Nghiên Cứu Đánh Giá Chất Lượng Môi Trường Không Khí Khu Vực Hà Nội

Luận án tiến sĩ nghiên cứu đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường không khí khu vực Hà Nội, cung cấp thông tin và giải pháp cải thiện.

• Tác giả: Phạm Thị Việt Anh
• Người hướng dẫn: Pgs. Hoàng Xuân Cơ
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Môi Trường
• Đề tài: Nghiên Cứu, Đánh Giá Tổng Hợp Chất Lượng Môi Trường Không Khí Khu Vực Hà Nội
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Các vấn đề chung liên quan đến chất lượng không khí
• 1.2. Chất lượng không khí và ô nhiễm không khí
• 1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng không khí
• 1.4. Ảnh hưởng của các yếu tố cây xanh mặt nước đối với chất lượng không khí
• 1.5. Quản lý chất lượng không khí
• 1.6. Tổng quan về các phương pháp đánh giá chất lượng không khí
• 1.6.1. Phương pháp thực nghiệm
• 1.6.2. Phương pháp mô hình hóa
• 1.6.3. Phương pháp đánh giá sử dụng chỉ số chất lượng không khí
• 1.7. Tình hình nghiên cứu chất lượng không khí trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.7.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.7.2. Tình hình nghiên cứu trong nước và ở Hà Nội
• 1.8. Khái quát điều kiện tự nhiên và hiện trạng chất lượng không khí thành phố Hà Nội
• 1.8.1. Một số đặc điểm tự nhiên của thành phố Hà Nội
• 1.8.2. Hệ sinh thái đô thị và cảnh quan cây xanh
• 1.8.3. Hiện trạng chất lượng không khí thành phố Hà Nội
• 1.9. Tiểu kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TỔNG HỢP CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ KHU VỰC HÀ NỘI
• 2.1. Phương pháp mô hình hóa trong đánh giá chất lượng không khí
• 2.1.1. Cơ sở lý thuyết về lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường không khí
• 2.1.2. Mô hình lan truyền chất ô nhiễm ISC3
• 2.1.3. Mô hình phát tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm liên tục của Sutton
• 2.2. Phương pháp tính tần suất vượt chuẩn
• 2.3. Nội dung phương pháp
• 2.4. Phương pháp tính TSVC để tính toán mức độ ô nhiễm TSP do nhiều nguồn thải điểm công nghiệp và cơ sở số liệu
• 2.5. Phương pháp tính toán và xây dựng bản đồ chuyên đề bằng công cụ Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
• 2.5.1. Sử dụng công cụ GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu đầu vào cho mô hình lan truyền ô nhiễm TSP từ các nguồn thải điểm công nghiệp
• 2.5.2. Sử dụng công cụ GIS trong xây dựng bản đồ phân bố mức độ ô nhiễm TSP từ các nguồn thải điểm công nghiệp
• 2.5.3. Sử dụng GIS trong xây dựng các bản đồ chuyên đề và đánh giá tổng hợp chất lượng không khí. Phương pháp chập bản đồ môi trường
• 2.6. Phương pháp phân hạng CLKK theo tiêu chí và lượng hóa các tiêu chí
• 2.7. Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập số liệu và phân tích tổng hợp tài liệu thứ cấp
• 2.8. Tiểu kết luận chương 2
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TỔNG HỢP CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ KHU VỰC HÀ NỘI TÍNH VỚI TSP
• 3.1. Ứng dụng mô hình ISC3 để đánh giá chất lượng môi trường không khí khu vực Hà Nội (tính với TSP)
• 3.1.1. Các kịch bản tính toán
• 3.1.2. Kết quả tính toán và nhận xét
• 3.1.3. Khả năng ứng dụng của ISC3 trong đánh giá mức độ ô nhiễm khu vực đô thị
• 3.2. Nghiên cứu, đánh giá tổng hợp chất lượng không khí có tính đến yếu tố giảm nhẹ ô nhiễm TSP
• 3.2.1. Phương pháp luận
• 3.2.2. Xây dựng qui trình đánh giá tổng hợp chất lượng không khí có tính đến yếu tố giảm nhẹ ô nhiễm TSP
• 3.2.3. Ứng dụng qui trình đánh giá tổng hợp chất lượng không khí có tính đến yếu tố giảm thiểu ô nhiễm TSP cho khu vực thành phố Hà Nội
• 3.2.4. Khả năng ứng dụng của phương pháp đánh giá tổng hợp CLKK có tính đến yếu tố giảm nhẹ ô nhiễm TSP của cây xanh và mặt nước
• 3.3. Đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng không khí ở Hà Nội
• 3.3.1. Xây dựng hệ thống hỗ trợ quyết định để quản lý chất lượng không khí đô thị ở Hà Nội
• 3.3.2. Áp dụng “Hệ thống kiểm soát phát thải cho các thành phố đang phát triển đối với Hà Nội”
• 3.3.3. Giải pháp liên quan đến cây xanh mặt nước
• 3.4. Tiểu kết luận chương 3
• KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC LUẬN ÁN

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Chất Lượng Môi Trường Không Khí Tại Hà Nội

Chất lượng môi trường không khí tại Hà Nội đang trở thành một vấn đề cấp bách. Ô nhiễm không khí không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn tác động tiêu cực đến môi trường sống. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về chất lượng không khí tại Hà Nội, các yếu tố ảnh hưởng và phương pháp đánh giá hiện tại.

1.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Chất Lượng Không Khí

Chất lượng không khí tại Hà Nội bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như ô nhiễm từ giao thông, công nghiệp và sinh hoạt. Các nguồn ô nhiễm này tạo ra bụi lơ lửng và các chất độc hại khác, làm giảm chất lượng không khí.

1.2. Tình Hình Ô Nhiễm Không Khí Tại Hà Nội

Theo các nghiên cứu, nồng độ bụi TSP tại Hà Nội thường vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Điều này cho thấy tình trạng ô nhiễm không khí đang ở mức nghiêm trọng và cần có các biện pháp khắc phục kịp thời.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Không Khí Tại Hà Nội Thách Thức Và Giải Pháp

Ô nhiễm không khí tại Hà Nội đang gia tăng do sự phát triển nhanh chóng của đô thị. Các thách thức lớn bao gồm sự gia tăng dân số, phương tiện giao thông và hoạt động công nghiệp. Cần có các giải pháp hiệu quả để cải thiện chất lượng không khí.

2.1. Nguyên Nhân Chính Gây Ô Nhiễm Không Khí

Các nguồn ô nhiễm chính bao gồm khí thải từ xe cộ, bụi từ công trình xây dựng và khí thải từ các nhà máy. Những yếu tố này kết hợp lại tạo ra một bức tranh ô nhiễm nghiêm trọng cho Hà Nội.

2.2. Tác Động Của Ô Nhiễm Không Khí Đến Sức Khỏe

Ô nhiễm không khí có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như bệnh hô hấp, tim mạch và các bệnh mãn tính khác. Việc hiểu rõ tác động này là cần thiết để có các biện pháp phòng ngừa hiệu quả.

III. Phương Pháp Đánh Giá Chất Lượng Không Khí Tại Hà Nội

Đánh giá chất lượng không khí có thể thực hiện qua nhiều phương pháp khác nhau. Các phương pháp này bao gồm quan trắc thực địa, mô hình hóa và sử dụng chỉ số chất lượng không khí.

3.1. Phương Pháp Quan Trắc Thực Địa

Phương pháp này bao gồm việc thu thập dữ liệu từ các trạm quan trắc không khí. Dữ liệu này giúp đánh giá chính xác chất lượng không khí tại các khu vực khác nhau trong thành phố.

3.2. Mô Hình Hóa Chất Lượng Không Khí

Mô hình hóa cho phép dự đoán nồng độ ô nhiễm không khí dựa trên các yếu tố như thời tiết, địa hình và nguồn phát thải. Phương pháp này giúp có cái nhìn tổng quan về tình hình ô nhiễm.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu Chất Lượng Không Khí

Nghiên cứu chất lượng không khí không chỉ dừng lại ở việc đánh giá mà còn cần có các ứng dụng thực tiễn để cải thiện tình hình. Các giải pháp như trồng cây xanh và phát triển không gian xanh có thể giúp cải thiện chất lượng không khí.

4.1. Vai Trò Của Cây Xanh Trong Cải Thiện Chất Lượng Không Khí

Cây xanh có khả năng hấp thụ bụi và các chất ô nhiễm khác, từ đó cải thiện chất lượng không khí. Việc trồng thêm cây xanh tại các khu vực đô thị là một giải pháp hiệu quả.

4.2. Các Giải Pháp Quản Lý Ô Nhiễm Không Khí

Cần có các chính sách quản lý ô nhiễm không khí hiệu quả, bao gồm kiểm soát phát thải từ các nguồn công nghiệp và giao thông. Các biện pháp này sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

V. Kết Luận Về Chất Lượng Môi Trường Không Khí Tại Hà Nội

Chất lượng không khí tại Hà Nội đang ở mức báo động. Cần có sự phối hợp giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng để thực hiện các biện pháp cải thiện chất lượng không khí. Nghiên cứu này hy vọng sẽ đóng góp vào việc xây dựng một môi trường sống trong lành hơn cho người dân.

5.1. Tương Lai Của Chất Lượng Không Khí Tại Hà Nội

Với sự gia tăng nhận thức về ô nhiễm không khí, hy vọng rằng các biện pháp cải thiện sẽ được thực hiện hiệu quả hơn trong tương lai. Điều này sẽ giúp nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân.

5.2. Đề Xuất Các Nghiên Cứu Tiếp Theo

Cần tiếp tục nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng không khí và phát triển các phương pháp đánh giá mới. Điều này sẽ giúp có cái nhìn sâu sắc hơn về tình hình ô nhiễm không khí tại Hà Nội.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ khoa học môi trường của tác giả Phạm Thị Việt Anh, chuyên ngành Môi trường không khí (mã số 62.10), được thực hiện tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội năm 2014, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Hoàng Xuân Cơ, mang tiêu đề: "Nghiên cứu, đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường không khí khu vực Hà Nội".

Về tính cấp thiết, tác giả chỉ ra rằng ô nhiễm không khí tại các khu vực đô thị là một trong những thách thức môi trường nghiêm trọng nhất, đặc biệt tại các quốc gia đang phát triển. Bụi lơ lửng, nhất là các hạt có đường kính khí động học nhỏ hơn 10 µm (PM10), được xác định là nguyên nhân dẫn đến khoảng 130 nghìn ca tử vong sớm mỗi năm tại 126 thành phố trên thế giới. Tại Hà Nội, áp lực gia tăng từ các nguồn thải công nghiệp, giao thông vận tải, xây dựng và sinh hoạt dân sinh khiến chất lượng môi trường không khí có xu hướng suy giảm rõ rệt. Các kết quả quan trắc thực tế cho thấy môi trường không khí thủ đô bị ô nhiễm nặng nề chủ yếu bởi bụi lơ lửng tổng số (TSP) và bụi PM10, với nồng độ TSP tại các quận nội thành thường xuyên vượt tiêu chuẩn cho phép từ 5 đến 6 lần, thậm chí có thời điểm vượt trên 10 lần; trong khi đó các khí độc hại như SO2, NO2, CO mới chỉ xuất hiện cục bộ ở một số nút giao thông hoặc cơ sở sản xuất đốt than, dầu.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định xuất phát từ giới hạn của hai phương pháp đánh giá truyền thống:

• Phương pháp thực nghiệm (quan trắc trực tiếp): Tuy phản ánh được nồng độ thực tế tại điểm đo (đã tích hợp cả tác động phát thải lẫn cơ chế tự làm sạch của tự nhiên), nhưng do mạng lưới trạm đo còn thưa, số lượng điểm đo và tần suất lấy mẫu hạn chế nên không thể phản ánh đầy đủ bức tranh không gian của toàn đô thị.
• Phương pháp mô hình hóa: Khắc phục được nhược điểm về độ bao phủ không gian, song các nghiên cứu ứng dụng mô hình phát tán trước đây tại Hà Nội mới chỉ tập trung tính toán nồng độ chất ô nhiễm phát sinh từ các nguồn thải mà chưa đưa các yếu tố có lợi cho môi trường (độ che phủ của cây xanh, diện tích mặt nước hồ, ao, sông) vào bài toán định lượng cụ thể.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án gồm hai nội dung:

1. Đánh giá được chất lượng không khí khu vực nội thành Hà Nội do ảnh hưởng của các loại nguồn thải theo các kịch bản khác nhau.
2. Nghiên cứu, xây dựng được một phương pháp đánh giá tổng hợp chất lượng không khí có tính đến các yếu tố giảm nhẹ ô nhiễm (độ che phủ của cây xanh, mặt nước), làm cơ sở cho việc đánh giá và phân hạng chất lượng không khí khu vực Hà Nội cũ (địa giới hành chính trước ngày 01/8/2008), phục vụ công tác quản lý, giám sát chất lượng môi trường thành phố Hà Nội.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Sự phát thải từ các hoạt động công nghiệp, giao thông và sinh hoạt ảnh hưởng đến chất lượng không khí đô thị, đồng thời xem xét vai trò làm sạch của hệ thống cây xanh và mặt nước. Thông số ô nhiễm duy nhất được lựa chọn làm đối tượng tính toán là bụi lơ lửng tổng số (TSP).
• Phạm vi không gian: Khu vực nội thành thành phố Hà Nội cũ (địa giới hành chính trước ngày 01/8/2008) và vùng phụ cận có nguồn thải tác động. Không gian nghiên cứu được khoanh vùng bằng lưới ô vuông kích thước 20 km x 20 km, chia thành các ô lưới có kích thước 250 m x 250 m (diện tích mỗi ô là 0,0625 km²).
• Giới hạn khái niệm "đánh giá tổng hợp": Luận án không tiếp cận theo hướng tổng hợp nhiều thông số hóa lý khác nhau, mà hướng đến việc tích hợp đồng thời giữa các yếu tố gây ô nhiễm (nguồn thải công nghiệp, giao thông) và các yếu tố tự nhiên có khả năng giảm nhẹ ô nhiễm (độ che phủ cây xanh, diện tích mặt nước). Luận án dừng lại ở việc xem xét tổng quát tỷ lệ che phủ và diện tích mặt nước, không đi sâu vào các đặc tính vi mô của thực vật như độ nhám mặt lá, diện tích bề mặt lá cụ thể, hay khả năng phát thải các chất hữu cơ sinh học dễ bay hơi (BVOCs).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã hệ thống hóa các công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế theo các nhóm hướng nghiên cứu chính:

Các nghiên cứu quốc tế:

• Nghiên cứu về vai trò giảm thiểu ô nhiễm của thảm thực vật: Nowak David J. (1991) ước tính tại Chicago, cây xanh đã loại bỏ 5.575 tấn chất ô nhiễm không khí (gồm 223 tấn CO, 706 tấn SO2, 806 tấn NO2, 1.840 tấn PM10 và 2.000 tấn O3), mang lại giá trị kinh tế 9,2 triệu USD mỗi năm. Đến năm 2013, Nowak David J. và cộng sự tiếp tục định lượng khả năng loại bỏ PM2,5 tại 10 thành phố của Mỹ, ghi nhận mức giảm từ 4,7 tấn (tại Syracuse) đến 64,5 tấn (tại Atlanta), mang lại lợi ích kinh tế từ 1,1 triệu đến 60,1 triệu USD chủ yếu thông qua việc giảm thiểu tỷ lệ tử vong sớm. A. McDonald và cộng sự (2007) sử dụng mô hình khí quyển và công cụ GIS mô phỏng tại West Midlands và Glasgow (Vương quốc Anh), dự báo việc tăng diện tích cây xanh tại West Midlands từ 3,7% lên 16,5% giúp giảm 10% nồng độ PM10 trung bình (loại bỏ 110 tấn/năm), và nếu tăng tối đa lên 54% sẽ làm giảm 26% nồng độ PM10 (loại bỏ 200 tấn/năm). Baumgardner D. và cộng sự (2012) xác định rừng ven đô Mexico City giúp giảm nồng độ trung bình năm khoảng 0,02% CO, 1% O3 và 2% PM10. Stewart và cộng sự (2005) tại West Midlands đã lập thang đánh giá khả năng cải thiện chất lượng không khí của 30 loài cây, đồng thời cảnh báo các loài sồi, liễu, dương có thể làm gia tăng O3 do phát thải BVOCs khi phản ứng với NOx. Bealey W.J., McDonald A.G. và cộng sự (2007) ứng dụng mô hình phát tán và lắng đọng để hỗ trợ quy hoạch đô thị tại Vương quốc Anh. Heather Sander và cộng sự (2010) áp dụng mô hình định giá hưởng thụ tại Dakota và Ramsey (Mỹ), chỉ ra độ che phủ cây xanh tăng 10% trong bán kính 100 m làm tăng giá trị nhà ở thêm 1.371 USD (0,48%).
• Nghiên cứu về chỉ số chất lượng không khí và mô hình hóa: George Kyrkilis, Arhontoula Chaloulakou, Pavlos A. Kassomenos (2007) xây dựng chỉ số AQI tổng hợp cho khu vực Địa Trung Hải (Athens, Hy Lạp) từ 5 thông số tiêu chuẩn châu Âu. Helmut Mayer và cộng sự (2008) phát triển chỉ số chất lượng không khí dài hạn LAQx tại Tây Nam nước Đức dựa trên thang điểm 6 bậc của hệ thống trường học. Lelieveld (2006) đề xuất chỉ số đa chất ô nhiễm (MPI) đánh giá cho 18 siêu đô thị trên thế giới. Zuzana Hrdlickova và cộng sự (2008) ứng dụng mô hình hồi quy tuyến tính phân tích chuỗi dữ liệu 7 năm về PM10 tại Brno (Cộng hòa Séc). Lingxiao Yan và cộng sự (2013) nghiên cứu nguồn phát sinh PM2,5 tại Trung Quốc. Tolga Elbir và cộng sự (2010) kết hợp hệ thống mô hình CALMET/CALPUFF với công nghệ GIS để xây dựng hệ thống quản lý chất lượng không khí tại Istanbul (Thổ Nhĩ Kỳ). Kostas Karatzas, Eirini Dioudi, Nicolas Moussiopoulos (2003) nghiên cứu tích hợp hệ thống thông tin môi trường đô thị.

Các nghiên cứu trong nước và tại khu vực Hà Nội:

• Nhóm nghiên cứu quan trắc, mô hình hóa và GIS: Hoàng Xuân Cơ và cộng sự (2003) phân tích số liệu quan trắc tại các trạm Thượng Đình, trạm Láng, áp dụng phương pháp tần suất vượt chuẩn và hoa ô nhiễm. Dự án AIRPET (2004) áp dụng mô hình khuếch tán ISC3-ST và các mô hình nơi tiếp nhận CMB8, PMF cho Hà Nội. Đề tài cấp nhà nước do Hoàng Xuân Cơ chủ trì (2004) ước tính thiệt hại kinh tế do bụi tại Hà Nội vào khoảng 200 đến 500 tỷ đồng mỗi năm. Nghiêm Trung Dũng và Hoàng Xuân Cơ (2011) công bố diễn biến ô nhiễm bụi giai đoạn 2002–2007, ghi nhận tỷ lệ PM10/TSP và PM2,5/PM10 tương đối ổn định theo không gian và thời gian. Ngô Thọ Hùng (2007–2010) áp dụng mô hình OSPM đánh giá ô nhiễm giao thông tại 5 tuyến phố (Trường Chinh, Điện Biên Phủ, Nguyễn Trãi, Lê Trọng Tấn, Tô Vĩnh Diện) và mô hình OML cho nền đô thị Hà Nội.
• Nhóm dự báo và kiểm kê phát thải: Dương Hồng Sơn và cộng sự (2002–2005, 2006–2008) ứng dụng tổ hợp mô hình WRF, CMAQ, SMOKE thiết lập bản tin dự báo chất lượng không khí 72 giờ cho các vùng kinh tế trọng điểm. Trung tâm Nghiên cứu Quan trắc và Mô hình hóa Môi trường (CEMM) phối hợp với Chương trình Không khí sạch Việt Nam – Thụy Sỹ (2007) kiểm kê phát thải thí điểm tại quận Thanh Xuân; phối hợp với JICA (2008) xác định công nghiệp là nguồn phát thải PM10 chủ đạo, trong khi giao thông là nguồn phát sinh NO2 chính. Hoàng Xuân Cơ và cộng sự (2008) sử dụng mô hình hóa để chứng minh sự bất hợp lý của một số hệ số phát thải đang áp dụng cho các khu công nghiệp. Ngô Quốc Khánh, Phạm Công Thuyên, Trần Huy Toàn (2013) khảo sát chất lượng không khí trong nhà tại 6 văn phòng cao ốc ở Hà Nội theo Tiêu chuẩn Bộ Y tế 3733:2002. Phạm Ngọc Đăng (2007) tổng hợp số liệu cho thấy cây xanh làm giảm nồng độ bụi từ 20% đến 65%, hấp thụ khí độc từ 10% đến 35%, đồng thời cung cấp định lượng khả năng giữ bụi của một số loài thực vật.

Khoảng trống nghiên cứu được lựa chọn giải quyết: Mặc dù các nghiên cứu quốc tế đã định lượng vai trò của cây xanh trong việc hấp thụ bụi và các công trình trong nước đã ứng dụng nhiều mô hình phát tán hiện đại, nhưng tại Việt Nam chưa có công trình nào tích hợp đồng thời các yếu tố phát thải gây ô nhiễm và các yếu tố tự nhiên có khả năng giảm nhẹ (cây xanh, mặt nước) thành một bài toán định lượng không gian cụ thể. Luận án lựa chọn giải quyết khoảng trống này bằng việc xây dựng quy trình đánh giá tổng hợp chất lượng không khí đô thị có xét đến khả năng giảm thiểu ô nhiễm bụi TSP của cây xanh và mặt nước thông qua công cụ GIS.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết

• Lý thuyết lan truyền chất ô nhiễm trong khí quyển: Dựa trên phương trình khuếch tán rối khí quyển, lý thuyết vệt khói Gauss và mô hình phát tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm liên tục của Sutton. Độ ổn định khí quyển được xác định theo 6 cấp phân tầng kết nhiệt của Pasquill (từ A - bất ổn định mạnh đến F - nghịch nhiệt mạnh).
• Khung quản lý chất lượng không khí đô thị: Luận án tham chiếu khung quản lý của IPIECA (2004), tích hợp kiểm kê phát thải, điều kiện khí tượng, mô hình hóa phát tán, mục tiêu giảm thải và phân tích chi phí - hiệu quả để hỗ trợ ra quyết định.
• Cơ chế loại bỏ bụi của bề mặt tự nhiên: Cơ chế lắng đọng khô và lắng đọng ướt của hạt bụi. Tán cây đóng vai trò như màng lọc cơ học cản giữ hạt bụi trên bề mặt lá; diện tích mặt nước giữ bụi thông qua quá trình dính ướt, bay hơi và ngưng tụ của các hạt nước làm tăng khối lượng hạt bụi và gây lắng đọng.

Các phương pháp nghiên cứu cụ thể

1. Phương pháp mô hình hóa:
   • Sử dụng mô hình ISC3 (Industrial Source Complex Dispersion Model phiên bản ISC3-ST) do Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ (US EPA) ban hành. Mô hình cho phép mô phỏng quá trình lan truyền các chất ô nhiễm từ các tổ hợp nguồn thải công nghiệp phức hợp (nguồn điểm liên tục, có xét đến độ cao ống khói, nhiệt độ khí thải, tốc độ thoát khói, đường kính miệng ống và các yếu tố khí tượng địa phương).
2. Phương pháp tính Tần suất vượt chuẩn (TSVC):
   • Thay vì chỉ tính nồng độ trung bình tuyệt đối, phương pháp tính phần trăm số ngày hoặc số giờ có nồng độ chất ô nhiễm vượt quá quy chuẩn cho phép (QCVN 05:2013/BTNMT). Phương pháp này được sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm TSP do nhiều nguồn thải điểm công nghiệp gây ra trên toàn vùng nghiên cứu.
3. Phương pháp Hệ thống thông tin địa lý (GIS):
   • Sử dụng công cụ GIS để thiết lập cơ sở dữ liệu không gian, chia lưới ô vuông khu vực nghiên cứu với kích thước mỗi ô 250 m x 250 m.
   • Xây dựng các bản đồ chuyên đề: bản đồ vị trí và tải lượng các nguồn thải công nghiệp; bản đồ mật độ đường giao thông (tính trên diện tích 0,0625 km²); bản đồ tỷ lệ diện tích che phủ của cây xanh; bản đồ tỷ lệ diện tích mặt nước.
4. Phương pháp chập bản đồ môi trường (Environmental Map Overlay):
   • Ứng dụng nguyên lý ma trận không gian trong GIS để chập các lớp thông tin: kết hợp bản đồ ô nhiễm công nghiệp và bản đồ mật độ giao thông để tạo ra bản đồ ô nhiễm tổng hợp; kết hợp bản đồ tỷ lệ cây xanh và mặt nước tạo ra bản đồ khả năng cải thiện môi trường; cuối cùng chập hai bản đồ tổng hợp thành phần để tạo bản đồ phân hạng chất lượng không khí tổng hợp.
5. Phương pháp phân hạng và lượng hóa tiêu chí:
   • Xây dựng hệ thống chỉ tiêu phân cấp cho từng yếu tố thành phần và xác định trọng số tương đối của các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ bụi TSP tại khu vực đô thị Hà Nội.
6. Phương pháp thu thập và xử lý tài liệu thứ cấp:
   • Tiếp nhận số liệu quan trắc khí tượng (hoa gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm); số liệu kiểm kê nguồn thải công nghiệp và giao thông từ các dự án HAIDEP, JICA, AIRPET; số liệu bản đồ địa hình tỷ lệ 1:100.000 và bản đồ giao thông Hà Nội trước ngày 01/8/2008.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Chương 1 trình bày cơ sở lý luận về ô nhiễm không khí đô thị, các tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật (QCVN 05:2013/BTNMT, QCVN 06:2009/BTNMT, Luật Bảo vệ môi trường 2005). Luận án dẫn giải cách phân chia 3 mức chất lượng không khí theo JICA: môi trường trong lành (nồng độ ≤ 75% tiêu chuẩn), mức cảnh báo (nồng độ từ 75% đến 100% tiêu chuẩn) và mức ô nhiễm (nồng độ > 100% tiêu chuẩn).

Chương này đi sâu vào cơ chế tương tác giữa chất ô nhiễm với thực vật và mặt nước, khẳng định cây xanh có thể làm giảm nồng độ bụi từ 20% đến 65% và hấp thụ từ 10% đến 35% khí độc hại (Phạm Ngọc Đăng, 2007). Khả năng giữ bụi của thực vật được tổng hợp qua số liệu thực nghiệm:

Loại cây xanh	Tổng diện tích lá ($m^2$)	Tổng lượng bụi giữ trên lá ($kg$)	Khả năng giữ bụi trên một đơn vị diện tích ($g/m^2$)
Bụi cây đinh hương	11	1,6	145,45

Tác giả tổng hợp toàn diện các phương pháp đánh giá chất lượng không khí hiện hành, phân tích ưu nhược điểm của phương pháp quan trắc thực nghiệm, phương pháp chỉ số (AQI, API, LAQx, MPI) và các hướng tiếp cận mô hình hóa (mô hình Gauss, mô hình thủy động lực Berliand, mô hình số trị, các phần mềm thương mại như ISC3, AERMOD). Phần cuối chương khái quát đặc điểm tự nhiên của Hà Nội, chỉ ra rằng bụi lơ lửng (TSP) là vấn đề ô nhiễm chủ đạo tại các quận nội thành qua các chuỗi số liệu quan trắc từ năm 2004 đến 2011.

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TỔNG HỢP CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ KHU VỰC HÀ NỘI

Chương 2 thiết lập khung phương pháp luận hoàn chỉnh của luận án. Nội dung trọng tâm bao gồm:

• Cơ sở toán học mô hình Sutton cho nguồn điểm liên tục: xác định nồng độ $C(x, y, z)$ dựa trên công suất phát thải, tốc độ gió, độ cao hiệu dụng ống khói và các hệ số khuếch tán $C_y, C_z$ theo các cấp ổn định khí quyển của Pasquill.
• Phương pháp tính Tần suất vượt chuẩn (TSVC): xây dựng thuật toán xác định tỷ lệ phần trăm số ngày trong năm (cũng như phân chia theo mùa nóng và mùa lạnh) có nồng độ TSP tính toán vượt quy chuẩn cho phép.
• Quy trình tích hợp GIS và kỹ thuật chia lưới: toàn bộ khu vực nội thành Hà Nội cũ và vùng lân cận được phủ kín bởi hệ thống lưới ô vuông 20 km x 20 km với kích thước mỗi ô là 250 m x 250 m (diện tích ô cơ sở $S = 0,0625\text{ km}^2$).
• Thiết lập hệ thống tiêu chí lượng hóa:
  • Chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm TSP do nguồn công nghiệp (theo TSVC).
  • Chỉ tiêu đánh giá mật độ đường giao thông trên từng ô lưới $0,0625\text{ km}^2$.
  • Chỉ tiêu đánh giá tỷ lệ diện tích che phủ của cây xanh trong từng ô lưới.
  • Chỉ tiêu đánh giá tỷ lệ diện tích mặt nước trong từng ô lưới.
• Thiết lập bảng ma trận trọng số tương đối của các yếu tố ảnh hưởng và quy tắc chập bản đồ môi trường nhằm tích hợp các lớp thông tin không gian.

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TỔNG HỢP CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ KHU VỰC HÀ NỘI TÍNH VỚI TSP

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm và tính toán của đề tài:

1. Ứng dụng mô hình ISC3 đánh giá ô nhiễm TSP từ nguồn công nghiệp:
   • Mô phỏng phân bố nồng độ TSP trung bình 1 giờ cao nhất cho năm cơ sở 2010.
   • Tính toán nồng độ TSP dự báo cho năm 2020 theo 2 kịch bản phát thải từ dữ liệu JICA: kịch bản phát thải cao và kịch bản phát thải thấp.

Kịch bản tính toán năm 2020 (dữ liệu JICA)	Đặc điểm nguồn thải dự báo	Phân bố không gian nồng độ TSP cực đại
Kịch bản phát thải thấp	Áp dụng công nghệ kiểm soát bụi, giảm tải lượng phát thải công nghiệp	Vùng ô nhiễm thu hẹp, tập trung cục bộ tại một số cụm công nghiệp
Kịch bản phát thải cao	Công nghiệp tăng trưởng tự nhiên, không tăng cường kiểm soát khí thải	Dải nồng độ vượt chuẩn lan rộng trên diện tích lớn khu vực nội thành

2. Xây dựng bản đồ phân bố mức độ ô nhiễm TSP công nghiệp theo TSVC:
   • Thành lập 3 bản đồ chuyên đề về tần suất vượt chuẩn: bản đồ cả năm, bản đồ mùa nóng và bản đồ mùa lạnh. Kết quả cho thấy mùa lạnh có tần suất vượt chuẩn cao hơn rõ rệt do điều kiện khí tượng nghịch nhiệt cản trở quá trình khuếch tán chất ô nhiễm.
3. Xây dựng các bản đồ thành phần trên nền lưới GIS ô vuông ($0,0625\text{ km}^2$):
   • Bản đồ mật độ đường giao thông khu vực nội thành.
   • Bản đồ tỷ lệ che phủ diện tích cây xanh.
   • Bản đồ tỷ lệ diện tích mặt nước.
4. Đánh giá tổng hợp chất lượng không khí:
   • Chập bản đồ ô nhiễm công nghiệp và giao thông thành "Bản đồ ô nhiễm tổng hợp TSP".
   • Chập bản đồ tỷ lệ cây xanh và mặt nước thành "Bản đồ đánh giá tổng hợp khả năng giảm nhẹ ô nhiễm TSP của cây xanh và mặt nước".
   • Chập hai bản đồ tổng hợp trên để cho ra kết quả cuối cùng: "Bản đồ đánh giá tổng hợp chất lượng không khí khu vực Hà Nội cũ tính đến các yếu tố giảm nhẹ ô nhiễm TSP". Kết quả khẳng định tại các khu vực có tỷ lệ cây xanh và mặt nước cao (khu vực xung quanh Hồ Tây, các công viên lớn), mức độ ô nhiễm tổng hợp được phân hạng cải thiện đáng kể so với kết quả chỉ tính riêng nguồn phát thải.
5. Đề xuất các giải pháp quản lý chất lượng không khí:
   • Thiết lập khung hệ thống hỗ trợ quyết định (DSS) trong quản lý môi trường không khí đô thị.
   • Áp dụng "Hệ thống kiểm soát phát thải cho các thành phố đang phát triển đối với Hà Nội".
   • Đề xuất các giải pháp cụ thể về quy hoạch cảnh quan, tăng cường chỉ tiêu đất cây xanh và bảo tồn diện tích mặt nước tự nhiên nhằm giảm thiểu ô nhiễm bụi.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới của luận án

Theo công bố của tác giả, luận án mang lại 3 đóng góp mới cơ bản:

1. Lần đầu tiên tại Việt Nam, các yếu tố có lợi cho môi trường không khí như độ che phủ của cây xanh và diện tích mặt nước được đưa vào bài toán đánh giá chất lượng không khí một cách định lượng.
2. Lần đầu tiên xây dựng và thử nghiệm hoàn chỉnh quy trình đánh giá tổng hợp chất lượng không khí có tính đến tác động đồng thời của cả các yếu tố gây ô nhiễm (nguồn phát thải công nghiệp, giao thông) và các yếu tố cải thiện chất lượng môi trường (cây xanh, mặt nước), góp phần làm sáng tỏ vai trò giảm thiểu bụi TSP của thảm thực vật và thủy vực đô thị.
3. Kết hợp hệ phương pháp mô hình hóa phát tán khí thải theo tiếp cận Tần suất vượt chuẩn (TSVC), công nghệ Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và phương pháp chập bản đồ môi trường để xây dựng chỉ số tổng hợp và thành lập bản đồ phân hạng chất lượng không khí đô thị trên lưới ô vuông chi tiết.

Các giải pháp và kiến nghị đề xuất

• Về công cụ quản lý: Đề xuất xây dựng hệ thống hỗ trợ quyết định (DSS) tích hợp cơ sở dữ liệu kiểm kê nguồn thải, dữ liệu khí tượng và công cụ GIS nhằm phục vụ công tác cảnh báo, giám sát thường xuyên chất lượng không khí tại Hà Nội.
• Về kiểm soát nguồn phát thải: Đề xuất áp dụng mô hình khung của IPIECA về kiểm soát phát thải đô thị, ưu tiên kiểm soát triệt để khí thải từ các ống khói công nghiệp và phương tiện giao thông cơ giới.
• Về quy hoạch sinh thái đô thị: Kiến nghị đưa tiêu chí diện tích cây xanh và mặt nước thành các chỉ tiêu bắt buộc trong quy hoạch đô thị; bảo tồn nghiêm ngặt hệ thống hồ ao hiện có; thiết lập các dải cây xanh cách ly vệ sinh công nghiệp quanh các nhà máy, cụm sản xuất; lựa chọn các loài cây có khả năng bắt giữ bụi cao, tán lá rậm rạp và ít phát thải BVOCs.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Các hạn chế được văn bản đề cập:

• Về thông số nghiên cứu: Luận án chỉ tập trung duy nhất vào bụi lơ lửng tổng số (TSP), chưa mở rộng sang các hạt bụi mịn có ảnh hưởng sức khỏe lớn hơn như PM10, PM2,5, cũng như chưa tích hợp các chất ô nhiễm dạng khí độc hại (SO2, NO2, CO, VOCs).
• Về cơ chế sinh thái: Luận án mới chỉ đánh giá khả năng hấp thụ ô nhiễm của cây xanh và mặt nước ở mức độ tổng quát thông qua tỷ lệ diện tích che phủ theo ô lưới 250 m x 250 m; chưa lượng hóa chi tiết các thông số vi mô của thực vật (chỉ số diện tích lá LAI, độ nhám bề mặt lá, góc phát triển của cành lá, đặc thù cây xanh đường phố, các yếu tố khí tượng vi mô).
• Về nguồn phát thải tự nhiên: Chưa xét đến tác động tiêu cực cục bộ khi một số loài thực vật phát thải hợp chất hữu cơ sinh học dễ bay hơi (BVOCs) tham gia tạo ôzôn quang hóa, hoặc hiện tượng một số ao hồ bị ô nhiễm hữu cơ nặng có thể phát sinh mùi và khí độc vào không khí xung quanh.
• Về phạm vi không gian: Phạm vi nghiên cứu mới giới hạn trong khu vực địa giới hành chính Hà Nội cũ (trước ngày 01/8/2008) với kích thước lưới 20 km x 20 km.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Mở rộng phương pháp đánh giá tổng hợp cho các thông số hạt mịn (PM10, PM2,5) và các khí ô nhiễm khác.
• Nghiên cứu chi tiết đặc tính sinh học của từng loài cây xanh đô thị nhiệt đới nhằm xác định chính xác hệ số hấp thụ bụi và mức độ phát thải BVOCs.
• Mở rộng phạm vi tính toán không gian cho toàn bộ địa giới hành chính thành phố Hà Nội mở rộng và các đô thị lớn khác trên phạm vi cả nước.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị chuyên môn đối với các nhóm đối tượng:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường, Khí tượng học: Có thể tham khảo phương pháp luận kết hợp mô hình phát tán ISC3 với phương pháp tần suất vượt chuẩn (TSVC) và kỹ thuật chập bản đồ trên lưới ô vuông GIS được trình bày chi tiết tại Chương 2.
• Các nhà quản lý môi trường và chuyên viên hoạch định chính sách đô thị: Khung hệ thống quản lý chất lượng không khí (IPIECA 2004) tại Chương 1 và quy trình đánh giá tổng hợp có tính đến yếu tố giảm nhẹ của cây xanh, mặt nước tại Chương 3 cung cấp căn cứ định lượng để xây dựng vùng đệm sinh thái, quy hoạch mạng lưới quan trắc và thiết kế vành đai cách ly vệ sinh công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Khái niệm "đánh giá tổng hợp chất lượng không khí" trong luận án được hiểu như thế nào?

Theo định nghĩa của tác giả, khái niệm "đánh giá tổng hợp chất lượng không khí" trong công trình này không nhằm mục đích tích hợp nhiều thông số ô nhiễm hóa lý khác nhau vào một chỉ số duy nhất, mà là việc xem xét và tích hợp đồng thời cả hai nhóm yếu tố có tác động trái ngược nhau lên chất lượng không khí: nhóm yếu tố gây suy giảm môi trường (nguồn thải công nghiệp, giao thông) và nhóm yếu tố tự nhiên có khả năng cải thiện môi trường (độ che phủ cây xanh, diện tích mặt nước).

2. Vì sao luận án chỉ lựa chọn bụi lơ lửng tổng số (TSP) để đánh giá mà không đánh giá các chất khí độc hại khác?

Tác giả lý giải qua chuỗi số liệu quan trắc thực tế nhiều năm tại Hà Nội, chỉ tiêu bụi lơ lửng (TSP) là thông số duy nhất bị ô nhiễm nặng nề trên diện rộng, thường xuyên vượt tiêu chuẩn cho phép từ 5 đến 6 lần (có nơi trên 10 lần). Các chất ô nhiễm dạng khí như SO2, NO2, CO tại Hà Nội thời điểm đó về cơ bản vẫn đạt quy chuẩn chất lượng môi trường xung quanh, chỉ vượt chuẩn mang tính cục bộ tại các điểm nút giao thông lớn hoặc sát cơ sở công nghiệp. Bên cạnh đó, cây xanh và mặt nước có cơ chế giữ bụi cơ học rõ rệt, trong khi với các khí độc khác, một số loài cây có thể phát thải ngược BVOCs hoặc ao hồ ô nhiễm phát sinh khí thải, làm phức tạp bài toán đánh giá.

3. Quy mô không gian và lưới ô vuông được thiết lập trong mô hình GIS có kích thước bao nhiêu?

Khu vực nghiên cứu được khoanh vùng trong phạm vi nội thành Hà Nội cũ (địa giới trước ngày 01/8/2008) và vùng phụ cận với tổng diện tích 20 km x 20 km. Không gian này được chia thành các ô lưới ô vuông đồng nhất, mỗi ô có kích thước 250 m x 250 m, tương đương diện tích cơ sở là 0,0625 km² để thu thập và tính toán các chỉ tiêu mật độ giao thông, tỷ lệ cây xanh và mặt nước.

4. Cơ chế nào giúp cây xanh và mặt nước giữ được bụi TSP trong không khí đô thị?

Theo tổng quan của luận án:

• Cây xanh giữ bụi chủ yếu qua quá trình lắng đọng khô; tán lá đóng vai trò như lưới lọc cơ học giữ hạt bụi lại trên bề mặt màng biểu bì lá nhám. Khi gặp mưa, bụi được rửa trôi xuống đất; ngoài ra thảm cỏ còn ngăn ngừa bụi bốc ngược từ mặt đất lên khí quyển.
• Mặt nước giữ bụi thông qua quá trình bay hơi và ngưng tụ; hơi nước kết bám làm tăng khối lượng hạt bụi khiến chúng lắng đọng xuống, đồng thời các hạt bụi tiếp xúc bề mặt nước bị dính ướt và chìm xuống đáy hoặc nổi trên mặt nước mà không thể tái phát tán vào không khí.

5. Dữ liệu kịch bản phát thải công nghiệp năm 2020 của luận án được lấy từ nguồn nào?

Các kịch bản phát thải bụi công nghiệp năm 2020 (bao gồm kịch bản phát thải cao và kịch bản phát thải thấp) được tác giả trích xuất từ nguồn số liệu dự báo của Dự án JICA (Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật Bản) phối hợp thực hiện cùng các cơ quan quản lý môi trường tại Việt Nam.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của Phạm Thị Việt Anh đã xây dựng quy trình định lượng đánh giá chất lượng môi trường không khí đô thị bằng cách tích hợp đồng thời các nguồn phát thải (công nghiệp, giao thông) và các yếu tố tự nhiên làm sạch (độ che phủ cây xanh, diện tích mặt nước). Thông qua sự kết hợp giữa mô hình lan truyền khí thải ISC3 theo tần suất vượt chuẩn, hệ thống thông tin địa lý (GIS) và phương pháp chập bản đồ môi trường trên lưới ô cơ sở 250 m x 250 m, công trình đã thành lập bản đồ phân hạng ô nhiễm bụi TSP cho khu vực nội thành Hà Nội cũ. Kết quả nghiên cứu làm sáng tỏ vai trò giảm nhẹ ô nhiễm của thảm thực vật và mặt nước, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học hỗ trợ công tác quy hoạch không gian đô thị và quản lý chất lượng không khí tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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].