Bài giảng Hóa kỹ thuật môi trường 1 - Chương 1: Giới thiệu hóa kĩ thuật môi trường

Giaùo trình hoùa kó thuaät moâi tröôøng

Giôùi thieäu

Hoaù Kiõ Thuaät Moâi Tröôøng

1

Traùi ñaát

Caáu truùc traùi ñaát:

Voõ moûng:

5 -10 km beân döôùi ñaïi döông

30 km ôû ñoàng baèng, ñaït 60 km daøy döôùi nuùi

Voû TD caáu taïo töø caùc loaïi ñaù khaùc nhau

2

1

Traùi ñaát

Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa voõ traùi ñaát

O

46.6

Si

27.7

Al

8.1

Fe

5.0

Ca

3.6

Na

2.8

K

2.6

Mg Khaùc

2.1 1.5

Döôùi lôùp voû laø lôùp aùo (mantle) daøy 300 km, ñaù ñaëc (tæ troïng

4,5), chuû yeáu laø silicates kim loaïi;

Taâm traùi ñaát coù baùn kính 6371 km (tæ troïng 10,7), hoån hôïp

saét, nikel vôùi S vaø Oxy

3

Caùc quyeån

Quyeån: Traùi ñaát khoâng phaûi laø khoái ñòa chaát (thaïch quyeån), maø

noù coøn mang khí quyeån, nöôùc (thuûy quyeån) vaø caùc daïng sinh

vaät (sinh quyeån)

Thuûy quyeån (hydrosphere): bao goàm caùc loaïi nöôùc tìm thaáy treân

traùi ñaát: ñaïi döông, hoà, suoái, soâng, baêng (baêng cöïc, soâng baêng),

tuyeát vaø nöôùc ngaàm.

Hôn 70% voõ traùi ñaát bao phuû bôûi nöôùc.

Thaïch quyeån (lithosphere): Laø phaàn ngoaøi cuûa traùi ñaát, lôùp chaát

raén cöùng, daøy 100 km, taïo neân maët raén treân phaàn noùng chaûy

cuûa lôùp aùo phía treân (asthenosphere). Loùp ngoaøi cuøng laø voû traùi

ñaát.

4

2

Thuaät Ngöõ

Khí quyeån (atmosphere): Lôùp khoâng khí bao quanh traùi ñaát.

Khí quyeån ñöôïc chia thaønh caùc vuøng khaùc nhau tuøy theo ñoä cao:

Thöôïng taàng (Thermophere): 85 – 500 km treân beà maët

Trung taàng (Mesophere): 50 – 85 km treân beà maët

Taàng bình löu (stratosphere): 16-50 km treân beà maët

Taàng ñoái löu (Trotosphere): 0 – 16 km treân beà maët

Sinh quyeån (Biosphere) lieân quan ñeán ñôøi soáng bao goàm sinh vaät soáng

vaø moâi tröôøng xung quanh

5

Thuaät Ngöõ

Hieáu khí (Aerobic): Quaù trình sinh hoïc vôùi söï coù maët cuûa oxy

Ammonia hoùa (ammonification): quaù trình phaân huûy sinh hoïc hôïp chaát chöùa

nitô giaûi phoùng urea vaø ammonia

Kò khí (Anaerobic

): khoâng coù maët oxy

Thieáu khí (Anoxic): Khoâng coù oxy (öùng duïng trong quaù trình nitrate hoùa

SV töï döôõng (Autotrophic biota): sinh vaät söû duïng naêng löôïng maët trôøi/hoùa

naêng ñeå chuyeån hoùa chaát voâ cô ñôn giaûn thaønh teá baøo soáng;

SV dò döôõng (Hetotrophs): SV phaân huûy hôïp chaát höõu cô phöùc taïp.

Phuù döôõng hoùa (Eutrophication): söï sinh tröôûng vöôït quaùmöùc cuûa taûo trong

nöôùc daån ñeán söï giaûm DO do söï phaân huûy cuûa taûo cheát

Phytoplankton (phieâu sinh thöïc vaät): SV nöôùc kích thöôùc nhoû troâi noåi coù khaû

naêng quang hôïp

Zooplankton (phieâu sinh ñoäng vaät). SV soáng nhoû troâi noåi khoâng quang hôïp

6

3

Thuật Ngữ

n

ng

n

ng, ammonia.

sinh.

n

.

t

c.

7

Thuaät ngöõ

n

.

n

n..)

m

p

ng

ng.

8

4

Chu trình ñòa hoùa

Chæ raát ít vaät chaát treân traùi ñaát khoâng thay ñoåi theo thôøi gian;

Vaät chaát thay ñoåi tính chaát hoùa vaø lyù laø keát quaû cuûa caùc quaù trình lyù,

hoùa vaø sinh:

Ñaù bò moøn bôûi doøng chaûy soâng vaø mang ra bieån;

Caây laáy khí C0₂toång hôïp thaønh teá baøo soáng vaø cho oxy;

Hoaït ñoäng cuûa con ngöôøi laøm thay ñoåi vaät chaát

Trong sô ñoà chu trình, hình hoäp theå hieän nôi chöùa vaät chaát; caùc ñöôøng

thaúng theå hieän doøng chuyeån ñoäng giöõa khoái vaät chaát.

Neáu heä thoáng oån ñònh, thôøi gian trung bình maø moãi thaønh phaàn giöõ laïi

trong hoäp chöùa goïi laø thôøi gian löu.

luong thanh phan trong nguon chua

Thoi gian luu =

toc do vao/khu cua thanh phan

RT phaûn aùnh heä thoáng di ñoäng theá naøo

9

Chu trình Carbon

Haàu heát carbon trong traùi ñaát lieân quan ñeán ñaù nhö carbonate voâ cô

(ñaù voâi, ñaù phaán) hoaëc hôïp chaát höõu cô nhö ñaù phieán seùt;

Hôn 1% carbon ñöôïc tìm thaáy trong khí quyeån, sinh vaät vaø ñaát, etc.

CO₂hoøa tan trong nöôùc maët, ñöôïc caùc sinh vaät töï döôõng söû duïng, sau

ñoù cheát vaø laéng xuoáng ñaùy

10

5

Chu trình Carbon

11

12

6

Chu trình Carbon

13

Chu trình Carbon

14

7

Chu trình Carbon

15

Chu trình Nitô

Nitô laø nguyeân toá phaân boá roäng, tìm thaáy nhieàu nhaát laø khí nitô trong

khí quyeån, nitrate trong ñaát, trong cô theå soáng ôû daïng amino acid,

protein vaø acid nucleics.

Khí N₂chieám 78% theå tích khí quyeån

Tæ leä cao N₂trong khí quyeån do tính phaûn öùng hoùa hoïc chaäm cuûa N₂;

Phaàân lôùn khí N₂khoâng theå ñöôïc SV söû duïng tröïc tieáp, ngoaïi tröø coù

theå ñöôïc chuyeån hoùa töø caùc phaûn öùng sinh hoïc goïi laø quaù trình coá ñònh

nitô,

Quaù trình naøy do vi sinh kò khí vaø hieáu khí (VK, taûo xanh) duøng

enzyme nitrogenase chuyeån hoaù N₂thaønh ammonia. SV deå daøng söû

duïng ammonia;

16

8

Chu trình Nitô

N₂Î NH₃Î NO₂Î NO₃Î amino acids Î protein;

Hôïp chaát höõu cô chöùa nitô (thöïc vaø ñoäng vaät) khi phaân huûy quay trôû

laïi moâi tröôøngôû daïng urea vaø ammonia

NH₃Î NO₂Î NO₃Î N₂: Döôùi taùc duïng cuûa VK hieáu vaø kò khí

17

Chu trình Nitô

18

9

Chu trình Nitô

19

Chu trình Nitô

20

10

Chu trình Nitô

21

Chu trình Nitô

22

11

Chu trình Kim loại

23

Chu trình Kim loại

24

12

Chu trình Thuûy ngaân

Taát caû caùc nguyeân toá trong moâi tröôøng ñeàu tham gia vaøo chu trình

sinh ñòa hoùa (biogeochemical cycles);

ÔÛ daïng hoøa tan, daïng ñôn giaûn nhaát laø ion mercury hydrated Hg²⁺,

2-

thuûy ngaân ôû daïng phöùc HgCl₄khi nöôùc coù haøm löôïng Chloride cao

(nöôùc bieån);

Thay ñoåi töø ñieàu kieän oxy hoùa sang ñieàu kieän khöû coù theå daàn ñeán söï

hình thaønh mercury kim loaïi Hg^o, deå bay hôi trong khoâng khí.

Söï hieän dieän cuûa sulfide hình thaønh do VK trong ñieàu kieän ñaùy buøn

yeám khí, Hg coù theå keát tuûa trong caën ôû daïng HgS khoâng tan;

Sinh vaät gaây aûnh höôûng ñeán chu trình Hg baèng nhieàu caùch. Ñaàu tieân,

Hg toàn taïi trong cô theå SV coù nhieàu protein giaøu S (metallothionein).

Quaù trình methyl hoùa sinh hoïc seõ hình thaønh ñoäc chaát methyl Hg

(CH₃Hg) (gaây nhieãm ñoäc Hg, Minimata bay).

25

Chu trình Nöôùc

nh

c

o

t

t qua 2

nh:

(1) bay hơi (evaporation)

t )

m.

26

13

Chu Trình Nước

27

Chu Trình Nước

28

14

Nguoàn Nöôùc

29

n Nöôùc

Nguoàn nöôùc:

Nöôùc möa

Nöôùc maët (soâng, ao/hoà)

Nöôùc ngaàm (gieáng khoan)

Nöôùc khaùc (Nöôùc bieån, nöôùc thaûi)

30

15

Nguoàn Nöôùc

31

Nöôùc mưa

:

p

(evaporation)

t (infiltration)

(trapping)

t (interception)

ch(abstraction)

t.

32

16

Nöôùc mưa

,

i.

C

i,

t.

-

c trong năm.

33

t

n :

p

sông.

c (catchment

area,watershed ,basin)

Chu

c )

c:

y.

34

17

c sông

ng,

ng dân cư…

m:

…

Fe2+ Î Fe3+.

)

V

t oxy.

t oxy)

35

a

c

ng

ng.

)

36

18

m

(a)

p (Unconfined aquifer )

n .

a (saturation zone).

c (aquifer)

c

m (water

ng

table)

M c

nh.

37

Nguoàn Nöôùc Ngaàm

38

19

m

p (Artesian Aquifer)

p.

N

t .

m.

p.

39

Nước ngầm

c) Giếng Lộ Thiên (Seepage Springs)

Ở những nơi mực nước ngầm cắt với mặt đất, nước ngầm

chảy ra khỏi tầng nước không áp hình thành giếng lộ thiên

(mọi nước)

(d) Vĩa nước (Perched Water Table)

Túi nước bao bọc bởi tầng không thấm nằm phía trên tầng

nước không áp.

40

20