Công nghệ môi trường - Chương 2: Môi trường và tài nguyên

pdf

47 trang vanle 2390

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Công nghệ môi trường - Chương 2: Môi trường và tài nguyên", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

cong_nghe_moi_truong_chuong_2_moi_truong_va_tai_nguyen.pdf

Nội dung text: Công nghệ môi trường - Chương 2: Môi trường và tài nguyên

Chương 2 MÔI TRƯỜG VÀ TÀI GUYÊ Tổng quan về môi trường Các khái niệm liên quan Khái niệm về sinh thái Khái niệm về tài nguyên thiên nhiên TỔG QUA VỀ MÔI TRƯỜG Khái niệm Định nghĩa: “Môi trường là tập hợp (aggregate) các vật thể (things), hoàn cảnh (conditions) và ảnh hưởng (influences) bao quanh một đối tượng nào đó” (The Random House College DictionaryUSA). Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật. (Điều 3, Luật BVMT của Việt Nam, 2005). 1
Chức năng chủ yếu của môi trường Không gian sống Nơi chứa đựng các của con người và nguồn tài nguyên các loài sinh vật MÔI TRƯỜG Nơi chứa đựng các Nơi lưu trữ và cung phế thải do con cấp các nguồn người tạo ra trong thông tin cuộc sống Thành phần môi trường Môi trường tự nhiên: gồm các yếu tố tự nhiên như vật lý, hóa học, sinh học tồn tại khách quan, ngoài ý muốn con người hoặc ít chịu tác động chi phối của con người. Môi trường nhân tạo: gồm các yếu tố vật lý, sinh học, xã hội .v.v do con người tạo nên và chịu sự chi phối của con người. Môi trường xã hội: gồm mối quan hệ giữa con người với con người (con người với tư cách là cá thể, cá nhân và nhân cách nghĩa là quan hệ giữa con người với con người, con người với cộng đồng, cộng đồng với cộng đồng). 2
Các quyển trên trái đất Khí quyển (Atmosphere) Sinh quyển (Biosphere) Thạch quyển (Lithosphere) Thủy quyển (Hydrosphere) Khí quyển (Atmosphere) Tầng ngoài (Exosphere): > 500 km, phân tử không khí loãng phân hủy thành các ion dẫn điện, các điện tử tự do, nhiệt độ cao và thay đổi theo thời gian trong ngày. Tầng nhiệt (Thermosphere): 90 – 500 km, nhiệt độ tăng dần theo độ cao, từ 92 oC đến +1200 oC Nhiệt độ thay đổi theo thời gian, ban ngày thường rất cao và ban đêm thấp Tầng trung quyển (Mesosphere): 5090 km. Đặc điểm của tầng này là nhiệt độ giảm dần từ đỉnh của tầng bình lưu (50 km) đến đỉnh tầng trung lưu (90 km), nhiệt độ giảm nhanh hơn tầng đối lưu và có thể đạt đến –100 oC., Tầng bình lưu (Stratosphere): 1050 km. ở độ cao 25km tồn tại lớp kk giàu ozôntầng ozôn Tầng đối lưu (Troposphere): cao đến 10 km tính từ mặt đất. Nhiệt độ và áp suất giảm theo chiều cao. nhiệt độ trung bình trên mặt đất là 15 oC 3
Thành phần không khí của khí quyển Phần lớn khối lượng 5.10 5 tấn của toàn bộ khí quyển tập trung ở các tầng thấp: tầng đối lưu và tầng bình lưu. Thành phần không khí của khí quyển thay đổi theo thời gian địa chất, cho đến nay khá ổn định bao gồm chủ yếu là nitơ, oxi và một số loại khí trơ. Mật độ của không khí thay đổi mạnh theo chiều cao, trong khi tỷ lệ các thành phần chính của không khí không thay đổi Bảng: Hàm lượng trung bình của không khí Chất khí %thể tích %khối lượng Khối lượng (n.10 10 tấn) N2 78,08 75,51 386.480 O2 20,91 23,15 118.410 Ar 0,93 1,28 6.550 CO 2 0,035 0,005 233 Ne 0,0018 0,00012 6,36 He 0,0005 0,000007 0,37 CH 4 0,00017 0,000009 0,43 Kr 0,00014 0,000029 1,46 N2O 0,00005 0,000008 0,4 H2 0,00005 0,0000035 0,02 O3 0,00006 0,000008 0,35 Xe 0,000009 0,00000036 0,18 4
Vai trò của khí quyển Khí quyển là nguồn cung cấp oxy (cần thiết cho sự sống trên trái đất), Cung cấp CO 2 (cần thiết cho quá trình quang hợp của thực vật), Cung cấp nitơ cho vi khuNn cố định nitơ và các nhà máy sản xuất amôniac để tạo các hợp chất chứa nitơ cần cho sự sống. Khí quyển là phương tiện vận chuyển nước hết sức quan trọng từ các đại dương tới đất liền như một phần của chu trình tuần hoàn nước. Vai trò Khí quyển có nhiệm vụ duy trì và bảo vệ sự sống trên trái đất. N hờ có khí quyển hấp thụ mà hầu hết các tia vũ trụ và phần lớn bức xạ điện từ của mặt trời không tới được mặt đất. Khí quyển chỉ truyền các bức xạ cận cực tím, cận hồng ngoại (30002500 nm) và các sóng rađio (0,140 micron), đồng thời ngăn cản bức xạ cực tím có tính chất hủy hoại mô (các bức xạ dưới 300 nm). 5
Ozone khí quyển và chất CFC Tầng ozôn có chức năng như một phần lá chắn của khí quyển, bảo vệ trái đất khỏi những ảnh hưởng độc hại của tia tử ngoại từ MT chiếu xuống. Tại sao như vậy??? Các tia tử ngoại có bước sóng dưới 28 µm rất nguy hiểm đối với động và thực vật, bị lớp ozôn ở tầng bình lưu hấp phụ. Cơ chế hấp phụ tia tử ngoại của tầng ozôn có thể trình bày theo các PTPƯ sau: (các phản ứng liên tục xảy ra) O2 + Bức xạ tia tử ngoại O + O O + O2 O3 O3 + Bức xạ tử ngoại O2 + O Chất CFC CFC (clorofluorocacbon) Cơ chế tác động của CFC: Tia t ngoi CFC + O3 O2 + ClO ClO + O3 O2 + Cl Cl + O3 ClO + O2 6
Thủy quyển (Hydrosphere) Khoảng 71% với 361 triệu km 2 bề mặt TĐ được bao phủ bởi mặt nước. Thủy quyển: nước ở đại dương, biển, các sông, hồ, băng tuyết, nước dưới đất, hơi nước. Trong đó: 97% là nước mặn, có hàm lượng muối cao, không thích hợp cho sự sống của con người; 2% dưới dạng băng đá ở hai đầu cực; 1% nước ngọt nhưng Lượng nước ngọt cho phép con người sử dụng chỉ chiếm một phần rất nhỏ bé (<1/100.000) Thạch quyển (Lithosphere) Cấu trúc của trái đất TĐ bao gồm nhiều lớp khác nhau tùy thuộc vào độ sâu và đặc điểm địa chất, có các lớp sau: N hân (core): đường kính khoảng 7000 km và ở tâm trái đất. Manti (mantle): bao phủ xung quanh nhân và có chiều dày khoảng 2900 km. Vỏ trái đất: có cấu tạo thành phần phức tạp, có thành phần không đồng nhất 7
Cấu trúc trái đất Cấu trúc trái đất Vỏ TĐ chia làm 2 kiểu: vỏ lục địa và vỏ đại dương 8
Cấu trúc trái đất Vỏ lục địa có cả 3 lớp: trầm tích, granit và bazan Vỏ lục địa phân bố ở lục địa và một số đảo ven rìa đại dương Vỏ đại dương phân bố trong phạm vi của các đáy đại dương và được cấu tạo bởi hai lớp trầm tích và bazan. Lớp trầm tích phân bố hầu như khắp nơi trong đáy đại dương. Chiều dày lớp trầm tích mỏng, thay đổi từ vài chục m đến khoảng ngàn m, không có ở các dãy núi ngầm dưới đại dương. Vỏ chuyển tiếp: là vỏ trái đất ở thềm lục địa, tương tự như vỏ lục địa. Thạch quyển Thạch quyển, còn gọi là môi trường đất, bao gồm lớp vỏ trái đất có độ dày khoảng 6070 km trên mặt đất và 28 km dưới đáy biển. Đất là một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất vô cơ, hữu cơ, không khí, nước, và là một bộ phận quan trọng nhất của thạch quyển. Thành phần vật lý và tính chất hóa học của thạch quyển nhìn chung là tương đối ổn định và có ảnh hưởng lớn đến sự sống trên mặt địa cầu. Đất trồng trọt, rừng, khoáng sản là những tài nguyên đang được con người khai thác triệt để, dẫn đến những nguy cơ cạn kiệt. 9
Sinh quyển (biosphere) Sinh quyển là nơi có sự sống tồn tại, bao gồm các phần của thạch quyển có độ dày 23 km kể từ mặt đất, toàn bộ thủy quyển và khí quyển tới độ cao 10 km (đến tầng ozone). Chiều dày khoảng 16 km. Các thành phần trong sinh quyển luôn tác động tương hỗ (ví dụ: khí O2 và CO 2 phụ thuộc vào mức độ sinh tồn của thực vật và khả năng hòa tan của chúng trong môi trường nước). Sinh quyển Sinh quyển có các cộng đồng sinh vật khác nhau từ đơn giản đến phức tạp, từ dưới nước đến trên cạn, từ vùng xích đạo đến các vùng cực trừ những miền khắc nghiệt. Sinh quyển không có giới hạn rõ rệt vì nằm cả trong các quyển vật lý và không hoàn toàn liên tục vì chỉ tồn tại và phát triển trong những điều kiện môi trường nhất định. N goài vật chất, năng lượng còn có thông tin với tác dụng duy trì cấu trúc và cơ chế tồn tại, phát triển của các vật sống. Dạng thông tin phức tạp và cao nhất là trí tuệ con người, có tác động ngày càng mạnh mẽ đến sự tồn tại và phát triển trên trái đất. 10
Tổng quan về môi trường Các khái niệm liên quan Khái niệm về sinh thái Khái niệm về tài nguyên thiên nhiên 2.2 CÁC KHÁI IỆM LIÊ QUA Ô nhiễm môi trường Theo Luật Bảo vệ Môi trường của Việt N am: “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chun môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người, sinh vật.” Chất gây ô nhiễm: là những nhân tố làm cho môi trường trở thành độc hại. Tiêu chuNn môi trường: Tiêu chuNn môi trường là giới hạn cho phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, về hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thNm quyền quy định làm căn cứ để quản lý và bảo vệ môi trường. 11
Ô nhiễm môi trường Ô nhiễm môi trường được hiểu là việc chuyển các chất thải hoặc năng lượng vào môi trường đến mức có khả năng gây hại đến sức khoẻ con người, đến sự phát triển sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi trường. Ô nhiễm môi trường Tác nhân ô nhiễm bao gồm: các chất thải ở dạng khí (khí thải), lỏng (nước thải), rắn (chất thải rắn) chứa hoá chất hoặc tác nhân vật lý, sinh học và các dạng năng lượng như nhiệt độ, bức xạ . 12
Sự cố môi trường Theo Luật Bảo vệ Môi trường của Việt N am: "Sự cố môi trường là tai biến hoặc rủi ro xảy ra trong quá trình hoạt động của con người hoặc biến đổi thất thường của tự nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái hoặc biến đổi môi trường nghiêm trọng ". Sự cố môi trường có thể xảy ra do: Bão, lũ lụt, hạn hán, nứt đất, động đất, trượt đất, sụt lở đất, núi lửa phun, mưa axit, mưa đá, biến động khí hậu và thiên tai khác; Hoả hoạn, cháy rừng, sự cố kỹ thuật gây nguy hại về môi trường của cơ sở sản xuất, kinh doanh, công trình kinh tế, khoa học, kỹ thuật, văn hoá, xã hội, an ninh, quốc phòng; Sự cố trong tìm kiếm, thăm đò, khai thác và vận chuyển khoáng sản, dầu khí, sập hầm lò, phụt dầu, tràn dầu, vỡ đường ống dẫn dầu, dẫn khí, đắm tàu, sự cố tại cơ sở lọc hoá dầu và các cơ sở công nghiệp khác; Sự cố trong lò phản ứng hạt nhân, nhà máy điện nguyên tử, nhà máy sản xuất, tái chế nhiên liệu hạt nhân, kho chứa chất phóng xạ. 13
Khả năng chịu đựng của môi trường Khả năng chịu đựng của môi trường hay sức chịu tải của môi trường là giới hạn cho phép mà môi trường có thể tiếp nhận và hấp thụ các chất gây ô nhiễm. Khả năng chịu đựng của môi trường Sức chứa của môi trường gồm sức chứa sinh học và sức chứa văn hóa: Sức chứa sinh học là khả năng mà hành tinh có thể chứa đựng số người nếu các nguồn tài nguyên đều được dành cho cuộc sống của con người; Sức chứa văn hóa là số người mà hành tinh có thể chứa đựng theo các tiêu chuNn của cuộc sống. Sức chứa văn hóa sẽ thay đổi theo từng vùng phụ thuộc vào tiêu chuNn cuộc sống. 14
Suy thoái môi trường Định nghĩa: "Suy thoái môi trường là sự suy giảm về chất lượng và số lượng của thành phần môi trường, gây ảnh hưởng xấu đối với con người và sinh vật. " Thành phần môi trường được hiểu là các yếu tố tạo thành môi trường: không khí, nước, đất, âm thanh, ánh sáng, lòng đất, núi, rừng, sông, hồ biển, sinh vật, các hệ sinh thái, các khu dân cư, khu sản xuất, khu bảo tồn thiên nhiên, cảnh quan thiên nhiên, danh lam thắng cảnh, di tích lịch sử và các hình thái vật chất khác. Khủng hoảng môi trường Định nghĩa: "Khủng hoảng môi trường là các suy thoái về chất lượng môi trường sống trên quy mô toàn cầu, đe dọa cuộc sống của loài người trên trái đất". 15
Hiện nay, thế giới đang đứng trước các cuộc khủng hoảng lớn là gì??? Khủng hoảng môi trường Biểu hiện của khủng hoảng môi trường: Ô nhiễm không khí (bụi, SO 2, CO 2 v.v ) vượt tiêu chuNn cho phép tại các đô thị, khu công nghiệp. Hiệu ứng nhà kính đang gia tăng làm biến đổi khí hậu toàn cầu. Tầng ozon bị phá huỷ. Sa mạc hoá đất đai do nhiều nguyên nhân như bạc màu, mặn hoá, phèn hoá, khô hạn. 16
Khủng hoảng môi trường Sa mạc hoá đất đai do nhiều nguyên nhân như bạc màu, mặn hoá, phèn hoá, khô hạn. N guồn nước bị ô nhiễm. Ô nhiễm biển xảy ra với mức độ ngày càng tăng. Rừng đang suy giảm về số lượng và suy thoái về chất lượng Số chủng loài động thực vật bị tiêu diệt đang gia tăng. Rác thải, chất thải đang gia tăng về số lượng và mức độ độc hại. Bài tp Hãy sắp xếp các vấn đề môi trường đã nêu vào các cột sau đây Sự cố môi Ô nhiễm Khủng hoảng Suy thoái môi trường môi trường môi trường trường = 10 phút 17
Đạo đức môi trường Khái niệm đạo đức môi trường ra đời là sự thừa nhận rằng không chỉ có mỗi con người trên trái đất mà con người còn phải chia sẻ trái đất với các hình thức khác của cuộc sống. Đạo đức môi trường Các nguyên tắc đạo đức môi trường 1. Sử dụng kiến thức và kỹ năng để nâng cao chất lượng và bảo vệ môi trường 2. Xem sức khỏe, sự an toàn và môi trường sạch là quan trọng nhất. 3. Thực hiện các hoạt động khi có ý kiến của giới chuyên môn. 4. Thành thật và minh bạch 5. Đưa ra các báo cáo một cách khách quan và trung thực. 18
Tổng quan về môi trường Các khái niệm liên quan Khái niệm về sinh thái Khái niệm về tài nguyên thiên nhiên 2.3 KHÁI IỆM VỀ SIH THÁI Khái niệm Quần thể là một nhóm cá thể của một loài, sống trong một khoảng không gian xác định, có nhiều đặc điểm đặc trưng cho cả nhóm, chứ không phải cho từng cá thể của nhóm (E.P. Odum, 1971). Hoặc quần thể là một nhóm cá thể của cùng một loài sống trong cùng một khu vực (Alexi Sharov, 1996). Quần xã (community) bao gồm cả quần xã của nhiều loài khác nhau, loài có vai trò quyết định sự tiến hóa của quần xã là loài ưu thế sinh thái. Quần xã sinh vật là tập hợp các sinh vật thuộc các loài khác nhau cùng sinh sống trên một khu vực nhất định. Khu vực sinh sống của quần xã được gọi là sinh cảnh. N hư vậy, sinh cảnh là môi trường vô sinh. 19
Hệ sinh thái Tập hợp các sinh vật, cùng với các mối quan hệ khác nhau giữa các sinh vật đó và các mối tác động tương hỗ giữa chúng với môi trường, với các yếu tố vô sinh, tạo thành một hệ thống sinh tháiecosystem, gọi tắt là hệ sinh thái. Hệ sinh thái là hệ chức năng gồm có quần xã, các cơ thể sống và môi trường của nó dưới tác động của năng lượng mặt trời. Qun xã Môi trưng Năng lưng H sinh thái sinh vt xung quanh mt tri Thành phần của hệ sinh thái Hệ sinh thái hoàn chỉnh bao gồm các thành phần chủ yếu sau: Các yếu tố vật lý (để tạo nguồn năng lượng): ánh sáng, nhiệt độ, độ Nm, áp suất, dòng chảy Các yếu tố vô cơ: gồm những nguyên tố và hợp chất hóa học cần thiết cho tổng hợp chất sống. Các chất vô cơ có thể ở dạng khí (O 2, CO 2,N 2), thể lỏng (nước), dạng chất khoáng 3 (Ca, PO 4 , Fe ) tham gia vào chu trình tuần hoàn vật chất. Các chất hữu cơ (các chất mùn, acid amin, protein, lipid, glucid): có đóng vai trò làm cầu nối giữa thành phần vô sinh và hữu sinh, chúng là sản phNm của quá trình trao đổi vật chất giữa 2 thành phần vô sinh và hữu sinh của môi trường. 20
Chuỗi thức ăn và lưới thức ăn Chuỗi thức ăn (foodchain): Chuỗi thức ăn được xem là một dãy bao gồm nhiều loại sinh vật, mỗi loài là một “mắt xích” thức ăn; mắt xích thức ăn phía trên tiêu thụ mắt xích thức ăn phía trước và nó lại bị mắt xích thức ăn phía sau tiêu thụ. Một số chuỗi thức ăn Chuỗi thức ăn trên cạn (a terrestrial food chain) 21
Một số chuỗi thức ăn Ví dụ: Chuỗi thức ăn dưới nước (a marine food chain) Thành phần cơ bản Sinh vật sản xuất (hay tự dưỡng) Chủ yếu là thực vật xanh Có khả năng chuyển hóa quang năng thành hóa năng nhờ quá trình quang hợp; N ăng lượng này tập trung vào các hợp chất hữu cơglucid, protid, lipid, tổng hợp từ các chất khoáng (các chất vô cơ có trong môi trường). 22
Thành phần cơ bản Sinh vật tiêu thụ (cấp 1, 2, 3) Chủ yếu là động vật. Tiêu thụ các hợp chất hữu cơ phức tạp có sẵn trong môi trường sống. Sinh vật tiêu thụ bậc 1: tiêu thụ trực tiếp các sinh vật sản xuất. Chủ yếu là động vật ăn thực vật (cỏ, cây, hoa, trái ). Các động vật, thực vật sống ký sinh trên cây xanh cũng thuộc loại này. Sinh vật tiêu thụ bậc 2: ăn các sinh vật tiêu thụ bậc 1. Gồm các động vật ăn thịt, ăn các động vật ăn thực vật. Sinh vật tiêu thụ bậc 3: thức ăn chủ yếu là các sinh vật tiêu thụ bậc 2. Đó là động vật ăn thịt, ăn các động vật ăn thịt khác. Thành phần cơ bản Sinh vật phân hủy Sinh vật phân hủy là những loại vi sinh vật hoặc động vật nhỏ bé hoặc các sinh vật hoại sinh có khả năng phân hủy các chất hữu cơ thành vô cơ. N goài ra còn có những nhóm sinh vật chuyển hóa chất vô cơ từ dạng này sang dạng khác (như nhóm vi khuNn nitrat hóa + chuyển N H 4 thành N O 3 ). N hờ quá trình phân hủy, sự khoáng hóa dần dần mà các chất hữu cơ được thực hiện và chuyển hóa chúng thành chất vô cơ. 23
Lưới thức ăn Các chuỗi thức ăn có nhiều mắt xích chung tạo thành một lưới thức ăn Ví dụ Lưới thức ăn 24
Dòng năng lượng (Energy Flow) NNhit hiệt năngnăng NNhit, hiệt, cơcơ năngnăng Hô hphấp Hô hphấp SinhSinh vtvật ttự dưngdưỡng SinhSinh vậtvt ddị dưngdưỡng NetN ăngprimary suất productivity sơ cấp (Sinh(Sinh vậtvt snsản xut)xuất) (Sinh(Sinh vậtvt tiêu th)thụ) Dòng năng lượng qua hệ sinh thái Dòng năng lượng 25
ăng suất sơ cấp N ăng suất sơ cấp: là nguồn năng lượng mà sinh vật sản xuất (ví dụ như cây xanh) giữ lại được. Chỉ một phần nguồn năng lượng sơ cấp này chuyển cho sinh vật tiêu thụ. N ăng suất sơ cấp trong hệ sinh thái phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời, chất dinh dưỡng và nước. ăng suất sơ cấp 26
Tháp sinh thái SV tiêu th Mỗi hệ sinh thái có một cui cùng cấu trúc dinh dưỡng khác Mc dd 4 nhau, đặc trưng cho nó, SV tiêu th trong đó bao gồm các cấp bc 2 dinh dưỡng nối tiếp nhau Mc dd 3 SV tiêu th sơ cp Các loại tháp sinh thái: Tháp số lượng SV sn Mc dd 2 Tháp sinh khối xut Mc dd 1 Tháp năng lượng Tháp số lượng + Tháp số lượng: biểu thị đơn vị sử dụng để xây dựng tháp là số lượng cá thể của mỗi cấp dinh dưỡng. Thí dụ: Hệ sinh thái đồng cỏ với số lượng cá thể/0,1 ha. C3 : SVTT 3 : 1 C2 : SVTT 2 : 90.000 C1 : SVTT 1 : 200.000 P : 1.500.000 SVSX 27
Tháp sinh khối Tháp sinh khối: biểu thị đơn vị được tính là trọng lượng của các cá thể trên một đơn vị diện tích hay thể tích. Thí dụ: Tháp sinh khối của đất bỏ hoang ở Jorji (g/m 2). C2 : SVTT2 : 0,01 C1 : SVTT 1 : 1 P : 500 Tháp năng lượng Tháp năng lượng: biểu thị cấu trúc dinh dưỡng bằng đơn vị năng lượng. Thí dụ: Tháp năng lượng trong hệ thống Silver, Springs. C3 : SVTT 3 : 21 C2 : SVTT 2 : 383 SVPH: 5060 C1 : SVTT 1 : 3368 P : 20.810 SVSX 28
Tháp năng lượng Ví dụ: Các chu trình sinh – địa – hóa Khái niệm Là một chu trình vận động các chất vô cơ trong hệ sinh thái theo đường từ ngoại cảnh chuyển vào trong cơ thể sinh vật, rồi được chuyển lại vào môi trường. Chu trình vận động các chất vô cơ ở đây khác hẳn sự chuyển hóa năng lượng qua các bậc dinh dưỡng ở chỗ nó được bảo toàn chứ không bị mất đi một phần nào dưới dạng năng lượng và không sử dụng lại. N guồn vật chất ↔ Môi trường ↔ Cơ thể sống 29
Phân loại Chu trình hoàn hảo: chu trình của những nguyên tố như C, N mà giai đoạn ở dạng khí. chúng chiếm ưu thế trong chu trình và khí quyển là nơi dự trữ chính của những nguyên tố đó, mặt khác từ cơ thể sinh vật chúng trở lại ngoại cảnh tương đối nhanh. Chu trình không hoàn hảo: chu trình của những nguyên tố như P, lưu huỳnh (S). N hững chất này trong quá trình vận chuyển một phần bị đọng lại thể hiện qua chu kỳ lắng đọng trong hệ sinh thái khác nhau của sinh quyển. Chúng chỉ có thể vận chuyển được dưới tác động của những hiện tượng xãy ra trong thiên nhiên (sự xói mòn), hoặc dưới tác động của con người. Chu trình tuần hoàn nước Vai trò của nước Quan trọng cho sự sống, cho tất cả sinh vật và con người. N ước giúp quá trình trao đổi, vận chuyển thức ăn, tham gia vào các phản ứng sinh hóa học và các mối liên kết cấu tạo trong cơ thể của con người, động vật, thực vật. Trong cơ thể người 65% là nước và khi mất đi từ 68% nước, con người có cảm giác mệt, nếu mất 12% sẽ hôn mê và có thể tử vong. Trong cơ thể động vật 70% là nước, ở thực vật đặc biệt là dưa hấu có thể đến 90% là nước. N goài ra nước còn cần cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, cho y học, giao thông vận tải, du lịch .v.v 30
Chu trình nước Chu trình tun hoàn nưc Con người có thể tác động lên vòng tuần hoàn của nước không??? Con người có thể tác động lên vòng tuần hoàn nước, thay đổi vi khí hậu (microclimate). Dân số tăng làm mức sống, sản xuất công nghiệp, kinh tế đều tăng, tăng nhu cầu của con người đối với môi trường tự nhiên, tác động đến tuần hoàn nước. N hu cầu nước cho sinh hoạt, nước cho sản xuất công nghiệp, nông nghiệp tăng làm giá nước tăng lên. Các thành phố lớn, khu đô thị, nguồn nước sạch càng khan hiếm. Đô thị hóa cùng với hệ thống thoát nước, cống rãnh xuống cấp làm tăng sự ngập lụt, ảnh hưởng đến quá trình lọc, bay hơi, và sự thoát hơi nước diễn ra trong tự nhiên. Sự làm đầy tầng nước ngầm xảy ra với tốc độ ngày càng chậm. 31
Chu trình tuần hoàn Cacbon (C) Vòng tuần hoàn Carbon diễn tả điều kiện cơ bản đối với sự xuất hiện và phát triển của sự sống trên Trái đất. Chu trình C thực hiện chủ yếu giữa khí CO 2 và vi sinh vật. C hiện diện trong thiên nhiên dưới 2 dạng khóang chủ yếu: Ở trạng thái carbonate là đá vôi, tạo nên các quặng khổng lồ ở một số nơi của thạch quyển. Dạng thứ hai ở thể khí, CO 2 là dạng di động cuả carbon vô cơ. Sự trao đổi CO 2 giữa khí quyển, thủy quyển và thạch quyển được biểu diễn bằng các phản ứng sau: Chu trình tuần hoàn Cacbon (C) Khối lượng (tỷ Sinh quyển: Các phân tử hữu N ơi tồn tại cơ trong cơ thể SV tấn) 578 (năm 1700) Khí quyển: Khí CO 2, CH 4, Khí quyển CFC 766 (năm 1999) Địa quyển: Các chất hữu cơ Chất hữu cơ trong 1500 1600 trong đất, nhiên liệu hóa đất thạch và quặng đá vôi, Đạidương 38,00040,000 dolomit Trầm tích biển và 66,000,000 Thủy quyển: trong đại dương đá trầm tích 100,000,000 do CO 2 hòa tan và dạng CaCO 3 trong vỏ của các loài Thựcvật trên cạn 540 610 sinh vật biển N hiên liệu hóa 4000 thạch 32
Chu trình tuần hoàn Cacbon (C) Con người và vòng tuần hoàn C 1010%%ccááccnguồnnguồncacbon chuyển hóa làlà cócónguồn ggốcốcdodoccáácc hoạt động ccủaủaccononngườingười N guồn gốc chính làlàquá trình khai thác vàvàbiếnbiến đđổiổiccááccnhiênnhiên liệu chứa cacbon đãđãsửsửdụng llààmmnăngnănglượng vàvànguyênnguyênliệu liệu Hàng năm, ccononngườingườithải vàvàookhíkhíquyển 2500 triệu ttấấnn CCOO22/năm, chiếm 00,,33%%tổngtổnglượng CCOO22 trong khí quyển quyển 33
Hoạt động của con người đã gây ảnh hưởng đến chu trình cacbon??? Khai thác và sử dụng nhiên liệu hóa thạch (nguồn C được xem là “cố định” và tách ra khỏi chu trình Cacbon tự nhiên) Phá rừng Chuyển đổi các hệ sinh thái tự nhiên sang hệ sinh thái nông nghiệp Chất thải sinh hoạt của con người N ước thải sinh hoạt, công nghiệp Chu trình tuần hoàn Oxy (O 2) Oxy được thải vào không khí từ các sinh vật tự dưỡng bằng quá trình quang hợp. Sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng đều hấp thu oxy thông qua quá trình hô hấp 34
Chu trình tuần hoàn nitơ Các quá trình chính trong chu trình tuần hoàn nitơ Cố định nitơ: N itơ được các vi khuNn cố định nitơ, thường sống trên nốt sần rễ cây họ đậu, chuyển nitơ ở dạng khí sang dạng N O 3 . Cố định nitơ (Planosarcina urea, Micrococcus urea, Bacillus amylovorum, Proteus vulgaris): CO(N H 2)2 + 2 H2O (N H 4)2CO 3 (N H 4)2CO 3 2N H 3 + CO 2 + H2O Ammon hóa: các vi khuNn phân hủy sẽ phân hủy các acid amin từ xác chết động vật và thực vật để giải phóng N H 4OH. Quá trình ammon hoá (vi khuNn và nấm) + RN H 2 + 2H2O OH + ROH + N H 4 35
Các quá trình chính trong chu trình tuần hoàn nitơ N itrat hóa: các vi khuNn hóa tổng hợp sẽ oxid hóa N H 4OH để tạo thành nitrat và nitrit, năng lượng được giải phóng sẽ giúp phản ứng giữa oxy và nitơ trong không khí để tạo thành nitrat. Quá trình N itrat hoá (itrosomonas , itrobacter ) + + 2N H 4 + 3O2 2N O 2 + 4H 2N O 2 + O2 2N O 3 Khử nitrat hóa: các vi khuNn kỵ khí phá vỡ các nitrat, giải phóng nitơ trở lại vào khí quyển. Quá trình khử N itrate: + 5CH 2O + 4H + 4N O 3 2N 2 + 5CO 2 + 7H2O Con người và chu trình tuần hoàn nitơ Sử dụng phân bón đạm để tăng năng suất cho các vụ mùa, làm tăng tốc độ khử nitrit và làm nitrat đi vào nước ngầm. Lượng nitơ tăng trong hệ thống nước ngầm cuối cùng cũng chảy ra sông, suối, hồ, và cửa sông hiện tượng phú dưỡng hóa. Làm tăng sự lắng đọng nitơ không khí vì cháy rừng và đốt cháy nhiên liệu. Cả 2 quá trình này đều giải phóng các dạng nitơ rắn ở trạng thái bụi. Chăn nuôi gia súc. Gia súc đã thải vào môi trường một lượng lớn ammoniac (N H 3) qua chất thải của chúng. N H 3 sẽ thấm dần vào đất, nước ngầm và lan truyền sang các khu vực khác do nước chảy tràn. Chất thải và nước thải từ các quá trình sản xuất. 36
Chu trình tuần hoàn photpho guồn P trong tự nhiên guồn Khối lượng, Mt Địa quyển 10 12 Quặng phôtphat 60 ×10 3 Đất 16 ×10 3 Cặn lắng trong nước ngọt 10 ×10 3 Cặn lắng trong biển sâu 1000 ×10 3 Đá 10 12 Thủy quyển 0.12 ×10 6 Đại dương 120 ×10 3 N ước ngọt 90 ×10 3 Khí quyển 0.1 ×10 3 Sinh quyển 2×10 3 Đất < 2 ×10 3 Đại dương 140 ×10 3 Chu trình tuần hoàn photpho Chy tràn S dng Ptrong đt Đi dương phytoplankton Đt có P t phân zooplankton bón Plng t phân chim cá 37
Con người và chu trình tuần hoàn photpho Sự tác động của con người đến chu trình phốt pho: Chủ yếu thông qua việc sản xuất và sử dụng phân bón Khai thác nguồn phosphate từ quặng apatite, sản xuất super phosphate Đa số cây trồng không thể tiêu thụ hoàn toàn lượng phân bón rửa trôi vào các sông hồ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa Chu trình tuần hoàn lưu huỳnh 38
guồn lưu huỳnh trong môi trường N ước biển là nguồn chứa lưu huỳnh lớn nhất. Các nguồn khác : Các khoáng chứa lưu huỳnh (pyrite, FeS 2, và CuFeS 2), N hiên liệu hóa thạch Các hợp chất hữu cơ chứa S (là một trong số các nguyên tố chính của vi sinh vật, tham gia thành phần acid amin (cystin, cystein và methionin), coenzyme (thiamin, biotin và CoA), ferredoxin và các enzym (nhóm –SH). Các nguồn S trong nước thải: S hữu cơ, có trong các sản phNm bài tiết, và sunfat là ion thường gặp nhất trong nước thiên nhiên. Tổng quan về môi trường Các khái niệm liên quan Khái niệm về sinh thái Khái niệm về tài nguyên thiên nhiên 39
KHÁI IỆM VỀ TÀI GUYÊ THIÊ HIÊ Tài nguyên thiên nhiên (TN TN ) là những giá trị hữu ích của môi trường tự nhiên có thể thỏa mãn các nhu cầu khác nhau của con người bằng sự tham gia trực tiếp của chúng vào các quá trình kinh tế và đời sống nhân loại. (Định nghĩa LHQ 1972) Sự khác biệt giữa tài nguyên và môi trường là có mang lại lợi ích cho con người và sản sinh giá trị kinh tế hay không Phân loại T thiên nhiên Tài nguyên TN không vĩnh viễn Tái tạo Các kiểu N ăng Gió thủy N hiên Khoáng Khoángsản chính lượng triều, liệu dưới sản kim không kim mặt trời dòng đất loại; sắt, loại: cát, của tài trực tiếp chảy đồng, phosphat, nguyên nhôm đất sét thiên TN có thể nhiên. Tái tạo Không khí tronglành N ước ngọt Đất phì nhiêu Sinh vật 40
Vai trò của tài nguyên và môi trường cho quá trình phát triển Mối quan hệ giữa con người, tài nguyên và môi trường: N hu cầu tiêudùngvà phát triển Công cụ và Con Sinh thái và môi trường PT sản xuất người Tài nguyên thiên nhiên Vai trò ca TNTN cho phát trin kinh txã hi Tài nguyên thiên nhiên là một nguồn lực cơ bản để phát triển kinh tế. Tài nguyên thiên nhiên là yếu tố để thúc đNy sản xuất phát triển Tài nguyên thiên là yếu tố quan trọng cho tích lũy để phát triển 41
1. Khái niệm về tài nguyên khoáng sản Luật khoáng sản 20.3.1996 định nghĩa: Khoáng sản là tài nguyên trong lòng đất, trên mặt đất dưới dạng những tích tụ tự nhiên khoáng vật, khoáng chất có ích ở thể rắn, thể lỏng, thể khí, hiện tại hoặc sau này có thể được khai thác. Khoáng vật, khoáng chất ở bãi thải của mỏ mà sau này có thể được khai thác lại, cũng là khoáng sản. Phân loại : Phân loại theo trạng thái: KS rắn, KS lỏng, KS khí Phân loại theo tính chất sử dụng khoáng sản: Khoáng sản không kim loại: thạch anh, mica, graphit Khoáng sản kim loại: hợp kim (Ti, N i, Co ), kim loại đen (Fe, Mn, Cr ), kim loại màu (Cu, Pb, Zn, ) Khoáng sản nhiên liệu: dầu mỏ, khí đốt và than đá 2. Khái niệm về tài nguyên khí hậu Tài nguyên khí hậu: Bức xạ mặt trời Lượng mây Áp suất khí quyển Tốc độ gió và hướng gió N hiệt độ không khí Lượng nước rơi Bốc hơi và độ Nm không khí Hiện tượng thời tiết 42
2. Tài nguyên khí hậu Tài nguyên khí hậu: Bức xạ mặt trời Lượng mây Áp suất khí quyển Tốc độ gió và hướng gió N hiệt độ không khí Lượng nước rơi Bốc hơi và độ Nm không khí Hiện tượng thời tiết Tài nguyên khí hậu 43
3. Khái niệm về tài nguyên rừng Rừng là một loại tài nguyên thiên nhiên có khả năng tái tạo, là bộ phận quan trọng của môi trường sinh thái, có giá trị to lớn bao gồm rừng tự nhiên và rừng trồng trên đất lâm nghiệp, gồm có thực vật rừng, động vật rừng và những yếu tố tự nhiên có liên quan đến rừng (gọi chung là quần xã sinh vật). Phân loại rừng Theo chức năng sử dụng Rừng đặc dụng: Là loại rừng được thành lập với mục đích chủ yếu để bảo tồn thiên nhiên, mẫu chuNn hệ sinh thái rừng của quốc gia, nguồn gen sinh vật rừng, nghiên cứu khoa học, bảo vệ di tích lịch sử, danh lam thắng cảnh phục vụ nghỉ ngơi du lịch kết hợp với phòng hộ bảo vệ môi trường sinh thái. Rừng phòng hộ: Là rừng được sử dụng chủ yếu để bảo vệ nguồn nước, bảo vệ đất, chống xói mòn, chống sa mạc hóa, hạn chế thiên tai, điều hòa khí hậu, bảo vệ môi trường. Rừng sản xuất: Là rừng được dùng chủ yếu trong sản xuất gỗ, lâm sản, đặc sản. 44
Tầm quan trọng của rừng Rừng giữ đất, hạn chế xói mòn, điều hòa nhiệt độ, độ Nm và giữ nước, cản bớt nước chảy bề mặt. Rừng là nơi cư trú cho khoảng 70% các loài động vật và thực vật, bảo vệ và làm giàu cho đất, điều chỉnh tự nhiên chu trình thủy học, ảnh hưởng đến khí hậu địa phương và khu vực nhờ sự bay hơi, chi phối các dòng chảy mặt và ngầm. Rừng bổ sung khí cho không khí (nhờ cây xanh có khả năng hấp thu khí CO 2 để thực hiện quang hợp ) và ổn định khí hậu toàn cầu bằng cách đồng hóa cacbon và thải khí oxy, lọc sự ô nhiễm không khí, ô nhiễm nước, chống lũ lụt, xói mòn. Rừng còn là nơi cung cấp gỗ, dược phNm, lương thực và tạo việc làm cho con người. 4.Đa dạng sinh học Đa dạng sinh học là khái niệm dùng để chỉ tất cả các giống loài và mối liên hệ giữa chúng với môi trường tự nhiên, là tập hợp các thông tin di truyền, loài và hệ sinh thái. 45
4. Tài nguyên nước N ước là yếu tố chủ yếu của HST, là nhu cầu cơ bản của mọi sự sống trên TĐ và cần thiết cho các hoạt động kinh tếxã hội. N ước là tài nguyên tái tạo được. Tài nguyên nước gồm: hơi nước (khí quyển), nước mặt, nước dưới dất, nước biển và đại dương. Lượng nước ngọt cho phép con người sử dụng chỉ chiếm một phần rất nhỏ bé (<1/100.000) 5. Khái niệm về tài nguyên năng lượng "N ăng lượng là một dạng tài nguyên vật chất xuất phát từ hai nguồn chủ yếu: N ăng lượng mặt trời và năng lượng lòng đất". 46
Tài nguyên năng lượng N ăng lượng mặt trời tạo tồn tại ở các dạng chính: Bức xạ mặt trời, N ăng lượng sinh học (sinh khối động thực vật), N ăng lượng chuyển động của khí quyển và thuỷ quyển (gió, sóng, các dòng hải lưu, thuỷ triều, dòng chảy sông ), N ăng lượng hoá thạch (than, dầu, khí đốt, đá dầu). N ăng lượng lòng đất gồm nhiệt lòng đất biểu hiện ở các nguồn Địa nhiệt, N úi lửa và N ăng lượng phóng xạ tập trung ở các nguyên tố như U, Th, Po, Tài nguyên năng lượng Phát triển các nguồn năng lượng tái tạo được và những nguồn năng lượng không hóa thạch khác. Sử dụng năng lượng có hiệu quả cao hơn nữa trong các hộ gia đình, các KCN , các công trình công cộng và giao thông. Phát động các chiến dịch tuyên truyền quảng cáo để đNy mạnh hoạt động tiết kiệm năng lượng và bán các sản phNm tiêu thụ ít năng lượng. 47