Mục lục bài họcĐang ở d07-b1
Criteria Air Pollutants: Primary and Secondary Sources
The six criteria air pollutants
The Clean Air Act directs the EPA to set National Ambient Air Quality Standards (NAAQS) for six criteria air pollutants: carbon monoxide (CO), sulfur dioxide ($\text{SO}_2$), nitrogen oxides ($\text{NO}_x$), particulate matter (PM$_{10}$ and PM$_{2.5}$), ground-level ozone ($\text{O}_3$), and lead (Pb). These are the pollutants that are common, well documented, and damaging enough to justify a nationwide numerical limit.
Primary versus secondary
A primary pollutant is emitted directly from an identifiable source: CO from incomplete combustion in engines, $\text{SO}_2$ from burning sulfur-bearing coal, $\text{NO}_x$ from any high-temperature flame, PM from diesel exhaust and construction dust, Pb from smelters and from leaded fuel before the phase-out.
A secondary pollutant is formed in the atmosphere from primary pollutants. Ground-level ozone is the classic case: no smokestack emits it. Sulfuric and nitric acid, sulfate and nitrate fine particles, and PAN are also secondary. This distinction drives policy: you cannot filter a secondary pollutant at the stack, you can only control its precursors.
Sáu chất ô nhiễm tiêu chuẩn (criteria air pollutants) là sáu chất mà Đạo luật Không khí Sạch buộc EPA phải đặt ngưỡng số cho toàn quốc: CO, $\text{SO}_2$, $\text{NO}_x$, bụi mịn PM, $\text{O}_3$ tầng thấp và chì Pb. Đề AP hỏi sáu chất này nhiều hơn mọi danh sách khác của chương.
Sơ cấp (primary) là thải thẳng ra từ một nguồn chỉ được mặt: CO do đốt không hoàn toàn, $\text{SO}_2$ do than lẫn lưu huỳnh, $\text{NO}_x$ do mọi ngọn lửa nhiệt độ cao (nitơ của chính không khí bị đốt), PM do khói diesel và bụi công trường, Pb do luyện kim và xăng pha chì thời trước.
Thứ cấp (secondary) là sinh ra giữa khí quyển từ chất sơ cấp: $\text{O}_3$ tầng thấp, $\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{HNO}_3$, hạt sunfat và nitrat, PAN.
- Không ống khói nào thải ra ozone tầng thấp — nên không có bộ lọc nào bắt được nó.
- Muốn hạ ozone chỉ còn một đường: siết tiền chất là $\text{NO}_x$ và VOC.
- Đỉnh chất thứ cấp thường nằm cách nguồn hàng chục km về cuối gió, nên vùng ngoại ô có khi ô nhiễm hơn nội đô.
Một nhà máy đốt $2{,}0\times10^{6}$ kg than mỗi ngày; than chứa $3{,}0\%$ lưu huỳnh theo khối lượng và toàn bộ lưu huỳnh chuyển thành $\text{SO}_2$.
(a) Tính khối lượng $\text{SO}_2$ phát ra mỗi ngày.
(b) Ngưỡng NAAQS $8$ giờ của CO là $9{,}0$ ppm. Đổi sang $\text{mg/m}^3$ ở $25°$C, $1$ atm, biết thể tích mol khí là $24{,}45$ L/mol và $M_{\text{CO}}=28$ g/mol.
(a) Khối lượng lưu huỳnh trong than:
$$m_{\text{S}}=2{,}0\times10^{6}\times0{,}030=6{,}0\times10^{4}\ \text{kg/ngày}$$Mỗi nguyên tử S đi vào đúng một phân tử $\text{SO}_2$, nên số mol giữ nguyên và chỉ khối lượng đổi theo tỉ số phân tử khối:
$$\frac{M_{\text{SO}_2}}{M_{\text{S}}}=\frac{64}{32}=2{,}0$$$$m_{\text{SO}_2}=6{,}0\times10^{4}\times2{,}0=1{,}2\times10^{5}\ \text{kg/ngày}$$(b) Trong $1\ \text{m}^3=1000$ L khí, số mol khí tổng là $1000/24{,}45=40{,}9$ mol. Phần triệu theo thể tích cũng là phần triệu theo mol, nên:
$$n_{\text{CO}}=40{,}9\times9{,}0\times10^{-6}=3{,}68\times10^{-4}\ \text{mol}$$$$m_{\text{CO}}=3{,}68\times10^{-4}\times28=1{,}03\times10^{-2}\ \text{g}=10{,}3\ \text{mg}$$Vậy $9{,}0$ ppm CO tương đương $10{,}3\ \text{mg/m}^3$. Công thức rút gọn đáng nhớ: $\text{mg/m}^3=\text{ppm}\times M/24{,}45$.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 7 — Atmospheric Pollution gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.