Đề tài Phân tích thành phần không khí

Phân tích thành phần không khí Nhóm KCGĐM 3.1.4 Sương mù: Những năm gần đây diễn ra sự gia tăng đều đặn phạm vi ảnh hưỏng của sương mù nhiều nơi , nguyên nhân la do cháy rừng . Sương mù được định nghĩa như là sự có mặt cuẢ nhiều phân tử nhỏ trong không khí, thường được kết hợp bởi sự hanh khô, thời tiết nóng; kết quả của phản ứng oxi hoá khử và sương mù. Tuy nhiên sương mù quanh hoá đô thị cũng có thể gây gia tăng tình trạng sương mù, nguyên nhân của vùng sương mù và tính chất hoá học của nó khác nhau do nguồn khói đô thị. Sự gia tăng thường xuyên của sương mù ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đói là do sự kết hợp kinh tế xã hội (phương thức nông nghieộ không hợp lý, rừng mưa biến mất vì sự phát triển …) và các nhân tồ khí tượng (thời tiế hanh khô do hiện tượng El Nino). Sương mú có thể phát tán ra nhiều quốc gia trong một khoảng thời gian ngắn bởi phương thức vận chuyển nhanh chóng của phân tử khí từ nguồn. Ô nhiễm gây ra bởi cháy rừng thướng lan ra vài ngàn km và sương mù có thể vab64 còn vài tháng. Tính dđéc hại giảm dần theo các lớp sương mù, giảm vài km và dđ«I khi giảm xuống hơn 100m. Gần đây các lớp sương mù xuất hiện ở ĐNA, trung tâm của Châu Mỹ, Nam Hoa Kỳ và Brazil. Sương mù trong tương lai có thể gây nguy hiểm đến sức khoẻ tác dđéng lên phần lớn dân cư bị đặt vào tình trạng cấp bách . Trong các lớp sương mù mức độ nguy hiểm là sự tập trung của các phân tử có đường kính nhỏ hơn 10mm có thể lên đến 1mg/m3 hay nhiều hơn, nghiêm trọng hơn khi kết hợp với sương mù quan hoá dđ« thị. Ngoài ra các hân tử ụi khói, chứa nhiều hợp chất hữu cơ có tính hút bám như PAHs, nhiều khí cũng được phát sinh từ cháy rừng. 3.1.5 Kiểm soát bớt ô nhiễm không khí: Sự giảm bớt ô nhiễmkhông khí tập trung vào việc kiểm soát sự thải ra từ nhà máy điện và các ngành công nghiệp khác, và từ nhà máy. Là nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm gây ra sương mù đô thị (SO2 và N0x cũng là lý do gây ra mưa acid, cũng như việc tận dụng công nghệ quá mức. Chất lượng của không khí chúng ta hít thở được qui định bởi những qui định các tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh . Nguyên tắc chỉ đạo của WHO và những tiêu chuẩn tiêu biểu của nhiểu nước .Nguồn phát ra từ các ngành công nghiệp và xe máy được cho bởi những qui định tiêu chuẩn nguồn thải. Những chiến lược và công nghiệp có thể chọn lựa để đo lường ô nhiễm dể đánh giá tuỳ theo những tiêu chuẩn. Nhiều phương pháp có sẵn nhưng phương pháp phổ biền là liên quan đến tính chất thấm hút của SO2 trong ống dẫn ga tạo thành một lớp đá vôi mỏn dùng sản xuất xuất thạch cao. 3.1.6. ĐƠN VỊ NỒNG ĐỘ: Những đơn vị khác nhau được sử dụng để diễn tả nồng độ của khí ơ nhiễm bao gồm %, atm, ppmv, ppbv, mgm-3, phân tử/cm3. những sol khí được diễn tả một cách phổ biến trong mỗi khối đơn vị thể tích (eg.mgm-3). Nồng độ khí được diễn tả trong những đơn vị của mỗi khối thể tích hoặc khi thể tích pha trộn tỉ lệ. Vd: sự pha trộn một phần triệu (ppmv) của CO được ám chỉ trong một phần triệu thể tích của khơng khí bao gồm cả CO, nếu CO được tách ra thì phần cịn lại của khơng khí đĩ là trong 1m3 khơng khí, 1mL sẽ bị chiếm bởi CO (1mL phần 106mL). Tương tự, sự pha trộn tỉ lệ của một phần tỉ (ppbv) cĩ nghĩa là trong một tỉ (109) thể tích khơng khí cĩ chứa một đơn vị thể tích chất đĩ. Nhiệt độ và áp suất khơng khí chuẩn (TSP) được định nghĩa là khi 1 atm (760 mmHg) ở nhiệt độ 2730K (00C). Sự pha trộn tỉ lệ cĩ thể liên hệ với khối lượng bằng đơn vị thể tích bằng phương trình: Mgm-3 =1000.ppmv . khối lượng phân tử/22,41 22,41: là thể tích (L) chiếm bởi 1 mol khí tại đktc. Tuy nhiên, sự đo lường ít khi được thực hiện tại 273K (00C). và thật là cần thiết phải tính thể tích đã bị chiến bởi một mol khí tại nhiệt độ và áp suất thích hợp để đo lường. Tại 250C, thể tích chiếm bởi một mol khí là 24,5L. Vd: nồng độ của NO được đo trong khí của ống khĩi xe lủa chạy bằng than là 490ppbv tại 1200C và 765mmHg. Đổi từ khối lượng sang dơn vị thể tích (MNO=30.01). 1 mol khí lí tưởng tai đktc cĩ thể tích là 22,4L. Sử dụng mối liên hệ: (P1.V1)/T1=(P2.V2)/T2 để tính thể tích đã chiếm bởi 1mol khí tại 1200C và 765mmHg. V2=(P1.V1.T2)/(T1.P2)=( 760.22,4.(120+273))/(273.765)=32.05Ml 490ppmv = 490.(30,01/32,05)= 459 mgm-3. 3.1.7 MEASUREMENT OF AIR POLLUTION Kiểm tra ô nhiễm không khí có thể theo 2 cách: kiểm tra các khu vực xung quanh hoặc kiểm tra nguồn, điểm ô nhiễm. Việc kiểm tra các khu vực xung quanh ô nhiễm trong vùng không khí là sự xác định nồng độ ô nhiễm xung quanh khu vực ô nhiễm và được tiến hành để đánh giá chất lượng không khí. Nhiều thành phố và thị trấn được trang bị ít nhất 1, thường là vài trạm quan trace chất lượng không khí. Kiểm tra theo nguồn điểm là sự xac định nồng độ ô nhiễm bởi các khí thải công nghiệp, hoặc khí thải từ phương tiện giao thông và được sử dụng để đánh giá múc độ đáp ứng theo tiêu chuẩn cho phép. Kết quả của việc quan trace thường được báo cáo dưới dạng tỷ số kiểm soát hoặc nhân tố kiểm soát. Hầu hết các trạm quan trắc chất lựong không khí (AQMS) ngày nay được trang bị các thiết bị có khả năng đo lường nồng độ ô nhiễm. Các thiết bị hầu như được sử dụng để đo các khí tiêu chuẩn AQMS dựa trên các kỹ thuật sau: + CO: quang phổ dùng tia hồng ngoại không phân tán + O3 : quang phổ hấp thu UV + SO2: quang phổ phát huỳnh quang UV + NOx: Những thiết bị này có thể ghi nhận nồng độ ở mức thấp khoảng 1ppb với thời gian phản ứng rất nhanh (từ vài giây đến vài phút). Các trạm quan trace không khí hiện đại được tự động hoá với máy tính kiểm soát và lưu trữ dữ lịêu đòi hỏi sự quan sát chuyên môn và bão dưỡng. Số lượng trạm khắp một thành phố hoặc một khu vực có thể hình thành một phần củaa mạng lưới quan trace trong đó các trạm đơn lẽ có thể kết nối với một trạm trung tâm. Nhiều trạm ngày nay được liên kết qua internet, cung cấp thông tin liên tục (cập nhật) mức độ ô nhiễm trong vùng. 3.1.8 Báo cáo chất lượng khơng khí Nồng độ những chất gây ơ nhiễm khơng khí được đo tại những đài kiểm tra chất lượng khơng khí được đem đi so sánh với những chất lượng khơng khí tiêu chuẩn đang cĩ hữu hiệu, và nếu chất lượng khơng khí khơng thoả mãn dẫn đến sự báo động, những cảnh báo hay sự khẩn cấp cĩ thể được khai báo. Quần chúng được cung cấp thơng tin về chất lượng khơng khí xung quanh thơng qua những thơng báo bằng phương tiện truyền thơng (truyền hình, rađiơ, báo chí), Internet và những bảng chữ số được trình bày dọc theo những con đường chính. Trong những trường hợp ơ nhiễm trầm trọng quần chúng cĩ thể được khuyến cáo phải ở lại trong nhà, và những nhà chức trách cĩ thể đến đo đạc để cải thiện tình trạng hoặc những doanh nghiệp vi phạm bị tạm thời đĩng cửa hay giao thơng bị hạn chế. Ở Mỹ, chỉ số tiêu chuẩn chất gây ơ nhiễm được dùng rộng rãi để cung cấp thơng tin tới quần chúng về mức ơ nhiễm hằng ngày. PSI được phát triển bởi EPA (Mỹ) trên cơ sở nghiên cứu rộng lớn về sức khỏe bị ảnh hưởng bởi sự ơ nhiễm khơng khí thành thị được thực hiện trong hơn 25 năm qua. Những quốc gia khác cũng đã chấp nhận PSI, trong khi 1 vài quốc gia khác sử dụng những chỉ số của riêng họ. Ở Mỹ, tồn bộ những chất gây ơ nhiễm tiêu chuẩn được đo, và nồng độ của nĩ được chuyển đổi tới một giá trị chỉ số con PSI bằng cách sử dụng một biểu đồ chuyển đổi. Sau đĩ con số cĩ giá trị cao nhất được báo cáo với PSI. Những lần lấy trung bình khác nhau được sử dụng cho những chất gây ơ nhiễm khác nhau khi tính tốn PSI: 24h trung bình cho , 8h trung bình cho CO, 1h trung bình cho O₃, 1h trung bình cho NO₂ và 24h trung bình cho SO₂. Mối quan hệ giữa PSI và nồng độ chất gây ơ nhiễm là một hàm tuyến tính phân thành đoạn với những điểm dừng, thí dụ những đường thẳng cĩ thể được vẽ giữa những điểm dừng được chỉ báo trong Bảng 3.8. Khơng cĩ chỉ số PSI cho những giá trị NO₂ dưới 200 bởi vì ở Mỹ khơng cĩ Tiêu chuẩn phẩm chất khơng khí bao quanh Quốc gia ngắn hạn (NAAQS) cho NO₂. Thang đo PSI kéo dài từ 0 đến 500. Trong khi ở Mỹ khơng cĩ kinh nghiệm trước những giá trị PSI>500, PSI khơng mở rộng ra bên ngồi giá trị này. Trên cơ sở của PSI quần chúng cĩ thể xác định liệu những mức ơ nhiễm khơng khí là tốt (0-50), vừa phải (50-100), cĩ hại cho sức khỏe (100-200), rất cĩ hại cho sức khỏe (200-300) hay nguy hiểm (> 300). ). Đồng thời, PSI cho phép cơ quan thẩm quyền quyết định đo cái gì để bảo vệ vệ sinh cơng cộng và giảm bớt mức độ ơ nhiễm. Mối quan hệ giữa những giá trị PSI, nồng độ những chất gây ơ nhiễm, những ảnh hưởng đến sức khỏe và những biện pháp phịng ngừa được tổng kết trong Bảng 3.8. Bộ Mơi trường, sự vận chuyển và những vùng (DETR) ở UK phân hạng sự ơ nhiễm khơng khí theo nồng độ của SO₂, O₃ và NO₂ như ở bảng 3.9. Bảng 3.8 Chỉ số những tiêu chuẩn Chất gây ơ nhiễm (PSI) Điểm dừng nồng độ chất gây ơ nhiễm (μg m־³) (trừ ra CO mg m־³) PSI Thơng báo giai đoạn SO₂ NO₂ O₃ CO TSPª Ảnh hưởng đến sức khỏe Tư vấn sức khỏe Hoạt động phịng ngừa 50 100 200 300 400 500 _ _ Báo động Cảnh báo Khẩn cấp Thiệt hại nghiêm trọng 80 365 800 1600 2100 2620 _ _ 1130 2260 3000 3750 120 235 400 800 1000 1200 5 10 17 34 46 57.5 50 150 350 420 500 600 75 260 375 625 875 1000 Ít hay khơng một ai Sự trầm trọng hơn của những triệu chứng ở những người dễ bị ảnh hưởng. Những triệu chứng kích thích trong dân cư mạnh khoẻ. Sự trầm trọng hơn của những triệu chứng và giảm bớt luyện tập sự chịu đựng ở những người với bệnh tim hay phổi. Những triệu chứng lan rộng trong dân cư mạnh khoẻ. Sự tấn cơng sớm của những triệu chứng nào đĩ ngồi việc làm căn bệnh trầm trọng hơn cịn giảm bớt luyện tập sự chịu đựng ở những người mạnh khoẻ. Cái chết cĩ thể xuất hiện ở những người ốm yếu nào đĩ và những người già, và thậm chí những người mạnh khoẻ cĩ khả năng trải qua những triệu chứng cũng cần phải cĩ những hạn chế hoạt động bình thường. _ Khơng cĩ Những người hiện cĩ tim và hơ hấp khơng tốt nên hạn chế việc ráng sức vận động và hoạt động ngồi trời. Những người già và những người hiện đang bệnh tim và phổi cần phải ở lại ở trong nhà và giảm bớt hoạt động vật lý. Những người già và những người bị bệnh cần phải ở lại ở trong nhà và tránh hoạt động nặng nhọc. Dân cư cần phải tránh hoạt động ngồi trời. Tất cả mọi người cần phải ở lại ở trong nhà, đĩng những cửa sổ và những cửa cái. Tất cả mọi người cần phải tối giản sử dụng các đồ dùng vật lý. _ Khơng cĩ Hạn chế những hoạt động cơng nghiệp. Hạn chế sự sử dụng lị đốt rác. Hạn chế sự đốt cháy của những lá cây và đồ thải mở. Cấm sử dụng lị đốt rác. Triệt để cắt bớt những thao tác nhà máy năng lượng. Cắt giảm những thao tác trong sự sản xuất cơng nghiệp. Yêu cầu quần chúng giới hạn sử dụng ơ tơ và vận tải cơng cộng. Cấm đa số nhà máy cơng nghiệp và hoạt động thương mại. Cấm gần như tất cả sự sử dụng những xe cĩ động cơ. _ ªTSP = tổng lượng chất huyền phù. TSP khơng cịn được sử dụng trong việc đánh giá PSI; được sử dụng thay vào đĩ. Bảng 3.9 UK DETR những giá trị dẫn đến sự ơ nhiễm khơng khíª Mức độ ơ nhiễm Chất gây ơ nhiễm Thấp Vừa phải Cao Rất cao O₃ SO₂ NO₂ <50 <100 <150 <50 50-89 100-199 150-299 50-74 90-179 200-399 300-399 75-99 ≥180 ≥400 ≥400 ≥100 ªIn ppbv except in μg m־³ 3.2 Lấy mẫu 3.2.1 Lời giới thiệu Những cơng cụ bây giờ sẵn cĩ cho tất cả các tiêu chuẩn chất gây ơ nhiễm cũng như cho nhiều hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Tuy nhiên, do chi phí cao, những dụng cụ này cĩ thể khơng sẵn cĩ trong nhiều phịng dạy thí nghiệm. Những phép đo đáng tin cậy của những chất gây ơ nhiễm khơng khí cĩ thể được sử dụng làm những cơng cụ rẻ tiền một cách tương đối bao gồm việc lấy mẫu khơng khí ơ nhiễm được làm theo phép phân tích hĩa học trong phịng thí nghiệm. Trước khi đến với việc dùng dụng cụ kỹ thuật thì những phương pháp này đã được sử dụng rộng rãi bởi những cơ sở kiểm tra thành phố và 1 số vẫn được chấp nhận bởi US EPA như những phương pháp tham khảo. Những phương pháp tham khảo là những phương pháp nào đĩ ngược lại với tất cả những phương pháp khác, bao gồm trong 1 vài trường hợp phương pháp dụng cụ, được kiểm tra. Những phương pháp mà được tìm thấy để đưa cho những kết quả trong thỏa thuận với những phương pháp tham khảo được chỉ định những phương pháp tương đương. Những mẫu thu thập được phân loại như hoạt động hay khơng hoạt động. Những mẫu hoạt động được yêu cầu sử dụng bơm lấy mẫu. 3.2.2 Chuỗi hấp thụ Phương pháp này bao gồm sự hấp thụ của chất khí gây ơ nhiễm vào trong 1 dung dịch chất phản ứng. Thiết bị điển hình được minh họa trong Hình 3.5. Khơng khí được dẫn xuyên qua 1 cái lọc để loại bỏ bất kỳ hạt chất nào trong bình xịt gây cản trở trong việc phân tích, và sau đĩ bọt nổi đi qua 1 dd phản ứng được giữ lại trong bình Drechsel. Khơng khí sau đĩ đi xuyên qua 1 cái bẫy mà nĩ bảo vệ cái bơm khỏi bất kỳ sự ẩm ướt nào. Bơng tẩm canxi clorua, silic tổng hợp hay sợi thủy tinh cĩ thể được sử dụng trong cái bẫy. Tốc độ dịng chảy được kiểm sốt bởi 1 bộ điều chỉnh dịng chảy và được đo bằng 1 lưu lượng kế. Thể tích của khơng khí được lấy mẫu qua 1 thời gian rồi cĩ thể được tính tốn. Cách khác, thể tích của khơng khí cĩ thể được xác định bởi 1 đồng hồ khí đốt. Thay vì 1 bình Drechsel, 1 vật nhỏ hơn cĩ thể được sử dụng (Hình 3.6). Mở rộng yêu cầu những số lượng thấp hơn của những chất phản ứng và thấp hơn thể tích những mẫu lấy, và do đĩ thời gian lấy trung bình ngắn hơn. Những chất phản ứng đặc biệt đã được phát triển thay cho SO2, NO2, NH3, O3, Cl2, HCl, H2S, và HCHO, bao gồm trong những chất khác. Sau khi lấy mẫu, dd được mang tới phịng thí nghiệm và thơng thường được phân tích bởi phép chuẩn độ hay phép quang trắc phổ. Chất cĩ phản ứng đặc biệt với chất khí gây ơ nhiễm và sự hấp thụ cần phải định lượng, hoặc tối thiểu hiệu suất hấp thụ cần phải được biết. Hiệu suất hấp thụ cĩ thể được đánh giá bằng việc đặt vài bộ hấp thụ kế tiếp nhau và nhìn thấy phải chăng cĩ bất kỳ cái nào chuyển sang những bộ hấp thụ hạ lưu. Những sự bất lợi chính của chuỗi hấp thụ là những lần lấy mẫu khá dài (tới 24 giờ) địi hỏi để thu được mẫu đủ cho sự phân tích và những can thiệp bởi những chất gây ơ nhiễm khác. Nhiều chất phản ứng dễ xảy ra với những chất khí non-target (trơ) và thơng thường phương pháp nào đĩ của việc loại trừ phản ứng phụ, như 1 pre-scrubber, phải được chấp nhận. Phương pháp này, khơng giống những phương pháp dụng cụ kế tiếp, sẽ khơng để lộ ra những đỉnh nồng độ ngắn hạn mà cĩ thể gây nguy hiểm tới sức khỏe. Bạn cĩ ý định đang sử dụng chuỗi hấp thụ để lấy mẫu cho những khí trong những thí nghiệm tiếp theo sau đĩ. Những vị trí tốt để đặt chuỗi lấy mẫu là những ban cơng, những văn phịng hay những phịng thí nghiệm. Cái phễu đảo ngược cĩ thể được đặt bên ngồi một cửa sổ mở và phần dư của chuỗi lấy mẫu được đặt trên một bảng gần cửa sổ. Bạn sẽ cần một đầu ra ở vách điện cho cái bơm. Cách khác, một lỗ cĩ thể được khoan xuyên qua khuơn cửa sổ. Khơng khí thành thị thơng thường được lấy mẫu tại 10m chiều cao; tuy nhiên, một chiều cao của 2m ở trên vỉa hè thì điển hình hơn của sự bĩc trần con người. Lấy mẫu từ hai sàn nhà của một tịa nhà giáp mặt đường phố thì lý tưởng về phương diện này. 3.2.3 Những cái lọc được tẩm Trong phương pháp này một cái lọc được tẩm với một dd chất phản ứng đặc biệt đối với khí của quan trọng. Khơng khí đầu tiên được hút xuyên qua một cái lọc để loại bỏ những hạt chất và rồi xuyên qua những cái lọc được tấm. Sau khi lấy mẫu, cái lọc được tẩm được đem đến phịng thí nghiệm, được trích và phân tích. Những cái lọc được tẩm đã được sử dụng cho SO2, NO2, NH3, H2S, HCl và HNO3. Một trong những lợi thế của phương pháp này là sự linh hoạt lớn hơn của nĩ và sự dễ dàng của sự vận chuyển so sánh tới những chuỗi hấp thụ. Sự bất lợi chính là biến lấy mẫu hiệu quả, mà thay đổi với nồng độ khí bao quanh và độ ẩm tương đối. 3.2.4 Ống khuyếch tán Một cái ống khuyếch tán tiêu biểu được minh họa trong Hình 3.7. Một chất phản ứng được hút bám trên một mắt lưới i-nốc được đặt tại một đầu mút của một cái ống nhỏ. Đầu mút khác của cái ống được để mở. Cái ống được đảo ngược để bảo vệ nĩ khỏi mưa và bụi, và phơi bày cho một khoảng thời gian của hai tuần tới một tháng tại chỗ lấy mẫu. Sau khi bĩc trần cái ống được mang tới phịng thí nghiệm nơi mà khí hấp thụ được xác định bởi máy quang phổ hay kỹ thuật phân tích khác nào đĩ. Phương pháp lấy mẫu này được dựa vào sự khuyếch tán của khí lên trên cái ống; do đĩ cĩ tên là cái ống khuyếch tán. Khi tốc độ của sự khuyếch tán cân đối đối với nồng độ, nồng độ bao quanh cĩ thể được tính tốn từ số lượng của khí được hút sử dụng một cơng thức mà bao gồm một hệ số dựa vào hệ số khuếch tán của khí. Những cái ống khuyếch tán đã được phát triển cho SO2, NO2, NH3, H2S, O3, benzen, chất xy-len và toluen. Đây là một phương pháp cĩ chi phí rất thấp của việc đo kiểm tra khơng khí và nĩ đặc biệt hữu ích trong những sự khảo sát của phân phối khơng gian của sự ơ nhiễm. Trong khi những khảo sát như vậy yêu cầu lấy mẫu tại nhiều chỗ, việc sử dụng những phương pháp dụng cụ được loại trừ là chi phí cao của họ. 3.2.5 Ống trần Trong phương pháp này, khơng khí được hút xuyên qua một cái ống dài, hẹp, hình trụ, những vách ngăn của ống mà đã được phủ lên với một chất phản ứng đặc biệt đối với khí của sự quan tâm. Sau khi lấy mẫu, những vách ngăn của cái ống được rửa sạch và dd được phân tích. Những cơng cụ ống trần đã được phát triển cho SO2, NO2, NH3, HCl, HNO3 và hữu cơ bay hơi. Lợi thế của phương pháp này là nĩ tránh những phản ứng phụ bởi những hạt chất chung với một số những dụng cụ lấy mẫu khác. Dưới những điều kiện của thành ống bây giờ trong những cái ống trần, những khí khuyếch tán đối với những vách ngăn trong khi mà những hạt chất đi qua xuyên qua cái ống. Những cái bất lợi của những cái ống khuyếch tán bao gồm sự phủ bọc vách ngăn nặng nhọc và những thủ tục trích ra. 3.2.6 Những chất hấp thụ rắn Phương pháp này được sử dụng rộng rãi để lấy mẫu của khí hữu cơ. Một i-nốc hay ống thủy tinh được làm đầy với một vật đệm kín và khơng khí sau đĩ được hút xuyên qua cái ống (Hình 3.8). Những khí được hút bám lên trên vật đệm kín trong thời gian lấy mẫu. Nguyên liệu phổ biến được dùng khi làm kín bao gồm: than hoạt tính, sàng phân tử, silic tổng hợp, Poropak, Chromosorb và Tenax. Sau khi lấy mẫu, cái ống được mang tới phịng thí nghiệm và phân tích bằng phương pháp kỹ thuật phân tích thành phần chất. Khí hấp thụ cũng được rút vào trong một dung mơi hữu cơ hay desorbed nhiệt vào trong khí sắc phổ. Những hydrocacbon hữu cơ dễ bay hơi (VOCs), kể cả những hydrocacbon thơm đa nhân (PAHs), cĩ thể được xác định với phương pháp này. 3.2.7 Ống chỉ định Về phương diện thương mại cĩ sẵn ống chỉ định, cũng gọi là bộ ống phát hiện khí, cĩ thể được sử dụng cho nhanh tại nơi kiểm tra của những chất gây ơ nhiễm thể khí (Hình 3.9). Những cái ống cĩ sẵn cho nhiều khí và nồng độ của khí được xác định bởi sự so sánh màu trực quan. Những cái ống được mua này được bịt kín và một đầu mút của cái ống bị gãy. Ống thủy tinh được đặt trong một nhà sản xuất của người quản lý và thể tích yêu cầu của khơng khí được bơm qua cái ống. Màu của bao bì chất rắn thay đổi trên phản ứng với chất khí gây ơ nhiễm và nồng độ trực tiếp được đọc ra khỏi chính xác từ thang chia độ được in trên cái ống. Chiều dài của gĩi thay đổi màu tương ứng với nồng độ. Trong những cái ống trước đĩ màu được phù hợp với những bảng in màu. Những cái ống này được thiết kế cho nồng độ chất gây ơ nhiễm bậc cao được gặp nĩi chung trong khí quyển; tuy nhiên, vài cái cĩ khả năng đo những nồng độ trong khơng khí xung quanh. Cĩ nhiều nhà sản xuất của những cái ống này (chẳng hạn. Draeger). Những cái ống đặc biệt được phát triển cho hơn 300 khí khác nhau. 3.2.8 Bẫy nhiệt độ thấp Trong phương pháp này khí được cơ đặc lại vào trong một cái bẫy cốc được đặt bên trong một bình sương chứa đựng một dd tắm nước lạnh. Khơng khí được đưa vào 1 dịng chảy tốc độ thấp qua cái ống. Dd tắm nước lạnh phải cĩ một nhiệt độ ở dưới điểm sơi của khí được lấy mẫu. Phương pháp này nĩi chung đã được sử dụng để lấy những mẫu hữu cơ dạng hơi được đi theo sau bởi phương pháp phân tích sắc ký khí. 3.2.9 Chụp lấy mẫu Những mẫu cĩ thể thu được bằng cách thức rút chân khơng những bình lấy mẫu, những cái túi lấy mẫu và những ống tiêm khí (Hình 3.10). Những việc này nĩi chung được sử dụng phối hợp với phân tích sắc ký khí. Những cái bình và những cái túi khớp nhau với một vách ngăn. Cái kim của một ống tiêm khí cĩ thể được chèn vào vách ngăn và rút ra một ước số và tiêm vào trong khí sắc phổ. 3.2.10 Bình xịt lấy mẫu Được mơ tả trong mục 3.8. 3.2.11 Câu hỏi và những vấn đề 1. Sự khác nhau giữa lấy mẫu hoạt động và khơng hoạt động là gì? 2. Bạn kiểm tra hiệu suất của một chuỗi hấp thụ như thế nào? 3. Những phương pháp lấy mẫu nào thích hợp hơn cho những hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và tại sao? 4. Bàn luận những lỗi khác nhau mà cĩ thể xuất hiện từ sự sử dụng của 1 pre-filter khi lấy mẫu. 3.3 SULFUR DIOXIDE (SO2) 3.3.1 Lời giới thiệu Sunfua dioxit là một trong những chất gây ơ nhiễm khơng khí đầu tiên gây ra sự lo âu lan rộng và một trong số đầu tiên được đo đạt. Trước đây, SO2, trong sự kết hợp với khĩi, là nguyên nhân về nhiều tai hoạ ơ nhiễm khơng khí bao gồm sương mù nổi tiếng London vào năm 1952. Mặc dù nồng độ của SO2 đã giảm bớt trong 40 năm trước trong những nước phát triển những trung tâm thành thị chính, SO2 vẫn cịn ở lại một chất gây ơ nhiễm khơng khí chính, một cách đặc biệt trong nhiều nước đang phát triển. Nĩ cĩ thể gây ra những vấn đề sức khỏe, trong sự kết hợp với khĩi hay trong mẫu (dạng) của chất xịt sunfat. Hơn nữa, SO2 là một điềm báo trước của axit sulfuric mà là một nhân tố đĩng gĩp gây ra mưa axit, một vấn đề của tình trạng tồn cầu (xem Chương 2). Nĩ cũng cĩ thể ăn mịn đá, kim loại và những nguyên liệu xây dựng khác, cũng như cĩ một ảnh hưởng trực tiếp trên cây cỏ. Ảnh hưởng của SO2 tại những nồng độ khác nhau được tổng kết trong Bảng 3.10. Ngày nay, nồng độ SO2 trong các thành phố châu Âu và những thành phố Bắc Mỹ một cách tương đối thấp và điển hình đánh giá phạm vi giữa 10 và 20 ppbv. Trong quá khứ, nồng độ vài trăm ppbv là bình thường; tuy nhiên, lời giới thiệu của quản lý đo lường vào cuối những năm 1950 và đầu những năm 1960 đã dẫn đến sự giảm quan trọng của nồng độ SO2 xung quanh. Tuy vậy, những trung tâm thành thị của Đơng Âu, Trung quốc và nhiều nước phát triển vẫn thơng qua mức độ SO2 cao. Chẳng hạn, nồng độ hàng ngày tối đa của SO2 ở thành phố Mexico thay đổi giữa 100 và 200 ppbv. 3.6.5.Vấn đề được đặt ra: Chuyển đổi thể tích NH3 mà bạn vừa mới đo theo tỉ lệ pha trộn (ppbv) Liệt kê những tác đơng đến hệ sinh thái và nguồn thải NH3 chính. Thảo luận vai trị của NH3 trong vịng tuần hịa Nito. Bạn cĩ biết về sự liên quan của NH3 với SO2, NO2, HCl. Và chững minh nĩ bằng sự hiểu biết của bạn về vịng tuần hồn khí quyển. 3.6.6. Đề xuất giải pháp: Đo NH3 ở những khu vực khác nhau: nơng trại, khu vực ngoại ơ, khu cơng nghiệp. Khảo sát theo chiều thẳng đứng của NH3 bàng việc đo ở những tầng khác nhau của tịa nhà cao tầng. Đo NH3 vào mùa mưa và mùa khơ tại cùng một địa điểm để đánh gia sự tác động của lượng mưa. Bạn cĩ thể khám phá ra mối quan hệ giữa lượng mưa và chỉ số NH3 bằng việc lấy mẫu trong nhiều ngày mưa. Bạn cĩ thể lấy được số liệu về lượng mưa trong thời gian đo NH3 tại trạm khí tượng địa phương hoặc tự đo lấy (chương 2). Vẽ đồ thị biểu diễn NH3 và lượng mưa (mm). tính hệ số tương quan và đánh giá mức độ, ý nghĩa. Xác định NH3 đồng thời với một hay nhiều khí khác ( SO2, NO2, HCl) tại những khu vực khác nhau. Cĩ hay khơng mối tương quan hiển nhiên giữa NH3 và các khí khác? Vẽ đồ thị liên hệ giữa NH3 với từng loại khí trên. Tính hệ sĩ tương quan và kiểm tra múc ý nghĩa. Nếu chúng cĩ tương quan thì tính ra đường biểu diễn phù hợp nhất bằng phép bình phương tối thiểu. chứng minh kết quả của bạn dựa trên sự hiểu biêt về vịng tuần hồn khí. Sử dụng 2 phương pháp lấy mẫu song song để xác định NH3 tại cùng một khu vực, một được trang bị máy lọc (pre-filter) và một khơng sử dụng thiết bị. so sánh kết quả và giải thích sự hiện diện của ion NH4+ và sự mất đi NH3 . 3.6.7. Đọc thêm: J.P.Lodge, Jr.(ed), “Methods of Air Sampling and Analysis”, Lewis, Boca Raton, 1988, pp.379 – 381 R.M.Harrison and R.Perry (eds.), “Handbook of Air Pollution Analysis”, 2nd edn, Chapman and Hall, London, 1986, pp. 324 – 328. 3.7. HYDROGEN CHLORIDE 3.7.1. Giới thiệu: Mặc dù HCl là một chất khí cĩ tính phá hủy cao, nồng độ của nĩ trong khơng khí ở điều kiện thường hiếm khí ở mức gây nguy hiểm. tuy nhiên trường hợp nguy hiểm vãn cĩ thể xảy ra. Sự ơ nhiễm HCl cĩ 1 quá trình: Đầu tiên là khí thải ơ nhiễm từ các thành phố cơng nghiệp. Việc thải khí ơ nhiễm là nguyên nhân tạo tiền đề cho luật khống chế lượng khí thải. Nĩ cũng là nguyên nhân thúc đẩy sự phát triển kĩ thuật khống chế khí thải. Trong suốt thế kỉ 18, một lượng khí HCl khổng lồ được thải ra từ các ngành cơng nghiệp sản xuất sodium carbonate (Na2CO3) để làm nguyên liệu cho ngành xút. Na2CO3 được dùng để sản xuất thủy tinh, xà phịng, và dệt may, nĩ được sản xuất bằng quá trình Leblane. Trong quá trình này, H2SO4 và NaCl được trộn với nhau, nhiệt độ, tạo thành Na2SO4: 2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl Na2SO4 được trộn với CaCO3 và than, nung nĩng cho ra Na2CO3 và CaS: Na2SO4 + CaCO3 + 4C = Na2CO3 + CaS + 4CO HCl lá sản phẩm phụ trong giai đoạn đầu của quá trình được giải phĩng ra khơng khí, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến khu vực xung quanh nĩ, phá hủy mùa màng và hoa màu, ảnh hưởng đến sức khỏe của dân cư địa phương mà những triệu chứng đặc trưng là: gây ho, đau nhức mắt, và khĩ thở. Việc kêu ca về lượng khí HCl đã đi đến Alkali Act vào năm 1863, nĩ phụ thuộc vào nhưng người trơng trọt nhằm điêì chỉnh lượng khí HCl thải ra. Điều này được chứng minh bởi việc hấp thu khí HCl trong nước, ví dụ đầu tiên cho kĩ thuật tiết chế khí thải ơ nhiễm. khơng những vậy, những ống khĩi cao thì phân tán khí thải. điều luật đĩ cĩ ảnh hưởng ngay lập tức, vào 1985, hai năm sau khi bộ luật được ban hành , gần 99% lượng khí HCl sản xuất bởi 64 nhà máy sản xuất xút ở Anh đã được hấp thụ trong nước. vì các phương pháp để xác định sự ơ nhiễm khơng khí vẫn chưa được phát triển trong cuối thế kỉ này nên chúng ta khơng cĩ cách nào biết được nồng độ cđộ của HCl trong khơng khí, nhưng theo nhưng hồ sơ cịn lưu lại thì nĩ cĩ khả năng cao gây nên mưa acid và sự ăn mịn trong khơng khí. May mắn thay, điều này và một vấn đề mơi trương nên được mọi người quan tâm . Việc đốt nguyên liệu hĩa thạch của con người là nguồn thải HCl. Than đá chứa từ 0.1% đến 1% CaCl2 nên trong quá trình đốt đẫ chuyển thành HCl. Khí đốt, đặc biệt là từ nhưaPVC, cũng thải ra HCl vào trong khí quyển. những nguồn cịn lại là từ các ngành sản xuất thuy tinh , ximawng, , đồ gốm và ngay chính HCl. Việc thải các chất khí hữu cơ cĩ Clo cung là yếu tố gây nên nhưng phản ứng hĩa học trong khí quyển.nguồn thải tự nhiên của HCl là núi lửa, phân hủy xác sinh vật, và bọt nước biển. phản ứng cuối cùng với khí ạid trong khơng khí cĩ liên quan đến HCl: HNO3 + NaCl = HCl + NaNO3 H2SO4 + 2NaCl= 2HCl + Na SO4 Khí HCl cĩ thể tạo ra mưa acid nhưng khơng bằng SO2, NO2, HCl chỉ đĩng gĩp 4% trong tổng lượng acid thải ra từ sinh hoạt. Nồng độ HCl biến thiên từ 0.02 đến 8 ppbv ở khu ngoại ơ, và từ 0.05 đến 1.2 ppbv ở lớp khơng khí ven biển. trong khu vực ngoại ơ HCl biển đổi theo theo từng thời điển trong ngày, lớn nhất là vào giữa trưa, trùng với thời điểm thải ra lượng khí quang hĩa. 3.7.2. Phương pháp luận: Khia HCl được hấp thụ trong 0.001 M NaOH sau đĩ qua phép lọc để loại ion Cl-. Sau đĩ phân tích Cl- bằng phương pháp sắc kí ion. 3.7.3. Hĩa chất và dụng cụ: Tương tự như ví dụ 3.5 Màng lọc (0.45 micromet) 4.7cm, ví dụ Milipore HAWP, cái giữ màng lọc. Dung dịch NaOH 0.001M. Sắc kí ion, dụng cụ liên quan, thuốc thử (xem phần 2.4.6) Dung dịch Cl- 1000 mg L-1 được pha chế bằng cách hịa tan 1.6548g NaCl vào nước và pha lỗng thành 1L. làm khơ NaCl trong lị sấy ở 110 độ C trong 2h trước khi đem đi cân. Dùng dd Cl-, 10mg L-1được pha chế bằng việc pha lỗng 10mL của dd 1000mg L-1 đến 1L (xem phần 2.4.6). 3.7.4. tiến hành thí nghiệm: Cĩ thể dùng tai liệu thực hành phân tích mơi trương của cơ cho chính xác. Cả phần tính tốn kết quả luơn. Chú ý: 1. 3.6. AMMONIA(NH3) 3.6.1. giới thiệu NH3 thường khơng được biết đến như một chất thải nguy hiểm, tuy nhiên, nĩ đĩng vai trị quan trong trong chu trình sinh hĩa Nito. Vì NH3 cĩ thể hịa tan trong nước nên nĩ cĩ thể phản ứng như một nguồn dinh dưỡng của sinh quyển. mặc dù NH3 cĩ thể gây tổn thương cho thực vật ở nồng độ cao (ca.20ppbv), mức độ điển hình trong khí quyển (5 – 25ppbv) thì khơng nguy hiểm cho lắm. nơng nghiệp là nguồn thải NH3 chủ yếu khi nĩ được thải ra từ nước tiểu và phân động vật và sự bốc hơi từ việc bĩn phân. Nếu bĩn một lượng phân vừa đủ, NH3 cĩ thể vơ hiêu hĩa các acid trong khơng khí (sulfuric, nitric và hidrocloric) bằng cách tạo muối. 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 NH3 + HNO3 = NH4NO3 NH3 + HCl = NH4Cl (b) Phép phân tích, (i) Na, K, Ca, Mg. Phân tích bởi ngọn lửa AAS lúc mơ tả trong đoạn 2.5.1. Chuẩn bị một chuỗi của những tiêu chuẩn bởi dung dịch dự trữ pha lỗng 1000mg/L . Bạn cĩ thể phải xác định trên phạm vi thích hợp của những tiêu chuẩn bởi phương pháp thử và sai, tuỳ thuộc sự tập trung trong những ví dụ rút ra của bạn. Bạn cũng cĩ thể pha lỗng những cái chiết ra của bạn nếu chúng cũng tập trung, để mà làm cho vừa chúng bên trong sự định cỡ đường cong của bạn. (ii) Cl-, SO42-, NO3-. Phân tích bởi điều kiện của IC trong giống như cách mơ tả cho phân tích nước mưa ở đoạn 2.4.6. Bạn cĩ thể phải làm một vài đáng giá lạc quan để mà chọn những điều kiện thích hợp nhất. Những phần chiết của bạn cĩ thể được cơ đặc nhiều hơn nước mưa và bạn cĩ thể giảm bớt độ nhạy của máy dị tính dẫn. Bạn cĩ thể phải quyết định phạm vi thích hợp của những tiêu chuẩn, phụ thuộc vào những nức độ trong các phần chiết của bạn. Chuẩn bị những tiêu chuẩn bởi dung dịch dự trữ pha lỗng 1000mg/L, nếu cần thiết, làm lỗng đi những phần chiết của bạn cho vừa bên trong sự định cỡ đường cong. Bạn cũng cĩ thể phân tích những cái này sử dụng những phương pháp mơ tả trong chương 4 trên phân tích nước (xem đoạn 4.12 cho Cl-, đoạn 4.14 cho SO42-, và đoạn 4.10.3 cho NO3-). (iii) NH4+. Phân tích những phần chiết sử dụng thiết bị đo màu phenol- hypochlorite phương pháp mơ tả trong đoạn 2.5.2 cho nước mưa. Nơi 0.5mL của giấy lọc chiết thành một ống kiểm tra và thêm vào 5mL của dung dịch A tiếp theo bởi 5mL của dung dịch B. Lắc và kế đến dừng cho đến thời gian đề nghị và phân tích như giới thiệu trong đoạn 2.5.2. (c) Sự tính tốn. Đọc những thành phần trong phần chiết từ sự xác định đồ thị.Tổng lượng của mẫuvật chất được tính tĩan từ: Tổng lượng mẫu vật chất (µg) = (Cs- Cb).V Nơi Cs và Cb được chiết từ mẫu và chiết hồn tồn những kết quả trong µg/mL và V là thể tích của phần chiết(50mL). Trong trường hợp đĩ bạn đang sử dụng một phần chia của một máy lọc Hi-Vol, bạn sẽ phải làm tăng lên nhiều lần bởi khu vực máy t ính nhân. Tổng lượng của mẫu vật chất được chia ra bởi tổng thể tích của mẫu ( tốc độ dịng chảy x thời gian lấy mẫu) để đưa ra thành phần trong khơng khí: Tổng mẫu phân tích (µg) Thành phần trong khơng khí (µg/m3) = tốc độ dịng chảy(m3/min)x thời gian lấy mẫu(min) Chú ý: 1. Trong lý tưởng, bạn nên sử dụng những máy lọc Teflon cho sự lấy mẫu những thành phần nguy hiểm. Những sợi giấy lọc bằng thuỷ tinh thì nhìn chung khơng phù hợp ch ưa được trả đến nội dung vây quanh rất cao của những máy lọc tuyệt đối. Bạn c ĩ th ể, tuy nhiên, làm giảm nội dung vây quanh của những máy lọc bằng sợi thuỷ tinh bằng cách xử lý phù hợp.Thấm giấy lọc sợi thuỷ tinh trong dung d ịch acid (HCl, HNO3) rữa cùng khắp với nước phịng thí nghiệm. Làm khơ giấy lọc và dùng như bình thường. Cho một ít thể tích mẫu bạn cĩ thể sử dụng 47mm Whatman PTFE(0.5µm cỡ lỗ chân lơng) hoặc 47mm Millipore HAWP(0.45 µm cỡ lỗ chân lơng). 2. Nếu phần chiết mẫu cũng được cơ đặc, bạn cĩ thể hồ tan nĩ cho vừa với đường kính vịng trịn. 3. Nếu phần chiết mẫu cũng là dung dịch, bạn cĩ thể chiết những phần chia lớn hơn của giây lọc và/hoặc làm giảm số lượng của phần chiết (e.g. cấu trúc phần chiết thành một cái bình 25mL hơn là cái bình 50mL). (ví dụ : 10mL) ; (c) tăng thời kì lấy mẫu ( tới 48h hay dài hơn ) ; hay (d) bằng việc thay đổi những thiết đặt trên máy dò tìm hay máy tích phân dẫn . 4. Để nồng độ HCl cao hơn , dung dịch hoà tan hấp thụ có thể được phân tích bằng cách sử dụng phương pháp chuẩn độ kết tủa được phác thảo trong mục 4.12 .Phương pháp này thích hợp để phân tích những mẫu xung quanh những vùng ô nhiễm hay những khí từ ống dẫn hơi nóng . 5.Sự cản trở gây ra bởi sự hấp thu khí HCl lên trên tiền lọc là khả dĩ . Giấy lọc sợi thuỷ tinh cho sai số lớn nhất , trong khi sản phẩm từ các bộ lọc PTFE có sự cản trở thấp nhất . Những màng lọc cho sai số trung gian .Nếu có thể , nên sử dụng PTFE hay bộ lọc cacbonat . 6.Ta có thể xác định HCl mà không cần sử dụng tiền lọc .Đơn giản bằng cách thổi bọt khí vào trong máy tác động / máy sục khí trực tiếp . Việc này sẽ loại trừ những vấn đề do mất mát HCl hay sự hình thành trên giấy lọc , và kết quả sẽ cho ta tổng nồng độ Clorua trong khí quyển ( HCl trong khí + Cl- trong chất gián đoạn ). 7.Nếu sử dụng một tiền lọc , ta sẽ cần giữ nóng bộ lọc và vạch mức chuẩn độ ngược của bộ lọc để ngăn ngừa sự mất mát HCl do sự ngưng tụ trong vạch mức hay hệ thống lọc .Ta có thể làm điều này bằng việc dẫn khí nóng từ một máy sấy lên trên hệ thống .Tại độ ẩm cao , HCl có thể cô đặc lại trên giấy lọc là nguyên nhân của sự mất mát HCl từ mẫu .Do đó , để ngăn ngừa điều này cần giữ cho giấy lọc khô . 8. Sự cản trở bởi các chất khí Clorit là có thể .Dù tiền lọc mang ý nghĩa loại bỏ Clorua gián đoạn , khí HCl có thể được sản suất ra khi tinh thể NaCl được giữ trên bộ lọc phản ứng lại với những axit như HNO3và H2SO4 theo những phương trình hoá học đã cho trước đó . 9. Khí Clorua (Cl2) có thể cũng can thiệp bởi sự phân li thành Cl- bằng cách : Cl2 + H2O « HOCl + H+ + Cl- 10.Ta có thể sử dụng một điện cực có chọn lọc ion Clorua để phân tích dung dịch hoà tan hấp thụ nếu một ion đã có sẵn .Theo những chất chỉ thị để dẫn đến điện cực .Chuẩn bị một đường cong hiệu chuẩn và đọc chính xác nồng độ Cl- như đối với Florit ở mục 4.13 . 3.7.5 Những câu hỏi và các vấn đề được đặt ra : 1.Chuyển nồng độ mà ta xác định được trong các thí nghiệm sang đơn vị ppbv . 2. Giải thích tại sao HCl là một chất gây ô nhiễm không khí chính vào thế kỉ 19 và vấn đề này được giải quyết như thế nào ? 3. Những nguồn chính của HCl trong khí quyển là gì ? 4.Những cản trở tiềm tàng trong việc xác định HCl là gì ? 3.7.6 Những gợi ý cho các dự án : 1. Đo HCl tại những vị trí khác nhau : thành thị , nông thôn , ven biển và nhận xét kết quả . 2. Sử dụng 2 mẫu thou , một với tiền lọc và một sử dụng phương pháp khác . Đo HCl đồng thời tại cùng vị trí . Lặp lại điều này ở những nơi khác .So sánh các kết quả bằng cách phác hoạ những kết quả thu được với một mẫu thou chống lại kết quả thu được bằng phương pháp khác .Tính toán đường biểu diễn thích hợp nhất bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất .Đồng thời , tính toán hệ số tương quan và xác định mức độ tin cậy . Những kết quả cho thấy điều gì ? Phương pháp nào trong 2 phương pháp ta khuyến cáo cho mẫu HCl : có hay không có quá trình lọc ? 3. Xác định HCl tại một khu đô thị ô nhiễm bằng việc tập hợp các mẫu cách nhau 2 giờ trong suốt 1 ngày .Đánh dấu nồng độ HCl cho các khoảng thời gian trong ngày .Ta có quan sát được một chu kỳ hàng ngày hay không ? 4.Xác định đồng thời HCl với 1 hay nhiều khí khác ( ví dụ : SO2 , NO2)tại những vùng khác nhau .Điều tra những mối quan hệ thống kê bằng phương pháp tương quan giản đơn và sự phân tích hồi quy .Có những mối tương quan quan trọng nào giữa các khí khác nhau không ? Có thể xác định được nguồn ô nhiễm dựa trên cơ sở của sự phân tích này hay không ? 3.8 Aerosol trong khí quyển : những kim loại nặng và những phần tử chính trong khí quyển . 3.8.1 Lời giới thiệu : Aerosol là một thuật ngữ chung dùng để chỉ những hạt đặc hay những giọt chất lỏng nhỏ lơ lửng trong khí quyển .Định nghĩa của các thuật ngữ liên quan được cho trong bảng 3.11. Bảng 3.11: Định nghĩa của những thuật ngữ liên quan đến aerosol trong khí quyển . Thuật ngữ Định nghĩa Aerosol Smoke Haze Mist Fog Sự lơ lửng của những hạt nhỏ hay những giọt chất lỏng nhỏ trong 1 khí . Tro , bồ hóng và hạt cát được phát ra từ những quá trình cháy . Sự lơ lửng của những hạt nhỏ (đường kính nhỏ hơn vài micromet ) là nguyên nhân làm giảm tầm nhìn xa . Sự lơ lửng của những giọt nhỏ làm giảm tầm nhìn xa ( tầm nhìn xa > 1km). Sự lơ lửng của những giọt nước nhỏ làm giảm mạnh tầm nhìn xa (tầm nhìn xa < 1km). Những hạt có thể bắt nguồn từ nhiều nguồn , cả tự nhiên lẫn công nghiệp .Đồng thời , chúng có thể được phát ra như những chất gây ô nhiễm sơ cấp từ những nguồn khí .Những nguồn tự nhiên bao gồm bụi , bọt biển , núi lửa và cháy rừng .Sự đốt cháy nhiên liệu hoá thạch , cũng như trong các trạm năng lượng hay từ động cơ xe , là một nguồn chính của những hạt bụi do tác động của con người .Những sản phẩm này không chỉ là những khói có thể nhìn thấy được , nhưng các hạt nhỏ li ti mà kết quả từ những phản ứng khí quyển của những khí tạo bởi sự đốt cháy nhiên liệu hoá thạch . SO2 và NOx có thể phản ứng lại trong khí quyển để sản xuất gốc sulfat và gốc nitrat chứa đựng trong những hạt .Nhiều hoạt động khác cũng phát sinh ô nhiễm : sự nóng chảy và quá trình xử lý kim loại gián đoạn , sự sản xuất xi măng , những hoạt động nông nghiệp , sự khai thác , xây dựng , … Các hạt có thể thay đổi đáng kể trong kích thước và thành phần hoá học , phụ thuộc vào nguồn gốc của chúng .Chúng có thể trải dài trong đường kính từ những hạt nhỏ li ti 100 mm . Nói chung , những hạt lớn hơn ( > 2 mm ) bắt nguồn từ những nguồn tự nhiên như bụi và bọt biển được thổi từ gió . Cả kích thước lẫn sự hợp thành hạt đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định những ảnh hưởng sức khoẻ của chất gián doạn .Những hạt đường kính > 10 mm không thể thâm nhập vào hệ hô hấp và chúng được loại bỏ trong vùng mũi . những hạt < 10 mm có thể thâm nhập vào hệ hô hấp và được gọi là sự hít vào .Những hạt này có thể thâm nhập bean ngoài thanh quản vào trong vùng khí quản – phổi .Những hạt < 2.5 mm có thể thâm nhập vào trong vùng phổi , gồm có những tiểu phế quản và nang , và chúng được gọi là sự thở .Bởi vì những ảnh hưởng sức khoẻ tiềm tàng của những hạt nhỏ hơn , hầu hết những trạm kiểm định chất lượng không khí ngày nay đo phân đoạn hít vào ( < 10 mm ), được gọi là PM10, sử dụng những thiết bị lấy mẫu được thiết kế đặc biệt . Trước đây , đa số những trạm đo tổng hàm lượng các hạt lơ lửng (TSP) , còn được gọi là hạt vật chất lơ lửng (SPM) .Hầu hết những tiêu chuẩn chất lượng không khí được định nghĩa theo những thuật ngữ của PM10 .Tiêu chuẩn chất lượng không khí bao quanh quốc gia Mĩ (NAAQS) cho PM10 là 150 mgm-3 và 50 mgm-3 trong 24h và tương ứng với những thời kì trung bình của một năm . Vì những hạt < 2.5 mm (PM2.5)thâm nhập vào trong phổi sâu hơn so với PM10 . Tổ chức EPA Mĩ đang đề xướng tiêu chuẩn PM2.5 .Những tiêu chuẩn PM2.5 được đề xướng là 50 mgm-3 và 15 mgm-3 trong 24h và tương ứng với những thời kì trung bình của một năm . Các hạt có thể có những ảnh hưởng bất lợi lên chính chúng hay chúng có thể hoạt động điều phối để tăng cường những hiệu ứng độc của những chất ô nhiễm khác .Lượng và các hạt cao làm gia tăng số lượng người chết do các bệnh về hô hấp và tim mạch .Những aerosol axit sulfuric có tiềm năng kích thích cao nhất .Những hạt trong khí quyển cũng chứa nhiều kim loại độc ( ví dụ : chì , cadmi ), có thể gây ra các bệnh khác nhau , và những hợp chất hidrocacbon gây ung thư như những hidrocacbon thơm đa nhân (PAHs) . một hiệp hội được thành lập trong những thành phố chủ yếu của Mĩ giữa những vấn đề về các hạt bụi và số người chết và bệnh tật ở mức PM10do NAAQS quy định .Ngoài ra , nồng độ aerosol khí quyển cao trong suốt thời kì smog và haze có thể giảm bớt tầm nhìn xa một cách đáng kể .Điều này dẫn đến nguy cơ gia tăng tai nạn giao thông , sự đóng cửa các sân bay , …Sự gia tăng tổng hàm lượng hạt trong khí quyển có thể ảnh hưởng đến sự bức xạ của trái đất , ảnh hưởng lên thời tiết và khí hậu .Những hạt cũng có thể gây ra sự ô nhiễm nguồn nguyên liệu .Chất độc hiện tại chứa trong các hạt trong khí quyển được rửa sạch và gửi lại bề mặt trái đất , và từ đó đưa vào hệ sinh thái trái đất và dưới nước .Ở đó , chúng có thể gây ra các ảnh hưởng độc hại lên các sinh vật sống .Con người có thể hấp thu những chất này thông qua chuỗi thức ăn và nguồn nước .Những phần tử trong khí quyển và nguồn gốc chính của chúng được thể hiện ở bảng 3.12. Mỗi thành phần này chứa khoảng 55 đến 50% trong tổng khối lượng của hạt , phụ thuộc vào từng vùng , từng thời kỳ khác nhau . Bảng 3.12 Những phần tử trong khí quyển và nguồn gốc chính của chúng . Thành phần Nguồn chính Hợp chất chứa cacbon Na+, K+ , Ca2+ , Mg2+ SO42- NO3- NH4+ Cl- Những hợp chất không tan . Sự phát xạ khói từ quá trình đốt cháy . Muối biển , bụi được hình thành từ gió . Sự phát xạ SO2 từ quá trình đốt cháy than đá . Sự phát xạ NOx từ quá trình đốt cháy . Sự phát xạ NH3từ quá trình tiêu huỷ động vật . Muối biển , HCl từ sự đốt cháy than đá . Bụi được hình thành từ gió . 3.8.6. Các câu hỏi và những vấn đề liên quan: 1. Chuẩn bị một bảng tĩm tắt tất cả các phép đo trong những ví dụ của bạn (tập trung vào cái đại chúng, thành phần cấu tạo hố học) 2. Thảo luận những hiệu quả tiềm năng mơi trường của hạt vật chất 3. Liệt kê tất cả các nguồn của hạt vật chất trong khơng khí mà bạn cĩ thể nghĩ đến, và phân loại chúng với thiên nhiên hoặc tác động của con người. 4. Giải thích kích cỡ phân tử như thế nào ảnh hưởng đến sự lắng động trong phổi. 5. Sự tìm ra giới hạn cho Mn bởi ngọn lửa AAS được đưa ra là 0.01mg/L. Tính tốn phương pháp tìm ra giới hạn cho Mn trong µg/m3 dựa trên sự lấy mẫu khơng khí với một ống gĩp Hi-Vol cho 24giờ tại 1.5 m3/min, và rút ra vá phân tích y theo thủ tục được đưa ra ở trên phần 3.8.4. 3.8.7. Những đề suất cho các dự án 1. Đồng thời ví dụ nước mưa (xem chương 2) và bình phun và phân tích cả hai cho những thành phần nguy hiểm và/hoặc phát hiện ra các kim loại. Định nghĩa tỷ số lọc sạch chất bẩn (cũng gọi là tỷ số chỗ xĩi lỡ) cho những loại khác nhau đang dùng là: sự tập trung trong mưa (µg/kg) tỷ số chỗ xĩi lỡ, w = sự tập trung trong khơng khí (µg/kg) Cho rằng mật độ của nứơc mưa và khơng khí là 1kg/L và 1.225 kg/m3, theo thứ tự định sẵn. Kiểm tra các tỷ số chỗ xĩi lỡ cho những thành phần khác nhau và lời diễn giải trên những giá trị tương ứng của chúng. Chúng nĩi cho bạn cái gì? 2. Ví dụ bình phun khơng khí tại những vị trí khác nhau: làm ơ nhiễm cơng nghiệp, thành phố, khu ngoại ơ và nơng thơn. So sánh sự tập trung của những thành phần nguy hiểm vá các kim loại nặng tại những địa điểm khác nhau. 3. Sự tập trung đo lường của những tạp chất vây quanh trong những loại khác nhau của giấy lọc đạt được từ những chế tạo khác nhau bởi những khoảng trống đang phân tích. Cho mỗi loại của giấy lọc, phân tích 5 tái tạo và tính tốn điều kiện và tiêu chuẩn độ lệch. Tổng kết những kết quả của bạn vào một cái bảng. Bạn sẽ đề nghị giấy lọc gì cho những phân tích gì? 4. Kiểm tra nhanh ảnh hưởng của những kỹ thuật trát mỏng khác nhau trên những tạp chất vây quanh trong những giấy lọc khác nhau. Sự ngâm những giấy lọc trong nước, HCl lỗng, HNO3 lỗng, v..v. Tổng kết những kết quả của bạn trong một cái bảng.Bạn sẽ đề nghị kỹ thuật trát mỏng gì cho phân tích gì? 3.8.8.Tài liệu tham khảo: R.M.Harrison, sự phân tích kim loại, trong “sổ tay của phân tích ơ nhiễm khơng khí”, ed. R.M.Harrison và Perry, Chapman và Hall, London, 1986, pp.215-277. R.W.Shaw, ơ nhiễm khơng khí bởi các phân tử, Sci.Am., 1987, 257, 96-103. H.Bridgman, “ơ nhiễm khơng khí tồn cầu: những vấn đề cho thập niên 90”, Wiley, Chichester, 1994, pp.65-87. 2 phản ứng cuối là phản ứng 2 chiều và hơi acid cĩ thể giải phĩng dưới điều kiện khơng khí đắc trưng như hơi ấm thời tiết. NH3 cĩ thể phản ứng như ion H+ ở mơi trường bình thường và gĩp phần vào sự acid hĩa. Ví dụ như muối amoni tồn tại trong đất bị oxi hĩa tạo ra sản phẩm là acid. (NH4)2SO4 + 4O2= H2SO4 + 2HNO3 + 2H2O. NH3 khơng được đo đều đặn trong những thơng số khí chung.