Tiểu luận Vấn đề phân tích môi trường

PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG GV: CAO THỊ THÚY NGA Trang1  TIỂU LUẬN PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG Thành ph H Chí Minh, tháng nm ….. PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG GV: CAO THỊ THÚY NGA Trang2 MỤC LỤC 1 Giới thiệu chung về NO2 ..................................................................... 2 1.1 NO2 ....................................................................................................... 2 1.2 Nguồn gốc phát sinh ............................................................................ 2 2 Hiệu ứng hóa sinh của oxit nito .......................................................... 3 2.1 Các phương pháp xác định đioxit trong không khi ........................... 4 2.2 Cách tiến hành...................................................................................... 5 3 Phương pháp xử lý nước thải chứa NO2 ............................................ 7 3.1 Phương pháp khô ................................................................................. 7 3.2 Phương pháp ướt .................................................................................. 8 4 Tác hại về khí NO2 gây ảnh hưởng đến con người............................ 9 5 Phương pháp phòng tránh ...................................................................... 10 PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG GV: CAO THỊ THÚY NGA Trang3 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NITO -Nitrogen dioxide đóng một vai trò quan trọng trong cả hai tầng đối lưu và tầng bình. Đó là tham gia vào việc phá hủy tầng ozone xúc tác và cùng lúc trong đệm "" của phá hủy tầng ozone ôxít halogen vào hồ chứa các chất ổn định hơn. Trong các tầng đối lưu, NO 2 là một trong những cầu thủ quan trọng trong sự hình thành của khói quang hóa trong thời gian tập ô nhiễm. -Nito có hóa trị từ 1 đến 5 tùy thuộc vào độ liên kết với oxi. Nito tạo nên 8 oxit, nhưng chỉ 6 oxit là tương đối bền như sau:N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5. trong khí quyển đáng chú ý hai oxit của nito là nito oxit ( NO) và nito đioxit (NO2) vì chúng thường có nhiều trong khí quyển. 1.1 NO2 -NO2 là chất khí màu nâu ,nặng hơn không khí,có mùi khó chịu và độc Nitrogen Dioxide 2009 mật độ cột tropospheric 1.2 -NGUỒN GỐC PHÁT SINH - Có 4 nguồn gốc: + Tự nhiên Do các hiện tượng tự nhiên gây ra: núi lửa, cháy rừng. Tổng hợp các yếu tố gây ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên rất lớn nhưng phân bố tương đối PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG GV: CAO THỊ THÚY NGA Trang4 đồng đều trên toàn thế giới, không tập trung trong một vùng. Trong quá trình phát triển, con người đã thích nghi với các nguồn này. + Công nghiệp Đây là nguồn gây ô nhiễm lớn nhất của con người. Các quá trình gây ô nhiễm là quá trình đốt các nhiên liệu hóa thạch: than, dầu, khí đốt tạo ra: CO2, CO, SO2, NOx, các chất hữu cơ chưa cháy hết: muội than, bụi, quá trình thất thoát, rò rỉ trên dây truyền công nghệ, các quá trình vận chuyển các hóa chất bay hơi, bụi. Đặc điểm: nguồn công nghiệp có nồng độ chất độc hại cao,thường tập trung trong một không gian nhỏ. Tùy thuộc vào quy trình công nghệ, quy mô sản xuất và nhiên liệu sử dụng thì lượng chất độc hại và loại chất độc hại sẽ khác nhau. Các nguồn tin quan trọng nhất của NO2 là động cơ đốt trong, trạm nhiệt điện và đến một mức độ thấp hơn, nhà máy bột giấy Butan nóng. Gas và bếp lò cũng là nguồn. + Giao thông vận tải Đây là nguồn gây ô nhiễm lớn đối với không khí đặc biệt ở khu đô thị và khu đông dân cư. Các quá trình tạo ra các khí gây ô nhiễm là quá trình đốt nhiên liệu động cơ: CO, CO2, SO2, NOx, Pb, Các bụi đất đá cuốn theo trong quá trình di chuyển. Nếu xét trên từng phương tiện thì nồng độ ô nhiễm tương đối nhỏ nhưng nếu mật độ giao thông lớn và quy hoạch địa hình, đường xá không tốt thì sẽ gây ô nhiễm nặng cho hai bên đường. + Sinh hoạt Là nguồn gây ô nhiễm tương đối nhỏ, chủ yếu là các hoạt động đun nấu sử dụng nhiên liệu nhưng đặc biệt gây ô nhiễm cục bộ trong một hộ gia đình hoặc vài hộ xung quanh. Tác nhân gây ô nhiễm chủ yếu: CO, bụi… 2 HIỆU ỨNG HÓA SINH CỦA ÔXIT NITO(NO2) Cơ chế hóa sinh độc tính của NO2 vẫn chưa rõ, có thể một số hệ enzim của tế bào bị phá hủy bởi NO2, bao gồm sự đehyđro hóa lactic và PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG GV: CAO THỊ THÚY NGA Trang5 enzim xúc tác có thể dùng chất chống độc là chất chống oxi hóa như vitaminE. Các phản ứng quang hóa của oxit nito (NO2) trong khí quyển: NO và NO2 giữ vai trò quan trọng về hóa học của sự ô nhiễm không khí. Nguồn phát sinh các quá trình đốt cháy. Bên cạnh lượng lớn NO, luôn luôn có lượng nhỏ NO2 theo phản ứng sau: 2NO + O2 → 2NO2 NO2 có trong khí quyển gây ảnh hưởng đến tầm nhìn vả sức khỏe của con người. Nếu trong không khí có SO2 và NO2 thì sự oxi hóa SO2 thành sunfat rất dễ dàng.chỉ cần một lượng nhỏ NO2 cũng đủ để khởi động chuỗi các phản ứng phức tạp sản sinh ra hỗn hợp “smog” quang hóa. Các phản ứng quang phân NO2 trong không khí được trình bày trong bảng sau: Các phản ứng quang phân NO2 thành N2 và O2. STT PHẢN ỨNG HẰNG SỐ TỐC ĐỘ Ở 298K 1 NO2 + → NO +O K phụ thuộc vào cường độ ánh sáng 2 O + O2+ M → O3 + M K = 2,33.10 ppm.min 3 O3 + NO → NO2 + O2 K =2,95.10 ppm.min 4 O + NO2 → NO + O2 K = 1,38.10 ppm.min 5 O + NO2 + M → NO3 + M K = 4,50.10 ppm.min 6 NO2 + NO → 2NO2 K = 1,48.10 ppm.min 7 O + NO + M → NO2 + M K = 2,34.10 ppm.min 8 2NO + O2 → 2NO2 K = 7,62.10 ppm.min 9 NO3 + NO2 → N2O5 K = 4,43.10 ppm.min 10 N2O5 → NO3 + NO2 K = 1,38.10 ppm.min 11 NO2 + O3 → NO3 + O2 K = 0,46.10 ppm.min PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG GV: CAO THỊ THÚY NGA Trang6 2.1 CÁC NGUYÊN TẮC XÁC ĐỊNH ĐIOXIT ( NO2) TRONG KHÔNG KHÍ NGUYÊN TẮC: Phương pháp so màu dựa trên phản ứng của axit Nitoro( HNO2) với tuốc thử Griess- I losway cho một hợp chất màu hồng. Trước hết NO2 dược hấp thụ vào dung dịch NaOH sau đó them CH3COOH để chuyển thành HNO2. NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO3 + H2O NaNO2 + CH3COOH = HNO2 + CH3COON Axit nitơ tác dụng với axit Sunfanilie và α – Naphtylamin cho hợp chất Azoie màu hồng. SO3H SO3Na C6H4 + NaNO2 + CH3COOH → [C6H4] + CH3COO+ 2H2O NH2 N=N SO3Na SO3Na [C6H4]C + CH3COO + C10H7NH2 → C6H4 + CH3COOH N=N N = N – C10H6NH2 - Độ nhạy phương pháp với 0,5µg NO2 với 1µg NO2 2.2 CÁCH TIẾN HÀNH PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG GV: CAO THỊ THÚY NGA Trang7 A. Phương pháp chân không Lấy chai có thể tích đã biết(từ 0,5 – 1 lít) .Có khóa thủy tinh cấm qua nút cao su .Cho vào bình 5 ml dung dịch NaOH 0,1N.Đem hút chân không .Mang bính đến nơi lấy mẫu mở khóa cho không khí vào đầy chai. Lắc chai trong 20-30 phút hoặc để lâu hơn B. Phương pháp ống hấp thu Cho vào ống hâp thụ 5ml NaOH 0.5N.Lắp vào hệ thống bình lấy mẫu không khí,tốc độ 151/h .Lấy dung dịch đã hấp thụ NO2 đem phân tích như cách trên. C. Phương pháp phân tích Lấy ra tứ 1-2ml dung dịch trong chai cho vào ống so màu.Acid hóa bằng acid axetic 5N.Cứ 1ml NaOH 0,5N thì cho 0,5ml acid axetic 5N và cho thêm nước cất vừa đủ ml.Cho 0,5 ml dung dịch GriesA và 0,5 dung dịch GriesB lắc đều để 10 phút so màu với thang mẫu màu. PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG GV: CAO THỊ THÚY NGA Trang8 Bảng Pha thang mẫu Ống số 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Dung dịch ml DTCNO2(1ml = 5µg) 0 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,6 2,0 Nước cất 4 3,9 3,8 3,6 3,4 3,2 3,0 2,8 2,8 2,0 GriessA 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0.,5 0,5 GriessB 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Hàm lượngNO2 (µg) 0 1 2 4 6 8 10 12 16 20 Thang mẫu tự nhiên chỉ nên dùng trong vòng 2 giờ ,để lâu mất màu 2.3.CÁCH TÍNH - Từ loạt chuẩn đo,độ hấp thu,vẽ giản đồ A=f(C),sử dụng phương bình trình bình phương cực tiểu để lập phương trình y= ax+b Từ trị số độ hấp thu của mẩu Am suy ra nồng độ c - Nồng độ NO2 trong không khí (X) tính theo công thức; 3( / ) y A C mg m B V    PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG GV: CAO THỊ THÚY NGA Trang9 Trong đó Y:Hàm lượng NO2 ứng với thang mẫu() A:Tổng số dung dịch hấp thu (ml) B:Dung dịch hấp thụ lấy ra phân tích(ml) V:Thể tích không khí lấy mẫu(l).(tính ở điều kiện tiêu chuẩn) 3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI CHỨA NO2: - Các phản ứng chuyển hóa : 2NO +O2 ↔ 2NO2 2NO2 ↔ N2O4 NO + NO2 ↔ N2O3 N2O3 + H2O3 ↔ 2HNO2 N2O4 + H2O ↔ HNO3 + HNO2 2HNO2 = NO2 + NO + H2O - Hầu hết các khí thải đều chứa NO, nhưng vì hàm lượng thấp nên không cần thu hồi trong khí thải công nghiệp mà chỉ cần xử lý trong nhà máy sản xuất axit nitrit.Có hai phương pháp xử lý là phương pháp khô và pháp ướt. 3.1 PHƯƠNG PHÁP KHÔ Là phương pháp phân hủy NO2 thành O2 và N2 trên xúc tác Pt. với xúc tác này ở nhiệt độ cao có mặt của CO, H2,hidrocacbon thì NO2 phân hủy thành N2 và CO2: 4NO + CH4 T0.Pt 2N2 + CO2 + 2H2O 2NO2 + CH4 T0.Pt N2 + CO2 + 2H2O PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG GV: CAO THỊ THÚY NGA Trang10 Có mặt O2 xảy ra phản ứng: 2NO(2NO2) + 2(4)CO → N2 + 2(4)CO Có mặt H2 xảy ra phản ứng sau: 2NO(2NO2) + 2(4)H2 → N2 + 2(4)H2O Phương án này được áp dụng ở các nước tiên tiến để xử lý khí thải có NO2 ở các phương tiện giao thông, máy phát điện. Với công nghệ sản xuất axit HNO3 dùng bổ sung khí thiên nhiên ( chủ yếu CH4) hoặc khí nhân tạo ( khí than ướt:CO, H2)để chuyển toàn bộ chất độc hại thành nito N2, hơi nước, hạ nồng độ NO2 xuống còn 0,01 – 0,2% để thải ra khí quyển. Tuy nhiên phương pháp này tốn kém, chiếm 10% tổng kinh phí cho dây chuyền sản xuất 3.2 PHƯƠNG PHÁP ƯỚT - Được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả cao. Người ta dùng dung dịch hấp thụ là H2O hoặc các dung dịch muối để chuyển tất cả các khí thải chứa NO2 thành các dạng muối thương phẩm.Các muối hấp thụ phải mang tính kiềm: các muối cacbonat.M2CO3 (M là Na, K…) vì các oxit NOx mang tính axit thì chúng mới phản ứng được với nhau: 2NO2 + M2CO3N = MNO3 + MNO2 + CO2 N2O3 + M2CO3 = 2MNO2 + CO2 -Các muối gốc nitrit thường độc nên phải chuyển chúng thành muối nitrat. Có thể thay thế các muối bằng dung dịch NaOH 20%. Ngoài ra có thể dùng dung dịch H2SO4 hay axit HNO3 để hấp thụ khí NO2. 4 TÁC HẠI VỀ KHÍ NO2 ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƯỜI. Các phương tiện giao thông đường bộ tạo ra khoảng 70% khí thải tại các vùng đô thị. Khí thải từ xe cộ có rất nhiều NO2 một trong những loại khí gây nên bệnh hen suyễn ở trẻ em và nhiều loại hạt siêu nhỏ. Cả NO2 và hạt siêu PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG GV: CAO THỊ THÚY NGA Trang11 nhỏ được thải ra ngoài không khí sau quá trình đốt nhiên liệu trong động cơ và có thể gây nên nhiều bệnh ở đường hô hấp. Khí NO2 với nồng độ 100 ppm có thể làm chết người và động vật sau vài phút, với nồng độ 5 ppm có thể gây tác hại bộ máy hô hấp sau vài phút tiếp xúc, với nồng độ 15 – 50 ppm gây nguy hiểm cho tim phổi gan sau vài giờ tiếp xúc, với nồng độ 0,06 ppm có thể gây bệnh phổi lâu dài sau khi tiếp xúc lâu dài. Bảng: hậu quả nhiễm độc NO2 ở các nồng độ khác nhau: Nồng độ NO2 , ppm Thời gian Hậu quả đến sức khỏe con người 50 – 100 Dưới 1 giờ Viêm phổi trong 6 – 8 tuần 150 – 200 Dưới 1 giờ Phá hủy dây khí quản, chết nếu thời gian nhiễm độc là 5 – 3 tuần. 300 hoặc lớn hơn 2 – 10 ngày Sẽ chết. Việc hít phải NO2 chứa trong các khí xuất hiện khi đốt xenlulozo và fim nitroxenlulozo dẫn tới cái chết. hai người đã chết và năm người bị thương khi xảy ra sự rò rỉ NO2 lỏng khi phóng tên lửa vượt đại dương Titan ở Rock, Kansas vào 24/8/1978. NO2 lỏng được dùng trong các tên lửa như là chất oxi hóa Một số thực vật nhạy cảm với môi trường cũng bị tác hại khi nông độ khoảng 1 ppm và thời gian tác dụng 1 ngày. Tuy nhiên người ta cũng phát hiện ra nếu nồng độ NO2 thấp thì nó cũng có lợi và nó không phải là tác nhân gây ô nhiễm. Thậm chí nồng độ của nó thấp đã làm giảm quá trình quang hợp. PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG GV: CAO THỊ THÚY NGA Trang12 Một nguồn tiềm năng tiếp xúc là bốc khói axit nitric, mà tự sản xuất NO2 ở trên 0°C. Các triệu chứng ngộ độc (phù phổi) có xu hướng xuất hiện một vài giờ sau khi đã hít một ít, nhưng có khả năng gây tử vong liều. Ngoài ra, nồng độ thấp sẽ mâ ́t cảm gia ́c mũi, tạo một tiềm năng cho overexposure. Dài hạn tiếp xúc với NO 2 ở nồng độ trên 40-100 μg / m 3, gây ra hiệu ứng bất lợi y tế Nitrogen dioxide đóng một vai trò quan trọng trong cả hai tầng đối lưu và tầng bình. Đó là tham gia vào việc phá hủy tầng ozone xúc tác và cùng lúc trong đệm của phá hủy tầng ozone ôxít halogen vào hồ chứa các chất ổn định hơn . 5 PHƯƠNG PHÁP PHÒNG TRÁNH Các tuyến giao thông đông xe cộ là nguồn ô nhiễm quan trọng nhất của NOx và kể cả nhiều loại khí độc hại đã kể trên. Kiểm soát khí xả động cơ và không cư trú dọc theo các tuyến giao thông chính nhiều xe cơ giới là giải pháp tốt nhất để tránh tác hại của NOx. Đồng thời cũng cần tránh xa vùng xả khói của nhà máy hoá chất. Cả ba điểm này rất khó thực hiện trong hoàn cảnh nước ta hiện nay. Nitrogen dioxide là chất độc do hít thở không khí, nhưng điều này có thể tránh được như là vật liệu được chát và dễ dàng phát hiện bởi ý thức của chúng ta về mùi hôi. Hạn chế sản xuất NOx nhu cầu kiểm soát chính xác số lượng không khí được sử dụng trong sự cháy.