MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cùng với sự phát triển kinh tế mạnh mẽ đã làm cho môi trƣờng sống của chúng ta càng ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hƣởng nặng nề đến sức khỏe con ngƣời. Nhu cầu phát triển kinh tế nhanh với mục tiêu lợi nhuận cao, con ngƣời đã cố tình bỏ qua các tác động đến môi trƣờng một cách trực tiếp hoặc gián tiếp. Đồng Nai là một tỉnh nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, có nhiều điều kiện để phát triển kinh tế - xã hội, là địa phƣơng đi đầu trong cả nƣớc về xây dựng và phát triển KCN, là một tỉnh công nghiệp rất phát triển với những khu công nghiệp lớn và nhỏ.
Với những lợi thế về điều kiện tự nhiên, xã hội, đặc biệt là vị trí địa lý, có đƣờng giao thông thuận tiện, nguồn cung cấp điện, nƣớc, viễn thông, nhân lực KLTN Thông tin địa lý dồi dào, đảm bảo cho việc phát triển công nghiệp toàn vùng nên Đồng Nai đã có bƣớc tiến dài trong phát triển công nghiệp, đặc biệt là việc hình thành và phát triển các khu công nghiệp trên địa bàn, tạo điều kiện thu hút nguồn vốn đầu tƣ của nƣớc ngoài. Kể từ khi xuất hiện các khu công nghiệp đã làm cho tình trạng ô nhiễm môi trƣờng ngày càng cao. Hơn nữa địa phƣơng này chƣa có biện pháp khắc phục tối ƣu để đánh giá mức độ ô nhiễm môi trƣờng. Trong các thành phần môi trƣờng, môi trƣờng không khí có ý nghĩa sống c n để duy trì sự sống trên Trái đất, trong đó có sự sống của con ngƣời.
Tuy nhiên không khí cũng là môi trƣờng phát tán các chất ô nhiễm dạng khí nhanh nhất trong 3 thành phần môi trƣờng đất, nƣớc, khí, vấn đề ô nhiễm không khí luôn gắn liền với các hoạt động của con ngƣời. Theo Trung tâm quan trắc và kỹ thuật môi trƣờng Đồng Nai, trong bản công khai thông tin kết quả quan trắc chất lƣợng môi trƣờng không khí đợt 6 tháng 11/2012 cho biết, trên địa bàn tỉnh chất lƣợng môi trƣờng không khí xung quanh 1 tại tất cả các khu vực nút giao thông đều phát hiện ô nhiễm. Các chất gây ô nhiễm chủ yếu tại các nút giao thông là bụi tổng (TSP), chất hữu cơ dễ bay hơi- benzene và tiếng ồn. Tại ngã tƣ Vũng Tàu, nồng độ bụi TSP vƣợt 1,53 lần quy chuẩn cho phép, ngã tƣ Hóa An vƣợt 7 lần quy chuẩn cho phép.
Ngoài ra, tại các khu vực xung quanh khu công nghiệp, lƣợng bụi cũng khá cao có 3 khu công nghiệp có bụi vƣợt quy chuẩn cho phép từ 1,15 -1,25 lần là: Tam Phƣớc, Long Thành và G Dầu. Diễn biến tình hình ô nhiễm không khí do các hoạt động của con ngƣời trên địa bàn tỉnh Đồng Nai đang ngày càng trở nên phức tạp và là một vấn đề cấp bách, đang đƣợc các phƣơng tiện thông tin đại chúng đề cập tới rất nhiều. Chính vì vậy, việc đánh giá chất lƣợng ô nhiễm môi trƣờng nói chung, đặc biệt là ô nhiễm không khí đang là vấn đề cần đƣợc quan tâm. Việc đánh giá ô nhiễm không khí dựa theo phƣơng pháp trƣớc đây chỉ mang ở cấp độ số liệu, tại vị trí lấy mẫu ô nhiễm, tuy nhiên ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ GIS đã giúp cho chúng ta đánh giá mức độ ô nhiễm ở phạm vi lớn hơn.
Với sự ra đời của công nghệ GIS giúp chúng ta đánh giá một cách tổng quát về bức tranh toàn cảnh về vấn đề ô nhiễm. KLTN Thông tin địa lý Chính vì thế đề tài: “Ứng dụng GIS và thuật toán nội suy để thành lập bản đồ đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường không khí tại tỉnh Đồng Nai” đƣợc thực hiện. Mục tiêu nghiên cứu 1. Mục tiêu chung Dựa vào công nghệ GIS và các thuật toán nội suy chúng ta có thể xác định vùng ô nhiễm dựa vào các điểm quan trắc ô nhiễm lấy mẫu và dựa vào đó xây dựng bản đồ phân vùng mức độ ô nhiễm chung cho cả tỉnh Đồng Nai từ đó đánh giá mức độ ô nhiễm không khí.
Mục tiêu cụ thể Thực hiện nội suy các chỉ số AQI của các chất CO, SO2, NO2 và bụi bằng 3 phƣơng pháp nội suy (IDW, Spline, Kriging). Thực hiện đánh giá các thuật toán nội suy bằng hệ số tƣơng quan R2 và chỉ số Nash – Sutcliffe (NSI). 1 Chọn ra các phƣơng pháp nội suy tối ƣu cho việc thành lập bản đồ phân vùng mức độ ô nhiễm không khí trên địa bàn tỉnh Đồng Nai. Đánh giá chất lƣợng không khí tỉnh Đồng Nai thông qua bản đồ phân vùng chất lƣợng không khí đƣợc thành lập.
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Do hạn chế về thời gian, số liệu và nguồn lực đề tài chỉ thực hiện trong giới hạn sau: Đối tƣợng nghiên cứu: Các khí thải gây ô nhiễm do hoạt động sản xuất công nghiệp, bao gồm SO2, NOx, CO và bụi TSP. Phạm vi nghiên cứu: Địa bàn tỉnh Đồng Nai. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn Ý nghĩa thực tiễn: Việc xây dựng bản đồ không khí giúp cho các nhà quản lý môi trƣờng dễ dàng phân tích, theoKLTN Thông dõi và đánh giá chất tin lƣợngđịa lý cũng nhƣ từ đó có các môi trƣờng biện pháp quản lý môi trƣờng tối ƣu nhất. Ý nghĩa khoa học: Việc ứng dụng GIS trong nghiên cứu, phân tích, quan trắc và đánh giá vấn đề môi trƣờng không khí tạo tiền đề cho quá trình xây dựng các cơ sở dữ liệu làm nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo nhằm đƣa ra giải pháp bảo vệ môi trƣờng.
Trong chƣơng 1, đề tài đã nêu lên tính cấp thiết cũng nhƣ xác định đƣợc mục tiêu cuối cùng mà đề tài đặt ra là chọn ra đƣợc phƣơng pháp nội suy phù hợp cho việc thành lập bản đồ phân vùng ô nhiễm không khí trên địa bàn tỉnh Đồng Nai. Từ đó nêu lên đƣợc ý nghĩa khoa học cũng nhƣ ý nghĩa thực tiễn của đề tài. 2 Chƣơng 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Tổng quan ô nhiễm không khí 2.
Khái niệm ô nhiễm không khí Hiện nay, hầu hết các quốc gia trên thế giới đều đã xây dựng các chỉ tiêu về nồng độ giới hạn cho phép đối với từng chất đặc trƣng cho chất lƣợng môi trƣờng không khí. Vì vậy, có thể định nghĩa về ô nhiễm không khí nhƣ sau: “Không khí bị ô nhiễm nếu các chất đặc trƣng cho chất lƣợng môi trƣờng không khí có nồng độ vƣợt tiêu chuẩn giới hạn cho phép” (Bùi Sỹ Lý, 2007). “Ô nhiễm không khí có thể đƣợc định nghĩa nhƣ bất cứ điều kiện khí quyển nào mà trong đó có mặt một số chất với nồng độ có thể gây hậu quả không mong muốn đối với con ngƣời và môi trƣờng xung quanh” (Bùi Sỹ Lý, 2007). KLTN Thông tin địa lý 2.
Các chất gây ô nhiễm không khí cơ bản a. Phân loại, tác hại Các chất khí gây ô nhiễm môi trƣờng không khí đƣợc chia thành 2 loại: - Các chất gây ô nhiễm sơ cấp là những chất trực tiếp phát ra từ các nguồn và bản thân chúng đã có đặc tính độc hại. - Các chất gây ô nhiễm thứ cấp là những chất đƣợc tạo ra trong khí quyển do tƣơng tác hóa học giữa các chất gây ô nhiễm sơ cấp với các chất vốn là thành phần của khí quyển. Bụi (TSP, PM10), CO, SO2, NOx là những chất ô nhiễm không khí phổ biến, thƣờng phát sinh từ các hoạt động sản xuất và giao thông.
3 Đioxit Sunfua (SO2): Khí SO2 là chất ô nhiễm đƣợc xem là quan trọng nhất trong họ sunfua oxit. Đây là loại khí không màu, có mùi vị hăng, không cháy, có độ tan lớn. Ðioxit sunfua (SO2) là chất gây ô nhiễm không khí có nồng độ thấp trong khí quyển, tập trung chủ yếu ở tầng đối lƣu. - Nguồn phát thải: Dioxit sunfua sinh ra do núi lửa phun, do đốt nhiên liệu than, dầu, khí đốt, sinh khối thực vật, quặng sunfua, v.
nhƣng chủ yếu là do đốt nhiên liệu chứa lƣu huỳnh trong sản xuất và trong sinh hoạt. Khí SO2 phát thải c n do nung và luyện pirit sắt, quặng lƣu huỳnh, do các quá trình trong các phân xƣởng rèn, đúc, nhiệt luyện và cán thuộc ngành công nghiệp luyện kim, các quá trình hóa học sản xuất H2SO4, sản xuất sunfit, tẩy len, sợi, tơ lụa, trùng hợp, dung khí SO2 nhƣ phƣơng tiện sát trùng, trong máy lạnh, lọc sản phẩm, dầu lửa, sản phẩm cao su, phân bón, sản xuất khí l cao, l cốc,v.v… Tác hại: SO2 rất độc hại đối với sức khoẻ của ngƣời và sinh vật, gây ra các bệnh KLTN Thông tin địa lý - về phổi khí phế quản. SO2 trong không khí khi gặp oxy và nƣớc tạo thành axit, tập trung trong nƣớc mƣa gây ra hiện tƣợng mƣa axit. SO2 tác dụng với nƣớc trong môi trƣờng không khí ẩm ƣớt tạo thành H2SO3.
SO2 trong khí quyển gặp mƣa và các tác nhân ô xi hóa (sấm chớp) tạo thành mƣa axit. SO2 gây hại đối với các công trình kiến trúc. SO2 làm hƣ hỏng, giảm tuổi thọ của các sản phẩm vải nilon, tơ nhân tạo, đồ da giày. SO2 ảnh hƣởng đến quá trình sinh trƣởng của rau quả.
Cacbon monoxit (CO): CO là loại khí không màu, không mùi, không vị, nhẹ hơn không khí, nhiệt độ sôi – 192oC, gây ô nhiễm quy mô lớn chỉ trong đô thị. Ở nồng độ thấp, CO không độc đối với thực vật vì cây xanh có thể chuyển hóa CO thành CO 2. Nhƣng ở nồng độ cao CO là loại khí rất độc. 4 - Nguồn phát thải: Khí CO sinh ra do quá trình đốt nhiên liệu (trong sản xuất công nghiệp và trong sinh hoạt), đặc biệt trong trƣờng hợp cháy không hoàn toàn từ các ống khói nhà máy, ống xả của xe máy, ô tô.
CO đƣợc hình thành do việc đốt cháy không hết nhiên liệu hoá thạch nhƣ than, dầu và một số chất hữu cơ khác. Khí thải từ các động cơ xe máy là nguồn gây ô nhiễm CO chủ yếu ở các thành phố. Hàng năm trên toàn cầu sản sinh khoảng 600 triệu tấn CO. - Tác hại: CO không độc với thực vật vì cây xanh có thể chuyển hoá CO thành CO2 và sử dụng nó trong quá trình quang hợp.
Vì vậy, thảm thực vật đƣợc xem là tác nhân tự nhiên có tác dụng làm giảm ô nhiễm CO. Khi con ngƣời ở trong không khí có nồng độ CO khoảng 250 ppm sẽ bị tử vong. Khi thâm nhập vào phổi, CO thay thế O2 trong hợp chất với hemoglobin (Hb) của máu tạo ra tổ hợp ổn định, gọi là cacboxil – hemoglobin.