Mục lục bài họcĐang ở d07-b4
Indoor Air, Stratospheric Ozone Depletion, and Control Technologies
Indoor air pollution
Radon-222 is a radioactive gas from the decay of uranium-238 in rock and soil; it seeps through foundation cracks and is the second leading cause of lung cancer in the United States. The EPA action level is 4 pCi/L, and the standard fix is sub-slab depressurization. Formaldehyde off-gasses from pressed wood, adhesives, and furniture. In low-income households, burning wood, dung, and crop residue on open indoor fires produces severe PM$_{2.5}$ and CO exposure, falling hardest on women and young children.
Stratospheric ozone
CFCs are inert in the troposphere, so they drift into the stratosphere, where UV cleaves a C–Cl bond. Chlorine then runs a catalytic cycle:
$$\text{Cl}+\text{O}_3\rightarrow\text{ClO}+\text{O}_2\qquad \text{ClO}+\text{O}\rightarrow\text{Cl}+\text{O}_2$$Chlorine is regenerated, so one atom destroys on the order of $10^5$ ozone molecules. The Montreal Protocol (1987) phased out CFCs and is the most successful global environmental treaty; the Kigali Amendment (2016) added HFCs, which spare ozone but are potent greenhouse gases.
Trong nhà thường bẩn hơn ngoài đường. Ba nguồn đề AP hỏi nhiều nhất:
- Radon-222: khí phóng xạ sinh từ phân rã urani-238 trong đá và đất, thấm qua khe móng nhà, là nguyên nhân gây ung thư phổi đứng thứ hai ở Mỹ. Ngưỡng hành động $4$ pCi/L; cách xử lý chuẩn là hút áp dưới nền (sub-slab depressurization), tức đặt ống và quạt hút khí dưới sàn ra ngoài mái.
- Formaldehyde: bay ra từ gỗ ép, keo dán, nội thất mới — thuộc nhóm VOC.
- Khói bếp: hộ nghèo đun củi, phân khô, rơm rạ trên bếp hở không ống khói, hứng $\text{PM}_{2.5}$ và CO ở nồng độ rất cao; người chịu nặng nhất là phụ nữ và trẻ nhỏ.
Ozone tầng bình lưu. CFC trơ ở tầng đối lưu nên không bị mưa rửa, trôi dần lên tầng bình lưu, ở đó UV bẻ liên kết C–Cl. Nguyên tử Cl chạy vòng xúc tác: phá $\text{O}_3$ rồi được tái sinh ở bước sau, nên một nguyên tử Cl phá cỡ $10^5$ phân tử ozone trước khi bị khoá lại. Nghị định thư Montreal ($1987$) loại bỏ CFC và là hiệp ước môi trường thành công nhất từng có; Bổ sung Kigali ($2016$) thêm HFC — chất không phá ozone nhưng là khí nhà kính rất mạnh.
(a) Một tầng hầm thể tích $3{,}0\times10^{5}$ L đo được radon $12$ pCi/L. Tính tổng hoạt độ trong tầng hầm và phần trăm phải cắt bỏ để về ngưỡng $4$ pCi/L.
(b) Mỗi phân tử $\text{CCl}_2\text{F}_2$ giải phóng $2$ nguyên tử Cl, mỗi Cl phá $1{,}0\times10^{5}$ phân tử $\text{O}_3$. Một mol chất này phá bao nhiêu phân tử ozone? Lấy $N_A=6{,}0\times10^{23}$.
(a) Tổng hoạt độ:
$$A=12\times3{,}0\times10^{5}=3{,}6\times10^{6}\ \text{pCi}$$Muốn về $4$ pCi/L thì nồng độ phải giảm từ $12$ xuống $4$:
$$\frac{12-4}{12}=0{,}667=66{,}7\%$$Phải cắt khoảng $67\%$. Chú ý câu hỏi hỏi phần trăm cắt bỏ, không hỏi phần còn lại; trả lời $33\%$ là đọc ngược đề.
(b) Số nguyên tử Cl từ một mol:
$$n_{\text{Cl}}=2\times6{,}0\times10^{23}=1{,}2\times10^{24}$$$$N_{\text{O}_3}=1{,}2\times10^{24}\times1{,}0\times10^{5}=1{,}2\times10^{29}$$Một mol CFC-12 nặng chưa tới $121$ gam mà xoá được $1{,}2\times10^{29}$ phân tử ozone. Con số ấy giải thích vì sao một lượng hoá chất rất nhỏ theo thang công nghiệp lại đủ mở một lỗ thủng cỡ lục địa — sức phá nằm ở chỗ Cl là xúc tác, dùng đi dùng lại chứ không bị tiêu hao.
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.