Tải bản đầy đủ

Ozon và thủng tầng ozon

Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon
Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 1
OZON VÀ THỦNG TẦNG OZON
Mục Lục
CHƯƠNG I
MỞ ĐẦU........................................................................................................ 2
I.1 Tầng ozon cần thiết với chúng ta như thế nào?.......................................2
I.2 Mục tiêu của bài báo cáo:........................................................................2
I.3 phạm vi nghiên cứu :...............................................................................2
CHƯƠNG II
TỔNG QUAN VỀ TẦNG OZON.................................................................. 3
II.1.Giới thiệu chung về ozon và tầng ozon trong khí quyển........................3
II.2. Ozon.....................................................................................................4
II.2.1 Tính chất vật lý của ozon................................................................4
II.2.2. Tính chất hóa học:..........................................................................4
II.2.3 Sự tạo thành ozon:………………… …………………………… 6
II.2.4. Ứng dụng và độ độc hại của ozon...................................................5
II.3 .Tầng ozon.............................................................................................6
II.3.1 Vai trò của tầng ozone........................................................................7
a. Ôzon ở tầng bình lưu............................................................................7
b. Ôzon ở tầng đối lưu.............................................................................7

II.3.2 Quá trình phân huỷ ozon trong khí quyển...........................................8
II.3.3 Nguyên nhân của việc thủng tầng ozone............................................10
II.3.4. Hiện trạng về tầng ozone và các hiệp ước bảo vệ tầng ozone............12
II.3.4.1 Hiện trạng:..................................................................................12
II.3.4.2 Các hiệp ước bảo vệ tầng ozone..................................................13
CHƯƠNG 3:
KHÍ CFC & LỖ THỦNG TẦNG OZONE..................................................16
III.1Tổng quan về khí CFC.........................................................................16
III.2.Nguyên nhân hình thành khí CFC........................................................18
III.3.Cơ chế phân hủy ozon của khí CFCs..................................................19
III.4.Ảnh hưởng khí CFCs đến tầng ozone.................................................20
CHƯƠNG 4.
HẬU QUẢ& BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU CÁC YẾU TỐ GÂY THỦNG
TẦNG OZONE .............................................................................................21
IV.1 Hậu quả...............................................................................................21
IV.2 Biện pháp:...........................................................................................22
CHƯƠNG V
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................25
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................26
Bảng III.1: Các chất CFC chủ yếu……………………………………………17
Bảng III.2: Các số liệu một số hợp chất CFC gây lỗ thủng tầng Ozone……...18
Bảng IV.1: Tác động của Ozon đối với thực vật …………………………….22
Bảng IV.2: Tác động của Ozon tới sức khoẻ của con người………………....22

Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon
Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 2

CHƯƠNG I
MỞ ĐẦU
I.1 Tầng ozon cần thiết với chúng ta như thế nào?
Tầng ozone rất quan trọng đối với sự sống trên Trái đất vì nó hấp thụ
phần lớn tia cực tím của bức xạ mặt trời, không cho các tia này đến được Trái
đất. Nếu tầng ozone bị suy giảm, bức xạ UV sẽ đến Trái đất nhiều hơn và làm
tăng bệnh ung thư da, đục thủy tinh thể ở mắt (cataract), làm giảm sản lượng
lương thực, ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển.

I.2 Mục tiêu của bài báo cáo:
ü Tìm hiểu về tầng ozon trong khí quyển ( vị trí, chức năng…)
ü Giúp chúng ta hiểu rõ hơn về quá trình hình thành và phân hủy ozon
ü Nguyên nhân vì sao tầng ozon chúng ta càng ngày càng bị suy giảm.
ü Cơ chế gây “ thủng tầng ozon “ của khí CFCs
I.3 phạm vi nghiên cứu :
Nghiên cứu về:
Ozon trong tầng bình lưu và đối lưu .
Tác nhân và cơ chế chính làm “ thủng tầng ozon “ của khí CFCs
Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon
Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 3
CHƯƠNG II
TỔNG QUAN VỀ TẦNG OZON.
II.1.Giới thiệu chung về ozon và tầng ozon trong khí quyển:
Ta cũng biết bầu khí quyển bao quanh Trái đất của chúng ta được chia ra
làm nhiều tầng khác nhau: từ mặt đất lên đến độ cao 10 km là tầng đối lưu và
từ 10 km trở lên đến 50 km là tầng bình lưu , độ cao 50-85 km là tầng trung lưu
, tầng nhiệt nằm ở độ cao 85-100km và cuối cùng là tầng điện ly ở độ cao trên
800 . Trong đó khoảng 90% lượng ozone trong khí quyển của chúng ta tập
trung ở tầng bình lưu.
Trong khí quyển, Ôzôn chiếm một tỷ lệ không lớn nhưng nó lại có vai
trò đặc biệt quan trọng trong các quá trình vật lý xảy ra ở các lớp khí quyển
trên cao. Ôzôn phân bố rải rác trong lớp khí quyển từ mặt đất tới độ cao khoảng
50-60 km, nhưng tập trung phần lớn ở độ cao từ 20-35 km. Theo chiều cao từ
mặt đất đến độ cao 10 km, lượng Ôzôn thay đổi không theo quy luật nào cả.
Đến độ cao từ 10 km trở lên, lượng Ôzôn tăng theo chiều cao và đạt cực đại ở
độ cao từ 20-25 km, sau đó lượng Ôzôn giảm và trở nên không đáng kể ở độ
cao 55-60 km. Mật độ trung bình của Ôzôn trong lớp khí quyển dưới 60 km
vào khoảng 0,9x10
-7
kg/m
3
, lớn nhất khoảng 6,0x 10
-7
kg/m
3
. Toàn bộ Ôzôn
trong khí quyển chỉ vào khoảng 3,2x109 tấn.


Hình 1: Phân bố ozon trong khí quyển
Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon
Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 4
Ngoài thay đổi theo chiều cao, lượng ôzôn còn biến thiên theo thời gian
và theo vĩ độ địa lý. Các kết quả nghiên cứu 10 năm gần đây cho thấy độ dày
dẫn xuất của ôzôn (tức độ dày của lớp ôzôn có trong cột không khí có tiết diện
một đơn vị diện tích, ở nhiệt độ 0
0
C và áp suất p =760 mmHg) ở tất cả các vĩ
độ nhìn chung đều tăng vào mùa xuân, giảm vào mùa thu và mùa đông. Vào
cùng thời điểm trong năm, lượng ôzôn ở xích đạo nhỏ, càng về phía hai cực,
lượng ôzôn càng tăng.
II.2. Ozon
II.2 .1 Tính chất vật lý của ozon
Ôzon (O
3
) là chất khí có màu lam nhạt, có mùi hắc đặc trưng và
trong suốt; ở nồng độ cao có màu xanh da trời, ở thể lỏng có màu lục
thẫm…; nhiệt độ nóng chảy là -193
o
C, nhiệt độ sôi là -111,9
o
C; tỷ trọng (so
với không khí) d = 1,658; trong môi trường nước có độ pH = 0 có thế Ôxy
hoá khử là 2,07 V. Ôzôn là chất hấp thụ mạnh các tia tử ngoại, tia nhìn thấy
và tia hồng ngoại. Ôzôn có khả năng hấp thụ cao nhất ở bước sóng là 254
nm đối với các tia tử ngoại, ở bước sóng là 600 nm đối với các tia nhìn thấy
và ở bước sóng là 900 nm đối với tia hồng ngoại.
Ôzôn dễ hoà tan trong nước hơn ôxy và sự hoà tan của ôzôn trong nước phụ
thuộc vào nhiệt độ và áp suất riêng phần của nó trong không khí, khi nhiệt
độ càng tăng khả năng hoà tan Ôzôn trong nước càng giảm.
II.2 .2. Tính chất hóa học:
- Ôzôn có hoạt tính Ôxy hoá rất cao, đóng vai trò như một tác nhân Ôxy hoá
mạnh trong rất nhiều phản ứng hoá học như: phản ứng với các chất hữu cơ
(Phenol, các hợp chất đa vòng, các hợp chất Amin, các hợp chất có liên kết
đôi (C = C) và liên kết đơn (C-H)…). Ngoài ra ôzôn còn có khả năng khử
mùi, màu, khử trùng đối với nước và nước thải.
- Ôzôn không bền, dễ dàng bị phân huỷ thành Oxi phân tử và Oxi nguyên
tử. Ví dụ: O
3
= O
2
+ O
Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon
Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 5
- Dễ dàng oxi hoá iodua đến iot tự do: O
3
+ 2KI + H
2
O = I
2
+ O
2
+ 2 KOH
- Giấy tẩm dung dịch Kali iodua và hồ tinh bột ( giấy iot tinh bột ) chuyển
ngay thành màu xanh khi có mặt Ôzôn trong không khí.
- Tác dụng với các phân tử thuộc nhóm halogen Flo, Clo, Brom, Iot.
- Khử các chất gây ô nhiễm có trong nước bằng phương pháp hóa học (sắt,
asen, hiđrô sulfid, nitơrit, và các chất hữu cơ phức tạp liên kết với nhau tạo
ra "màu" của nước)
II.2.3. Sự tạo thành ôzôn
Trong tự nhiên ôzôn được tạo ra do các phản ứng quang hóa của oxy,oxit
nitơ, đặc biệt ôzôn được tạo ra mạnh tại các tầng cao (bình lưu) của khí quyển,
nơi mà cường độ các tia ánh sáng cứng (cực tím, tia X, v.v...) rất lớn.
Ôzon trong bầu khí quyển được tạo thành khi các tia cực tím chạm phải các
phân tử oxy ,tạo thành hai nguyên tử oxy đơn ,được gọi là oxy nguyên tử
Ôxy nguyên tử kết hợp cùng một phân tử oxy tạo thành phân tủ ozon .Phân tử
ozon có hoạt tính cao,khi bị tia cực tím chạm phải,lại tách ra thành một phân tủ
oxy và một oxy phân tủ . Đây là một quá trình liên tục gọi là chu kỳ ôxy-ôzon
O2 + Tia cực tím ’O + O
O + O2 ’ O3
Trong công nghiệp, người ta tạo ôzôn bằng cách phóng điện trong ôxy
hoặc trong không khí.
II.2.4. Ứng dụng và độ độc hại của ozon
II.2.4.1.Ứng dụng
Do ôzôn là tác nhân ôxy hóa mạnh nên có thể dùng ôzôn để làm chất ôxy hóa,
khử trùng bệnh viện, tác nhân khử trùng trong xử lý nước thải, bảo quản hoa
quả tươi (nước ôzôn). Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của ôzôn
hiện nay là khử trùng nước uống. Khử trùng nước uống bằng ôzôn có ưu điểm
Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon
Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 6
hơn hẳn so với khử trùng bằng clo (Cl
2
) vì dùng ôzôn sẽ không lo tồn tại trong
nước các sản phẩm cloramin, là chất được cho là có khả năng gây ung thư
Trong y khoa, ozon dùng để chữa răng sâu, một lượng nhỏ ozon dùng để chữa
bệnh lao.
II.2.4.2. Độ độc hại
Ôxy là chất khí duy trì sự sống (nếu trong khí thở có ít hơn 15% ôxy thì cơ
thể đã có thể chết ngạt), nhưng ôzôn lại là khí độc hại. Ôzôn gây phù phổi
nặng, làm co thắt và tê liệt đường hô hấp khiến người bệnh không có phản ứng
khi có các dị vật lọt vào. Vì vậy, khi tiếp xúc lâu dài với ôzôn sẽ có nguy cơ bị
tích tụ các dị vật trong phế quản và phổi, là điều kiện có khả năng dẫn đến ung
thư.
Ngưỡng cho phép của ôzôn trong khí thở là 0,2 mg/m
3
(hay 0,1ppm), tuy nhiên nếu
tiếp xúc lâu dài với ôzôn ngay cả trong điều kiện nồng độ thấp hơn ngưỡng cho phép
này cũng sẽ làm con người mỏi mệt, đau đầu, viêm họng và niêm mạc mắt, v.v...Còn
nếu nồng độ ôzôn lớn hơn ngưỡng cho phép, người ta có thể bị phù phổi.
Tại các vùng công nghiệp tập trung có khói mù công nghiệp, vào mùa hè
nồng độ ôzôn trong khói mù có thể đạt 0,3-0,4 mg/m
3
và rất nguy hại cho cuộc
sống con người. Đó là chưa kể tác động độc hại của các chất khác có trong khói
mù.
II.3 .Tầng ozon
- Mật độ tập trung cao nhất của ozone trong khí quyển nằm ở tầng bình
lưu – Stratophere ( khoảng 20-50 Km tính từ mặt đất) trong khu vực được biết
đến như là tầng ozone
- Bề dày của tầng ozone được đo bằng đơn vị DU ( 1DU =0,01 mm) và
có giá trị từ 290-310 DU trên toàn cầu.
Khi bề dày của lớp ozone giảm xuống thấp hơn 2/3 bề dày bình thường
gọi là sự suy giảm tầng ozone.

Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon
Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 7
II.3.1 Vai trò của tầng ozone
Tầng ozone ngăn 97-99% tia cực tím của bức xạ mặt trời không cho đến
Trái đất, có tác dụng lọc tia UV nguy hại gây nguy hiểm cho thảm thực vật và
có thể gây ung thư và bệnh đục thuỷ tinh thể ở người. Nếu tầng ozone bị suy
giảm 1% sẽ dẫn đến việc gia tăng tia cực tím ở tầng đối lưu khoảng 2%
Tầng ozon chống sự xâm nhập và phá hủy của tia tử ngoại đối với trái đất.
a. Ôzon ở tầng bình lưu
Tầng bình lưu (Stratosphere): ở độ cao từ 10-50 km. Nhiệt độ và áp suất của
tầng này tăng theo chiều cao. Các nhà khoa học giải thích rằng sự gia tăng nhiệt
độ là do càng lên cao càng gần với lớp ozone. Lớp ozone là lớp không khí nơi
đó hàm lượng khí ozone rất cao, có khả năng hấp thu tia cực tím của mặt trời.
Lớp ozone xuất hiện ở độ cao 18-30 km. Nồng độ ozone cao nhất ở độ cao 20-
25 km, cao hơn 1000 lần so với tầng đối lưu (khoảng 10 ppm).
Tầng bình lưu nằm ngay phía trên tầng đối lưu và ở phía dưới của tầng trung
lưu.
Ozone liên tục được tạo ra và phân hủy trong tầng bình lưu. Trước khi bắt đầu
xu hướng suy giảm ozone, lượng ozone trong tầng bình lưu được giữ ổn định
nhờ vào cân bằng giữa tạo thành và phân hủy các phân tử ozone do tác động
của tia cực tím.
98% tia cực tím của bức xạ mặt trời (UV-B và UV-C) được hấp thụ ở tầng
bình lưu để tạo thành và phá hủy ozone theo các quá trình tự nhiên. Hiệu suất
chuyển đổi giữa ozone và oxy là 300 triệu tấn/ngày.
b. Ôzon ở tầng đối lưu
Tầng đối lưu (Troposphere): cao đến 10 km tính từ mặt đất, là tầng tiếp
giáp với bề mặt trái đất. Nhiệt độ và áp suất của tầng này giảm theo chiều cao.
Trên mặt đất có nhiệt độ trung bình là 15
o
C, lên đến độ cao 10 km chỉ còn từ -
50
o
C đến -80
o
C.
Tầng đối lưu là một tầng chuyển tiếp giữa lớp thấp nhất của bầu khí quyển Trái
Đất và tầng bình lưu. Tầng đối lưu trải dài chừng 10 dặm phía trên đường xích
Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon
Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 8
đạo và khoảng 5 dặm phía trên các cực của Trái Đất. Từ trước tới nay, không
các vệt khí như như O
3
(ozone), NOx (oxid nitơ, x=1,2..)Các vệt khí này
thường thay đổi, có hàm lượng rất thấp (ppb, ppt) và thường là các chất ô
nhiễm.
Ozone trong tầng này được hình thành từ các chất khí được tạo ra trong quá
trình sản xuất công nghiệp, hoạt động của giao thông dưới tác dụng của bức xạ
cực tím của mặt trời.
NO
2
+ hv ’ NO + O
O + O
2
’ O
3

Khi tia cực tím chiếu vào ôzôn, nó chia ôzôn thành phân tử O
2
và nguyên tử
của ôxy nguyên tử .Ôxy nguyên tử kết hợp với N
2
để tạo thành các nitơ ôxít;
sau đó nó lại bị phá vỡ bởi ánh sáng nhìn thấy để tái tạo ôzôn.
Chu trình Nitơ ôxít để tạo thành ôzôn cũng có thể bị phá vỡ do sự có
mặt của hơi nước trong khí quyển vì nó làm biến đổi các nitơ ôxít thành các
dạng bền vững hơn
II.3.2 Quá trình phân huỷ ozon trong khí quyển
Dưới tác dụng của các tia tử ngoại, phân tử Ô xy có thể phân ly thành 2
nguyên tử Ô xy:
O
3
+ hν (λ = 220 – 330 nm) à O
2
+ O + Q
Ngoài ra Ôzôn có thể bị phá hủy bởi các nguyên tử clo, flo hay brôm
trong bầu khí quyển. Các nguyên tố này có trong một số hợp chất bền nhất
định, đặc biệt là chlorofluorocacbon (CFC), đi vào tầng bình lưu và được giải
phóng bởi các tia cực tím.
Quan trọng nhất là các nguyên tử clo được tạo thành như thế sẽ trở thành chất
xúc tác phá huỷ các phân tử ôzôn trong một chu kỳ khép kín. Trong chu kỳ
này, một nguyên tử clo tác dụng với phân tử ôzôn, lấy đi một nguyên tử ôxy
(tạo thành ClO) và để lại một phân tử ôxy bình thường. Tiếp theo, một ôxy
nguyên tử tự do sẽ lấy đi ôxy từ ClO và kết quả cuối cùng là một phân tử ôxy
và một nguyên tử clo, bắt đầu lại chu kỳ. Một nguyên tử clo đơn độc sẽ phân
hủy khoảng 100.000 phân tử ozon.
Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon
Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 9















QUÁ TRÌNH OZONE GIẢI






Ozon và các vấn đề liên quan đến thủng tầng ozon
Nhóm 1 DH06MT Trường ĐH Nông Lâm TP HCM 10



















Cơ chế phân hủy của ozone bằng các hợp chất hydrocacbon

Lượng ozon phân huỷ càng nhiều thì tầng ozon càng bị suy giảm.

II.3.3 Nguyên nhân của việc thủng tầng ozone.
• Do giá lạnh, acid nitric kết tủa thành giọt với nước. Khi nhiệt độ ở mức
-80
o
C, nó sẽ lớn lên và tạo thành những tinh thể băng lớn. Khí
chloroflurocarbon (CFC) và những giọt chất hóa học này bào mòn tầng
ozone, là tác nhân chính phá hủy tầng ozone. Nó là các phân tử bền vững
nhưng khi gặp các tinh thể băng này sẽ gây phản ứng và chuyển hóa thành
các chất hóa học gốc.Các chất hóa học này, mà y học thường gọi là “các

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×