TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM – ĐHĐN KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG BÀI KIỂM TRA MÔN HÓA HỌC & ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG LỚP: 07CSM Họ và tên sinh viên: 1. Bùi Văn Dư 2. Trương Thị Hiền Lương 3. Nguyễn Thị Phong 4. Nguyễn Thị Diệu Quyền I. Hóa học khí quyển 1. Vẽ sơ đồ cấu trúc thẳng đứng của khí quyển: Sơ đồ mô tả cấu trúc và nhiệt độ của khí quyển theo chiều thẳng đứng  Giải thích sự thay đổi nhiệt độ giữa các tầng của khí quyển: * Tầng đối lưu: Càng lên cao nhiệt độ càng giảm, vì đa phần ánh sáng mặt trời chiếu xuống mặt đất mang theo năng lượng sẽ được mặt đất hấp thụ, làm mặt đất nóng lên. Mặt đất sẽ truyền nhiệt cho lớp không khí gần mặt đất làm cho lớp không khí này nóng lên và nở ra, nhẹ hơn phần không khí lạnh ở trên cao và bay lên nhờ lực đẩy Acsimec. Khi không khí nóng bay lên cao, nó giãn nở đoạn nhiệt nghĩa là thể tích tăng và nhiệt độ giảm. Càng lên cao, không khí càng nguội dần, khi ra xa khỏi bề mặt trái đất thì không khí loãng hơn và giữ nhiệt kém hơn khiến cho nhiệt bị phân tán. * Tầng bình lưu: Nhiệt độ tăng dần theo độ cao vì thành phần chủ yếu trong tầng này là Ozone có khả năng hấp thụ các bức xạ tử ngoại và tỏa nhiệt: O 3 +hv ( 220-330nm)  O 2 + O +Q Page 1 * Tầng trung gian: Nhiệt độ giảm dần theo độ cao, do thành phần các chất chủ yếu của tầng này gồm O 2 + , NO + , O + , N 2 nên khả năng hấp thụ tia tử ngoại của các phân tử giảm và ở mức độ thấp. * Tầng nhiệt: Nhiệt độ tăng theo độ cao. 2. Trình bày đặc điểm cơ bản của các tầng khí quyển Căn cứ vào sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao, người ta chia khí quyển thành 5 tầng.  Tầng đối lưu (troposhere): - Chiếm khoảng 70% khối lượng khí quyển, ở độ cao từ 0 đến 15 km (có thể chênh lệch độ cao khoảng vài km tùy thuộc vào các yếu tố khí hậu, nhiệt độ )- - Càng lên cao nhiệt độ càng giảm. Cứ lên cao 10 km nhiệt độ giảm 6 0 C - Thành phần chủ yếu là N 2 , O 2 , CO 2 và hơi nước. - Tầng này quyết định khí hậu của Trái đất. - Mật độ không khí và nhiệt độ không đồng nhất. Mật độ không khí giảm rất nhanh theo độ cao. - Đỉnh tầng đối lưu hay lớp dừng (tropopause) có nhiệt độ thấp nhất (khoảng -56 0 C) kết thúc xu hướng giảm dần nhiệt độ theo độ cao trong tầng đối lưu và bắt đầu có sự tăng nhiệt độ. Tại đây hơi nước bị ngưng tụ và đông đặc nên không thể thoát ra khỏi tầng đối lưu  lớp dừng đóng vai trò như một tấm chắn hữu hiệu.  Tầng bình lưu (stratosphere): - Ở độ cao từ 15 đến 50 km. - Nhiệt độ tăng theo độ cao, từ -56 đến khoảng - 2 0 C. - Thành phần chủ yếu là O 3 , ngoài ra còn có N 2 , O 2 và một số chất 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 không đổi  Tầng Ozon đóng vai trò như một tấm chắn bảo vệ cuộc sống trên bề mặt trái đất và tránh các tác dụng có hại của tia tử ngoại từ bức xạ mặt trời. O 3 + hv (λ: 220 – 330 nm)  O 2 + O + Q (tăng nhiệt độ) - Không khí ít bị khuấy động  thời gian lưu đọng của các phần tử hóa học của vùng này khá lớn.  Tầng trung lưu (mesosphere): - Độ cao từ 50 đến 85 km. - Nhiệt độ giảm dần theo độ cao, từ -2 đến -92 0 C. - Thành phần hóa học chủ yếu là các gốc tự do O 2 +, NO + .  Tầng nhiệt lưu (thermosphere): - Độ cao từ 85 đến 500km. - Nhiệt độ tăng từ -92 đến1200 0 C. - Dưới tác dụng của bức xạ Mặt trời, nhiều phản ứng hóa học xảy ra tạo ra các nguyên tử và sau đó bị ion hóa thành các ion 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). Page 2  Tầng điện ly hay tầng ngoài (exosphere): - Tầng này bao quanh Trái đất ở độ cao >800 km. - Thành phần: O+ (<1500 km), He (1500 km) và H+ (>1500 km). - Nhiệt độ tăng rất nhanh đến khoảng 1700 0 C. 3. Trình bày thành phần các chất chủ yếu của tầng đối lưu. Thành phần hóa học chính của tầng đối lưu Các cấu tử chính % (v/v) % (w/w) N 2 78,09 75,51 O 2 20,95 23,15 Ar 0,93 1,23 CO 2 0,03 0,05 • N 2 : Là khí có nồng độ cao nhất trong tầng đối lưu, chiếm 78,09% . Nitơ là chất khí khá trơ về mặt hóa học, hầu như không tham gia vào các phản ứng hóa học ở điều kiện thường. Ở nhiệt độ cao hoặc trong tia lửa điện, nitơ phản ứng với oxy tạo thành NO, tác dụng với hyđro tạo thành NH 3 . Một số vi sinh vật có thể phá vỡ liên kết cao năng của nitơ phân tử tạo thành các hợp chất của nitơ, cung cấp cho thực vật. • Oxy: Nồng độ oxy trong tầng đối lưu hầu như luôn được giữ ổn định khoảng 21% chủ yếu là do quá trình quang hợp. Oxy là chất khí cần cho quá trình hô hấp của mọi cơ thể sống. Oxy là khí có hoạt tính hóa học cao, tham gia vào nhiều phản ứng, tạo thành nhiều sản phẩm khác nhau. Oxy là chất có khả năng hấp thu chọn lọc một số bức xạ mặt trời góp phần điều tiết chế độ nhiệt của khí quyển • CO 2 : chỉ chiếm 0,0314% nhưng là một thành phần quan trọng trong khí quyển. CO 2 đóng vai trò là nguồn cung cấp nguyên liệu cacbon để tổng hợp các chất hữu cơ, thành phần cơ thể sinh vật thông qua quá trình quang hợp. Ngoài ra, CO 2 còn hấp thụ các bước sóng dài chuyển chúng thành nhiệt sưởi ấm bề mặt trái đất. • Argon ( Ar): là một khí hiếm không màu, không mùi, chiếm 0,934% thể tích khí quyển, điều này làm cho nó trở thành khí hiếm phổ biến nhất trên trái đất. Argon hòa tan trong nước nhiều gấp 2,5 lần nitơ, xấp xỉ độ hòa tan của oxy • Lượng hơi nước trong tầng đối lưu dao động mạnh, thay đổi theo thời tiết khí hậu, từ 4% thể tích vào mùa nóng ẩm đến 0,4 % khi mùa khô lạnh. Do nhiệt độ trong tầng đối lưu giảm dần theo độ cao và áp suất hơi bão hòa giảm mạnh theo nhiệt độ nên hơi nước có thể tồn tại trong không khí cũng giảm mạnh theo độ cao. Vì thế tỷ lệ hơi nước thông thường là lớn nhất ở gần bề mặt đất và giảm theo độ cao. 4. Trình bày hóa học khí quyển của C, các hợp chất Nitơ và Lưu huỳnh • Các hợp chất của C: * CO 2 : - Là chất khí không màu, hoạt tính hóa học trung bình, tan trong nước tạo ra acid cacbonic. - Nồng độ khoảng 362 ppm (năm 1993). Hàng năm nồng độ này tăng thêm khoảng 0,5%. - Nguồn phát sinh CO 2 : quá trình hô hấp, phân hủy oxy hóa, đốt nhiên liệu, thoát khí từ đại dương. Page 3 - CO 2 là nhân tố quan trọng gây hiệu ứng nhà kính. CO 2 là loại khí tồn tại sẵn trong môi trường. Trong chu trình sinh địa hóa, nó được thực vật sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình quang hợp, chuyển hóa thành nhiều dạng khác nhau. Tuy nhiên, với hoạt động công nghiệp của con người, lượng CO 2 trong khí quyển tăng đột ngột trong khi đó thực vật không thể hấp thu nhiều hơn CO 2 dùng vào quang hợp → tìm biện pháp làm giảm lượng phát thải CO 2 là một yêu cầu cấp bách của toàn nhân loại. * CO: - Là chất khí không màu, không mùi, không vị, không tan trong nước. - Nguồn phát sinh: + Đốt cháy nhiên liệu hay hợp chất có chứa C 2C + O 2  2CO + Phản ứng giữa CO 2 với vật liệu chứa C ở nhiệt độ cao CO 2 + C  2CO + Phản ứng phân tích CO 2 ở nhiệt độ cao CO 2  CO + O + Do các quá trình sinh học. + Do hoạt động địa chất trong tự nhiên. + Do hoạt động công nghiệp của con người. - Nồng độ nền của CO trong khí quyển thường < 0,1 ppm và thay đổi hàm lượng phụ thuộc vào khí hậu, không gian… - Thời gian lưu của CO trong không khí khá ngắn (khoảng 0,4 năm). - Nồng độ cao của CO trong không khí gây tác hại đến sức khỏe con người. CO kết hợp với hemoglobin (Hb) là tác nhân vận chuyển oxy của máu làm thiếu oxy cho quá trình hô hấp, ảnh hưởng đến hành vi, hành động. HbO 2 + CO  O 2 + HbCO - Là khí nhà kính làm ảnh hưởng đến quá trình nóng lên toàn cầu. Sự gia tăng nồng độ CO trong khí quyển làm giảm nồng độ gốc –OH 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 –OH. * CH 4 : - Khí được tạo thành trong khí quyển do các nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo. - Thời gian lưu trong khí quyển khá dài (khoảng 3 năm), do CH 4 phân bố đồng đều trong tầng đối lưu. - Nồng độ hiện nay trong tầng đối lưu vào khoảng 1,75 ppm, tốc độ gia tăng hàng năm là 1 – 2%. - Là khí nhà kính vì CH 4 bị giữ lại trong băng dưới dạng CH 4 .nH 2 O (n = 6) được giải phóng. * Các phản ứng của hợp chất cacbon trong khí quyển: + Phản ứng của ankan với gốc OH ở tầng đối lưu: là phản ứng sinh nhiệt và cần rất ít năng lượng hoạt hóa + Phản ứng của các hợp chất hyđrocacbua không no và các hợp chất thơm với OH: Với các hợp chất cacbuahyđro không no và các hợp chất thơm thì gốc OH tham gia vào các quá trình biến đổi chúng là chủ yếu so với các gốc khác. Bên cạnh đó ozôn có thể tham gia phản ứng với cacbuahyđro không no phá vỡ liên kết đôi tạo mạch vòng và phân ly thành anđehyt ( các anđêhyt này có thể tiếp tục bị oxy hóa hay quang hóa xuất hiện peroxyl alkyl nitrat( PAN) Đối với các gốc có liên kết oxy thì NO tham gia phản ứng: R-CH-O-O 0 + NO  RCHO + NO 2 Page 4 Phản ứng của axetylen và gốc OH: với axetylen và gốc OH thì sau một loạt các phản ứng với oxy hoặc NO…sẽ tạo thành glyoxal và các axit glyoxilic. Phản ứng của cacbuahyđro thơm mạch vòng : phản ứng của các cacbuahyđro thơm mạch vòng với gốc OH dưới các điều kiện bổ sung hoặc thay thế các hyđro dưới các dạng khác nhau. * Các Hydrocacbon khác CH4, các dẫn xuất halogen của hydrocacbon cũng tham gia vào quá trình làm tăng hiệu ứng nhà kính, làm suy giảm tầng Ozon. • Các hợp chất của Nitơ: Ở dạng phân tử N 2 khá trơ về mặt hóa học. Khi tồn tại ở dạng các hợp chất oxit nito, nó trở thành chất gây ô nhiễm sơ cấp. * N 2 O - Là chất khí không màu, ít hoạt động hóa học. - Phân bố đều trong tầng đối lưu, nồng độ trung bình vào khoảng 0,3 ppm, hàng năm tăng thêm 0,2%. - Nguồn phát sinh chủ yếu do quá trình đề nitrat hóa của một số vi sinh vật trong điều kiện thiếu oxy dưới đất hoặc nước. Ngoài ra N 2 O là sản phẩm phụ của quá trình nitrat hóa chưa hoàn toàn NH 3 , NH 4 + , hoặc sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch. - Thời gian lưu trong tầng đối lưu khá dài (khoảng 20 năm) nên có khả năng xâm nhập vào tầng bình lưu và bị chuyển hóa hoặc phân hủy, làm suy giảm tầng Ozon. 2N 2 O + hv  2N 2 + O 2 N 2 O + O  2NO * NO, NO 2 ( gọi chung là NO x ) - NO là chất khí không màu. NO 2 là chất khí màu nâu vàng. - NO x có hoạt tính hóa học cao, thời gian tồn lưu rất ngắn nên nồng độ của chúng biến động mạnh. Tùy thuộc vào cường độ ánh sáng Mặt trời, mật độ giao thông mà nồng độ NO x biến động ở các khu vực khác nhau là khác nhau. - Nguồn phát sinh: + Do quá trình cháy của sinh khối, sấm chớp, oxy hóa NH 3 , do quá trình kị khí xảy ra dưới đất. + Đốt sinh khối hoặc nhiên liệu hóa thạch. + Do quá trình oxy hóa các hợp chất chứa N trong nhiên liệu. - Trong tầng đối lưu, NO x tham gia nhiều phản ứng hóa học khác nhau. Ozon trong tầng này có thể oxy hóa NO thành NO 2 một cách nhanh chóng nhưng không hoàn toàn. NO + O 3  O 2 + NO 2 NO được tái tạo một phần: NO 2 + hv (λ < 430 nm)  NO + O Nguyên tử oxy tạo thành có thể tái tạo Ozon: O + O 2 + M  O 3 + M; với M là cấu tử thứ 3. - Trong tầng bình lưu, NO x phản ứng mạnh làm suy giảm tầng Ozon. • Hóa học khí quyển của các hợp chất S * SO 2 : - Là chất khí có mùi khó chịu, có thể phát hiện ở nồng độ khoảng 1ppm. Tuy nhiên khi nồng độ này vượt trên 3ppm thì khả năng phát hiện mùi của khứu giác sẽ nhanh chóng bị mất. - Nồng độ của SO 2 trong tầng đối lưu biến động từ 1ppm đến 2ppm. - Nguồn phát sinh: +Nguồn tự nhiên: do hoạt động núi lửa và hoạt động sinh học. Page 5 + Nguồn nhân tạo: do đốt nhiên liệu hóa thạch có chứa lưu huỳnh. - Thời gian tồn lưu ngắn, phân bố không đồng đều nên ít có khả năng xâm nhập vào tầng bình lưu và ô nhiễm không khí do SO 2 chỉ xảy ra mang tính khu vực. Tuy nhiên, hoạt động tự nhiên đã đưa một lượng khí này vào tầng bình lưu. Tại tầng bình lưu, SO 2 bị oxy hóa thành các hạt H 2 SO 4 – nguyên nhân làm suy giảm tầng Ozon. - Trong tầng đối lưu, SO 2 bị hấp thụ lên các bề mặt khô hoặc ướt và bị oxy hóa thành SO 3 rồi thành H 2 SO 4 – chất ô nhiễm thứ cấp tạo nên mưa axit. 2SO 2 (k) + O 2 (k) → 2SO 3 (k) (a) SO 3 (k) + H 2 O(l) → H 2 SO 4 (dd) (b) - Ngoài việc gây ô nhiễm, SO 2 còn gây độc cho cơ thể động thực vật. Mặt khác, SO 2 còn cung cấp dinh dưỡng cho thực vật, là nguồn nguyên liệu vi lượng lưu huỳnh của thực vật. 5. Trình bày hiện tượng Hiệu ứng nhà kính: - Nhiệt độ bề mặt Trái đất được tạo thành bởi sự cân bằng giữa năng lượng Mặt Trời chiếu xuống Trái đất và năng lượng bức xạ nhiệt của mặt đất phản xạ vào khí quyển. Bức xạ Mặt trời là bức xạ sóng ngắn nên nó dễ dàng xuyên qua các lớp khí CO 2 và tầng Ôzôn rồi xuống mặt đất, ngược lại, bức xạ nhiệt từ mặt đất phản xạ vào khí quyển là bức xạ sóng dài, nó không có khả năng xuyên qua lớp khí CO 2 và lại bị khí CO 2 và hơi nước trong không khí hấp thụ, do đó nhiệt độ của khí quyển bao quanh Trái đất sẽ tăng lên làm tăng nhiệt độ bề mặt Trái đất, hiện tượng này được gọi là “hiệu ứng nhà kính” - Hiệu ứng nhà kính là một hiện tượng bình thường trong tự nhiên. Tuy nhiên, ngày nay cùng với gia tăng dân số là quá trình công nghiệp hóa mạnh mẽ đã nhanh chóng làm mất tính cân bằng năng lượng giữa Trái đất và môi trường xung quanh, làm nhiệt độ gia tăng nhanh, làm tăng hiệu ứng nhà kính. - Các khí nhà kính bao gồm chủ yếu là: CO 2 , CFC, CH 4 , N 2 O. - Theo Hoffman và Wells (1987), một số loại khí hiếm có khả năng làm tăng nhiệt độ của Trái đất. Trong số 16 loại khí hiếm thì NH4 có khả năng lớn nhất, sau đó là N2O, CF3Cl, CF3Br, CF2Cl2 và cuối cùng là SO2 [1]. 6. Giải thích nguyên nhân thủng tầng Ozon và lý do tầng Ozon thủng với diện tích lớn ở Nam Cực? • Nguyên nhân thủng tầng Ozon: - Do hoạt động địa chất của trái đất. - Hoạt động nhân tạo của con người đã làm xuất hiện thêm nhiều khí nhà kính gây phân hủy Ozon như: N 2 O, NO, NO 2 , CFC, các hợp chất hydrocacbon… - Gọi X là khí nhà kính như Cl, NO, OH, H. X được tái tạo sau quá trình phân hủy Ozon. Nó xảy ra theo phản ứng sau : X + O 3  XO + O 2 (e) XO + O  X + O 2 (f) O + O 3  2O 2 (g) Page 6 - 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. - Thủng tầng Ozon do nồng độ Ozon thay đổi theo ngày, mùa. • Giải thích vì sao tầng Ozon thủng với diện tích lớn ở Nam Cực: - Mùa Đông ở Nam Cực thường xuất hiện các cơn lốc xoáy tạo thành cơn lốc có độ cao từ 10 – 15 km, do có đại dương bao quanh và sự chênh lệch nhiệt độ giữa vùng cực và các vùng quỹ đạo. Vì vậy Nam Cực có gió xoáy suốt mùa Đông, chỉ tan khi mùa xuân đến. - Do không khí phía trên Nam cực rất khô (chứa khoảng 4 đến 6 ppmv hơi nước), nên quá trình ngưng tụ tạo mây chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất thấp. Khối không khí bên trong cơn lốc bị cô lập không thể tiếp xúc, hòa trộn với không khí bên ngoài. Vì vậy, không khí bên trong cơn lốc không còn chứa các nitơ oxit, nhưng tích tụ một lượng đáng kể các tác nhân (Cl 2 , HOCl) có thể bị phân hủy tạo thành gốc tự do Cl. - Đến mùa xuân, bức xạ tử ngoại của ánh sáng Mặt trời phân hủy Cl 2 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, không khí bên ngoài và bên trong cơn lốc có thể hòa trộn với nhau. Lúc này lượng clo tự do tạo thành bị khuếch tán bớt, đồng thời có mặt của nitơ oxit từ không khí bên ngoài nên quá trình phân hủy ozon chậm dần lại. - 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 không mạnh mẽ như ở Nam cực. 7. Phân biệt hiện tượng sương khói (smog) ở Lodon và Los Angleles? Cả hai loại đều có thể gây độc cho con người và động vật. Trong một số trường hợp có thể gây tử vong. Các chỉ tiêu Sương khói ở London Sương khói ở Los Angleles Thời gian Xảy ra vào đêm mùa Đông khi có khói than. Xảy ra vào buổi sáng khi mật độ giao thông cao. Nơi xảy ra Vĩ độ cao Vĩ độ thấp Biểu hiện Khói màu đen Khói màu nâu lờ mờ Các tác nhân Các chất ô nhiễm thứ cấp: SO2 và các hạt lơ lửng Các chất gây ô nhiễm sơ cấp: O3, NO2, PAN và các hạt keo Cơ chế Vào mùa Đông, ban đêm, nhiệt độ gần mặt đất thường xuống rất thấp, tạo ra một khối không khí lạnh có mật độ cao nằm sát mặt đất và một khối không khí tương đối ấm hơn ở bên trên làm hạn chế sự di chuyển của lớp không khí gần sát mặt đất, gọi là hiện tượng đảo nhiệt. Vào buổi sáng, Mặt trời thường sưởi ấm dần các lớp không khí và phá vỡ hiện Vào buổi sáng khi mật độ giao thông cao thải ra các loại khí chưa được đốt hết. 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, ). Page 7 tượng đảo nhiệt cũng như sương tạo thành trong lớp không khí lạnh sát mặt đất. 8. Phân biệt hiện tượng mưa axit và lắng đọng axit? - Muốn có mưa axit phải có quá trình lắng đọng axit. - Mưa axit chỉ các trận mưa có độ pH nhỏ hơn 5,6; là một dạng của lắng đọng axit. - Trong điều kiện ô nhiễm, hàm lượng các chất SO 2 , NO x nhiều. Khi gặp điều kiện mưa nó sẽ tạo thành mưa axit và sau đó lắng đọng trên bề mặt Trái đất ở dạng khô hay dạng ướt và mang tính axit, gọi là hiện tượng lắng đọng axit. II. Hóa học thủy quyển 1. Trình bày sự phân bố nước trên trái đất Nước là nguồn tài nguyên phong phú, quan trọng nhưng không phải là vô tận, nước cần cho tất cả các hoạt động sinh sống của con người, nước còn mang năng lượng, mang vật liệu và là tác nhân điều hòa khí hậu, là nhân tố quan trọng trong thực hiện các chu trình tuần hoàn vật chất trong tự nhiên. Tuy nhiên sự phân bố nước không đồng đều trên trái đất. - Khoảng 97% tài nguyên nước toàn cầu là nước của các đại dương. - Một phần rất nhỏ hơi nước trong không khí, trong đất cùng khoản 2% lượng nước chứa trong băng ở 2 cực là khó sử dụng. Con người chỉ có thể dựa vào một lượng nước ngọt rất nhỏ trong sông, hồ, mạch nước ngầm để phụ vụ cho sinh hoạt, sản xuất. Lượng nước này chỉ chiếm 0.62% tài nguyên nước toàn cầu. Lượng nước ngọt con người sử dụng được đã là rất ít, phân bố không đồng đều giữa các châu lục quốc gia, lại đang có nguy cơ bị ô nhiễm do các hoạt động công nghiệp và bị nhiễm mặn. Do đó cần kết hợp giữa sử dụng hợp lý và cải tạo, bảo vệ nguồn nước sạch. 2. Trình bày tính chất hoá học của nước tự nhiên và nước biển • Nước tự nhiên: Chứa các hợp chất vô cơ, hữu cơ, các chất khí hòa, chất rắn lơ lửng, vi sinh vật… nước tự nhiên có thành phần không đồng đều do có sự ngăn cách về không gian.Trong nước tự nhiên thành phần chủ yếu là: Bicacbonat, Ca 2+ , SO 4 2- , Si, Fe Các điều kiện vật lí ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình hóa học xảy ra trong nước tự nhiên. Một số quá trình hóa học xảy ra trong nước tự nhiên: * Các phản ứng của khí CO 2 khi vào nước: PH<5 CO 2 + H 2 O  H 2 CO 3 pH 5≥ H 2 CO 3  H + + HCO 3 - pH 8≥ HCO 3 -  H + + CO 3 2 Quá trình này dóng vai trò quan trọng trong quá trình cân bằng hóa học trong nước, không chỉ làm ổn định pH trong nước mà còn ảnh hưởng đến sự tạo phức với ion kim loại của nước, tham gia vào hoạt động của thực vật và lắng đọng trầm tích cacbonat trong nước. Với lớp trầm tích CO 2 tham gia phản ứng: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O  Ca(HCO 3 ) 2  Ca 2+ + 2HCO 3 - Page 8 * Sự tạo phức chất trong nước tự nhiên: - Giữa ion kim loại trong nước với một phối tử trong nước: Các ion kim loại trong nước như Mg 2+ , Ca 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Ba 2+ tạo phức với các hợp chất chelat như pentanatri, tripoliphotphat(Na 3 P 3 O 10 ). Các phối tử tìm thấy trong nước tự nhiên có chứa một loạt các nhóm hữu cơ có liên kết phối tử với ion kim loại như: Hợp chất humic là các phối tử quan trọng nhất thường gặp trong nước tự nhiên. Các kiểu tạo phức humic với ion kim loại: a. a. a. a. a. Sự tạo chelat giữa ion kim loại, M 2+ với một nhóm cacboxyl và một nhóm hiđroxyl của phenol. b. Sự tạo chelat giữa ion kim loại với 2 nhóm cacboxyl c. Sự tạo chelat giữa ion kim loại với 1 nhóm cacboxyl Các axit humic và axit fulvic tạo các hợp chất chelat ion kim loại với nhóm chức cacboxyl và nhóm hidroxyl của phenol. • Nước biển: Là dung dịch hỗn hợp của NaCl 0.5 M và MgSO4 0.05 M và nhiều nguyên tố hóa học khác với nồng độ thấp hơn. Nước biển trên toàn cầu có các đặc điểm sau: - Tỷ lệ thành phần các cấu tử chính ổn định. - pH ổn định: pH của nước biển gần như ổn định có giá trị 8.1 ± 0.2 trên phạm vi toàn cầu do tác dụng đệm của hệ đệm H2CO3_HCO3-_CO32- và tác dụng đệm của hệ đệm B(OH)3_B(OH)4- - Cân bằng trao đổi giữa các kation hòa tan trong nước biển với lớp silicat trầm tích ở đáy đại dương: 3Al2Si2O5(OH)4(s)+4SiO2(s)+2K++2Ca2++9H2O=2KCaAl2Si5O(H2O)6(s)+6H+ - pE ổn định: giá trị ổn định trong khoảng 12.5+0.2. Do đó nước biển không những có tác dụng đệm pH mà còn có khả năng đệm độ oxy hóa khử. 3. Trình bày các thông số hoá lý đánh giá nước ô nhiễm • Độ pH: Sự thay đổi pH dẫn tới sự thay đổi thành phần hóa học của nước (sự kết tủa, sự hòa tan, cân bằng carbonat…) và các quá trình sinh học trong nước. Giá trị pH của nguồn nước cho phép đánh giá nguồn nước đó có môi trường axit, trung tính hay kiềm góp phần quyết định phương pháp xử lý nước. pH được xác định bằng máy đo pH hoặc bằng phương pháp chuẩn độ [2]. • Nhiệt độ: được xác định tại chỗ (nơi lấy mẫu), phụ thuộc vào môi trường xung quanh, thời gian trong ngày, mùa trong năm. Nó ảnh hưởng đến độ pH, quá trình hoá học, sinh học diễn ra trong nước. • Màu sắc: Gây nên bởi tạp chất có trong nước (thường là do các chất hữu cơ, ion vô cơ, sinh vật thuỷ sinh ). Độ màu thường được so sánh với dung dịch chuẩn trong ống Nessler, thường dùng là dung dịch K 2 PtCl 6 + CaCl 2 (1 mg K 2 PtCl 6 tương đương với 1 Page 9 đơn vị chuẩn màu). Độ màu của mẫu nước nghiên cứu được so sánh với dãy dung dịch chuẩn bằng phương pháp trắc quang. • Độ đục: Gây nên bởi các hợp chất lơ lửng trong môi trường nước. Độ đục được đo bằng máy đo độ đục (đục kế – turbidimeter). Đơn vị đo độ đục theo các máy do Mỹ sản xuất là NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), độ đục được xác định bằng chiều sâu lớp nước thấy được (gọi là độ trong) mà ở độ sâu đó người ta vẫn đọc được hàng chữ tiêu chuẩn. Độ đục càng thấp chiều sâu của lớp nước còn thấy được càng lớn. Nước được gọi là trong khi mức độ nhìn sâu lớn hơn 1 m (hay độ đục nhỏ hơn 10 NTU). Theo qui định của TCVN, độ đục của nước sinh hoạt phải lớn hơn 30cm [3 ]. • Tổng hàm lượng chất rắn (TS): Bao gồm cả những chất vô cơ, hữu cơ tan hoặc không tan. Tổng hàm lượng chất rắn là lượng khô tính bằng mg của phần còn lại sau khi làm bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thuỷ rồi sấy khô ở 105 o C cho tới khi khối lượng không đổi (tính bằng mg/L). • Tổng hàm lượng chất rắn lơ lững (SS): Là những chất rắn không tan. Hàm lượng các chất lơ lửng là lượng khô chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thuỷ tinh khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc rồi sấy khô ở 105 o C cho tới khi khối lượng không đổi. Đơn vị tính là mg/L. • Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (DS): Chất hữu cơ, vô cơ tan được trong nước. Hàm lượng các chất hoà tan là lượng khô của phần dung dịch qua lọc khi lọc 1 lít mẫu qua phễu có giấy lọc thuỷ tinh rồi sấy khô ở 105 o C cho tới khi khối lượng không đổi. Đơn vị tính là mg/L. DS = TS – SS • Tổng hàm lượng các chất dễ bay hơi (VS): + Hàm lượng các chất rắn lơ lửng dễ bay hơi là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn huyền phù ở 550 o C cho đến khối lượng không đổi. + Hàm lượng các chất rắn hoà tan dễ bay hơi là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn hoà tan ở 550 o C đến khối lượng không đổi. 3. Trình bày các thông số hoá học đánh giá nước ô nhiễm: - Độ kiềm toàn phần: Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion HCO 3 - , CO 3 2- ,OH- có trong nước. Độ kiềm trong nước tự nhiên thường gây bởi các muối của axit yếu, đặc biệt muối cacbonat, bicarbonat. Độ kiềm còn có thể gây bởi các ion silicat,borat một số axit, bazo hữu cơ nhưng hàm lượng ít nên thường được bỏ qua. - Độ cứng của nước: Độ cứng của nước được gây nên bởi các ion đa hoá trị có mặt trong nước, chủ yếu là Ca 2+ , Mg 2+ . - Hàm lượng oxi hoà tan ( DO): Hàm lượng oxi hoà tan là chỉ số đánh giá “ tình trạng sức khoẻ” của nguồn nước. Mọi nguồn nước đều có khả năng tự làm sạch nếu như nguồn nước còn đủ lượng DO nhất định. Khi DO xuống đến khoảng 4-5 mg/L, số sinh vật có thể sống được trong nước giảm mạnh. Nếu hàm lượng DO quá thấp, thậm chí không còn thì các sinh vật trong nước không thể sống được nữa [4]. Hàm lượng DO phụ thuộc vào nhiều yếu tố như áp suất, nhiệt độ, thành phần hoá học của nước, số lượng vi sinh, thuỷ sinh vật. - Nhu cầu oxigen hoá học ( COD): Lượng oxi cần thiết để oxi hoá các chất hữu cơ trong nước. Chất oxi hoá thường dùng là KMnO 4 hoặc K 2 Cr 2 O 7 . COD giúp đánh giá lượng chất hữu cơ trong nước, có thể bị oxi hoá bằng các chất hoá học. - Nhu cầu oxigen sinh hoá: Lượng oxi cần thiết để vi khuẩn có trong nước phân huỷ các chất hữu cơ → xác định độ nhiễm bẩn của nước ( đơn vị tính mg O 2 /L).  Một số chỉ tiêu hoá học khác trong nước: Page 10 [...]... chất của độc chất có thể phân loại thành: + Độc chất môi trường sơ cấp: Là độc chất có sẵn trong môi trường và tác động trực tiếp lên cơ thể sống Ví dụ như H2S, CH4, CO2 + Độc chất môi trường thứ cấp: Là độc chất phát sinh từ chất bắt đầu ít độc hoặc không độc, sau khi phản ứng chuyển hóa trở thành chất khác có tính độc hơn *Phân loại theo nguồn gốc độc chất: + Độc chất sinh học: Là các tác nhân độc được... độc của rắn, độc chất xianua có trong măng, độc tố của nấm, của vi khuẩn lị, khuẩn tả … + Độc chất hóa học: Là các độc chất có nguồn gốc từ hóa chất, là các sản phẩm của phản ứng hóa học, từ các nghành công nhiệp… Mức độ gây độc của chúng tùy thuộc vào cấu trúc hóa học, nồng độ tác động và trạng thái hay từng loại sinh vật tiếp nhận Độc chất hóa học tồn tại ở 3 dạng: Rắn, lỏng , khí + Độc chất lý học: ... chất lượng đất tốt và ngược lại sức khoẻ đất xấu thì chất lượng đất xấu IV Hóa chất độc trong môi trường 1 Trình bày khái niệm độc chất và phân loại độc chất  Khái niệm độc chất: Độc chất là chất khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật (người, động vật, thực vật, vi sinh vật), gây nên các biến đổi sinh lí, sinh hóa, phá vỡ cân bằng sinh học và gây ra những rối loạn về cấu trúc hay chức năng sống làm chậm sự... dụ Hg dạng hơi độc hơn dạng lỏng + Dường hấp thụ: Độc chất được hấp thụ vào cơ thể sinh vật chủ yếu qua 3 con đường là hô hấp, tiêu hóa, và đường da Trong đó độc chất mà được hấp thụ theo con đường hô hấp là độc nhất + Các tác nhân của môi trường như: nhiệt độ, ánh sáng, PH, độ ẩm … có thể làm tăng hoặc giảm độc tính của chất độc + Các yếu tố sinh học như: tuổi tác, tình trạng sức khỏe, yếu tố dinh... phải hít thở không khí độc hại có cả khói thuốc lá, hơi clo, hơi thủy ngân, bụi kim loại, nước uống nhiễm hóa chất hữu cơ, dầu mỡ, uống rượu bia và tiếp xúc thường xuyên với các sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất, chế biến thực phẩm cũng như chất thải từ các ngành công nghiệp tạo ra Một số độc chất hóa học gây ung thư: * Chất độc dioxin: Là loại cực độc có mặt trong hầu hết môi trường thành phần, nhưng... bị làm suy yếu đi sự sản sinh năng lượng tế bào của glucozo 14 Trình bày một số độc chất hóa học gây ung thư: Qua nghiên cứu, các nhà khoa học đã đi đến kết luận rằng môi trường ô nhiễm, chất ô nhiễm khi vượt qua ngưỡng cho phép chính là những chất độc gây bệnh, trong đó có bệnh ung thư Những năm gần đây việc lạm dụng các hóa chất trong cuộc sống ngày càng nhiều, trong đó phải kể đến như: chất bảo quản... của chất độc vào cơ thể • LC50 (median lethal concentration): Là nồng độ thấp nhất gây chết 50% số cá thể dùng trong nghiên cứu Đơn vị ml/l dung dịch hóa chất Thường dùng để đánh giá độc Page 14 tính của chất độc dạng lỏng hòa tan trong nước, hay nồng độ hơi hay bụi trong môi trường không khí ô nhiễm Tổ chức y tế thế giới (WHO) đã dựa vào giá trị LD50, LC50 để phân loại độc tính của chất độc Giá trị... loài vi tảo trong một khu vực nhất định 7 Phân biệt hiện tượng tích lũy sinh học và khuếch đại sinh học - Tích lũy sinh học là sự tích lũy các chất vào trong cơ thể sinh vật từ môi trường bên ngoài qua các con đường khác nhau Các chất đó phải tan trong mỡ và có tính bền vững cao - Khuếch đại sinh học là do sự tích lũy sinh học qua nhiều bậc thức ăn 8 Phân biệt hiện tượng thủy triều đỏ và thủy triều... lượng độc tố được sử dụng Ở đây người ta sử dụng chỉ số 50% để dễ dàng xác định được hàm lượng độc tố được sử dụng, vì nếu ở chỉ số 100% chẳng hạn thì khó xác định đâu là hàm lượng thấp nhất gây chết 100% vật thí nghiệm Và cần có một thời gian xác định 3.Trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính Độc tính của độc chất phụ thuộc vào các yếu tố sau: + Dạng tồn tại của độc chất Ví dụ Hg dạng hơi độc hơn... ô nhiễm dầu III Hóa học địa quyển: 1 Phân biệt khái niệm địa quyển, thạch quyển và thổ quyển? Địa quyển Thạch quyển Bao gồm tất cả những gì Bao gồm tất cả những lớp thuộc về môi trường đất đất, đá bên trong mặt đất Rộng lớn gồm chứa đựng thạch quyển, thổ quyển 2 Thổ quyển Lớp đất trên bề mặt của thạch quyển, là nơi sinh sống của các sinh vật Phân biệt khái niệm về tài nguyên đất, môi trường đất, đất . TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM – ĐHĐN KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG BÀI KIỂM TRA MÔN HÓA HỌC & ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG LỚP: 07CSM Họ và tên. chất lượng đất xấu. IV. Hóa chất độc trong môi trường 1. Trình bày khái niệm độc chất và phân loại độc chất  Khái niệm độc chất: Độc chất là chất khi xâm