Bạn có biết rằng khí NOx – một trong những khí thải công nghiệp phổ biến – không chỉ gây ô nhiễm không khí mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và môi trường? Bài viết này sẽ cùng Nhất Tín tìm hiểu khí thải NOx là gì, nguồn gốc, tác hại cũng như các biện pháp kiểm soát và quy định tại Việt Nam.
1. Khí thải NOx là gì?
Khí thải NOx (Nitrogen Oxides – Oxit nitơ) là tên gọi chung của hai hợp chất chính gồm nitric oxide (NO) và nitrogen dioxide (NO₂) – những chất khí có vai trò quan trọng trong các phản ứng hóa học gây ô nhiễm không khí, hình thành sương mù quang hóa và mưa axit.
NOx thường sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu (than, dầu, khí, xăng,…) ở nhiệt độ cao, khi nitơ (N₂) và oxy (O₂) trong không khí phản ứng với nhau. Vì vậy, chúng xuất hiện phổ biến trong khí thải từ phương tiện giao thông, nhà máy điện, lò hơi công nghiệp, lò luyện kim hoặc quá trình sản xuất hóa chất.
Trong tự nhiên, một lượng nhỏ NOx cũng được tạo ra từ hiện tượng sét đánh hoặc cháy rừng, nhưng nguồn phát thải lớn nhất vẫn đến từ hoạt động của con người.
Về đặc điểm vật lý:
- NO là khí không màu, không mùi, dễ bị oxy hóa trong không khí để tạo thành NO₂.
- NO₂ là khí màu nâu đỏ, có mùi hắc đặc trưng, độc hại, ăn mòn và là thành phần chính tạo nên lớp sương mù quang hóa trong đô thị.
Tuy NOx không bao gồm N₂O (nitrous oxide) – một khí nhà kính mạnh – nhưng nhóm khí này vẫn được xem là tác nhân gây ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và chất lượng không khí toàn cầu.
2. Nguồn gốc của khí thải NOx
Khí thải NOx được hình thành chủ yếu trong các quá trình đốt cháy có sự tham gia của nitơ và oxy trong không khí. Khi nhiệt độ tăng cao (trên 1.200°C), hai nguyên tố này phản ứng với nhau tạo ra oxit nitric (NO) và sau đó bị oxy hóa thành nitơ dioxit (NO₂).
Các nguồn phát thải NOx có thể chia thành hai nhóm chính: nhân tạo và tự nhiên.
Nguồn phát thải nhân tạo (chủ yếu)
Đây là nguồn chính gây ra ô nhiễm NOx trong không khí, bao gồm:
- Phương tiện giao thông: động cơ ô tô, xe máy, tàu thủy, máy bay… sử dụng nhiên liệu xăng, dầu diesel tạo ra lượng lớn NOx, đặc biệt ở đô thị có mật độ giao thông cao.
- Các nhà máy công nghiệp và nhà máy điện: quá trình đốt than, khí tự nhiên hoặc dầu để tạo năng lượng sinh nhiệt lớn sinh ra NOx.
- Hoạt động luyện kim, xi măng, hóa chất: trong các lò nung, lò phản ứng, NOx hình thành ở nhiệt độ rất cao.
- Thiết bị dân dụng: bếp gas, lò sưởi, hoặc hệ thống sưởi kém thông gió trong nhà cũng có thể sinh ra NOx ở nồng độ đáng kể.
Theo thống kê, giao thông vận tải và công nghiệp năng lượng là hai nguồn phát thải NOx lớn nhất tại Việt Nam hiện nay.
Nguồn phát thải tự nhiên
Một lượng nhỏ NOx cũng xuất hiện từ các quá trình tự nhiên như:
- Hiện tượng sét đánh, khi dòng điện cực mạnh làm ion hóa không khí, tạo điều kiện để nitơ và oxy phản ứng.
- Cháy rừng hoặc núi lửa phun trào, giải phóng NOx cùng các khí khác vào khí quyển.
3. Tác hại của khí NOx
3.1 Đến con người
Khí NO₂ trong nhóm NOx là chất độc hại trực tiếp với hệ hô hấp. Khi con người hít phải không khí chứa NOx vượt ngưỡng cho phép, sẽ xảy ra nhiều ảnh hưởng nghiêm trọng:
- Kích ứng đường hô hấp và phổi: NO₂ gây viêm, sưng niêm mạc, làm giảm khả năng hấp thụ oxy. Người mắc bệnh hen suyễn, viêm phổi hoặc bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính (COPD) dễ bị ảnh hưởng nặng nề hơn.
- Tăng nguy cơ mắc bệnh tim mạch: Tiếp xúc lâu dài với nồng độ NOx cao có thể làm rối loạn chức năng tim và mạch máu, tăng nguy cơ đột quỵ và bệnh tim thiếu máu cục bộ.
- Ảnh hưởng thần kinh và giác quan: NO₂ ở nồng độ cao gây đau đầu, chóng mặt, giảm khả năng tập trung, thậm chí làm suy giảm khứu giác khi tiếp xúc thường xuyên.
- Gây tử vong ở nồng độ cao: Hít phải không khí chứa khoảng 1% NO₂ trong thời gian ngắn có thể gây ngạt và tử vong.
Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), NOx là một trong những nguyên nhân gây ra hàng triệu ca tử vong sớm mỗi năm do ô nhiễm không khí trên toàn cầu.
3.2 Đến môi trường
Ngoài ảnh hưởng đến sức khỏe, NOx còn gây ra hàng loạt hệ lụy môi trường nghiêm trọng:
- Gây mưa axit: NO₂ kết hợp với hơi nước trong khí quyển tạo thành axit nitric (HNO₃), rơi xuống đất dưới dạng mưa axit. Hiện tượng này làm axit hóa đất, nước hồ, sông suối, khiến cây trồng, sinh vật thủy sinh và hệ sinh thái bị tổn hại nghiêm trọng.
- Hình thành sương mù quang hóa: NOx phản ứng với các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) dưới ánh sáng mặt trời, tạo ra lớp sương mù màu nâu đặc trưng ở các đô thị, làm giảm tầm nhìn và gây hại cho đường hô hấp.
- Tác động đến tầng ôzôn và biến đổi khí hậu: NOx tham gia vào các phản ứng phá hủy tầng ôzôn ở tầng bình lưu và góp phần làm tăng hiệu ứng nhà kính, khiến nhiệt độ Trái Đất gia tăng.
- Ăn mòn vật liệu và công trình: Axit nitric và các hợp chất từ NOx có thể ăn mòn kim loại, bê tông, sơn phủ, gây hư hại nghiêm trọng cho các tòa nhà và di tích kiến trúc.
5. Cách kiểm soát khí thải NOx
Để giảm thiểu khí thải NOx phát sinh trong quá trình sản xuất và giao thông, doanh nghiệp có thể áp dụng nhiều giải pháp kiểm soát từ gốc đến ngọn, bao gồm:
Kiểm soát tại nguồn phát sinh
Giảm nồng độ NOx ngay trong quá trình đốt cháy là giải pháp hiệu quả và tiết kiệm nhất. Một số biện pháp phổ biến gồm:
- Điều chỉnh tỷ lệ không khí – nhiên liệu: Tối ưu hóa quá trình đốt để giảm nhiệt độ và hạn chế hình thành NOx.
- Sử dụng nhiên liệu sạch hơn: Dầu ít lưu huỳnh, khí tự nhiên hoặc nhiên liệu sinh học giúp giảm phát thải NOx đáng kể.
- Thay đổi công nghệ đốt cháy: Áp dụng buồng đốt phân tầng (staged combustion) hoặc đốt cháy tuần hoàn khí thải (EGR – Exhaust Gas Recirculation).
Xử lý sau đốt
Khi khí NOx đã hình thành, có thể sử dụng các công nghệ xử lý để giảm nồng độ trước khi thải ra môi trường:
- SCR (Selective Catalytic Reduction): Phương pháp khử chọn lọc xúc tác, sử dụng amoniac hoặc urê để chuyển NOx thành khí nitơ (N₂) và hơi nước (H₂O).
- SNCR (Selective Non-Catalytic Reduction): Tương tự SCR nhưng không dùng chất xúc tác, phù hợp với các nhà máy có lò hơi quy mô nhỏ hơn.
- Bộ xúc tác ba chức năng (TWC – Three-Way Catalyst): Được ứng dụng phổ biến trong ô tô, giúp xử lý đồng thời NOx, CO và HC.
Giải pháp quản lý và quan trắc
Ngoài việc áp dụng các công nghệ kiểm soát, doanh nghiệp cần triển khai hệ thống quan trắc khí thải tự động liên tục (CEMS) để theo dõi nồng độ NOx thực tế, đảm bảo luôn nằm trong giới hạn cho phép theo quy định. Hệ thống này giúp:
- Phát hiện sớm khi nồng độ NOx tăng bất thường.
- Cung cấp dữ liệu phục vụ báo cáo định kỳ cho cơ quan quản lý môi trường.
- Tối ưu vận hành, giảm chi phí xử lý khí thải.
Nhất Tín hiện là đơn vị uy tín triển khai giải pháp quan trắc khí thải tự động trên toàn quốc, hỗ trợ doanh nghiệp giám sát chính xác chỉ số NOx và các khí ô nhiễm khác như SO₂, CO, CO₂, O₂…
Hệ thống của Nhất Tín được tích hợp công nghệ 4.0, truyền dữ liệu tự động – liên tục – ổn định về cơ quan quản lý môi trường, giúp doanh nghiệp vừa đảm bảo tuân thủ quy định, vừa chủ động trong quản lý phát thải.
Tham khảo thông tin về Giải pháp quan trắc khí thải tự động, liên tục của Nhất Tín.
6. Các quy định về khí thải NOx tại Việt Nam
Khí thải NOx là một trong những thông số bắt buộc phải kiểm soát trong công tác bảo vệ môi trường không khí, đặc biệt tại các cơ sở công nghiệp, lò đốt và nhà máy điện.
Hiện nay, khí thải NOx được kiểm soát theo QCVN 19:2024/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ, thay thế QCVN 19:2009/BTNMT.
Ngoài ra, một số lĩnh vực đặc thù còn áp dụng thêm các quy chuẩn riêng như:
- QCVN 30:2012/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải lò đốt chất thải công nghiệp.
- QCVN 22:2009/BTNMT – Dành cho khí thải nhiệt điện và các nguồn đốt nhiên liệu hóa thạch.
Khí thải NOx là một thách thức lớn đối với môi trường và sức khỏe con người, nhưng hoàn toàn có thể kiểm soát thông qua các biện pháp quản lý, công nghệ xử lý và tuân thủ quy chuẩn quốc gia. Việc giám sát và kiểm soát NOx không chỉ giúp doanh nghiệp tuân thủ pháp luật mà còn góp phần bảo vệ môi trường sống bền vững.
