Upload
day-kem-quy-nhon
View
229
Download
6
Embed Size (px)
DESCRIPTION
LINK MEDIAFIRE: https://www.mediafire.com/?tkd5s7rmf7sd4lj LINK SFSHARE: http://sfshare.se/jof61npb1dpk LINK MEGASWF: http://megaswf.com/f/2715584
Citation preview
Tr−êng ®¹i häc x©y dùng
ViÖn Khoa häc & kü thuËt m«i tr−êng
----------------------------------
Bμi gi¶ng
Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i
N¨m 2010
Bµi gi¶ng Sinh th¸i c«ng nghiÖp
Ch−¬ng 1: C¸c kh¸i niÖm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc vµ KTMT- §¹i häc X©y dùng
1
Bμi gi¶ng
sinh th¸i häc c«ng nghiÖp
1 §VHT - Líp 52 CLC
--------------------------
Môc ®Ých m«n häc:
Cung cÊp c¸c kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ : 1) Sinh th¸i häc nãi chung vµ sinh th¸i c«ng nghiÖp nãi riªng vµ c¸c øng dông cña
sinh th¸i häc trong lÜnh vùc b¶o vÖ m«i tr−êng; 2) Sù t−¬ng thÝch sinh th¸i vµ ph¸t triÓn bÒn v÷ng 3) B¶n chÊt cña « nhiÔm m«i tr−êng, c¸c nguyªn nh©n g©y « nhiÔm; c¸c t¸c ®éng
cña « nhiÔm tíi chÊt l−îng m«i tr−êng vµ søc khoÎ céng ®ång vµ c¸c biÖn ph¸p kü thuËt vµ qu¶n lý ®Ó gi¶m thiÓu « nhiÔm-
4) C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ hÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng doanh nghiÖp.
Néi dung bμi gi¶ng
Ch−¬ng 1. C¸c kh¸i niÖm chung
1.1. Sinh th¸i häc , sinh th¸i c«ng nghiÖp 1. 2. C¸c hÖ sinh th¸i
1. 3. M«i tr−êng vµ n¨ng l−îng 1. 4. C¸c kh¸i niÖm vÒ « nhiÔm 1. 5. §éc häc vµ ®éc häc sinh th¸i
1.6. Rñi ro, sù cè m«i tr−êng vµ ®¸nh gi¸ c¸c t¸c ®éng
Ch−¬ng 2 : C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
2.1. Kh¸i niÖm vÒ vßng tuÇn hoµn vËt chÊt trong tù nhiªn 2. 2. Chu tr×nh cacbon vµ c¸c rèi lo¹n vËn hµnh 2. 3. Chu tr×nh ni t¬ vµ c¸c rèi lo¹n vËn hµnh
2.4. C¸c chu tr×nh kh¸c
Ch−¬ng 3 . « nhiÔm m«i tr−êng – T¸c ®éng cña « nhiÔm
3.1. B¶n chÊt cña « nhiÔm 3.2. C¸c nguån vµ c¸c chÊt g©y « nhiÔm 3.3. §éc häc sinh th¸i vµ c¸c t¸c ®éng, rñi ro vµ nguy c¬ 3.4. C¸c t¸c ®éng cña « nhiÔm 3.5. C¸c biÖn ph¸p gi¶m thiÓu « nhiÔm
Ch−¬ng 4 . HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp
4. 1. Kh¸i niÖm vÒ hÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng doanh nghiÖp 4.2. C¸c lo¹i chÊt th¶i
4.3. C¸c ®Æc tÝnh cña m«i tr−êng trong ho¹t ®éng s¶n xuÊt 4.4. C¸c ho¹t ®éng thu håi, t¸i chÕ vµ gi¶m thiÓu chÊt th¶i 4.5 Nh÷ng lÜnh vùc ho¹t ®éng quan träng vÒ m«i tr−êng trong c«ng nghiÖp
Bµi gi¶ng Sinh th¸i c«ng nghiÖp
Ch−¬ng 1: C¸c kh¸i niÖm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc vµ KTMT- §¹i häc X©y dùng
2
Ch−¬ng 1
C¸c kh¸i niÖm chung
1.1. Sinh th¸i häc , sinh th¸i c«ng nghiÖp
Sinh th¸i häc lµ khoa häc tæng hîp vÒ quan hÖ t−¬ng hç gi−· sinh vËt vµ m«i tr−êng
vµ gi÷a c¸c sinh vËt víi nhau .
Vµo nh÷ng n¨m thø 40 cña thÕ kû XX, c¸c nhµ sinh th¸i häc b¾t ®Çu nhËn thøc r»ng quÇn x· sinh vËt vµ m«i tr−êng kh«ng chØ quan hÖ t−¬ng hç víi nhau mµ t¹o thµnh mét ®¬n vÞ thèng nhÊt - hÖ sinh th¸i. HÖ sinh th¸i lµ ®¬n vÞ c¬ së cña tù nhiªn, ®−îc m« t¶ nh− mét thùc thÓ, x¸c ®Þnh chÝnh x¸c trong kh«ng gian vµ thêi gian. Nã bao gåm kh«ng chØ c¸c sinh vËt sèng trong ®ã mµ c¶ c¸c ®iÒu kiÖn tù nhiªn: khÝ hËu, ®Êt, n−íc còng nh− tÊt c¶ c¸c mèi t−¬ng t¸c gi−· c¸c sinh vËt víi nhau vµ gi−· sinh vËt víi ®iÒu kiÖn m«i tr−êng. C¸c hÖ sinh th¸i trªn bÒ mÆt tr¸i ®Êt tËp hîp l¹i thµnh sinh quyÓn.
Nh÷ng n¨m gÇn ®©y sinh th¸i häc ®· trë thµnh khoa häc toµn cÇu. RÊt nhiÒu ng−êi cho
r»ng con ng−êi còng nh− c¸c sinh vËt kh¸c kh«ng thÓ sèng t¸ch khái m«i tr−êng cô thÓ cña m×nh. Tuy nhiªn, con ng−êi kh¸c víi c¸c sinh vËt kh¸c lµ cã kh¶ n¨ng thay ®æi ®iÒu kiÖn m«i tr−êng cho phï hîp víi môc ®Ých riªng. Sinh th¸i häc lµ khoa häc c¬ së cho c«ng t¸c b¶o vÖ tµi nguyªn thiªn nhiªn vµ m«i
tr−êng. ThuËt ng÷ Sinh th¸i häc: Ecology (b¾t nguån tõ ch÷ Hy L¹p Oikos lµ nhµ, n¬i ë) ®−îc
Ernst Heckel, nhµ b¸c häc ng−êi §øc ®Ò x−íng n¨m 1866 vµ dïng nã ®Ó x¸c ®Þnh khoa häc vÒ mèi quan hÖ t−¬ng hç gi−· sinh vËt vµ m«i tr−êng, lµ tËp hîp tÊt c¶ nh÷ng hiÓu biÕt vÒ kinh tÕ tù nhiªn. Nãi c¸ch kh¸c, sinh th¸i häc nghiªn cøu mèi quan hÖ tæng hîp phøc t¹p mµ Dac-uyn gäi lµ c¸c ®iÒu kiÖn sinh ra ®Êu tranh sinh tån. Häc thuyÕt tiÕn ho¸ cña Dac-uyn ®−îc h×nh thµnh trªn c¬ së nhËn thøc vÒ mèi quan hÖ chÆt chÏ gi−· sinh vËt vµ m«i tr−êng. Sinh th¸i häc c«ng nghiÖp nghiªn cøu vÒ quan hÖ t−¬ng hç gi· c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt
vµ c¸c ho¹t ®éng dÞch vô mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ vµ c¶i thiÖn m«i tr−êng th«ng qua viÖc gi¶m chÊt th¶i vµ lµm t¨ng kh¶ n¨ng khai th¸c c¸c nguån tµi nguyªn.
ý t−ëng m« h×nh hãa c«ng nghiÖp theo hÖ sinh th¸i lµ ý t−ëng c¬ b¶n cña sinh th¸i
c«ng nghiÖp. §©y lµ kh¸i niÖm vÒ mét ph−¬ng thøc s¶n xuÊt míi sö dông Ýt n¨ng l−îng, vµ
s¶n phÈm phô cña c«ng ®o¹n s¶n xuÊt nµy l¹i lµ nguyªn liÖu th« cho c«ng ®o¹n s¶n xuÊt tiÕp
theo. Trªn lý thuyÕt, hÖ thèng nµy ho¹t ®éng theo vßng tuÇn hoµn sao cho chØ sö dông nguyªn
liÖu ®ñ bï cho l−îng vËt chÊt bÞ tiªu hao.
Ng−êi ta th−êng ¸p dông chu tr×nh tuÇn hoµn nhiÒu cÊp ®Ó n¨ng l−îng vµ vËt chÊt sö
dông ®Òu ®−îc Ýt nhiÒu quay vßng. Møc ®é thø nhÊt lµ quay vßng cã sù tham gia cña nhiÒu
ngµnh. Møc ®é thø ba lµ kÐo ng−êi tiªu thô tham gia vµo sù ho¹t ®éng cña c¸c chu tr×nh tuÇn
hoµn vËt chÊt. Mét c«ng ty hoÆc mét nhµ m¸y sÏ tiÕt kiÖm ®−îc kinh phÝ, khi chuyÓn chÊt th¶i
cña bé phËn nµy sang bé phËn kh¸c hoÆc dïng chÊt th¶i ®ã t¹o ra n¨ng l−îng cho mét c«ng
®o¹n kh¸c. T−¬ng tù nh− vËy, c¸c c«ng ty vµ nhµ m¸y trong mét ngµnh c«ng nghiÖp cã thÓ
trao ®æi vµ t¸i sö dông chÊt th¶i cña nhau. Còng nh− vËy, c¸c ngµnh kh¸c nhau sÏ trao ®æi vËt
Bµi gi¶ng Sinh th¸i c«ng nghiÖp
Ch−¬ng 1: C¸c kh¸i niÖm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc vµ KTMT- §¹i häc X©y dùng
3
liÖu vµ n¨ng l−îng cho nhau, h×nh thµnh c¸c khu c«ng nghiÖp sinh th¸i. Nhê vËy, tÊt c¶ c¸c
bªn vµ m«i tr−êng ®Òu cã lîi.
Qu¸ tr×nh quay vßng vËt liÖu vµ n¨ng l−îng còng më réng ®èi víi kh¸ch hµng. C¸c
lo¹i bao b× vµ s¶n phÈm ®· qua sö dông cã thÓ quay vßng trë l¹i n¬i s¶n xuÊt ban ®Çu ®Ó t¸i sö
dông hoÆc trë thµnh nguyªn liÖu cho mét ngµnh kinh tÕ kh¸c.
ThÝ dô vÒ mét sè mÉu h×nh khu c«ng nghiÖp sinh th¸i:
ThÝ dô 1: ë mét c¶ng T©y B¾c n−íc Mü cã mét nhµ m¸y ®−îc quyÒn sö dông mét l−îng
n−íc tõ c¸c giÕng khoan trong ®Þa giíi qu¶n lý cña m×nh.
Quy tr×nh s¶n xuÊt cña nhµ m¸y t¹o ra hai dßng n−íc th¶i kh«ng chøa c¸c chÊt hßa tan vµ ®éc
h¹i. C¸ch ®ã 3 km, cã mét nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn cÇn n−íc ®Ó lµm l¹nh nh−ng kh«ng ®−îc phÐp
khai th¸c thªm n−íc tõ c¸c nguån hiÖn cã.
C¶ hai nhµ m¸y ®Òu ph¶i chÞu chi phÝ khai th¸c n−íc vµ chi phÝ xö lý n−íc th¶i. L−îng nhiÖt
thõa cña nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn vµ l−îng n−íc thõa cña nhµ m¸y n−íc t¹o ra nh÷ng tiÒm n¨ng
cho c¸c nhµ m¸y kh¸c cã nhu cÇu sö dông.
B»ng c¸ch l¾p ®Æt hÖ thèng ®−êng èng cã thÓ t¹o ra kh¶ n¨ng chuyÓn n−íc th¶i cña nhµ m¸y
n−íc sang lµm l¹nh cho nhµ m¸y ®iÖn vµ nhiÖt l−îng thõa tõ nhµ m¸y ®iÖn ®i c¸c n¬i kh¸c.
C¸c c«ng viÖc trªn lµm gi¶m l−îng n−íc s¹ch tiªu thô, ®ång thêi t¨ng møc ®é sö dông nhiÖt
l−îng thõa mµ tr−íc ®ã th−êng bÞ l·ng phÝ,
ThÝ dô 2: §Üa xanh (Green Disks) lµ mét c«ng ty do Davi Beschen ë Seattle (Mü) thµnh lËp,
cã chøc n¨ng chuyªn t¸i sö dông c¸c ®Üa mÒm ®· qua sö dông vµ c¸c bé phËn tin häc. Môc
tiªu cña c«ng ty lµ t¸i sö dông tÊt c¶ c¸c lo¹i vËt liÖu trong c¸c phÇn mÒm bá ®i.
C«ng ty t¸i s¶n xuÊt ®−îc 99,5 kg vËt liÖu tõ 100 kg c¸c vËt liÖu th¶i ra. Trong 0,5 kg chÊt th¶i
cßn l¹i cã c¶ phÇn chÊt th¶i cña b¶n th©n c«ng ty. Mçi ngµy c«ng ty t¸i chÕ ®−îc tõ 10-60 tÊn
phÕ liÖu, n¨m 1994 t¸i chÕ ®−îc 8000 tÊn, n¨m 1995 gÇn 20.000 tÊn. C¸c vËt liÖu ®−îc göi tíi
c«ng ty, ®−îc th¸o rì, ph©n lo¹i vµ göi ®i c¸c c¬ së tiªu thô.
C¸c ®Üa mÒm ®−îc chia ra lµm hai lo¹i: C¸c ®Üa mÒm cßn míi hoÆc míi chØ ghi mét lÇn, ®−îc
xo¸ ®i c¸c th«ngtin vµ b¸n l¹i nh− nh÷ng ®Üa míi, c¸c ®Üa kh¸c th× ph©n lo¹i.
PhÇn kim lo¹i chuyÓn vµo nhµ m¸y luyÖn kim, phÇn nhùa th× ®−îc göi tíi nhµ m¸y nhùa ®Ó
t¸i s¶n xuÊt l¹i nhùa. B¶n th©n ®Üa mÒm kh«ng t¸i chÕ ®−îc th× ®−îc c¾t ra ®Ó s¶n xuÊt c¸c thÎ
tõ. C«ng ty ®ang tiÕp tôc t×m kiÕm nguån ®Üa cò vµ thÞ tr−êng tiªu thô c¸c s¶n phÈm t¸i chÕ
cña hä.
1.2. C¸c hÖ sinh th¸i
HÖ sinh th¸i lµ mét hÖ thèng bao gåm c¸c quÇn x· (c¬ thÓ sèng) vµ m«i trêng sèng cña chóng (c¸c thµnh phÇn v« sinh).
HÖ sinh th¸i tù nhiªn : HÖ sinh th¸i ph¸t triÓn kh«ng cã sù can thiÖp cña con ng−êi. ThÝ dô hÖ sinh th¸i ao hå, hÖ sinh th¸i rõng nguyªn sinh, hÖ sinh th¸i ®ång cá..
HÖ sinh th¸i nh©n t¹o: HÖ sinh th¸i ph¸t triÓn trong ®ã cã sù can thiÖp cña con ng−êi. ThÝ dô hÖ sinh th¸i ®« thÞ, hÖ sinh th¸i nhµ ë, hÖ sinh th¸i c¸c c«ng tr×nh xö lý n−íc, hÖ sinh th¸i nh©n v¨n..
Trong sinh quyÓn tån t¹i c¸c lo¹i hÖ sinh th¸i chñ yÕu sau:
Bµi gi¶ng Sinh th¸i c«ng nghiÖp
Ch−¬ng 1: C¸c kh¸i niÖm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc vµ KTMT- §¹i häc X©y dùng
4
- HÖ sinh th¸i tù nhiªn :nh rõng, s«ng, hå, ®ång cá, biÓn..
- HÖ sinh th¸i ®« thÞ: c¸c thµnh phè lín, c¸c khu c«ng nghiÖp...
- HÖ sinh th¸i n«ng nghiÖp: c©y l©u n¨m, c©y ng¾n ngµy, ®ång cá ch¨n nu«i, ao c¸...
H×nh 1.1. S¬ ®å cña mét hÖ sinh th¸i tù nhiªn
CÊu tróc cña hÖ sinh th¸i gåm 4 thµnh phÇn c¬ b¶n:
M«i tr−êng (E): M«i tr−êng lµ tËp hîp tÊt c¶ c¸c ®iÒu kiÖn vµ hiÖn tîng bªn ngoµi t¸c ®éng
lªn c¸ thÓ. KhÝ quyÓn, thuû quyÓn, th¹ch quyÓn tån t¹i tríc khi sù sèng xuÊt hiÖn trªn hµnh
tinh chóng ta, nhng chØ khi c¸c c¬ thÓ sèng xuÊt hiÖn míi gäi chung lµ m«i trêng. Cã nghÜa
chØ cã c¬ thÓ sèng míi cã m«i tr−êng.
M«i tr−êng tù nhiªn lµ tæng thÓ c¸c nh©n tè tù nhiªn xung quanh c¸c quÇn thÓ sèng
(thµnh phÇn h÷u sinh). ThÝ dô bÇu khÝ quyÓn, n−íc, thùc vËt, thæ nh−ìng, bøc x¹ mÆt
trêi..
M«i tr−êng nh©n t¹o lµ hÖ thèng m«i tr−êng ®−îc t¹o ra do con ng−êi lîi dông vµ c¶i
t¹o tù nhiªn;
§éng vËt
¨n thùc vËt
P C©y xanh
Nguån dinh d−ìngHÖ vi sinh vËt
ph©n huû D
§éng vËt
¨n thÞt
Xãi mßn Ph©n bãnChÊt th¶i sau
khi ®· xö lý
To¶ nhiÖt To¶ nhiÖt To¶ nhiÖt
NhiÖt
Th«ng qua ho¹t ®éng
trao ®æi chÊt
C
MÆt trêi
Bµi gi¶ng Sinh th¸i c«ng nghiÖp
Ch−¬ng 1: C¸c kh¸i niÖm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc vµ KTMT- §¹i häc X©y dùng
5
§èi víi sinh vËt trªn tr¸i ®Êt tån t¹i 4 kiÓu m«i tr−êng:
- M«i tr−êng ®Êt;
- M«i tr−êng níc;
- M«i tr−êng kh«ng khÝ vµ
- M«i tr−êng c¸c sinh vËt kh¸c (®èi víi c¸c sinh vËt ký sinh).
VËt s¶n xuÊt (P): VËt s¶n xuÊt bao gåm c¸c vi khuÈn ho¸ tæng hîp vµ c©y xanh tøc lµ bao
gåm c¸c sinh vËt cã kh¶ n¨ng tæng hîp ®−îc chÊt h÷u c¬ nhê n¨ng l−îng mÆt trêi ®Ó tù x©y
dùng lÊy c¬ së cña m×nh. VËt s¶n xuÊt lµ c¸c sinh vËt tù d−ìng
VËt tiªu thô (C): VËt tiªu thô bao gåm c¸c ®éng vËt sö dông c¸c chÊt h÷u c¬ lÊy trùc tiÕp
hay gi¸n tiÕp tõ vËt s¶n xuÊt. VËt tiªu thô lµ c¸c sinh vËt dÞ dìng. VËt tiªu thô ®îc chia
thµnh:
- VËt tiªu thô s¬ cÊp : c¸c lo¹i ®éng vËt ¨n thùc vËt
- VËt tiªu thô thø cÊp: c¸c lo¹i ®éng vËt ¨n ®éng vËt vµ thùc vËt
VËt ph©n huû (D): VËt ph©n huû bao gåm c¸c vi khuÈn vµ nÊm. Chóng ph©n huû c¸c s¶n
phÈm bµi tiÕt (chÊt th¶i ) vµ x¸c chÕt cña c¸c vËt s¶n xuÊt & vËt tiªu thô.
C¸c nh©n tè sinh th¸i : C¸c nh©n tè m«i trêng t¸c ®éng lªn c¬ thÓ sèng lµ kh«ng nh− nhau.
Mét sè nh©n tè kh«ng thÓ hiÖn ¶nh hëng râ rÖt lªn ®êi sèng cña c¸c sinh vËt. VÝ dô : mét sè
khÝ tr¬ chøa trong vò trô.
Nh©n tè ¶nh h−ëng quyÕt ®Þnh tíi c¬ thÓ sinh vËt gäi lµ nh©n tè sinh th¸i. VÝ dô : ¸nh s¸ng,
nhiÖt ®é, n−íc, c¸c chÊt kho¸ng, chuyÓn ®éng cña kh«ng khÝ, phãng x¹ lµ nh÷ng nh©n tè sinh
th¸i.
HÖ sinh th¸i cã hai chøc n¨ng c¬ b¶n lµ vßng tuÇn hoµn vËt chÊt vµ dßng chuyÓn ho¸ n¨ng
l−îng gi÷a 4 thµnh phÇn trong hÖ. Hai chøc n¨ng nµy biÓu thÞ hai ®Æc trng c¬ b¶n cña hÖ sinh
th¸i lµ: C©n b»ng gi÷a c¸ thÓ - m«i tr−êng vµ tÝnh thÝch nghi sinh th¸i.
1.3.M«i tr−êng vµ n¨ng l−îng
Dßng n¨ng l−îng x¶y ra ®ång thêi víi vßng tuÇn hoµn vËt chÊt ë hÖ sinh th¸i. N¨ng
l−îng cung cÊp cho ho¹t ®éng cña tÊt c¶ c¸c hÖ sinh th¸i trªn tr¸i ®Êt lµ nguån n¨ng l−îng mÆt
trêi. N¨ng l−îng mÆt trêi chiÕu lªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch bÒ mÆt tr¸i ®Êt trong mét ®¬n vÞ thêi
gian gäi lµ th«ng l−îng mÆt trêi = 1cal/cm2/phót.
Cã rÊt nhiÒu hÖ ®¬n vÞ ®o n¨ng l−îng, nh−ng cho tíi nay ng−êi ta vÉn dïng Calorie lµ
®¬n vÞ chÝnh ®Ó ®o. Calorie ®−îc ®Þnh nghi· lµ tæng n¨ng l−îng cÇn thiÕt (yªu cÇu) ®Ó n©ng 1g
n−íc t¨ng lªn 1oC.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i c«ng nghiÖp
Ch−¬ng 1: C¸c kh¸i niÖm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc vµ KTMT- §¹i häc X©y dùng
6
MÆt trêi nhËn ®−îc nguån n¨ng l−îng cña nã th«ng qua qu¸ tr×nh nãng ch¶y cña c¸c
h¹t nh©n vµ ë ®©y sinh khèi ®−îc chuyÓn ho¸ thµnh n¨ng l−îng t−¬ng øng víi ®Þnh luËt
Anhstanh (Einsteins):
E = m.C2
Trong ®ã: C lµ vËn tèc ¸nh s¸ng = 300 000 km/s
C¸c nguån n¨ng l−îng: Mét sù hiÓu biÕt ®Çy ®ñ tÊt c¶ c¸c vÊn ®Ò nµy ®ßi hái mét kiÕn thøc
tæng thÓ vÒ nh÷ng nguån n¨ng l−îng kh¸c nhau, ®Æc biÖt lµ vÒ mÆt tÝnh chÊt t¸i t¹o ®−îc hay
kh«ng vµ vÒ t¸c ®éng lªn m«i tr−êng vÒ viÖc thùc hiÖn c¸c vÊn ®Ò ®ã.
KhÝa c¹nh ®Çu tiªn liªn quan trùc tiÕp víi qu¶n lý l©u dµi c¸c tµi nguyªn, nh− ®èi víi nguyªn
liÖu, vµ bao gåm chñ yÕu c¸c lo¹i nhiªn liÖu má.
KhÝa c¹nh thø hai, g¾n víi tÝnh chÊt riªng cña mçi lo¹i n¨ng l−îng, trë thµnh mét tiªu chÝ
chÝnh cña viÖc lùa chän lo¹i n¨ng l−îng nµy kh¸c. Nh÷ng nguån n¨ng l−îng chÝnh bao gåm:
- C¸c nguån n¨ng l−îng má: than, dÇu háa, khÝ thiªn nhiªn.
- N¨ng l−îng h¹t nh©n.
- C¸c lo¹i n¨ng l−îng t¸i t¹o ®−îc cã nguån gèc:
+ tõ ®Êt: ®Þa nhiÖt
+ tõ mÆt trêi: trùc tiÕp (chuyÓn thµnh nhiÖt n¨ng vµ quang n¨ng) hay gi¸n tiÕp
(sinh khèi, phÕ liÖu, n¨ng l−îng giã...)
+ tõ biÓn: n¨ng l−îng thñy triÒu, n¨ng l−îng cña c¸c dßng ch¶y...
C¸c d¹ng n¨ng l−îng:
- N¨ng l−îng bøc x¹: lµ n¨ng l−îng mÆt trêi, d¹ng n¨ng l−îng quan träng nhÊt ®èi
víi chóng ta. N¨ng l−îng mÆt trêi truyÒn trong ch©n kh«ng víi tèc ®é gÇn 300.000 Km/s. N¨ng l−îng ¸nh s¸ng ®−îc s¾p xÕp thµnh phæ réng lín bëi c¸c b−íc sãng ®iÖn tõ ph¸t ra tõ mÆt trêi
- N¨ng l−îng liªn kÕt hãa häc: d¹ng n¨ng l−îng nµy t−¬ng øng víi liªn kÕt hãa häc
®−îc h×nh thµnh gi÷a c¸c nguyªn tö cÊu thµnh c¸c ph©n tö. §©y lµ n¨ng l−îng tÝch
luü trong c¸c hîp chÊt ho¸ häc. Trong thêi gian quang hîp, ¸nh s¸ng ®−îc sö dông
®Ó s¶n xuÊt hydratcacbon, lipit trong thùc vËt. Trong qu¸ tr×nh ph¸t triÓn qua c¸c
bËc dinh d−ìng cña hÖ sinh th¸i c¸c nguyªn liÖu thùc vËt ®−îc chuyÓn thµnh c¸c
c¬ chÊt tæng hîp x©y dùng nªn c¬ thÓ ®éng vËt. Sù biÕn ®æi sinh häc nµy ph¶i sö
dông n¨ng l−îng. Khi tÊt c¶ c¸c c¬ chÊt nµy ®−îc ph¸ vì lÇn n÷a, nh− h« hÊp
ch¼ng h¹n th× n¨ng l−îng ®−îc gi¶i phãng. C¸c hîp chÊt nµy v× thÕ cã thÓ xem nh−
kho dù tr÷ n¨ng l−îng.
- N¨ng l−îng ®iÖn: N¨ng l−îng xuÊt hiÖn khi c¸c h¹t tÝch ®iÖn (®iÖn tö) ®−îc gom
l¹i trong mét vïng kh«ng gian (tr−êng hîp cña dßng ®iÖn).
- N¨ng l−îng c¬: N¨ng l−îng nµy ®−îc g¾n víi kh¸i niÖm vÞ trÝ (thÕ n¨ng cña n−íc
bÞ gi÷ bëi mét con ®Ëp) vµ sù chuyÓn ®éng (sù ®æ xuèng cña n−íc vµ tuècbin) cña
mét khèi l−îng vËt chÊt. N¨ng l−îng giã vµ thñy triÒu minh häa d¹ng n¨ng l−îng
nµy.
- N¨ng l−îng nhiÖt: N¨ng l−îng nhiÖt lµ kÕt qu¶ tõ sù biÕn ®æi ngÉu nhiªn ®Õn sù
chuyÓn ®éng cã h−íng cña c¸c ph©n tö. N¨ng l−îng nµy ®−îc gäi lµ søc nãng. §ã
Bµi gi¶ng Sinh th¸i c«ng nghiÖp
Ch−¬ng 1: C¸c kh¸i niÖm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc vµ KTMT- §¹i häc X©y dùng
7
lµ mét d¹ng c¬ b¶n cña viÖc sö dông n¨ng l−îng. D¹ng n¨ng l−îng nµy ®−îc gi¶i
phãng bÊt cø lóc nµo sinh ra c«ng.
- N¨ng l−îng cña vËt chÊt: d¹ng n¨ng l−îng nµy ®−îc biÕt ®Õn nhiÒu d−íi c¸i tªn
n¨ng l−îng h¹t nh©n. §ã lµ liªn kÕt gi÷a c¸c h¹t t¹o thµnh nh©n cña mét nguyªn
tö. N¨ng l−îng nµy thu ®−îc b»ng sù ph©n h¹ch (ph©n h¹t nh©n thµnh nhiÒu h¹t)
hoÆc b»ng sù hîp nguyªn tö (hîp hai nh©n nghÌo thµnh h¹t). Trong hai tr−êng hîp
®ã n¨ng l−îng ®−îc gi¶i phãng d−íi d¹ng cña mét tia phãng x¹ hoÆc theo mét
l−îng nhiÖt.
Trong hÖ sinh th¸i n¨ng l−îng ®−îc tÝch luü trong c¸c nguyªn liÖu thùc vËt. Nã cã thÓ biÓu thÞ
b»ng nhiÒu c¸ch, nh−ng chñ yÕu lµ sinh khèi chÊt kh« trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch. Sè n¨ng
l−îng gi¶m dÇn tõ møc ®é ®inh d−ìng nµy sang møc ®é dinh d−ìng kÕ tiÕp. §iÒu ®ã x¶y ra
do hai nguyªn nh©n:
- N¨ng l−îng mÊt ®i gi−· c¸c bËc dinh d−ìng. Nh− chóng ta ®· biÕt, sù biÕn ®æi
n¨ng l−îng tõ d¹ng nµy sang d¹ng kh¸c kh«ng ®−îc b¶o toµn 100%. BÊt cø lóc
nµo dßng n¨ng l−îng tõ møc ®é dinh d−ìng nµy sang møc ®é dinh d−ìng kh¸c vµ
nguyªn liÖu cña mét c¬ thÓ nµy, biÕn ®æi ®Ó x©y dùng nguyªn liÖu cho c¬ thÓ kh¸c
®Òu tiªu hao n¨ng l−îng.
- N¨ng l−îng mÊt ®i trong møc ®é dinh d−ìng. TÊt c¶ c¸c sinh vËt ®Òu ph¶i h« hÊp
®Ó sèng. H« hÊp lµm oxy ho¸ hydratcacbon vµ gi¶i phãng n¨ng l−îng. Qu¸ tr×nh
®ã cã thÓ tãm t¾t nh− sau: Hydratcacbon + O2 ----- CO2 + H2O + n¨ng l−îng
B»ng c¸ch ®ã n¨ng l−îng ®−îc sö dông trong mçi mét møc ®é dinh d−ìng. T¸c ®éng
tæng hîp cña hai nguyªn nh©n trªn cã nghÜa lµ dßng n¨ng l−îng gi¶m dÇn theo c¸c møc ®é kÕ
tiÕp.
Nh− vËy mçi d¹ng trong c¸c d¹ng n¨ng l−îng cã thÓ chuyÓn hãa tõ d¹ng nµy sang d¹ng kh¸c
vµ ng−îc l¹i. §©y chÝnh lµ mét ®Æc tr−ng nhÊt cña n¨ng l−îng trong ®êi sèng vµ ho¹t ®éng
kinh tÕ.
ViÖc qu¶n lý vµ xö lý phÕ liÖu cã mèi quan hÖ ®Æc biÖt víi n¨ng l−îng ë nhiÒu mÆt:
- S¶n xuÊt phÕ liÖu ë c«ng tr−êng khai th¸c tµi nguyªn, vËn chuyÓn vµ sö dông: phÕ
th¶i cña má, bïn khoan, l−u huúnh cña khÝ thiªn nhiªn...
- Tiªu thô n¨ng l−îng ®ßi hái c¸c c«ng ®o¹n thu thËp, tuyÓn chän, xö lý phÕ liÖu,
söa ch÷a c¬ khÝ...
- Kh¶ n¨ng sö dông n¨ng l−îng (tr−êng hîp vËt liÖu chÊt dÎo vµ sinh khèi).
1.4. C¸c kh¸i niÖm vÒ « nhiÔm
Kh¸i niÖm « nhiÔm ®−îc hiÓu lµ sù rèi lo¹n vËn hµnh b×nh th−êng cña chu tr×nh sinh ®Þa
ho¸ mµ ng−êi ta cã thÓ nhËn biÕt vµ ®o l−êng, quan s¸t ®−îc ë møc ®é kh¸c nhau trong c¸c
m«i tr−êng liªn ®íi.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i c«ng nghiÖp
Ch−¬ng 1: C¸c kh¸i niÖm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc vµ KTMT- §¹i häc X©y dùng
8
Nh÷ng « nhiÔm cã thÓ ®¸nh gi¸ theo ®Þnh tÝnh hoÆc ®Þnh l−îng cña mét tham sè (sù thay ®æi nång ®é mét yÕu tè ho¸ häc trong n−íc hay kh«ng khÝ...) ThÝ dô 1: Nguån n−íc bÞ coi lµ « nhiÔm khi thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt lý ho¸ sinh häc cña n−íc
bÞ thay ®æi, kh«ng b¶o ®¶m chÊt l−îng cña nguån cung cÊp vµ c¸c yªu cÇu kh¸c.
ThÝ dô 2: M«i tr−êng kh«ng khÝ bÞ coi lµ « nhiÔm khi c¸c thµnh phÇn bÞ biÕn ®æi kh¸c víi
tr¹ng th¸i b×nh th−êng. ChÊt g©y « nhiÔm lµ chÊt cã trong khÝ quyÓn ë nång ®é cao h¬n nång
®é b×nh th−êng cña nã trong kh«ng khÝ hoÆc chÊt ®ã th−êng kh«ng cã trong kh«ng khÝ.
Sù « nhiÔm kh«ng khÝ lµ kÕt qu¶ cña viÖc th¶i ra c¸c khÝ, h¬i, giät vµ c¸c l−îng khÝ
kh¸c cã nång ®é v−ît qu¸ thµnh phÇn b×nh th−êng trong kh«ng khÝ g©y nªn c¸c t¸c ®éng cã
h¹i hoÆc g©y sù khã chÞu (do mïi, do bôi, ...).
¤ nhiÔm l−u niªn toµn côc: Lµ sù nhiÔu lo¹n dµi h¹n sù ho¹t ®éng cña bé m¸y cña hµnh
tinh g©y ra bëi t¸c ®éng cña nhiÒu sù « nhiÔm kh¸c nhau mµ hËu qu¶ cña chóng l¹i ph¶i cã
thêi gian dµi míi cã thÓ thÊy tr−íc ®−îc. ThÝ dô m−a axÝt.
¤ nhiÔm bÊt th−êng: Lµ nh÷ng « nhiÔm kh«ng thÓ l−êng tr−íc ®−îc. ThÝ dô « nhiÔm g©y ra
bëi ®éng ®Êt, nói löa..¤ nhiÔm g©y ra do sù cè c«ng nghiÖp..
1.5. §éc häc vµ ®éc häc sinh th¸i
§éc chÊt häc theo ®Þnh nghÜa lµ nh÷ng chÊt g©y ®éc h¹i hoÆc râ h¬n lµ nh÷ng s¶n phÈm nguy
hiÓm ®«Ý víi con ng−êi.
Thêi cæ ®¹i, trong thêi Paracelse, nhµ luyÖn ®an (alchimiste) thÕ kû XVI, Sola dosis fecit
venerum (chØ cã liÒu l−îng t¹o ra chÊt ®éc) l−u hµnh hai kh¸i niÖm c¬ b¶n sau ®©y:
Kh«ng cã sù kh¸c nhau vÒ b¶n chÊt gi÷a mét chÊt ®−îc cho lµ ®éc vµ tÊt c¶ chÊt ho¸ häc
kh¸c: oxy lµ duy tr× sù sèng nh−ng cho thë qu¸ nhiÒu oxy (hyperoxy genation) cã thÓ giÕt
chÕt nh÷ng loµi thó.
Kh¸i niÖm vÒ liÒu l−îng: träng l−îng cña chÊt cã thÓ g©y ®éc cho mét ®èi t−îng cô thÓ. LiÒu
l−îng ®−îc biÓu thÞ b»ng mg/kg träng l−îng.
Kh¸i niÖm vÒ nång ®é: l−îng chÊt cã trong mét ®¬n vÞ mang nã (n−íc, kh«ng khÝ, ®Êt...).
§éc häc sinh th¸i häc tõ tiÕng Hy L¹p oikos (c¸i nhµ) vµ toxicon (mòi tªn) lµ sù nghiªn cøu
nh÷ng chÊt ®éc trong m«i tr−êng. M«n khoa häc nµy cho phÐp x¸c ®Þnh vÞ trÝ c¸i cung tÝnh
®−îc ®−êng bay cña mòi tªn vµ cuèi cïng biÕt ®−îc môc tiªu.
§éc häc sinh th¸i quan t©m tíi c¸c t¸c ®éng cã h¹i cña c¸c t¸c nh©n hãa häc vµ vËt lý lªn c¸c
c¬ thÓ sèng, ®Æc biÖt lµ c¸c quÇn thÓ vµ céng ®ång n»m trong hÖ sinh th¸i, nã bao gåm c¸c
Bµi gi¶ng Sinh th¸i c«ng nghiÖp
Ch−¬ng 1: C¸c kh¸i niÖm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc vµ KTMT- §¹i häc X©y dùng
9
con ®−êng vËn chuyÓn cña c¸c t¸c nh©n nµy vµ t¸c ®éng cña chóng víi m«i tr−êng (Butler,
1978).
Môc tiªu chÝnh cña ®éc häc sinh th¸i lµ t¹o ra nh÷ng céng cô phï hîp dïng cho thiÕt lËp c¸c
tiªu chuÈn chÊt l−îng m«i tr−êng, ®¸nh gi¸ vµ dù ®o¸n nång ®é trong m«i tr−êng, ®Ó ®¸nh gi¸
nguy c¬ cho c¸c quÇn thÓ tù nhiªn (cã c¶ con ng−êi) bÞ t¸c ®éng nÆng nÒ cña sù « nhiÔm m«i
tr−êng.
1.6. Rñi ro, sù cè m«i tr−êng vµ ®¸nh gi¸ c¸c t¸c ®éng
Rñi ro lµ x¸c xuÊt cña sù kiÖn hoÆc hµnh ®éng sÏ g©y h¹i cho søc kháe hoÆc m«i tr−êng. Rñi
ro lµ mét kh¸i niÖm g¾n mét nguy hiÓm víi x¸c suÊt xuÊt hiÖn cña nã.
Mét trong nh÷ng øng dông ®Çu tiªn cña ®éc tè sinh th¸i häc lµ sù ph©n tÝch nh÷ng rñi ro vÒ
m«i tr−êng g¾n liÒn víi nh÷ng chÊt ®éc nguy hiÓm. Trong tr−êng hîp Êy, tai ho¹ lµ mét t¸c
h¹i ®éc lªn mét hÖ sinh th¸i.
Rñi ro vÒ søc kháe con ng−êi ®−îc ®Þnh nghÜa lµ mét ho¹t ®éng khoa häc ®Ó ®¸nh gi¸ c¸c ®Æc
tÝnh ®éc h¹i cña hãa chÊt vµ c¸c ®iÒu kiÖn khi con ng−êi tiÕp xóc víi hãa chÊt nh»m: (1) x¸c
®Þnh x¸c suÊt bÞ ¶nh h−ëng nghiªm träng khi con ng−êi tiÕp xóc víi hãa chÊt, vµ (2) ph©n lo¹i
®Æc tÝnh c¸c ¶nh h−ëng cã kh¶ n¨ng bÞ khi tiÕp xóc.
§¸nh gi¸ rñi ro lµ mét ph−¬ng thøc h÷u hiÖu ®Ó tæ chøc vµ giíi thiÖu th«ng tin liªn quan ®Õn
c¸c vÊn ®Ò tiÒm tµng cña søc khoÎ con ng−êi khi tiÕp xóc víi hãa chÊt trong m«i tr−êng.
C¸c môc tiªu ®¸nh gi¸ rñi ro nh»m:
- Lµm viÖc vµ sèng mét c¸ch an toµn víi c¸c hãa chÊt
- ThiÕt lËp c¸c møc tiÕp xóc an toµn.
- So s¸nh qui ®Þnh hoÆc c¸c lùa chän riªng vÒ ®Þa ®iÓm.
ViÖc ®¸nh gi¸ rñi ro søc kháe bao gåm c¶ phÐp ph©n tÝch c¸c tiÕp xóc m«i tr−êng x¶y ra trong
qu¸ khø, c¸c ¶nh h−ëng nghiªm träng cã thÓ x¶y ra hoÆc ch−a x¶y ra. Nã cßn bao gåm c¶
viÖc dù tÝnh c¸c hËu qu¶ cã thÓ cña tiÕp xóc mµ vÉn ch−a x¶y ra.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
10
Ch−¬ng 2
c¸c chu tr×nh sinh ®Þa hãa häc
2.1. C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ ( Vßng tuÇn hoµn vËt chÊt )
2.2.1. Kh¸i niÖm vÒ c¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸
Tr¸i ®Êt cña chóng ta lµ mét hµnh tinh kh¸ lín trong hÖ mÆt trêi. Tr¸i ®Êt gièng nh−
mét qu¶ cÇu ®ång t©m gåm c¸c líp sau:
KhÝ quyÓn ( Atmosphere) : Lµ líp máng ngoµi cïng bao quanh tr¸i ®Êt vµ rÊt cÇn thiÕt cho sù
sèng: Oxy cÇn thiÕt cho sù h« hÊp cña ®éng v©t vµ thùc vËt; Cacbonic cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh
quanh hîp; Nit¬ lµ mét trong nh÷ng nguyªn tè c¬ b¶n cña protein vµ ozon b¶o vÖ chóng ta
tr¸nh c¸c tia tö ngo¹i cã h¹i cña ¸nh s¸ng mÆt trêi.
TÇng khÝ quyÓn ë ®é cao kho¶ng 2.000 km phÝa trªn bÒ mÆt tr¸i ®Êt vµ th−êng xuyªn chÞu ¶nh
h−ëng cña vò trô vµ mÆt trêi. TÇng khÝ quyÓn ®−îc chia thµnh 4 vïng chÝnh ( tÇng ®èi l−u,
b×nh l−u, tÇng gi÷a vµ tÇng nhiÖt l−u).
TÇng ®èi l−u (Troposphere) ë trong cïng cã bÒ dÇy kho¶ng 17 km hÇu hÕt chøa chøa tíi 90 %
c¸c ph©n tö kh«ng khÝ , gåm 78% N , 21% O2 , 0,03% CO2 vµ cßn l¹i lµ c¸c khÝ kh¸c. T¹i
vïng nµy , c¸c ph¶n øng ho¸ häc th−êng diÔn ra nhanh trong ®ã bao gåm c¶ qu¶ tr×nh quang
hîp vµ cè ®Þnh ni t¬. TÇng b×nh l−u (Stratosphere) dÇy kho¶ng 17-18km; phÇn thÊp cña tÇng
nµy lµ líp ozon (O3). Ozon t¹o thµnh mét líp mµng máng hÊp thô c¸c bøc x¹ tö ngo¹i cã h¹i
cña ¸nh s¸ng mÆt trêi, b¶o vÖ sù sèng trªn tr¸i ®Êt.
Thuû quyÓn ( Hydrosphere): Gåm toµn bé n−íc cã trªn tr¸i ®Êt cã c¶ ba thÓ r¾n ( b¨ng vµ c¸c
nói b¨ng), láng ( n−íc) vµ khÝ ( h¬i n−íc ).
Th¹ch quyÓn ( Lithosphere): Gåm líp ®¸ cøng ë d−íi vµ líp vá. Líp vá cã chøa c¸c ho¸
th¹ch, kho¸ng vËt vµ c¸c chÊt dinh d−ìng cÇn thiÕt cho c©y xanh.
Sinh quyÓn ( Biosphere) hay cßn gäi lµ quyÓn sinh th¸i: lµ phÇn cña tr¸i ®Êt mµ ë ®ã c¸c c¬
thÕ sèng ( thµnh phÇn h÷u sinh) t−¬ng t¸c lÉn nhau vµ t−¬ng t¸c víi m«i tr−êng (thµnh phÇn v«
sinh).
Thuû quyÓn, th¹ch quyÓn vµ sinh quyÓn h×nh thµnh nªn líp vá tr¸i ®Êt. Sù sèng cña tr¸i
®Êt phô thuéc vµo ba nh©n tè t−¬ng t¸c lÉn nhau: N¨ng l−îng mÆt trêi, c¸c chu tr×nh dinh
d−ìng (vßng tuÇn hoµn vËt chÊt) vµ träng lùc.
N¨ng l−îng bøc x¹ mÆt trêi d−íi d¹ng ¸nh s¸ng vµ nhiÖt ®−îc truyÒn ®Õn c¸c hµnh tinh cña
nã. Nguån n¨ng l−îng nµy chÝnh lµ ®éng lùc chñ yÕu cña nhiÒu qu¸ tr×nh x¶y ra trªn c¸c
quyÓn cña tr¸i ®Êt. Tr¸i ®Êt chØ nhËn ®−îc mét phÇn rÊt nhá cña nguån n¨ng l−îng nµy. Mét
tû lÖ v« cïng nhá ( 0,023 %) cña n¨ng l−îng mÆt trêi ®−îc vËt s¶n xuÊt sö dông ®Ó quang hîp
, t¹o ra c¸c chÊt h÷u c¬ cÇn thiÕt cho ®a sè c¸c c¬ thÓ sèng kh¸c.
Träng lùc : t¹o ra do lùc hÊp dÉn gi÷a tr¸i ®Êt vµ mÆt trêi g©y ra. Träng lùc gi÷u cho tr¸i ®Êt
tån t¹i trong bÇu khÝ quyÓ cña nã vµ tÊt c¶ c¸c chÊt cña chu tr×nh vËt chÊt ®Òu r¬i trë vÒ tr¸i
®Êt.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
11
Chu tr×nh dinh d−ìng: C¸c chÊt dinh d−ìng lµ tÊt c¶ c¸c nguyªn tè hoÆc c¸c chÊt mµ mét c¬
thÓ sèng ph¶i hÊp thô ®Ó tån t¹i, sinh tr−ëng vµ ph¸t triÓn. C¸c c¬ thÓ sèng cÇn mét l−îng kh¸
lín c¸c nguyªn tè c¸cbon, oxy, nit¬, phèt pho, l−u huúnh.. vµ cÇn mét l−îng kh«ng nhiÒu c¸c
nguyªn tè kh¸c nh− s¾t, natri,®ång, ièt..
C¸c chÊt dinh d−ìng nµy liªn tôc quay vßng tõ m«i tr−êng vµo c¸c c¬ thÓ sèng vµ sau ®ã l¹i
quay trë l¹i m«i tr−êng vµ ®−îc gäi lµ chu tr×nh dinh d−ìng; chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ hay vßng
tuÇn hoµn vËt chÊt trong tù nhiªn.
Nh− vËy chóng ta cã kh¸i niÖm:
C¸c nh©n tè hãa häc tham gia vµo thµnh phÇn cña hÖ sinh th¸i lu«n lu«n cã sù tuÇn hoµn tõ
bªn ngoµi m«i tr−êng vµo bªn trong c¬ thÓ råi sau ®ã l¹i trë l¹i m«i tr−êng theo c¸c con ®êng
kh¸c nhau. Trong hÖ sinh th¸i c¸c con ®−êng nµy khÐp kÝn vµ t¹o thµnh c¸c chu tr×nh gäi lµ
c¸c chu tr×nh sinh-®Þa --hãa cña c¸c nguyªn tè.
H×nh 2.1. Quan hÖ gi÷a vßng ®¹i tuÇn hoµn ®Þa chÊt vµ tiÓu tuÇn hoµn sinh häc
§Ê
Bèc sinh
N¨ng l−îng do h«
Dßng ch¶y
ChÊt dinh d−ìng vμ
§N−íc
N¨ng l−îng ®Þa
BiÓn - §¹i
MÆt N¨ng l−îng
M−
O 2
2 C
Bay
sãng Dßng ®Õn bøc
sãng Dßng ra bøc
ChuyÓn vËn
Dßng n¨ng
Dßng vËt
Giíi h¹n cña vßng ®¹i
Giíi h¹n cña vßng tiÓu
tuÇn hoμn ®Þa chÊt
tuÇn hoμn sinh
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
12
Ho¹t ®éng cña c¸c chu tr×nh sinh - ®Þa – hãa ®−îc thÓ hiÖn qua chuçi thøc ¨n, mµng l−íi thøc ¨n vµ dßng chuyÓn ho¸ n¨ng l−îng gi÷a c¸c thµnh phÇn trong hÖ. Dßng chuyÓn n¨ng l−îng qua hÖ sinh th¸i ®−îc thÓ hiÖn ë H×nh 2.2. N¨ng l−îng mÆt trêi
VËt s¶n xuÊt
(thùc vËt)
S
VËt tiªu thô bËc I
(loµi ¨n thùc vËt)
S
VËt tiªu thô
bËc II
C¸c chÊt bµi tiÕt
X¸c chÕt
VËt chÊt
KhÝ
ChÊt hßa tan ®−îc
S
VËt tiªu thô
BËc III
S
VËt ph©n hñy
(vi sinh vËt)
H×nh 2.2. Dßng chuyÓn n¨ng l−îng qua hÖ sinh th¸i
N¨ng l−îng
VËt chÊt
Entropy S
Nh− vËy, trong hÖ sinh th¸i, c¸c vËt chÊt t¹o nªn thøc ¨n sÏ ®i qua toµn bé l−íi thøc ¨n
cña quÇn x· råi nhê c¸c sinh vËt ph©n gi¶i trë vÒ ®Êt ë tr¹ng th¸i ban ®Çu, sau ®ã l¹i tham gia
vµo qu¸ tr×nh tæng hîp nhê c¸c sinh vËt s¶n xuÊt. V× thÕ trong quÇn x· lu«n lu«n cã sù tuÇn
hoµn vËt chÊt (kÌm theo n¨ng l−îng).
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
13
Chu tr×nh vËt chÊt ®−îc thùc hiÖn trªn c¬ së tù ®iÒu hßa cña quÇn x·. VÒ nguyªn t¸c ,
c¸c chu tr×nh sinh ®Þa hãa tu©n theo qui tr×nh sau:
Nguån vËt chÊt M«i tr−êng C¬ thÓ sèng
TÊt c¶ mäi d©y chuyÒn dinh d−ìng ®Òu ®−îc ®Æc tr−ng bëi sù lu©n chuyÓn vËt chÊt, vËt
chÊt sÏ chuyÓn ®æi ë mçi giai ®o¹n thµnh vËt chÊt míi, tÊt nhiªn víi sù cÇn thiÕt cã c«ng n¨ng.
Mét trong nh÷ng hËu qu¶ cña ho¹t ®éng nµy xuÊt ph¸t tõ sù c−ìng b¸ch cña nguyªn lý thø hai
cña nhiÖt ®éng häc kÐo theo lµ sù gi¶m sót n¨ng l−îng tù do hiÖn diÖn ë mçi mét bËc cña
chuçi khi ng−êi ta ®i lªn theo chuçi ®ã.
Theo quy luËt h×nh th¸p sinh th¸i Trong hÖ thèng m¹ng líi thøc ¨n cña hÖ sinh th¸i,
c¸c lo¹i sinh vËt ë m¾t líi cµng xa vÞ trÝ cña sinh vËt s¶n xuÊt th× cã sinh khèi trung b×nh
cµng nhá.
Thùc vËt cã diÖp lôc tè lµ yÕu tè ban ®Çu trong quÇn x· ®· sö dông n¨ng l−îng mÆt trêi
vµ tiÕp nhËn chÊt dinh dìng tõ khÝ quyÓn vµ ®Êt. C¸c chÊt dinh d−ìng vµ n¨ng l−îng cña ¸nh
s¸ng mÆt trêi ®−îc tÝch luü trong thùc vËt, qua toµn bé l−íi thøc ¨n sÏ ®−îc ph©n phèi dÇn ë
mçi bËc theo c¸c m¾t xÝch.. Vµ v× thÕ sinh khèi cña sinh vËt s¶n xuÊt bao giê còng lín h¬n
sinh khèi cña sinh vËt tiªu thô bËc 1 vµ sinh khèi cña vËt tiªu thô bËc 1 l¹i lín h¬n cña vËt tiªu
thô bËc 2. H×nh th¸p sinh khèi cã thÓ minh häa nh− ë H×nh 2.3.
VËt tiªu thô III B4 VËt tiªu thô II B3 VËt tiªu thô I B2 VËt s¶n xuÊt B1
B1 » B2 » B3 » B4
H×nh 2.3. S¬ ®å h×nh th¸p sinh khèi
Ph©n huû sinh häc cña c¸c hîp chÊt h÷− c¬: TÊt c¶ nh÷ng chÊt hãa häc tù nhiªn ®Òu tham
gia vµo qu¸ trinhg chuyÓn ho¸ sinh häc (cßn gäi lµ ph©n huû sinh häc). Sù ph©n huû sinh häc
®−îc coi lµ mét tham sè quan träng ph¶i tÝnh ®Õn ®Ó dù b¸o tiÕn diÔn c¸c phÕ liÖu h÷u c¬
trong m«i tr−êng.
ThÝ dô vÒ sù ph©n gi¶i c¸c hîp chÊt h÷u c¬ bëi c¸c vi sinh vËt ë H×nh 2.4 vµ H×nh 2.5.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
14
H×nh 7.9b. C¬ chÕ sinh ho¸ cña qu¸ tr×nh ph©n huû sinh häc
trong c¸c b·i ch«n lÊp [10].
H×nh 2.4. Qu¸ tr×nh ph©n gi¶i c¸c hîp chÊt h÷u c¬ bëi c¸c vi sinh vËt yÕm khÝ
C¸c hîp chĘt
h÷u c¬
d¹ng r¾n
C¸c hîp chÊt
h÷u c¬ d¹ng hoµ
tan hoµn toµn
Thuû ph©n
C¸c hîp chÊt h−ò c¬
d¹ng hoµ tan
Sunph¸t
ho¸
Lªn men
Khö sunph¸t axit bÐo +
alcohol
Axeton ho¸ Axet¸t
Sunphuar¬
(H2S)
Carbonic
(CO2)
Hydro
(H2)
Metan ho¸
( g® a xÝt)
Metan ho¸
(g® thuû ph©n)
Metan
(CH4)
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
15
VËt ph©n huû (vi sinh vËt) cã kh¶ n¨ng chuyÓn hãa toµn phÇn hoÆc mét phÇn nh÷ng
chÊt hãa häc kh¸c nhau ë tr×nh ®é kh¸c nhau (m«i tr−êng thñy sinh, ®Êt tÇng trÇm tÝch, tr¹m
lµm s¹ch b»ng sinh häc...). C¸c c¬ chÕ ho¹t ®éng phô thuéc rÊt lín vµo b¶n chÊt c¸c chÊt, c¸c
®iÒu kiÖn m«i tr−êng vµ c¸c vi khuÈn cã liªn quan. Cã thÓ nãi mét c¸ch tæng quan, sù ph©n
gi¶i sinh häc ®−îc biÓu hiÖn b»ng sù ®¬n gi¶n hãa dÇn cña cÊu tróc hãa häc, víi sù kho¸ng
hãa cacbon (d−íi d¹ng CO2) vµ sù h×nh thµnh c¸c thÓ chuyÓn hãa cã träng l−îng ph©n tö nhá,
s½n cã cho sù tæng hîp c¸c thµnh phÇn tÕ bµo.
` Ph©n huû sinh häc cña c¸c hîp chÊt chøa l−u huúnh: C¸c sunfat (SO4
2-) lµ nguån chÝnh
cña l−u huúnh cã s½n cho c¸c sinh vËt. Nh÷ng sunfat ®ã ®−îc c¸c c©y hÊp thô ®Ó t¹o ra c¸c
axit amin l−u huúnh (metionin, xis-tª-in...). Nh÷ng chÊt th¶i h÷u c¬ t¹o ra bëi chu tr×nh sèng
cña c¸c c©y ®ã bÞ ph©n hñy bëi c¸c vi khuÈn chóng phãng thÝch sunfua hydro (H2S). Ngoµi ra,
c¸c vi huÈn (thuéc chñng sunfovibrio) cã thÓ s¶n sinh ra H2S tõ sunfat. Mét sè vi khuÈn kh¸c
Nit¬ khÝ quyÓn
Pectit vµ polypeptit
Nh©n ®· bÞ ph©n huû
+ Nh©n polyphenol
+ Nhãm gluxit
+ Nhãm chÊt cã Nit¬
Mïn
ChÊt h÷u c¬ thùc vËt
Linin Xenlul«
§−êng ®a ph©n tö
Glucoza Xenlobioza
Axit h÷u c¬ R−îu CO2
CO2 + H2O
Cè ®Þnh
Vi sinh vËt
Cè ®Þnh
Cè ®Þnh
V« c¬ ho¸
Qu¸ tr×nh ph©n huû h¸o khÝ ( V« c¬ ho¸ )
H×nh 2.5. S¬ ®å qu¸ tr×nh ph©n gi¶i hiÕu khÝ
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
16
(beggiatoa) cã thÓ chuyÓn H2S thµnh l−u huúnh (5) c¬ b¶n. Ng−îc l¹i nh÷ng vi khuÈn cã kh¶
n¨ng oxi hãa trë l¹i H2S thµnh SO42-, lµm cho l−u huúnh l¹i cã s½n cho nh÷ng vËt sinh s¶n ra.
Nh− vËy, nh÷ng chÊt th¶i th¹ch cao (th¹ch cao: SO4Ca, 2H2O) vµ c¸c phÕ th¶i h÷u c¬
lªn men ®−îc coi lµ nguån gèc cña sù ph¸t ra nhiÒu chÊt H2S vµ c¸c chÊt khÝ ®éc h¹i kh¸c.
S¬ ®å chuyÓn ho¸ sinh häc cña c¸c hîp chÊt h÷u c¬ chøa l−u huúnh ®−îc thÓ hiÖn ë H×nh 2.6.
Sunfat SO4 ChÊt thùc vËt axit
amin l−u huúnh
H2S
BiÕn ®æi sinh häc
HÊp thô
S
H×nh 2.6. S¬ ®å chuyÓn ho¸ sinh häc cña c¸c hîp chÊt h÷u c¬ chøa l−u huúnh
øng dông cña qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ sinh häc trong t¸i chÕ phÕ liÖu : VÒ vÊn ®Ò phÕ liÖu
viÖc ¸p dông c¸c kü thuËt sinh häc hiÖn ®¹i ë 2 ph−¬ng thøc: 1) Cho vµo trong m«i tr−êng vi sinh, sö dông c«ng nghiÖp trong hÖ thèng kÝn (H×nh 2.7a.)
Nguyªn liÖu S¶n phÈm
bï thªm chÊt dinh d−ìng C«ng nghÖ
Sinh häc ChÊt th¶i ra trong
Vi sinh míi ®−a thªm vµo c«ng nghiÖp N−íc, kh«ng khÝ, ®Êt
Ph©n th¶i vi sinh vËt
vµo m«i tr−ęng
2) Sö dông nh÷ng vi khu�n míi trong c¸c kü thuËt xö lý ch�t th¶i (H×nh 2.7b.)
Vi khuÈn tiªu thô
« nhiÔm ChuyÓn ho¸ chÊt « nhiÔm
Hîp chÊt CO2, H2O, N2
ChÊt chuyÓn ho¸ d¹ng ph©n gi¶i cña ph©n tö « nhiÔm
Vi khuÈn míi ph¸t th¶i vµo trong m«i tr−êng
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
17
Qu¸ tr×nh khö « nhiÔm ®Êt b»ng c¸ch sö dông c¸c vi khuÈn ®Æc dông cho sù ph¸ hñy c¸c ph©n
tö h÷u c¬ mµ khëi ®Çu lµ kh«ng ph©n hñy nh− c¸c chÊt clo h÷u c¬ chÝnh lµ qu¸ tr×nh chuyÓn
ho¸ chÊt th¶i theo ph−¬ng thøc thø hai.
Mèi quan hÖ gi÷a sinh khèi vµ nång ®é sinh häc ®−îc thÓ hiÖn ë H×nh 2.8.
B4 C4
B3 C3 B2 C2
B1 C1
H×nh th¸p sinh khèi H×nh th¸p cña nång ®é
B1 » B2 » B3 » B4 C4 » C3 » C2 » C1
H×nh 2.7. S¬ ®å minh ho¹ vÒ nång ®é sinh häc trong mèi quan hÖ víi h×nh th¸p sinh khèi
Sinh khèi ban ®Çu (cña ®èi t−îng sinh s¶n ra) hay mét m¾t xÝch trung gian (thÝ dô ®éng
vËt ¨n cá) cã thÓ bÞ nhiÔm ®éc bëi mét chÊt hãa kh«ng thÓ hñy sinh häc mµ ®−îc l−u chuyÓn
theo vËt lý häc trong chuçi thøc ¨n (thÝ dô hßa tan trong mì).
HiÖn t−îng x©m nhËp vµ tÝch tô sinh häc ®−îc nhiÒu lo¹i chÊt tù nhiªn lµ nguån gèc
cña nhiÒu vÊn ®Ò ngé ®éc (thñy ng©n, DDT, pyralen...) g¾n liÒn víi sù ph©n t¸n trong kh«ng
khÝ, n−íc hay trªn ®Êt cña c¸c chÊt « nhiÔm h÷u c¬ tæng hîp hay c¸c chñng lo¹i kim lo¹i theo
c¸c nång ®é sinh häc kh¸c nhau. ThÝ dô sù kiÖn ë vÞnh Mianamata ë NhËt B¶n vÒ « nhiÔm
g©y ra bëi thuû ng©n ( hµng tr¨m ng−êi chÕt vµ hµng ngµn ng−êi bÞ tµn phÕ) . Thuû ng©n ®−îc
th¶i vµo biÓn tõ nguån th¶i c«ng nghiÖp ®· ®−îc tÝch tô l¹i trong c¸c chuçi dinh d−ìng biÓn.
Sù tÝch tô trong c¸ lµ 500.000 cao h¬n trong n−íc biÓn. C¸c ng− d©n ¨n ph¶i c¸ ®¸nh b¾t trong
vïng vÞnh bÞ « nhiÔm thuû ng©n vµ bÞ ngé ®éc.
2.2.2. C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc ( vßng tuÇn hoµn vËt chÊt ) trong tù nhiªn
Vßng tuÇn hoµn cña n−íc, c¸cbon vµ oxy : B¶n chÊt cña chu tr×nh n−íc lµ qu¸ tr×nh bay h¬i
vµ ng−ng tô.
D−íi t¸c ®éng cña ¸nh s¸ng mÆt trêi, n−íc tõ ao, hå, s«ng, suèi, biÓn bèc h¬i vµo khÝ quyÓn.
H¬i n−íc khi gÆp kh«ng khÝ l¹nh ng−ng tô l¹i thµnh m©y, m©y tËp trung l¹i ®Õn mét møc nµo
®ã g©y ra m−a, n−íc m−a r¬i xuèng mét phÇn ngÊm vµo ®Êt mét phÇn ®æ vµo c¸c dßng ch¶y,
s«ng hå vµ qu¸ tr×nh bèc h¬i l¹i tiÕp tôc. Cø nh− vËy n−íc lu©n chuyÓn thµnh vßng tuÇn hoµn.
N−íc tham gia vµo chuçi thøc ¨n, c©y hót n−íc tõ lßng ®Êt, c¸c sinh vËt còng ®Òu ph¶i sö dông
n−íc trong c¸c ho¹t ®éng sèng cña m×nh vµ th«ng qua qu¸ tr×nh trao ®æi chÊt mét phÇn n−íc
l¹i trë vÒ khÝ quyÓn hoÆc ®Êt. Trong c¬ thÓ sinh vËt dÞ d−ìng c¶u c¸c sinh vËt dÞ d−ìng yÕm
khÝ th× c¸c hîp chÊt h÷u c¬ ®−îc ph©n gi¶i thµnh n−íc, CO2 vµ muèi kho¸ng, chóng l¹i tiÕp
tôc ®−îc sö dông bëi c¸c sinh vËt tù d−ìng ( H×nh 2.8).
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
18
H×nh 2.8. S¬ ®å tuÇn hoµn cña n−íc cacbon vµ «xi
Vßng tuÇn hoµn cña Nit¬ ( Chu trinh Ni t¬ ) : Ni t¬ lµ nguån dinh d−ìng cã kh¶ n¨ng g©y
ra hiÖn t−îng ph× d−ìng ( Eutrophication) g©y « nhܪm nguån n−íc. MÆt kh¸c ni t¬ lµ mét
thµnh phÇn c¬ b¶n cña protein trong tÕ bµo cña c¸c sinh vËt. C¸c sinh vËt tiÕp nhËn n¨ng l−îng
tõ thùc vËt, nh−ng thùc vËt chØ cã thÓ hÊp thô ni t¬ d−íi d¹ng NO3- ®Ó lµm nguån dinh d−ìng.
Nh− vËy trong hÖ sinh th¸i, c¸c loµi tån t¹i vµ ph¸t trتn t−¬ng hç víi nhau. NÕu nh− trong hÖ
sinh th¸i ( ch¼ng h¹n hÖ sinh th¸i thuû vùc, hµm l−îng ni t¬ lín sÏ lµm cho c¸c loµi rong , t¶o
ph¸t triÓn m¹nh vµ g©y nªn hiÖn t−îng « nhܪm lÇn hai cho b¶n th©n nguån n−íc. S¬ ®å tuÇn
hoµn cña ni t¬ ®−îc tr×nh bµy ë H×nh 2.9. Vßng tuÇn hoµn cña ni t¬ bao gåm c¸c qu¸ tr×nh c¬
b¶n sau:
Qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬: ë giai ®o¹n ®Çu , mét l−îng nhá cña nit¬ trong khÝ quyÓn ®−îc cè
®Þnh nhê ¸nh s¸ng vµ sù bøc x¹ vò trô. ë giai ®o¹n hai, mét phÇn kh«ng ngõng t¨ng lªn ®−îc
cè ®Þnh bëi c¸c “qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp” nhê sù ho¹t ®éng cña c¸c vi khuÈn cè ®Þnh nit¬
th«ng qua con ®−êng cè ®Þnh sinh häc.
vi khuÈn nèt sÇn
C¸c vi khuÈn cè ®Þnh nit¬
vi khuÈn t¶o lam
Th«ng qua qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬, nit¬ ph©n tö ®−îc chuyÓn ho¸ tíi møc amonia (NH3)
hoÆc amino (- NH2), c¸c d¹ng nµy tiÕp tôc ®−îc chuyÓn ho¸ thµnh c¸c hîp chÊt h÷u c¬ chøa
c¸cbon (c¸c hydrat carbon) theo con ®−êng sinh häc.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
19
Qu¸ tr×nh nit¬r¸t hãa: C¸c chÊt h÷u c¬ d¹ng NH3 ®−îc chuyÓn ho¸ thµnh d¹ng NO2- vµ NO3
-
bëi c¸c vi khuÈn tù d−ìng hiÕu khÝ nh− Nitromonas, Nitrobacteria. Qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ nµy
®−îc gäi lµ qu¸ tr×nh nit¬rat ho¸. Vßng vËt chÊt ®−îc khÐp kÝn vµ hoµn thiÖn bëi qu¸ tr×nh khö
nitorat ®Ó gi¶m l−îng NO3 chuyÓn hãa thµnh d¹ng ni t¬ ph©n tö.
H×nh 2.9. S¬ ®å chu tr×nh Ni t¬
Chu tr×nh phèt pho: Phèt pho còng lµ mét trong nh÷ng nguyªn tè rÊt cÇn thiÕt cho sù sèng,
vµ lµ nguån gèc cña sù « nhiÔm nguån n−íc mµ chóng ta sÏ th¶o luËn vÒ sau nµy. ViÖc sö
dông qu¸ nhiÒu c¸c chÊt tÈy röa, c¸c ph©n ho¸ häc g©y ra viÖc ph¸t triÓn qu¸ tèt cña c¸c lo¹i
thùc vËt trong vùc n−íc vµ v× thÕ g©y « nhiÔm lÇn 2 cho b¶n th©n nguån n−íc. S¬ ®å vßng tï©n
hoµn cña phèt pho ®−îc tr×nh bµy ë H×nh 2.10.
Nguån xuÊt ph¸t chÝnh cña phèt pho lµ tõ c¸c t¶ng ®¸ phèt ph¸t, c¸c chÊt l¾ng ®äng
phèt ph¸t tù nhiªn cña c¸ vµ c¸c lo¹i ®éng vËt ho¸ th¹ch. Phèt pho ®−îc chuyÓn tõ c¸c d¹ng ®¸
t¶ng bëi sù xãi mßn hoÆc khai má vµo vßng tuÇn hoµn cña n−íc vµ c¸c chuçi thøc ¨n n¬i mµ
nã cã thÓ ®−îc tuÇn hoµn / quay vßng trong giai ®o¹n ng¾n ngñi nh−ng råi sau ®ã nã bÞ kÕt
thóc ë trong c¸c chÊt båi l¾ng d−íi ®¸y biÓn s©u n¬i mµ nã bÞ mÊt m¸t cho ®Õn khi c¸c ho¹t
®éng ®Þa chÊt cã thÓ n©ng/kÐo nã lªn lÇn n÷a. Mét l−îng phèt pho ®−îc quay trë l¹i mÆt ®Êt
Khö nitrat ho¸ Cè ®Þnh SHCè ®Þnh
trong CN
N 2
N O 2
NO 3 -
NO, NO2
-NO2
3NH
Kh«ng khÝ
N Trong chÊt v« c¬
®
Cè ®Þnh trong
khÝ quyÓn
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
20
bëi ph©n / chÊt bµi tiÕt cña c¸c loµi chim biÓn hoÆc c¸c loµi c¸ nh−ng hÇu hÕt lµ l−îng phèt
pho bÞ mÊt m¸t.
V× phèt pho lµ nguån kh«ng thÓ t¸i t¹o l¹i ®−îc nªn ®iÒu quan träng lµ nã cã thÓ kÐo
dµi trong bao l©u tr−íc khi nguån dù tr÷ bÞ c¹n kiÖt.
NÕu nh− thÕ giíi liªn tiÕp tiªu thô mét l−îng ®¸ phèt ph¸t nh− tèc ®é cña 1970 (kho¶ng 94 triÖu tÊn / n¨m) th× nguån dù tr÷ cña thÕ giíi cã thÓ kÐo dµi ®−îc 100 n¨m (theo th«ng tin cña bé néi vô Mü) §¸ phèt ph¸t Chuçi ho¸ th¹ch thøc ¨n Xãi mßn Tæng hîp nªn khai kho¸ng c¸c nguyªn sinh chÊt cña tÕ bµo Chim biÓn Phèt ph¸t C¸c vi khuÈn phèt ph¸t ho¸ C¸ hoµ tan
C¸c chÊt båi l¾ng ë c¸cvùc n−íc c¹n (biÓn c¹n) BÞ mÊt m¸t ë c¸c vùc s©u H×nh 2.10. S¬ ®å Chu tr×nh Phèt pho
C¸c con ®−êng hoµn l¹i vËt chÊt cho tù nhiªn: Trong chuçi thøc ¨n, sinh vËt sö dông c¸c
chÊt tù nhiªn t¹o nªn sinh khèi cña chóng vµ theo chu tr×nh khÐp kÝn chóng l¹i hoµn l¹i c¸c chÊt cho tù nhiªn b»ng c¸c con ®−êng kh¸c: con ®−êng bµi tiÕt, x¸c chÕt (H×nh 2. 11).
+ Con ®−êng bµi tiÕt : sù bµi tiÕt s¬ cÊp cña ®éng vËt vµ sù ph©n gi¶i phÕ liÖu cña vi khuÈn.
§©y lµ con ®−êng chÝnh ®èi víi chuçi thøc ¨n ch¨n nu«i. + Ph©n gi¶i phÕ liÖu : Cßn ®èi víi chuçi thøc ¨n phÕ th¶i th× con ®−êng thø 2 (ph©n gi¶i phÕ
liÖu) lµ con ®−êng chñ yÕu. Ngoµi ra cßn 1 sè con ®−êng kh¸c : VÝ dô : con ®−êng vËn chuyÓn trùc tiÕp tõ sinh vËt nµy sang sinh vËt kh¸c nhê vi sinh vËt céng sinh. C¸c con ®−êng t¹o chu tr×nh khÐp kÝn ®Ó thùc hiÖn c¸c ®iÒu kiÖn c©n b»ng cho c¸c hÖ sinh th¸i kh¸c trong tù nhiªn, ®Ó hÖ sinh th¸i æn ®Þnh qu¸ tr×nh hoµn vËt chÊt ph¶i nhanh (cµng
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
21
nhanh cµng æn ®Þnh). HiÖn nay, dïng ph−¬ng ph¸p c−ìng bøc (nhê t¸c ®éng cña con ng−êi) ®Ó t¨ng c−êng sù hoµn l¹i vËt chÊt cho tù nhiªn. VÝ dô : C¸c c«ng tr×nh xö lý n−íc th¶i, c¸c biÖn ph¸p vít r¸c, nghiÒn r¸c lµ biÖn ph¸p nh©n t¹o t¨ng c−êng sù hoµn l¹i vËt chÊt cho tù nhiªn).
ChÊt hßa tan
Thùc vËt
§éng vËt ¨n cá Bµi tiÕt
§éng vËt ¨n thÞt Bµi tiÕt
PhÕ liÖu h÷u c¬ Sinh vËt ¨n phÕ liÖu
CHC Oxi hãa cña VSV
VSV Sinh vËt ¨n sinh vËtBµi tiÕt
H×nh 2.11. S¬ ®å c¸c con ®−êng hoµn l¹i vËt chÊt cho tù nhiªn
2.2. Chu tr×nh Carbon vµ nh÷ng rèi lo¹n vËn hµnh
2.2.1. Chu tr×nh cacbon trong sinh quyÓn
Carbon lu«n tån t¹i d−íi hai d¹ng:
1) ë tr¹ng th¸i r¾n d−íi d¹ng cacbonat. §ã lµ tr−êng hîp ®Æc biÖt cña ®¸ v«i (CaCO3) cã mét
tr÷ l−îng v« cïng lín ë nhiÒu vïng.
2) ThÓ khÝ d−íi d¹ng khÝ cacbonic (CO2): MÆc dÇu nång ®é cña Carbon trong khÝ quyÓn rÊt
nhá (trung b×nh lµ 320 ppm) nh−ng khÝ cacbonic, do c¬ chÕ cña qu¸ tr×nh quang hîp, lµ
nguån nguyªn liÖu s¶n xuÊt ra chÊt h÷u c¬ sèng do thùc vËt hiÖn. Ng−êi ta −íc l−îng
kho¶ng h¬n 160 tû tÊn chÊt h÷u c¬ kh« ®−îc s¶n sinh ra h»ng n¨m trªn toµn lôc ®Þa, t−¬ng
øng víi nhiÒu chôc tû tÊn cacbonic. V× r»ng hµm l−îng cacbonic hÇu nh− cè ®Þnh trong
Con ®−êng
I
Con
®−êng
II
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
22
khÝ quyÓn (chØ trong vµi chôc n¨m gÇn ®©y cã dÊu hiÖu t¨ng lªn g©y ra hiÖu øng nhµ kÝnh)
ng−êi ta cho r»ng khÝ cacbonic cßn bÞ mét bÓ hÊp thô kh¸c cu«ns hót, ®ã lµ biÓn. Hµm
l−îng cacbonic hßa trong n−íc ®¹i d−¬ng cao gÊp 50 lÇn so víi khèi l−îng cacbonic trong
khÝ quyÓn.
CO2 + H2O + CaCO3 Ca(HCO3) Hßa tan hydro cacbonat canxi
Hydro cacbonat canxi bÞ cuèn tr«i ra biÓn bëi dßng n−íc bµo mßn mÆt ®¸ vµ sÏ hoµn nguyªn d−íi d¹ng can-xit vµ ®¸ v«i CaCO3 trong vá c¸c loµi sß hÕn vµ x−¬ng c¸c ®éng vËt biÓn, vµ ®ã lµ nguån gèc cña sù h×nh thµnh tr÷ l−îng v« tËn cña c¸c trÇm tÝch.
Hai qu¸ tr×nh sinh häc c¬ b¶n t¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh chu chuyÓn cacbon trong
sinh quyÓn, ®ã lµ qu¸ tr×nh quang hîp vµ h« hÊp:
Qu¸ tr×nh quang hîp ®−îc thùc vËt thùc hiÖn d−íi t¸c dông cña n¨ng l−îng mÆt trêi víi sù
tham gia cña diÖp lôc tè.
VÝ dô tr−êng hîp t¹o gluxit:
n kcal (h)
nCO2 + nH2O n O2 + Cn(H2O)n
monosaccarit
H« hÊp lµ hiÖn t−îng ng−îc l¹i víi qu¸ tr×nh quang hîp. Qu¸ tr×nh nµy t¹o nªn nguån n¨ng
l−îng ®¶m b¶o cho duy tr×, ph¸t triÓn vµ t¸i s¶n xuÊt cña thùc vËt, ®éng vËt:
nkcal
nO2 + Cn(H2O)n nCO2 + nH2O
Qu¸ tr×nh h« hÊp g©y ra hiÖu øng hoµn toµn ®èi nghÞch víi qu¸ tr×nh quang hîp.
Thùc tÕ kh«ng ph¶i tÊt c¶ chÊt h÷u c¬ quang hîp ®−îc ®Òu ®−îc trùc tiÕp tiªu thô trong
qu¸ tr×nh h« hÊp vµ d©y chuyÒn thùc phÈm. Nh÷ng r¸c r−ëi, chÊt th¶i bµi tiÕt, nh÷ng c©y chÕt,
x¸c ®éng vËt tÝch tô l¹i trong nhiÒu thêi kú dµi ng¾n, ®Æc biÖt lµ ë c¸c líp ®Êt vµ m«i tr−êng
n−íc.
Trong nhiÒu tr−êng hîp, x¸c vµ m¶nh vôn cña thùc vËt tÝch tô g©y ra sù tr× trÖ cña
cacbon v× nh÷ng chÊt ®ã, mét phÇn bÞ ®éng vËt thùc vËt trong ®Êt biÕn thµnh mét chÊt h÷u c¬
míi, ®ã lµ chÊt mïn, mµ sù ph©n gi¶i chÊt nµy Ýt nhiÒu bÞ chËm l¹i.
S¬ ®å ®¬n gi¶n ho¸ cña chu tr×nh tù nhiªn vµ b¸n chu tr×nh t¸c nh©n cña carbon ®−îc thÓ hiÖn
ë H×nh 2.12.
5
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
23
HÊp thô l¹i
bëi Clo ®¸ v«i
H×nh 2.12. S¬ ®å ®¬n gi¶n ho¸ cña chu tr×nh tù nhiªn vµ b¸n chu tr×nh t¸c nh©n cña carbon
Carbon Carbon C¸c rèi lo¹n
di ®éng d−íi d¹ng kho¸ng chøc n¨ng kh¶ dÜ
2.2.2. Sù tr× trÖ cña chu tr×nh: NhiÒu khi d©y chuyÒn kh«ng ho¹t ®éng ®−îc do thiÕu kh«ng
khÝ hoÆc do ®é axit qu¸ cao, lóc ®ã nh÷ng m¶nh chÊt h÷u c¬ tÝch tô l¹i d−íi d¹ng than n©u.
Ng−êi ta coi ®ã lµ sù tr× trÖ cña chu tr×nh. Nh÷ng hiÖn t−îng nh− vËy chÝnh lµ ph−¬ng c¸ch
h×nh thµnh nh÷ng má than, dÇu löa, khÝ ®èt thiªn nhiªn (vµ ®¸ v«i trong m«i tr−êng n−íc).
CO2 khÝ quyÓn
D©y chuyÒn thøc ¨n
Ph¸ vì hîp chÊt
V« c¬ ho¸
S¶n phÈm h÷u c¬ tæng hîp
Ho¸ läc dÇu Ho¸ läc than
KhÝ kh¸c
Dïng n¨ng l−îng (qu¸ tr×nh ®èt ch¸y )
Ph©n t¸n trong m«i tr−êng
Quang hîp
H« hÊp
Nit¬
C«ng nghiÖp v«i, xim¨ng
Nguån n¨ng l−îng
Cacbon má
Nói löa
CHu tr×nh tù nhiªn B¸n chu tr×nh nh©n t¸c
C©n b»ng kh«ng khÝ/n−íc
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
24
C¸c chu tr×nh nh¸nh cña sù chu chuyÓn cacbon nãi chung ®ãng vai trß c¬ b¶n trong nh÷ng
vÊn ®Ò m«i tr−êng hiÖn t¹i vµ ë mét møc ®é nµo ®ã, viÖc ph¸t hiÖn vµ khai th¸c c¸c má sÏ lµ
nguån gèc g©y nªn sù rèi lo¹n chøc n¨ng cña c¸c chu tr×nh tù nhiªn.
2.2.3. Nh÷ng rèi lo¹n vËn hµnh cña chu tr×nh cacbon.
Nh÷ng rèi lo¹n vËn hµnh chu tr×nh cacbon do ho¹t ®éng cña con ng−êi t¸c ®éng tíi cã 4 lÜnh
vùc chÝnh :
1) Ph¸t triÓn m¹nh canh t¸c n«ng nghiÖp vµ ch¨n nu«i trong bèi c¶nh cña sù t¨ng
d©n sè toµn cÇu , sù tËp trung d©n c¬ ®« thÞ. §iÒu nµy t¹o ra mét khèi l−îng
khæng lå cña c¸c phÕ th¶i ( n−íc th¶i vµ ph©n th¶i chøa nhiÒu chÊt h÷u c¬ );
2) ViÖc ph¸ rõng t¸c ®éng ®Õn nhiÒu vïng trªn hµnh tinh dÉn ®Õn hËu qu¶ lµ lµm
mÊt c©n b»ng sinh th¸i ë møc ®é cao (nh− hiÖu øng nhµ kÝnh) hoÆc lµm gia t¨ng
xãi mßn ®Êt (2);
3) ViÖc khai th¸c nh÷ng tµi nguyªn má nh− than, dÇu má, khÝ thiªn nhiªn hay kÓ
®Õn ®¸ v«i, dÉn tíi nh÷ng hËu qu¶ nh−:
G©y ra n¹n thuû triÒu ®en do khai th¸c vµ vËn chuyÓn dÇu má (3).
Sinh ra nh÷ng khÝ « nhiÔm (CO, CO2, NOX, SO2,...)
Sinh ra nh÷ng chÊt « nhiÔm thÓ r¾n (nh− bôi, bå hãng...) do ®èt ch¸y
(s−ëi, giao th«ng, s¶n xuÊt n¨ng l−îng nhiÖt, ®iÖn...) (4), (6).
ViÖc ph¸t triÓn ho¸ häc than vµ ho¸ häc dÇu má tõ ban ®Çu ng−êi ta ®· s¶n xuÊt hµng lo¹t chÊt
h÷u c¬ tæng hîp kh¸c nhau (c¸c dung m«i, chÊt dÎo, chÊt mÇu, thuèc trõ s©u, d−îc phÈm,...)
mµ kh«ng tÝnh ®Õn c¬ chÕ tù nhiªn cña qu¸ tr×nh ph©n huû (do ®Æc tÝnh kh«ng bÞ t¸c ®éng huû
ho¹i bëi vi sinh vËt) ®· dÉn tíi nh÷ng hËu qu¶ ®éc h¹i sinh th¸i (5). MÆt kh¸c, sù ph©n t¸n
trong khÝ quyÓn cña nh÷ng s¶n phÈm sinh ra do ®èt ch¸y chóng còng tham gia g©y « nhiÔm
bÇu kh«ng khÝ Tr¸i §Êt.
2.2.4. Nh÷ng hËu qu¶ cña sù rèi lo¹n vËn hµnh carbon
Toµn bé nh÷ng rèi lo¹n vËn hµnh dÉn tíi 3 lo¹i hËu qu¶ lín:
1) Nh÷ng « nhiÔm côc bé: « nhiÔm h÷u c¬ c¸c dßng n−íc vµ ao hå, b¶o d−ìng ho¸
m«i tr−êng, « nhiÔm oxy ho¸ c¸c líp d−íi cña khÝ quyÓn, thuû triÒu ®en, ph©n t¸n
thu«c trõ s©u trong ®Êt vµ nguån n−íc, lµm bÈn d©y truyÒn thøc ¨n...;
2) Nh÷ng « nhiÔm toµn cÇu: hiÖu øng nhµ kÝnh ®−îc xÕp vµo hµng ®Çu trong lo¹i «
nhiÔm nµy do sù tham gia cña khÝ cacbonic vµ mªtan. Còng cÇn ph¶i c¶nh b¸o r»ng
khÝ CFC, thµnh phÇn chñ yÕu cña c¸c c¬ chÕ ph¸ ho¹i tÇng «z«n, lµ s¶n phÈm tæng
hîp trªn c¬ së dÇu má;
3) Sù c¹n kiÖt thÊy tr−íc cña c¸c má: lµ hËu qu¶ cña nh÷ng rèi lo¹n chøc n¨ng chu
tr×nh cacbon, nh÷ng « nhiÔm kh«ng ph¶i lµ nh÷ng hËu qu¶ duy nhÊt ph¶i ®−îc tÝnh
®Õn. Tõ nhiÒu thËp niªn, sù c¹n kiÖt cña c¸c nguån tµi nguyªn d−íi ®Êt nh− dÇu má,
khÝ ®èt vµ than ®· trë thµnh m«i lo ng¹i lín. ChÝnh lµ trong bèi c¶nh ®ã h×nh thµnh
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
25
nh÷ng chiÕn l−îc tiÕn bé nh»m qu¶n lý nh÷ng phÕ liÖu ®· cacbon ho¸ cã nguån gèc
thiªn nhiªn:
- Khai th¸c n¨ng l−îng tõ nh÷ng n¨ng l−îng ®ã (®èt, metan ho¸,...)
- T¸i sinh chÊt dÎo (tiÕt kiÖm nguyªn liÖu c¬ b¶n dÇu má)
Cïng víi vÊn ®Ò phÕ liÖu, hai chiÕn l−îc cã tÝnh chÊt toµn cÇu h¬n ®−îc xem lµ cïng môc tiªu.
§ã lµ nh÷ng chÝnh s¸ch tiÕt kiÖm n¨ng l−îng vµ mÆt kh¸c, trë l¹i cïng sinh khèi thùc vËt (t¸i
sinh ®−îc) nh− mét nguån nguyªn liÖu cho n¨ng l−îng (gç, nhiªn liÖu sinh vËt, khÝ metan)
hay nguyªn liÖu s¶n xuÊt c¸c vËt liÖu (chÊt dÎo...)
VÝ dô 1: ¤ nhiÔm biÓn cacbua hydro (thñy triÒu ®en)
Cã nh÷ng nguyªn nh©n tù nhiªn ®−a cacbua hydro vµo m«i tr−êng biÓn:
- Tæng hîp bëi sinh vËt biÓn.
- Phun tù nhiªn do nøt ®Þa chÊt.
- Sù ph©n gi¶i cña ®Êt vµ c¸c chÊt trÇm tÝch.
Nh÷ng mÊt m¸t ®ã −íc l−îng kho¶ng 200.000 tÊn/n¨m coi nh− kh«ng ®¸ng kÓ so víi con sè tõ
3 - 5 triÖu tÊn do ho¹t ®éng cña con ng−êi lµm « nhiÔm biÓn (tai n¹n khi s¶n xuÊt dÇu, ®¾m tÇu
chë dÇu, c¸c ®éng c¬ tÇu biÓn phãng ra, dÇu phÕ th¶i...).
DÇu má th« chñ yÕu bao gåm c¸c chÊt sau ®©y:
- 90% cacbua hydro
- 6% hîp chÊt cã l−u huúnh
- 2% hîp chÊt cã oxy
- 1% hîp chÊt cã kim lo¹i vµ muèi.
Ph©n lo¹i cacbua hydro gåm cã:
- Alcan hay parafin (chuâi më cña cacbon no).
- Naphten víi 1 hay nhiÒu vßng 5 hoÆc 6 cacbon.
- C¸c hîp chÊt th¬m, hµm l−îng kh«ng lín nh−ng ®éc h¹i rÊt rx (toluen, benzen,
benzopyren).
Ngay sau khi dÇu má ®−îc ®−a vµo m«i tr−êng biÓn, cacbua hydro bÞ biÕn ®æi d−íi t¸c dông
cña thiªn nhiªn theo c¸c qu¸ tr×nh:
a) Qu¸ tr×nh vËt lý
Lan truyÒn - Di chuyÓn: DÇu má lan truyÒn cho ®Õn khi h×nh thµnh mét mµng máng trªn bÒ
mÆt n−íc. Søc chèng l¹i lan truyÒn t¨ng lªn cïng thêi gian vµ tÝnh chÊt ®Æc tr−ng cña dÇu má
(tû träng, ®é nhít, søc c¨ng bÒ mÆt).
Bay h¬i: Cho phÐp lµm gi¶m rÊt nhanh tõ 30 ®Õn 40% cacbua hydro tõ dÇu th«.Giã vµ sãng
t¹o ra sù h×nh thµnh nh÷ng bät khÝ vµ mang ®i xa hµng tr¨m km.
Hßa tan: MÆc dÇu ®é hßa tan cña dÇu má trong n−íc rÊt Ýt, song mét thÓ tÝch rÊt lín cho phÐp
hßa tan cacbua hydro nhÑ nhÊt.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
26
Trong qu¸ tr×nh ph©n gi¶i, nh÷ng dÉn xuÊt oxy hãa ®−îc t¹o ra dÔ hßa tan h¬n chÊt ban ®Çu.
Sù t¹o huyÒn phï: TÝnh chÊt kh«ng trén lÉn cña dÇu víi n−íc t¹o ra mét sù ph©n m¶nh trªn
mÆt n−íc vµ h×nh thµnh huyÒn phï khi mÆt biÓn xao ®éng. Bät ®ã cã thÓ chøa tíi 80% n−íc.
§ã lµ mét hçn hîp rÊt bÒn vµ Ýt bÞ ph©n gi¶i sinh vËt.
TrÇm l¾ng: DÇu më khi chuyÓn xuèng gÇn ®¸y biÓn sÏ x¶y ra chñ yÕu qu¸ tr×nh hÊp thô cña
nh÷ng giät dÇu nhá bëi c¸c h¹t l¬ löng trong n−íc (ohï sa, ®Êt sÐt, canxi) vµ lµm t¨ng lªn dÇn
cña tû träng cña nh÷ng dÇu vèn rÊt nhÑ ban ®Çu.
H¹t l¬ löng
trong kh«ng khÝ Bèc h¬i
O2
Mµng trªn bÒ mÆt n−íc
M¹ch n−íc
KÕt vãn cña h¾c Ýn
HuyÒn phï
Ph©n t¸n
Phï du
Sinh vËt ®¸y
C¸c h¹t nÆng Quay trë l¹i
bÒ mÆt
TrÇm tÝch
H×nh 2.13. Qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ cña carbuahydro trong m«i tr−êng biÓn
b) Qu¸ tr×nh hãa häc: Lµ nh÷ng ph¶n øng oxy hãa x¶y ra víi t¸c dông xóc t¸c cña ¸nh s¸ng
vµ c¸c kim lo¹i. Nh÷ng ph¶n øng ®ã dÉn tíi sù t¹o thµnh c¸c aldehyd, xeton, axit
cacboxilic.Thªm vµo ®ã, nh÷ng hiÖn t−îng cao ph©n tö hãa tham gia vµo sù t¹o ra nh÷ng ®¸m
nhùa ®−êng.
c) Qu¸ tr×nh sinh häc: Trong n−íc, líp trÇm tÝch cã c¸c vi sinh vËt, nÊm tÊn c«ng cacbua
hydro, biÕn dÇn chÊt nµy thµnh nh÷ng chÊt ®¬n gi¶n (r−îu, axit, kÌm theo ®ã lµ khÝ cacbonic
vµ n−íc) b»ng nh÷ng qu¸ tr×nh oxy hãa h¸o khÝ.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
27
C¸c t¸c ®éng cña « nhiÔm cacbua hydro: §éng vËt vµ thùc vËt lµ nh÷ng n¹n nh©n ®Çu tiªn
cña d¹ng « nhiÔm ®ã. NhiÒu cuéc quan s¸t tiÕn hµnh nh©n dÞp c¸c vô tai n¹n kh¸c nhau cho
thÊy thùc vËt phï du Ýt biÓu hiÖn nh÷ng ®iÒu bÊt th−êng nh−ng cßn sù thiÕu hôt ®éng vËt phï
du ban ®Çu rÊt nghiªm träng nh−ng nhanh chãng ®−îc lÊp ®Çy.
Nh÷ng h− h¹i ®èi víi líp ®¸ (t¶o, ®éng vËt) cã sù tr¸i ng−îc nhau: rÊt nhiÒu t¶o xanh, c¸c lo¹i
®éng vËt ¨n thùc vËt biÕn mÊt phÇn lín... ViÖc sö dông nh÷ng chÊt tÈy röa ®Ó röa ®¸ ®−a tíi sù
nhiÔm chÊt ®éc ®èi víi c¸c loµi ®ã. ë tÇng cña quÇn thÓ nh÷ng loµi d−íi ®¸y, c¸c loµi cÇu gai
(nhÝm biÓn), nh÷ng loµi vá kÐn, trai, sß (®èm), sß c¸t.
§èi víi loµi c¸ vµ t«m cua, ng−êi ta nhËn xÐt thÊy r»ng sau mét lo¹t chÕt ban ®Çu, c¸c quÇn
thÓ loµi ®ã l¹i phôc håi nh−ng cã nh÷ng hËu qu¶ l©u dµi: gÇy, èm, lë loÐt... Sù tÝch tô cacbua
hydro ë líp ®¸y g©y ra nh÷ng hËu qu¶ nghiªm träng trung vµ dµi h¹n.
Mét trong nh÷ng hiÖn t−îng bi ®¸t nhÊt cña sù « nhiÔm lµ c¸i chÕt cña c¸c loµi chim bÞ dÝnh
vµo nhùa ®−êng/h¾c Ýn, ®Æc biÖt lµ nh÷ng loµi chim bæ nhµo t×m måi vµ nh÷ng loµi chim sèng
trªn biÓn (chim c¸nh côt, cß, v¹c...). Thªm vµo ®ã, cÇn ph¶i kÓ tíi sù mÊt m¸t c¸c loµi cã vó
sèng ë biÓn (h¶i cÈu, c¸ voi, c¸ heo...). Cuèi cïng cÇn ph¶i chó ý r»ng « nhiÔm cacbua hydro
khèi l−îng lín trong mét sè tr−êng hîp cã thÓ g©y ®éc cho ng−êi vÒ ®−êng h« hÊp. Nh−ng
hîp chÊt bay h¬i, tan m¹nh trong chÊt bÐo, tÊn c«ng vµo mµng phæi. Cã nh÷ng triÖu chøng
kh¸c nhau ®· ®−îc ph¸t hiÖn, ®Æc biÖt lµ ë nh÷ng ng−êi cã nhiÖm vô chèng thñy triÒu ®en:
buån n«n, chãng mÆt...
Xö lý nh÷ng chÊt th¶i g©y « nhiÔm bëi cacbua hydro: Nh÷ng chÊt th¶i thu ®−îc trong c¸c
kh©u tuú tõng vô tai n¹n lµ mét vÊn ®Ò kü thuËt ë tr×nh ®é kh¸c nhau:
- Thu gom tr−íc khi xö lý vµo nh÷ng ®Þa ®iÓm t¹m thêi vµ bÞt kÝn gÇn n¬i bÞ «
nhiÔm;
- VËn chuyÓn ®Õn gÇn c¸c trung t©m xö lý b»ng tµu thuû hay xe löa (dïng xitÐc cho
chÊt láng vµ toa chë hµng cho c¸c vËt liÖu th¶i r¾n);
- ViÖc xö lý c¸c chÊt láng th−êng ®−îc thùc hiÖn trong nh÷ng tr¹m th¸o dì cã c¸c
trang thiÕt bÞ chi phÐp t¸ch chÊt th¶i dÇu vµ nh·o ra khái pha láng. Pha dÇu do
nh÷ng ®Æc tÝnh riªng, th−êng g©y ra nhiÒu trôc trÆc cho thiÕt bÞ, bÝt, t¾c,...
- ViÖc xö lý c¸c chÊt th¶i r¾n. V× nhiÒu lý do kh¸c nhau (khi bèc dì ®ßi hái rÊt thËn
träng vµ cho thÊy rÊt nguy hiÓm) qu¸ tr×nh ph©n gi¶i sinh häc cña nh÷ng chÊt r¾n
cÆn dÇu má (rÊt bÈn) h·y cßn ch−a chÊm døt. Qu¸ tr×nh ®èt cho ®Õn ngµy nay vÉn
ch−a ®−îc dïng mét c¸ch cã hiÖu qu¶ víi sè l−îng lín trong nh÷ng tr¹m xö lý t¹i
chç chñ yÕu v× nh÷ng khã kh¨n trong viÖc cho vµo lß ®èt vµ v× hµm l−îng muèi
qu¸ lín trong chÊt th¶i.
Mét trong nh÷ng gi¶i ph¸p cã hiÖu qu¶ nhÊt cã thÓ thùc hiÖn ®−îc lµ lµm ®Æc c¸c chÊt
th¶i b»ng thªm chÊt liªn kÕt (v«i ch¼ng h¹n) hoÆc lµm t¸ch thµnh 3 pha (dÇu, n−íc, chÊt r¾n)
sau ®ã xö lý tõng pha.
VÝ dô 2: C«ng nghiÖp ho¸ dÇu vµ c¸c chÊt høu c¬ tæng hîp
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
28
Hãa häc dÇu má hay gäi t¾t lµ hãa dÇu ®· tr¶i qua mét qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cùc kú
nhanh tõ nh÷ng n¨m 1960 vµ ®· cho phÐp ngµnh hãa häc ®−a ra ®−îc mét lo¹t nh÷ng s¶n
phÈm míi (chÊt dÎo, dung m«i, chÊt mµu, thuèc trõ s©u, keo dÝnh, vecni...).
Nh÷ng chÊt hãa häc trung gian thu ®−îc b»ng con ®−êng ch−ng crac-kinh (qu¸ tr×nh lµm ®Êt
m¹ch c¸c ph©n tö lín cã xóc t¸c) dÇu th« ®−îc ph©n lµm 2 lo¹i:
- C¸c olefin (cacbua hydro kh«ng no, cã mét liªn kÕt -C=C-) (etylen, propylen,
butadien).
- Nh÷ng hîp chÊt th¬m (benzen, toluen, xylen...)
Nh÷ng chÊt hãa häc trung gian ®ã ®−îc dïng ®Ó s¶n xuÊt rÊt nhiÒu s¶n phÈm tiªu dïng trong
c¸c ngµnh vµ trong ®êi sèng hµng ngµy (H×nh 2.14 ). S¶n xuÊt, sö dông, th¶i bá tÊt c¶ nh÷ng
hîp chÊt ®ã ®Òu g©y « nhiÔm hoÆc cho ®Êt, hoÆc cho m«i tr−êng n−íc, vµ kh«ng khÝ còng nh−
cho ®éng, thùc vËt.
H×nh 2.14. C¸c s¶n phÈm dÉn xuÊt cña dÇu má
Nh÷ng hîp chÊt h÷u c¬ bay h¬i: Nãi mét c¸ch ®¬n gi¶n, nh÷ng hîp chÊt h÷u c¬ bay h¬i lµ
nh÷ng chÊt g©y « nhiÔm thu hót sù chó ý cña nhµ lËp ph¸p. C¸c chÊt nµy ®−îc dïng chñ yÕu
lµm nhiªn liÖu, dung m«i hßa tan c¸c s¶n phÈm ®Ó khuyÕch t¸n ra m«i tr−êng (nh− trong c«ng
viÖc in) nh÷ng chÊt dÉn xuÊt cacbua hydro.
Ho¸ häc dÇu má vµ khÝ thiªn nhiªn
Etyle Propylen
C¸c hîp chÊt trung gian
Butadien Benzen Toluen Xylennyle
nAmoniac
C¸c ph¶n øng chÝnh
- - Sîi tæng hîp
- - Cao su
- - ChÊt dÎo
- - C¸c dung m«i
- - Ph©n bãn
C¸c s¶n phÈm kh¸c
- - Thuèc trõ s©u, diÖt nÊm,
diÖt c«n trïng
- - Ch¾t mÇu
- - D−îc phÈm
- - ChÊt th¬m
- - ChÊt chèng keo tô
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
29
C¸c ph−¬ng tiÖn giao th«ng vËn t¶i s¶n sinh ra ë Ph¸p kho¶ng 1 triÖu tÊn chÊt h÷u c¬ bay h¬i
hµng n¨m, ph©n bè nh− sau:
- KhÝ x¶ (kho¶ng 82%)
- KhÝ bay h¬i (c¸c bån chøa vµ chÕ hßa khÝ) kho¶ng 14%
- N¹p c¸c bån chøa, kho¶ng 3%.
- C¸c ph−¬ng tiÖn vËn t¶i ngoµi ®−êng bé kho¶ng 1%.
C¸c dung m«i cã trong c¸c lo¹i s¬n vµ vecni ®Òu bay h¬i ngay trong khi sö dông, chiÕm gÇn
nöa tæng l−îng c¸c dung m«i bay h¬i. C¸c lo¹i s¬n mçi n¨m sinh ra kho¶ng 300.000 tÊn dung
m«i táa vµo khÝ quyÓn. V× vËy ng−êi ta hiÓu rÊt râ lîi Ých cña viÖc dïng c¸c lo¹i s¬n kh«ng
dung m«i h÷u c¬ (s¬n n−íc) vµ tÇm quan träng, vÒ ph−¬ng diÖn sinh th¸i, cña nh÷ng thiÕt bÞ
hót, t¸i sinh dung m«i trong c¸c xÝ nghiÖp s¬n.
Cïng tån t¹i nh÷ng nguån chÊt h÷u c¬ bay h¬i quan träng kh¸c. Nh÷ng nhµ m¸y in sinh ra
kho¶ng 30.000 tÊn/n¨m; viÖc tinh chÕ vµ cÊt tr÷ cacbuahydro 45.000 tÊn/n¨m vµ sù ch¸y
kh«ng hÕt ë c¸c lß s−ëi gia dông hay c«ng céng ë ®« thÞ. Nh÷ng chÊt cacbua hydro g©y hËu
qu¶ ®èi víi m«i tr−êng, thuéc vÒ c¸c hîp chÊt cacbua hydro th¬m vµ cacbua hydro th¬m nhiÒu
vßng, bao gåm tÊt c¶ nh÷ng hîp chÊt bay h¬i chøa mét vßng trong ph©n tö (benzen, phenol,
naphtalin...). Cã hai hËu qu¶ ®èi víi m«i tr−êng lµ:
- Nh−ng hËu qu¶ g©y ®éc h¹i (rèi lo¹n di truyÒn, ung th−) ®èi víi ng−êi vµ ®éng vËt.
- Gi÷ vai trß quan träng trong sù h×nh thµnh s−¬ng mï g©y oxy hãa. Nh÷ng chÊt nµy
can thiÖp vµo chuçi ph¶n øng hãa häc dÉn tíi sù t¹o thµnh s−¬ng mï d−íi d¹ng peroxyaxetyl
nitrat (PAN).
Nh÷ng s¶n phÈm kh¸c cña Hãa dÇu: Cïng víi nh÷ng hîp chÊt h÷u c¬ bay h¬i, c¸c s¶n
phÈm dÇu má kh¸c còng cã mét t¸c ®éng quan träng lªn m«i tr−êng. §ã lµ c¸c lo¹i chÊt dÎo,
PCB, c¸c chÊt tÈy röa, c¸c lo¹i thuèc trõ s©u, c¸c lo¹i phenol...
Ta h·y xem xÐt tr−êng hîp c¸c lo¹i thuèc trõ s©u lµm vÝ dô. Thuèc trõ s©u chiÕm mét vÞ trÝ
®éc ®¸o trong sè nh÷ng chÊt g©y « nhiÔm m«i tr−êng. Ng−îc l¹i víi nh÷ng chÊt g©y « nhiÔm
kh¸c nh− thuèc trõ s©u ®−îc con ng−êi sö dông ®Ó diÖt mét sè loµi s©u h¹i. DiÖn tÝch ®Êt bÞ
c¸c lo¹i ho¸ chÊt nµy r¶i lªn trªn tr¸i ®Êt lµ kh¸ lín (ë n−íc Ph¸p 39% l·nh thæ bÞ r¶i).
2.3. Chu tr×nh nit¬ vµ nh÷ng rèi lo¹n vËn hµnh
2.3.1. Sù chuyÓn ho¸ cña Nit¬
KhÝ nit¬ (N2) lµ mét lo¹i khÝ kh«ng mµu, kh«ng mïi, lµ thµnh phÇn cÊu t¹o chñ yÕu
cña khÝ quyÓn, chiÕm tíi 3/4 thÓ tÝch. VÒ phÝa ®Þa quyÓn vµ thuû quyÓn: tÇm quan träng ®Ýnh
tÝnh kh«ng ®¸ng kÓ. Vai trß cña N ë ®©y lu«n lu«n lµ chñ yÕu, bëi v× nã lµ thµnh phÇn cÊu t¹o
c¬ b¶n cña vËt chÊt sèng: c¸c pr«tªin, axit nuclªic,v.v..
Nh÷ng sù trao ®æi phøc t¹p vµ thuËn nghÞch x¶y ra liªn tôc gi÷a thÓ khÝ (N2), thÓ v« c¬ (ion
ammon NH4+, nitrit NO2
- vµ nitrat (NO3-) vµ nh÷ng thÓ h÷u c¬ (protein) ph©n tö lín vµ vi ph©n
tö. Chu tr×nh sinh-®Þa-hãa häc cña N lµ tËp hîp cña nh÷ng sù chuyÓn hãa ®ã.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
30
KhÝ Nit¬ cña khÝ quyÓn chØ cã thÓ bÞ ®ång hãa trùc tiÕp bëi mét sè h¹n chÕ sinh vËt. Do ®ã, sù
can thiÖp cña nh÷ng sinh vËt nµy trong chu tr×nh N lµ c¬ b¶n.
Chu tr×nh ®ã ®−îc ®Æc tr−ng bëi mét sù ph©n biÖt thø bËc rÊt cao. Ho¹t ®éng cña c¸c sinh vËt
chñ yÕu lµ chuyÓn hãa nit¬ khÝ quyÓn thµnh d¹ng NH4+ vµ NO3
-, nh÷ng chÊt nµy ë trong ®Êt sÏ
bÞ thùc vËt (cã diÖp lôc hay kh«ng) hÊp thu vµ sau ®ã sÏ kÕt hîp thµnh N trong c¸c ph©n tö h÷u
c¬ (protein ch¼ng h¹n). §éng vËt kh«ng thÓ tæng hîp, nh−ng ¨n c¸c loµi thùc vËt cã ®¹m h÷u
c¬, chñ yÕu lµ d−íi d¹ng protein.
Qu¸ tr×nh v« c¬ ho¸ c¸c chÊt phÕ th¶i ( d©y chuyÒn cña c¸c nh©n tè ph©n gi¶i): C¸c sinh
vËt chÕt hay kh«ng ®−îc dïng ®Õn (thùc vËt vµ ®éng vËt) vµ c¶ nh÷ng chÊt th¶i cña chóng ®Òu
lµ ®èi t−îng cña mét qu¸ tr×nh phøc t¹p lµm cho nit¬ h÷u c¬ trë l¹i khÝ quyÓn d−íi d¹ng khÝ
N2. Qu¸ tr×nh nµy ®−îc gäi lµ qu¸ tr×nh v« c¬ ho¸.
§«i khi mét l−îng kh«ng nhá N cã thÓ bÞ röa tr«i d−íi d¹ng nitrat hoÆc chÊt h÷u c¬ hoµ tan.
Nh÷ng hîp chÊt ®ã bÞ c¸c dßng s«ng cuèn ®i, ra c¸c ®¹i d−¬ng sÏ bÞ tô l¹i trong líp trÇm tÝch
s©u (sù h×nh thµnh cña c¸c má) vµ mét phÇn bÞ lÊy ®i do nh÷ng d©y chuyÒn thùc phÈm cña
thùc vËt thuû sinh vµ c¸c loµi chim ( tr−êng hîp ph©n bãn gèc ®éng vËt, ph©n ®éng vËt ®· tõ
l©u ®−îc coi lµ nguån ph©n bãn cã ®¹m duy nhÊt).
Qu¸ tr×nh röa tr«i ®ã còng lµ nguån gèc cña qu¸ tr×nh « nhiÔm lµm chóng ta ph¶i quan t©m
nhiÒu trong thêi gian hiÖn t¹i, do qu¸ tr×nh tÝch tô c¸c nitrat, chñ yÕu lµ nitrat trong n−íc dïng
®Ó sinh ho¹t vµ trong mét sè thøc ¨n (®Æc biÖt lµ rau).
2.3.2. Nh÷ng rèi lo¹n chøc n¨ng cña chu tr×nh Ni t¬
Rèi lo¹n do c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm ch−óa ni t¬
Sù rèi lo¹n chÝnh liªn quan trùc tiÕp víi sù t¨ng lªn cña c¸c d¹ng ammon, nitrat vµ
nitrit trong nh÷ng m«i tr−êng thuû sinh, ®Òu ®−îc thÓ hiÖn b»ng nh÷ng rèi lo¹n sinh th¸i x¶y
ra ë n¬i tiÕp nhËn c¸c chÊt ®ã vµ b»ng nh÷ng sù cè ®éc h¹i ®èi víi ng−êi vµ ®éc vËt qua n−íc
uèng. §Çu vµo cña nit¬ ë Ph¸p (Mt/n¨m) ®−îc thÓ hiÖn ë H×nh 2.15.
Sù rèi lo¹n vËn hµnh thø hai kh«ng liªn quan trùc tiÕp víi chu tr×nh trong bé phËn
sèng nh−ng còng kh«ng kÐm phÇn rÊt quan träng. §ã lµ sù n¶y sinh khèi l−îng lín, d−íi d¹ng
khÝ, nh÷ng oxyt nitric (nh÷ng khÝ kiÓu NOx), g¾n liÒn víi qu¸ tr×nh ®èt ch¸y (s−ëi, giao th«ng
b»ng « t« vµ ®−êng kh«ng, s¶n xuÊt n¨ng l−îng, thiªu huû r¸c v.v..) vµ mét sè s¶n xuÊt c«ng
nghiÖp. Trong mäi tr−êng hîp, chÝnh viÖc sö dông kh«ng khÝ (80% lµ N) nh− mét chÊt ®èt
(20% oxy) lµ nguyªn nh©n s¶n sinh ra oxyt nitric ë nhiÖt ®é cao. HiÖn t−îng ®ã tham gia vµo
c¸c trËn m−a axit, s¶n sinh ra c¸c chÊt g©y oxy ho¸ quang ho¸ häc ®éc h¹i vµ lµ mét trong
nh÷ng nguyªn nh©n lµm biÕn mÊt «z«n cña khÝ quyÓn.
1
ChÊt th¶i cña ng−êi 0,25 – 0,3 Mt/n¨m
Tõ khÝ quyÓn 0,5 Mt/n¨m
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
31
2
3
Cè ®Þnh bëi vi khuÈn hä ®Ëu 1,3 Mt/n¨m
4
Ph©n®éng vËt 2,0 Mt/n¨m
5
Ph©n bãn c«ng nghiÖp 2,6 Mt/n¨m
6
V« c¬ ho¸ c¸c chÊt h÷u c¬ trong ®Êt 3,0 Mt/n¨m
Tæng sè : 9,7 Mt/n¨m
H×nh 2.15. §Çu vµo cña nit¬ ë Ph¸p (Mt/n¨m)
Ng−êi ta ®· −íc l−îng ®Çu vµo hµng n¨m cña nit¬ ë Ph¸p, víi nh÷ng con sè (tÝnh b»ng
tÊn/n¨m) sau ®©y:
1. Nh÷ng chÊt th¶i cña ng−êi: 0,25 - 0,3 Mt/n¨m
2. Tõ khÝ quyÓn trë l¹i: 0,5 Mt/n¨m
3. Do thùc vËt cè ®Þnh: 1,3 Mt/n¨m
4. ChÊt th¶i ®éng vËt: 2,0 Mt/n¨m
5. Ph©n bãn c«ng nghiÖp: 2,6 Mt/n¨m
6. V« c¬ ho¸ cña c¸c chÊt h÷u c¬ trong ®Êt: 3,0 Mt/n¨m
Tæng céng: 9,7 Mt/n¨m
Nit¬ chiÕm mét vÞ trÝ quan träng trong sè nh÷ng phÇn tö lµm tèt ®Êt cÇn thiÕt cho sù
t¨ng tr−ëng cña thùc vËt. Nit¬ chiÕm 2% khèi l−îng trong vËt chÊt kh« cña mét c©y, sau khi
®· lo¹i bá nh÷ng phÇn tö cã nguån gèc tõ n−íc v¸ kh«ng khÝ (C: 42%; H: 6%; O: 44%). Ph©n
®¹m lµ lo¹i ph©n ®−îc s¶n xuÊt nhiÒu trong c«ng nghiÖp:
- S¶n l−îng toµn cÇu hµng n¨m ph©n ®¹m, photphat vµ kali: 140 triÖu tÊn (tÝnh b»ng
phÇn tö hiÖu dông), tøc lµ 340 triÖu t©n s¶n phÈm ho¸ häc (nÕu tÝnh c¶ c¸c phô gia vµ
t¹p chÊt kÌm theo).
- S¶n l−îng toµn cÇu hµng n¨m riªng ph©n bãn ®¹m: 80 triÖu tÊn (tÝnh b»ng hµm l−îng
®¹m);
- Nh÷ng lo¹i ph©n ®¹m chÝnh (theo thø tù tÇm quan träng gi¶m dÇn) bao gåm :
Ammnonitrat ( NH4NO3) ; Dung dÞch urª, nitrat ammon; Sunphat ammon -(NH4)2SO4;
Ammoniac d−íi d¹ng dung dÞch láng.
Ho¹t ®éng s¶n xuÊt c«ng nghiÖp c¸c s¶n phÈm cña Ni t¬ g©y hËu qu¶ m«i tr−êng sau:
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
32
- §−a vµo chu tr×nh nit¬ tù nhiªn mét l−îng rÊt lín nitrat vµ c¸c d¹ng s¶n phÈm chøa
nit¬ kh¸c.
- Tiªu thô n¨ng l−îng (kÌm theo lµ g©y « nhiÔm) cña c¸c ®¬n vÞ c«ng nghiÖp kh¸c nhau.
- Tiªu thô, víi tÝnh c¸ch nguyªn liÖu, c¸c s¶n phÈm má nh− khÝ thiªn nhiªn, than, hay
naphta (dÇu má nhÑ).
- Sö dông, kÌm theo lµ t¸i sinh hay hñy bá, c¸c chÊt xóc t¸c, th−êng lµ kim lo¹i.
- S¶n sinh ra c¸c s¶n phÈm phô, ®Æc biÖt lµ n−íc th¶i chøa khÝ nh− oxyt nitric, ®Òu lµ
nh÷ng chÊt g©y « nhiÔm khÝ quyÓn.
- Sö dông mét l−îng n−íc lín, ®Æc biÖt lµ n−íc ®Ó lµm nguéi thiÕt bÞ.
CÇn nhÊn m¹nh r»ng, hiÖn nay chóng ta ®ang cè g¾ng h−íng tíi tèi −u hãa c¸c ph−¬ng
ph¸p s¶n xuÊt (n¨ng l−îng, hiÖu suÊt hãa häc) vµ xö lý « nhiÔm c«ng nghiÖp. §ã lµ c¸i gi¸
ph¶i tr¶ ®èi víi nh÷ng céng ®ång ng−êi muèn thóc ®Èy n¨ng lùc s¶n xuÊt l−¬ng thùc, thùc
phÈm.
Rèi lo¹n do c¸c lo¹i chÊt th¶i cña ®éng vËt: Sù tËp trung ch¨n nu«i, sù t¨ng sè l−îng, sù ph¸t
triÓn nh÷ng ph−¬ng thøc v−ît møc ®Æt ra nh÷ng vÊn ®Ò cho qu¶n lý c¸c chÊt phÕ th¶i cña quÇn
thÓ sóc vËt do cã sù x¶y ra mÊt c©n ®èi gi÷a ch¨n nu«i vµ n«ng nghiÖp, vèn th−êng ®¶m b¶o
rÊt tèt chu tr×nh t¸i t¹o. ThÝ dô nh− nöa ®µn bß ch¨n nu«i ë Ph¸p tËp trung ë vïng Bretagne.
B¶ng 2.1. Ch¨n nu«i (tÝnh b»ng triÖu ®Çu gia sóc)
Toµn n−íc Ph¸p L−u vùc Loire-Bretagne Bretagne
Bß 21,2 10 2,6
Lîn 12,2 8,2 6,2
Gia cÇm 240 157 89
C¸c lo¹i ph©n gia sóc gia cÇm cã gi¸ trÞ hiÓn nhiªn ®èi víi n«ng nghiÖp do chøa hµm l−îng cao nit¬, photphat, vµ kali.
B¶ng 2.2. Gi¸ trÞ ®èi víi n«ng nghiÖp cña ph©n sóc vËt
ChÊt th¶i
Hµm l−îng tÝnh b»ng ®¬n vÞ chÊt cã gi¸ trÞ bãn trong ph©n gia sóc
Nit¬ (N) Photpho (P2O5) Kali (K2O)
Ph©n bß (kg/t) 5,5 3,5 8,0
N−íc ph©n chuång bß (kg/m3) 4,5 2,0 5,5
N−íc ph©n chuång lîn (kh/m3) 5,5 4,5 3,0
Chóng ta ®· thÊy xuÊt hiÖn tõ ®©y nh÷ng sù rèi lo¹n vËn hµnh mét mÆt liªn quan tíi sù
dïng ph©n bãn th©m canh, d−íi d¹ng nitrat, chÊt nµy kh«ng sö dông hÕt trong qu¸ tr×nh sinh
tr−ëng cña thùc vËt vµ do ®ã bÞ ph©n t¸n trong m«i tr−êng n−íc sau khi bÞ röa tr«i vµ mÆt
kh¸c, do sù tÝch tô trong m«i tr−êng thiªn nhiªn nh÷ng l−îng lín chÊt phÕ th¶i h÷u c¬ cã ®¹m
ë n¬i ch¨n nu«i c«ng nghiÖp vµ n¬i n−íc cèng th¶i tõ ®« thÞ thu gom l¹i.
Rèi lo¹n do c¸c lo¹i n−íc th¶i ®« thÞ vµ c«ng nghiÖp : §èi víi n−íc th¶i ®« thÞ, nh− trong
tr−êng hîp ë Ph¸p , ng−êi ta −íc l−îng kho¶ng 51% phÇn g©y « nhiÔm ®−îc thùc chuyÓn ®Õn
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
33
nh÷ng tr¹m lµm s¹ch. NÕu ng−êi ta chÊp nhËn r»ng hiÖu qu¶ toµn bé cña c¸c tr¹m läc lµ 69%
th× tû lÖ n−íc th¶i ®−îc xö lý chØ lµ 35%.
N−íc ®· qua sö dông ë ®« thÞ hay tõ c¸c ngµnh c«ng nghiÖp nh− chÕ biÕn thùc phÈm
mang theo nh÷ng chÊt « nhiÔm ph©n gi¶i ®−îc bëi sinh vËt. Mét trong nh÷ng ®Æc ®iÓm cña c¸c
tr¹m xö lý n−íc th¶i vµ hÇu hÕt nh÷ng ®iÒu kiÖn cña viÖc ho¹t ®éng cña chóng ta chñ yÕu chØ
lo¹i bá « nhiÔm cã cacbon vµ kh«ng ®éng ch¹m tíi nh÷ng hîp chÊt cã ni t¬ vµ photpho cña
chÊt « nhiÔm ph©n gi¶i sinh vËt. §©y chÝnh lµ nguån gèc cña mét qu¸ tr×nh mang ®i mét sè
lín nit¬ vµphotpho ®−a vµo nh÷ng m«i tr−êng thñy sinh.
Nh÷ng sù cè « nhiÔm n−íc mÆt (s«ng, hå...), n−íc d−íi mÆt ®Êt ®Æc biÖt dÔ nhiÔm bÈn
lµ nh÷ng nguån h×nh thµnh nªn nguån dù tr÷ quan träng n−íc sinh ho¹t vµ c¶ n−íc m¹ch ë
s©u. Nh÷ng m¹ch n−íc ngÇm ë s©u mÆc dÇu ®−îc líp ®Þa chÊt che chë, phôc håi mét c¸ch rÊt
chËm vµ do ®ã rÊt nhanh chãng trë nªn kh«ng dïng ®−îc trong tr−êng hîp bÞ « nhiÔm. Nh÷ng
ph¸t th¶i tù nhiªn vµ ph¸t th¶i liªn quan ®Õn ho¹t ®éng cña con ng−êi ®−îc thÓ hiÖn ë B¶ng
2.3.
B¶ng 2.3. Nh÷ng ph¸t th¶i tù nhiªn vµ ph¸t th¶i liªn quan ®Õn ho¹t ®éng cña con ng−êi
Hîp chÊt C¸c ph¸t th¶i thiªn nhiªn
trªn thÕ giíi (triÖu tÊn/n¨m)
Nh÷ng ph¸t th¶i liªn quan ®Õn ho¹t
®éng cña ng−êi (triÖu tÊn/n¨m)
Dioxyt l−u huúnh (SO2) 50-130 100
oxyt nit¬ (NOx) 3-25 20-50
Dioxyt cacbon (CO2) 200.000 5.500
Metan (CH4) 180 360
Ch× (Pb) 0,019 0,33
Mét ®Æc tr−ng cña c¸c chÊt th¶i ®ã lµ cã nhiÒu ph¶n øng lÉn nhau vµ víi c¸c thµnh
phÇn cña kh«ng khÝ (oxy) vµ d−íi t¸c dông cña tia mÆt trêi.
Nh÷ng sù rèi lo¹n sinh ra cho nh÷ng chu tr×nh thiªn nhiªn do c¸c « nhiÔm ®ã cã thÓ
thÊy ë quy m« kh¸c nhau trong kh«ng gian (®Þa ph−¬ng, vïng, toµn cÇu) vµ trong khu«n khæ
thêi gian kh¸c nhau (giê, ngµy, n¨m). §iÒu ®ã gi¶i thÝch sù lÉn lén th−êng x¶y ra trong viÖc
x¸c ®Þnh c¸c rñi ro.
2.3.C¸c chu tr×nh kh¸c:
Chu tr×nh l−u huúnh ( H×nh 2.16) : Trong chu tr×nh nµy, c¸c hîp chÊt h÷u c¬ chøa l−u huúnh
®−îc chuyÓn ho¸ th«ng qua qu¸ tr×nh lªn men sulfuahydric víi sù tham gia cña c¸c vi sinh vËt
yÕm khÝ.
C¸c vi khuÈn hiÕu khÝ tham gia vµo qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ H2S ®Ó t¹o ra l−u huúnh vµ sau ®ã lµ
ph¶n øng a xid sunfuaric.
H2S + 3 O2 H2O + 2S
2 S + 3 O2 + H2O 2 H2SO4
Trong m«i tr−êng yÕm khÝ, c¸c vi sinh vËt chuyÓn ho¸ a xid sunfuaric thµnh sulfuahydro:
2 H2SO4 + 4 H2 H2S + 4 H2O
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
34
Mét sè loµi vi sinh vËt khö sulfit g©y hiÖn t−îng ¨n mßn trong c¸c èng dÉn n−íc b»ng bª r«ng
hoÆc èng gang.
khÝ quyÓn
qu¸ tr×nh khö H2S
Ph©n, H2SO3 --
N−íc th¶i
O xy ho¸
KÕt tña
sunfua
H×nh 2.16. Chu tr×nh l−u huúnh
C¸c vi khuÈn sunfat mµu hång tÝa hoÆc mµu xanh tham gia vµo c¸c ph¶n øng quang hîp ®Ó
t¹o ra l−u huúnh ph©n tö:
( quang n¨ng)
H2S + CO2 ( CH2O) * + H2O + 2S
L−u huúnh s¶n sinh ra ®−îc tr÷ trong tÕ bµo vi khuÈn hoÆc ®−îc bµi tiÕt ra bªn ngoµi tuú theo
tõng lo¹i vµ cuèi cïng ®−îc chuyÓn ho¸ thµnh a xid sunfuaric :
( quang n¨ng)
3 S + 3 CO2 + 5 H2O 3 (CH2O) + 2H2 SO4
Trong ph¶n øng chuyÓn ho¸ (CH2O) lµ ký hiÖu chÊt høu c¬ ®· ®−îc tæng hîp thµnh.
SO4 --
SO --
S
§éng vËt, thùc vËt
c¸c nguån dÞ d−ìng sunfat
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng
35
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
35
Ch−¬ng 3
« nhiÔm m«i tr−êng – t¸c ®éng cña « nhiÔm
3.1. B¶n chÊt cña « nhiÔm
Tr−íc khi loµi ng−êi xuÊt hiÖn, m«i tr−êng trªn qu¶ ®Êt hoµn toµn lµ m«i tr−êng
nguyªn thuû, chØ cã biÓn xanh, tuyÕt tr¾ng, rõng nguyªn thuû xanh t−¬i mµ kh«ng cã ®« thÞ,
kh«ng cã nhµ m¸y, hÇm má, « t«..
Tõ khi con ng−êi xuÊt hiÖn, qu¸ tr×nh sinh ho¹t vµ s¶n xuÊt cña con ng−êi ®· g©y nªn
« nhiÔm m«i tr−êng. Nh− ®· tr×nh bµy ë nh÷ng ch−¬ng tr−íc, b¶n chÊt cña « nhiÔm lµ sù rèi
lo¹n vËn hµnh mang tÝnh tiªu cùc trong c¸c chu tr×nh tù nhiªn, mµ ng−êi ta cã thÓ nhËn ra vµ
®o l−êng ®−îc ®· quan s¸t thÊy ë møc ®é kh¸c nhau.
ChÊt th¶i ( Theo LuËt BVMT) lµ lo¹i vËt chÊt ®−îc lo¹i ra trong sinh ho¹t, tõ qu¸ tr×nh
s¶n xuÊt, hoÆc tõ c¸c ho¹t ®éng kh¸c. ChÊt th¶i cã thÓ ë d¹ng r¾n, d¹ng láng hoÆc ë d¹ng kh¸c.
§Æc ®iÓm cña vÊn ®Ò chÊt th¶i ®−îc ®Æt vµo ®iÓm giao nhau cña nh÷ng quan t©m lín
trong x· héi cña chóng ta:
- Sù nhËn biÕt vÒ mét hµnh tinh qu¶ ®Êt víi nh÷ng tµi nguyªn kho¸ng s¶n vµ n¨ng
l−îng kh«ng t¸i t¹o ®−îc, cã s½n víi sè l−îng cã h¹n.
- Sù xuÊt hiÖn nh÷ng bÊt tr¾c cã thÓ xÈy ra cho m«i tr−êng tù nhiªn vµ cã khi cho
søc kháe cña con ng−êi do sù ph©n t¸n kh«ng kiÓm so¸t ®−îc cña nh÷ng chÊt ®éc
h¹i ®ßi hái ph¶i gia t¨ng sù lµm chñ ®èi víi nh÷ng chÊt th¶i ®ã.
- Sù chuyÓn biÕn nh÷ng quy luËt kinh tÕ ®ang ®iÒu khiÓn c¸c ho¹t ®éng cña chóng
ta, c¸i ®ã ®Æt ra vÊn ®Ò tÕ nhÞ lµ tÝnh ®Õn chi phÝ qu¶n lý c¸c chÊt th¶i.
- G¸nh nÆng gia t¨ng cña quy chÕ dÉn ®Õn nh÷ng rµng buéc vµ m©u thuÉn cµng
nhiÒu g©y khã kh¨n cho viÖc qu¶n lý.
- Cuèi cïng lµ vÒ ph−¬ng diÖn kü thuËt th× dÔ hiÓu r»ng tÊt c¶ c¸c ngµnh khoa häc
(hãa, sinh, nhiÖt ®éng, ®Þa chÊt, c¬ häc, sinh th¸i, vËt lý) lµ nh÷ng chuyªn ngµnh
cÇn thiÕt ®Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò ®ã, ®iÒu ®ã gi¶i thÝch vÒ sù khã kh¨n ®Ó ®−a ra ®−îc
mét c¸ch tiÕp cËn ®¬n gi¶n vµ Ýt nhiÒu triÖt ®Ó vÒ nh÷ng c«ng cô ®Ó qu¶n lý chÊt
th¶i.
Nh×n chung, « nhiÔm m«i tr−êng phÇn lín do nh÷ng ho¹t ®éng kinh tÕ kh«ng hîp lý
cña con ng−êi g©y nªn nh−ng còng cã nh÷ng « nhiÔm do ho¹t ®éng cña tù nhiªn t¹o thµnh.
Hëu qu¶ cña « nhiÔm nµy thËm chÝ cßn nghiªm träng h¬n, ph¹m vi ¶nh h−ëng to lín h¬n so
víi « nhiÔm do ho¹t ®éng cña con ng−êi vµ kh«ng thÓ tr¸nh khái. ThÝ dô ®iÓn h×nh lµ nói löa
phun ra nh−òng dßng phón th¹ch nãng ch¶y cao hµng tr¨m mÐt víi hµm l−îng khÝ sunfuar¬
rÊt nhiÒu g©y nªn sù « nhiÔm trªn mét vµnh ®ai réng lín , thËm chÝ lµm biÕn ®æi khÝ hËu côc
bé.
¤ nhiÔm m«i tr−êng cã nhiÒu d¹ng, bao gåm « nhiÔm kh«ng khÝ, « nhiÔm nguån
n−íc, « nhiÔm ®Êt, « nhiÔm tiÕng ån..víi c¸c nguån g©y « nhiÔm mang tÝnh ®a d¹ng vµ lu«n
lu«n biÕn ®æi.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
36
Nguån n−íc ®−îc coi lµ « nhiÔm khi thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt lý ho¸ sinh häc cña n−íc bÞ thay
®æi, kh«ng b¶o ®¶m chÊt l−îng cña nguån cung cÊp vµ c¸c yªu cÇu kh¸c
M«i tr−êng kh«ng khÝ bÞ coi lµ « nhiÔm khi c¸c thµnh phÇn bÞ biÕn ®æi kh¸c víi tr¹ng th¸i
b×nh th−êng. ChÊt g©y « nhiÔm lµ chÊt cã trong khÝ quyÓn ë nång ®é cao h¬n nång ®é b×nh
th−êng cña nã trong kh«ng khÝ hoÆc chÊt ®ã th−êng kh«ng cã trong kh«ng khÝ.
Sù « nhiÔm kh«ng khÝ lµ kÕt qu¶ cña viÖc th¶i ra c¸c khÝ, h¬i, giät vµ c¸c l−îng khÝ
kh¸c cã nång ®é v−ît qu¸ thµnh phÇn b×nh th−êng trong kh«ng khÝ g©y nªn c¸c t¸c ®éng cã
h¹i hoÆc g©y sù khã chÞu (do mïi, do bôi, ...).
§Êt bÞ coi lµ « nhiÔm khi sù t¨ng nång ®é chÊt ®¹t tíi nång ®é cã kh¶ n¨ng lµm xuÊt hiÖn
nh÷ng t¸c ®éng bÊt lîi ®Õn nh÷ng chøc n¨ng ®· ®Þnh cña ®Êt ®Én ®Õn sù huû ho¹i cña hÖ sinh
th¸i ®Êt .
TiÕng ån nãi chung lµ nh÷ng ©m thanh g©y khã chÞu, quÊy rÇy sù lµm viÖc vµ nghØ ng¬i cña
con ng−êi. TiÕng ån lµ mét yÕu tè tù nhiªn nh−ng còng lµ s¶n phÈm cña nÒn v¨n minh kü
thuËt. Khi tiÕng ån lan truyÒn trong kh«ng khÝ, chuyÓn ®éng ©m thanh cña c¸c ph©n tö khÝ
g©y ra nh÷ng biÕn ®æi nhá vÒ ¸p suÊt kh«ng khÝ mµ ng−êi ta biÓu hiÖn b»ng ¸p suÊt ©m, c−êng
®é ©m. HiÖn nay, ng−êi ta coi tiÕng ån nh− lµ mét chØ sè « nhiÔm m«i tr−êng trong thµnh phè.
3.2. CÊc nguån g©y « nhiÔm vµ c¸c chÊt g©y « nhiÔm
C¸c nguån g©y « nhiÔm chñ yÕu bao gåm:
- Tõ ho¹t ®éng sinh ho¹t;
- Tõ ho¹t ®éng s¶n xuÊt c«ng nghiÖp;
- Tõ c¸c ho¹t ®éng th−¬ng m¹i;
- Tõ c¸c ho¹t ®éng giao th«ng ®i l¹i;
- Tõ c¸c hiÖn t−îng tù nhiªn
Trong ph¹m vi cña gi¸o tr×nh nµy chóng ta tËp trung vµo c¸c « nhiÔm g©y ra do rèi lo¹n vËn
hµnh cña c¸c chu tr×nh sinh ®Þa hãa mµ ®iÓn h×nh lµ chu tr×nh carbon vµ ni t¬.
¤ nhiÔm g©y ra tõ ho¹t ®éng c«ng nghiÖp ho¸ dÇu : Hãa dÇu ®· tr¶i qua mét qu¸ tr×nh ph¸t
triÓn cùc kú nhanh tõ nh÷ng n¨m 1960 vµ ®· cho phÐp ngµnh hãa häc ®−a ra ®−îc mét lo¹t
nh÷ng s¶n phÈm míi (chÊt dÎo, dung m«i, chÊt mµu, thuèc trõ s©u, keo dÝnh, vecni...). S¶n
xuÊt, sö dông, th¶i bá tÊt c¶ nh÷ng hîp chÊt nµy ®Òu g©y « nhiÔm hoÆc cho ®Êt, hoÆc cho m«i
tr−êng n−íc, vµ kh«ng khÝ còng nh− cho ®éng, thùc vËt.
Nh÷ng hîp chÊt h÷u c¬ bay h¬i lµ nh÷ng chÊt g©y « nhiÔm thu hót sù chó ý cña nhµ lËp ph¸p.
C¸c chÊt nµy ®−îc dïng chñ yÕu lµm nhiªn liÖu, dung m«i hßa tan c¸c s¶n phÈm ®Ó khuyÕch
t¸n ra m«i tr−êng (nh− trong c«ng viÖc in) nh÷ng chÊt dÉn xuÊt cacbua hydro.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
37
Nh÷ng chÊt cacbua hydro g©y hËu qu¶ ®èi víi m«i tr−êng, thuéc vÒ c¸c hîp chÊt cacbua
hydro th¬m vµ cacbua hydro th¬m nhiÒu vßng, bao gåm tÊt c¶ nh÷ng hîp chÊt bay h¬i chøa
mét vßng trong ph©n tö (benzen, phenol, naphtalin...).
Cïng víi nh÷ng hîp chÊt h÷u c¬ bay h¬i, c¸c s¶n phÈm dÇu má kh¸c còng cã mét t¸c
®éng quan träng lªn m«i tr−êng. §ã lµ c¸c lo¹i chÊt dÎo, PCB, c¸c chÊt tÈy röa, c¸c lo¹i thuèc
trõ s©u, c¸c lo¹i phenol...
Ta h·y xem xÐt tr−êng hîp c¸c lo¹i thuèc trõ s©u lµm vÝ dô. Thuèc trõ s©u chiÕm mét
vÞ trÝ ®éc ®¸o trong sè nh÷ng chÊt g©y « nhiÔm m«i tr−êng. Ng−îc l¹i víi nh÷ng chÊt g©y «
nhiÔm kh¸c, thuèc trõ s©u ®−îc ng−êi ta tù nguyÖn ph©n t¸n ra trong m«i tr−êng tù nhiªn ®Ó
diÖt mét sè loµi s©u h¹i. Ng−êi ta ph©n ra 3 lo¹i sau ®©y:
a) C¸c lo¹i thuèc trõ s©u. Bao gåm chñ yÕu:
- C¸c hîp chÊt clor h÷u c¬ ®−îc ®iÒu chÕ b»ng c¸ch clor ho¸ c¸c ph©n tö vßng th¬m
hoÆc c¸c ph©n tö dÞ vßng (DDT, lindan). Nh÷ng chÊt nµy kh«ng tan trong n−íc vµ
bÒn tíi 10 n¨m.
- C¸c hîp chÊt photpho h÷u c¬ lµ nh÷ng este cña r−îu vµ axit ortho photphoric
(paration, malation) nhanh chãng bÞ ph©n gi¶i sinh vËt trong n−íc.
- Nh÷ng cacbonat lµ nh÷ng este cña axit N-metyl cacbamic. Nh÷ng lo¹i nµy Ýt ®éc
h¹i ®èi víi c¸c ®éng vËt m¸u nãng.
b) Nh÷ng lo¹i thuèc trõ nÊm: Th«ng dông nhÊt lµ nh÷ng lo¹i thuèc trõ nÊm thuû ng©n h÷u
c¬. Chóng ®−îc dïng phèi hîp víi thuèc trõ s©u clor h÷u c¬ ®Ó b¶o qu¶n h¹t gièng.
c) Nh÷ng lo¹i thuèc trõ cá. Nh÷ng lo¹i chÝnh lµ:
- C¸c dÉn xuÊt cña axit phenoxy axetic.
- C¸c triazin
- C¸c lo¹i urª ®· bÞ thÕ,v.v..
- C¸c lo¹i thuèc trõ s©u thÓ hiÖn nh÷ng t¸c ®éng kh¸c nhau lªn m«i tr−êng:
- Nh÷ng t¸c dông ®éc h¹i trùc tiÕp ®èi víi c¸c loµi ®éng vËt vµ thùc vËt.
- §Çu ®éc gi¸n tiÕp d©y truyÒn dinh d−ìng, ®Æc biÖt lµ c¸c loµi chim ¨n s©u vµ thuû
s¶n.
- Lµm gi¶m tiÒm n¨ng sinh vËt cña nh÷ng lo¹i bÞ nhiÔm thuèc.
- Lµm biÕn mÊt nhiÒu loµi vµ nh− vËy lµm mÊt c©n b»ng cña c¸c quÇn thÓ ®ång thêi
lµm t¨ng nhanh chãng nhiÒu loµi do mÊt kÎ s¨n chóng lµm måi.
Mét cè g¾ng quan träng ®ang ®−îc thùc hiÖn tõng b−íc ®Ó söa l¹i nh÷ng hËu qu¶ ®ã:
- §−a ra nh÷ng lo¹i Ýt ®éc h¹i h¬n.
- Ph¸t triÓn ®Êu tranh sinh häc.
- Lµm t¨ng søc ®Ò kh¸ng cña c©y trång.
- Tèi −u ho¸ viÖc øng dông c¸c lo¹i thuèc,v.v..
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
38
Mét viÖc còng cÇn ph¶i ®−îc thùc hiÖn trong kÕ ho¹ch qu¶n lý c¸c chÊt th¶i lµ viÖc huû bá
nh÷ng kho dù tr÷ lín thuèc trõ s©u thu håi tõ thÞ tr−êngvµ nh−ng bao b× bÈn v× thuèc còng ®Æt
ra nh÷ng vÊn ®Ò nghiªm träng ch−a nãi tíi nh÷ng s¶n phÈm phô cña c«ng nghiÖp s¶n xuÊt
thuèc trõ s©u. Chóng ta míi chØ nhÊn m¹nh ë ®©y ®Õn c¸c lo¹i thuèc trõ s©u tæng hîp. Cßn
nh÷ng nguån thuèckh¸c vÉn ®−îc sö dông: v« c¬ (l−u huúnh, sunphat ®ång, s¾t, arsenic) hay
nh÷ng chÊt h÷u c¬ tù nhiªn (nicotin, rotenon...). Tæng céng, kho¶ng 31 triÖu ha trång trät ®·
nhËn hµng n¨m:
- 100.000 tÊn chÊt h÷u c¬ tæng hîp.
- 60.000 tÊn l−u huúnh.
- 7500 tÊn ®ång; th«ng qua h¬n 500 chÕ phÈm th−¬ng m¹i.
Kh¶ n¨ng g©y « nhiÔm cña c¸c lo¹i thuèc trõ s©u ®−îc thÓ hiÖn ë H×nh 3.1.
¤ nhiÔm g©y ra tõ ho¹t ®éng khai th¸c má vµ s¶n xuÊt vËt liÖu x©y dùng :Theo C.
Guillemin, Futurible, no20, feirier 1979), mçi ®Çu ng−êi trªn hµnh tinh, mçi n¨m khai th¸c 8
tÊn vËt liÖu tõ ®Êt, trong ®ã:
- 2,5 tÊn b·i th¶i má than.
- 3,3 tÊn vËt liÖu x©y dùng.
- 1,7 tÊn nhiªn liÖu má.
- 150kg kim lo¹i.
- 150kg quÆng phi kim.
Trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng, c¸c chÊt « nhiÔm kh«ng khÝ ph¸t ra bao gåm c¸c lo¹i bôi ;
c¸c lo¹i khÝ th¶i tõ qu¸ tr×nh ®èt ch¸y lµ SO2, NO2, CO, CO2 vµ chÊt th¶i h÷u c¬.
C¸c nhµ m¸y ®iÖn, c¸c nhµ m¸y hãa chÊt, nhµ m¸y ®iÖn nguyªn tö ph¸t ra c¸c chÊt phãng x¹.
Nguån chñ yÕu do sù ®èt than. C¸c h¹t bôi tõ qu¸ tr×nh ®èt than bao gåm sè l−îng lín lµ c¸c
bon, silicat (SiO2) nh«m (Al2O3) vµ Fe2O3 hoÆc Fe3O2 ®−îc ph¸t ra d−íi d¹ng tro bay. C¸c
chÊt khÝ ®ång thêi còng ®−îc bèc ra tõ qu¸ tr×nh ®èt than. C¸c yÕu tè (thµnh phÇn khÝ x¶)
®−îc tr×nh bµy ë B¶ng 3.1.
B¶ng 3.1. C¸c thµnh phÇn khÝ x¶
Nguån x¶ ChÊt « nhiÔm
Tõ nhµ m¸y ®iÖn (kg/tÊn than ®èt)
Tõ c¸c ngµnh CN kh¸c (kg/tÊn than ®èt)
HCHO 0,023 0,023
CO 0,23 1,38
CH4 0,1 0,46
NO2 9,1 9,1
SO2 34,5 34,5
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
39
H×nh 3.1. Kh¶ n¨ng g©y « nhiÔm cña c¸c lo¹i thuèc trõ s©u
Thuèc
b¶o vÖ thùc vËt
PhÕ liÖu s¶n xuÊt
Bao b× bÞ nhiÔm bÈn
Sù « nhiÔm qua d©y chuyÒn thùc phÈm
Bay h¬i
Tån d− trong thùc vËt ®−îc
tiªu thô
Sù nhiÔm bÈn qua chuçi thøc ¨n
Sù mÊt c©n b»ng QuÇn thÓ c«n trïng
Tr«i theo dßng n−íc
- Sù hÊp phô vµ hÊp thô trªn ®Êt
- Sù ph©n huû sinh häc/ho¸ häc
- Lan truyÒn d−íi t¸c dông cña n−íc
« nhiÔm nguån
n−íc ngÇm
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
40
¤ nhiÔm g©y ra tõ c¸c ho¹t ®éng giao th«ng: Kh«ng khÝ bÞ do c¸c ho¹t ®éng cña ®éng c¬
« t«, ngoµi Oxyt c¸cbon vµ hîp chÊt cña ch× ra cßn cã c¸c khÝ kh¸c nh− Hydrocacbon vµ
Oxinit¬. C¸c chÊt khÝ nµy d−íi t¸c dông cña n¨ng l−îng mÆt trêi, t¹o nªn nh÷ng chÊt g©y
thµnh s−¬ng mï, kÝch thÝch m¾t, lµm tæn h¹i c©y cèi.
§éng c¬ « t« cßn sinh ra nh÷ng chÊt cã thÓ g©y ung th− thùc nghiÖm trªn ®éng vËt.
L−îng khÝ x¶ ra do c¸c ph−¬ng tiÖn « t« nh− sau:
Lo¹i khÝ th¶i L−îng chÊt th¶i
(kg/ngµy ch¹y xe)
HCHO 0,698 x 10-3
CO 58 x 10-3
CO2 5 x x 10-3
NO2 2.9 x x 10-3
SO2 0.2 x x 10-3
H¹t 0.3 x x 10-3
¤ nhiÔm g©y ra tõ c¸c ho¹t ®éng ®un nÊu vµ s−ëi: Sù nhiÔm bÈn kh«ng khÝ tõ c¸c lß ®èt
trong nhµ lµ h×nh thøc sím nhÊt g©y nhiÔm bÈn mÆc dï t¸c ®éng c¸c h¹i cña nã kh«ng nhiÒu. C¸c chÊt khÝ th¶i x¶ ra tõ ®un nÊu vµ s−ëi bao gåm :
Aldehyt (HCHO) 0,005 lb/tÊn than ®èt = 0,002 kg/tÊn than ®èt.
CO 50 1b/tÊn = 22,7 kg/tÊn than ®èt. CH4 10 = 4,54 kg/tÊn than ®èt.
NO2 8 = 3,63 kg/tÊn than ®èt. SO2 76 = 34,5 kg/tÊn than ®èt.
C¸c chÊt khÝ g©y « nhiÔm : Nh÷ng sù ph¸t th¶i khÝ kh¸c nhau gãp phÇn vµo viÖc lµm «
nhiÔm khÝ quyÓn ë quy m« ®Þa ph−¬ng (s−¬ng mï oxy hãa, m−a axit...) còng nh− toµn cÇu
(hiÖu øng nhµ kÝnh, lç thñng tÇng oz«n...).
Nh÷ng lo¹i khÝ nµy chñ yÕu g©y ra sù rèi lo¹n chøc n¨ng cña chu tr×nh cacbon vµ chu tr×nh ni
t¬ . Chu tr×nh cacbon bÞ liªn lôy trong sù ph¸t th¶i cña c¸c hîp chÊt h÷u c¬ bay h¬i , cña CFC,
oxyt cacbon (CO), dioxyt cacbon (CO2), metan (CH4) vµ dioxyt l−u huúnh (SO2) (s¶n phÈm
cña qu¸ tr×nh ch¸y cacbua hydro).
KhÝ monoxyt cacbon (CO): KhÝ CO ®−îc sinh ra mét c¸ch tù nhiªn do c¸c nguån kh¸c nhau
sinh vËt hay phi sinh vËt: nói löa, qu¸ tr×nh oxy hãa cña c¸cpecten thùc vËt, t¶o biÓn... S¶n
sinh ra CO do ho¹t ®éng cña con ng−êi chñ yÕu lµ ch¸y rõng vµ sö dông nhiªn liÖu má
CO, trong kh«ng khÝ víi nång ®é nhá (tõ 0,1 ®Õn 0,2 ppm), t¨ng lªn ë nh÷ng vïng ®« thÞ cã
l−îng xe « t« lín l−u hµnh (tíi 20-100 ppm). Ng−êi ta kh«ng nhËn thÊy cã sù gia t¨ng hµm
l−îng CO trªn toµn cÇu theo thêi gian, chñ yÕu lµ do nh÷ng c¬ chÕ sinh-®Þa-hãa lµm chuyÓn
hãa thµnh nh÷ng hîp chÊt kh¸c:
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
41
- CH4 vµ CO2 d−íi t¸c dông cña mét sè vi khuÈn.
- CO2 vµ H2 trong tÇng b×nh l−u cña khÝ quyÓn do ph¶n øng cña c¸c gèc tù do:
CO + OH- CO2 + 1/2 H2
CO cã t¸c dông ®éc h¹i ®èi víi nh÷ng ®éng vËt m¸u nãng vµ ng−êi. Oxyt cacbon kÕt hîp víi
nh÷ng hång huyÕt cÇu t¹o thµnh cacboxyhemoglobin, chÊt nµy kh«ng cã cè ®Þnh oxy n÷a. ë
ng−êi, 6400 ppm CO g©y ra c¸i chÕt trong 1/4 giê. Mét nguyªn nh©n g©y ra chÕt ng−êi cùc
m¹nh l¹i cã thÓ x¶y ra do sù ®èt ch¸y kh«ng hoµn toµn trong ®êi sèng hµng ngµy. Còng may
m¾n lµ nh÷ng viÖc do cßn ng−êi g©y ra kh«ng dÉn tíi sù tÝch tô CO trong khÝ quyÓn.
Dioxyt cacbon (CO2) : Sù ph¸t th¶i CO2, nãi mét c¸ch c«ng b»ng, kh«ng ®−a l¹i hËu qu¶ lµm
rèi lo¹n vËn hµnh cña chu tr×nh cacbon. Ng−îc l¹i víi monoxyt cacbon, ph©n tö CO2 kh«ng
®éc h¹i vµ nh÷ng vÊn ®Ò do chÊt ®ã ®Æt ra cã nguån gèc ë viÖc kh¬i dËy nguån cacbon hãa
th¹ch, ë sù khai th¸c bõa b·i nh÷ng nhiªn liÖu má, Thªm vµo ®ã lµ viÖc ph¸ rõng vµ ®èt ch¸y
sinh khèi.
Sù t¨ng gÊp ®«i hµm l−îng CO2 trong khÝ quyÓn ®−îc coi nh− bÊt kh¶ kh¸ng trong thÕ kû 21
so víi håi ®Çu thÕ kû nµy (300 ppm). KhÝ CO2, mÆt kh¸c, lµ mét chØ tiªu ®Æc tr−ng cña møc
sèng c¸c céng ®ång c− d©n, v× vËy biÖn ph¸p lµm ph¸t th¶i khÝ CO2 trªn toµn cÇu ph¶i tÕ nhÞ,
trong t×nh thÕ lµ mét bé phËn lín cña thÕ giíi lµ c¸c n−íc ®ang ph¸t triÓn hoÆc rÊt chËm ph¸t
triÓn.
Sù ph¸t triÓn khÝ th¶i CO2, ®−îc biÓu thÞ b»ng tÊn cacbon trªn ®Çu ng−êi trong mét n¨m, ë
Hoa Kú lµ 5,2. ë c¸c n−íc trong céng ®ång Ch©u ¢u lµ 2,3 (riªng ë Ph¸p lµ 1,8). Con sè trung
b×nh cho c¸c n−íc ®ang ph¸t triÓn lµ 0,4. Cho thÊy sù kh¸c biÖt vÒ mÆt kinh tÕ gi÷a c¸c n−íc.
Sù t¨ng lªn cña CO2 trong khÝ quyÓn hÇu nh− lµ mét thùc tÕ mÆc dÇu cã sù lªn xuèng liªn tôc
trong tiÕn tr×nh biÕn ®æi. Vai trß ®iÒu tiÕt cña c¸c ®¹i d−¬ng hoÆc sù t¨ng tr−ëng cña thùc vËt
ph¶i ®−îc kh¼ng ®Þnh. VÊn ®Ò kh«ng chØ cÇn quan t©m tíi b¶o tån nh÷ng nguån tµi nguyªn
má mét c¸ch kh«n ngoan h¬n mµ kh«ng ¸p dông biÖn ph¸p qu¶n lý tiÕt kiÖm h¬n hÖ thèng
n¨ng l−îng.
Nh÷ng sù ®¸nh gi¸ th−êng xuyªn cho thÊy ë thêi ®¹i tiÒn c«ng nghiÖp cã mét dßng trao ®æi
hµng n¨m gi÷a bÇu khÝ quyÓn vµ sinh khèi cña lôc ®Þa lµ 60 GT (1 gigat«n t−¬ng øng víi 109
tÊn). Dßng trao ®æi ®ã gi÷ c©n b»ng gi÷a qu¸ tr×nh quang hîp ®Ó lµm giµu thªm sinh khèi vµ
qu¸ tr×nh nh¶ oxy ®Ó lµm giµubÇu khÝ quyÓn.
Do nh÷ng ho¹t ®éng n¨ng l−îng vµ c«ng nghiÖp, ng−êi ta −íc l−îng r»ng dßng trao ®æi víi
l−îng 60 Gt vÒ phÝa khÝ quyÓn ®−îc bæ sung hµng n¨m kho¶ng 8 Gt (6 Gt do tiªu dïn hiªn
liÖu má vµ 2 Gt do mÊt rõng), cßn qu¸ tr×nh quang hîp lu«n ë møc ®é chØ tiªu thô 60 Gt.
T¸c dông cña nh©n tè ®iÒu hoµ do c¸c ®¹i d−¬ng n¾m gi÷ vai trß chØ cã thÓ ph¸t huy ®−îc ë
møc 4 tÊn trong 1 n¨m, ®iÒu ®ã dÉn tíi lµ kho¶ng 4 Gt ®−îc ph¸t th¶i vµo khÝ quyÓn. Nh− vËy
bÇu khÝ quyÓn sÏ chøa 735 Gt CO2. Con sè nµy ph¶i ®−îc xem xÐt mét c¸ch cÈn thËn, ®Æc biÖt
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
42
lµ vÒ kh¶ n¨ng ®iÒu hoµ cña ®¹i d−¬ng, mÆc dï ®· mÊt c«ng nghiªn cøu nhiÒu vµ vÉn cßn hiÓu
biÕt rÊt Ýt.
KhÝ Mªtan: KhÝ nµy ®−îc sinh ra mét c¸ch tù nhiªn do sù lªn men kþ khÝ trong ®Êt, trong
nh÷ng c¸nh ®ång lÊy n−íc ngät vµ n−íc mÆn. Khi ®ã còng cßn lµ do dßng khÝ tho¸t ra khái
c¸c má cacbua hydro. Trong thêi ®¹i cña chóng ta, nh÷ng nguyªn nh©n nh©n t¸c ®Æc biÖt
nhiÒu, ®ã lµ:
- Sù ph¸t triÓn cña trång c©y n«ng nghiÖp vµ ch¨n nu«i (sù lªn men trong nh÷ng
chuång ph©n cña ®éng vËt nhai l¹i t¹o ra l¹i t¹o ra mét nguån quan träng khÝ
metan).
- Sù thÊt tho¸t khÝ metan trong c¸c má cacbua hydro (30 triÖu tÊn/n¨m).
- KhÝ metan ®−îc s¶n sinh ra bëi r¸c th¶i sinh ho¹t (vµ tõ nh÷ng phÕ liÖu lªn
men ®−îc) ®−îc chøa trong nh÷ng n¬i thiÕu kh«ng khÝ.
- Nh÷ng con sè liªn quan ®Õn khÝ metan rÊt dao ®éng. Ta cã thÓ ghi nhËn lµm
chØ sè c¸c gi¸ trÞ sau ®©y trªn b×nh diÖn toµn cÇu.
- Ruéng lóa (70 triÖu tÊn/n¨m).
- Gia sóc (75 triÖu tÊn/n¨m).
- ThÊt tho¸t trong qu¸ tr×nh khai th¸c nhiªn liÖu (50 triÖu tÊn/n¨m).
- Do sinh khèi thùc vËt (10 triÖu tÊn/n¨m).
KhÝ nµy còng gièng nh− CO2, kh«ng ®éc h¹i, nh÷ng chóng tham gia mét c¸ch tÝch cùc
vµo viÖc g©y ra hiÖu øng nhµ kÝnh.
C¸c hîp chÊt oxyt nit¬: Tªn gäi oxyt nit¬ ®−îc dïng cho c¸c hîp chÊt lµ Oxyt nit¬ (NO);
Dioxyt nit¬ (NO2 ) vµ Oxyt nitric (N2O ).
C¸c NOx ®−îc s¶n sinh ra trong nh÷ng ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é cao (s−ëi, c«ng nghiÖp, s¶n xuÊt
n¨ng l−îng...) vµ hÇu hÕt lµ trong c¸c ®éngc ¬ næ (diesel, x¨ng). Ng−êi ta thÊy r»ng khÝ th¶i
®éng c¬ næ rÊt giµu khÝ NO, nh−ng khÝ nµy chuyÓn hãa thµnh NO2 trong qu¸ tr×nh bÞ hßa
lo·ng trong kh«ng khÝ:
2NO + O2 2NO2
Oxyt nitric (N2O) lµ lo¹i khÝ cã nit¬ nhiÒu nhÊt trong khÝ quyÓn khi kh«ng bÞ « nhiÔm
(0,25ppm). KhÝ nµy chØ dãng mét vai trß rÊt yÕu trong viÖc lµm « nhiÔm bÇu khÝ quyÓn tr¸i
víi c¸c d¹ng khÝ kh¸c. HiÖn t−îng cã ý nghÜa trong c¸c d¹ng ph¸t th¶i lµ nh÷ng ph¸t th¶i cã
liªn quan ®Õn c¸c ho¹t ®éng cña con ng−êi, sè l−îng còng lín nh− c¸c ph¸t th¶i tù nhiªn (ho¹t
®éng cña sinh vËt, nói löa, xãi mßn giã).
C¸c chÊt g©y « nhiÔm m«i tr−êng n−íc : Nguån n−íc ®−îc coi lµ « nhiÔm khi thµnh phÇn
vµ tÝnh chÊt lý ho¸ sinh häc cña n−íc bÞ thay ®æi, kh«ng b¶o ®¶m chÊt l−îng cña nguån cung cÊp vµ c¸c yªu cÇu sö dông kh¸c.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
43
C¸c chÊt g©y « nhiÔm m«i tr−êng n−íc bao gåm:
C¸c chÊt th¶i h÷u c¬: lµ nguån chÊt g©y « nhiÔm chñ yÕu trong c¸c nguån n−íc mÆt. Cã thÓ
lµ c¸c chÊt h÷u c¬ khã bÞ « xy ho¸, hoÆc c¸c chÊt h÷u c¬ dÔ bÞ oxy ho¸. C¸c chÊt nµy ®−îc
biÓu thÞ b»ng c¸c chØ tiªu BOD, Nit¬ tæng sè, phèt pho, COD… Trong n−íc th¶i sinh ho¹t,
hµm l−îng c¸c chÊt bÈn h÷u c¬ nh− sau :
BOD5 = 80 - 120 gam/ng−êi-ngµy ®ªm
Nit¬ tæng sè = 8 - 15 g/ng.ng.®. Trung b×nh 10g/ng
Phèt pho = 3 - 6 g/ ng.ng.®
COD = 250 mg/l - 1000 mg/l
Thµnh phÇn c¸c chÊt th¶i h÷u c¬ sÏ kh¸c nhau tuú thuéc vµo tÝnh chÊt cña tõng lo¹i
c«ng nghiÖp kh¸c nhau, n−íc th¶i cña c¸c xÝ nghiÖp chÕ biÕn thùc phÈm (®−êng, s÷a, thÞt,
t«m, c¸, n−íc ngät, bia ...) chøa nhiÒu chÊt h÷u c¬ cßn cã kim lo¹i nÆng, sulfua; n−íc th¶i cña
xÝ nghiÖp ¾c quy cã nång ®é axit, ch× cao, n−íc th¶i nhµ m¸y bét giÊy chøa nhiÒu chÊt r¾n l¬
löng, chÊt h÷u c¬, mµu, lignin, phenol ... víi hµm l−îng lín.
C¸c chÊt h÷u c¬ bÞ o xy hãa thµnh CO2 , H2O d−íi t¸c dông cña c¸c vi sinh vËt hiÕu
khÝ. Sau ®ã t¸c dông víi NO3 ®Ó t¹o thµnh N2 , CO2 , H2O thùc hiÖn qu¸ tr×nh khö Nitrat d−íi
t¸c dông cña c¸c vi khuÈn khö Nit¬. Sau ®ã lµ qu¸ tr×nh ph©n huû yÕm khÝ t¹o ra CH4 , H2S
g©y nªn sù « nhiÔm.
C¸c chÊt th¶i chøa vi sinh vËt: C¸c vi sinh vËt bao gåm vi khuÈn, vi rót c¸c d¹ng vi khuÈn
g©y bÖnh cho ng−êi. Nguån chñ yÕu lµ « nhiÔm cña n−íc th¶i thµnh phè, n−íc m−a. Mét sè
c¸c xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp tuú vµo lo¹i s¶n phÈm cã thÓ chøa c¸c chÊt « nhiÔm vi sinh vËt
trong n−íc th¶i.
C¸c chÊt ®éc h¹i: ChÊt phãng x¹ tõ c¸c nhµ m¸y h¹t nh©n nguyªn tö chøa mét sè l−îng lín
c¸c chÊt ®éc vµ ®ång thêi cßn chøa c¸c lo¹i n−íc lµm nguéi -> ¶nh h−ëng tíi qu¸ tr×nh tù lµm
s¹ch cña nguån. Nh÷ng chÊt khã bÞ oxy ho¸ th−êng ®−îc tÝch luü tõ nguån kia vµ t¨ng dÇn
xuèng phÝa h¹ nguån vµ cã ¶nh h−ëng trùc tiÕp tíi søc khoÎ, sù tÝch tô sinh häc sÏ x¶y ra vµ
theo ®−êng: VËt chøa chÊt phãng x¹ chuçi thøc ¨n ng−êi tiªu thô.
C¸c chÊt g©y « nhiÔm m«i tr−êng ®Êt:
C¸c chÊt ho¸ häc: C¸c chÊt hãa häc th−êng thÊy trong m«i tr−êng ®Êt bao gåm c¸c lo¹i
ph©n bãn ho¸ häc vµ c¸c chÊt diÖt c«n trïng, diÖt cá, ®Æc biÖt trong c¸c chÊt diÖt cá chøa c¸c
s¶n phÈm clo cña phenol khi vµo ®Êt, c¸c chÊt nµy lµm cho sè l−îng c¸c trùc khuÈn tÝch tô
phªnol ph¸t triÓn m¹nh. Ngoµi ra c¸c hîp chÊt cña ch×, thuû ng©n hîp thµnh trong ®Êt nh÷ng
chÊt cÆn l¾ng bÒn v÷ng vµ truyÒn vµo c©y trång.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
44
§a sè c¸c lo¹i ho¸ chÊt trõ s©u, diÖt cá ®Òu lµm « nhiÔm c©y trång, lµm c¸c rÔ c©y bÞ
c»n cçi trong ®Êt vµ c©y kh«ng ph¸t triÓn ®−îc. ThÝ dô thuèc b¶o vÖ thùc vËt DDT sau 5 n¨m
sö dông vÉn cßn ®−îc t×m thÊy 4 - 5% sãt l¹i trong ®Êt do khã bÞ hÊp thô vµo c¸c cÊu tö cña
®Êt. DDT ë nång ®é thÊp (24 mg/l) g©y nªn sù thay ®æi sinh lý ng−îc cña c¸, lµm chÕt c¸c
loµi chim. DDT rÊt dÔ dÞch chuyÓn vµo n−íc. DDT khi vµo c¬ thÓ sÏ tÝch tô thµnh c¸c khèi u
¸c tÝnh. DDT th−êng tÝch tô trong ®Êt, n−íc, kh«ng khÝ, sau ®ã r¬i vµo biÓn vµ ®−îc c¸c thuû
sinh vËt hÊp thô g©y « nhiÔm thùc phÈm.
C¸c chÊt hãa häc mang tÝnh ®éc h¹i cao ®èi víi m«i tr−êng ®Êt lµ Asen, Flo vµ ch×.
Sau khi ®−îc hÊp thô, c¸c chÊt nµy qua con ®−êng thùc vËt, s÷a bß vµ vµo ®Õn ng−êi. Hµm
l−îng c¸c chÊt nµy trong ®Êt ë khu vùc nhµ m¸y th−êng cao gÊp 5-6 lÇn so víi vïng ®Êt xa
¸ch 500m.
C¸c chÊt th¶i c«ng nghiÖp mang tÝnh nguy h¹i: C¸c phÕ th¶i c«ng nghiÖp r¾n t¹o nªn
nguån quan träng c¸c chÊt g©y « nhiÔm ®Êt do c¸c s¶n phÈm ho¸ häc ®éc h¹i g©y ra. Theo −íc
tÝnh, trong sè 50% c¸c phÕ th¶i c«ng nghiÖp cã tíi 15% cã kh¶ n¨ng g©y ®éc h¹i nguy hiÓm. ë
Mü, gÇn 106 tÊn chÊt th¶i bá kh«ng ch¸y, axit ¨n mßn hoÆc g©y ®éc h¹i ®−îc x¶ bõa b·i ra
m«i tr−êng xung quanh. NÕu tÝnh theo ®Çu ng−êi lµ 20 kg chÊt th¶i c«ng nghiÖp/n¨m. Nh÷ng
chÊt ho¸ häc ®éc h¹i th−êng gÆp ë trong ®Êt lµ asen, flo, ch×...
C¸c chÊt phãng x¹: C¸c chÊt phãng x¹ tõ c¸c vô næ bom h¹t nh©n hoÆc c¸c chÊt th¶i phãng
x¹ ph¸t ra tõ c¸c trung t©m c«ng nghiÖp hoÆc tung t©m nghiªn cøu khoa häc l¾ng xuèng mÆt
®Êt vµ ®−îc tÝch tô l¹i trong ®Êt nh− c¸c C14, Sr90, Cs.... Ngoµi ra cßn cã c¸c yÕu tè vi l−îng
nh− Be, Bo, Se...
C¸c chÊt phãng x¹ xuÊt ph¸t tõ nh÷ng vô næ bom h¹t nh©n hoÆc nh÷ng chÊt th¶i phãng
x¹ láng hay r¾n tõ c¸c trung t©m c«ng nghiÖp hay nghiªn cøu khoa häc cã thÓ l¾ng xuèng mÆt
®Êt vµ tÝch tô ë ®ã. C¸c chÊt phãng x¹ nµy vÝ dô C14 x©m nhËp vµo c¬ thÓ ®éng vËt vµ vµo ®Êt.
C14 tham gia vµo chuyÓn hãa c¸cbon ë c©y cá... Mét sè thùc vËt trªn ®Êt nh− nÊm, ®Þa y tÝch
tô C3 g©y nguy h¹i cho ®éng vËt ¨n ph¶i thùc vËt ®ã.
C¸c lo¹i vi sinh vËt g©y bÖnh: Gåm c¸c trùc khuÈn vµ nguyªn sinh ®éng vËt ®−êng ruét, c¸c
lo¹i nµy lµm « nhiÔm ®Êt do viÖc sö dông ph©n bãn lÊy tõ c¸c hè xÝ hoÆc bïn hay do sù x¶
c¸c chÊt th¶i sinh ho¹t bõa b·i. Ngoµi ra cßn cã c¸c lo¹i ký sinh trïng nh− giun, s¸n, c¸c lo¹i
nÊm...C¸c lo¹i vi khuÈn g©y bÖnh cã thÓ tån t¹i ph¸t triÓn trong ®Êt bÞ nhiÔm bÈn c¸c phÕ th¶i
h÷u c¬ nh− ph©n, r¸c, phÕ th¶i c«ng nghiÖp thùc phÈm v.v.. §Êt cã thÓ bÞ « nhiÔm bëi c¸c lo¹i
trùc khuÈn lÞ, th−¬ng hµn, phÈy khuÈn t¶ hoÆc amÝp. C¸c bÖnh do c¸c vi khuÈn nµy g©y ra theo
con ®−êng tiÕp xóc trùc tiÕp gi÷a ng−êi víi ®Êt bÈn, víi n−íc bÈn hoÆc do ruåi, bä ... Ngoµi vi
khuÈn g©y bÖnh, trong ®Êt cßn ph¸t triÓn c¸c l¹i c«n trïng g©y bÖnh, lµ n¬i chøa trøng giun,
s¸n ... §iÒu kiÖn ph¸t triÓn cña mçi lo¹i vi khuÈn g©y bÖnh phô thuéc vµo l−îng m−a, nhiÖt ®é
kh«ng khÝ, thùc vËt, ¸nh s¸ng mÆt trêi, ®é Èm cña ®Êt ...HiÖn nay ng−êi
ta th−êng dïng c¸c lo¹i vi khuÈn Coli Aerogenes vµ Bact perfrigens, ph¸t triÓn trong m«i
tr−êng ph©n t−¬i, lµm vi sinh vËt chØ thÞ cho ®é nhiÔm bÈn ph©n cña ®Êt.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
45
C¸c chÊt kh¸c: C¸c chÊt r¾n v« c¬ kÝch th−íc lín nh− vËt liÖu x©y dùng, phÕ liÖu s¾t thÐp ...
hoÆc c¸c chÊt nhùa tæng hîp, Polyetilen ... bÒn v÷ng trong ®Êt. Chóng khã bÞ ph©n hñy vµ khi
th¶i vµo ®Êt sÏ ng¨n c¶n sù ph¸t triÓn cña th¶m thùc vËt, thay ®æi cÊu tróc ®Êt vµ ®Þa h×nh. V×
thÕ ng−êi ta th−êng tËn dông c¸c lo¹i nµy ®Ó san nÒn hoÆc sö dông l¹i.
3.3. §éc häc sinh th¸i vµ c¸c t¸c ®éng, rñi ro, nguy c¬
Nh− ®· tr×nh bµy ë Ch−¬ng 1, ®éc chÊt häc theo ®Þnh nghÜa lµ nh÷ng chÊt g©y ®éc h¹i
hoÆc râ h¬n lµ nh÷ng s¶n phÈm nguy hiÓm ®«Ý víi con ng−êi. Ph¹m vi ¸p dông cña m«n khoa
häc ®ã trong nh÷ng thËp niªn gÇn ®©y ®· ®−îc më réng trong mét khu«n khæ réng h¬n do sù
chen ngang cña mét chuyªn ngµnh míi: sinh - th¸i - ®éc - chÊt - häc mµ Jouany ®· ®Þnh nghÜa
n¨m 1978 nh− mét m«n nghiªn cøu vÒ tÊt c¶ nh÷ng t¸c dông cña nh÷ng chÊt ®éc h¹i ®èi víi
c¸c loµi ®ang sèng vµ c¸c tæ chøc cña chóng, mèi t−¬ng quan cña chóng víi c¸c vËt chÊt v«
sinh, mèi t−¬ng quan cña chóng víi nhau vµ ®èivíi ng−êi.
Ng−êi ta th−êng ph©n biÖt hai kiÓu t−¬ng t¸c gi÷a nh÷ng chÊt cã ®éc tÝnh vµ nh÷ng môc ®Ých
tiÒm tµng tïy theo ®ã lµ t¸c ®éng trùc tiÕp hay gi¸n tiÕp.
Tr−êng hîp t¸c ®éng gi¸n tiÕp th−êng t−¬ng øng víi sù nhiÔm ®éc g¾n víi « nhiÔm m«i
tr−êng g©y ra sù nhiÔm bÈn c¸c d©y chuyÒn thøc ¨n.
Nh÷ng biÓu hiÖn cña ®éc tÝnh : Nh÷ng biÓu hiÖn kh¸c nhau cña ®éc tÝnh t×m hiÓu ®−îc
b»ng nh÷ng phÐp thö sinh häc bao gåm viÖc quan s¸t diÔn biÕn cña mét c¸c thÓ (hay mét
nhãm c¸c thÓ) tiÕp xóc víi m«i tr−êng ®−îc nghiªn cøu trong nh÷ng ®iÒu kiÖn thùc nghiÖm
nhÊt ®Þnh. Ng−êi ta ph©n biÖt chñ yÕu hai lo¹i tÝnh ®éc lµ ®éc cÊp tÝnh vµ ®éc m·n tÝnh.
§éc cÊp tÝnh: Lµ ®éc tÝnh g©y ra cña mét c¸ thÓ hay cña mét m«i tr−êng víi mét liÒu l−îng
hay mét nång ®é rÊt cao cña mét chÊt ®éc, trong mét thêi gian rÊt ng¾n (mét vµi ngµy lµ tèi
®a, th−êng lµ 24g).
§èi víi mét nång ®é cña mét s¶n phÈm ®éc ®· ®−îc x¸c ®Þnh (x), nång ®é/liÒu l−îng g©y
chÕt (y) sù tö vong cña nh÷ng chñ thÓ biÓu thÞ b»ng mét ®−êng cong cña sù tö vong phô thuéc
vµo nång ®é (th−êng cã d¹ng "sygmoide" nh− h×nh vÏ 3.2).
Tû lÖ tö vong (%)
100
50
Nång ®é (x)
H×nh 3.2. §−êng cong cña sù tö vong phô thuéc vµo nång ®é
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
46
§éc cÊp tÝnh ®−îc biÓu thÞ b»ng:
- LiÒu l−îng g©y chÕt 50 (DL50): ®ã lµ trÞ sè cña liÒu l−îng ®−îc ®−a vµo nh÷ng c¸
thÓ ®−îc thö nghiÖm (loµi gËm nhÊm (chuét) ch¼ng h¹n) cã thÓ g©y chÕt 50% cña
sè c¸ thÓ ®−îc thö.
- Nång ®é g©y chÕt 50 (CL50): lµ nång ®é cña mét lo¹i hãa chÊt ®−îc ®−a vµo m«i
tr−êng sèng (th−êng lµ m«i tr−êng thñy sinh) g©y chÕt 50% sè c¸ thÓ ®−îc thö (c¸
ch¼ng h¹n).
- Thêi gian dïng cho c¸c phÐp thö ®ã biÕn ®ång tö mét vµi phót ®Õn 96 giê.
§éc dµi h¹n: Lµ ®é ®éc g©y ra cña mét c¸ thÓ hay mét m«i tr−êng víi mét liÒu l−îng hay
mét nång ®é yÕu trong mét thêi gian rÊt dµi (tõ mét th¸ng ®Õn thêi gian sèng cña nhiÒu thÕ hÖ
sóc vËt). Lo¹i ®éc tÝnh ®ã gi÷ vai trß c¬ b¶n trong « nhiÔm m«i tr−êng (thÝ dô: t¸c ®éng cña
mét ®¬n vÞ c«ng nghiÖp hay cña mét tr¹m xö lý r¸c, « nhiÔm do «t«, hËu qu¶ cña c¸c chÊt phô
gia thùc phÈm...) chÝnh lµ trong tr−êng hîp nµy ng−êi ta dïng kh¸i niÖm vi thÓ g©y « nhiÔm
(micropolluant). Trong tÊt c¶ c¸c t¸c dông g¾n víi ®éc tÝnh dµi h¹n, cã hai t¸c dông ®Æc biÖt
quan träng, ®ã lµ:
- Nh÷ng t¸c dông lªn t¸i s¶n xuÊt: lµm kh« c»n, lµm gi¶m ®é ph×, t¹o ra qu¸i thai (dÞ
d¹ng c¬ thÓ nh− ®Çu to, thiÕu ch©n tay...);
- G©y ung th−, biÕn ®æi gen: ng−êi ta ®· thÊy phÇn lín c¸c chÊt biÕn ®æi gen (sù
kh¸c th−êng trong sè l−îng hay chÊt l−îng nhiÔm s¾c thÓ ë ADN) còng lµ g©y ung
th−, ®iÒu ®ã gi¶i thÝch xu h−íng hiÖn nay lµ thay thÕ c¸c mÉu thö ung th− (l©u vµ
®¾t) b»ng mÉu thö biÕn ®æi gen nhanh h¬n nhiÒu vµ t−¬ng ®èi d¹i diÖn cho nguy
c¬ g©y ung th− cña c¸c chÊt cÇn nghiªn cøu.
Nh÷ng nguy c¬ g¾n víi vi trïng g©y bÖnh
C¸ch tiÕp cËn vÒ ®éc chÊt häc vµ sinh-th¸i-®éc-chÊt-häc ®−îc chñ yÕu duy tr× bëi nh÷ng rñi ro
g¾n liÒn víi sù phæ cËp trong m«i tr−êng nh÷ng ph©n tö h÷u c¬ tæng hîp hoÆc c¸c kim lo¹i vµ
muèi kim lo¹i.
C¸c lo¹i phÕ th¶i d¹ng r¾n còng lµ mÇm g©y bÖnh ®−a l¹i nh÷ng mèi nguy h¹i cho søc kháe.
§Æc biÖt lµ tr−êng hîp chÊt th¶i th¶i bÖnh viÖn, ch¨n nu«i gia sóc, vµ c¶ r¸c th¶i ®« thÞ. §ã lµ
n−íc thÈm thÊu qua c¸c líp chÊt th¶i mµ cã c¸c ®éng vËt sèng trªn vïng ®Êt ®ã (c¸c loµi gÆm
nhÊm, chim...) cã thÓ ph©n t¸n c¸c mÇm bÖnh trong lßng c¸c quÇn thÓ. c¸c mÇm g©y bÖnh:
c¸c vi khuÈn nh− Mycobacterium Tuberculosis (bÖnh lao), Pseudomonas (tiªu ch¶y),
Salmonella (bÖnh th−¬ng hµn), Vilrio (dÞch t¶) hoÆc c¸c lo¹i nÊm.
Nh÷ng nguy c¬ g¾n víi r¸c th¶i
Gerard Keck (Tr−êng thó y Lyon, gi¸o tr×nh ®éc chÊt häc cña r¸c th¶i, DEAINSA Lyon) ph©n
t¸ch nguy c¬ r¸c th¶i thµnh nguy c¬ cÊp tÝnh vµ nguy c¬ m¹n tÝnh.
Nguy c¬ cÊp tÝnh: Nh÷ng nguy c¬ cÊp tÝnh ®−îc g©y ra bëi:
- N¬i chøa nh÷ng bao b× bÈn, thËm chÝ thuèc trõ s©u qu¸ h¹n (hoÆc kh«ng cßn ®−îc
phÐp dïng): g©y ®éc cho loµi vËt nu«i;
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
47
- §æ th¸o tr¸i phÐp vµo s«ng ngßi, hå ao nh÷ng chÊt dïng ®Ó b¶o qu¶n gç (lin®an,
penta clorphenol...) g©y ra chÕt c¸;
- C¸c vô ®èt r¸c nguy h¹i, gi¶i phãng axit xyanhydric ( do ®èt vËt liÖu xèp b»ng
polyurethan) clor hay axit chlohydric ( tõ ®èt PVC)...
Nh÷ng nguy c¬ m¹n tÝnh: Nguy c¬ nµy tËp trung vµo lµ nh÷ng lo¹i cã kh¶ n¨ng tÝch tô sinh
häc nh− :
- Mét sè kim lo¹i (thñy ng©n, cadmi, ch×).
- Nh÷ng hîp chÊt h÷u c¬ (PCB, clordioxin, khi chóng bÞ tung vµo m«i tr−êng tù
nhiªn).
Trong nh÷ng tr−êng hîp nµy, c¸c loµi gia sóc sèng gÇn n¬i ph¸t th¶i, ¨n cá vµ uèng
n−íc bÞ nhiÔm ®éc th× nãi chung chÊt ®éc sÏ tËp trung dÇn b»ng con ®−êng thøc ¨n:
- Nh÷ng sù tËp trung quan träng ammoniac, nitrat, nitrit trong m«i tr−êng thñy sinh,
g©y ra sù d− thõa c¸c chÊt h÷u c¬ kh«ng bÞ ph©n gi¶i bëi sinh vËt (nh÷ng r¸c th¶i
cña c¸c bÕp gia ®×nh, c¸c tr¹m thanh läc n−íc, n−íc cèng tõ chuång gia sóc...).
T¸c ®éng m¹n tÝnh ®−a l¹i cho m«i tr−êng lµm biÕn ®æi m«i tr−êng sinh th¸i c− tró
trong dßng n−íc;
- Nh÷ng « nhiÔm vi sinh vËt b¾t nguån tõ nh÷ng n−íc cèng ngÇm, n¬i ch¨n nu«i gia
sóc, vµ nh÷ng vËt phÕ th¶i bÞ nÐm ra kh«ng thËn träng, ®Ó ®«i khi sóc vËt ¨n ph¶i
hoÆc lµm « nhiÔm nguån n−íc sinh ho¹t.
Nh÷ng ®Æc tr−ng cña tÝnh ®éc sinh th¸i
Nh÷ng c¸ thÓ vÒ mÆt m«i tr−êng th−êng xuyªn biÓu hiÖn víi mét tr¹ng th¸i kh¸c nhau lín vÒ
vi thÓ g©y « nhiÔm, th−êng víi nång ®é rÊt nhá, ®iÒu ®ã ®Æt ra vÊn ®Ò lµ ph¶i tÝnh ®Õn hai hiÖn
t−îng quan träng: céng lùc vµ ®èi kh¸ng.
Céng lùc: T¸c dông cña mét hîp chÊt cã thÓ biÕn ®æi rÊt m¹nh (th−êng lµ t¨ng lªn) chØ cÇn
cã sù kÕt hîp víi mét chÊt kh¸c.
§èi kh¸ng: Ng−îc l¹i, lµ mét chÊt cã thÓ biÓu lé lµ phÇn tö ®èi kh¸ng theo ®Þnh nghÜa lµ sù
cã mÆt cña mét trong nh÷ng phÇn tö ®ã ng¨n c¶n t¸c ®éng cña c¸c phÇn tö kh¸c. HiÖn t−îng
®ã kh«ng nhÊt ®Þnh lµ tÝch cùc.
ThÝ dô trong tr−êng hîp cña thuèc ch÷a bÖnh, bªn c¹nh t¸c dông mong muèn, thuèc cã thÓ bÞ
hÊp thô bëi nh÷ng c¬ chÕ ®ång ho¸ c¸c phÇn tö kh¸c cña c¬ thÓ.
LiÒu l−îng tèi ®a chÊp nhËn ®−îc vµ bá qua ®−îc
TriÓn khai nghiªn cøu trªn hµng lo¹t t¸c dông ®éc h¹i ®· tõng b−íc dÉn c¸c chuyªn
gia tíi x¸c ®Þnh ®−îc ng−ìng, lµ nh÷ng liÒu l−îng tèi ®a chÊp nhËn ®−îc, cho nh÷ng chÊt g©y
« nhiÔm chÝnh trong n−íc, kh«ng khÝ vµ c¶ trong thùc phÈm. Nh÷ng ng−ìng ®ã, lµ hîp lý phï
hîp víi sù b¶o vÖ hoµn toµn cho c¸ thÓ, nh−ng kh«ng thÓ ®¶m b¶o hoµn toµn kh«ng th¶i trong
s¶n xuÊt hoÆc tiªu thô.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
48
Nh÷ng nguy hiÓm g× cã thÓ ®èi víi søc khoÎ cña con ng−êi vµ nh÷ng lîi Ých g× c¬ thÓ
cã do viÖc sö dông c¸c chÊt ®¸ng quan t©m. §ã lµ c¸ch tiÕp cËn kinh tÕ vµ x· héi lµm néi
dung ®Ó thùc hiÖn mét cuéc héi th¶o vÒ ®é chÆt chÏ cña c¸c tiªu chuÈn, trªn gi¸c ®é s¶n xuÊt
c«ng nghiÖp còng nh− cho viÖc l¾p ®Æt nh÷ng thiÕt bÞ xö lý r¸c th¶i.
Kh¶ n¨ng chÊp nhËn mét nguy c¬: §−êng biÓu diÔn kh¶ n¨ng chÊp nhËn nguy c¬ cã thÓ
®−îc biÓu diÔn ë h×nh 3.3.
Møc ®é
thiÖt h¹i
ChÊp
nhËn
®−îc
Kh¶ n¨ng x¶y ra nguy hiÓm
H×nh 3.3. §−êng biÓu diÔn kh¶ n¨ng chÊp nhËn nguy c¬
§−êng biÓu diÔn trªn ®©y thÓ hiÖn mét sù kiÖn sÏ ®−îc chÊp nhËn nÕu møc ®é trÇm
träng cña sù thiÖt h¹i ®−îc bï l¹i bëi sù Ýt g©y ra nguy hiÓm (tr−êng hîp cña h¹t nh©n lÊy lµm
thÝ dô, nÕu kh¶ n¨ng x¶y ra nguy hiÓm lín nh−ng møc ®é thiÖt h¹i nhá th× kh¶ n¨ng chÊp
nhËn vÉn cã). CÇn ghi nhËn r»ng s¬ ®å ®−êng cong biÓu diÔn khã thµnh hiÖn thùc, nãi chung
còng khã ®−îc x· héi chÊp nhËn chØ dùa trªn c¬ së yÕu tè khoa häc mµ bá qua nh÷ng gi¸ trÞ
v¨n ho¸ hay x· héi.
Kh¶ n¨ng chÊp nhËn rñi ro
Kh¸i niÖm vÒ rñi ro, tõ khi mét sù rèi lo¹n chøc n¨ng cã thÓ cã cña nh©n t¸c xen vµo: chÊt phÕ th¶i ®−îc t¸ch ra mét c¸ch bÊt b×nh th−êng tõ mét vËt thÓ (sù cè trµn dÇu trong mét dßng n−íc) hay dù xuÊt hiÖn cña mét vËt thÓ kh«ng vËn hµnh b×nh th−êng (dioxin g¾n víi viÖc ch¸y cña mét biÕn thÕ ®iÖn).
Kh¶ n¨ng chÊp nhËn rñi ro thÝch hîp víi nh÷ng chÊt th¶i bá ®· ®−îc chÊp nhËn hay Ýt nhÊt cã liªn hÖ víi c¸c ho¹t ®éng cña con ng−êi ®ang vËn hµnh b×nh th−êng.
C¨n cø vµo sù hîp lý cña viÖc x¶y ra c¸c sù kiÖn, ®−êng biÓu diÔn nµy thÓ hiÖn mét sù
kiÖn cßn ngê vùc cã thÓ ®−îc chÊp nhËn nÕu møc ®é thiÖt h¹i ®−îc bï l¹i bëi Ýt kh¶ n¨ng x¶y
ra nguy hiÓm, mµ kh¶ n¨ng nµy l¹i ®−îc bï l¹i bëi sù Ýt rèi lo¹n vËn hµnh cña hÖ thèng, hoÆc
h¬n n÷a nÕu kh¶ n¨ng rèi lo¹n vËn hµnh lín nh−ng ®−îc bï l¹i bëi mét kh¶ n¨ng x¶y ra nguy
hiÓm Ýt h¬n, mµ kh¶ n¨ng nµy l¹i ®−îc bï l¹i bëi sù Ýt nghiªm träng cña thiÖt h¹i.
Kh«ng chÊp nhËn ®−îc
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
49
3.4. C¸c t¸c ®éng cña « nhiÔm
§· cã nhiÒu khung ph©n lo¹i ®· ®−îc ®Ò xuÊt ®Ó liÖt kª c¸c t¸c ®éng cã thÓ cã trong
khu«n khæ ho¹t ®éng nh©n t¸c. Nh÷ng t¸c ®éng nµy kh¸c nhau chñ yÕu vÒ chñ ®iÓm cña t¸c
gi¶: b¶o vÖ ®éng vËt vµ thùc vËt, søc kháe cña con ng−êi, sù c©n b»ng thiªn nhiªn. §èi víi
chóng ta, chñ yÕu lµ ®Ó hiÓu râ h¬n c¸c mèi quan hÖ gi÷a sù qu¶n lý chÊt phÕ th¶i vµ m«i
tr−êng, ph¶i tù giíi h¹n ë 3 lo¹i t¸c ®éng sau ®©y:
- Nh÷ng t¸c ®éng g¾n víi thÈm mü vµ tiÖn nghi.
- Nh÷ng t¸c ®éng sinh th¸i.
- Nh÷ng t¸c ®éng ®éc h¹i vµ ®éc h¹i sinh th¸i.
Nh÷ng t¸c ®éng g¾n víi thÈm mü vµ tiÖn nghi
C¸c t¸c ®éng lo¹i nµy bao gåm mïi, tiÕng ®éng, mµu s¾c, quang c¶nh, nh÷ng bè côc
phong c¶nh, khãi... Qu¶n lý c¸c phÕ th¶i th−êng bao hµm c¶ t¸c ®éng ®ã. Nh÷ng thÝ dô ®iÓn
h×nh nh− sau :
- Tr−êng hîp nh÷ng kiÓu vøt r¸c, khi r¸c kh«ng ®−îc gi÷ g×n cÈn thËn, cã thÓ ®Ó
giÊy hay mµng chÊt dÎo bay lung tung, thu hót qu¸ nhiÒu chim chãc, mïi h«i h¸m.
- Tr−êng hîp nh÷ng lß thiªu r¸c, khi ph¸t th¶i khãi qu¸ nhiÒu g©y h¹i cho khu vùc
l©n cËn.
- Tr−êng hîp nh÷ng ®¬n vÞ ñ r¸c lµm ph©n bãn, kh«ng khèng chÕ ®Ó mïi h«i thèi
cña r¸c ho¹i môc bèc ra.
- Tr−êng hîp tiÕng ån ph¸t sinh do thu thËp thïng r¸c, ho¹t ®éng cña c¸c c¸c m¸y
nghiÒn..
- Tr−êng hîp ho¹t ®éng cña c¸c c«ng tr−êng ngoµi trêi.
KiÓu t¸c ®éng nµy g©y nhiÒu ®iÒu ®¸ng chó ý:
- TiÕng ån, mïi, mÇu s¾c th−êng th−êng ®−îc thÊy t¨ng lªn m¹nh bëi c¸c bê bao...,
hiÖn t−îng nµy ch−a cã c«ng nghÖ xö lý. Gi¶i ph¸p lµ ph¶i ®Èy m¹nh viÖc gi÷
nghiªm nh÷ng quy chÕ chèng « nhiÔm hay lµ chÊt l−îng c«ng nghÖ cña dông cô
kh«ng tháa m·n. Ngoµi ra tõ nhiÒu n¨m nay, ng−êi ta ¸p dông biÖn ph¸p khö
nh÷ng yÕu tè t¸c ®éng, do c¸c chuyªn gia qu¶n lý chÊt phÕ th¶i tham gia thùc hiÖn.
- Sù viÖc thuéc lo¹i ®ông ch¹m ®Õn b¶n chÊt thÈm mü cã thÓ ngµy cµng nhiÒu,
nh÷ng t¸c ®éng ®Õn t©m thÇn th©n thÓ (t©m thÓ) biÓu hiÖn b»ng nh÷ng triÖu chøng
l©m sµng (ngøa trªn da, nhøc ®Çu, hoang mang lo sî, suy sôp...). VÒ mÆt ®ã,
nghiªn cøu t©m lý vµ dÞch tÔ häc ph¶i trë nªn mét ngµnh rÊt tÝch cùc cña khoa häc
m«i tr−êng.
- Sau cïng, cÇn ghi nhËn, vµ còng chÝnh lµ mét khã kh¨n thùc sù, r»ng kh«ng ai
ph¶n ®èi ®iÒu cho r»ng nh÷ng t¸c ®éng thÈm mü (mïi, mÇu, tiÕng ån) còng g©y ra
®éc h¹i hay ®éc h¹i sinh th¸i.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
50
Nh÷ng t¸c ®éng sinh th¸i
§ã lµ nh÷ng t¸c ®éng biÓu hiÖn kh«ng ®o ®Õm ®−îc, th«ng qua nh÷ng qu¸ tr×nh lµm biÕn ®æi
vÒ hÖ thùc vËt, hÖ ®éng vËt vµ c¶ n−íc, kh«ng khÝ vµ ®Êt nh−:
- Thay ®æi quÇn thÓ hÖ ®éng thùc vËt cña mét con s«ng.
- Sù biÕn mÊt hay ng−îc l¹i sù sinh s«i qu¸ møc c¸c loµi c©y cá.
- Sù gi¶m sót ®a d¹ng sinh häc.
- Xãi mßn vµ nhiÔm mÆn cña ®Êt.
- Sù biÕn ®æi cña mét sè c©n b»ng: hiÖu øng nhµ kÝnh, thñng tÇng «z«n.
Còng rÊt nªn nhËn xÐt ngay tõ ®©y r»ng biªn giíi gi÷a t¸c ®éng sinh th¸i vµ t¸c ®éng
g©y ®éc h¹i hay ®éc h¹i sinh th¸i lµ rÊt khã v¹ch ra trªn quan ®iÓm cho r»ng c¸c t¸c ®éng
th−êng kh«ng ph©n biÖt râ ra ®−îc ®©u lµ nguyªn nh©n, ®©u lµ hËu qu¶: mét sù cè ®éc h¹i
thùc vËt cã thÓ lµ nguån gèc cña sù biÕn mÊt mét loµi thùc vËt nµo hoÆc qu¸ tr×nh t¨ng bÊt
th−êng cña nhiÖt ®é g¾n víi hiÖu øng nhµ kÝnh cã thÓ ®−îc coi nh− kh¶ n¨ng ®−a ®Õn nh÷ng
rèi lo¹n quan träng trong ®êi sèng cña c¸c loµi ®éng, thùc vËt vµ con ng−êi.
ThÝ dô vÒ hiÖu øng nhµ kÝnh ®−îc thÓ hiÖn ë h×nh 3.4.
KhuyÕch t¸n do m©y vµ khÝ quyÓn
Bøc x¹ mÆt trêi thÊy ®−îc hÊp thô trùc tiÕp
HÊp thô bëi khÝ g©y hiÖu øng nhµ kÝnh CO2, CH4, H2O, N2O, CFC.
Tr¸i ®Êt
H×nh 3.4. HiÖu øng nhµ kÝnh
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
51
HiÖu øng nhµ kÝnh: KhÝ hËu Tr¸i §Êt phô thuéc vµo sù c©n b»ng cña c¸c qu¸ tr×nh bøc x¹
cña toµn thÓ ®Êt, ®¹i d−¬ng, vµ khÝ quyÓn. Nh−ng khÝ quyÓn ®ãng vai trß nh− mét c¸i läc nhiÖt
l−îng b»ng c¸ch "®¸nh bÉy" c¸c tia bøc x¹, th«ng qua vai trß trung gian cña c¸c chÊt khÝ, g©y
ra hiÖu øng nhµ kÝnh, bao gåm: CO2, CH4, CFC.
Nh÷ng lo¹i khÝ xuÊt hiÖn mét c¸ch tù nhiªn trong khÝ quyÓn cã kh¶ n¨ng hÊp phô bøc
x¹ hång ngo¹i vµ ph¶n x¹ trë l¹i bÒ mÆt tr¸i ®Êt g©y ra hiÖu øng Êm ®−îc gäi lµ khÝ nhµ kÝnh.
C¸c khÝ nhµ kÝnh cã tÝnh n¨ng hÊp thô bøc x¹ nhiÖt sãng dµi (b−íc sãng > 4m).
Nh− vËy hiÖu øng nhµ kÝnh lµ hiÖn t−îng g©y ra sù t¨ng nhiÖt ®é cña bÒ mÆt tr¸i ®Êt
do sù hÊp phô bøc x¹ nhiÖt tõ mÆt ®Êt vµo khÝ quyÓn bëi c¸c khÝ nhµ kÝnh lµm cho nhiÖt ®é
khÝ quyÓn bao quanh tr¸i ®Êt bÞ t¨ng lªn.
Së dÜ gäi lµ hiÖu øng nhµ kÝnh cña khÝ quyÓn lµ v× t¸c dông cña c¸c khÝ nhµ kÝnh trong
khÝ quyÓn t−¬ng tù nh− líp kÝnh cña c¸c nhµ kÝnh trång rau xanh trong mïa ®«ng, bøc x¹ MÆt
trêi lµ sãng ng¾n nªn dÔ dµng xuyªn qua líp kÝnh truyÒn vµo trong nhµ kÝnh trång rau, cßn
bøc x¹ nhiÖt cña bªn trong nhµ kÝnh víi nhiÖt ®é thÊp, thuéc lo¹i bøc x¹ sãng dµi, kh«ng thÓ
xuyªn qua líp kÝnh truyÒn ra ngoµi ®−îc vµ kÕt qu¶ lµ m«i tr−êng vi khÝ hËu trong nhµ kÝnh
Êm h¬n ngoµi nhµ.
NÕu nh− Tr¸i ®Êt kh«ng cã t¸c ®éng cña c¸c khÝ nhµ kÝnh th× nhiÖt ®é bÒ mÆt cña nã
®· ®−îc −íc tÝnh lµ 255oK, t−¬ng ®−¬ng lµ -18oC hay 0oF. Khi cã hiÖn t−îng hiÖu øng nhµ
kÝnh x¶y ra th× nhiÖt ®é thùc tÕ cña bÒ mÆt tr¸i ®Êt bÞ t¨ng thªm . Cã thÓ nãi tÝnh chÊt nguy
h¹i cña hiÖu øng nhµ kÝnh hiÖn nay lµ lµm t¨ng nång ®é cña c¸c khÝ nhµ kÝnh trong khÝ quyÓn
dÉn tíi lµm t¨ng møc nhiÖt ®é tõ Êm tíi nãng do ®ã g©y ra nh÷ng vÊn ®Ò m«i tr−êng. B¶ng
3.2. thÓ hiÖn ®Æc tÝnh cña nh−òng khÝ g©y hiÖu øng nhµ kÝnh chñ yÕu ( b¶ng 3.2. )
B¶ng 3.2. §Æc tÝnh cña nh÷ng khÝ g©y hiÖu øng nhµ kÝnh chñ yÕu.
CO2 CH4 N2O O3 CFC 11 CFC 12
Nång ®é hiÖn nay 354 ppm 1,7 ppm 310 ppb 20-40 ppb 280ppt 484 ppt
Møc t¨ng hµng n¨m (%)
0,5 1 0,25 0,5-1 4 7
Thêi gian tån t¹i (n¨m)
50-200 10 150 0,1 60 120
Kh¶ n¨ng hÊp thô Bëi ph©n tö
21 206 2000 12400 15800
Ghi chó : (ppm: 10-6, ppb: 10-9, ppt: 10-12)
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
52
ThÝ dô vÒ sù g©y ®éc h¹i cña ammoniac:
Ammoniac c©n b»ng trong n−íc theo ph¶n øng sau:
NH3 + H2O NH4+ + OH-
Nång ®é NH3, chÊt g©y ®éc, t¨ng lªn khi t¨ng ®é pH vµ nhiÖt ®é; kÐo theo sù chÕt c¸.;
kÐo theo sù chÕt c¸.
ThÝ dô vÒ t¸c ®éng vÒ sù g©y ®éc h¹i cña nit¬ r¸t vµ nit¬ rÝt ®èi víi n−íc sinh ho¹t:
Nh− ®· tr×nh bµy ë ch−¬ng 2, khi n−íc bÞ nhiÔm nitrat th× còng bÞ nhiÔm nitrit v× qu¸ tr×nh khö
cña nitrat.
Nh÷ng ion nitrat vµ nitrit cã nh÷ng tÝnh chÊt rÊt kh¸c nhau mÆc dÇu cã sù gièng nhau vÒ cÊu
tróc. Ion nitrat (NO3-) bÒn v÷ng do ®ã Ýt ho¹t ®éng, vµ v× thÕ Ýt ®éc h¹i, trõ khi hÊp thô qu¸
nhiÒu. ThËm chÝ nã cßn ®−îc dïng trong thuèc ch÷a bÖnh. Ion nitrit (NO2-) kh«ng bÒn v÷ng
vµ rÊt ho¹t ®éng, chÝnh v× thÕ g©y ®éc h¹i. Tuy nhiªn sù cã mÆt cña nitrat còng lµ ®iÒu kh«ng
mong muèn v× kh¶ n¨ng chuyÓn ho¸ thµnh Nitrit.
Nh÷ng nitrat khi bÞ nuèt vµo phÇn lín bÞ hÊp thô bëi mµng ruét mét phÇn sau ®ã bÞ quay vßng
qua tuyÕn mËt tr−íc khi bÞ th¶i b»ng ®−êng tiÓu. PhÇn cßn l¹i cña nitrat bÞ chuyÓn hãa thµnh
nitrit ë miÖng, d−íi t¸c dông cña enzym (enzym khö nitrat).
Nitrit cã hai t¸c dông g©y ®éc chñ yÕu b»ng sù t¹o thµnh methemoglobin vµ nitrosamin ( H×nh 3.5.)
Nitrat
Hång cÇu
Amin hay Amit
Khö
Methemoglobin
Nitrit Nitrosamin
Ng¹t, thiÕu oxy
(Cyanose)
T¸c dông g©y
ung th−
H×nh 3.5. T¸c dông g©y ®éc sinh th¸i cña nit¬rit
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
53
Trong m¸u, c¸c nitrit g©y ra sù chuyÓn hãa hång cÇu thµnh methemoglobin, ph©n tö
kh«ng ®¶m b¶o sù chuyÓn giao oxy dÉn tíi sù ®Çu ®éc m¸u. §ã lµ sù thiÕu oxy/tÝm ng−êi.
Nh÷ng nitrosamin lµ nh÷ng ph©n tö h×nh thµnh tõ nh÷ng ph¶n øng hãa häc gi÷a nitrit
vµ amin (cã trong c¸c c¬ quan sèng hay thøc ¨n). ChÊt ®¬n gi¶n nhÊt lµ dimetylnitrosamin.
Ngµy nay ng−êi ta ®· ph©n ®Þnh ®−îc 120 hîp chÊt thuéc dßng nitrosamin, mét sè
trong dßng ®ã cã t¸c dông g©y ung th− (gan, phæi, d¹ dÇy, thùc qu¶n...). TÊt c¶ mäi ®iÒu kiÖn
®Òu hîp l¹i ë thùc qu¶n ®Ó nitrit chuyÓn hãa thµnh nitrosamin (pH axit, nitrit tù do, amin thø
cÊp cã nguån gèc thùc phÈm hay thuèc ch÷a bÖnh). Ng−êi ta v× thÕ cã thÓ t×m thÊy nh÷ng vÕt
nitrosamin trong mét sè lo¹i thøc ¨n: thøc ¨n muèi, c¸, fomat, bia...
Ngoµi ®å uèng nhiÒu lo¹i rau chøa ®ùng nitrat vµ nitrit ( b¶ng 3.3. )
B¶ng 3.3. Sù tÝch tô nitrat vµ nitrit trong rau
Lo¹i rau NO3- (mg/kg) NO2
- (mg/kg)
Cñ c¶i ®á 2100 3,3
Cµ rèt 180 1,5
CÇn t©y 1300 0,7
Rau diÕp 1360 8,7
Nitrat vµ nitrit, ngoµi ra cßn ®−îc dïng ®Ó b¶o qu¶n vµ nhuém mµu thÞt vµ −íp thÞt
(chèng trùc khuÈn). ViÖc sö dông c¸c chÊt nµy ngµy cµng bÞ kiÓm so¸t chÆt chÏ.
VÝ dô vÒ c¸c t¸c ®éng do m−a axit
Sù t¹o thµnh axit lµ do qu¸ tr×nh oxy hãa trong kh«ng khÝ cña SO2 vµ NOx. Ng−êi ta
−íc l−îng kho¶ng 30% lµ sù tham gia cña NOx vµo c¸c trËn m−a axit (60% do SO2). Nh÷ng
khu vùc bÞ m−a axit r¬i rÊt réng vµ th−êng xa nh÷ng n¬i ph¸t th¶i (Trung ¢u, phÝa §«ng n−íc
Ph¸p). Nh÷ng vô m−a axit r¬i g©y nhiÒu hËu qu¶ kh¸c nhau:
- Axit hãa vµ lµm nghÌo ®Êt, kÐo theo lµm h− h¹i lín ®èi víi rõng thÝ dô nh− ë
Vosges;
- Nh÷ng sù cè vÒ søc kháe cña ng−êi v× sù lµm giµu nguån n−íc víi c¸c kim lo¹i
g©y ®éc (ch×, nh«m...).
- Lµm h− h¹i c¸c c«ng tr×nh b»ng xi m¨ng vµ c¸c kÕt cÊu kim lo¹i.
Còng nªn ghi nhËn r»ng, ®èi víi c¸c NOx, sù chuyÓn hãa thµnh axit, chñ yÕu x¶y ra do
qu¸ tr×nh oxy hãa trong pha khÝ:
2 NO + O2 2 NO2
2 NO+ H2O HNO3 + HNO2
axit nitric axit nitr¬
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
54
VÝ dô vÒ c¸c t¸c ®éng do « nhiÔm quang hãa häc
D¹ng « nhiÔm nµy bao trïm tõ 7 ®Õn 10 km c¸ch mÆt ®Êt. ChÊt g©y « nhiÔm chÝnh bÞ
liªn quan lµ «z«n, chÊt nµy b×nh th−êng cã mÆt trong kh«ng khÝ chØ víi nång ®é rÊt thÊp.
ë tÇng ®èi l−u, nh÷ng ph¶n øng hãa häc gi÷a nh÷ng tr−êng hîp chÊt (oxyt nit¬, hîp chÊt h÷u
c¬, CO...) d−íi t¸c dông cña tia mÆt trêi dÉn tíi sù s¶n sinh ra mét lo¹t chÊt g©y « nhiÔm mµ
chÊt chÝnh lµ «z«n, cïng víi nhiÒu lo¹i axit hay c¸c chÊt g©y «xy hãa (aldehyt, nit¬ h÷u c¬,
n−íc oxy giµ...).
C¬ chÕ cña nh÷ng t¸c h¹i nµy rÊt phøc t¹p vµ cßn Ýt ®−îc biÕt. C¸c oxyt nit¬ ®ãng mét
vai trß quan träng trong nh÷ng ph¶n øng d−íi ®©y, dïng ®Ó minh häa, nh÷ng c¬ chÕ th−êng
®−îc ®−a ra:
- ë tÇng ®èi l−u, NO2 bÞ ph©n ly bëi bøc x¹ mÆt trêi.
NO2 + h V NO + O (< 430 nhµ m¸y) (1)
- Tõ ®ã «z«n còng ®−îc sinh ra:
O2 + O O3 (2)
- Sù s¶n sinh ra «zon,tuy nhiªn, còng bÞ h¹n chÕ do ph¶n øng cña nã víi NO cung
cÊp bëi (1)
NO + O3 NO2 + O2 (3)
L−îng «zon ®−îc t¹o thµnh phô thuéc chñ yÕu vµo tû lÖ NO2/NO.
Nh÷ng hËu qu¶ cña « nhiÔm quang hãa: ¤ nhiÔm quang hãa ®Èy nhanh tèc ®é h− háng cña
mét sè vËt liÖu (®Æc biÖt lµ chÊt dÎo) còng nh− lµ g©y m−a axit (tham gia vµo qu¸ tr×nh oxy
hãa SO2 vµ NO2).
Ng−êi ta −íc l−îng ®é t¨ng cña hµm l−îng «zon ë tÇng khÝ quyÓn thÊp thuéc b¸n cÇu B¾c
kho¶ng 0,5 - 1%. ChÊt «zon, rÊt ho¹t ®éng, t¸c dông lªn chøc n¨ng h« hÊp, hîp ®ång víi c¸c
NOx vµ peroxy-axetyl-nitrat (PAN). ChÊt PAN còng t¸c dông lªn m¾t. ¤z«n lµm biÕn ®æi c¸c
ho¹t ®éng quang hîp cña c©y: lµm gi¶m n¨ng suÊt ...
VÊn ®Ò vÒ tÇng «zon: Liªn quan ®Õn sù ph¸ ho¹i cña CFC h¬n lµ vai trß ph¸ huû cña c¸c oxyt
nit¬. Clo bÞ mang lªn tÇng cao khÝ quyÓn bëi chÊt CFC nh−ng t¸c ®éng cña c¸c oxyt nit¬ còng
kh«ng thÓ lo¹i trõ. V× r»ng oxyt nit¬ lµ nguån gèc cña sù sinh ra «zon trong tÇng khÝ quyÓn
thÊp, chóng tham gia vµo viÖc ph¸ ho¹i khÝ quyÓn ë tÇng cao bëi nh÷ng chu tr×nh xóc t¸c cã
d¹ng:
O + NO2 NO + O2
NO + O3 NO2 + O2
O + O3 2O2
Tæng quan chung vÒ nh÷ng nguån « nhiÔm g¾n víi c¸c rèi lo¹n chøc n¨ng cña c¸c chu tr×nh
ni t¬ vµ carbon ®−îc thÓ hiÖn ë H×nh 3.6.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
55
TÇng b×nh l−u
50 km Líp « z«n
NOx, N2O,
H2O, Clx
10 – 15 km
HiÖu øng
nhµ kÝnh,
CO2, N2O,
CH4
« nhiÔm
2 km M−a a xÝt quang ho¸,
SO2, NO2, s−¬ng mï,
HCl NOx,COV,
CO, CH4
ch¨n nu«i n«ng nghiÖp ®êi sèng
®« thÞ
N−íc uèng vµ thùc phÈm M«i tr−êng thuû sinh
G©y ®éc
cho ng−êi vµ gia sóc G©y hiÖn t−îng
phó d−ìng
G©y ®éc cho c¸
H×nh 3.6. Tæng quan chung vÒ t¸c ®éng « nhiÔm g¾n víi c¸c rèi lo¹n chøc n¨ng
cña c¸c chu tr×nh ni t¬ vµ carbon
NH4+, NO3-, NO2-
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
56
3.5. C¸c biÖn ph¸p gi¶m thiÓu « nhiÔm
Cã hai c¸ch ®Ó ®èi phã víi c¸c chÊt th¶i r¾n vµ chÊt th¶i nguy hiÓm do chóng ta t¹o nªn: Qu¶n
lý chÊt th¶i vµ ng¨n chÆn « nhiÔm (chÊt th¶i).
Qu¶n lý chÊt th¶i lµ mét sù tiÕp cËn chÊt th¶i møc ®é cao ®ã lµ sù quan s¸t c¸c s¶n phÈm chÊt
th¶i nh− lµ mét s¶n phÈm kh«ng thÓ tr¸nh khái cña sù ph¸t triÓn kinh tÕ vµ chóng ta cè g¾ng
qu¶n lý c¸c chÊt th¶i theo c¸ch lµm gi¶m ¶nh h−ëng cã h¹i cña chóng tíi m«i tr−êng - chñ
yÕu bëi qu¸ tr×nh ch«n hay ®èt chóng.
Sù ng¨n chÆn « nhiÔm vµ chÊt th¶i lµ sù tiÕp cËn chÊt th¶i ë møc thÊp ®ã lµ quan s¸t hÇu hÕt
c¸c chÊt th¶i r¾n vµ chÊt th¶i ®éc h¹i nh− lµ nguån tiÒm n¨ng mµ chóng ta cã thÓ quay vßng,
lµm ph©n bãn, sö dông l¹i, hoÆc kh«ng sö dông ë trong c¸c vÞ trÝ hµng ®Çu .
Víi h−íng tiÕp cËn nµy, hÖ thèng kinh tÕ ®−îc sö dông ®Ó lµm suy yÕu viÖc t¹o ra chÊt th¶i cæ
vò viÖc ng¨n chÆn chÊt th¶i.
Theo tæ chøc quèc gia cña Mü vÒ gi¸o dôc khoa häc, h−íng tiÕp cËn chÊt th¶i ë møc thÊp nªn
cã c¸c môc ®Ých theo c¸c b−íc nh− sau:
(1). Gi¶m chÊt th¶i vµ « nhiÔm;
(2). Sö dông l¹i mét sè thø cã thÓ ®−îc;
(3). Quay vßng vµ lµm ph©n bãn c¸c chÊt th¶i ë møc nhiÒu nhÊt
cã thÓ;
(4) Xö lý sinh häc, hãa häc hay thiªu ®èt c¸c chÊt th¶i mµ kh«ng
gi¶m ®−îc, kh«ng sö dông l¹i ®−îc, hay quay vßng hoÆc chÕ biÕn ph©n ®−îc;
(5) Ch«n c¸c chÊt th¶i mµ sÏ c¹n kiÖt khi ë d−íi ®Êt hay trong
c¸c hÇm trªn mÆt ®Êt sau khi ®· xÐt tíi môc ®Ých ®Çu tiªn
T¹i sao viÖc t¹o ra Ýt chÊt th¶i vµ Ýt « nhiÔm lµ c¸ch lùa chän tèt nhÊt:
(1) TiÕt kiÖm n¨ng l−îng vµ c¸c nguån n¨ng l−îng gèc;
(2) Gi¶m sù khai th¸c, xö lý, sö dông c¸c nguån mµ t¸c ®éng tíi m«i
tr−êng;
(3) T¨ng c−êng søc khoÎ c«ng nh©n vµ sù an toµn bëi viÖc gi¶m sù
xuÊt hiÖn c¸c vËt liÖu cã ®éc hay nguy hiÓm;
(4) Gi¶m chi phÝ ®iÒu khiÓn « nhiÔm vµ qu¶n lý chÊt th¶i (chi phÝ nµy
®ang t¨ng rÊt nhanh h¬n c¶ tû lÖ t¨ng s¶n phÈm c«ng nghiÖp) vµ
kh¶ n¨ng m¾c ph¶i trong t−¬ng lai ®èi víi chÊt th¶i ®éc h¹i vµ nguy
hiÓm;
(5) Trong c¸c vÊn ®Ò c¬ b¶n cña sù sèng th× cã chi phÝ thÊp h¬n lµ cè
g¾ng lo¹i bá « nhiÔm vµ qu¶n lý chÊt th¶i mµ nã t¹o ra.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
57
¸p dông c«ng nghÖ s¶n xuÊt s¹ch h¬n: Theo ®Þnh nghÜa cña UNEP: “S¶n xuÊt s¹ch h¬n lµ
viÖc ¸p dông liªn tôc chiÕn l−îc phßng ngõa tæng hîp vÒ m«i tr−êng vµo c¸c qu¸ tr×nh s¶n
xuÊt, s¶n phÈm vµ dÞch vô nh»m n©ng cao hiÖu suÊt vµ gi¶m thiÓu rñi ro cho con ng−êi vµ m«i
tr−êng”.
Trong thùc tÕ, c¸c thay ®æi kh«ng chØ ®¬n thuÇn lµ thiÕt bÞ mµ cßn lµ c¸c thay ®æi
trong vËn hµnh vµ qu¶n lý cña mét doanh nghiÖp. C¸c thay ®æi cßn ®−îc gäi lµ “gi¶i ph¸p s¶n
xuÊt s¹ch h¬n”, cã thÓ chia lµm c¸c lo¹i:
- Gi¶m chÊt th¶i t¹i nguån: Qu¶n lý néi vi lµ mét lo¹i gi¶i ph¸p ®¬n gi¶n nhÊt cña s¶n
xuÊt s¹ch h¬n; KiÓm so¸t qu¸ tr×nh tèt h¬n ®Ó ®¶m b¶o c¸c ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt ®−îc tèi
−u ho¸ vÒ mÆt tiªu thô nguyªn liÖu, s¶n xuÊt vµ ph¸t sinh chÊt th¶i; Thay ®æi nguyªn
liÖu lµ viÖc thay thÕ c¸c nguyªn liÖu ®ang sö dông b»ng c¸c nguyªn liÖu kh¸c th©n
thiÖn víi m«i tr−êng h¬n; C¶i tiÕn thiÕt bÞ lµ viÖc thay ®æi thiÕt bÞ ®· cã thÓ nguyÖn
liÖu tæn thÊt Ýt h¬n; C«ng nghÖ s¶n xuÊt míi lµ viÖc l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ hiÖn ®¹i vµ cã
hiÖu qu¶ h¬n.
- TuÇn hoµn: TËn thu vµ t¸i sö dông t¹i chç lµ viÖc thu thËp “chÊt th¶i” vµ sö dông l¹i
cho qu¸ tr×nh s¶n xuÊt; T¹o ra c¸c s¶n phÈm phô lµ viÖc thu thËp (vµ xö lý) “c¸c dßng
th¶i” ®Ó cã thÓ trë thµnh mét s¶n phÈm míi hÆc b¸n ra cho c¸c c¬ së s¶n xuÊt kh¸c.
- C¶i tiÕn s¶n phÈm: Xem xÐt l¹i s¶n phÈm vµ c¸c yªu cÇu ®èi víi s¶n phÈm ®ã; Thay
®æi vÒ bao b× còng cã thÓ lµ yÕu tè quan träng
C¸ch ®Ó gi¶m chÊt th¶i:
T¨ng møc tiªu thô
ThiÕt kÕ l¹i c¸c qui tr×nh s¶n xuÊt vµ s¶n phÈm ®Ó sö dông Ýt nguyªn liÖu h¬n.
ThiÕt kÕ c¸c s¶n phÈm t¹o ra Ýt « nhiÔm vµ Ýt c¸c nguån chÊt th¶i h¬n khi sö
dông.
Lo¹i bá sù ®ãng gãi kh«ng cÇn thiÕt.
¸p dông c«ng nghÖ s¶n xuÊt kh«ng chÊt th¶i trong s¶n xuÊt. Môc tiªu cña
c«ng nghÖ nµy lµ h¹n chÕ sö dông tµi nguyªn vµ gi¶m thiÓu chÊt th¶i, trong
t−¬ng lai cã thÓ gãp phÇn t¹o ra c«ng nghÖ hiÖu qu¶ h¬n, t¹o ra qu¸ tr×nh s¶n
xuÊt míi, còng nh− b¶o vÖ vµ t¸i sö dông nguån tµi nguyªn thiªn nhiªn kÓ c¶
viÖc chuyÓn ho¸ chÊt th¶i thµnh n¨ng l−îng.
Sö dông l¹i: Sö dông l¹i lµ mét d¹ng cña viÖc lµm gi¶m chÊt th¶i - më réng c¸c nguån cung
cÊp nguyªn liÖu vµ gi¶m n¨ng l−îng sù dông vµ gi¶m « nhiÔm thËm chÝ h¬n c¶ t¸i chÕ.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
58
H×nh 3.7. Gi¶i ph¸p s¶n xuÊt kh«ng chÊt th¶i
C«ng nghÖ/ngµnh s¶n xuÊt kh«ng chÊt th¶i
C«ng nghÖ/ ngµnh t¸i chÕ
T¸i chÕ: Chai kiÓu cña qu¸ tr×nh t¸i chÕ c¸c vËt liÖu nh− kim lo¹i, thñy tinh, giÊy vµ chÊt dÎo:
chñ yÕu vµ thø cÊp. KiÓu mong muèn nhÊt lµ kiÓu chñ yÕu hay cßn gäi lµ vßng lÆp kÝn trong
®ã chÊt th¶i cña ng−êi tiªu thô th¶i ra lµ ®−îc t¸i chÕ ®Ó t¹o ra s¶n phÈm míi víi d¹ng t−¬ng
tù (giÊy b¸o chuyÓn thµnh giÊy b¸o, hép nh«m chuyÓn thµnh hép nh«m míi...). VÉn sö dông
nh−ng cã phÇn kÐm h¬n lµ kiÓu thø cÊp hay cßn gäi lµ vßng lÆp më trong ®ã chÊt th¶i ®−îc
chuyÓn hãa thµnh mét sè s¶n phÈm kh¸c. Qu¸ tr×nh t¸i chÕ chñ yÕu gi¶m tæng sè vËt liÖu
nguyªn chÊt ®Ó t¹o thµnh s¶n phÈm ®i 20-90%, trong khi qu¸ tr×nh t¸i chÕ thø cÊp lµm gi¶m
l−îng vËt liÖu nguyªn chÊt sö dông chØ kho¶ng 25%.
Ngμnh
B
Ngμnh
A
Ng−êi
tiªu
dïng
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 3- « nhiÔm m«i tr−êng- T¸c ®éng cña « nhiÔm -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc & KTMT - §¹i häc X©y dùng
59
C¸c ch−íng ng¹i cña vÊn ®Ò t¸i sö dông vµ t¸i chÕ: Qu¸ tr×nh t¸i chÕ trë thµnh ngµnh kinh
doanh cã nhiÒu m¹o hiÓm vµ t¸c ®éng chót Ýt vÒ vèn ®Çu t−. Cã 3 yÕu tè cÇn l−u t©m:
(1) Kh«ng bao gåm chi phÝ m«i tr−êng vµ søc kháe vµo gi¸ vËt liÖu th« trong gi¸ thÞ
tr−êng cña ng−êi tiªu thô;
(2) lo¹i bá nhiÒu lo¹i thuÕ vµ thªm tiÒn trî cÊp víi c¸c ngµnh c«ng nghiÖp khai th¸c
h¬n lµ ngµnh c«ng nghiÖp t¸i chÕ;
(3) thiÕu mét thÞ tr−êng lín vµ ®Òu cho c¸c vËt liÖu t¸i chÕ.
XuÊt khÈu chÊt th¶i: Mét sè thµnh phè cña Mü thiÕu c¸c vïng b·i r¸c lÊp ®Êt cÇn thiÕt ®·
vËn chuyÓn mét phÇn c¸c chÊt th¶i r¾n cña hä sang c¸c bang kh¸c hoÆc c¸c quèc gia kh¸c.
Tuy nhiªn mét sè quèc gia tõ chèi sù chuyÓn nh−îng nµy.
T¹o ra c¬ chÕ chÝnh s¸ch hîp lý cho qu¶n lý chÊt th¶i:
o KhuyÕn khÝch cho c¸c nhµ ®Çu t− bá vèn ®Ó x©y dùng c¸c nhµ m¸y xö lý chÊt th¶i.
o §Çu t− m¸y mãc, c«ng nghÖ hiÖn ®¹i cho c¸c nhµ m¸y ®ang ho¹t ®éng ®Ó nh»m
gi¶m thiÒu chÊt th¶i.
o Nghiªm cÊm, xö ph¹t ®èi víi nh÷ng c¬ së s¶n xuÊt ®æ th¶i r¸c th¶i cña m×nh kh«ng ®óng n¬i qui ®Þnh, hoÆc ®æ th¶i chÊt th¶i ®éc h¹i mµ ch−a qua xö lý g©y « nhiÔm m«i tr−êng ®Êt, n−íc, kh«ng khÝ xung quanh khu vùc ®ã.
o T¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi còng nh− khuyÕn khÝch c¸c c¬ së s¶n xuÊt tù xö lý c¸c
chÊt th¶i ®éc h¹i cña m×nh tr−íng khi th¶i ra m«i tr−êng ngoµi.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
60
Ch−¬ng 4
HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp
4.1. Kh¸i niÖm vÒ hÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng doanh nghiÖp
Qu¶n lý m«i tr−êng ë doanh nghiÖp lµ ph©n tÝch mét c¸ch toµn diÖn vÒ vai trß cña
doanh nghiÖp trong viÖc b¶o vÖ m«i tr−êng.
Kinh doanh t¹o nªn hÖ thèng kinh tÕ x· héi æn ®Þnh tõ bao ®êi nay nh−ng l¹i ph¸ ho¹i
m«i tr−êng vµ l·ng phÝ tµi nguyªn. Kh¸i niÖm míi vÒ kinh doanh ra ®êi trong bèi c¶nh khi
con ng−êi chuyÓn sang ph−¬ng thøc ph¸t triÓn bÒn v÷ng h¬n. V× kinh doanh kh«ng ph¶i lµ
ngµnh c« lËp nªn kh¸i niÖm vÒ m« h×nh sinh th¸i cho kinh doanh còng ph¶i më réng ra toµn
x· héi. NhiÖm vô quan träng lµ lµm thÕ nµo ¸p dông kh¸i niÖm sinh th¸i cho kinh doanh vµ
cho x· héi, t¹o lËp ®−îc con ®−êng ph¸t triÓn bÒn v÷ng mµ vÉn gi÷ ®−îc søc m¹nh vµ tÝnh linh
ho¹t cña kinh tÕ, m«i tr−êng vµ v¨n hãa.
VÒ c¬ b¶n, môc tiªu b¶o vÖ m«i tr−êng doanh nghiÖp ®−îc ph©n ®Þnh thµnh hai m¶ng:
Môc tiªu dôa vµo ®Çu vµo vµ môc tiªu dùa vµo ®Çu ra.
Môc tiªu dùa vµo ®Çu vµo gi¶i quyÕt vÊn ®Ò gi÷u g×n nguån tµi nguyªn chñ ®¹o lµ
n¨ng l−îng vµ nguyªn liÖu
Môc tiªu dùa vµo ®Çu ra liªn quan tíi ®Çu ra kh«ng mong muèn mµ ®iÓn h×nh lµ c¸c
lo¹i chÊt th¶i ph¸t sinh trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt.
Nh− vËy viÖc ®−a c¸c môc tiªu m«i tr−êng vµo hÖ thèng môc tiªu doanh nghiÖp ngµy
cµng ®−îc xem xÐt nh− mét c¬ héi ®Ó c¶i thiÖn kh¶ n¨ng ®¹t ®−îc cña c¸c môc tiªu kinh tÕ.
§iÒu nµy ®−îc thÓ hiÖn ë hai khÝa c¹nh :
- C¶i thiÖn doanh thu th«ng qua thÞ tr−êng míi vµ s¶n phÈm míi;
- Gi¶m bít chi phÝ th«ng qua tiÕt kiÖm vËt t−, n¨ng l−îng; tiÕt kiÖm phô liÖu, c¶i tiÕn
qui tr×nh thao t¸c, gi¶m l−îng ph¸t th¶i.
4.2. C¸c lo¹i chÊt th¶i ( ®Çu ra kh«ng mong muèn tõ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt )
Qu¸ tr×nh ph¸t sinh ra chÊt th¶i tõ ho¹t ®éng cña c¸c xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp theo nhiÒu d¹ng
kh¸c nhau nh− thÓ hiÖn ë h×nh 4.1.
Tõ h×nh 4.1 ta thÊy l−îng vµ thµnh phÇn chÊt th¶i phô thuéc chÊt l−îng nguyªn liÖu,
møc tiªn tiÕn cña s¶n xuÊt. §Ó gi¶m l−îng chÊt th¶i ta ph¶i t¨ng c−êng ¸p dông c¸c qu¸ tr×nh
c«ng nghÖ kh«ng vµ Ýt phÕ th¶i, ®Èy m¹nh c¸c qu¸ tr×nh xö lý, tËn dông phÕ liÖu, s¶n xuÊt c¸c
®å dïng bÒn ®Ñp, ®ãng gãi sao cho tèn Ýt bao b×.
C¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt cã c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ cò sÏ s¶n ra nhiÒu chÊt th¶i/ ®¬n vÞ s¶n
phÈm vµ hiÖu qu¶ sö dông nguyªn liÖu vµ n¨ng l−îng thÊp lµm phÝ ph¹m c¸c nguån tµi
nguyªn, trong khi c¸c nguån nµy ngµy cµng bÞ khai th¸c c¹n kiÖt. §iÒu ®ã ®Æt ra cho mäi
quèc gia cÇn ph¶i qu¶n lý chÊt th¶i r¾n mét c¸ch h÷u hiÖu ®Ó gi¶m thiÓu « nhiÔm m«i tr−êng
vµ sö dông hiÖu qu¶ c¸c nguån tµi nguyªn khai th¸c ®−îc.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
61
KhÝ th¶i
Nguyªn liÖu th« S¶n phÈm
ChÊt th¶i
Qu¸ tr×nh
C«ng nghiÖp
N−íc th¶i
H×nh 4.1. Tr−êng hîp c¬ së doanh nghiÖp kh«ng cã biÖn ph¸p gi¶m thiÓu
KhÝ th¶i
Gi¶m thiÓu
khÝ th¶i
Nguyªn liÖu th« Qu¸ tr×nh
c«ng nghiÖp S¶n phÈm
ChÊt th¶i Gi¶m thiÓu
chÊt th¶i
Gi¶m thiÓu
n−íc th¶i N−íc th¶i
H×nh 4.1b. Tr−êng hîp cã biÖn ph¸p gi¶m thiÓu
C¸c n−íc cã tr×nh ®é khoa häc kü thuËt ph¸t triÓn, c«ng nghiÖp ph¸t triÓn l−îng chÊt
th¶i c«ng nghiÖp sÏ lín vµ chÊt th¶i c«ng nghiÖp còng ®a d¹ng h¬n, tuy nhiªn l−îng chÊt th¶i
trªn mét ®¬n vÞ s¶n phÈm th−êng nhá h¬n so víi c¸c n−íc cã nÒn c«ng nghiÖp kÐm ph¸t triÓn.
B¶ng 4.1 d−íi ®©y cho biÕt thµnh phÇn cña mét sè chÊt th¶i c«ng nghiÖp.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
62
B¶ng 4.1. Thµnh phÇn cña mét sè chÊt th¶i c«ng nghiÖp
Lo¹i h×nh
c«ng nghiÖp
Thµnh phÇn chÊt th¶i
I. Khai kho¸ng vµ tuyÓn quÆng
- Khai th¸c than
- HÖ sè th¶i ë nhµ m¸y sµng tuyÓn than 30%
- Lµm giµu quÆng apatit 0,6-0,7 tÊn chÊt th¶i/tÊn apatit, thµnh phÇn chÊt th¶i: (Na,K)2Al2O3.nSiO2
- Lµm giµu quÆng chøa 80% KCl b»ng tuyÓn næi, t¸c nh©n tuyÓn næi lµ amin
2,5-3 tÊn chÊt th¶i/tÊn KCl, thµnh phÇn chÊt th¶i: NaCl 90-96% CaSO4 0,1-2% CaCl2 0,02-0,06% KCl 1,8-5% MgCl2 0,04-0,2% CÆn 1-4,5%
II. S¶n xuÊt ph©n kho¸ng vµ a xit
- S¶n xuÊt H3PO4 tõ quÆng ph«tphat Ca5(PO4)3F vµ H2SO4
- 4,25 tÊn CaSO4. nH2O/1 tÊn P2O5 tõ apatit - 5,66 tÊn CaSO4. nH2O/1 tÊn P2O5 tõ ph«tphorit
III NhiÖt ®iÖn
- Bôi + xØ : 1-5A kg/tÊn than ( A = 10-30 ( % kl tro trong than)) víi thµnh phÇn SiO2 52-65% kl Al2O3 22-25% Fe2O3 2,5-7% CaO 2-2,6 % MgO 1-3% TiO2 0,1-0,2% K2O 3.5-4,0% Na2O 0,2-0,3% P2O5 0,1% MnO 0,1%
IV ChÊt th¶i cña c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt c¸c chÊt h÷u c¬
- C«ng nghiÖp läc vµ ho¸ dÇu: cÆn dÇu cña c¸c qu¸ tr×nh lµm s¹ch dÇu b«i tr¬n, dÇu ho¶, khÝ, paraphin; cÆn cña s¶n xuÊt c¸c sul fonat, chÊt tÈy röa tæng hîp, t¸c nh©n tuyÓn næi,...
- CÆn chøa c¸c hîp chÊt h÷u c¬ (c¸c hîp chÊt chøa S, hîp chÊt cacben, cacbit, a sphan, nhùa,...), H2SO4 vµ H2O. Hµm l−îng c¸c chÊt h÷u c¬ thay ®æi tõ 10-93% khèi l−îng tuú qu¸ tr×nh. - Bïn dÇu cña nhµ m¸y läc ho¸ dÇu: 7kg bïn/ tÊn dÇu th«. -CÆn dÇu nÆng: s¶n ph¶m dÇu 10-56% kl H2O 30-85% kl T¹p chÊt r¾n 1,3-46% kl Bïn dÇu bÞ ph©n líp: líp trªn lµ nhò t−¬ng dÇu - n−íc, líp gi÷a lµ líp n−íc bÞ bÈn bëi líp dÇu vµ h¹t r¾n, líp d−íi 3/4 tæng r¾n bÞ bÈn bëi s¶n phÈm dÇu.
V C«ng nghiÖp gia c«ng chÊt dÎo, cao su - S¶n xuÊt tói mµng máng PE ®Þnh møc nguyªn liÖu cho 1 tÊn s¶n phÈm PE: h¹t PE 979,6 kg phô gia 27,9 kg dung m«i 19 kg mùc in 7,6 kg - S¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm cao su: s¨m lèp « t«, xe m¸y, xe ®¹p
- PhÕ liÖu s¶n xuÊt tói PE 0,2 kg/tÊn sf ( 10-13% nguyªn liÖu t¹o thµnh: ba via, nguyªn liÖu r¬i v·i, phÕ phÈm trong s¶n xuÊt ®−îc t¸i sinh, tËn dông l¹i ngay) - L−îng chÊt th¶i ba via tõ mét sè m¹t hµng cao su: 35 g/ ®«i ®Õ giµy 11 g/ chiÕc lèp « t« 0,07 g/ c lèp xe ®¹p 0,026 g/c s¨m xe ®¹p
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
63
4. 3. C¸c ®Æc tÝnh cña m«i tr−êng trong ho¹t ®éng s¶n xuÊt
4.3.1. M«i tr−êng lµ yÕu tè ®Çu vµo
C¸c s¶n phÈm ho¸ th¹ch vµ kho¸ng s¶n cña m«i tr−êng thiªn nhiªn trong qu¸ tr×nh
s¶n xuÊt nh− lµ nguån nguyªn liÖu vµ ph−¬ng tiÖn s¶n xuÊt. Tuy nhiªn viÖc sö dông m«i
tr−êng hiÖn nay chñ yÕu vÉn ë d¹ng thøc kh«ng mÊt tiÒn mµ chØ cÇn ph¶i chi phÝ cho khai
th¸c vµ chi phÝ cho nhu cÇu m«i tr−êng ( ®Êt, n−íc, c¶nh quan , kh«ng khÝ, n−íc ®Ó tiÕp nhËn
chÊt th¶i cña s¶n xuÊt vµ tiªu dïng)
Chi phÝ khai th¸c ngµy cµng cao do sù dåi dµo vÒ nguån dù tr÷ ngµy cµng bÞ mÊt dÇn.
Chi phÝ cho nhu cÇu m«i tr−êng còng ngµy t¨ng bëi c¸c lý do:
- T¨ng yªu cÇu vÒ xö lý chÊt th¶i r¾n trong ®ã cã c¶ thµnh phÇn nguy h¹i;
- T¨ng yªu cÇu vÒ xö lý n−íc th¶i;
- T¨ng yªu cÇu trong viÖc xö lý khÝ th¶i vµ tiÕng ån.
Nh− vËy, kh«ng gian sö dông m«i tr−êng trë thµnh th−íc ®o søc Ðp cña quÇn x· tíi
c¸c chøc n¨ng m«i tr−êng. §ã lµ chÊt l−îng c¸c nguån tµi nguyªn thiªn nhiªn vµ c¸c dÞch vô,
mµ nhê ®ã hÖ sinh th¸i cã thÓ cung cÊp, kh«ng kÓ tíi sù t¸i t¹o n¨ng suÊt s¶n l−îng cña c¸c hÖ
nµy vµ c¸c thay ®æi kh«ng thÓ ®¶o ng−îc trong nh÷ng phÇn dù tr÷ cña hÖ sinh th¸i.
Tuy nhiªn, kh«ng gian sö dông m«i tr−êng kh«ng cho phÐp x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña c¸c
vÊn ®Ò m«i tr−êng trong toµn bé tr¹ng th¸i ph¸t triÓn cña quèc gia. VÊn ®Ò chñ yÕu trong sö
dung kh«ng gian m«i tr−êng lµ ®Þnh l−îng hãa møc ®é bÒn v÷ng.
Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n kh«ng gian sö dông m«i tr−êng ®−îc Héi ®ång nghiªn cøu vÒ
m«i tr−êng vµ tù nhiªn §an M¹ch thùc hiÖn víi c¸c kÕt qu¶ sau ®©y:
Víi tèc ®é khai th¸c hiÖn t¹i, tr÷ l−îng c¹n kiÖt sau kho¶ng 50 n¨m ®èi víi dÇu, 30
n¨m ®èi víi ®ång. T¶i träng axit hãa tíi h¹n cña ®Êt T©y ¢u vµo kho¶ng 1400 - 2400 ®−¬ng
l−îng axit. Trong khi ®ã, tèc ®é l¾ng ®äng hiÖn ®ang lµ 5000 - 6000 ®−¬ng l−îng axit. §Ó ®¹t
®−îc sù bÒn v÷ng cÇn ph¶i gi¶m 50-70% tèc ®é l¾ng ®äng. Tèc ®é suy tho¸i cña ®Êt do xãi
mßn, b¹c mÇu vµ mÆn hãa hµng n¨m lµ 24tû tÊn, trong khi suy tho¸i tù nhiªn hµng n¨m chØ
lµm mÊt ®i 9,3 tû tÊn.
Do vËy, ®Ó ®¹t ®−îc møc bÒn v÷ng, loµi ng−êi cÇn ph¶i cã nhiÒu cè g¾ng míi ®¶o
nghÞch ®−îc xu h−íng c¹n kiÖt tµi nguyªn vµ suy tho¸i m«i tr−êng.
4.3.2. M«i tr−êng lµ n¬i tiÕp nhËn ®Çu ra kh«ng mong muèn
§èi víi ®Çu ra kh«ng mong muèn th× t¹i ngay trong kh©u s¶n xuÊt vµ ph©n phèi th×
m«i tr−êng ®· trë thµnh n¬i tiÕp nhËn cÇn thiÕt.
C¬ së cña sù liªn kÕt « nhiÔm m«i tr−êng qua chÊt th¶i vµ sù ph¸t th¶i t−¬ng øng , còng nh−
c¬ së cña viÖc tiªu phÝ m«i tr−êng qua ph¸t th¶i thuéc c¸c vÊn ®Ò cÇn l−u t©m sau:
- Nhu cÇu vÒ xö lý, ch«n lÊp vµ tiªub huû chÊt th¶i r¾n;
- Khèi l−îng khÝ th¶i;
- Møc ®é ph¸t th¶i khÝ hoÆc x¶ n−íc th¶i;
- To¶ nhiÖt, ph¸t nhiÖt..
Vµ ®Æc biÖt cÇn l−u t©m ®Õn c¸c th«ng sè c¬ b¶n sau:
- HÖ sè chÊt th¶i: lµ khèi l−îng chÊt th¶i t¹o ra trªn mét ®¬n vÞ s¶n phÈm , trong ®ã
chÊt th¶i ®−îc ph©n lo¹i theo ®Æc tÝnh nguy h¹i ®èi víi m«i tr−êng;
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
64
m«i tr−êng
- §Þnh suÊt t¸i sinh: lµ khèi l−îng chÊt th¶i cã thÓ t¸i sinh ®−îc tÝnh trªn mét ®¬n vÞ
s¶n phÈm;
- §Þnh suÊt chuyÓn ho¸: lµ khèi l−îng chÊt th¶i g©y « nhiÔm m«i tr−êng sau khi xö
lý kh«ng cßn cã nguy c¬ g©y t¸c ®éng;
- HÖ sè ph¸t th¶i : lµ khèi l−îng chÊt th¶i cßn l¹i sau khi ®· xö lý, t¸i sinh vµ
chuyÓn ho¸.
C¸c khÝa c¹nh môc tiªu
§¶m b¶o Ph©n phèi thu nhËp QuyÒn lùc C¸c môc tiªu B¶o vÖ
chç lµm viÖc c«ng b»ng vµ uy tÝn
Gi÷ ®−îc kh¶ n¨ng c¹nh tranh
C¸c khÝa c¹nh môc tiªu kinh tÕ
Doanh Kh¶ n¨ng Môc tiªu Môc tiªu B¶o vÖ
thu thanh to¸n x· héi n¨ng suÊt m«i tr−êng
Lîi nhuËn Vèn Thu nhËp Chi phÝ KhÝa c¹nh môc tiªu – C«ng cô
môc tiªu kinh tÕ
C¬ héi thu Gi¶m bít chi nhËp th«ng phÝ th«ng qua b¶o vÖ qua b¶o vÖ m«i tr−êng m«i tr−êng
H×nh 4.2. B¶o vÖ m«i tr−êng trªn ba khÝa c¹nh
trong hÖ thèng cña doanh nghiÖp
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
65
4.4. C¸c ho¹t ®éng thu håi, t¸i chÕ
C¸c yÕu tè s¶n xuÊt ®· t¸c ®éng ®Õn qu¸ tr×nh chuyÓn hãa vËt liÖu vµ n¨ng l−îng, do
vËy cã sù ®ßi hái ®Õn m«i tr−êng – n¬i cung cÊp tµi nguyªn thiªn nhiªn. ë ®Çu vµo cã thÓ ph©n
biÖt theo:
- Khèi l−îng vµ c¸ch thøc sö dông vËt liÖu,
- Khèi l−îng vµ c¸ch thøc sö dông n¨ng l−îng,
- Khèi l−îng vµ c¸ch thøc sö dông n−íc.
§iÒu ®¸ng quan t©m ë ®©y lµ ®Æc tÝnh t¸i t¹o cña vËt liÖu vµ nhiªn liÖu, do vËy cÇn
ph©n biÖt gi÷a vËt liÖu, nhiªn liÖu t¸i t¹o l¹i ®−îc vµ vËt liÖu, nhiªn liÖu kh«ng t¸i t¹o l¹i ®−îc.
Song song víi viÖc h×nh thµnh s¶n phÈm lµ ®Çu ra ®−îc mong muèn cßn cã c¸c s¶n
phÈm kÌm theo ®Çu ra kh«ng mong muèn ®−îc ph©n biÖt theo:
- Khèi l−îng vµ chÊt l−îng phÕ th¶i r¾n,
- Khèi l−îng vµ chÊt l−îng phÕ th¶i láng,
- Khèi l−îng vµ chÊt l−îng phÕ th¶i khÝ,
- Sù tho¸t nhiÖt,
- Sù ph¸t x¹ tiÕng ån,
- Sù tho¸t bôi,
- Sù ph¸t tia x¹.
Trªn ph−¬ng diÖn kinh tÕ, ngµnh kinh doanh sÏ gÆp mét lo¹t c¸c r¾c rèi khi quay
vßng vµ t¸i s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm, cã khi tiÕt kiÖm ®−îc chi phÝ, cã khi chi phÝ l¹i t¨ng lªn.
Ngµnh kinh doanh ph¶i tÝnh to¸n l¹i nhu cÇu s¶n xuÊt vµ kh¶ n¨ng tiªu thô c¸c s¶n phÈm cña
m×nh do cã t¸i chÕ. Mét ngµnh c«ng nghiÖp míi, sö dông vµ quay vßng vËt liÖu, n¨ng l−îng
cña c¸c ngµnh ®· cã vµ cña ng−êi tiªu dïng sÏ ra ®êi. Ng−êi tiªu thô ph¶i ®¸nh gi¸ ®−îc gi¸
trÞ cña bao b× vµ s¶n phÈm cã thÓ t¸i sinh.
T¸i sinh lµ mét kh¸i niÖm thêi sù th«ng qua h×nh thøc sö dông l¹i hay tËn dông l¹i gi¸
trÞ cña nh÷ng s¶n phÈm ®· qua sö dông.
ë ®©y liªn quan ®Õn chÊt th¶i cña s¶n xuÊt vµ tiªu dïng, c¸i mµ tr−íc khi ®−îc ®−a vµo
qu¸ tr×nh t¸i sinh ®· ®−îc chñ cña nã coi lµ nh÷ng thø kh«ng mong muèn vµ muèn vøt bá ®i.
Cã thÓ sö dông thiªn nhiªn lµm m«i tr−êng tiÕp nhËn chÊt th¶i. Song, nh÷ng chÊt th¶i nµy
còng cã thÓ gi÷ l¹i trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt vµ tiªu dïng, chÝ Ýt lµ t¹m thêi.
ViÖc tiÕp tôc sö dông cã thÓ thùc hiÖn d−íi nhiÒu h×nh thøc, song tÊt c¶ c¸c qu¸ tr×nh còng
chØ lµ nh÷ng viÖc sö dông l¹i nhiÒu lÇn , do ®ã vËt chÊt vµ n¨ng l−îng cã thÓ gi÷ ®−îc trong
mét thêi gian cã h¹n vµ riªng biÖt trong ph¹m vi cña qu¸ tr×nh chuyÓn hãa kÕ tiÕp nhau vµ sau
®ã ®−îc ®−a vµo chu tr×nh.
T¸i sö dông: Trong t¸i sö dông, s¶n phÈm ®−îc gi÷ nguyªn vÒ chÊt liÖu kÕt cÊu vµ h×nh d¸ng
còng nh− chøc n¨ng ban ®Çu vµ ®−îc ®−a vµo qu¸ tr×nh chuyÓn hãa (vÝ dô nh−: bao b× ®ãng
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
66
gãi nhiÒu lÇn). Th«ng lÖ th× nh÷ng s¶n phÈm nh− vËy kh«ng ph¶i lµ chÊt th¶i, do ®ã trong
nghÜa réng cã thÓ ®−îc hiÓu lµ t¸i sinh, nh−ng sè l−ît cña chu tr×nh t¸i sö dông bÞ h¹n chÕ. VÝ
dô, chai lä ®−îc sö dông nhiÒu lÇn bÞ vì hay bÞ mÊt ®i tÝnh n¨ng sö dông ®Æc tr−ng. Ng−êi ta
tÝnh trung b×nh chai lä sö dông kho¶ng 20 l−ît ( h×nh 4.3a).
§«i khi còng cã thÓ tiÕp tôc sö dông s¶n phÈm ®−îc nÕu nh− s¶n phÈm víi kÕt cÊu
chÊt liÖu, h×nh d¸ng ban ®Çu ®−îc sö dông theo mét chøc n¨ng kh¸c. VÝ dô, cèc ®ùng t−¬ng
h¹t c¶i lµm cèc uèng n−íc, b×nh nhùa lµm thïng chøa n−íc m−a, lèp xe «t« lµm ghÕ ®u hay
®µi hoa.
§ãng chai
H×nh 4.3a. T¸i sö dông l¹i c¸c chai
Backup_of_ban1.cdr
T¸i t¹o gi¸ trÞ: T¸i t¹o gi¸ trÞ lµ qu¸ tr×nh trong ®ã chÊt liÖu kÕt cÊu ban ®Çu ®−îc t¸i t¹o l¹i
th«ng qua mét qu¸ tr×nh xö lý. H×nh th¸i ban ®Çu vµ chñ ®Ých sö dông ban ®Çu cã thÓ ®−îc t¸i
t¹o. VÝ dô, sö dông s¾t vôn trong c«ng nghiÖp luyÖn thÐp, nÊu ch¶y m¶nh kÝnh trong c«ng
nghiÖp thñy tinh, giÊy vôn trong c«ng nghiÖp giÊy… ( H×nh 4.3b).
H×nh 4.3b. Minh ho¹ vÒ t¸i t¹o l¹i gi¸ trÞ
Sö dông
nhiÒu lÇn
§· sö dông
PhÕ liÖu
S¶n phÈm
míi
NÊu ch¶y
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
67
TiÕp tôc tËn dông gi¸ trÞ: Cã thÓ ¸p dông víi c¶ h×nh thøc vËt chÊt vµ n¨ng l−îng. §Æc tÝnh
cña viÖc tiÕp tôc tËn dông gi¸ trÞ vËt chÊt lµ sù chuyÓn hãa vËt chÊt th«ng qua mét qu¸ tr×nh xö
lý vµ lµm thay ®æi chøc n¨ng cña s¶n phÈm míi h×nh thµnh. VÝ dô, ñ c¸c chÊt h÷u c¬, s¶n xuÊt
v¸n Ðp tõ mïn c−a, s¶n xuÊt vËt liÖu c¸ch ©m tõ giÊy phÕ th¶i, vËt liÖu x©y dùng tõ chÊt dÎo
cò.
Mét h×nh thøc n÷a cña viÖc tËn dông gi¸ trÞ lµ tËn dông n¨ng l−îng. Sù chuyÓn hãa vËt chÊt
sang n¨ng l−îng lµ mét qu¸ tr×nh kh«ng ®¶o ng−îc ®−îc. Do b¶n th©n n¨ng l−îng sau khi
®−îc sö dông vµo qu¸ tr×nh chuyÓn hãa th× chØ cã thÓ thu håi l¹i ®−îc rÊt Ýt, nªn qu¸ tr×nh nµy
lµ m¾t xÝch cuèi cïng trong chuçi chu tr×nh cã kh¶ dÜ.
T¸i t¹o n¨ng l−îng ngoµi viÖc thÓ hiÖn t¸i sö dông vµo chøc n¨ng ban ®Çu cña nã cßn thÓ hiÖn
viÖc tiÕp tôc sö dông vµo chøc n¨ng kh¸c.
VÝ dô, qua viÖc sö dông ®iÖn n¨ng ®Ó s¶n xuÊt, nhiÖt n¨ng sinh ra trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt nµy
®−îc tËn dông ®Ó s−ëi Êm.
Môc tiªu vµ hiÖu qu¶ cña viÖc t¸i sinh: Mçi chu tr×nh nguyªn liÖu vµ n¨ng l−îng ®−îc thiÕt
lËp ®Òu mang trong nã hai hiÖu øng vÒ sinh th¸i mong muèn cã, ®ã lµ:
- TiÕt kiÖm nguyªn liÖu vµ n¨ng l−îng.
- Gi¶i phãng cho m«i tr−êng khái n¬i tiÕp nhËn l¹i chÊt th¶i.
T¸i sinh lµ sù kÐo dµi thªm mét kho¶ng ng¾n thêi gian l−u cña nguyªn liÖu vµ n¨ng
l−îng trong qu¸ tr×nh chuyÓn hãa. V× thÕ, c«ng nghÖ cã tÝnh ®Õn gi¶m thiÓu vµ c«ng nghÖ cã
tÝnh ®Õn phßng ngõa « nhiÔm m«i tr−êng ph¶i ®−îc −u tiªn h¬n trong ph−¬ng ¸n chuÈn bÞ s¶n
xuÊt tr−íc khi thùc hiÖn chu tr×nh. ThØnh tho¶ng vÉn cã nh÷ng lêi than phiÒn lµ sù cè g¾ng lín
vÒ viÖc t¸i t¹o gi¸ trÞ, nhÊt lµ viÖc t¸i t¹o gi¸ trÞ n¨ng l−îng, ®· ng¨n c¶n nh÷ng nç lùc to lín
trong viÖc tr¸nh cã chÊt th¶i. T−¬ng tù nh− vËy vÒ viÖc t¸i sinh thñy tinh ®· qua sö dông, trong
tr−êng hîp nµy, sù nç lùc trong viÖc t¸i sinh thñy tinh ®· qua sö dông t¨ng lªn ®· ch«n vïi cè
g¾ng nh»m sö dông bao b× ®ãng gãi mét lÇn.
§èi t−îng cña t¸i sinh vµ t¸i sö dông : VÒ nguyªn t¾c, tÊt c¶ c¸c s¶n phÈm, c¸c vËt liÖu vµ
n¨ng l−îng ®Òu ®−îc xem lµ ®èi t−îng t¸i sinh. Cã thÓ s¬ bé ph©n lo¹i nh− sau:
- Chu tr×nh ph−¬ng tiÖn s¶n xuÊt trong doanh nghiÖp ( thÝ dô n−íc tuÇn hoµn trong
qu¸ tr×nh s¶n xuÊt )
- Chu tr×nh s¶n phÈm ( thÝ dô chai lä ®−îc sö dông nhiÒu lÇn);
- T¸i sinh s¶n phÈm ( thÝ dô : thay ®éng c¬, lèp xe ®¾p l¹i..)
- T¸i sinh phÕ liÖu s¶n xuÊt ( m¶nh thuû tinh s¶n xuÊt thuû tinh..)
- T¸i sinh chÊt th¶i sinh ho¹t ( thÝ dô giÊy lo¹i, « t« ®· qua sö dông..) ;
- Khai th¸c n¨ng l−îng d− thõa ( sö dông nhiÖt n¨ng d− cña qu¸ tr×nh n¹p vµ to¶
nhiÖt c«ng nghiÖp vµo s−ëi nãng)
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
68
ThÝ dô trong ho¹t ®éng khai kho¸ng : C¸ch tiÕp cËn hîp lý nhÊt cña vÊn ®Ò tµi nguyªn kho¸ng
s¶n chuyÓn chñ yÕu sang sù khèng chÕ chu tr×nh sö dông c¸c tµi nguyªn ®ã trong c¸c giai
®o¹n chÝnh cña sù tån t¹i cña chóng ( h×nh 4.4.)
Khai th¸c má LuyÖn kim C«ng nghiÖp chÕ biÕn
KÕt thóc chu tr×nh sèng cña phÕ liÖu
C¸c má nh©n t¹o
Má thiªn nhiªn
(1) Bôi, phÕ liÖu gia c«ng Dung dÞch kim lo¹i
(2) B·i chøa t¹m thêi kho phÕ liÖu, kho trong
nhµ m¸y
(3) Th¶i bá phÇn kh«ng tuyÓn chän
(1) T¸i chÕ cã thÓ ®−îc, chñ yÕu trong d©y chuyÒn néi bé.
(2) T¸i chÕ dÔ nhÊt b»ng c¸ch ®Æt mét d©y chuyÒn riªng.
(3) T¸i chÕ rÊt khã.
Ng−êi ta thÊy r»ng ë tÊt c¶ mäi kh©u (khai th¸c má, luyÖn kim chÕ biÕn, th−¬ng
m¹i...), víi nh÷ng khã kh¨n do sè l−îng biÕn ®éng, c¸c vËt liÖu ®Òu cã thÓ t¸i sinh ®−îc b¾t
®Çu tõ c¸c má, nh−:
- Khãi, bôi, dung dÞch.
- Nh÷ng b·i chøa do ng−êi t¹o ra trong thêi gian ng¾n
- Nh÷ng má nh©n t¹o trong thêi gian dµi
Râ lµ mçi lo¹i kim lo¹i cã mét chu tr×nh riªng, ®Æc biÖt, vÒ ph−¬ng diÖn c¸c s¶n phÈm
th−¬ng m¹i vµ c¸ch sö dông s¶n phÈm. Còng lµ nh÷ng kim lo¹i, ë trong c¸c xe «t« c¸c phô
tïng cã thÓ lµ ®èi t−îng ®Ó quay vßng phôc håi. Nh−ng khã kh¨n h¬n trong viÖc phôc håi c¸c
lo¹i pin vµ cµng kh«ng thÓ t−ëng t−îng ®−îc cã thÓ phôc håi c¸c chÊt mÇu kim lo¹i trong c¸c
líp s¬n.
Cã nh÷ng chÝnh s¸ch kh¸c nhau bæ sung cã thÓ héi vµo viÖc t¸i chÕ ®Ó c¹nh tranh víi
nguyªn liÖu vÒ mÆt kinh tÕ. §ã lµ:
- T¹o thuËn lîi cho sù thay thÕ: Nh÷ng tiÕn bé c«ng nghÖ thùc hiÖn trong nh÷ng
thËp niªn gÇn ®©y trong c¸c lÜnh vùc nh− gia c«ng b»ng m¸y cho phÐp ®Æt l¹i lêi
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
69
ph¸n quyÕt vÒ c¸i gäi lµ ®Æc tÝnh duy nhÊt cña nhiÒu vËt liÖu th−êng ®−îc coi mét
c¸ch v« lý lµ kh«ng thÓ thay thÕ trong lÜnh vùc sö dông nµo ®ã.
ThÝ dô tr−êng hîp cña sù thay thÕ ®ång b»ng nh«m trong nhiÒu thiÕt bÞ ®iÖn,
nguån dù tr÷ cña nh«m râ rµng lµ lín h¬n d÷ tr÷ ®ång. Kh¶ n¨ng gi¶i phãng viÖc
sö dông b¹c trong chôp ¶nh, cèng hiÕn mét triÓnväng rÊt lín cho lo¹i kim lo¹i nµy.
- Ph¸t triÓn nh÷ng vËt liÖu trªn c¬ së thø phÈm vµ phÕ liÖu: g¹ch phôc håi, thµnh
phÇn cña bªt«ng khai th¸c tõ nh÷ng phÕ liÖu cña sù ph¸ hñy, bªt«ng cã thµnh phÇn
lµ ®Êt sÐt, vËt liÖu x©y dùng trªn c¬ së phÕ liÖu má, t¸i sö dông phÕ liÖu gç;
- Qu¶n lý tèt h¬n nh÷ng chu tr×nh sö dông ®èi víi nh÷ng lo¹i nguyªn liÖu kh¸c
nhau: s¾t, nh«m, ®ång, ph©n bãn, gç, xi m¨ng, ... Sù qu¶n lý ®ã chuyÓn sang
nghiªn cøu sù kh«ng cho lan réng nh÷ng gi¸n ®o¹n trong chu tr×nh vµ sù khèng
chÕ sè l−îng tïy thuéc vµo chi phÝ n¨ng l−îng.
ChuyÓn hãa n¨ng l−îng: lµ ®Æc tr−ng nhÊt cña n¨ng l−îng trong ®êi sèng vµ ho¹t ®éng kinh
tÕ. Nh÷ng sù chuyÓn hãa tu©n theo nh÷ng ®iÒu luËt râ rµng: ®ã lµ hai nguyªn lý cña nhiÖt
®éng häc.
- Nguyªn lý thø nhÊt ph¸t biÓu r»ng, trong tÊt c¶ mäi sù chuyÓn hãa l−îng n¨ng
l−îng ban ®Çu cã d−íi mét d¹ng nµo ®ã sÏ lÊy l¹i mét c¸ch toµn vÑn ë d¹ng kh¸c
khi kÕt thóc qu¸ tr×nh chuyÓn hãa.
- Nguyªn lý thø hai, gäi lµ nguyªn lý Carnot, diÔn dÞch kh¸c nhau tån t¹i gi÷a nhiÖt
n¨ng vµ c¸c d¹ng n¨ng l−îng kh¸c. Carnot ®· chØ râ r»ng kh«ng mét lo¹i m¸y nµo
cã thÓ chuyÓn hãa ®−îc mét c¸ch toµn vÑn n¨ng l−îng thµnh c«ng n¨ng. Thùc vËy
nÕu sù chuyÓn hãa cña c¸c d¹ng kh¸c thµnh nhiÖt n¨ng lu«n lu«n lµ kh¶ dÜ th× qu¸
tr×nh ng−îc l¹i chØ cã thÓ lµ bé phËn, thËm chÝ kh«ng thÓ ®−îc. ChÝnh v× lý do ®ã
ng−êi ta coi nhiÖt n¨ng nh− mét d¹ng suy tho¸i cña n¨ng l−îng.
Qu¶n lý vµ xö lý phÕ liÖu cã mèi quan hÖ ®Æc biÖt víi n¨ng l−îng ë nhiÒu mÆt:
- S¶n xuÊt phÕ liÖu ë c«ng tr−êng khai th¸c tµi nguyªn, vËn chuyÓn vµ sö dông: phÕ
th¶i cña má, bïn khoan, l−u huúnh cña khÝ thiªn nhiªn...
- Tiªu thô n¨ng l−îng ®ßi hái c¸c c«ng ®o¹n thu thËp, tuyÓn chän, xö lý phÕ liÖu,
söa ch÷a c¬ khÝ...
- Kh¶ n¨ng sö dông n¨ng l−îng (tr−êng hîp vËt liÖu chÊt dÎo vµ sinh khèi).
Mét trong nh÷ng träng t©m cña viÖc t¸i sinh n¨ng l−îng lµ viÖc t¸i khai th¸c nhiÖt
n¨ng tõ bøc x¹ nhiÖt ë doanh nghiÖp. Nguån bøc x¹ nhiÖt cã thÓ lµ tÊt c¶ c¸c qu¸ tr×nh chuyÓn
ho¸ c¸c h×nh th¸i n¨ng l−îng cã liªn quan tíi sù ph¸t triÓn vµ h×nh thµnh nhiÖt, nhiÖt n¨ng ®ã
cã thÓ lµ nhiÖt d−, thÝ dô nh− qu¸ tr×nh s¶n xuÊt víi sù trî gióp cña h¬i n−íc vµ qua ®ã h×nh
thµnh nhiÖt d− thõa mµ nã cã thÓ cã nhiÖt ®é rÊt cao.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
70
4.5. Nh÷ng lÜnh vùc ho¹t ®éng quan träng vÒ m«i tr−êng trong c«ng nghiÖp
Nh÷ng lÜnh vùc ho¹t ®éng quan träng vÒ m«i tr−êng trong c«ng nghiÖp bao gåm :
- LÜnh vùc kü thuËt
- LÜnh vùc tiªu thô
- LÜnh vùc qu¶n lý hµnh chÝnh Ho¹t ®éng trong lÜnh vùc kü thuËt bao gåm nh÷ng ho¹t ®éng s¶n xuÊt ®−îc thùc thi trong
c«ng tr×nh x©y dùng cã liªn quan ®Õn mét lo¹t c¸c ho¹t ®éng quan träng vÒ mÆt sinh th¸i nh−:
- §iÒu hoµ kh«ng khÝ, tèi −u ho¸ viÖc sö dông n¨ng l−îng , ng¨n ngõa hoÆc gi¶m thiÓu ph¸t th¶i cã h¹i, t¹o ra viÖc lµm dÔ chÞu..
- Chèng ån: Ng¨n chÆn tiÕng ån bªn ngoµi, gi¶m thiÓu vµ ng¨n ngõa sù ph¸t ra tiÕng ån;
- Cung cÊp vµ tiªu huû : gi¶m thiÓu tiªu thô n−íc vµ n¨ng l−îng, ng¨n ngõa, gi¶m thiÓu , t¸i t¹o chÊt th¶i, c¶i thiÖn chÊt l−îng n−íc th¶i;
- ChiÕu s¸ng vµ lµm s¸ng: Tèi −u ho¸ viÖc sö dông n¨ng l−îng … Ho¹t ®éng trong lÜnh vùc kü thuËt còng bao gåm nh÷ng ho¹t ®éng mua s¾m quyÕt ®Þnh ®Õn sù « nhiÔm m«i tr−êng sau nµy cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt vµ cña s¶n phÈm. Ho¹t ®éng trong lÜnh vùc tiªu thô bao gåm c¸c vÊn ®Ò thiÕt kÕ s¶n phÈm bao b×, tuæi thä cña
s¶n phÈm, kh¶ n¨ng t¸i sinh vµ dÞch vô ®ßi hái ®Þnh h−íng theo m«i tr−êng. Ho¹t ®éng trong lÜnh vùc qu¶n lý hµnh chÝnh bao gåm c¸c vÊn ®Ò liªn quan tíi kÕ to¸n, tµi
chÝnh vµ ®Çu t− còng nh− c«ng t¸c tæ chøuc , nh©n sù..
C¸c c«ng cô kinh tÕ : Nh÷ng c«ng cô kinh tÕ khi ®−îc thùc hiÖn tho¶ ®¸ng sÏ cã nh÷ng −u
viÖt sau:
- Xóc tiÕn c¸c biÖn ph¸p chi phÝ -hiÖu qu¶ ®Ó ®¹t ®−îc c¸c møc « nhiÔm cã thÓ chÊp
nhËn ®−îc
- KÝch thÝch sù ph¸t triÓn c«ng nghÖ vµ trÝ thøc chuyªn s©u vÒ kiÓm so¸t « nhiÓm trong
khu vùc t− nh©n.
- Cung cÊp nguån thu nhËp cho chÝnh phñ ®Ó hç trî cho c¸c ch−¬ng tr×nh kiÓm so¸t «
nhiÔm.
- Cung cÊp tÝnh mÒm dÎo trong c«ng nghÖ kiÓm so¸t « nhiÔm.
- Lo¹i bá ®−îc mét yªu cÇu cña chÝnh phñ vÒ mét l−îng lín th«ng tin chi tiÕt phôc vô
cho viÖc x¸c ®Þnh møc ®é kiÓm so¸t kh¶ thi vµ thÝch hîp nhÊt ®èi víi mçi nhµ m¸y vµ
s¶n phÈm.
C«ng cô kinh tÕ th−êng xuyªn t−¬ng ph¶n víi c¸c quy ®Þnh “®iÒu hµnh vµ kiÓm so¸t”.
§ã lµ hai mÆt cña ph−¬ng tiÖn chÝnh s¸ch”®iÒu hµnh vµ kiÓm so¸t" ®−îc tiÕn hµnh vµ th«ng
qua nh÷ng c¬ chÕ ra lÖnh cho c¸c hµnh ®éng m«i tr−êng hoÆc x¸c ®Þnh nh÷ng hËu qu¶ m«i
tr−êng nÕu kh«ng tu©n thñ c¸c quy chÕ ®· ban hµnh. Ng−îc l¹i, c¸c c«ng cô kinh tÕ duy tr×
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
71
mét tËp hîp réng r·i c¸c hµnh ®éng m«i tr−êng cã tÝnh ph¸p lý, nh−ng cã x¸c ®Þnh nh÷ng hËu
qu¶ kh¸c nhau ®èi víi nh÷ng sù lùa chän kh¸c nhau. Chóng vÉn cÇn phôc tïng víi hËu qu¶
xÈy ra.
VÝ dô: Cã mét tiªu chuÈn ph¸t th¶i nµo ®ã n»m trong quy ®Þnh “®iÒu hµnh vµ kiÓm
so¸t”. Quy ®Þnh ph¸p lý yªu cÇu (“§iÒu hµnh”) nh÷ng ng−êi g©y « nhiÔm ph¶i ®¸p øng tiªu
chuÈn ph¸t th¶i. NÕu nh÷ng ng−êi g©y « nhiÔm kh«ng tu©n thñ, th× nh− vËy lµ hä ®· ph¹m luËt
vµ buéc ph¶i chÞu ph¹t vi c¶nh, ph¹t tï, ®ãng cöa nhµ m¸y,v.v. ("KiÓm so¸t"). Ng−îc l¹i, mét
lÖ phÝ ph¸t th¶i cho phÐp nh÷ng ng−êi g©y « nhiÔm lùa chän møc ®é th¶i ra trong giíi h¹n mµ
c¸c c«ng cô kinh tÕ ®· quy ®Þnh vµ nh− thÕ vÉn kh«ng vi ph¹m ph¸p luËt. Tuy nhiªn hä cã thÓ
c©n nh¾c lùa chän xem nªn tr¶ tiÒn nhiÒu h¬n hoÆc Ýt h¬n lÖ phÝ. Khã cã thÓ biÕt ®−îc hä lùa
chän nh− thÕ nµo: cã tr¶ hay kh«ng tr¶ lÖ phÝ. ChØ cã søc m¹nh cña ph¸p luËt míi cã thÓ yªu
cÇu vµ b¾t buéc hä tr¶ tiÒn. Trong møc ®é cho phÐp, sù lùa chän cña hä dao ®éng trong ph¹m
vi nh÷ng giíi h¹n ®· ®−îc x¸c lËp.
Nh− vËy: C«ng cô kinh tÕ lµ mét trong nh÷ng ph−¬ng tiÖn chÝnh s¸ch ®−îc sö dông ®Ó
®¹t tíi môc tiªu m«i tr−êng thµnh c«ng. C«ng cô kinh tÕ kh«ng ph¶i lµ ph−¬ng tiÖn chÝnh
s¸ch riªng biÖt, mµ chóng ®−îc sö dông th−êng xuyªn cïng víi c¸c ph−¬ng tiÖn chÝnh s¸ch
kh¸c nh− nh÷ng quy ®Þnh ph¸p lý vÒ MÖnh lÖnh vµ KiÓm so¸t. Nãi c¸ch kh¸c, c¸c c«ng cô
kinh tÕ kh«ng thÓ ®−îc thùc hiÖn thµnh c«ng nÕu kh«ng cã c¸c tiªu chuÈn thÝch hîp vµ nh÷ng
n¨ng lùc h÷u hiÖu trong gi¸m s¸t vµ thùc thi. Nh×n chung c«ng cô kinh tÕ bæ sung cho c«ng
cô ph¸p lý. ChØ riªng c«ng cô kinh tÕ th«i, sÏ kh«ng thÓ t¹o ra ®−îc nh÷ng c¶i thiÖn ®¸ng kÓ
vÒ chÊt l−îng m«i tr−êng. Nguyªn nh©n chñ yÕu lµ v× chóng khã thùc hiÖn vµ míi chØ ®−îc ¸p
dông tõng phÇn.
C¸c c«ng cô kinh tÕ bao gåm rÊt nhiÒu lo¹i. ë ®©y, chóng ta chØ nªu ra mét sè lo¹i
chÝnh cã liªn quan ®Õn thiÖt h¹i vµ båi th−êng thiÖt h¹i do sù cè vµ « nhiÔm m«i tr−êng bëi
c¸c c¬ së s¶n xuÊt vµ dÞch vô.
Trong c¸c c«ng cô kinh tÕ trªn, phÝ « nhiÔm lµ d¹ng ®−îc ¸p dông phæ biÕn vµ ®−îc
®¸nh gi¸ lµ ®¹t hiÖu qu¶ cao trong viÖc kiÓm so¸t « nhiÔm.
TiÒn phÝ vµ tiÒn thuÕ (charges and taxes): ThuËt ng÷ “phÝ “ (charge ), thuÕ (tax ); ”tiÒn phÝ
tæn (levy) vµ “lÖ phÝ” (fee) th−ßng ®−îc sö dông ®Ó chØ nh÷ng néi dung kh¸c nhau, trong ®ã
“phÝ”, “phÝ tæn” vµ “lÖ phÝ” th−êng ®−îc dïng thay cho nhau nh»m chØ sè tiÒn ph¶i chi tr¶ cho
mét dÞch vô hoÆc mét s¶n phÈm nµo ®ã.
TiÒn phÝ lµm t¨ng thªm c¸i gi¸ ph¶i tr¶ cho nh÷ng ho¹t ®éng mµ chóng cã tham gia
vµo viÖc c¶n trë môc tiªu b¶o vÖ m«i tr−êng vµ thu nhËp chung cña x· héi. Mét c¸ch tæng
qu¸t cã thÓ chia kho¶n tiÒn nãi trªn thµnh c¸c lo¹i sau ®©y : thuÕ ®Çu vµo vµ ®Çu ra cña s¶n
phÈm, tiÒn thï lao (hay tiÒn c«ng) cho viÖc ph©n phèi vËn chuyÓn hµng ho¸, tiÒn khuyÕn khÝch
ng−êi sö dông (khuyÕn m¹i) vµ phÝ lu©n chuyÓn (quay vßng), lÖ phÝ ®Æt cäc tr−íc.
C¨n cø vµo ®Æc tÝnh chÊt ph¸t th¶i, m«i tr−êng bªn ngoµi, ph−¬ng thøc xö lý còng nh−
c¸c yÕu tè liªn quan kh¸c, phÝ m«i tr−êng ®−îc chia lµm nhiÒu lo¹i kh¸c nhau vµ ph−¬ng thøc
¸p dông còng kh¸c nhau. B¶ng 2 lµ mét sè vÝ dô vÒ thï lao ®èi víi m«i tr−êng.
PhÝ sö dông: Tû lÖ phÝ cã thÓ b»ng nguy c¬ tiÒm tµng g©y ra bëi nguy c¬ « nhiÔm vµ nguy c¬
cho hÖ sinh th¸i. PhÝ nµy cã thÓ ®Ó x©y dùng míi hoÆc cñng cè bæ sung cho gi¸ thµnh vËn
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
72
hµnh m¹ng l−íi, nãi chung chÝnh s¸ch chÕ tµi ®−îc x¸c ®Þnh bëi nÒn kinh tÕ chÝnh trÞ, nhËn
thøc c¸c ho¹t ®éng trong hÖ thèng chÝnh trÞ. PhÝ sö dông cã thÓ ®−îc sö dông nh− mét c«ng
cô tÝch cùc trong chÝnh s¸ch x· héi h¬n lµ sù tiªu cùc trong c¸c chi tiªu b¾t buéc ®Ó thóc
®Èy c¸c dÞch vô ®« thÞ trong qu¶n lý m«i tr−êng vµ lµ mét kÕt qu¶ trong viÖc h¹n chÕ
nh÷ng lo¹i thuÕ kh¸c.
PhÝ x¶ th¶i: Lµ lo¹i phÝ ph¶i tr¶ do x¶ chÊt th¶i vµo m«i tr−êng. Lo¹i phÝ nµy dùa trªn c¬ së
sè l−îng cña chÊt l−îng chÊt th¶i x¶ ra. Ng−êi g©y « nhÔm ph¶i chi phÝ trong chÞu gi¸ thµnh
xö lý chÊt th¶i trong n−íc th¶i mµ hä x¶ ra. C«ng cô kinh tÕ th−êng ®−îc xem nh− lµ sù tu©n
thñ nguyªn t¾c.”Ng−êi g©y « nhiÔm ph¶i tr¶”. PhÝ x¶ th¶i kh«ng ®−îc nhá h¬n gi¸ thµnh thùc
tÕ trong viÖc thu gom vµ xö lý chÊt th¶i
Nhµ kinh tÕ häc Field ®· tr×nh bµy quan ®iÓm mµ hiÖn nay kh¸ phæ biÕn trªn thÕ giíi
trong cuèn “Environmental Economics” n¨m 1994: “Anh cã thÓ x¶ bÊt kú l−îng chÊt th¶i nµo
mµ anh muèn, nh−ng l−îng chÊt th¶i ®ã sÏ ®−îc x¸c ®Þnh vµ anh b¾t buéc ph¶i tr¶ tiÒn cho tÊt
c¶ l−îng th¶i mµ anh x¶ ra”.
§iÒu ®ã cã nghÜa lµ c¸c c¬ së s¶n xuÊt x¶ chÊt th¶i ra ph¶i cã tr¸ch nhiÖm tr¶ tiÒn cho
c¸c dÞch vô m«i tr−êng còng nh− tÊt c¶ c¸c nguyªn liÖu ®Çu vµo cña hä. ThuÕ x¶ th¶i cÇn dùa
trªn nh÷ng hµnh vi tù ph¸t cña h·ng, ®¸nh gi¸ tû lÖ x¶ th¶i cña hä trong thuÕ. Hä b¾t buéc
ph¶i quan tr¾c vµ tÝnh to¸n kü l−ìng sè l−îng cña chÊt l−îng chÊt th¶i. Nh÷ng lo¹i thuÕ nµy lµ
nguån doanh thu quan träng ®èi víi nhµ n−íc, ®Æc biÖt lµ cho c«ng t¸c KSON.
GiÊy phÐp trao ®æi l−îng th¶i: GiÊy phÐp trao ®æi l−îng th¶i rÊt h÷u Ých trong qu¶n lý chÊt
th¶i còng nh− kiÓm so¸t chÊt l−îng kh«ng khÝ v× nã dùa trªn nguyªn t¾c trao ®æi ®Çu ra gi÷a
c¸c c¬ së s¶n xuÊt. C¸c h·ng cã thÓ mua (hoÆc b¸n) l−¬ng th¶i (pollution right) ®Ó t¨ng doanh
thu cña h·ng (nÕu h·ng ch−a v−ît TCCP) lµm gi¶m l−îng th¶i x¶ ra (nÕu h·ng ®· x¶ chÊt th¶i
v−ît tiªu chuÈn cho phÐp) trong khi tæng l−îng th¶i x¶ ra m«i tr−êng vÉn nhá h¬n hoÆc b»ng
tiªu chuÈn cho phÐp, viÖc sö dông giÊy phÐp trao ®æi l−îng th¶i cña ng−êi g©y « nhiÔm cã thÓ
®¹t ®−îc môc ®Ých b¶o vÖ chÊt l−îng n−íc vµ kh«ng khÝ ë møc gi¸ thÊp nhÊt (Tietenberg,
1994)
PhÝ xö lý n−íc th¶i, chÊt th¶i: L−îng chÊt th¶i ®−îc tÝnh to¸n qua tû lÖ n−íc cÊp (n−íc th¶i)
l−îng nµy b»ng kho¶ng (xÊp xØ) 80% l−îng n−íc cÊp hoÆc bëi sè l−îng r¸c th¶i tÝnh to¸n.
Doanh thu sÏ ®−îc thu tõ kho¶n trÝch ra trªn ho¸ ®¬n cÊp n−íc gäi lµ phÝ tho¸t n−íc. Nh−ng
vÊn ®Ò ®Æt ra lµ lµm sao ®Ó thu phÝ xö lý n−íc th¶i, r¸c th¶i. §Ó tr¶ lêi c©u hái nµy, t¸c gi¶ Mc
Kay (1999) ®· cho r»ng thÕ m¹nh tµi chÝnh cña chÝnh phñ vµ UBNDTP lµ kh«ng dùa vµo viÖc
thu thuÕ mµ dùa vµo sù tù nguyÖn nép thuÕ cña ng−êi d©n. Sù c−¬ng quyÕt cña c¸c quy ®Þnh
cã thÓ hiÖu qu¶ h¬n nÕu ®Æt ra thêi h¹n cho c¸c c¬ së s¶n xuÊt ®Ó chi tr¶, vÝ dô víi vÊn ®Ò
n−íc th¶i: nÕu kh«ng tù nguyÖn nép thuÕ x¶ n−íc th¶i th× viÖc cÊp n−íc cña h·ng sÏ bÞ dõng
l¹i.
C¸c c«ng cô chÝnh s¸ch :
KÓ tõ khi khëi ®Çu chÝnh s¸ch m«i tr−êng, ë phÇn lín c¸c n−íc ph¸t triÓn, ®−êng lèi MÖnh
lÖnh vµ KiÓm so¸t (Command-and-Control) ®· tõng lµ mét chiÕn l−îc chiÕm −u thÕ. §iÒu nµy
bao gåm nh÷ng quy ®Þnh trùc tiÕp, cïng víi c¸c hÖ thèng gi¸m s¸t vµ c−ìng chÕ thùc thi, chñ
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
73
yÕu dùa vµo c¸c c«ng cô ph¸p lý nh−: c¸c v¨n b¶n ph¸p qui, c¸c luËt ®Þnh ®−îc ban hµnh, c¸c
tiªu chuÈn, c¸c lo¹i giÊy phÐp còng nh− c¸c biÖn ph¸p kiÓm so¸t viÖc sö dông ®Êt vµ n−íc.
§−êng lèi mÖnh lÖnh vµ KiÓm so¸t gióp cho c¸c c¬ quan ®iÒu hµnh cã thÓ dù ®o¸n ë
møc ®é hîp lý vÒ møc « nhiÔm cã thÓ gi¶m lµ bao nhiªu. C¸c chiÕn l−îc MÖnh lÖnh vµ KiÓm
so¸t ®· ®¹t ®−îc nh÷ng thµnh qu¶ ®¸ng kÓ trong viÖc ®¸p øng c¸c môc tiªu cña luËt ph¸p vµ
chÝnh s¸ch m«i tr−êng. Tuy nhiªn nh÷ng chiÕn l−îc nµy cßn cã nh÷ng h¹n chÕ lµ kh«ng hiÖu
qu¶ vÒ kinh tÕ vµ khã thi hµnh.
Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, nhiÒu n−íc ®· ¸p dông c¸c c«ng cô kinh tÕ ®Ó lµm cho c¸c
biÖn ph¸p KiÓm so¸t « nhiÔm trë nªn mÒm dÎo, hiÖu qu¶; chi phÝ còng hiÖu qu¶ h¬n. Nh÷ng
c«ng cô ®ã khuyÕn khÝch nh÷ng ng−êi g©y « nhiÔm tù lùa chän ph−¬ng tiÖn kiÓm so¸t «
nhiÔm cña m×nh.
X©y dùng thÓ chÕ, luËt ph¸p, chÝnh s¸ch m«i tr−êng, v.v. nh»m t¹o ra nh÷ng qui ®Þnh,
tiªu chuÈn m«i tr−êng, tiªu chuÈn x¶ th¶i, tiªu chuÈn c«ng nghÖ (th©n thiÖn víi m«i tr−êng),
... dùa vµo ®ã b¶o vÖ m«i tr−êng vµ kiÓm so¸t « nhiÔm sÏ cã c¸ch hµnh ®éng thÝch hîp ®Ó ®¹t
®−îc môc tiªu ®−a ra.
ViÖc ¸p dông hÖ thèng tiªu chuÈn m«i tr−êng ®Ó kiÓm so¸t chÊt l−îng vµ khèi l−îng chÊt
g©y « nhiÔm x¶ ra m«i tr−êng lµ cÇn thiÕt.
HiÖn nay, mét sè doanh nghiÖp c«ng nghiÖp ®· ¸p dông c¸c tiªu chuÈn qu¶n lý m«i
tr−êng (ISO 14000), tiªu chuÈn s¶n phÈm (ISO 9000, 9001), tiªu chuÈn m«i tr−êng lao ®éng
(SA 8000)... Tuy nhiªn, sù ¸p dông nµy ch−a ®−îc tæ chøc mét c¸ch chÆt chÏ vµ thèng nhÊt.
V× vËy trong thêi gian tíi viÖc chØ ®¹o ¸p dông thèng nhÊt c¸c tiªu chuÈn nµy lµ cÇn thiÕt vµ
cÊp b¸ch.
Tμi liÖu tham kh¶o
1. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i, Lª HiÒn Th¶o – Sinh th¸i häc vµ B¶o vÖ m«i tr−êng , Nhµ xuÊt
b¶n X©y dùng, 2001.
2. L−u §øc H¶i, NguyÔn Ngäc Sinh – Qu¶n lý m«i tr−êng cho sù ph¸t triÓn bÒn v÷ng,
Nhµ xuÊt b¶n §¹i häc Quèc Gia, 2001.
3. NguyÔn §øc KhiÓn- M«i tr−êng vµ ph¸t triÓn – Nhµ xuÊt b¶n KH &KT, 2001.
4. DiÔn ®µn “Doanh nghiÖp víi C«ng t¸c b¶o vÖ m«i tr−êng “ t¹i Hµ néi, ngµy 27 th¸ng
11 n¨m 2001 – Tµi liÖu tæng hîp.
5. Eco- Industrial Parks: One Strategy for sustainable Growth, Newsletter of the
National Council for Urban Economic Development, Washington DC, 1997.
6. Ecologie Industrielle, A.NAVARRO et P. REVIN, INSA Lyon
7. Chulabhon Research Instritute, Bangkok, Thailand- Eco-Toxicology Volume 1 to
Volume 3 – 1999.
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
74
Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ch−¬ng 4: HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ng−êi so¹n : PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i- ViÖn Khoa häc & KTMT- §¹i häc X©y dùng
75