BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP NAM ĐỊNH GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: HÓA HỌC MÔI TRƢỜNG NGÀNH/NGHỀ: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành theo Quyết định số 481/QĐ-CĐCNNĐ-ĐT ngày 27 tháng 6 năm 2017 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp Nam Định) Nam Định, Năm 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đƣợc phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Trái Đất ngôi nhà chung của mọi ngƣời và của tất cả các sinh vật trên hành tinh nhổ bé này đang bị suy thoái trầm trọng, tài nguyên thiên nhiên bị khai thác cạn kiệt, hệ sinh thái bị mất cân bằng, dân số tăng nhanh, chất lƣợng cuộc sống bị suy giảm. Hậu quả ghê gớm là hạn hán, lủ lụt, băng tan, đói nghèo gia tăng, mtía axit, dịch bệnh lan tràn, tầng ozon bị suy giảm.
Cả nhân loại đã tỉnh ngộ và lên tiếng "Hãy cứu lấy Trái Đất", "Hãy xây dựng nền công nghệ sạch", "Hãy phát triển bền vững". Bảo vệ môi trƣờng, giữ lấy Trái Đát là nhiệm vụ của tất cả các quôc gia trên thế giới, là trách nhiệm của mọi tô chức xã hội và là nghĩa vụ của mọi thành viên các cộng đồng. Giáo dục môi trƣờng cho mọi. ngƣời, nhất là các thế hệ trẻ trong các trƣờng học có một ý nghĩa vô cùng quan trọng.
Hóa học môi trƣờng là một môn khoa học đa ngành bao gồm hóa học, vật lí học, khoa học về sự sông, nông học, y học, sức khồe cộng đong và các ngành về công nghệ sạch. Vì vậy việc xây dựng chƣơng trình và giáo trinh về giáo dục môỉ trƣờng trong các cấp học, bậc học đã đƣợc Nhà nƣớc ta, các bộ, ngành có liên quan và các nhà trƣờng quan tâm. Trong ngành Công Nghệ Môi Trƣờng, cô Hoàng Thị Tƣơi đã dành nhiều công sức nghiên cứu, giảng dạy, biên soạn giáo trình " Hóa học môi trƣờng" Trong quá trình biên soạn Bài giảng này, mặc dù đã cố nhiều cố gắng nhƣng không tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm tác giả rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo và các bạn học sinh, sinh viên cùng đông đảo bạn đọc để Bài giảng ngày càng hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cám ơn …. năm 2017 Chủ biên soạn : Hoàng Thị Tƣơi MỤC LỤC CHƢƠNG 1. Mục đích và ý nghĩa môn học. Một số khái niệm, định nghĩa.
Môi trƣờng và sự ô nhiễm môi trƣờng. Hệ sinh thái và cân bằng sinh thái. Cân bằng vật chất và cân bằng năng lƣợng trong môi trƣờng. Phản ứng hoá học và cân bằng hoá học trong môi trƣờng.
Cơ sở hoá học của môi trƣờng. Các thành phần môi trƣờng và đặc trƣng của chúng: Khí quyển - Thuỷ quyển - Địa quyển - Sinh quyển. Sự xuất hiện các nguyên tố trong quá trình phát triển hoá địa. Sự tiến triển hoá học của các thành phần môi trƣờng.
Quá trình tiến triển của sự sống trên Trái đất. HÓA HỌC CỦA KHÍ QUYỂN. Cấu trúc và thành phần của khí quyển. Cấu trúc của khí quyển.
Thành phần khí quyển. Phản ứng quang hoá trong khí quyển. Khái niệm về quang hoá sinh thái. Đặc điểm của phản ứng quang hoá.
Một số phản ứng quang hoá điển hình trong khí quyển. Phản ứng hoá học trong khí quyển. Đặc điểm của phản ứng hoá học. Một số phản ứng hoá học điển hình trong khí quyển.
Một số chất hoá học gây ô nhiễm khí quyển. Các chất hoá học ô nhiễm dạng bụi hay sol khí. Khí SO2 và các hợp chất của lƣu huỳnh. Các hợp chất Nitơ.
Các hợp chất hữu cơ. Ozone và các khói quang hoá. Hoá học của một số hiện tƣợng ô nhiễm khí quyển. Hiện tƣợng mƣa axit.
Hiệu ứng nhà kính. Hiện tƣợng suy giảm tầng Ozone. HÓA HỌC MÔI TRƢỜNG ĐẤT. Thành phần cấu trúc của địa quyển.
Thành phần hoá học của địa quyển. Các thành phần vô cơ. Nƣớc và khí. Các thành phần hữu cơ.
Các chất dinh dƣỡng vĩ mô và vi mô. Tính chất của địa quyển. Các quá trình phong hoá trong môi trƣờng đất. Quá trình hoà tan và kết tinh.
Quá trình của cacbonat hoá. Quá trình thuỷ phân. Quá trình oxy hoá khử. Chu trình N, P, K trong đất.
Chu trình của nitơ trong đất. Chu trình của kali trong đất. Các chất thải và sự ô nhiễm môi trƣờng đất. Ô nhiễm do chất thải công nghiệp.
Ô nhiễm do chất thải nông nghiệp. Ô nhiễm do chất thải đô thị. Ô nhiễm do chất thải dầu mỏ. Ô nhiễm do các chất hoá học khác.
HÓA HỌC CỦA MÔI TRƢỜNG NƢỚC. Nƣớc và vòng tuần hoàn của nƣớc. Vai trò của nƣớc. Vòng tuần hoàn của nƣớc trong môi trƣờng.
Các thành phần hoá học và sinh học của thuỷ quyển. Thành phần hoá học. Thành phần sinh học. Một số phản ứng hoá học trong nƣớc.
Axit và Bazơ và ý nghĩa của độ pH. Cân bằng hệ H2O-CO2-H2CO3. Quá trình hidrat hoá, thuỷ phân các hợp chất hoá học trong nƣớc. Quá trình hoà tan và kết tủa.
Phản ứng oxy hoá -khử. Phản ứng tạo phức chất. Phản ứng tạo hệ keo trong môi trƣờng nƣớc. Phản ứng quang hoá trong môi trƣờng nƣớc.
Phản ứng xúc tác vi sinh trong môi trƣờng nƣớc. Ô nhiễm nƣớc và các chất gây ô nhiễm nƣớc. Khái niệm về ô nhiễm nƣớc. Ô nhiễm do nƣớc thải.
Ô nhiễm do các chất hữu cơ. Ô nhiễm do dầu mỏ. Ô nhiễm do các chất vô cơ. Ô nhiễm do các chất phóng xạ.
Một số thông số cơ bản đánh giá chất lƣợng nƣớc. Một số thông số cơ bản đánh giá chất lƣợng nƣớc cấp. Một số thông số cơ bản đánh giá chất lƣợng nƣớc thải. Một số tiêu chuẩn chất lƣợng môi trƣờng nƣớc.
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc ngầm. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải sinh hoạt. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp.
137 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Đặng Đình Bạch (2006), Giáo trình hóa học môi trường, NXB Khoa học kỹ thuật 2. Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học và kỹ thuật xử lý nước, NXB Thanh niên 3. Đặng Kim Chi (2000), Hóa học môi trường, NXB Giáo dục 4.
Lê Văn Khoa (2002), Khoa học môi trường, NXB Giáo dục 5. Lƣơng Đức Phẩm (2007), Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB Giáo dục 6. Dieke Postma (2005), Geochemistry, groundwater and pollution 2nd edition, A. Dejene Ayele Tessema , Environmental Chemistry, African Virtual university 8.vn/vn/vanbanphapquy/tcmt CHƢƠNG 1.
CÁC VẤN ĐỀ CHUNG Mục tiêu: Sinh viên trình bày đƣợc các khái niệm cơ bản về môi trƣờng, ô nhiễm môi trƣờng, hệ sinh thái, các phản ứng hóa học và cân bằng hóa học trong môi trƣờng; Hiểu đƣợc cơ sở hóa học của môi trƣờng. Mục đích và ý nghĩa môn học Hóa học môi trƣờng là một môn khoa học tổng hợp về các hiện tƣợng hóa học trong môi trƣờng. Nghĩa là nó tập trung nghiên cứu về nguồn gốc các phản ứng, các quá trình vận chuyển, tác động của các hình thái hóa học cơ bản trong môi trƣờng nƣớc, khí, đất cùng với ảnh hƣởng các hoạt động của con ngƣời lên những môi trƣờng này. Hóa học môi trƣờng cung cấp những kiến thức cơ bản về ảnh hƣởng của các hình thái hóa học đối với môi trƣờng, giúp hiểu rõ bản chất các hiện tƣợng hóa học xảy ra xung quanh chúng ta và đƣa ra những giải pháp tích cực nhằm ngăn chặn những tác động có hại tới môi trƣờng.
Hóa học môi trƣờng mô tả các quá trình hóa học cơ bản có sự liên hệ chặt chẽ với các lĩnh vực khoa học khác nhƣ hóa sinh, hóa địa, hóa học nƣớc, hóa học phân tích, hóa học hữu cơ và vô cơ. cũng nhƣ với các ngành khoa học kỹ thuật khác nhƣ sinh học, địa chất, y học, khoa học nông nghiệp. Hóa học môi trƣờng đề cập tới môi trƣờng nhƣ là một không gian phản ứng mà thành phần và tính chất trong đó có thể thay đổi qua các quá trình hóa học. Hóa học môi trƣờng có nhiệm vụ nghiên cứu, mô tả và mô hình hóa các quá trình hóa học trong môi trƣờng, cũng nhƣ nghiên cứu động học, nhiệt động học, các cơ chế phản ứng và mối quan hệ của chúng với các thành phần môi trƣờng.
Một số khái niệm, định nghĩa 1. Môi trƣờng và sự ô nhiễm môi trƣờng Môi trƣờng là tập hợp tất cả các thành phần của thế giới vật chất bao quanh, có khả năng tác động đến sự tồn tại và phát triển của mỗi sinh vật. Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tạo có quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và thiên nhiên (Điều 3, Luật bảo vệ môi trƣờng của Việt Nam 2005). Môi trƣờng thiên nhiên bao gồm các yếu tố tự nhiên nhƣ vật lý, hóa học, sinh học và tồn tại khách quan ngoài ý muốn của sinh vật (con ngƣời).
1 Sinh vật và môi trƣờng xung quanh luôn có quan hệ tƣơng hỗ với nhau về vật chất và năng lƣợng, thông qua các thành phần môi trƣờng nhƣ khí quyển, thủy quyển, địa quyển và sinh quyển cùng các hoạt động của hệ Mặt trời. Các thành phần của môi trƣờng trong tự nhiên không tồn tại ở trạng thái tĩnh mà luôn có sự vận động, chuyển hóa hƣớng tới trạng thái cân bằng để bảo đảm sự sống trên Trái đất phát triển ổn định. Ô nhiễm môi trường là những tác động làm thay đổi các thành phần môi trƣờng, tạo nên sự mất cân bằng trạng thái môi trƣờng, gây ảnh hƣởng xấu tới sinh vật và môi trƣờng tự nhiên. Có thể hiểu một cách cụ thể hơn: Ô nhiễm môi trƣờng là những tác động làm thay đổi môi trƣờng tự nhiên thông qua sự thay đổi các thành phần vật lý, hóa học, các nguồn năng lƣợng, mức độ bức xạ, độ phổ biến của sinh vật.