉ cho năng suất
cao mà còn cung cấp sản phẩm giàu protein và chất dinh dưỡng.

Thông thường thực vật hấp thụ nitơ ở dạng nitrat. Một số loại thực vật, ví dụ cây lúa,
có thể hấp thụ nitơ ở dạng amoni. Khi bón phân ở dạng amoni, vi khuẩn có trong đất sẽ
chuyển hóa amoni thành nitrat. Thực vật có thể hấp thụ và tích lũy một lượng dư nitrat, hiện
tượng này thường xảy ra đối với loại đất được bón quá nhiều phân trong điều kiện khô hạn và
<i>được gọi là hiện tượng tăng tích lũy (hyperaccumulation). Thức ăn từ loại thực vật hấp thụ </i>
quá nhiều nitrat có thể độc hại đối với động vật nhai lại như trâu, bò, cừu. Khi sử dụng kỹ
thuật ủ chua để chế biến thức ăn cho gia súc từ các loại thực vật này, người chế biến cũng có
thể bị ngộ độc do NO2 sinh ra từ quá trình khử nitrat. Trong thực tế, người ta đã ghi nhận

nhiều trường hợp tử vong do nguyên nhân này.

</div>
<span class='text_page_counter'>(96)</span><div class='page_container' data-page=96>

với lượng nitơ từ phân bón nhân tạo sử dụng trong nơng nghiệp.

Việc sử dụng nhiều phân bón nitơ đã gây ra một số hậu quả về mặt môi trường. Các
hợp chất của nitơ bị các vi sinh vật trong đất chuyển hóa thành N2O, NO và NO2 gây ơ nhiễm

khơng khí. Nguồn nước mặt và nước ngầm ở các vùng nơng nghiệp có thể bị ơ nhiễm do
nitrat. Hậu quả của các tác nhân gây ô nhiễm này đã được trình bày trong các chương về ơ
nhiễm khơng khí và ơ nhiễm nước.

<i><b>4.6.1.2. Photpho</b></i>

Mặc dù chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ trong thành phần sinh khối thực vật, nhưng photpho là

chất dinh dưỡng không thể thiếu được đối với thực vật. Cũng như nitơ, photpho chỉ được cây
trồng hấp thụ dưới dạng vô cơ. Thực vật hấp thụ các dạng octophotphat khác nhau. Ở pH của
hầu hết các loại đất, octophotphat thường tồn tại chủ yếu ở dạng H2PO4− và HPO42−. Thực vật

hấp thụ octophotphat tốt nhất ở pH gần trung tính. Người ta cho rằng, trongđất chua,
octophotphat vẫn có thể tạo kết tủa với Al(III) và Fe(III). Trong đất kiềm, octophotphat phản
ứng với canxi cacbonat tạo thành hydroxyapatite ít tan:

3HPO42− + 5CaCO3(r) + 2H2O → Ca5(PO4)3(OH)(r) + 5HCO3− + OH−

Do phản ứng này mà phân bón photpho ít bị rửa trơi. Vì vậy, việc sử dụng phân bón
photpho ít gây ra tình trạng ơ nhiễm nước.

<i><b>4.6.1.3. Kali</b></i>

Để phát triển thực vật cần hấp thụ một lượng lớn kali. Kali cần thiết cho hoạt động của
một số enzim và đóng một vai trị rất quan trọng trong cân bằng nước của thực vật. Nguyên tố
này cũng rất cần cho một số chuyển hóa cacbohydrat. Khi đất thiếu kali, năng suất cây trồng
sẽ giảm mạnh. Sản lượng thu hoạch càng cao thì kali trong đất càng bị giảm sút. Sử dụng
nhiều phân nitơ để tăng năng suất cây trồng cũng làm giảm kali của đất. Vì vậy, kali có thể trở
thành yếu tố dinh dưỡng giới hạn khi đất được bổ sung nhiều chất dinh dưỡng khác.

Kali là một trong số các nguyên tố rất phổ biến trong lớp vỏ Trái đất (chiếm 2,6%),
tuy vậy do kali thường liên kết chặt trong các khống silicat, ví dụ trong khống leucite
K2O.Al2O3.4SiO2, do đó thực vật khơng thể hấp thụ được. Thực vật chỉ hấp thụ được các dạng

kali trao đổi liên kết trong khoáng sét.

<b>4.6.2. Chất dinh dưỡng vi lượng</b>

Bo, clo, đồng, sắt, mangan, molipden và kẽm là các nguyên tố vi lượng cần thiết cho
sự phát triển của thực vật, tuy nhiên ở nồng độ cao chúng lại gây hại cho cây trồng.

Hầu hết các nguyên tố này tham gia vào thành phần của các enzim quan trọng.
Mangan, sắt, clo và kẽm có liên quan đến quá trình quang hợp của thực vật. Natri, silic và
coban cũng là các nguyên tố vi lượng cần thiết đối với một số thực vật.

Một số loại thực vật có thể tích lũy một lượng rất lớn các nguyên tố kim loại vi lượng.
<i>Nguyên tố vi lượng được gọi là tích lũy cao (hyperaccumulators) khi hàm lượng của nó trong </i>
<i>sinh khối thực vật khô lớn hơn 1 mg/g. Một số loài thực vật có thể tăng tích lũy </i>
<i>(hyperaccumulate) niken và đồng. Một trong những ví dụ điển hình cho hiện tượng này là loại </i>
<i>cây Aeolanthus biformifolius DeWild, phát triển trên vùng đất có hàm lượng đồng cao ở vùng </i>
Shaba, Zaire có thể tích lũy đến 1,3% đồng tính theo khối lượng khơ, do đó hoa của nó được
gọi là “Hoa đồng”.

</div>
<span class='text_page_counter'>(97)</span><div class='page_container' data-page=97>

uranium cao hơn.

<i><b>Phần đọc thêm: Phân bón [14]</b></i>

<i>Phân bón dùng trong nơng nghiệp chứa các thành phần chính là nitơ, photpho và </i>
<i>kali. Ngồi ra, phân bón cịn có thể chứa magiê, sulfat và các nguyên tố vi lượng. </i>
<i>Phân bón được ký hiệu bằng các con số lần lượt chỉ thành phần trăm (w/w) của nitơ </i>
<i>(tính theo N), photpho (tính theo P2O5) và kali (tính theo K2O). Ví dụ, phân bón 6-12-8 </i>

<i>chứa 6% N, 12% P2O5, 8% K2O. Phân chuồng có thành phần gần tương đương với </i>

<i>phân 0,5-0,24-0,5. Phân chuồng cần được ủ để phân hủy sinh học và giải phóng ra </i>
<i>các cấu tử vơ cơ thực vật có thể hấp thụ được (NO3</i>−<i>, HxPO4x-3 và K+).</i>

•<i><b> Phân nitơ: hầu hết các loại phân nitơ ngày nay đều được tổng hợp dựa vào </b></i>

<i>phản ứng:</i>

<i>N2 + 3H2 ⇌ 2NH3</i>

<i>khi có mặt xúc tác thích hợp ở nhiệt độ 500</i>°<i>C, áp suất 1000 atm.</i>

<i>Có thể đưa trực tiếp NH3 vào đất vì nó có thể tan trong nước tạo ra ion amoni, </i>

<i>nhưng do NH3 là một khí độc, nên phải dùng thiết bị đặc biệt cho mục đích này. Trong </i>

<i>một số trường hợp, người ta đã sử dụng dung dịch NH3 30% (w/w) để thêm trực tiếp </i>

<i>vào nước thủy lợi.</i>

<i>Phân nitơ thường có trên thị trường là amoni nitrat (NH4NO3) ở dạng hạt nhỏ </i>

<i>được phủ một lớp chất chống ẩm. Amoni nitrat chứa 33,5% nitơ. Mặc dù thuận tiện </i>
<i>cho việc sử dụng, nhưng khi sản xuất và bảo quản loại phân này cần phải tuân theo </i>
<i>các chế độ an tồn nghiêm ngặt vì NH4NO3 dễ phát nổ. Hỗn hợp amoni nitrat và dầu </i>

<i>nhiên liệu là một loại chất nổ thường được sử dụng trong xây dựng và khai thác đá.</i>
<i>Bên cạnh amoni nitrat, ngày nay urê là dạng phân nitơ được dùng khá phổ biến. </i>
<i>Phân urê được tổng hợp dựa vào phản ứng:</i>

<i>CO2 + 2NH3 ⇌ CO(NH2)2 + H2O</i>

<i>Một số hợp chất cũng được dùng làm phân bón nitơ như natri nitrat, canxi nitrat, </i>
<i>kali nitrat, amoni photphat, amoni sulfat. Các nitrat kim loại kiềm có xu hướng kiềm </i>
<i>hóa đất, trong lúc đó amoni sulfat lại làm chua đất</i>

•<i><b> Phân lân: nhiều loại phân lân được sản xuất từ các loại khoáng photphat. </b></i>
<i>Trong đó, fluorapatite, Ca5(PO4)3F, là loại khống được sử dụng nhiều nhất. Thực vật </i>

<i>không hấp thụ được photphat trong fluorapatite. Khoáng này thường được xử lý bằng </i>
<i>axit photphoric hay axit sulfuric để sản xuất supephotphat:</i>

<i>2Ca5(PO4)3F(r) + 14H3PO4 + 10H2O </i>→<i> 2HF(k) + 10Ca(H2PO4)2.H2O</i>

<i>2Ca5(PO4)3F(r) + 7H2SO4 + 3H2O </i>→<i> 2HF(k) + 3Ca(H2PO4)2.H2O + 7CaSO4</i>

<i>Supephotphat tan trong nước tốt hơn fluorapatite nhiều. Sản phẩm phụ HF của </i>
<i>các phản ứng trên có thể gây ơ nhiễm khơng khí.</i>

<i>Các khống photphat còn chứa nhiều nguyên tố vi lượng cần cho thực vật như bo, </i>
<i>đồng, mangan, molipden và kẽm. Nhưng rất tiếc là trong q trình xử lý các khống </i>
<i>photphat để sản xuất phân bón, hầu hết các nguyên tố vi lượng này đều bị thất thoát </i>
<i>một phần đáng kể.</i>

<i>Amoni photphat là loại phân lân rất tốt, tan nhiều trong nước. Phân amoni </i>
<i>polyphotphat lỏng chứa muối amoni của pyrophotphat, triphotphat và một lượng nhỏ </i>
<i>anion polyphotphat. Các polyphotphat có thể tạo phức với sắt và các ion kim loại vi </i>
<i>lượng, giúp cho thực vật có thể hấp thụ được chúng thuận lợi hơn.</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(98)</span><div class='page_container' data-page=98>

<i>nhất là phân kali clorua. Có thể sản xuất phân kali clorua bằng cách điều chế nhân </i>
<i>tạo, hoặc khai thác từ nước ót trong quá trình sản xuất muối ăn từ nước biển.</i>

<i>Một số loại cây trồng thường hấp thụ một lượng kali vượt quá nhu cầu cần thiết </i>
<i>để phát triển. Hiện tượng này làm mất một lượng lớn kali từ đồng ruộng sau các vụ </i>
<i>mùa trong trường hợp sản phẩm thu hoạch là lá hay thân cây.</i>

<b>4.7. Sự xói mịn và thối hóa đất</b>

Đất là một nguồn tài ngun rất nhạy cảm. Đất có thể bị xói mịn do nước, gió, hoặc bị
thối hóa đến mức khơng thể sử dụng cho nơng nghiệp được.

<b>4.7.1. Xói mịn đất</b>

Cả nước và gió đều có thể gây ra xói mịn đất, tuy vậy xói mịn do nước thường xảy ra
phổ biến và ở mức độ cao hơn. Hàng năm, sơng Mississippi xói mịn hàng triệu tấn đất tầng
mặt và cuốn chúng ra biển. Một phần ba đất tầng mặt ở Mỹ đã bị xói mịn và cuốn trơi ra đại
dương kể từ khi trên lục địa này bắt đầu có hoạt động canh tác. Hiện nay, số liệu tính tốn cho
thấy mỗi năm, mỗi mẫu Anh (1 acre ≈ 4047 m2_{) ở Mỹ bị mất đi 14 tấn đất tầng mặt, một tốc}

độ xói mịn rất đáng phải chú ý.

Nguyên nhân chủ yếu của tình trạng đất bị xói mịn là hoạt động canh tác khơng hợp
lý. Xói mịn xảy ra rất mạnh ở các đồng ruộng trồng cây theo luống. Khoảng đất trống không
được phủ thực vật giữa các luống rất dễ bị nước hoặc gió cuốn đi. Ngồi ra, việc tổ chức thâm
canh liên tục trong nhiều năm, không dành thời gian cho q trình tự khơi phục, cũng làm đất
trở nên kiệt quệ và vì vậy để duy trì năng suất phải tăng lượng phân bón sử dụng.

Xói mịn do gió thường xảy ra ở các vùng đất cao và bị ảnh hưởng của tình trạng khơ
hạn. Để ngăn chặn tình trạng xói mịn đất do gió, có thể trồng cỏ để bảo vệ lớp đất tầng mặt.
Bộ rễ của cỏ là tác nhân chính bảo vệ về mặt cơ học cho lớp đất tầng mặt. Một số biện pháp
khác cũng đang được áp dụng trong nơng nghiệp để chống xói mịn, ví dụ biện pháp trồng
tiếp vụ mùa mới trên phần đất canh tác của năm trước nhưng không loại bỏ các loại rơm rạ,
thân cây còn lại của vụ mùa trước; biện pháp trồng ruộng bậc thang, quy hoạch ruộng theo
đường viền cao độ.

Trồng cây lấy gỗ là một biện pháp vừa chống được xói mịn hữu hiệu,vừa mang lại lợi

ích kinh tế cao. Bằng cách chọn giống tốt, sản lượng sinh khối khô thu được hàng năm trên
một hecta có thể lên đến 30 tấn. Gỗ thu được có thể được dùng vào nhiều mục đích khác
nhau, khoảng 50% (w/w) sinh khối này là cellulose. Có thể thủy phân cellulose để sản xuất
glucose dùng làm thực phẩm, hoặc lên men glucose sản xuất rượu dùng làm nhiên liệu
(gasohol) hay dùng để cung cấp nguồn cacbon và năng lượng cho men sử dụng trong quy
trình sản xuất protein.

<b>4.7.2. Sa mạc hóa</b>

Sa mạc hóa là q trình gắn liền với tình trạng bạc màu, hạn hán, đất khơng cịn khả
năng ni sống cây trồng. Nguyên nhân chủ yếu của tình trạng sa mạc hóa trên tồn cầu là các
hoạt động của con người. Nuôi thả gia súc ăn cỏ ở những vùng đất khô hạn và cằn cỗi là một
trong những nguyên nhân đáng chú ý của hiện tượng sa mạc hóa. Achentina, Sahara,
Uzbekistan, vùng Tây Nam nước Mỹ, Syria và Mali là các vùng đất hiện nay đang bị sa mạc
hóa mạnh do các hoạt động nhân tạo.

Một cách tổng qt, sa mạc hóa là q trình có liên quan đến rất nhiều yếu tố như, xói
mịn, sự thay đổi thời tiết, tình trạng khơ hạn, giảm sự màu mỡ và hàm lượng mùn, thối hóa
trong thành phần hóa học của đất.

</div>
<span class='text_page_counter'>(99)</span><div class='page_container' data-page=99>

các lồi động và thực vật đang tồn tại hiện nay trên Trái đất. Cùng với sự biến mất của các
loài này, nạn phá rừng cịn dẫn đến sự suy thối đất do xói mịn và thất thốt chất dinh dưỡng.

<b>4.7.3. Đất và tài nguyên nước</b>

Bảo tồn đất có liên quan chặt chẽ và trực tiếp đến việc bảo vệ tài nguyên nước. Hầu
hết lượng nước ngọt trên bề mặt Trái đất đều xuất phát từ nước mưa rơi trên mặt đất. Vùng
đất thu nước mưa trước khi chảy vào sơng suối được gọi là vùng lưu vực.

Tính chất và tình trạng đất trong lưu vực do đó khơng chỉ có ảnh hưởng quyết định

đến tính chất của nước mà cịn đóng vai trị quan trọng trong việc giữ nước. Lưu vực quyết
định hướng, tốc độ dòng chảy, và mức độ thấm nước vào các túi nước ngầm. Tốc độ dòng
chảy quá lớn, sẽ làm hạn chế quá trình thấm, gây ra lũ quét, làm xói mịn đất.

Các biện pháp cải thiện khả năng sử dụng đất vùng lưu vực thường được thực hiện
nhằm mục đích hạn chế sự xói mịn đất. Có nhiều biện pháp để thực hiện mục đích này như,
điều chỉnh độ dốc của lưu vực; tạo cơ cấu bậc thang; xây đường dẫn nước; tạo hồ chứa.
Đường dẫn nước có thể được phủ cỏ hoặc các loại cây có khả năng cản nước. Tạo hành lang
cây xanh theo các đường viền cao độ, trồng rừng và kiểm sốt hoạt động chăn thả súc vật
cũng có tác dụng vừa bảo tồn đất vừa bảo tồn được tài ngun nước.

<b>4.8. Ơ nhiễm mơi trường đất</b>

Trong q trình sinh hoạt và sản xuất, con người đã đưa vào đất nhiều chất thải và
chất gây ô nhiễm. Các chất này khơng những gây ra tình trạng ơ nhiễm đất mà còn ảnh hưởng
nghiêm trọng đến các nguồn nước tự nhiên, bao gồm cả nước mặt và nước ngầm.

<b>4.8.1. Ảnh hưởng của hoạt động nông nghiệp</b>

Trong số các hoạt động nhân tạo, sản xuất nông nghiệp được xem là hoạt động gây
nhiều ảnh hưởng nhất đến mơi trường đất.

<i><b>4.8.1.1. Sử dụng phân bón</b></i>

Chế độ thâm canh nông nghiệp đã làm suy giảm nguồn chất dinh dưỡng của đất. Để
bổ sung nguồn dinh dưỡng cho cây trồng, con người đã sử dụng phân bón hóa học với số
lượng ngày càng gia tăng, điều này đã làm thay đổi tính chất, thành phần tự nhiên của đất dẫn
đến nhiều hậu quả xấu.

Việc sử dụng phân hóa học vào nơng nghiệp trên thế giới ngày càng tăng (trung bình

tăng khoảng 2 triệu tấn /năm). Người ta ước tính chỉ có khoảng 50% nitơ bón vào đất được
cây trồng sử dụng, lượng còn lại là nguồn gây ơ nhiễm mơi trường.

Nói chung, khi bón phân hóa học vào đất, chỉ có một phần phân được cây trồng sử
dụng, một phần được giữ lại trong đất do bị hấp phụ hoặc chuyển hóa hóa học, một phần bị
rửa trôi vào các nguồn nước mặt hay ngấm vào các nguồn nước ngầm và một phần khác bị
bay hơi vào khơng khí dưới dạng khí và hơi.

<i><b>4.8.1.2. Sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật</b></i>

Để tăng sản lượng lương thực, giảm bớt tác động phá hoại của sâu bệnh (trung bình
hàng năm có khoảng 10 − 20% sản lượng lương thực bị sâu bệnh phá hại), lượng hóa chất bảo
vệ thực vật được sử dụng trong nông nghiệp ngày càng tăng. Trung bình có khoảng 50%
lượng thuốc trừ sâu được phun đã rơi xuống đất, tồn tại trong đất và bị lơi cuốn vào chu trình
đất−cây−động vật−người.

</div>
<span class='text_page_counter'>(100)</span><div class='page_container' data-page=100>

nghiệp đã được nhiều tổ chức quốc tế quan tâm [6].

Các loại thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ bị phân hủy trong đất, nhưng quá trình phân hủy
của các loại hóa chất bảo vệ thực vật này là khơng giống nhau và phụ thuộc nhiều vào điều
kiện môi trường, sự có mặt của các loại vi sinh vật đất,... Do đó, ảnh hưởng của chúng đến
mơi trường cũng khác nhau.

Hiện nay, nhiều quốc gia yêu cầu phải công bố rõ các thông tin về khả năng và quá
trình phân hủy trước khi cấp phép lưu hành các loại thuốc trừ sâu mới. Các yếu tố quan trọng
thường được xem xét là, sự hấp phụ thuốc trừ sâu của đất; khả năng rửa trôi thuốc trừ sâu vào
các nguồn nước (liên quan đến khả năng gây ô nhiễm nguồn nước); ảnh hưởng của thuốc trừ
sâu đến hệ sinh vật và vi sinh vật đất; khả năng phân hủy và tạo thành các sản phẩm độc hại
hơn.

Khả năng bị hấp phụ vào đất là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tốc độ và mức
độ phân hủy của các loại thuốc trừ sâu. Khả năng bị hấp phụ và tốc độ phân hủy lại phụ thuộc
vào nhiều yếu tố khác như, độ tan, độ bay hơi, điện tích, độ phân cực, khối lượng và kích
thước phân tử.

Q trình phân hủy các loại thuốc trừ sâu trong đất xảy ra chủ yếu nhờ ba con đường:
phân hủy hóa học, phân hủy quang hóa và quan trọng nhất là phân hủy sinh học.

<i><b>4.8.1.3. Chế độ tưới tiêu</b></i>

Bên cạnh việc sử dụng phân bón hóa học, hóa chất bảo vệ thực vật, chế độ tưới tiêu
bất hợp lý cũng có thể làm biến đổi thành phần hóa học và tính chất cơ lý của đất.

Các hệ thống tưới tiêu hoạt động mạnh trong mùa khơ có thể làm hạ thấp mức nước
ngầm dẫn đến nguy cơ xâm nhập mặn vào nước ngầm.

Mặt khác, tưới quá nhiều nước có thể gây ngập úng, xói mịn, rửa trơi.

Một trong những hậu quả đáng quan tâm của việc tưới không hợp lý là sự muối hóa
<i>đất (salinization of soil), làm giảm năng suất cây trồng, trong một số trường hợp còn làm mất </i>
khả năng sử dụng của đất trong nơng nghiệp.

<b>Hình 4.3. Muối tích tụ trên bề mặt đất ở một vùng canh tác [19]</b>

Nguyên nhân của hiện tượng muối hóa được giải thích gồm các giai đoạn sau:

−

Nước tưới thấm sâu vào lòng đất,

</div>
<span class='text_page_counter'>(101)</span><div class='page_container' data-page=101>

−

Nước bay hơi để lại muối trên bề mặt đất.

<b>4.8.2. Ảnh hưởng của hoạt động sinh hoạt và công nghiệp</b>

Sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải không những là nguồn gây ơ nhiễm khơng
khí mà cịn ảnh hưởng xấu đến mơi trường đất. Ví dụ:

−

SO2 được tạo thành do đốt nhiên liệu chứa lưu huỳnh được thải vào khí quyển.

Trong khơng khí SO2 có thể tham gia nhiều q trình khác nhau tạo thành SO42− và theo nước

mưa lắng đọng xuống đất.

−

Các oxit nitơ bị cuyển hóa thành nitrat trong khí quyển rồi theo nước mưa vào đất.
Mặt khác, đất cũng hấp thụ các khí NO và NO2 và các khí này cũng bị oxy hóa chuyển thành

nitrat trong đất.

−

Bụi chì trong khí thải từ các động cơ đốt trong của các phương tiện giao thông lắng
xuống và tích tụ trên mặt đất dọc theo các con đường có mật độ ơ tơ đi lại cao.

−

Ở những vùng khai khoáng mỏ, các kim loại từ mỏ sẽ phát tán ra những vùng đất
xung quanh, làm cho đất ở các vùng này bị nhiễm nhiều kim loại.

Các chất thải rắn công nghiệp và sinh hoạt (rác sinh hoạt, các chất xỉ, giấy, gỗ, kim
loại, cao su, gạch vữa, các chất thải do khai thác mỏ, bùn sinh học khi xử lý nước thải...) đều
được đưa vào đất làm cho đất bị nhiễm bẩn, làm thay đổi thành phần đất và gây ô nhiễm
nước, nước ngầm, gây bụi và mùi làm ô nhiễm không khí.

Ở một số nước quy định về chôn lấp chưa được chặt chẽ, các chất gây ô nhiễm từ các
khu vực chơn lấp có thể rị rỉ vào đất. Đáng chú ý là các khu gần khu công nhiệp. Nhiều chất
hữu cơ dễ bay hơi (Volatile organic compounds – VOC) như benzene, toluene, xylene,
diclorometan đã được phát hiện trong đất gần các khu cơng nghiệp

</div>
<span class='text_page_counter'>(102)</span><div class='page_container' data-page=102>

<b>5.</b>

<b>HĨA CHẤT ĐỘC TRONG MƠI TRƯỜNG</b>

<b>5.1. Hóa chất độc trong mơi trường </b>

Trên thế giới hiện nay có trên 4 triệu loại hóa chất khác nhau, hàng năm có khoảng
30.000 chất mới được phát minh và đưa vào sử dụng. Trong số các hóa chất trên có khoảng
60000 − 70000 loại được dùng thường xuyên và rộng rãi [8]. Việc sử dụng hàng ngàn hóa
chất phục vụ cho sản xuất cơng, nơng nghiệp và đời sống chính là mối nguy hiểm đe dọa đến
sức khỏe con người.

Bên cạnh những tác dụng tích cực của các hóa chất trong nghiên cứu khoa học, làm
cho sản xuất, mức sống và sức khỏe tăng lên, đóng góp vào sự phát triển nền kinh tế xã hội,
cũng có nhiều hóa chất có tiềm năng độc hại.

Khi xâm nhập vào mơi trường, các chất khí độc sẽ nhanh chóng bị phát tán vào khơng
khí, trong lúc đó các chất lỏng hoặc rắn có thể bị cuốn trơi vào các nguồn nước mặt (hoặc
nước ngầm) và do đó được vận chuyển đi rất xa nguồn thải ban đầu. Vì vậy, phạm vi ảnh
hưởng của các hóa chất độc hại đối với môi trường là rất rộng và rất đáng phải quan tâm. Để
hạn chế tác hại của các chất độc, nhiều quốc gia đã đưa ra các quy định rất nghiêm ngặt về
nồng độ của các hóa chất độc hại trong chất thải.

Các chất độc có thể được phân loại thành các nhóm dựa vào tác hại, cơng dụng, hoặc
bản chất hóa học của chúng:

− Dựa vào tác hại: chất gây đột biến gen, chất gây ung thư,...

− Dựa vào công dụng: phụ gia thực phẩm, hóa chất bảo vệ thực vật,...

− Dựa vào bản chất hóa học: kim loại nặng, cacbonyl kim loại, hợp chất cơ clo,...
Bảng 5.1 trình bày các nguyên tố độc hại có trong các nguồn nước thiên nhiên và nước

thải. Các nguyên tố này ở nồng độ thấp lại rất cần thiết cho quá trình phát triển của các cơ thể
sống, chúng có tác dụng như các chất dinh dưỡng cho đời sống động thực vật, nhưng ở nồng
độ cao, chúng là những chất có tác dụng độc hại rất nguy hiểm.

<b>5.2. Độc học môi trường</b>

<i><b>Độc học môi trường là ngành nghiên cứu về sự tồn tại và ảnh hưởng của các hóa chất </b></i>

độc đối với môi trường [9].

Mặc dù theo định nghĩa này, đối tượng nghiên cứu của độc học môi trường bao gồm
cả các chất độc có nguồn gốc tự nhiên như nọc độc của động vật, độc tố của vi khuẩn, độc tố
thực vật, nhưng trong thực tế ngành này chỉ thường tập trung quan tâm đến các chất độc có
nguồn gốc nhân tạo.

Độc học mơi trường thường được chia thành 2 ngành nhỏ:

−

<i> Độc học sức khỏe môi trường (Environment Health Toxicology): nghiên cứu các tác </i>
hại của hóa chất trong mơi trường đối với sức khỏe con người.

−

<i> Độc học sinh thái (Ecotoxicology): nghiên cứu tác hại của các chất ô nhiễm đến hệ </i>
sinh thái và các thành phần của nó (cá, động vật hoang dã,...).

Để nghiên cứu về tác hại của các hóa chất độc trong mơi trường, cần phải có kiến thức
tổng hợp của nhiều lĩnh vực khác nhau. Các nghiên cứu này nhằm mục đích giải thích tác hại
của các chất độc đang có trong mơi trường đồng thời dự đốn ảnh hưởng có hại của các chất
độc mới trước khi chúng được thải ra môi trường.

</div>
<span class='text_page_counter'>(103)</span><div class='page_container' data-page=103>

<b>Bảng 5.1. Các nguyên tố độc hại trong nước thiên nhiên và nước thải [8]</b>
<b>Nguyên tố</b> <b>Nguồn thải ra</b> <b>Tác dụng gây độc</b>

As − Thuốc trừ sâu

− Chất thải hóa học − Độc, có khả năng gây ung thư

Cd

− Chất thải công nghiệp mỏ

− Chất thải công nghiệp mạ kim loại
− Từ các ống dẫn nước

− Độc, làm đảo lộn vai trị sinh hóa của các
enzim; gây cao huyết áp, suy thận, phá hủy
các mô hồng cầu. Gây độc cho động thực
vật dưới nước

Be

− Công nghiệp than đá
− Năng lượng hạt nhân

−

Công nghiệp vũ trụ

− Gây ngộ độc cấp tính và mãn tính; có khả
năng gây ung thư

B

− Công nghiệp than đá

− Sản xuất chất tẩy rửa tổng hợp
− Các nguồn thải công nghiệp

− Độc, đặc biệt với một số loại cây
Cr − Công nghiệp mạ, sản xuất các hợp

chất crôm, công nghiệp thuộc da − Là nguyên tố vi lượng cần cho cơ thể, Cr (VI) có khả năng gây ung thư
Cu

− Công nghiệp mạ

− Chất thải CN và sinh hoạt
− Công nghiệp mỏ

− Nguyên tố cần thiết cho sự sống ở dạng
vết, không độc lắm đối với động vật, độc
với cây cối ở nồng độ trung bình

Florua

− Các nguồn địa chất tự nhiên
− Chất thải công nghiệp
− Chất bổ sung cho nước

− Ở nồng độ 1 mg/L ngăn cản sự phá hủy
men răng. Ở nồng độ (5 mg/L phá hủy
xương và gây vết răng

Pb

− Công nghiệp khai thác mỏ
− Công nghiệp than đá, ét xăng, hệ
thống ống dẫn

− Độc, gây bệnh thiếu máu, bệnh thận, rối
loạn thần kinh

Hg − Chất thải công nghiệp mỏ

− Thuốc trừ sâu, than đá − Độc tính cao
Mn

− Chất thải cơng nghiệp mỏ
− Tác động của VS vật lên khống
kim loại ở pE nhỏ

− Ít độc đối vớí động vật

− Độc cho thực vật ở nông độ cao
Mo − Chất thải công nghiệp

− Các nguồn tự nhiên

− Độc đối với động vật

− Ở dạng vết rất cần cho sự phát triển của
thực vật

Se − Các nguồn địa chất tự nhiên

− Than đá, lưu huỳnh

− Ở nồng độ thấp rất cần cho sự phát triển
của thực vật, ở nồng độ cao gây độc hại
Zn

− Chất thải công nghiệp
− Công nghiệp mạ
− Hệ thống ống dẫn

− Độc với thực vật ở nồng độ cao, chất cần
thiết cho các enzim kim loại

</div>
<span class='text_page_counter'>(104)</span><div class='page_container' data-page=104>

<b>5.3. Tính bền vững của độc chất trong mơi trường</b>

Có nhiều q trình sinh học hoặc phi sinh học trong tự nhiên liên quan đến sự phân
hủy của các chất độc trong môi trường. Nhiều loại hóa chất khi xâm nhập vào mơi trường thì
bị phân hủy, do đó có thời gian sống và có tác hại hạn chế cho mơi trường xung quanh.
Nhưng bên cạnh các chất độc dễ bị phân hủy cịn có nhiều chất độc rất bền trong mơi trường
và có khả năng gây hại lâu dài (DDT, PCBs, TCDD,... là những ví dụ điển hình về loại chất
độc này).

Thời gian bán hủy của một số chất độc khó phân hủy (bền vững) được nêu ra trong
Bảng 5.2. Phát thải liên tục các chất độc loại này vào mơi trường, có thể làm nồng độ của
chúng tăng lên đến mức độc hại do sự tích lũy theo thời gian. Ngay cả khi đã ngừng sử dụng
và thải chúng, thì các hóa chất độc này vẫn còn là mối nguy lâu dài đối với mơi trường.

Có thể lấy trường hợp ơ nhiễm thuốc trừ sâu ở hồ Ontario (là một trong năm hồ của
Ngũ Đại Hồ, Bắc Mỹ) trong thập niên 50 đến thập niên 70, thế kỷ 20 làm ví dụ. Những
nghiên cứu ở khu vực này cho thấy, sau 20 năm, tổng lượng thuốc trừ sâu tích tụ trong hồ vẫn

còn đến khoảng 80% so với lượng ban đầu.

Ô nhiễm thuốc trừ sâu DDT và diclofol ở hồ Apopka, Florida, sau 10 năm vẫn còn ảnh
hưởng nghiêm trọng làm giảm khả năng sinh sản của loại cá sấu sinh sống ở đây.

<b>Bảng 5.2. Thời gian bán hủy của một số hóa chất độc bền vững trong mơi trường [9]</b>
<b>Hóa chất độc</b> <b>Thời gian bán phân hủy</b> <b>Môi trường</b>

DDT 10 năm Đất

TCDD 9 năm Đất

Atrazine 25 tháng Nước

Benzoperylene (PAH) 14 tháng Đất

Phenanthrene (PAH) 138 ngày Đất

Carbofuran 45 ngày Nước

<b>5.3.1. Phân hủy phi sinh học</b>

Nhiều quá trình trong tự nhiên có thể làm thay đổi cấu trúc của các hóa chất. Nhiều
<i>q trình phân hủy phi sinh học chịu ảnh hưởng của ánh sáng (quang phân – photolysis) và </i>
<i>nước (thủy phân – hydrolysis).</i>

−

<i> Quang phân: ánh sáng, chủ yếu là ánh sáng tử ngoại, có khả năng phá vỡ liên kết </i>
hóa học, do đó đóng góp một cách đáng kể vào q trình phân hủy của nhiều hóa chất trong
mơi trường. Phản ứng quang phân thường xảy ra trong khơng khí hay trong nước mặt, vì
cường độ ánh sáng trong các môi trường này là lớn nhất. Phản ứng quang phân phụ thuộc vào

cả cường độ ánh sáng lẫn khả năng hấp thụ ánh sáng của phân tử chất gây ô nhiễm. Các hợp
chất vòng thơm không no, cũng như các hợp chất hydrocacbon thơm đa vòng rất dễ bị phân
hủy bởi ánh sáng, do chúng có khả năng hấp thụ quang năng. Năng lượng ánh sáng còn đẩy
mạnh q trình oxy hóa các chất gây ơ nhiễm thơng qua q trình thủy phân hoặc q trình
oxy hóa. Phản ứng oxy hóa quang hóa parathion (một loại thuốc trừ sâu cơ photpho) được
trình bày trong Hình 5.1.

</div>
<span class='text_page_counter'>(105)</span><div class='page_container' data-page=105>

hợp chất loại này có thời gian bán phân hủy trong môi trường rất ngắn. Tốc độ thủy phân của
các hóa chất trong mơi trường nước phụ thuộc vào nhiệt độ và pH. Tốc độ thủy phân tăng khi
tăng nhiệt độ. Tốc độ này cũng cao trong môi trường pH rất thấp hoặc rất cao.

<b>Hình 5.1. Ảnh hưởng của nắng (quang phân) và mưa (thủy phân) </b>
<b>đến sự phân hủy của parathion</b>

<b>5.3.2. Phân hủy sinh học</b>

Mặc dù nhiều chất gây ô nhiễm có thể bị phân hủy phi sinh học trong mơi trường,
nhưng quá trình phân hủy này thường xảy ra với tốc độ rất chậm. Nhờ tác dụng của các vi
sinh vật, tốc độ phân hủy các chất độc hóa học được tăng lên một cách đáng kể. Vi sinh vật,
mà chủ yếu là vi khuẩn và nấm mốc, phân hủy các hóa chất để lấy năng lượng từ q trình
phân hủy đó. Các q trình phân hủy sinh học xảy ra dưới tác dụng của các enzim và thường
kết thúc bằng sự khống hóa hồn tồn các chất độc trong mơi trường thành nước, cacbon
dioxit và các chất vơ cơ đơn giản

<b>5.3.3. Q trình suy giảm nồng độ không do phân hủy</b>

Hàm lượng của nhiều chất gây ơ nhiễm trong mơi trường có thể bị suy giảm đi một
cách đáng kể, nhưng không phải do các quá trình phân hủy, mà do thay đổi sự phân bố của
chúng từ khu vực này sang khu vực khác của môi trường.

Các chất ô nhiễm dễ bay hơi có thể bay hơi từ đất, nước vào khơng khí và di chuyển
đến một vùng khác. Người ta cho rằng, một số hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo dễ bay hơi như
lindane và hexachlorobenzene đã phân bố khắp nơi trên toàn cầu nhờ vào cách phát tán này.

Nhiều chất ô nhiễm trong nước bị hấp phụ lên hạt chất rắn lơ lửng, sau đó lắng vào
trầm tích, làm cho nồng độ của chúng trong cột nước giảm xuống.

NO₂
O

P
O
(OC₂H₅)₂

NO₂
O

P
S
(OC₂H₅)₂

O
P
S
(OC₂H₅)₂

NO₂
O

H

Parathion

Paraoxon

Diethylphosphorothioate

para-nitrophenol

<b>+</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(106)</span><div class='page_container' data-page=106>

Các chất dễ tan trong nước sẽ bị nước chảy tràn rửa trôi và thấm xuống đất làm ô
nhiễm nước ngầm. Ví dụ, trước đây atrazine là một loại thuốc diệt cỏ được sử dụng rất phổ
biến ở Mỹ, các nghiên cứu sau đó cho thấy rằng 92% nước các hồ được nghiên cứu đều có
chứa atrazine. Atrazine tan nhiều trong nước nhưng lại ít bị đất hấp thụ, nên thấm xuống đất
và đi vào các túi nước ngầm. Nghiên cứu thực địa cho thấy, nước ngầm ở các khu vực có sử
dụng atrazine đều bị ơ nhiễm loại hóa chất này [9].

<b>5.4. Tích lũy sinh học</b>

Khả năng tồn tại lâu dài trong môi trường của một số hóa chất độc thực ra khơng đáng
lo ngại nhiều, nếu các chất độc này không đi vào được cơ thể sinh vật. Điều đáng quan tâm là
nhiều chất độc bền vững, khó bị phân hủy, có khả năng xâm nhập, tích lũy trong cơ thể sinh
vật. Khi đã vào cơ thể sinh vật, chất độc cũng có thể phải cần thời gian để tích lũy đến lúc đạt
được mức nồng độ gây độc.

<i>Tích lũy sinh học được định nghĩa là q trình trong đó sinh vật tích lũy các hóa chất </i>
trực tiếp từ mơi trường vơ sinh (nước, đất, khơng khí) hoặc từ nguồn thức ăn vào cơ thể [9].

Các chất độc thường được xâm nhập vào cơ thể sinh vật qua các màng trong cơ thể

như màng phổi, mang (cá), đường ruột. Da và các thành phần khác trên da, như vảy, lơng, ...
thường có tác dụng hạn chế sự xâm nhập của các loại hóa chất độc hại, nhưng cũng có một số
hóa chất có khả năng xâm nhập vào cơ thể qua đường da rất mạnh.

Muốn vào được cơ thể sinh vật, các hóa chất khơng những phải thấm qua màng mà
cịn phải đi qua được lớp mỡ trên màng, vì vậy khả năng tích lũy các hóa chất độc hại có liên
<i>quan đến khả năng tan trong chất béo (tính ưa dầu – lipophilicity) của chúng. Môi trường </i>
nước thường chính là nơi các hóa chất có khả năng hịa tan trong chất béo chuyển từ mơi
trường vơ sinh vào môi trường hữu sinh (cơ thể sinh vật). Điều này có thể được giải thích
bằng hai lý do:

−

Sông, hồ, biển là nơi nhận một lượng rất lớn các hóa chất thải từ q trình sản xuất
và sinh hoạt.

−

Trong q trình hơ hấp, động vật thủy sinh đã chuyển một lượng nước rất lớn qua màng
hô hấp (mang cá), điều này đã tạo điều kiện rất thuận lợi để các hóa chất thâm nhập vào cơ thể.

<b>Bảng 5.3. Tích lũy sinh học trong cá của một số chất gây ơ nhiễm [9]</b>
<b>Hóa chất</b> <b>Hệ số tích lũy </b>∗

DDT 127000

TCDD 39000

Endrin 6800

Pentachlorobenzene 5000

Lepthophos 750

Trichlorobenzene 183

∗_{Hệ số tích lũy: tỷ số giữa nồng độ chất độc trong cá và}
nồng độ của nó trong nước ở trạng thái cân bằng

</div>
<span class='text_page_counter'>(107)</span><div class='page_container' data-page=107>

ví dụ, khi mỡ bị chuyển hóa trong thời kỳ chuẩn bị sinh sản. Vì vậy, nhiều trường hợp mặc
dầu trong cơ thể sinh vật đã tích lũy sẵn một lượng lớn các chất độc trong mỡ, nhưng sinh vật
chưa hề bị tác hại, chỉ đến khi bước vào tuổi chuẩn bị sinh sản thì chúng mới bị ngộ độc và
chết. Ngồi ra, các chất độc loại này cịn có thể di chuyển từ sinh vật mẹ sang sinh vật con
qua trứng, sữa và gây độc cho sinh vật con.

<b>Hình 5.2. Tương quan giữa hàm lượng chất béo trong cơ thể của nhiều loại động vật ở hồ </b>
<b>Ontario (thuộc Ngũ Đại Hồ) và hàm lượng PCBs trong toàn bộ cơ thể [9]</b>

<b>5.4.1. Nhưng yêu tô anh hương đên sự tich luy sinh hoc</b>

Sự tích lũy sinh học của một chất ô nhiễm trong môi trường phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

− Khả năng bị phân hủy trong môi trường. Đây yếu tố đầu tiên đáng quan tâm nhất

của một các chất độc. Các chất dễ bị phân hủy trong môi trường sẽ không thể tồn tại trong
một thời gian đủ dài để có thể tích lũy vào cơ thể sinh vật, trừ trường hợp chất ô nhiễm này
được thải liên tục vào môi trường.

−

<i> Nồng độ trong mơi trường. </i>

−

<i> Tính ưa dầu (lipophilicity). Là một yếu tố rất quan trọng quyết định khả năng tích </i>
lũy sinh học của các hóa chất.

Tuy nhiên, các hóa chất tan được trong chất béo cịn có xu hướng bị hấp phụ mạnh
vào trầm tích, nên nồng độ của chúng trong nước giảm, dẫn đến giảm khả năng tích lũy sinh
học. Ví dụ, do bị axit humic hấp phụ nên khả năng tích lũy sinh học của benzo[a]pyren ở cá

<i>thái dương (sunfish) bị giảm khoảng 3 lần [9]. </i>

Ở các hồ nghèo dinh dưỡng, do có ít chất rắn lơ lửng, nên tích lũy DDT trong cá sống
ở các hồ này cao hơn cá sống trong hồ phú dưỡng có chứa nhiều chất rắn lơ lửng.

−

<i> Khả năng chuyển hóa sinh học. Khi đã bị hấp thụ vào cơ thể sinh vật, dạng và sự </i>
tồn tại của chất ô nhiễm cũng ảnh hưởng đến sự tích lũy sinh học. Các chất dễ bị chuyển hóa
sinh học thường dễ tan trong nước hơn trong chất béo. Các chất này ít khi bị tích lũy trong mỡ
và thường dễ bị đào thải khỏi cơ thể.

</div>
<span class='text_page_counter'>(108)</span><div class='page_container' data-page=108>

lũy sinh học thấp hơn nhiều giá trị dự tính dựa vào tính ưa dầu của chúng.

<b>Bảng 5.4. Giá trị phân tích và giá trị tính tốn của hệ số tích lũy sinh học trong cá </b>
<b>của một số hóa chất có khả năng chuyển hóa sinh học khác nhau</b>

<b>Chemical</b> <b>Khả năng chuyển </b>
<b>hóa sinh học</b>

<b>Hệ số tích lũy sinh học</b>
<b>Dự đốn</b> <b>Xác định</b>

Chlordane Thấp 47900 38000

PCB Thấp 36300 42600

Mirex Thấp 21900 18200

Pentachloro-phenol Cao 4900 780

Tris(2,3-dibromo-propyl)phosphate Cao 4570 3

<b>5.5. Độc tính</b>

<b>5.5.1. Độ độc cấp tính</b>

Độ độc cấp tính được định nghĩa là độ độc thể hiện sau khi phơi nhiễm một thời gian
ngắn với chất độc.

Thơng thường chỉ có thể gặp các trường hợp ngộ độc cấp tính đối với động vật và
người trong các sự cố (ví dụ: tai nạn giao thơng làm chất độc rị rỉ từ phương tiện vận chuyển
vào khơng khí, đất, sơng hồ,...) hoặc do việc sử dụng hóa chất thiếu cẩn thận (ví dụ: phun
thuốc trừ sâu bằng máy bay không đúng vị trí).

Độc tính của một chất thường được đặc trưng bằng các đại lượng như LC50 và LD50.

−

<b> LD50</b><i><b> (Median Lethal Dose): chỉ liều lượng của một chất độc có thể làm chết 50% </b></i>

số động vật thí nghiệm, đơn vị tính thường là mg/kg động vật.

−

<b> LC50</b><i><b> (Median Lethal Concentration): chỉ nồng độ của một chất độc có thể làm chết </b></i>

50% số động vật thí nghiệm, đơn vị tính là mg/L dung dịch hóa chất. LC50 thường được dùng

để đánh giá độc tính của các chất độc dạng lỏng hoặc chất độc tan trong dung dịch nước.
Có thể so sánh độ độc của các chất dựa vào thang độ độc, khi biết giá trị LD50 của

chúng. Công việc này thường dễ gây nhầm lẫn, do có khá nhiều thang xếp loại độ độc khác
nhau đang được sử dụng hiện nay.

Hai thang xếp loại độ độc đang được dùng nhiều nhất hiện nay là thang “Hodge &
Sterner” và “Goselin, Smith & Hodge”. Các thang xếp loại độ độc này được trình bày trong

các Bảng 5.5 và Bảng 5.6.

<b>Bảng 5.5. Phân loại độ độc theo Hodge & Sterner [22]</b>
<b>Phân loại </b>

<b>độ độc</b> <b>Cấp độc</b>

<b>LD50 (ăn uống)</b>

<b>(chuột - liều đơn)</b>
<b>mg/kg</b>

<b>LC50 (hô hấp)</b>

<b>(chuột - phơi </b>
<b>nhiễm 4 giờ) </b>

<b>ppm</b>

<b>LD50 (qua da)</b>

<b>(thỏ - liều đơn)</b>
<b>mg/kg</b>

<b>Liều chết người</b>
<b>Gần đúng</b>

1 Cực độc < 1 < 10 < 5 1 grain ≈ 0,0648 g

2 Rất độc 1 – 50 10 – 100 5 – 43 4 ml

3 Khá độc 50 – 500 100 – 1000 44 – 340 30 ml

4 Độc nhẹ 500 – 5000 1000 – 10.000 350 – 2810 600 ml

5 Thực tế

</div>
<span class='text_page_counter'>(109)</span><div class='page_container' data-page=109>

6 Ít có hại ≥ 15.000 100.000 ≥ 22.600 1 lít

<b>Bảng 5.6. Phân loại độ độc (liều độc qua đường ăn uống có thể gây chết người) </b>
<b>theo Gosselin, Smith & Hodge [22]</b>

<b>Phân loại độ độc</b> <b>Cấp độc</b> <b>Liều lượng (mg/kg)</b> <b>Đối với người 70 kg</b>

6 Siêu độc ≤ 5 1 grain ≈ 0,0648 g

5 Cực độc 5 – 50 4 ml

4 Rất độc 50 – 500 30 ml

3 Khá độc 500 – 5.000 30 – 600 ml

2 Độc nhẹ 5.000 – 15.000 600 – 1.200 ml

1 Thực tế không độc > 15.000 > 1200 ml

Từ các bảng này có thể thấy ngay sự khác biệt trong cách xếp loại độ độc của hai
thang . Ví dụ, một chất độc có LD50 theo đường ăn uống là 2 mg/kg, sẽ được xếp loại “2” và

là loại chất “rất độc” theo “Hodge & Sterner”, nhưng lại được xếp vào loại “6” và là chất

“siêu độc” theo thang “Gosselin, Smith and Hodge”. Vì vậy, khi sắp xếp độ độc của các chất,
cần nêu rõ đang sử dụng thang phân loại nào.

Từ các đại lượng này không thể suy ra được nồng độ tối đa cho phép của các chất độc
trong mơi trường. Có thể thấy ngay rằng, nồng độ tối đa cho phép phải thấp hơn nhiều giá trị
LC50 của chất độc đang khảo sát. Tuy vậy, các đại lượng LC50 và LD50 đã cung cấp một giá trị

thống kê để đánh giá độ độc cấp tính tương đối của các hóa chất độc. Bảng 5.7 trình bày
khoảng giá trị LC50 và LD50 tương đối của các hóa chất độc với cá và các động vật trên cạn.

Độ độc cấp tính của các chất độc trong môi trường được xác định thực nghiệm trên
các loài lựa chọn đại diện cho các bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái (ví dụ, động vật có vú,
chim, cá, động vật không xương sống, thực vật có mạch nhựa, tảo). Ví dụ, Tổ chức Bảo vệ
Mơi trường Mỹ (US-EPA) u cầu phải thí nghiệm trên ít nhất 8 loài khác nhau trong nước
ngọt và nước mặn (16 thí nghiệm) bao gồm cá, động vật không xương sống và thực vật để xây
dựng tiêu chuẩn chất lượng nước cho mỗi loại hóa chất.

Ngồi ra, người ta cịn cố gắng sắp xếp các lồi sinh vật dựa vào mức độ nhạy cảm
của chúng với các chất độc. Trong thực tế khơng có lồi sinh vật nào có độ nhạy cảm ổn định
với độ độc cấp tính của các loại hóa chất. Thêm vào đó, thí nghiệm chỉ được thực hiện ở các
lồi sinh vật với giả thiết đó là các lồi đại diện cho các sinh vật ở cùng bậc trong hệ sinh thái,
nhưng giả thiết này thường là không đúng.

<b>Bảng 5.7. Phân loại độ độc cấp tính của hóa chất độc đối với cá và động vật [9]</b>
<b>Cá</b>

<b>LC50 (mg/L)</b>

<b>Chim/ Đ.vật có vú</b>
<b>LD50 (mg/kg)</b>

<b>Cấp độc</b> <b>Ví dụ về chất độc</b>

<i>> 100</i> <i>> 5000</i> Tương đối không độc Bari

10 – 100 500 – 5000 Ít độc Cadmi

1 – 10 50 – 500 Rất độc 1,4-Dichlorobenzene

<i>< 1</i> <i>< 50</i> Cực độc Aldrin

<b>5.5.2. Cơ chế gây độc cấp tính</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(110)</span><div class='page_container' data-page=110>

thường gặp hiện nay.

•<i><b> Ức chế cholinesterase: Tác dụng ức chế cholinesterase là cơ chế gây độc cấp tính thường </b></i>
gặp của các thuốc trừ sâu nhóm cơ clo, cơ photpho và nhóm carbamate. Hiện tượng ngộ độc
cấp tính do ức chế cholinesterase ở cá và chim do việc sử dụng thuốc trừ sâu loại này trong
nông nghiệp cũng như trong các mục đích khác rất thường gặp hiện nay.

•<i><b> Hơn mê: Các hóa chất cơng nghiệp thường gây ngộ độc cấp tính (đặc biệt đối với với động </b></i>
vật thủy sinh) biểu hiện dưới dạng hôn mê. Hôn mê xảy ra khi hóa chất độc tích lũy trong
màng tế bào gây ảnh hưởng đến chức năng hoạt động bình thường của màng. Biểu hiện
thường thấy của sự hôn mê là tình trạng hoạt động lờ đờ, giảm phản xạ với các kích thích bên
ngồi, thay đổi màu da (ở cá). Bị hơn mê kéo dài có thể dẫn đến tử vong. Động vật bị ngộ
độc, hôn mê nhưng chưa chết, sẽ hồi phục khi các hóa chất độc bị đào thải khỏi cơ thể.

Khoảng 60% các loại hóa chất cơng nghiệp thất thốt vào mơi trường nước thể hiện
độc tính cấp tính thơng qua tác dụng gây hơn mê. Các hóa chất loại này thường độc đối với
nhiều loài khác nhau và đều thường là các loại hợp chất ưa dầu do đó có thể tích tụ ở lớp mỡ

trên màng đến nồng độ đủ để biến đổi chức năng của màng. Các hóa chất gây độc qua tác
dụng gây hơn mê thường gặp là các loại rượu, keton, benzen, ete và andehyt.

•<i><b> Tác động vật lý: Các sự cố mơi trường gây ra ngộ độc cấp tính theo kiểu tác động vật lý </b></i>
thường gặp nhất hiện nay là các sự cố gây ra do dầu tràn. Các vết dầu tràn trên bề mặt nước
bám vào và tạo thành một lớp bao phủ các loại động vật hoạt động ở vùng mặt nước (như
chim, động vật có vú ở biển,…).

Các con vật bị nạn thường chết do mất nhiệt. Cơ thể các loại động vật có lơng thường
có khả năng chịu lạnh trong nước, do khơng khí giữa các lớp lơng tạo thành một lớp cách
nhiệt khá tốt. Khi thấm dầu, các lớp lông bị dính chặt vào nhau, lúc này lơng khơng cịn xốp
và có tác dụng cách nhiệt nữa, vì vậy con vật sẽ khơng chịu được giá lạnh, nhanh chóng bị
mất nhiệt và chết.

Bên cạnh nguy cơ chết do mất nhiệt, động vật cịn có thể bị ngộ độc dầu. Ăn uống, rỉa
lơng, hít thở khơng khí có chứa hơi dầu cũng có thể làm tích lũy hydrocacbon đến mức độc
hại.

Ở rái cá biển, ngộ độc dầu còn gây ra các chứng bệnh khác như bệnh bọt khí trong
<i>phổi (pulmonary emphysema), xuất huyết đường ruột và hoại tử gan.</i>

<b>5.5.3 Độ độc mãn tính</b>

Độ độc cấp tính được định nghĩa là độ độc thể hiện sau khi phơi nhiễm một thời gian
dài với chất độc.

Ngộ độc mãn tính thường xảy ra với liều chưa đủ gây chết và thường ảnh hưởng có
hại đến sự phát triển, khả năng sinh sản, hệ miễn dịch và hệ nội tiết của cơ thể sinh vật. Tuy
vậy, đối với một số chất độc, ngộ độc mãn tính lại có thể gây tử vong, trong lúc ngộ độc cấp
tính các chất này lại khơng gây chết. Ví dụ, phơi nhiễm thời gian dài với các hóa chất có tính

ưa dầu mạnh sẽ dẫn đến tình trạng tích lũy sinh học các loại hóa chất này trong cơ thể đến
mức nồng độ gây chết.

Ngoài ra, như đã trình bày trong các phần trên, lượng chất độc tích lũy trong mơ mỡ sau
một thời gian dài cũng có thể bị giải phóng ra và gây tử vong trong thời kỳ động vật chuẩn bị
sinh sản.

Độc tính mãn tính được đặc trưng bằng các đại lượng:

</div>
<span class='text_page_counter'>(111)</span><div class='page_container' data-page=111>

−

<i><b> Mức thấp nhất có thể phát hiện được hiệu ứng (lowest observed effect level, </b></i>

<i><b>LOEL): là liều lượng độc chất thấp nhất có thể gây ra các hiệu ứng quan sát được trên động </b></i>

vật thí nghiệm khi phơi nhiễm liên tục trong một thời gian dài

−

<i><b> Giá trị mãn tính (chronic value, CV): là giá trị trung bình nhân của NOEL và </b></i>
LOEL.

−

<i><b> Đại lượng ACR (acute:chronic ratio): là tỷ số LC</b></i>50/CV. Các chất có ACR nhỏ hơn

10 thường có độc tính mãn tính thấp hoặc khơng độc.

<b>Bảng 5.8. Độ độc cấp tính và độ độc mãn tính của một số loại thuốc trừ sâu </b>
<b>xác định trong phịng thí nghiệm trên các lồi cá [9]</b>

<b>Thuốc trừ sâu</b> <b>LC50</b>
<b>(</b>µ<b>g/L)</b>

<b>Độ độc </b>
<b>cấp tính</b>

<b>CV</b>

<b>(</b>µ<b>g/L)</b> <b>ACR</b>

<b>Độ độc </b>
<b>mãn tính</b>

Endosulfan 166 Cực độc 4,3 39 Độc

Chlordecone 10 Cực độc 0,3 33 Độc

Malathion 3000 Rất độc 340 8,8 Khơng độc

Carbaryl 15000 Ít độc 378 40 Độc

<b>5.6. Tác dụng độc hại của một số chất</b>
<b>5.6.1. Hóa chất bảo vệ thực vật</b>

Hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) được sử dụng rất phổ biến trong nông nghiệp
cũng như trong đời sống. Chúng thường được chia thành nhiều nhóm như thuốc diệt nấm,
thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, thuốc xông để bảo vệ ngũ cốc, thuốc diệt chuột và loài gặm
nhấm.

HCBVTV là loại chất ơ nhiễm đặc biệt trong mơi trường, vì chúng là các loại hóa chất
được con người đưa vào môi trường để tiêu diệt một vài dạng sinh vật trong tự nhiên.

Về lý thuyết, một HCBVTV lý tưởng phải có tính chọn lọc cao, nghĩa là chỉ tiêu diệt
một vài lồi sinh vật đích, nhưng lại khơng gây hại cho các loài khác. Trong thực tế, hầu hết
các loại HCBVTV đều không chọn lọc.

Bên cạnh các lợi ích như khống chế được một số lồi gây hại, nâng cao năng suất cây
trồng, HCBVTV luôn gây ra nhiều lo ngại về khía cạnh mơi trường và sức khỏe. Các hóa chất
độc hại này có thể thâm nhập vào chuỗi thức ăn, vào môi trường nước, một số HCBVTV rất
bền có thể tích lũy trong mơi trường, đặc biệt nà khả năng tích lũy sinh học trong cơ thể sinh
vật, con người.

Tổ chức US-EPA đã chia HCBVTV ra thành 3 nhóm. Nhóm I gồm những chất rất độc
có LD50 (theo đường ăn uống) nhỏ hơn hoặc bằng 1,0 mg/kg thể trọng, loại này thuộc nhóm bị

hạn chế sử dụng; Nhóm II gồm các HCBVTV có LD50 (theo đường ăn uống) nhỏ hơn hoặc

bằng 500 mg/kg thể trọng; Nhóm III gồm các chất khơng độc có LD50 (theo đường ăn uống)

nhỏ hơn hoặc bằng 15.000 mg/kg thể trọng. Ngoài ra, US-EPA còn phân loại các HCBVTV
dựa vào khả năng gây ung thư.

<i><b>5.6.1.1. Tác dụng độc hại của thuốc trừ sâu cơ clo</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(112)</span><div class='page_container' data-page=112>

Mặc dù đã được phát minh vào năm 1874, nhưng tác dụng diệt côn trùng của DDT
<i>(diclo</i>−<i>diphenyl</i>−<i>tricloetan) (Hình 3.8) chỉ được Paul Mueller, nhà hóa học người Thụy Sỹ, </i>
phát hiện vào năm 1939 (nhờ đó, nhà hóa học này đã được nhận giải Nobel).

Trong Chiến tranh Thế giới thứ 2, quân đội Mỹ đã dùng một lượng lớn DDT để diệt
muỗi và côn trùng truyền bệnh sốt rét. Sau chiến tranh, DDT được dùng rất rộng rãi trong
nông nghiệp, y tế và gia đình. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã sử dụng DDT như một công
cụ đắc lực trong chương trình kiểm sốt sốt rét tồn cầu.

Do chậm bị phân hủy trong môi trường và các tính chất độc hại khác, nên DDT và các
loại thuốc trừ sâu cơ clo khác đã bị cấm sử dụng vào năm 1972 ở Mỹ.

Tác dụng hóa sinh của DDT đối với môi trường đã được nghiên cứu kỹ. Tương tự như
các thuốc trừ sâu khác, DDT tác động lên hệ thần kinh trung ương, làm tê liệt hệ thần kinh,
dẫn đến chết. DDT tan vào trong mơ mỡ, tích lũy trong màng mỡ bao quanh tế bào thần kinh
và can thiệp vào sự chuyển dịch của các xung thần kinh dọc các tế bào thần kinh. Kết quả dẫn
đến sự phá hủy hệ thần kinh trung ương, giết chết sâu bọ.

Acetylcholine là chất có tác dụng kích thích các tế bào thần kinh. Enzim
acetylcholinesterase tham gia vào q trình phân hủy acetylcholine, ngăn cản q trình kích
thích tế bào thần kinh.

Q trình phân hủy acetylcholine do enzim acetylcholinesterase xảy ra qua 2 bước
(phản ứng 1 và 2), cuối cùng tái tạo enzim acetylcholinesterase [8]:

(1)

(2)

Thuốc trừ sâu cơ clo có thể đã ức chế enzim acetylcholinesterase do đó làm tích tụ
acetylcholine gây kích thích tế bào thần kinh.

Cơ chế tác dụng hóa sinh của các loại thuốc trừ sâu cơ clo với cơ thể con người chưa
được biết một cách chắc chắn. Người ta cho rằng chúng bị hòa tan trong các màng mỡ bao
quanh dây thần kinh và can thiệp vào sự chuyển vận của các ion vào hay ra các dây thần kinh,
điều này dẫn đến sự chuyển dịch các xung thần kinh, làm xuất hiện các cơn co giật và có thể
dẫn đến tử vong.

DDT được tích lũy trong chuỗi thức ăn và đi vào cơ thể người như sau: trong phiêu
sinh vật ở biển có chứa khoảng 0,04 ppm DDT; các động vật ăn phiêu sinh vật và tích lũy lại
trong cơ thể, có nồng độ gấp 10 − 15 lần, nghĩa là chúng có chứa khoảng 0,4 ppm DDT; cá to

ăn sinh vật trơi nổi, trai và chim ăn cá lại tích tụ lại trong cơ thể đến 0,17 − 0,27 ppm (ở cá) và
3,15 − 75,5 ppm (ở chim). Quá trình này được tóm tắt trong Hình 5.3.

Các thuốc trừ sâu loại cơ clo như DDT, 666 khá bền vững, tồn tại trong môi trường
một thời gian dài. Mặc dù DDT không tác dụng lên hệ thần kinh con người theo cơ chế như
đối với hệ thần kinh cơn trùng, song DDT có khả năng tích lũy trong cơ thể và có tác dụng
độc hại lâu dài đối với sức khỏe.

CH₃
C
O

O

CH₂CH₂N(CH₃)₂

EO C
CH₃

O
EOH +

enzim

acetylcholinesterase acetylcholine enzim acetyl choline

+ HOCH₂CH₂N(CH₃)₂

EO C
CH₃

O

</div>
<span class='text_page_counter'>(113)</span><div class='page_container' data-page=113>

<b>Hình 5.3. Sự tích lũy DDT qua chuỗi thức ăn trong môi trường nước [8]</b>

<i><b>5.6.1.2. Tác dụng độc hại của thuốc trừ sâu cơ photpho và cacbamat</b></i>

<i>Các loại thuốc trừ sâu cơ photpho (organophosphorus pesticides – OPs) là este của </i>
axit photphoric hay thiophotphoric (Hình 3.9). Các hợp chất loại này đã được nghiên cứu từ
những năm thuộc thập niên 30 và 40, thế kỷ 20 và bắt đầu được dùng làm thuốc trừ sâu vào
cuối Chiến tranh Thế giới thứ 2. Ngày nay, OPs là loại thuốc trừ sâu được sử dụng rất rộng rãi
để diệt côn trùng, sâu bọ.

Thuốc trừ sâu cacbamat là các este của axit N-methyl cacbamic (CH3NHCOOH), hoặc

trong một số trường hợp là axit N,N-dimethyl cacbamic. Độc tính của các thuốc trừ sâu
cacbamat phụ thuộc vào nhóm thế ở vị trí nhóm

−

OH. Một số cacbamat là các thuốc trừ sâu
phổ rộng. Thuốc trừ sâu cacbamat đuợc sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp, làm vườn và
thường được dùng dưới dạng bột mịn. Các loại thuốc trừ sâu cacbamat không bị xếp vào loại
các hóa chất bền vững, trong mơi trường chúng rất dễ bị thủy phân và phân hủy.

Các loại thuốc trừ sâu cơ photpho và cacbamat ức chế enzim acetylcholinesterase do
chúng có thể tác dụng với enzim acetylcholinesterase giống như acetylcholine, tạo thành
enzim phosphoryl hoặc enzim cacbaryl (phản ứng 3 và 5), gây tích tụ acetylcholine trong tế
bào thần kinh.

(3)

(4)

(5)

P
OR

OR'
X

O

P
OR

OR'
EO

O

EOH + + HX

hợp chất cơ photpho enzim photphoryl

P
OR

OR'
EO

O

P
OR

OR'
O

H
O
+ H₂O (chậm) EOH +

C

RO N

O

R'
H

C

EO N

O

R'
H

EOH + + ROH

cacbamat enzim cacbaryl

Phiêu sinh vật
0,04 ppm

Cá
0,17 − 0,27 ppm

Chim ăn cá
3,15 −75,5 ppm

</div>
<span class='text_page_counter'>(114)</span><div class='page_container' data-page=114>

(6)

Quá trình phân hủy các hợp chất trung gian enzim photphoryl và enzim cacbaryl xảy
ra chậm hơn nhiều so với q trình thủy phân enzim acetyl, do đó làm giảm nồng độ enzim
hoạt động (chậm tái tạo enzim acetylcholinesterase, EOH). Hậu quả là acetylcholine không
được phân hủy đủ nhanh, gây kích thích tế bào thần kinh làm chết cơn trùng.

Ngồi khả năng gây ngộ độc cấp tính, một số OPs cịn liên quan đến một chứng bệnh
thần kinh, có tên gọi tắt là OPIDN (organophosphorus-induced delayed neuropathy). Triệu
chứng lâm sàng điển hình của bệnh là tình trạng mất khả năng điều khiển cơ ngoại biên, chủ
yếu ở chi dưới, sau khi tiếp xúc với OPs qua đường tiêu hóa từ 7 đến 10 ngày. Cho đến nay,
bản chất của bệnh OPIDN vẫn chưa được hiểu rõ, nhưng có vẻ như bệnh này khơng liên quan
đến sự ức chế enzim acetylcholinesterase. Có thể các OPs đã ảnh hưởng đến một enzim thần
kinh khác (vai trò của enzim này trong cơ thể chưa được biết rõ).

Thuốc trừ sâu cơ photpho và cacbamat có độc tính cao hơn loại cơ clo, nhưng chúng
bị biến đổi nhanh trong môi trường. Sản phẩm phân hủy của các hợp chất này khơng độc. Vì
vậy, thuốc trừ sâu cơ photpho và cacbamat vẫn đang được sử dụng.

<i><b>5.6.1.3. Tác dụng độc hại của metyl izocyanat (MIC)</b></i>

Metyl izocyanat (CH3NCO, viết tắt là MIC) là nguyên liệu để sản xuất thuốc trừ sâu

loại cacbamat. MIC là chất lỏng, dễ bay hơi, điểm sôi 43 − 45°C, hút ẩm mạnh. MIC được
tổng hợp bằng phản ứng giữa metyl amoni clorua với phosgene (COCl2). Sản phẩm tạo ra

được phân hủy bằng cách đun nóng với vơi sống sẽ thu được MIC:
CH3NH3Cl + COCl2 → CH3NHCOCl + 2HCl

2CH3NHCOCl + 2CaO

<i>o</i>

<i>t</i>

 →

_2CH₃_{NCO + CaCl}₂_{+ Ca(OH)}₂

MIC tạo thành ln có lẫn khoảng 2% phosgene chưa bị phản ứng hết. (Phosgene,
COCl2, là chất khí rất độc, đã từng được sử dụng trong Chiến tranh Thế giới I).

Khi tiếp xúc với MIC, có thể bị tức ngực, khó thở, do cơ quan hơ hấp bị kích thích
mạnh. Vì MIC ln có lẫn phosgene, nên khi bị nhiễm độc MIC thường cũng bị nhiễm cả
phosgene, do đó nạn nhân có thể chết trong vòng 24 giờ. Các triệu chứng khi bị nhiễm độc
phosgene: co thắt khí quản, ho tức và đau ngực, 80% nạn nhân chết ngay trong 24 giờ đầu,
những người còn lại cũng sẽ bị chết do chứng viêm phổi.

Theo các tài liệu của Tổ chức Y tế Thế giới, hàng năm trên thế giới có khoảng 750.000
người bị nhiễm độc thuốc trừ sâu, trong số đó có khoảng 140.000 người chết. Các nước đang
phát triển hàng năm dùng khoảng 30% lượng thuốc trừ sâu trên toàn cầu, song số người bị

nhiễm độc thuốc trừ sâu ở các nước này lại chiếm 60% số ca nhiễm độc trên toàn thế giới [8].

<b>5.6.2. Kim loại</b>

Đất, đá, quặng, nước và khơng khí đều có chứa kim loại, nhưng nồng độ của chúng
thường thấp và không tập trung. Các hoạt động nhân tạo mới là nguồn gây ô nhiễm kim loại
đáng quan tâm. Ngày nay, kim loại được sử dụng trong công nghiệp, nông nghiệp, công
nghiệp sản xuất dược phẩm. Việc sử dụng rộng rãi kim loại trong nhiều lãnh vực khác nhau,
đã làm tăng nguy cơ nhiễm độc không chỉ đối với công nhân hoạt động trong các ngành sản
xuất liên quan đến kim loại, mà cịn đối với người tiêu dùng bình thường.

Mặc dù, các kim loại độc có độc tính khác nhau, nhưng cũng có thể thấy một số tính
chất độc chung thường gặp ở nhiều kim loại. Để thể hiện độc tính, kim loại phải đi qua được
màng và thâm nhập vào tế bào.

C

EO N

O

R'
H

C
O

H N

O

</div>
<span class='text_page_counter'>(115)</span><div class='page_container' data-page=115>

Kim loại ở dạng hợp chất tan được trong dầu có thể thấm qua màng tế bào (ví dụ thủy
ngân ở dạng metyl thủy ngân); kim loại liên kết với protein (như cadmium-metallothionein)
<i>có thể thâm nhập vào tế bào qua quá trình nhập bào (endocytosis - là q trình trong đó một </i>
chất đi vào bên trong tế bào nhưng không theo con đường thấm qua màng tế bào, lúc này
màng tế bào gập lại và thu tóm chất bên ngồi tế bào tạo thành một bọng có màng bao bọc ở
bên trong tế bào); một số kim loại khác (ví dụ như chì) có thể được hấp thụ bằng con đường
khuếch tán thụ động (khuếch tán qua màng do sự chênh lệch nồng độ bên ngoài và bên trong
tế bào theo hướng làm giảm gradient nồng độ).

<i><b>Hình 5.4. Quá trình nhập bào (endocytosis) và quá trình xuất bào (exocytosis)</b></i>

Tác dụng gây độc của các kim loại thường liên quan đến tương tác giữa kim loại và
thành phần đích trong tế bào. Các đích bị tấn cơng thường là các q trình sinh hóa riêng biệt,
màng tế bào hay màng của các thành phần trong tế bào.

<i><b>5.6.2.1. Các cơ chế gây độc phổ biến và bộ phận cơ thể bị tổn hại</b></i>

<b>Ức chế hoặc kích hoạt enzim: một trong các cơ chế gây độc chính của kim loại là </b>

tương tác với enzim, gây ức chế hoặc kích hoạt enzim. Kim loại có thể gây ức chế enzim
bằng hai con đường chính sau:

− Kim loại độc tác dụng với nhóm sulfhydryl (−SH) của enzim, như phản ứng sau
giữa ion thủy ngân (II) với enzim:

+ Hg2+_→_{+ 2H}+

− Kim loại độc thay thế các kim loại có mặt trong enzim. Ví dụ: chì thay thế kẽm
<i>trong enzim axit δ-aminolevulinic dehydratase (ALAD) và do đó gây ức chế q trình tổng </i>

hợp hem (là một nhóm khơng chứa protein, có nhân sắt được bao bọc bởi các dị vòng hữu cơ
porphyrin; là thành phần quan trọng của hemoglobin và các enzim có chứa hem như các sắc
<i>tố tế bào - cytochrome). </i>

<b>Cơ quan nội bào: các kim loại độc có thể hủy hoại cấu trúc và chức năng của các nội </b>

<i>bào quan. Ví dụ, ức chế các enzim của thể lưới nội chất (endoplasmic reticulum); tích tụ kim </i>
<i>loại trong thể men (lysosome); ức chế enzim hô hấp trong thể hạt sợi (mitochondria</i>)…

<b>Khả năng gây ung thư: một số kim loại có khả năng gây ung thư cho người và động </b>

vật. Ví dụ: hợp chất của asen, một số hợp chất của crom, niken là các tác nhân có khả năng
gây ung thư đối với người; beri, cadmi và cisplatin (Pt(NH3)2Cl2) có thể cũng là các tác nhân

có khả năng gây ung thư.
SH
SH
[Enzim]

S
S

</div>
<span class='text_page_counter'>(116)</span><div class='page_container' data-page=116>

Người ta cho rằng, sở dĩ một số kim loại có khả năng gây ung thư là do chúng có thể
tương tác với ADN trong cơ thể động vật.

<b>Thận: do là cơ quan bài tiết chính của cơ thể, nên thận thường là cơ quan bị ảnh </b>

hưởng bởi các chất độc như kim loại trong cơ thể. Cadmi, thủy ngân thường là các kim loại
độc có ảnh hưởng mạnh đến thận.

<b>Hệ thần kinh: hệ thần kinh cũng thường bị tác động của các kim loại độc, đặc biệt là </b>

các kim loại ở dạng hợp chất hữu cơ. Ví dụ metyl thủy ngân, do có thể tan được trong chất
béo, nên dễ đi qua màng tế bào và xâm nhập vào hệ thần kinh.

Ngược lại các dạng thủy ngân vô cơ dễ tan trong nước hơn, nên ít có khả năng xâm
nhập vào hệ thần kinh, mà thường chỉ là các chất độc gây hại cho thận.

Tương tự như vậy, các hợp chất chì hữu cơ thường là các chất độc thần kinh, cịn các
dạng chì vơ cơ lại gây ức chế enzim.

<b>Hệ nội tiết và khả năng sinh sản: do cơ quan sinh sản của người hoạt động theo một </b>

cơ chế phức tạp liên quan đến thần kinh nội tiết và hóc mơn, vì vậy bất kỳ một chất độc nào
có khả năng tham gia vào các q trình này đều có thể ảnh hưởng đến hệ sinh sản. Chì và
cadmi là các kim loại độc gây tác hại hệ sinh sản ở con người.

<b>Hệ hô hấp: tiếp xúc với kim loại ở dạng bụi có thể hủy hoại phổi. Phơi nhiễm cấp tính </b>

có thể làm kích thích và gây tổn thương đường hơ hấp. Phơi nhiễm mãn tính có thể làm xơ
hóa (nhơm) hoặc gây ung thư (asen, crom, niken).

<i><b>5.6.2.2. Tác dụng độc hại của asen</b></i>

Thông thường nồng độ của asen trong khơng khí và nước thấp, nguồn phơi nhiễm asen
chính đối với con người là thực phẩm.

Tuy vậy, ở một số vùng trên thế giới, như ở Đài Loan, Nam Mỹ, Banglades,…nồng độ
của asen trong nước ngầm khá cao. Cư dân sinh sống và sử dụng nước ngầm ở các vùng có
nồng độ asen cao thường bị mắc các bệnh như bệnh sừng hóa, tăng sắc tố da,… Phơi nhiễm ở

mức nồng độ cao hơn có thể dẫn đến các hậu quả nghiêm trọng như bị hoại tử đầu ngón tay,
ngón chân, bệnh “blackfoot”, ung thư …

<b>Hình 5.5. Nhiễm độc asen gây hoại tử bàn tay và mất ngón tay [28]</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(117)</span><div class='page_container' data-page=117>

thuốc diệt nấm, diệt cỏ. Ngồi ra, asen cịn được dùng để sản xuất dụng cụ thủy tinh, sơn,
chất màu, vật liệu bán dẫn.

Asen có thể tồn tại trong các hợp chất ở ba mức oxy hóa: asen (+5) trong các hợp chất
asenat; asen (+3) trong asenit; và asen (-3) trong khí asin. Độc tính của các dạng asen khác
nhau tăng dần theo thứ tự sau: As(+5) < As(+3) < As(-3).

Trong môi trường, vi sinh vật có thể chuyển hóa asen thành dimethylasenate, chất này
có thể tích lũy sinh học trong cá, nghêu sò và làm ảnh hưởng đến con người qua chuỗi thức ăn.

Các hợp chất của asen (+3) tan được trong dầu mỡ và có thể thâm nhập vào cơ thể
bằng các con đường tiêu hóa, hơ hấp và tiếp xúc qua da. Trong vòng 24 giờ sau khi được hấp
thụ, asen phân bố đi khắp cơ thể,liên kết với các nhóm −SH của protein tế bào. Chỉ một phần
nhỏ đi vào tế bào thần kinh. Asen cũng có thể thay thế photpho và tích tụ trong xương nhiều
năm.

Asen (III) độc vì nó tấn cơng vào các nhóm −SH của enzim, làm cản trở hoạt động của enzim:

AsO43− có tính chất tương tự PO43− sẽ thay thế ion PO43− gây ức chế enzim, ngăn cản

tạo ra ATP là chất sản sinh ra năng lượng.

Nếu có mặt AsO43− thì quá trình phụ xảy ra, tạo thành 1−aseno, 3−photphat glyxerat, nên

sự tạo thành 1,3−diphotphat glyxerat không xảy ra, do đó khơng hình thành và phát triển ATP:

SH

SH

S
S

As

[Enzim] + AsO₃3 - _[Enzim] _{O- + 2OH}

-C
CH₂ SH

CH₂ SH

C

+ AsO₃

3-(dihyrolipoic axit - protein) (phức bị thụ động hóa)
CH₂

(CH₂)₅
O
Protein
CH₂ S

CH₂ S

As O + 2OH
CH₂

(CH₂)₅
O
Protein

C
CH

O

CH₂ OPO3

2-OH

H

C
CH

O

CH₂ OPO3

2-OH

OPO₃

2-PO₄

3-Glyxeraldehyt
3 - phosphat

ATP

1,3 - D iphosphat
G lyxerat
Adenosine
Triphosphat
C
CH
O

CH₂ OPO₃

2-OH

H

C
CH

O

CH2 OPO3

2-OH

OAsO₃

2-AsO₄

3-Glyxeraldehyt
3 - phosphate

ATP

1-arseno,3 - phosphate

</div>
<span class='text_page_counter'>(118)</span><div class='page_container' data-page=118>

Asen (+3) ở nồng độ cao làm đơng tụ các protein, có lẽ do asen (+3) tấn cơng các liên
kết có nhóm sulfua.

Sau khi bị nhiễm độc cấp tính từ 30 phút đến 2 giờ, nhiều triệu chứng đường ruột nặng
sẽ xuất hiện. Các triệu chứng như nôn mửa, tiêu chảy ra máu, đau bụng dữ dội, đau và có cảm
giác cháy bỏng thực quản. Sau đó một số triệu chứng có thể đi kèm như tình trạng giãn mạch,
co thắc cơ tim, phù não, đau thần kinh ngoại biên. Cuối cùng nạn nhân có thể bị vàng da, rối
loạn thận và có thể chết trong vịng từ 24 giờ đến 4 ngày do rối loạn tuần hoàn.

Nhiễm độc mạn tính thường đi kèm với các triệu chứng khơng rõ ràng như tiêu chảy,
đau bụng, tăng sắc tố và tăng sừng hóa. Cuối cùng có thể dẫn đến hoại tử đầu ngón tay, ngón
chân; thiếu máu; ung thư da, phổi và tế bào mũi.

Các chất chống độc đối với asen là các hóa chất chứa nhóm −SH như 2,3− dimercapto
propanol (HS−CH2−CH(SH)−CH2OH) (BAL), chất này có khả năng tạo liên kết với AsO33−,

nên khơng cịn As (III) để liên kết với nhóm −SH trong enzim.

<i><b>5.6.2.3. Tác dụng độc hại của cadmi</b></i>

Trong tự nhiên cadmi chủ yếu đi kèm với chì và kẽm trong quặng. Cadmi bị phát tán
vào môi trường ở gần các mỏ đang khai thác hoặc ở khu vực luyện kim. Trong công nghiệp
cadmi được sử dụng để làm chất màu trong sơn, chất dẻo, mạ điện, chế tạo hợp kim, pin sạc.

Nguồn gây nhiễm độc cadmi thường là nước ngầm bị ô nhiễm do công nghiệp luyện
kim, sử dụng trong công nghiệp, sử dụng bùn nước thải đô thị làm phân bón. Lưỡi câu, xiên
đâm cá, sản phẩm ngũ cốc, lá rau, là những nguồn gây nhiễm cadmi trong thực phẩm.

Nhiễm độc cấp tính gây đau rát ở vùng tiếp xúc. Sau khi ăn uống và bị nhiễm độc
cadmi, các triệu chứng chính thường gặp là buồn nơn, nơn, đau bụng. Nhiễm độc qua đường
hơ hấp có thể dẫn đến phù phổi.

Nhiễm độc mạn tính thường được quan tâm đặc biệt vì cadmi bị đào thải khỏi cơ thể
rất chậm, thời gian bán phân hủy trong cơ thể vào khoảng 30 năm. Vì vậy, phơi nhiễm ở nồng
độ thấp có thể dẫn đến tình trạng tích lũy cadmi trong cơ thể.

Phần lớn cadmi thâm nhập vào cơ thể con người được đào thải từ từ qua thận, khoảng
1% được giữ lại trong thận, do cadmi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận.
Phần còn lại trong cơ thể dần dần được tích lũy cùng với tuổi tác. Khi lượng Cd2+_{được tích}

lũy đủ lớn, nó có thể thế chỗ ion Zn2+_{trong các enzim quan trọng gây ra rối loạn tiêu hóa và}

các chứng bệnh rối loạn chức năng của thận, thiếu máu, tăng huyết áp, gây dòn xương, phá
hủy tủy xương, gây ung thư.

Sự cố nhiễm độc cadmi xảy ra ở tỉnh Toyama, Nhật Bản, vào những năm 1940 do hoạt
động khai khống làm ơ nhiễm cadmi trên sông Jinzu và các phụ lưu. Nước sông được sử
dụng cho thủy lợi và dùng để sản xuất nước uống. Hậu quả làm hàng trăm người dân sống
trong khu vực bị mắc chứng bệnh do nhiễm độc cadmi có tên gọi là “bệnh itai-itai”. Hầu hết
nạn nhân đều bị tổn thương thận và loãng xương, nhiều người đã chết. Vụ nhiễm độc ở

Toyama được xem là vụ nhiễm độc cadmi nghiêm trọng nhất từ trước đến nay.

<i><b>5.6.2.4. Tác dụng độc hại của chì</b></i>

Trung bình người dân ở các thành phố lớn mỗi ngày đưa vào cơ thể 10 µg Pb từ khơng
khí, 15 µg Pb từ nước (dạng hòa tan hoặc dạng phức) và 200 µg Pb từ các nguồn lương thực
thực phẩm; bài tiết ra ngồi khoảng 200 µg Pb, cịn khoảng 25 µg được giữ lại trong xương.

</div>
<span class='text_page_counter'>(119)</span><div class='page_container' data-page=119>

<i>các sắc tố khác như các sắc tố tế bào (cytochromes).</i>

<b>Hình 5.6. Cơng thức cấu tạo của ALA</b>−<b>dehydraza enzim và porphobilinogen</b>

Chì cịn gây hại đến hệ thần kinh, đặc biệt đối với trẻ sơ sinh và trẻ em đang ở tuổi
phát triển hệ thần kinh. Ngay cả khi chỉ phơi nhiễm chì ở mức độ thấp, trẻ đã có biểu hiện
hiếu động thái quá, giảm chú ý, thiểu năng trí tuệ, suy giảm thị lực. Khi bị phơi nhiễm ở mức
nồng độ cao hơn, nạn nhân (cả trẻ em và người lớn) có thể bị bệnh não. Chì phá hủy động
mạch nhỏ và mao mạch làm phù não và thối hóa thần kinh. Triệu chứng lâm sàng gây ra do
những tác hại trên có thể là trạng thái lờ đờ, co giật, hơn mê.

Do có tính chất hóa học tương tự Ca nên trong cơ thể Pb tích lũy ở xương, ở đây chì
kết hợp với photphat trong xương rồi di chuyển vào các mơ mềm và thể hiện độc tính của nó.

Ngồi ra, chì cịn ảnh hưởng đến hệ sinh sản, gây sẩy thai, ảnh hưởng có hại cho trẻ sơ sinh.
Khi hàm lượng trong máu khoảng 0,3 ppm, chì ngăn cản quá trình sử dụng oxy để oxy
hóa glucoza tạo ra năng lượng cho q trình sống, do đó làm cho cơ thể mệt mỏi. Khi nồng độ
trong máu nằm trong khoảng > 0,5 − 0,8 ppm, chì sẽ gây rối loạn chức năng của thận và phá
hũy não. Ở nồng độ cao hơn (> 0,8 ppm) chì có thể gây thiếu máu do thiếu hemoglobin.

Các chất chống độc của chì là các hóa chất có khả năng tạo phức chelat tan với Pb2+_.

Ví dụ, dung dịch phức chelat của canxi có thể dùng để giải độc chì vì phức chelat chì bền hơn
phức chelat canxi nên Pb2+_{sẽ thế chỗ Ca}2+_{trong phức chelat, kết quả là phức chelat chì được}

tạo thành tan và đào thải ra ngồi qua nước tiểu. Các hóa chất được dùng để giải độc chì là
EDTA, 2,3-dimercaptopropanol, penicillamin..., chúng tạo với chì các phức chelat sau:

<b>Hình 5.7. Phức chelat của chì với các chất chống độc</b>

<i><b>5.6.2.5. Tác dụng độc hại của thủy ngân</b></i>

Thủy ngân có nhiều ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, như sản xuất NaOH, Cl2

bằng cách điện phân dung dịch muối ăn bão hòa với điện cực thủy ngân. Ngành công nghiệp
sản xuất các thiết bị điện như sản xuất đèn thủy ngân cao áp, pin thủy ngân, các rơle điện...
cũng dùng nhiều thủy ngân. Trong nông nghiệp, người ta dùng một lượng lớn các hợp chất cơ
thủy ngân để chống nấm và làm sạch các hạt giống. Các hợp chất thường dùng là:

CH₂

HOOC CH₂ C CH

NH₂

COOH
O

(I) delta-aminolevulinic axit
(ALA dehydrase enzym)

HOOC CH₂ C C CH₂ CH₂ COOH

C
C
N H
H
CH₂
N
H₂
(II) porphobilinogen
CH₂
CH₂
N
N
CH₂
CH₂
C
C
O
O
O
O
CH₂
CH₂
Pb
C
C
O
O
O
O

Phức P b - E D TA

C

H₂ CH

S S

Pb

S S

C

H₂ CH CH₂OH

CH₂OH

C
OH
O
C
H
C
C
H₃
N
H
S Pb

CH₃

P hức P b - BAL

</div>
<span class='text_page_counter'>(120)</span><div class='page_container' data-page=120>

Metyl nitril thủy ngân: CH3−Hg−CN

Metyl dixian diamit thủy ngân:

Metyl axetat thủy ngân: CH3−Hg−OOC−CH3

Etyl clorua thủy ngân: C2H5−Hg−Cl

Các hợp chất thủy ngân dùng làm sạch hạt giống, khi gieo hạt giống xuống đất, các
hợp chất này sẽ được phân tán rộng trên đất. Sau đó, thủy ngân đi vào thực vật, động vật và
chuyển vào thức ăn của người.

Thủy ngân là một kim loại có độc tính cao. Vào những năm 1953 − 1960, tại Nhật có
nhiều trường hợp bị nhiễm độc nặng do ăn phải cá nhiễm thủy ngân từ vịnh Minamata. Nước
trong vịnh này bị nhiễm thủy ngân là do nước thải của nhà máy hóa chất. Cá của vịnh có chứa
27 − 102 ppm thủy ngân dưới dạng metyl thủy ngân (xem “Phần đọc thêm” mục ). Năm 1972,
450 nông dân ở Irắc đã chết do ăn phải loại lúa mạch bị nhiễm thủy ngân từ thuốc trừ sâu. Hai
sự kiện trên chứng tỏ thủy ngân là chất gây độc rất mạnh.

<b>Hình 5.8. Bàn tay bị biến dạng của nạn nhân bị ngộ độc Hg ở Minamata [20] </b>
Tính độc của thủy ngân phụ thuộc vào dạng hợp chất hóa học của nó.

−<i><b> Thủy ngân kim loại tương đối trơ và khơng độc, nếu nuốt thủy ngân vào bụng thì </b></i>
sau đó nó lại được thải ra ngồi, khơng gây hậu quả nghiêm trọng. Nhưng hơi thủy ngân nếu
hít phải thì rất độc. Khi hít phải hơi thủy ngân, thủy ngân sẽ đi vào não qua máu, hủy hoại hệ
thần kinh trung ương.

−<i><b> Thủy ngân (I) Hg2</b><b>2+</b></i>_{vào cơ thể thì sẽ tác dụng với ion Cl}−_{có trong dạ dày tạo thành}

hợp chất không tan Hg2Cl2 rồi bị đào thải ra ngồi, nên Hg22+ khơng độc.

−<i><b> Thủy ngân (II) Hg</b><b>2+</b></i>_{rất độc, nó dễ dàng kết hợp với các amino axit có chứa lưu}
huỳnh của protein. Hg2+_{cũng tạo liên kết với hemoglobin và albumin trong huyết thanh vì cả}

hai chất này đều có chứa nhóm −SH. Song Hg2+_{khơng thể chui qua màng sinh học nên nó}

khơng thể thâm nhập vào các tế bào sinh học.

−<i><b> Các hợp chất hữu cơ của thủy ngân có độc tính cao nhất, đặc biệt là ion metyl thủy </b></i>
ngân CH3Hg+, chất này tan được trong mỡ, phần chất béo của các màng và trong não tủy.

Trong ankyl thủy ngân, liên kết cộng hóa trị giữa Hg với C rất bền vững, không dễ

C

H₃ Hg N C
NH₂

NH₂
N

</div>
<span class='text_page_counter'>(121)</span><div class='page_container' data-page=121>

dàng bị phá vỡ nên ankyl thủy ngân khá bền. Đặc tính nguy hiểm nhất của ankyl thủy ngân
(RHg+_{) là có thể thấm qua được các màng ngăn cản và thâm nhập vào mô của bào thai qua}

nhau thai. Khi mẹ bị nhiễm metyl thủy ngân thì trẻ con sinh ra thường chịu những thương tổn
không thể hồi phục được về hệ thần kinh trung ương, gây nên bệnh tâm thần phân liệt, co giật,

trí tuệ kém phát triển.

Hg liên kết vào màng tế bào ngăn cản quá trình vận chuyển đường qua màng, nhưng
lại cho K đi qua màng. Đối với tế bào não, quá trình vừa nêu làm suy giảm năng lượng tế bào,
gây rối loạn việc truyền các xung thần kinh. Nhiễm độc metyl thủy ngân cũng dẫn tới sự phân
chia nhiễm sắc thể, phá vỡ nhiễm sắc thể và ngăn cản sự phân chia tế bào. Các triệu chứng
nhiễm độc thủy ngân bắt đầu xuất hiện khi nồng độ metyl thủy ngân (CH3Hg+) trong máu vào

khoảng 0,5 ppm. Đặc tính độc hại của thủy ngân và các hợp chất thủy ngân được trình bày
tóm tắt trong Bảng 5.9.

<b>Bảng 5.9. Đặc tính hóa học và sinh hóa của thủy ngân và các hợp chất của nó [8]</b>
<b>Loại</b> <b>Đặc tính hóa học và sinh hóa</b>

Hg Nguyên tố thủy ngân tương đối trơ, khơng độc. Hơi thủy ngân khi hít phải rất độc
Hg22+ Tạo được hợp chất khơng tan với clorua (Hg2Cl2) có độ độc thấp

Hg2+ _{Độc, nhưng khó di chuyển qua màng sinh học}

RHg+ Rất độc, thông thường ở dạng CH3Hg+, nguy hiểm cho hệ thần kinh não, dễ di

chuyển qua màng sinh học, tích trữ trong các mơ mỡ

R2Hg Độc tính thấp, nhưng có thể chuyển thành RHg+ trong mơi trường axit trung bình

HgS Khơng tan và khơng độc, có trong đất

Trong môi trường nước, thủy ngân và muối của thủy ngân có thể bị một số vi khuẩn
kỵ khí chuyển hóa thành metyl thủy ngân hay dimetyl thủy ngân (CH3)2Hg. Dimetyl thủy

ngân trong môi trường axit trung bình sẽ chuyển hóa thành metyl thủy ngân (CH3Hg+) tan

trong nước. Quá trình lan truyền thủy ngân và cuối cùng đi vào cơ thể người có thể tóm tắt
trong sơ đồ sau:

<b>Hình 5.9. Sự khuếch đại sinh học của thủy ngân trong chuỗi thức ăn [8]</b>

Có thể ngăn chặn được tình trạng ơ nhiễm thủy ngân nếu tn thủ các qui tắc do Tổ
chức Bảo vệ Môi trường của Mỹ và Thụy điển đề nghị:

− Chuyển hướng cơng nghệ mới thay vì sử dụng điện cực thủy ngân trong công nghiệp
sản xuất NaOH và Cl2,

− Cấm sản xuất và sử dụng thuốc trừ sâu loại ankyl thủy ngân,

Hg2+ _CH

3Hg
+

Phiêu sinh vật
VK kỵ khí

Cơn trùng
Cá nhỏ

Chim
Cá lớn

Người

</div>
<span class='text_page_counter'>(122)</span><div class='page_container' data-page=122>

− Hạn chế sản xuất và sử dụng các loại thước trừ sâu khác có chứa thủy ngân, chỉ
được sử dụng chọn lọc ở một số vùng,

Trầm tích nhiễm thủy ngân trong sơng hồ có thể tạo ra ion metyl thủy ngân tan vào
nước. Ở Thụy Điển, người ta đã thử nghiệm bao phủ trầm tích đáy bằng các vật liệu nghiền
mịn có khả năng hấp phụ cao để tránh q trình tái hịa tan thủy ngân vào nước. Cũng có thể
chơn lấp trầm tích nhiễm thủy ngân trong các vật liệu vơ cơ trơ.

<b>5.6.3. Tác dụng độc hại của một số chất độc khác</b>

<i><b>5.6.3.1. Tác dụng độc hại của cacbon monooxit (CO)</b></i>

Cacbon monooxit là một khí độc, nó tạo hợp chất bền với hemoglobin. CO có thể thế
O2 trong hemoglobin tạo ra cacboxy-hemoglobin, do đó làm giảm khả năng tải O2 của máu:

O2Hb + CO  COHb + O2

Khi cấp cứu người bị nhiễm độc CO, trước hết phải đưa nạn nhân ra chỗ thoáng và
cho thở oxy để phản ứng giải hấp CO xảy ra:

HbCO + O2  HbO2 + CO

<b>Bảng 5.10. Ảnh hưởng độc hại của CO đối với con người ở các nồng độ khác nhau [8]</b>
<b>Nồng độ CO </b>

<b>(ppm)</b>

<b>% chuyển hóa</b>
<b>HbO2</b>→<b>HbCO</b>

<b>Ảnh hưởng độc hại đối với con người</b>

10 2 Rối loạn khả năng phán đốn, giảm tầm nhìn

100 15 Đau đầu, chóng mặt, mệt mỏi

250 32 Ngất, bất tỉnh

750 60 Chết sau vài giờ

1000 66 Chết rất nhanh

<i><b>5.6.3.2. Tác dụng độc hại của các oxit nitơ (NO</b><b>x</b><b>)</b></i>
Trong khí quyển tồn tại hai oxit nitơ NO và NO2.

NO cũng có khả năng tạo liên kết với hemoglobin như CO, làm giảm hiệu suất vận
chuyển oxy của máu. Song, trong khơng khí bị ô nhiễm, lượng NO thấp hơn nhiều lần so với
khí CO, vì vậy tác động của nó đến hemoglobin cũng nhỏ hơn nhiều.

NO2 độc hại hơn đối với sức khỏe con người. Cơ chế gây độc của NO2 chưa được biết

rõ. Người ta cho rằng, một số enzim như catalase và lactic dehydrogenase có thể bị phân hủy
dưới tác dụng của NO2.

Thuốc chống ngộ độc NO2 thường được sử dụng là các chất chống oxy hóa như

vitamin E.

<b>Bảng 5.11. Ảnh hưởng độc hại của NO2 với con người ở các nồng độ khác nhau [8]</b>

<b>Nồng độ NO2 </b>

<b>(ppm)</b>

<b>Thời gian </b>

<b>phơi nhiễm</b> <b>Mức độ độc hại đối với con người</b>

50 − 100 Dưới 1 giờ Viêm phổi khi phơi nhiễm 6−8 tuần

150 − 200 − Hủy hoại khí quản, chết nếu phơi nhiễm 3−5 tuần

</div>
<span class='text_page_counter'>(123)</span><div class='page_container' data-page=123>

<i><b>5.6.3.3. Tác dụng độc hại của khí sunfurơ (SO</b><b>2</b><b>)</b></i>

Khí sunfurơ gây tác hại chủ yếu ở đường hô hấp, kích thích và gây ngạt. Hầu hết mọi
người đều bị kích thích khi nồng độ SO2 trong khơng khí bằng hoặc cao hơn 5 ppm. Những

người nhạy cảm có thể bị kích thích ngay ở nồng độ thấp hơn 1 − 2 ppm SO2. Nhiễm độc SO2

ở nồng độ cao hơn 5 − 10 ppm SO2 có thể gây co thắt phế quản mạnh.

Ô nhiễm SO2 kèm với khói có thể gây ra hiện tượng synergism, đặc biệt trong các sự

cố sương khói kiểu London.

Mặc dù nồng độ gây chết người khá lớn, đến 500 ppm, nhưng khí SO2 vẫn được xem

là tác nhân gây ơ nhiễm khơng khí đáng kể nhất, do nó có thể gây tác hại đến người già, người
có bệnh đường hô hấp, tim mạch.

Đối với thực vật, ở nồng độ cao, SO2 phá hủy các mô lá, làm hư hại vùng rìa và vùng

nằm giữa các gân lá. Khi độ ẩm tương đối trong khơng khí tăng lên thì tác hại của SO2 đối với

thực vật cũng tăng lên. Tác hại này trở nên nghiêm trọng khi những lỗ nhỏ trên lớp biểu bì bề
mặt dùng để trao đổi khí bị nở ra. Tiếp xúc lâu dài với khí quyển chứa SO2 ở nồng độ thấp sẽ

nguy hiểm với cây trồng hơn tiếp xúc với nồng độ cao trong thời gian ngắn.

<i><b>5.6.3.4. Tác dụng độc hại của ozon và PAN</b></i>

Ozon và PAN (peroxyaxetyl nitrat CH3−COO−ONO2) là sản phẩm của quá trình

quang hóa. Cả hai khí này đều gây tác hại đối với mắt và cơ quan hô hấp của con người. Con
người chỉ cần tiếp xúc với khơng khí chứa 50 ppm O3 trong vài giờ cũng có thể dẫn tới tử

vong do bị tràn dịch màng phổi. Ở những nồng độ thấp hơn không dẫn đến chết người, nhưng
gây tích lũy chất lỏng trong phổi và phá hoại các mao quản của phổi. Trẻ em cũng như các
động vật còn non rất nhạy cảm với tác động độc hại của ozon.

Tác dụng hóa sinh của ozon và PAN chủ yếu là do tạo ra các gốc tự do. Nhóm −SH
(sulphydril) trên các enzim bị các tác nhân oxy hóa này tấn cơng, ngồi ra cịn có thể bị axêtyl
hóa bới PAN.

Các tác nhân oxy hóa quang hóa làm tê liệt sự hoạt động của các enzim như izocitric
dehydrogenase; malic dehydrogenase và glucose−6−photphate−dehydrogen −ase. Các enzim
này có liên quan đến chu trình axit citric và làm phân hủy glucose, là chất tạo ra năng lượng tế
bào. Các tác nhân oxy hóa này cũng ngăn cản hoạt tính của các enzim tổng hợp xenluloza và
các chất béo trong thực vật.

<i><b>5.6.3.5. Tác dụng độc hại của cyanua (CN</b></i>−<i><b>)</b></i>

Cyanua có trong hạt của các loại quả như táo, mơ, anh đào, đào, mận,... Cyanua trong
thực vật thưòng liên kết với các gốc đường gọi là amygdalin. Đường amygdalin bị enzim hay
axit thủy phân tạo ra cyanua (ví dụ: trong dạ dày):

Cyanua ức chế các enzim oxy hóa làm ngăn cản một giai đoạn trung gian của quá trình
sử dụng oxy để tạo ra ATP. Quá trình tạo ra ATP (adenozin triphotphat) xảy ra qua các bước
sau:

<i><b>Bước 1: Fericytochrom oxidaza (một protein chứa sắt, viết tắt là Fe(III)</b></i>−oxit) bị
glucoza khử thành ferrocytochrom oxidaza (viết tắt là Fe(II)−oxit):

Fe(III)−oxit + glucoza → Fe(II)−oxit + glyxeraldehyt

CH

O C₆H₁₀O₄
C N

C₆H₁₁O₅

+ 2H₂O HCN + 2C₆H₁₂O₆ + C₆H₅CHO

Benzaldehyt
Glucose

Amydalin

</div>
<span class='text_page_counter'>(124)</span><div class='page_container' data-page=124>

<i><b>Bước 2: Fe(II)</b></i>−oxit nhường e cho oxy và biến thành Fe(III)−oxit:
Fe(II)−oxit + ½ O2 + 2H+ → Fe(III)−oxit + H2O

Sau đó glyxeraldehyt kết hợp với PO43−, tạo ra ADP (adenozin diphotphat), chất này

tiếp tục kết hợp với PO43− để tạo thành ATP là chất sản sinh ra năng lượng:

ADP   →<i>PO43-</i> ATP

Nếu có mặt xianua thì Fe(III)−oxit sẽ kết hợp với CN−_:

Fe(III)−oxit + CN−_→_Fe(III)₋_oxit₋_CN

làm bước 1 bị ngăn cản, do đó các bước sau không xảy ra được để tạo thành ATP. Thêm vào
đó CN−_{cịn tạo phức với các hợp chất hematin khác.}

Để điều trị nhiễm độc cyanua, người ta tiêm NaNO2 vào mạch máu, hoặc cho nạn

nhân ngửi amylnitrit, khi đó xảy ra các phản ứng lần lượt như sau:

− NO2− oxy hóa hemoglobin HbFe(II) thành methemiglobin HbFe(III), chất này không

vận chuyển được O2 tới các mô như hemoglobin HbFe(II):

HbFe(II)   →<i>NO</i>2− HbFe(III)

(phản ứng này được xem là nguyên nhân gây độc của NO2−, làm thiếu oxy, có khi dẫn đến tử

vong).

− HbFe(III) sẽ lấy CN−_{của phức ferricytochrom oxidaza với CN}−_:

HbFe(III) + Fe(III)−oxit−CN → HbFe(III)−CN + Fe(III)−oxit

− Điều trị tiếp với S2O32− để loại bỏ CN−:

HbFe(III)−CN + S2O32−→ SCN− + SO32− + HbFe(II)

Phản ứng này cần xúc tác là men chứa nhóm SCN−<i>_{(rhodanase) hay mitocrondrial}</i>

sulfua transferase.

<i><b>5.6.3.6. Các chất gây ung thư (carcinogens)</b></i>

Các nghiên cứu dịch tễ học đã cung cấp nhiều bằng chứng cho thấy con người khi
phơi nhiễm một số loại hóa chất, tác nhân độc hại xác định sẽ mắc bệnh ung thư.

<i>Thuật ngữ carcinogens được dùng để chỉ các hóa chất , tác nhân (tia phóng xạ, tia bức </i>
xạ,...), có khả năng gây ung thư ở người và động vật.

Dựa vào khả năng gây ung thư, Tổ chức Thế giới Nghiên cứu về Ung thư (IARC –
<i>International Agency for Reseach on Cancer) và Tổ chức Bảo vệ Môi trường (EPA) phân loại </i>
các chất độc thành các nhóm (Bảng 5.12).

<i>Bên cạnh các chất được xếp vào loại có khả năng gây ung thư (carcinogen), cịn có </i>
một số chất bản thân khơng có khả năng gây ung thư, nhưng khi kết hợp với một tác nhân
<i>khác lại có khả năng gây ung thư, các chất loại này được gọi tên là co-carcinogens.</i>

Để đánh giá khả năng gây ung thư của một tác nhân nghi vấn, người ta thường sử
dụng kết quả nghiên cứu dịch tễ học và nghiên cứu trên động vật loài gặm nhấm. Bằng chứng

quan trọng nhất để kết luận về khả năng gây ung thư của một tác nhân nào đó thường được
dựa vào kết quả nghiên cứu dịch tễ học.

</div>
<span class='text_page_counter'>(125)</span><div class='page_container' data-page=125>

<b>Bảng 5.12. Phân loại các chất gây ung thư theo IARC và EPA [9] </b>
<b>IARC</b> <b>EPA</b>

Nhóm 1 Nhóm A Đã biết chắc sẽ gây ung thư cho người (Đã có đủ bằng chứng về dịch tễ học để chứng minh có sự liên quan giữa tác nhân phơi nhiễm và việc phát bệnh
ung thư ở nạn nhân)

Nhóm 2A Nhóm B Gần như chắc chắn gây ung thư cho người

Nhóm B1 Chưa có nhiều bằng chứng về dịch tễ học về khả năng gây ung thư ở người, _{khơng tính đến các bằng chứng trên động vật thí nghiệm.}
Nhóm B2

Có đủ bằng chứng dịch tễ học về khả năng gây ung thư trên động vật thí
nghiệm, nhưng chưa có hoặc khơng có bằng chứng thỏa đáng về khả năng
gây ung thư trên người.

Nhóm 2B Nhóm C Có thể sẽ gây ung thư cho người. Khơng có bằng chứng về khả năng gây _{ung thư ở người, ít bằng chứng đối với động vật.}

Nhóm 3 Nhóm D

Khơng thể đánh giá được về khả năng gây ung thư cho người. Chưa có
hoặc khơng có bằng chứng thỏa đáng về khả năng gây ung thư ở người và
động vật.

Nhóm 4 Nhóm E

Gần như chắc chắn khơng gây ung thư cho người. Khơng có bằng chứng về
khả năng gây ung thư trong 2 thí nghiệm hồn chỉnh trên 2 lồi động vật khác

nhau hoặc đều khơng có bằng chứng về khả năng gây ung thư trên thí nghiệm
đầy đủ về dịch tễ học và thí nghiệm trên động vật.

Danh mục các hóa chất, tác nhân đã được IARC xếp loại là tác nhân gây ung thư được
trình bày trong Bảng 5.13. Bảng này còn cung cấp các thơng tin về các nghề nghiệp có bị phơi
nhiễm với các loại hóa chất tương ứng.

<b>Bảng 5.13. Danh mục các tác nhân, chất, hỗn hợp chất gây ung thư ở người </b>
<b>và ngành nghề có nguy cơ bị phơi nhiễm [9]</b>

Aflatoxins
4-Aminobiphenyl

Asen và một số hợp chất asen
Amiăng

Azathioprine
Benzene
Benzidine

Beri và một số hợp chất của beri

<i>N,N-bis-(2-Chloroethyl)-2-naphthylamine (chlornaphazine)</i>

Bis(chloromethyl) ether và chloromethyl methyl ether
1,4-Butanediol dimethylsulfonate (Myleran)

Cadmi và một số hợp chất của cadmi
Chlorambucil

</div>
<span class='text_page_counter'>(126)</span><div class='page_container' data-page=126>

<i>(Bảng 5.13 tiếp theo)</i>

Cyclophosphamide

Cyclosporin A (cyclosporin)
Diethylstilbestrol

Virut Epstein-Barr
Erionite

Liệu pháp Estrogen

Estrogens, không thuộc loại steroid
Estrogens, thuộc loại steroid
Etylen oxit

Etoposide kết hợp với cisplatin và bleomycin

<i>Helicobacter pylori</i>

Virut Hepatitis B (gây viêm gan B, mãn tính)
Virut Hepatitis C (gây viêm gan C, mãn tính)

<i>Thuốc nam có chứa hoạt chất từ lồi Aristolochia (một lồi dây leo)</i>
HIV, nhóm 1

Virut Papilloma, nhóm 16
Virut Papilloma, nhóm 18

Virut tế bào lymphotropic T, nhóm 1

Melphalan (2-amino-3-[4-[bis(2-chloroethyl)amino]phenyl]-propanoic a.)
Methoxsalen với liệu pháp UV-A (PUVA)

MOPP và các liệu pháp hóa học kết hợp khác kể cả các tác nhân ankyl hóa
Mustard Gas (Bis (2-chloroethyl) sulfide; dùng làm vũ khí hóa học)
2-Naphthylamine

Neutron

Các hợp chất Nicken

<i>Opisthorchis viverrini (một loại sán lá)</i>

Thuốc ngừa thai
Tia phóng xạ α
Tia phóng xạ β
Radon

<i>Schistosoma haematobium (một loại ký sinh trùng)</i>

Silica

Bức xạ Mặt trời

Bột Talc chứa khoáng dạng sợi amiăng

</div>
<span class='text_page_counter'>(127)</span><div class='page_container' data-page=127>

<i>(Bảng 5.13 tiếp theo)</i>

<i>Thiotepa [tris(1-aziridinyl)phosphine sulfide]</i>

Thori dioxit

Treosulfan
Vinyl clorua

Bức xạ tia X và tia γ
<i><b>Hỗn hợp</b></i>

Đồ uống có cồn

Hỗn hợp giảm đau chứa phenacetin
Nhai trầu với thuốc lá

Tro than đá và hắc ín từ than đá
Dầu khống (mineral oils)
Cá muối

Shale oils (loại dầu tách ra từ đá trầm tích chứa chất hữu cơ)
Muội than

Khói thuốc và các sản phẩm thuốc lá khơng khói
Mùn cưa

<i><b>Tình huống phơi nhiễm</b></i>
Sản xuất nhơm

Sản xuất phẩm nhuộm auramine
Sản xuất và sửa chữa giày da
Khí hóa than đá

Khí hóa than cốc
Săn xuất đồ gỗ

Bị phơi nhiễm radon khi khai thác hematit
Đúc, luyện sắt thép

Sản xuất isopropanol

Sản xuất thuốc nhuộm fucsin
Thợ sơn

Cơng nghiệp cao su

Khói axit vơ cơ mạnh có chứa axit sulfuric

Khơng phải chỉ những loại hóa chất nhân tạo mới gây ung thư ở người, ngay trong tự
nhiên cũng có nhiều tác nhân có thể gây ung thư, như sợi amiăng, aflatoxin B1, quả cau,
niken và một số hợp chất của asen cũng có khả năng gây ung thư ở người.

</div>
<span class='text_page_counter'>(128)</span><div class='page_container' data-page=128>

<b>TÀI LIỆU THAM KHẢO</b>

[1]. Lê Huy Bá. Độc học Môi trường, NXB.ĐHQG TP. HCM, tái bản lần 1 (2002).
[2]. Lê Huy Bá. Môi trường (Tập 1), NXB KH&KT (1997).

[3]. Đặng Kim Chi. Hóa học mơi trường (Tập 1), NXB KH&KT (1998).
[4]. Vũ Đăng Độ. Hóa học và sự ô nhiễm môi trường, NXB Giáo dục (1997).

[5]. Lê Trình. Quan trắc và kiểm sốt ơ nhiễm mơi trường nước, NXB KH&KT (1997).
[6]. Phạm Hùng Việt, Trần Tứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội. Hóa học mơi trường cơ sở, Trường

Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội (1999).

[7]. Andrew R.W. Jackson & Julie M. Jackson. Environmental ScienceThe Natural
Environment and Human Impact, Longman Group Limited, 1st ed. (1996).
[8]. Anil Kumar De. Environmental Chemistry, Wiley Eastern Ltd, 2nd ed. (1989).
[9]. Ernest Hodgson. A textbook of modern toxicology, John Wiley & Sons, Inc., 3rd ed.

(2004).

[10]. Eugene R. Weiner. Applications of Environmental Chemistry, Lewis Publishers, 1st ed.
(2000).

[11]. Howard S. Peavy, Donald R. Rowe, George Tchobanoglous. Environmental
Engineering, McGraw-Hill Book Co., 1st ed. (1985).

[12]. J. Glynn Henry, Gary W. Heinke. Environmental Science and Engineering, Prentice
Hall, Inc., 1st ed. (1989).

[13]. Malcolm Grant, Richard Hawkins. The Concise Lexicon of Environmental Terms, John
Wiley & Sons, 1st ed. (1995).

[14]. Manahan Stanley E. “Frontmatter”. Fundamentals of Environmental Chemistry, CRC
Press, 2nd ed. (2001).

[15]. Metcalf & Eddy, Inc. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, and Reuse,
McGraw-Hill, Inc., 3rd ed. (1991).

[16]. Peter O’Neill. Environmental Chemistry, Chapman & Hall, 2nd ed. (1993).

[17]. />[18].

trickling_filter_8983.jpg.

[19].
lgmanitobaprairies3.jpg.

[20].
/>

[21]. />[22]. />

[23]. />[24].

/>

[25]. />[26]. />[27]. />

</div>

<!--links-->