CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Các vấn đề chung liên quan đến chất lượng không khí 1. Chất lượng không khí và ô nhiễm không khí Chất lượng không khí được xác định thông qua các thông số (chỉ tiêu) về thành phần các chất trong không khí.
Theo đó, có các thuật ngữ như môi trường không khí sạch chưa bị ô nhiễm, không khí bị ô nhiễm, không khí bị ô nhiễm nghiêm trọng. Cơ sở để đánh giá CLKK thường là dựa vào Quy chuẩn/Tiêu chuẩn chất lượng môi trường được qui định trong Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam [32]. Hiện nay, mỗi nước đều có những tiêu chuẩn môi trường riêng của mình. Do vậy, đây là cách đánh giá đơn giản và được sử dụng rộng rãi.
Tuy nhiên, vẫn có một số hạn chế như thiếu tiêu chuẩn đối với một số chất nên gặp khó khăn khi đánh giá. Theo JICA [7, 27], khi sử dụng tiêu chuẩn có thể tách chất lượng môi trường không khí (chất lượng không khí) thành 3 mức sau: - Môi trường trong lành: khi giá trị nồng độ chất ô nhiễm không vượt quá 75% tiêu chuẩn. - Môi trường ở mức cảnh báo: khi giá trị nồng độ chất ô nhiễm nằm dưới tiêu chuẩn cho phép nhưng lớn hơn 75% tiêu chuẩn. - Môi trường bị ô nhiễm: khi nồng độ vượt tiêu chuẩn cho phép.
Chất lượng không khí có thể bị suy giảm bởi nhiều yếu tố. Đặc biệt, các hoạt động sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt. phát sinh các chất độc hại vào môi trường có thể làm cho môi trường không khí bị ô nhiễm. Hiện nay, có nhiều định nghĩa khác nhau về ô nhiễm môi trường không khí.
Phần lớn các định nghĩa đề cập đến sự thay đổi thành phần, hàm lượng các chất trong không khí theo hướng bất lợi cho con người và sinh vật. Theo Điều 92 của Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam 2005 [32], môi trường không khí bị ô nhiễm khi có hàm lượng một hoặc nhiều chất gây ô nhiễm vượt quá 15 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com tiêu chuẩn về chất lượng. Môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt nghiêm trọng được xác định như sau: - Môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng khi hàm lượng của một hoặc nhiều hóa chất, kim loại nặng vượt quá tiêu chuẩn về chất lượng môi trường từ 3 lần trở lên hoặc hàm lượng của một hoặc nhiều chất gây ô nhiễm khác vượt quá tiêu chuẩn về chất lượng môi trường từ 5 lần trở lên. - Môi trường bị ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng khi hàm lượng của một hoặc nhiều hóa chất, kim loại nặng vượt quá tiêu chuẩn về chất lượng môi trường từ 5 lần trở lên hoặc hàm lượng của một hoặc nhiều chất gây ô nhiễm khác vượt quá tiêu chuẩn về chất lượng môi trường từ 10 lần trở lên.
Hiện tại, Quy chuẩn về CLKK ở Việt Nam được cụ thể hóa trong Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về CLKK (QCVN 05:2013/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về CLKK xung quanh; QCVN 06:2009/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về một số chất độc hại trong không khí xung quanh được ban hành theo Thông tư số 16/2009/TT-BTNMT ngày 07/10/2009 của Bộ Tài nguyên và Môi trường). Theo QCVN 05:2013/BTNMT, CLKK xung quanh được xác định qua 8 thông số gồm SO2, CO, NOx, O3, bụi lơ lửng tổng số (TSP), bụi PM10, bụi PM2,5, Pb [3]. Trong các thông số trên, TSP là thông số được tập trung nghiên cứu nhiều nhất trong các đô thị ở nhiều nước trên thế giới, trong đó có Hà Nội, Việt Nam. Dựa vào kích thước hạt bụi, bụi được chia thành bụi lơ lửng tổng số (TSP) có đường kính khí động học dưới hoặc bằng 100 m, bụi PM10 có đường kính khí động học dưới hoặc bằng 10 m và bụi PM2,5 có đường kính khí động học nhỏ dưới hoặc bằng 2,5 m [3].
Bụi PM10 là loại bụi nhỏ có thể dễ dàng xuyên qua khẩu trang, xâm nhập và lắng đọng ở đường hô hấp giữa của con người. Bụi PM2,5 có thể xâm nhập sâu đến tận các phế nang của phổi, là vùng trao đổi của hệ hô hấp. Ảnh hưởng của bụi đối với sức khỏe phụ thuộc vào tính chất, nồng độ và kích thước hạt. Bụi có thể gây các bệnh đường hô hấp, tim mạch, tiêu hóa, mắt, da, ung thư,…[15, 24, 56].
Bụi lơ lửng có thể lan 16 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com truyền rất xa (giống như các khí nhẹ) gây ô nhiễm không khí trên phạm vi qui mô lớn. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng không khí Lượng và loại chất ô nhiễm thải vào trong không khí đóng vai trò chính trong việc xác định mức độ ô nhiễm không khí ở một khu vực cụ thể. Ngoài ra, những nhân tố khác cũng có ảnh hưởng đến CLKK như nguồn thải, yếu tố địa hình; các yếu tố thời tiết như gió, nhiệt độ, rối trong không khí, áp suất khí quyển, lượng mưa và độ che phủ của mây; các đặc tính hóa học và vật lý của chất ô nhiễm. CLKK kém có thể do tổ hợp của nhiều nhân tố.
Trong đó, đặc trưng của nguồn thải và điều kiện khí tượng khu vực là hai yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến CLKK của một vùng [15, 24, 79, 87, 88, 98]. Ảnh hưởng của các đặc trưng nguồn thải Các chất ô nhiễm trong không khí được chia thành hai dạng là chất ô nhiễm sơ cấp và chất ô nhiễm thứ cấp. Chất ô nhiễm sơ cấp là chất phát thải trực tiếp từ các nguồn và bản thân chúng đã có tính độc hại. Chất ô nhiễm thứ cấp là chất được tạo ra trong khí quyển do tương tác hóa học giữa các chất ô nhiễm sơ cấp và các chất khác đã có trong khí quyển [15, 24, 74].
Các chất ô nhiễm có thể thải vào không khí từ nguồn tự nhiên và nhân tạo. Đối với nguồn thải do con người tạo ra, có thể dựa theo một số đặc điểm để chia thành từng nhóm. Chẳng hạn như dựa theo hoạt động kinh tế, sinh hoạt có thể chia thành nguồn thải công nghiệp, giao thông, sinh hoạt, khai khoáng,…Để mô hình hoá phát thải chất ô nhiễm khí, các nguồn thải lại được chia thành nguồn điểm, nguồn đường (nguồn dạng tuyến), nguồn mặt, nguồn liên tục, nguồn tức thời, nguồn nóng, nguồn nguội,…Nguồn điểm là nguồn phát thải từ miệng thoát có kích thước nhỏ nhưng lượng phát thải lớn chẳng hạn như miệng ống khói của các nhà máy lớn. Nguồn đường là nguồn phát thải theo dải hẹp, chạy dài chẳng hạn như phát thải từ đường cao tốc có mật độ xe cộ cao hoặc từ các kênh mương bị ô nhiễm nặng.
Nguồn mặt được tính đến khi xét diện tích lãnh thổ đủ lớn, khi đó không phân biệt từng nguồn thải cụ thể 17 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com mà chỉ tính đến tổng lượng phát thải. Nếu lượng thải là liên tục thì lượng thải được tính qua đơn vị g/m2/s hoặc tương đương. Phát thải từ sự bay hơi của các bãi than, từ khu công nghiệp hay từ mặt nước sông, hồ, ao bị ô nhiễm nước là những ví dụ về nguồn mặt. Nguồn phát thải diễn ra trong một thời gian đủ dài được coi là nguồn liên tục.
Nguồn nóng và nguồn nguội dùng để phân biệt nhiệt độ khí thải, chất thải lúc phát ra. Điều này rất quan trọng đối với nguồn thải liên tục vì nó quyết định độ nâng của vệt khói. Như vậy, khi nói đến nguồn thải cần phải xác định rõ các đặc trưng của chúng. Chẳng hạn đối với nguồn thải công nghiệp, thải liên tục qua miệng ống khói cần có các thông số như độ cao ống khói (m), đường kính miệng ống khói (m), lượng thải (mg/s), nhiệt độ khói thải (oC)…Số lượng, kích thước các nguồn cùng với các điều kiện thời tiết và địa hình sẽ xác định mức độ ô nhiễm trong không khí ở một khu vực.
Ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng và địa hình đến sự lan truyền chất ô nhiễm trong khí quyển Sau khi phát thải vào khí quyển, các chất ô nhiễm sẽ lan truyền theo 2 quá trình chính là vận chuyển theo các dòng khí và khuếch tán. Trong khí quyển luôn tồn tại các dòng khí làm nhiệm vụ vận chuyển không khí cùng các thành phần khác trong đó từ nơi này qua nơi khác. Gió chính là quá trình vận chuyển ngang còn các dòng thăng, dòng giáng là quá trình vận chuyển theo chiều thẳng đứng. Gió liên tục xuất hiện còn dòng thăng giáng chỉ xuất hiện trong một số loại hình thời tiết nhất định.
Gió là yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến sự lan truyền của các chất ô nhiễm trong khí quyển. Hướng của gió là hướng vận chuyển của dòng khí do đó sẽ quy định hướng vận chuyển của dòng chất ô nhiễm. Sự thay đổi của hướng gió, tốc độ gió dẫn đến sự phân bố của chất ô nhiễm theo không gian và thời gian là khác nhau. Sự thay đổi tốc độ gió theo chiều thẳng đứng còn có ảnh hưởng đến khuếch tán chất ô nhiễm.
Ngoài vận chuyển theo dòng khí, chất ô nhiễm còn khuếch tán trong không khí. Như chúng ta đã biết, có hai quá trình khuếch tán xảy ra trong chất lỏng và chất khí, 18 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com đó là khuếch tán phân tử và khuếch tán loạn lưu. Trong điều kiện khí quyển thực, khuếch tán loạn lưu đóng vai trò chính. Với quá trình khuếch tán, chất ô nhiễm có thể hoà vào không khí theo mọi hướng.
Khuếch tán loạn lưu phụ thuộc vào phân tầng khí quyển, cụ thể là sự phân bố theo chiều thẳng đứng của nhiệt độ và tốc độ gió, điều kiện bức xạ, mây. Theo kết quả nghiên cứu của nhiều nhà khoa học, độ phân tầng khí quyển được chia làm 6 loại từ phân tầng bất ổn định mạnh (loạn lưu mạnh) đến nghịch nhiệt mạnh (loạn lưu yếu) [15, 24, 31, 87, 92, 93]. Khi các chất ô nhiễm được phát thải vào không khí, mức phân tầng khí quyển đóng vai trò rất quan trọng đến việc phát tán của chúng. Điều kiện tốt nhất để phát tán bụi và chất ô nhiễm là ứng với tầng bất ổn định mạnh cũng như sự phát triển cao của lớp xáo trộn [15, 24, 31].
Điều này xảy ra khi trời quang mây hoặc nắng vào mùa hè. Ngược lại, điều kiện phát tán yếu ứng với hiện tượng nghịch nhiệt khi trong lớp biên có tầng kết ổn định. Trong trường hợp này, rối và chuyển động thẳng đứng xảy ra yếu, do đó chất ô nhiễm khó phát tán lên trên và gây ô nhiễm nặng lớp không khí sát đất. Nghịch nhiệt thường hình thành vào những đêm quang mây, gió nhẹ, thậm chí xuất hiện cả ngày trong mùa đông [31].