Đồ án Hệ thống cung cấp khí Biogas cho động cơ cỡ nhỏ

MỤC LỤC Trang 1. Mục đích và ý nghĩa khoa học của đề tài 3 1.1 Mục đích của đề tài 3 1.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài 3 2. Tổng quan về năng lượng và môi trường của thế kỷ 21 3 2.1 Tổng quan về năng lượng 3 2.2 Tổng quan về năng lượng tái sinh Biogas 4 2.3. Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay thế. 5 2.4 Mức độ tiêu thụ năng lượng 7 2.4.1 Hệ thống cung cấp năng lượng cho trại chăn nuôi sử dụng Biogas. 7 2.4.2 Nhu cầu năng lượng của một trại chăn nuôi 7 2.4.3 Tính toán chi phí năng lượng của một trại chăn nuôi 8 2.5 Những vấn đề môi trường cỉa Việt Nam và toàn cầu trong thế kỷ 21 9 2.5.1 Vấn đề ô nhiễm môi trường trong xã hội 9 2.5.2 Sự ô nhiễm môi trường do các chất thải của động cơ 12 3. Các loại năng lượng, ưu thế của nhiên liệu Biogas. 20 3.1 Các loại năng lượng 20 3.1.1 Năng lượng mặt trời 20 3.1.2 Năng lượng gió 22 3.1.3 Năng lượng địa năng 24 3.1.4 Thuỷ điện và thuỷ điện nhỏ 25 3.1.5 Năng lượng hạt nhân 25 3.1.6 Nguồn năng lượng khác 26 3.2 Ưu thế của nhiên liệu Biogas 28 4. Nguyên lý sản xuất Biogas 30 4.1 Sơ đồ sản xuất Biogas 30 4.2 Tính năng của Biogas 31 4.2.1 Thành phần chủ yếu của Biogas 31 4.2.3 Các tính chất của Biogas 32 4.3 Tình hình sử dụng Biogas hiện nay 32 4.4 Khả năng ứng dụng Biogas để chạy động cơ đốt trong 33 4.4.1 Mức độ ứng dụng 34 4.4.3 Chi phí vận hành, bảo dưỡng 34 5. Các tạp chất có hại trong khí Biogas 34 5.1 Carbon dioxide (COx) 34 5.2 Hydrogen sulfide (H2S) 35 5.3 Sunfua dioxit SO2 35 6. Tính toán hệ thống lọc và lưu trữ Biogas 36 6.1 Lý thuyết tính toán quá trình hấp phụ 36 6.2. Tính toán thiết kế thiết bị hấp phụ H2S 40 6.2.1 Thành phần nguyên liệu 40 6.2.2 Các số liệu liên quan đến chế độ hoạt động của thiết bị 40 6.3 Tính toán thiết bị hấp thụ khí CO2 44 6.3.1 Các thông số đầu vào và ra của khí Biogas 44 6.3.2 Tính chất của khí Biogas 46 6.3.3 Lập phương trình đường cân bằng 49 6.3.5 Tính số đĩa lý thuyết 52 6.3.6 Tính vận tốc của khí đi trong tháp 53 6.3.7 Tính chiều cao tương đương của một bậc thay đổi nồng độ htđ 54 6.3.8 Chiều cao của tháp 54 6.3.9 Tính đường kính tháp 54 6.3.10 Tính trở lực của tháp 57 6.4 Hệ thống lưu trữ Biogas 58 7. Hệ thống cung cấp khí biogas cho động cơ tĩnh tại 60 7.1 Sơ đồ hệ thống 60 7.2 Tình hình phat triển Biogas 60 7.2.1 Tình hình phát triển Biogas trên thế giới 60 7.2.2 Tình hình phát triển Biogas ở Việt Nam 61 7.2.3 Khả năng ứng dụng Biogas cho động cơ tĩnh tại 62 7.3 Cơ sở khoa học của Biogas 65 7.3.1 Bản chất của phương pháp kỵ khí 65 7.3.2 Các vi sinh vật trong bể Biogas 66 7.3.3 Cơ chế của sự tạo thành khí metan 67 7.4 Hệ thống cung cấp Biogas cho động cơ cỡ nhỏ 67 7.4.1 Hệ thống thiết bị xử lý Biogas 67 7.4.2 Hệ thống cung cấp Biogas 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 1. Mục đích và ý nghĩa khoa học của đề tài 1.1 Mục đích của đề tài Nghiên cứu thiết kế cải tạo hệ thống cung cấp khí biogas cho động cơ cỡ nhỏ để chạy máy phát điện, cho nhu cầu đun nấu, nhu cầu thắp sáng,chạy máy bơm nước sử dụng khí Biogas ở trại chăn nuôi, qua đó tận dụng được nguồn năng lượng tại chỗ. Việc tận dụng các nguồn năng lượng sạch tại chỗ cho sản xuất sẽ giúp cho người dân tiết kiệm được kinh phí, làm giảm giá thành sản phẩm, tăng thu nhập cho người dân, góp phần đẩy mạnh công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn, đảm bảo sự phát triển bền vững của đất nước. 1.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài Khí Biogas là khí thiên nhiên được sản xuất khá rộng rải ở nước ta hiện nay, đặc biệt ở vùng nông thôn vì vậy việc sử dụng nhiên liệu khí Biogas để làm nhiên liệu chạy động cơ đốt trong sẽ làm giảm mức độ phát thải khí CO2, NOx, HC, CO góp phần thực hiện các công ước quốc tế về môi trường mà Việt Nam đã cam kết tham gia. Tìm ra một giải pháp cho vấn đề sử dụng nguồn nhiên liệu Biogas mà hiện nay chúng ta đang lãng phí, tránh gây khó khăn cho việc cất giữ loại nhiên liệu này. 2. Tổng quan về năng lượng và môi trường của thế kỷ 21 2.1 Tổng quan về năng lượng Năng lượng là điều kiện tất yếu cho sự tồn tại và tiến hóa của mọi sinh vật. Trong quá trình phát triển xã hội loài người nguồn năng lượng thường xuyên chuyển dịch từ dạng này sang dạng khác. Dạng năng lượng thiên nhiên đầu tiên được con người sử dụng là năng lượng mặt trời, được sử dụng một cách tự nhiên để soi sáng, sưởi ấm, phơi khô lương thực, thực phẩm và các đồ dùng. Tiếp đó là năng lượng gỗ củi, rồi tới năng lượng nước, gió, năng lượng kéo của gia súc, năng lượng khai thác từ than đá ngự trị trong thế kỷ 18-19. Năng lượng dầu mỏ thay thế vị trí của than đá trong thế kỷ 20 và từng bước chia sẻ vai trò của mình với năng lượng hạt nhân. Các dạng năng lượng mới ít ô nhiễm như năng lượng mặt trời , năng lượng nước, năng lượng gió , thủy triều, năng lượng vi sinh vật với những phương pháp và phương tiện công nghệ tiên tiến cũng đang mở rộng phạm vi hoạt động của mình. Nhu cầu năng lượng của con người tăng lên nhanh chóng trong quá trình phát triển. 1000 năm trước công nguyên, mỗi ngày người tiêu thụ khoảng 4000 đến 5000 Kcal. 500 năm trước công nguyên tăng lên 1200Kcal. Đầu thế kỷ 15 lên tới 26000Kcal, giữa thế kỷ 19 là 70000Kcal và hiện nay là trên 200000Kcal. 2.2 Tổng quan về năng lượng tái sinh Biogas Nghiên cứu sử dụng các nguồn năng lượng tái sinh từ lâu đã được các nhà khoa học quan tâm, đặc biệt là từ sau khi xảy ra cuộc khủng hoảng năng lượng dầu mỏ năm 1973. Cuộc khủng hoảng sau đó được khắc phục, tuy nhiên nguy cơ của nó vẫn luôn rập rình. Những năm gần đây, giá dầu thô liên tục gia tăng, có lúc đã vượt ngưỡng 100USD/thùng trong năm 2007. Mặc dù các nước xuất khẩu dầu mỏ đã sử dụng hết công suất hiện có để sản xuất nhưng cũng rất khó khăn mới có thể làm hạ nhiệt cơn sốt giá dầu thô. Với mức khai thác như hiện nay, trữ lượng dầu thô trong lòng đất sẽ cạn kiệt trong tương lai không xa. Việc chuyển dần sang sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống đã trở thành chiến lược trong chính sách năng lượng của nhiều quốc gia phát triển. Sự gia tăng các nồng độ các chất ô nhiễm trong bầu khí quyển kể từ khi nhân loại bước vào thời kỳ công nghiệp đã đặt ra những vấn đề hết bức xúc về môi trường. Thủ phạm chính gây ra các chất ô nhiễm trong bầu không khí là sản phẩm cháy của nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ, khí đốt...). Trong khí thải có những chất trực tiếp gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người như CO, HC, NOx, SO2, bồ hóng... và những chất gây tác động xấu đến môi trường, đặc biệt là CO2, chất khí gây hiệu ứng nhà kính làm tăng nhiệt độ trái đất. Nhiều hội nghị cấp cao quốc tế và khu vực đã bàn giải pháp giảm thiểu CO2 trong sản xuất và đời sống và người ta đã đạt được những thỏa thuận quan trọng trong các công ước quốc tế Kyoto, LaHaye và Việt Nam cũng đã cam kết thực hiện. Theo các Công ước này các quốc gia cần áp dụng các giải pháp rút giảm mức độ phát thải CO2 bằng cách nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, sử dụng các nguồn năng lượng sạch, sử dụng năng lượng tái sinh. Năng lượng tái sinh có nguồn gốc từ năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng lý tưởng nhất. Cũng như dầu thực vật, khí Biogas là nhiên liệu trung hòa CO2 trong khí quyển. Biogas là kết quả phân hủy các chất hữu cơ trong môi trường thiếu không khí. Các chất hữu cơ (cây cối, rơm rạ, xác sinh vật, các chất thải từ quá trình chế biến thực phẩm...), các chất thải từ quá trình chăn nuôi......vv. Biogas chứa chủ yếu methane (50-70%) và CO2 (25-50%) và các tạp chất khác như H2S, CH4 được mệnh danh là nhiên liệu “sạch”, có nhiệt trị cao. 1m3 CH4 khi cháy tỏa ra một nhiệt lượng tương đương với 1,3kg than đá, 1,15 lít xăng, 1,7 lít cồn hay 9,7kwh điện. Nếu sử dụng Biogas làm nhiên liệu, 1m3 khí Biogas có thể cung cấp cho động cơ 1 sức ngựa chạy trong 2 giờ . Vì vậy nếu khí Biogas được lọc sạch các tạp chất thì chúng sẽ là nguồn nhiên liệu thay thế rất lý tưởng để chạy động cơ đốt trong trên cơ sở các thành tựu đã đạt được về động cơ sử dụng nhiên liệu khí.   Phong trào xây dựng các hầm khi Biogas qui mô gia đình và ở các hộ chăn nuôi gia súc ở nước ta cũng đã được phát triển. Khí Bioags hiện nay chủ yếu được dùng để thay thế chất đốt. Kết quả đem lại rất tích cực cả về hiệu quả kinh tế lẫn bảo vệ môi trường. Nguồn khí Biogas nhận được từ các hầm khí sinh học đã cung cấp năng lượng phục vụ việc đun nấu, do đó hiện tượng chặt phá rừng làm chất đốt ở nông thôn phần nào đã được kiểm soát. Tuy nhiên nhu cầu năng lượng ở nông thôn không phải chỉ dừng lại ở đó. Trong thực tế sản xuất và sinh họat ở nông thôn hiện nay, những động cơ cỡ nhỏ kéo các máy công tác thông thường như bơm nước, phát điện, xay xát, máy lạnh để bảo quản sản phẩm nông nghiệp... Có nhu cầu sử dụng rất lớn. Sử dụng khí Biogas để chạy các loại động cơ này sẽ giúp cho người nông dân tiết kiệm được chi phí năng lượng, giảm giá thành sản xuất và góp phần tích cực vào việc cải thiện đời sống người dân.     Trên thế giới người ta đã sản xuất những động cơ cỡ lớn sử dụng khí Biogas của các bãi rác làm nhiên liệu để sản xuất điện năng. Tuy nhiên các động cơ cỡ nhỏ (công suất nhỏ hơn khoảng 7kW) chạy bằng khí Biogas chưa được nghiên cứu phát triển. Từ năm 1995, Bộ môn Động Lực Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã hình thành nhóm nghiên cứu động cơ sử dụng nhiên liệu khí. Hơn 10 năm nay, nhóm này đã nghiên cứu thành công và đưa ra thị trường bộ phụ kiện chuyển đổi nhiên liệu LPG/xăng cho xe gắn máy. Kết quả này cũng được ứng dụng trên tàu thuyền nhỏ chạy trên sông sử dụng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG. Trên cơ sở những kinh nghiệm và kết quả đã đạt được đối với xe gắn máy chạy bằng ga, chúng ta có thể nghiên cứu chế tạo bộ phụ kiện cho phép chuyển đổi động cơ tĩnh tại cỡ nhỏ chạy bằng xăng sang chạy bằng khí Biogas.   Nước ta có hơn 80% dân số sống ở nông thôn. Việc tận dụng các nguồn năng lượng tại chỗ cho sản xuất sẽ giúp cho nông dân tiết kiệm được kinh phí, làm giảm giá thành sản phẩm, tăng thu nhập cho người dân. Sử dụng động cơ nhiệt chạy bằng khí Biogas để kéo máy công tác trong sản xuất và đời sống ở nông thôn vì vậy có ý nghĩa rất thiết thực. Mặt khác việc sử dụng nguồn năng lượng này trong sản xuất và đời sống còn góp phần giảm thiểu chất thải, bảo vệ tài nguyên và môi trường. 2.3. Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay thế. Từ những năm 1849 - 1850, con người đã biết chưng cất dầu mỏ để lấy ra dầu hỏa, còn xăng là thành phần chưng cất nhẹ hơn dầu hỏa thì chưa hề được sử dụng đến và phải đem đổ đi một nơi thật xa. Lúc đó con người tạo ra dầu hỏa với mục đích thắp sáng hoặc đun nấu đơn thuần. Nhưng với sự tiến hóa của khoa học và kỹ thuật, từ việc sử dụng những động cơ hơi nước cồng kềnh và hiệu quả thấp, con người đã tìm cách để sử dụng xăng và dầu diezel cho động cơ đốt trong, loại động cơ nhỏ gọn hơn nhưng có hiệu quả cao hơn hẳn. Cùng với những khám phá khoa học vĩ đại khác, sự phát minh ra động cơ đốt trong sử dụng xăng và dầu diezel đã thúc đẩy xã hội loài người đạt những bước phát triển vượt bật, đem đến cuộc sống ấm no, hạnh phúc và văn minh cho hàng tỷ người trên thế giới. Những hiệu quả và giá trị của dầu mỏ và động cơ đốt trong mang lại thật sự không ai có thể phủ nhận được. Nguồn năng lượng chúng mang lại hầu như là chiếm ưu thế hoàn toàn. Do vậy, mà hầu hết các quốc gia trên thế giới đều muốn chiếm ưu thế và chủ động về nguồn dầu mỏ. Cuộc khủng hoảng năng lượng vào thập kỷ 70 của thế kỷ 20 đã một lần nữa khẳng định tầm quan trọng chiến lược của dầu mỏ đối với mỗi quốc gia và cho toàn thế giới. Nhưng theo dự đoán của các nhà khoa học thì với tốc độ khai thác hiện nay, trữ lượng dầu mỏ còn lại của trái đất cũng chỉ đủ cho con người khai thác trong vòng không quá 40 năm nữa. Bên cạnh đó những hậu quả mà khi chúng ta sử dụng dầu mỏ và động cơ đốt trong đem lại từ các chất thải khí làm ô nhiễm không khí, làm thủng tầng ôzôn, gây hiệu ứng nhà kính.Trong các chất độc hại thì CO, NOx, HC do các loại động cơ thải ra là nguyên nhân chính gây ô nhiễm bầu không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Do đó, con người phải đứng trước một thách thức lớn là phải có nguồn nhiên liệu thay thế. Một xu hướng hiện nay, là nghiên cứu thay thế sử dụng nhiên liệu truyền thống: Xăng, dầu Diesel, bằng các loại nhiên liệu mới “sạch”, nhiên liệu tái sinh cho các loại động cơ như năng lượng mặt trời, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ hóa lỏng, năng lượng điện, khí sinh vật Biogas, năng lượng thủy điện.Việc chuyển dần sang sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống đã trở thành chiến lược trong chính sách năng lượng của nhiều quốc gia phát triển. 2.4 Mức độ tiêu thụ năng lượng 2.4.1 Hệ thống cung cấp năng lượng cho trại chăn nuôi sử dụng Biogas. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG.
Hình 1-1 Hệ thống cung cấp năng lượng cho trại chăn nuôi 1- Hầm Biogas. 5- Bếp nấu. 2- Hệ thống thiết bị xử lý khí Biogas. 6- Máy bơm nước. 3- Thiết bị phân phối khí Biogas. 7- Máy xay xát. 4- Máy phát điện. Chú thích: Khí Biogas còn chứa H2S và CO2 từ hầm ủ (1) được dẫn vào hệ thống thiết bị xử lý (2), ở đây hỗn hợp khí H2S và CO2 được tách ra và hỗn hợp khí Biogas chứa 97,9% CH4. Sau đó hỗn hợp khí đi đến thiết bị phân phối, từ đó hỗn hợp khí Biogas được dẫn đến các thiết bị sử dụng nhiên liệu khí Biogas trong trại chăn nuôi như: Máy bơm nước, máy phát điện, máy xay xát, bếp nấu ăn... 2.4.2 Nhu cầu năng lượng của một trại chăn nuôi a. Nhu cầu đun nấu. Hiện nay Biogas được sử dụng chủ yếu để đun nấu thay thế cho than củi, LPG, Than đá mà các trại chăn nuôi thường phải mua. Vì vậy đối với nhu cầu đun nấu khí sinh vật là nguồn năng lượng rẻ với chi phí đầu vào thấp. Sử dụng Biogas cho việc đun nấu thường không phải qua giai đoạn lọc khí mà khí được dẫn trực tiếp từ hầm Biogas. Khí sinh vật là nguồn năng lượng rẻ tiền, có thể đóng góp rất nhiều vào việc cải thiện đời sống của người dân ở vùng nông thôn Việc sản xuất và sử dụng khí sinh vật là vấn đề nóng bỏng thu hút nhiều nhà khoa học tham gia, các nhà năng lượng thế giới quan tấm sâu sắc, riêng đối với Việt Nam thì việc nghiên cứu vấn còn mới và việc sử dụng khí sinh vật có ý nghĩa vô cùng quan trọng, giải quyết phần nào về khó khăn năng lượng hiện nay, tuy nhiên hiện nay khí Biogas được sử dụng cho mục đích đun nấu là chủ yếu. Về nhiệt lượng hữu ích: 1m3 khí Biogas tương đương 0,7 kg dầu, thắp đèn 60W trong 7 giờ, tạo 1,25 KW.h điện; 4,37 kg củi, kéo xe 3 tấn trong 2Km, 6,1 kg rơm rạ. Trong 10 kg phân lợn hàng ngày có thể sản xuất được 400-500 lít khí. Vì vậy ở trại chăn nuôi nhu cầu này rất cần thiết để tận dụng các nguồn nguyên liệu trên. b. Nhu cầu chạy các động cơ đốt trong. Ngoài đun nấu khí Biogas còn dùng để chạy động cơ đốt trong kéo các máy công tác như bơm nước, máy xay xát, máy phát điện. Việc thay thế nhiên liệu làm giảm chi phí năng lượng rất lớn cho trại chăn nuôi. Tuỳ vào quy mô của trại chăn nuôi và lượng Biogas sản xuất được trong ngày để chọn công suất phù hợp cho các thiết bị trên. Lượng khí tiêu khoảng 4,05 (m3/mã lực) hoặc 0,76( m3/kw.h điện). Để chạy động cơ một mã lực trong 1 giờ phải dùng một lượng khí khoảng (0,42-0,5) m3 khí sinh vật, một động cơ cỡ 12 mã lực dùng trong 8 giờ sẽ dùng tới 40 m3 khí sinh vật. c. Nhu cầu thắp sáng. Hiện nay ở các trại chăn nuôi thắp sáng bằng nguồn năng lượng điện lưới, không tận dụng được tối đa nguồn năng lượng tại chỗ nên không nâng cao được tính kinh tế. Việc thắp sáng chủ yếu cho các mục đích sinh hoạt Ngoài ra còn các nhu cầu khác như: Sưởi ấm khi gia súc sinh vào mùa đông, chạy tủ lạnh, sấy thức ăn cho vật nuôi. 2.4.3 Tính toán chi phí năng lượng của một trại chăn nuôi a. Chi phí khi sữ dụng năng lượng điện lưới cho các nhu cầu năng lượng Khảo sát nhu cầu của một trại chăn nuôi nhỏ 15 con bò, 20 con heo thịt, 8 con heo nái, 1 con heo đực. Mỗi ngày trại sử dụng năng lượng để phục vụ sản xuất như: + Bơm nước: mỗi ngày bơm 20 m3 nước sử dụng hết 5 KW điện để chạy máy bơm nước cho các mục đích nhu sinh hoặt gia đình, vệ sinh chuồng trại,tưới cây + Dùng điện sinh hoạt: mỗi ngày dùng hết 7 KW. + Bếp: sử dụng nhiên liệu là củi chủ yếu, mỗi ngày dùng 50 kg củi. + Phân bón cho cỏ để chăn nuôi: Mỗi ngày 3 Kg phân bón. Bảng tính chi phí năng lượng của trại chăn nuôi một ngày: Bảng 2-1 Bảng tính chi phí năng lượng TT  Dạng năng lượng  Số lượng  Đơn giá  Thành tiền  Chi phí của tháng   1  Điện dùng bơm nước  5 KW  700 đ/1KW  3.500 đ  105.000 đ.   2  Điện sinh hoạt  7 KW  700 đ/1KW  4.900 đ  147.000 đ.   3  Phân bón  3 kg  1000đ/ 1kg  3.000 đ  3.000 đ.   3  Củi  50 kg  100 đ/ 1kg  5.000 đ  150.000 đ.   Vậy về kinh tế hàng tháng trại chăn nuôi phải chi ra khoảng 490.000 đồng để chi phí năng lượng cho quá trình chăn nuôi của trai. b. Chi phí khi sữ dụng khí Biogas cho nhu cầu năng lượng Sản xuất khí Biogas không cần các chi phí đầu vào chủ yếu là công sức của người lao động bao gồm công để ủ phân và lấy phân từ trại chăn nuôi đưa vào hầm Biogas 2.5 Những vấn đề môi trường cỉa Việt Nam và toàn cầu trong thế kỷ 21 2.5.1 Vấn đề ô nhiễm môi trường trong xã hội Tài nguyên và môi trường có vị trí đặc biệt quan trọng đối với con người và phát triển. Tạo hóa đã sinh ra chúng ta và hành tinh bé nhỏ để nuôi dưỡng chúng ta từ bao đời nay. Hàng ngày chúng ta sử dụng không khí, nước, thực phẩm để tồn tại và sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên và môi trường để đáp ứng các nhu cầu thiết yếu của mình. Mỗi sự biến đổi của tự nhiên, của môi trường đều liên hệ mật thiết đến chúng ta, sự đe dọa nào đối với thiên nhiên, môi trường cũng chính là đe dọa đối với chúng ta. Thế nhưng, việc mở rộng quy mô hoạt động của con người trong những thập niên gần đây, đặc biệt là cùng với những tiến bộ của khoa học và kỹ thuật, con người đã gây nên những vấn đề hết sức nghiêm trọng. Đó chính là vấn đề ô nhiễm môi trường sự cạn kiệt của nguồn tài nguyên thiên nhiên vốn đã hữu hạn của hành tinh chúng ta. Điều đó làm cho con người phải thừa nhận rằng sự phát triển kinh tế nhằm làm cho cuộc sống trở nên thịnh vượng hơn, nếu không được quản lý tốt có thể sẽ hủy hoại sự sống của loài người chúng ta. Tuy nhiên, chúng ta cũng phải thừa nhận rằng, sự tồn tại của con người cũng không thể tránh khỏi những tác động lên môi trường. Bản thân tự nhiên không phải luôn ở trạng thái tĩnh mà trái lại nó luôn vận động. Chúng ta coi trọng công tác bảo tồn không có nghĩa là chúng ta xác định tình trạng lý tưởng mà tại đó con người không tác động gì đến môi trường. Điều tốt nhất chúng ta có thể làm là giảm thiểu những ảnh hưởng tiêu cực do các hoạt động của chúng ta lên môi trường hiện nay cũng như trong tương lai. 2.5.1.1 Ô nhiễm môi trường đất Đất là nguồn tài nguyên vô giá đang bị xâm hại nặng nề. Số liệu của Liên hợp quốc cho thấy cứ mỗi phút trên phạm vi toàn cầu có khoảng 10 ha đất trở thành sa mạc. Diện tích đất canh tác trên đầu người giảm nhanh từ 0,5 (ha/người )xuống còn 0,2 (ha/đầu người) và dự báo trong vòng 50 năm tới chỉ còn khoảng 0,14 ha/đầu người. Ở Việt Nam, số liệu thống kê cho thấy sự suy giảm đất canh tác, sự suy thoái chất lượng đất và sa mạc hóa cũng đang diễn ra với tốc độ nhanh. Xói mòn, rửa trôi, khô hạn, sạt lở, mặn hóa, phèn hóa..v.v. đang xảy ra phổ biến ở nhiều nơi đã làm cho khoảng 50% trong số 33 triệu ha đất tự nhiên được coi là “có vấn đề suy thoái”. 2.5.1.2 Ô nhiễm môi trường nước Nước là nguồn tài nguyên không thể thay thế cũng đang đứng trước nguy cơ bị suy thoái mạnh trên phạm vi toàn cầu, trong đó nước thải là nguyên nhân chính. Theo số liệu thống kê, hàng năm có khoảng hơn 500 tỷ m3 nước thải (trong đó phần lớn là nước thải công nghiệp) thải vào nguồn nước tự nhiên và sau 10 năm thì số lượng này tăng gấp đôi. Khối lượng nước thải này làm ô nhiễm hơn 40% lưu lượng nước ổn định của các dòng sông trên trái đất. Ở nước ta, hàng năm có hơn một tỷ m3 nước thải, mà hầu hết là chưa qua sử lý được thải ra môi trường. Dự báo nước thải sẽ tăng hàng chục lần trong quá trình đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Khối lượng nước thải này đã, đang và sẽ làm nhiều nguồn nước trên phạm vi cả nước ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt là các sông hồ tại các đô thị lớn. Rừng là chiếc nôi sinh ra và che chở cho loài người cũng đang phải đối mặt với sự suy giảm nhanh về số lượng và chất lượng. Vào thời kỳ tiền sử, diện tích rừng đạt tới 8 tỷ ha (che phủ 2/3 diện tích lục địa), đến thế kỷ 19 còn khoảng 5,5 tỷ ha và hiện nay chi còn khoảng 2,6 tỷ ha. Số liệu thống kê cho thấy diện tích rừng đang suy giảm với tốc độ chóng mặt (mỗi phút mất đi khoảng 30 ha rừng) và theo dự báo với tốc độ này chỉ khoảng 160 năm nữa toàn bộ rừng trên trái đất sẽ biến mất. Cùng với rừng, đa dạng sinh học cũng đóng vai trò quan trọng đối với con người và thiên nhiên. Từ nhiều thập kỷ nay, hoạt động của con người đã tác động mạnh tới thế giới sinh vật, được xem là tương đương hoặc thậm chí lớn hơn nhiều so với các đợt tuyệt chủng lớn nhất trong thời tiền sử. Việt Nam là nước có mức độ đa dạng sinh học đứng thứ 10 thế giới, nhưng tốc độ suy giảm được xếp vào loại nhanh nhất. Nhiều hệ sinh thái tự nhiên bị xâm phạm, suy giảm diện tích. Trong gần không đầy 50 năm, diện tích rứng ngập mặn suy giảm gần. Những con số thống kê cho ta thấy bức tranh ảm đạm về tình trạng suy thoái tài nguyên và môi trường ở quy mô toàn cầu và ở nước ta. Có rất nhiều vấn đề được đề cập đến, nhưng trong đó đáng lưu tâm nhất đó là hiện tượng trái đất đang ấm dần lên. Hành tinh của chúng ta là một thể thống nhất, do đó khi có bất kì một yếu tố nào thay đổi thì nó sẽ gây nên những phản ứng dây chuyền đến các yếu tố khác. Sự ấm dần lên của trái đất sẽ kéo theo sự thay đổi về khí hậu theo chiều hướng bất lợi, mà cụ thể là sẽ làm cho thiên tai thường xuyên xảy ra với tần suất cao và diễn biến phức tạp hơn, những đợt hạn hán và lũ lụt sẽ càng thêm dữ dội. Riêng ở Việt Nam vào năm 1998, hiện tượng Enino đã gây nên những đợt hạn hán nghiêm trọng, ở nhiều vùng mà đặc biệt là ở Nam trung bộ và Tây nguyên, người dân không có đủ nước để sinh hoạt chứ chưa dám nói đến nước sạch và nước để sản xuất, gia súc không có đủ nước để uống, hàng trăm hecta rừng bị thiêu rụi vì khô hạn. Sang năm 1999, đến lượt hiện tượng Lalina hoành hành, nó đã gây nên những trận đại hồng thủy dự dội ở miền trung mà đến nay nhiều người vẫn chưa quên được sự khủng khiếp của nó. Là một hiện tượng tự nhiên có tính quy luật là cứ 8 năm một lần, nhưng chưa có bao giờ Eninô lại gây nên những ảnh hưởng nghiêm trọng như vậy. Đó chỉ là những điều mà chúng ta nhìn thấy được ở Việt Nam, sự ấm dần lên của trái đất còn làm cho băng ở các cực sẽ tan ra. Theo dự báo của các chuyên gia ở đại học Oxford (Anh) thì trong vòng 100 năm nữa nhiệt độ trái đất sẽ tăng lên từ 2 đến 11 độ (oC) so với hiện tại. Như vậy thì hàng tỷ mét khối nước đổ vào đại dương do sự tan của băng sẽ nhấn chìm các đảo nhỏ, các quốc gia có thấp vốn có địa hình thấp như Hà Lan và phần lớn các vùng duyên hải trên thế giới, nơi cư trú của hàng trăm triệu người cũng sẽ bị nhấn chìm. Tệ hại hơn nữa, sự tan chảy của băng sẽ hình thành những dòng hải lưu lạnh bất thường trong lòng đại dương, các dòng hải lưu này sẽ làm ảnh hưởng đến các dòng hải lưu ấm. Sự thay đổi không theo quy luật của các dòng hải lưu sẽ làm cho khí hậu của trái đất sẽ thay đổi một cách bất thường, đó chính là cách nói khác của một thảm họa thiên tai. 2.5.1.3 Ô nhiễm môi trường không khí Các nguồn gây ô nhiễm. a. Các ngành công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp. Các hoạt động sản xuất công nghiệp vẫn là một trong những nguồn chính gây gây ô nhiễm không khí: - Công nghiệp cũ: Chủ yếu được xây dựng trước nhứng năm 1975 và đều là công nghiệp vừa và nhỏ, công nghiệp lạc hậu, chỉ có một số cơ sở sản xuất có thiết bị lọc bụi, còn lại hầu như chưa có thiết bị xử lý‎ khí thải độc hại. Các cơ sở sản xuất công nghiệp cũ thường phân tán, nhiều cơ sở sản xuất lại nằm trong nội thành. Các nhà máy cũ thường dùng than, dầu FO để làm nhiên liệu đốt nên thải ra nhiều chất gây ô nhiễm môi trương không khí. - Công nghiệp mới: Các cơ sở công nghiệp mới được đầu tư tập trung vào các khu công nghiệp. Tuy nhiên, còn một số nhà máy lớn, như nhà máy nhiệt điện, xi măng, vật liệu xây dựng nằm ở các vị trí riêng rẽ và chưa xư lý‎ triệt để các khí thải độc hại nên vẫn gây ô nhiễm môi trường không khí. - Làng nghề, tiểu thủ công nghiệp: Các cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp, làng nghề cũng là các nguồn gây ô nhiễm không khí cục bộ. b. Giao thông vận tải. Trong thời gian qua, số lượng các phương tiện giao thông tăng nhanh. Khí thải từ giao thông vận tải là nguồn gây ô nhiễm không khí, dặc biệt đối với môi trường không khí ở đô thị, nhất là các đô thị lớn. Theo cách đánh giá của các chuyên gia môi trường, ô nhiễm môi trường không khí ở đô thị do giao thông vận tải gây ra chiếm tỷ lệ 70%. Đường phố đô thị nước ta bị ô nhiễm do bụi, khí CO và hơi xăng dầu, phần lớn chúng đều do hoạt động giao thông thải ra. Lưu lượng xe lớn và tình trạng kẹt xe liên tục càng làm cho ô nhiễm môi trường không khí trở nên trầm trọng hơn.