Chương 1: Giới thiệu tổng quan - các khái niệm cơ bản về môi trường, các tham số ô nhiễm, các phương pháp đánh giá chất lượng không khí và thực trạng ô nhiễm không khí ở Việt Nam hiện nay. Chương 2: Nghiên cứu các kỹ thuật xử lý dữ liệu. Từ đó đưa ra đề xuất qui trình chuẩn hóa dữ liệu quan trắc môi trường ở Việt Nam. Chương 3: Thực nghiệm và đánh giá qui trình chuẩn hóa dữ liệu đã đề xuất với dữ liệu quan trắc môi trường thực tế.
Chương 4: Nghiên cứu và xây dựng hệ thống hỗ trợ xử lý dữ liệu quan trắc môi trường ở Việt Nam (EnvPro). Kết luận và đề xuất: Tổng kết lại những kiến thức đã tích lũy, kinh nghiệm được áp dụng trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Đưa ra các hướng phát triển trong tương lai. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1.
Không khí và ô nhiễm không khí. Không khí là lớp vật chất tồn tại ở thể khí và bao trùm lên toàn bộ trái đất. Đặc điểm của nó là không màu, không mùi, không vị. Không khí rất cần thiết cho quá trình hô hấp của các loài động vật cũng như quá trình quang hợp của thực vật, là nguồn gốc của sự sống trên trái đất.
Không khí bao gồm các thành phần chính cấu thành là N2, O2, Ar và một số thành phần không khí khác [14]. Ô nhiễm không khí. Không khí cung cấp Oxy cho chúng ta hít thở để duy trì sự sống vì vậy bất kì một sự thay đổi vật lý, sinh học hay hóa học đều có thể được gọi là ô nhiễm không khí. Theo tổ chức Y tế Thế giới định nghĩa thì ô nhiễm không khí là sự hiện diện của một số thành phần trong không khí có nguy hại cho con người cũng như môi trường sống [15].
Một cách hiểu khác đơn giản hơn đó là ô nhiễm không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự tỏa mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi). Thuật ngữ "vật gây ô nhiễm không khí" thường được sử dụng để chỉ các phần tử bị thải vào không khí do kết quả hoạt động của con người và tự nhiên gây tác hại xấu đến sức khoẻ con người, các hệ sinh thái và các vật liệu khác nhau. Các "vật gây ô nhiễm không khí" có thể ở thể rắn (bụi, mồ hóng, muội than), ở hình thức giọt (sương mù quang hoá) hay thể khí (SO2, NO2, CO. Ảnh hưởng, tác động và các nguồn gây nên ô nhiễm không khí.
Ảnh hưởng và tác động của ô nhiễm không khí. Ảnh hưởng tới thời tiết, khí hậu, khí quyển. a) Hiệu ứng nhà kính. Với việc không khí ngày càng ô nhiễm dẫn tới khả năng hấp thụ mặt trời của khí quyển tăng lên tạo ra hiện tượng “hiệu ứng nhà kính”.
Thuật ngữ “hiệu ứng nhà kính” có thể hiểu như sau. Ở các vùng lạnh với khí hậu ôn đới, để bảo vệ cây trồng người ta dựng các nhà kính để giữ ổn định nhiệt độ không khí giúp cây cối phát triển một cách bình thường. Nhà kính này chỉ có khả năng ngăn cản sự khuếch tán của ánh sáng mà không có khả năng hấp thụ và bức xạ nhiệt giống như khí quyển. 21 Với trái đất, khí quyển giống như một lớp kính nó cho phép mặt trời xuyên qua đốt nóng trái đất, đồng thời giữ một phần nhiệt và bức xạ phần còn lại ra vũ trụ.
Nhưng hiện nay với hiện trạng ô nhiễm không khí ngày một tăng đã làm nồng độ CO2, CH4, SO2… phát thải ngày càng tăng khiến cho tia sáng mặt trời được hấp thụ và phát tán tạo thành nhiệt lượng trong khí quyển, dẫn tới việc sưởi ấm toàn bộ không gian bên trong chứ không phải chỉ những chỗ có ánh sáng. Vì vậy nhiệt độ trung bình toàn cầu cũng tăng lên. Và hậu quả sẽ xảy ra đó là: - Các nguồn nước: Chất lượng và số lượng của nước uống, nước tưới tiêu, nước cho các máy phát điện và sức khỏe của các loài thủy sản có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi sự thay đổi của các trận mưa rào và bởi sự tăng khí bốc hơi. Mưa tăng có thể gây lụt lội thường xuyên hơn.
Khí hậu thay đổi có thể làm đầy các lòng chảo nối với sông ngòi trên thế giới. - Các tài nguyên bờ biển: Nước biển sẽ dâng lên theo sự nóng lên toàn cầu, nếu nhiệt độ của trái đất đủ cao thì có thể làm tan nhanh hơn băng tuyết ở Bắc Cực và Nam Cực và do đó mực nước biển sẽ tăng, có thể dẫn đến nạn hồng thủy. - Sinh vật: Sự nóng lên của trái đất làm thay đổi điều kiện sống bình thường của các sinh vật trên trái đất. Một số loài sinh vật thích nghi với điều kiện mới sẽ thuận lợi phát triển.
Trong khi đó nhiều loài bị thu hẹp về diện tích hoặc bị tiêu diệt. - Sức khỏe: Nhiều loại bệnh tật mới đối với con người xuất hiện, các loại dịch bệnh lan tràn, sức khoẻ của con người bị suy giảm. Số người chết vì nóng có thể tăng do nhiệt độ cao trong những chu kì dài hơn trước. Sự thay đổi lượng mưa và nhiệt độ có thể đẩy mạnh các bệnh truyền nhiễm.
- Lâm nghiệp: Nhiệt độ cao hơn tạo điều kiện cho nạn cháy rừng dễ xảy ra hơn. - Năng lượng và vận chuyển: Nhiệt độ ấm hơn tăng nhu cầu làm lạnh và giảm nhu cầu làm nóng. Sẽ có ít sự hư hại do vận chuyển trong mùa đông hơn, nhưng vận chuyển đường thủy có thể bị ảnh hưởng bởi số trận lụt tăng hay bởi sự giảm mực nước sông. [35] b) Mưa Axit Mưa axit, còn được biết tới như sự lắng đọng axit, được tạo ra bởi lượng khí thải SO2 và NO từ các nhà máy điện, ô tô và các trung tâm công nghiệp.
Mưa axit cũng có thể bắt nguồn từ núi lửa, cháy rừng hay sấm sét khi mà khí SO2 và NOx kết hợp với hơi nước trong khí quyển và tạo thành axit dưới 2 dạng là khô như khí gas và ướt như mưa axit, tuyết, sương mù. 22 Mưa axit được phát hiện ra đầu tiên năm 1948 tại Thuỵ Điển nơi có rất nhiều mỏ than. Đến năm 1960 thì các nhà khoa học mới bắt đầu quan sát và nghiên cứu về hiện tượng này. Và thuật ngữ “mưa axit” được đặt ra bởi Robert Angus Smith vào năm 1972.
Các nhà khoa học thể hiện tính axit của mưa bằng thang đo độ pH. Mưa axit có nồng độ pH dưới 5.6; thông thường dao động trong khoảng từ 4. Tác hại của mưa Axit: - Cuộc sống thực vật: Axit mưa thấm vào đất và cây bằng cách hòa tan các chất độc hại trong đất, chẳng hạn như nhôm được hấp thụ bởi rễ cây. Mưa này cũng hòa tan các khoáng chất có lợi và các chất dinh dưỡng trong đất sau đó được rửa sạch, trước khi các loại cây có cơ hội sử dụng chúng để phát triển.
Khi có mưa axit thường xuyên, nó ăn mòn lớp phủ bảo vệ sáp của lá. Khi lớp bảo vệ này trên lá bị mất, hậu quả của nó làm cho cây dễ bị bệnh. Do lá bị hư hỏng làm mất khả năng sản sinh đủ lượng dinh dưỡng cần để khỏe mạnh. Nó là kết quả trong việc làm cho cây dễ bị tổn thương với thời tiết lạnh, côn trùng và bệnh tật, mà có thể dẫn đến cái chết.
- Cuộc sống dưới nước: Mưa axit cũng ảnh hưởng xấu đến sinh vật dưới nước. Một số lượng cao của acid sulfuric trong nước biển gây trở ngại cho cá để có chất dinh dưỡng, muối và oxy. Các phân tử axit trong chất nhầy hình thành trong mang cá, làm ngăn chặn hấp thụ oxy với số lượng đầy đủ. Thêm vào đó, nồng độ axit làm giảm độ pH, gây ra sự mất cân bằng muối trong các mô của cá.
Sự thay đổi này trong độ pH cũng làm suy yếu một số khả năng của cá để duy trì nồng độ canxi. Nó sẽ ảnh hưởng đến quá trình sinh sản của cá. Thiếu canxi cũng gây ra biến dạng xương và cột sống bị suy yếu. - Đối tượng nhân tạo: Ngoài gây nguy hại cho các hệ sinh thái, mưa axit cũng gây thiệt hại cho cấu trúc và vật liệu nhân tạo.
Ví dụ, mưa axit hòa tan đá sa thạch, đá vôi, đá cẩm thạch. Nó cũng ăn mòn sứ, dệt may, sơn, và kim loại. Cao su và da xấu đi nếu tiếp xúc với mưa axit. Di tích đá và chạm khắc dần biến mất khi tiếp xúc với dạng mưa bị ô nhiễm này.
- Con người: Hầu hết tất cả, mưa axit ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Nó có thể làm hại chúng ta thông qua không khí và ô nhiễm đất. Mưa axit dẫn đến sự hình thành các hợp chất độc hại bằng cách phản ứng với các hợp chất hóa học tự nhiên. Một khi các hợp chất độc hại được hình thành, chúng có thể thấm vào nguồn nước, và cũng thâm nhập vào chuỗi thực phẩm.
Thực phẩm bị ô nhiễm này có thể gây tổn hại các dây thần kinh ở trẻ em, hoặc dẫn đến tổn thương não nghiêm trọng, thậm chí tử vong. Các nhà khoa học nghi ngờ 23 rằng nhôm, một trong những kim loại bị ảnh hưởng bởi mưa axit, có liên quan đến bệnh Alzheimer. Lượng khí thải của nitơ oxit và các vấn đề nguyên nhân sulfur dioxide như kích thích cổ họng, mũi và mắt, đau đầu, hen suyễn và ho khan. Tác động tới sức khỏe con người Hiện nay tốc độ công nghiệp hóa, đô thị hóa diễn ra với tốc độ nhanh chóng cùng với nó là hiện tượng ô nhiễm không khí tại các đô thị và khu công nghiệp ngày càng gia tăng.
Các nguồn ô nhiễm không khí không những gây ra ô nhiễm không khí trong khu vực đô thị và khu công nghiệp, mà còn khuyếch tán đi xa, gây ô nhiễm không khí vùng xung quanh. Phần lớn các chất ô nhiễm đều gây tác hại đối với sức khoẻ con người, với hai cơ quan chính của con người là mắt và đường hô hấp. Ảnh hưởng cấp tính có thể gây ra tử vong. Ảnh hưởng mãn tính gây ra bệnh ung thư phổi.
Một số chất có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoe con người có thể kể tới như: - Khí Cacbon oxit (CO) là một loại khí không màu, không mùi, không vị. Con người đề kháng với khí CO rất khó khăn. Nó phát sinh từ sự thiêu đốt các vật liệu tổng hợp có chứa cacbon, và chiếm tỷ lệ lớn nhất trong ô nhiễm môi trường không khí.