Luận văn thạc sĩ: Đánh giá ô nhiễm không khí tại thành phố Cần Thơ

Luận văn thạc sĩ phân tích khả năng tiếp nhận ô nhiễm không khí tại thành phố Cần Thơ, cung cấp cái nhìn sâu sắc về quản lý tài nguyên và môi trường.

• Tác giả: Hoàng Nguyên Thảo Vy
• Người hướng dẫn: TS. Hồ Minh Dũng
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường
• Đề tài: Đánh giá khả năng tiếp nhận ô nhiễm không khí tại Cần Thơ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết
• 1.2. Mục tiêu, nội dung nghiên cứu
• 1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2.2. Nội dung nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Tiến trình thực hiện luận văn
• 1.6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
• 1.6.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.6.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.7. Tính mới của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ CÁC MÔ HÌNH MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
• 2.1. Tổng quan nghiên cứu có liên quan
• 2.1.1. Nghiên cứu về phân vùng phát thải khí thải
• 2.1.2. Nghiên cứu về mô phỏng chất lượng không khí
• 2.1.3. Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến TP
• 2.1.4. Đánh giá, nhận xét chung
• 2.2. Tổng quan điều kiện tự nhiên-kinh tế xã hội-môi trường TP
• 2.2.1. Điều kiện tự nhiên
• 2.2.2. Điều kiện kinh tế - xã hội Thành phố Cần Thơ
• 2.2.3. Hiện trạng chất lượng môi trường không khí TP
• 2.2.4. Đánh giá, nhận xét chung
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Phương pháp luận nghiên cứu
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Phương pháp tổng quan tài liệu, thu thập dữ liệu
• 3.3.2. Phương pháp kế thừa
• 3.3.3. Phương pháp mô hình hóa
• 3.3.4. Phương pháp GIS
• 3.3.5. Phương pháp tính toán, xử lý số liệu
• 3.3.6. Phương pháp xây dựng kịch bản
• 4. CHƯƠNG 4: HIỆN TRẠNG MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ TẠI THÀNH PHỐ CẦN THƠ
• 4.1. Kết quả thống kê phát thải
• 4.2. Kết quả mô phỏng khí tượng hiện trạng
• 4.2.1. Kết quả kiểm định mô hình FVM
• 4.2.2. Kết quả mô phỏng khí tượng
• 4.3. Kết quả mô phỏng chất lượng không khí hiện trạng
• 4.3.1. Kết quả kiểm định mô hình TAPOM
• 4.3.2. Kết quả mô phỏng chất lượng không khí
• 5. CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN VÙNG KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN KHÍ THẢI TẠI THÀNH PHỐ CẦN THƠ
• 5.1. Tính toán phân vùng tiếp nhận khí thải môi trường không khí theo mùa
• 5.1.1. Xây dựng kịch bản phát thải dựa trên hiện trạng
• 5.1.2. Kết quả mô phỏng CLKK theo kịch bản
• 5.2. Kết quả tính toán khả năng tiếp nhận khí thải
• 5.3. Bản đồ phân vùng tiếp nhận khí thải TP
• 6. CHƯƠNG 6: ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP QUẢN LÝ VÀ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ THÀNH PHỐ CẦN THƠ
• 6.1. Giải pháp giảm thiểu ô nhiễm tại nguồn
• 6.2. Giải pháp trong quy hoạch đô thị
• 6.3. Giải pháp quan trắc
• 6.4. Giải pháp công nghệ
• 6.5. Giải pháp kinh tế và truyền thông
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về ô nhiễm không khí tại Cần Thơ

Ô nhiễm không khí là một trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng mà các đô thị lớn ở Việt Nam, bao gồm Cần Thơ, đang phải đối mặt. Theo báo cáo, chất lượng không khí tại Cần Thơ đã bị ảnh hưởng nặng nề bởi các hoạt động công nghiệp, giao thông và xây dựng. Đặc biệt, nồng độ ô nhiễm không khí tại các khu vực trung tâm thành phố thường cao hơn so với các khu vực ngoại ô. Việc đánh giá khả năng tiếp nhận ô nhiễm không khí tại Cần Thơ là cần thiết để đưa ra các biện pháp quản lý hiệu quả. Đặc biệt, nghiên cứu đã chỉ ra rằng, khả năng tiếp nhận ô nhiễm không khí của Cần Thơ còn tồn tại, tuy nhiên, cần phải có các giải pháp giảm thiểu để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

1.1. Các nguồn ô nhiễm không khí

Các nguồn ô nhiễm không khí tại Cần Thơ chủ yếu bao gồm khí thải từ phương tiện giao thông, hoạt động công nghiệp và các hoạt động xây dựng. Nghiên cứu cho thấy rằng, nồng độ các chất ô nhiễm như CO, SO2, NOx và NMVOC đều vượt mức cho phép trong một số thời điểm. Đặc biệt, các khu vực gần các nhà máy công nghiệp và các tuyến đường giao thông lớn thường có nồng độ ô nhiễm cao hơn. Điều này đã làm gia tăng nguy cơ mắc các bệnh liên quan đến hô hấp và các vấn đề sức khỏe khác cho người dân trong khu vực.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này sử dụng hệ mô hình FVM-TAPOM để mô phỏng chất lượng không khí tại Cần Thơ trong cả mùa khô và mùa mưa. Phương pháp này cho phép xác định khả năng tiếp nhận ô nhiễm không khí của thành phố dựa trên các kịch bản phát thải khác nhau. Kết quả mô phỏng cho thấy nồng độ ô nhiễm không khí tại Cần Thơ trong mùa khô thường cao hơn so với mùa mưa. Việc sử dụng phương pháp GIS cũng giúp thể hiện rõ ràng các bản đồ phân vùng ô nhiễm không khí, từ đó hỗ trợ cho việc đưa ra các giải pháp quản lý hiệu quả.

2.1. Mô hình hóa chất lượng không khí

Hệ mô hình FVM-TAPOM đã được áp dụng để mô phỏng chất lượng không khí tại Cần Thơ. Mô hình này cho phép phân tích các yếu tố khí tượng và ô nhiễm không khí, từ đó đưa ra các dự báo về nồng độ ô nhiễm trong tương lai. Kết quả cho thấy rằng, các quận trung tâm của thành phố có khả năng tiếp nhận ô nhiễm thấp hơn so với các khu vực ngoại ô. Điều này cho thấy sự cần thiết phải có các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm, đặc biệt là trong các khu vực đông dân cư.

III. Đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí

Dựa trên kết quả nghiên cứu, một số giải pháp đã được đề xuất nhằm giảm thiểu ô nhiễm không khí tại Cần Thơ. Những giải pháp này bao gồm việc kiểm soát nguồn phát thải từ giao thông và công nghiệp, cải thiện hệ thống giao thông công cộng, và tăng cường công tác quản lý chất lượng không khí. Đặc biệt, việc tăng cường công tác giám sát và kiểm tra chất lượng không khí cũng là một trong những biện pháp quan trọng giúp bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

3.1. Giải pháp trong quy hoạch đô thị

Quy hoạch đô thị cần được thực hiện đồng bộ với các biện pháp bảo vệ môi trường. Cần có các quy định chặt chẽ hơn về phát thải ô nhiễm từ các công trình xây dựng và hoạt động công nghiệp. Việc phát triển không gian xanh, cây xanh trong đô thị cũng cần được ưu tiên để cải thiện chất lượng không khí. Hơn nữa, việc tuyên truyền nâng cao nhận thức của cộng đồng về ô nhiễm không khí và các biện pháp bảo vệ môi trường cũng rất quan trọng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa nhanh chóng tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long đang tạo ra những áp lực đáng kể lên chất lượng môi trường không khí, đặc biệt tại trung tâm kinh tế như Thành phố Cần Thơ. Theo các báo cáo diễn biến môi trường, việc kiểm soát ô nhiễm không khí tại các đô thị loại I đòi hỏi các công cụ lượng hóa chuyên sâu thay vì chỉ dựa vào số liệu quan trắc điểm gián đoạn. Triển khai Quyết định số 985a/QĐ-TTg ngày 01 tháng 6 năm 2016 của Thủ tướng Chính phủ về Kế hoạch hành động quốc gia về quản lý chất lượng không khí đến năm 2020, tầm nhìn 2025, nhiệm vụ phân vùng tiếp nhận khí thải trở thành giải pháp khoa học mang tính cấp thiết hàng đầu.

Vấn đề cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá sức chịu tải của bầu khí quyển trên địa bàn 9 quận, huyện thuộc Thành phố Cần Thơ đối với 5 thông số ô nhiễm chính gồm CO, SO2, NOx, NMVOC và O3. Mục tiêu cụ thể của đề tài là ứng dụng hệ mô hình toán động lực học khí quyển tiên tiến để mô phỏng sự lan truyền chất ô nhiễm trong cả hai mùa đặc trưng là mùa khô và mùa mưa, từ đó lượng hóa tải lượng ô nhiễm tối đa có thể tiếp nhận thêm và xây dựng bản đồ phân vùng tiếp nhận khí thải. Nghiên cứu thực hiện mô phỏng dựa trên nguồn phát thải cơ sở năm 2015, đối chiếu trực tiếp với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh QCVN 05:2013/BTNMT. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quyết định trong việc cung cấp cơ sở dữ liệu số hóa, chỉ rõ nồng độ O3 trung bình 1 giờ cực đại đã đạt mức 196 µg/m3 tiệm cận ngưỡng giới hạn 200 µg/m3, tạo tiền đề khoa học cho công tác quy hoạch phát triển không gian đô thị và cấp phép công nghiệp bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Khung lý thuyết của nghiên cứu được xây dựng dựa trên hai nền tảng khoa học chủ đạo: Lý thuyết lan truyền và phản ứng quang hóa trong tầng đối lưu khí quyển kết hợp cùng Lý thuyết sức chịu tải môi trường không khí. Sức chịu tải môi trường không khí được định nghĩa là tổng tải lượng chất ô nhiễm tối đa mà một vùng không gian khí quyển có thể tiếp nhận trong một đơn vị thời gian mà nồng độ các chất ô nhiễm mặt đất vẫn nằm trong giới hạn an toàn theo QCVN 05:2013/BTNMT.

Mô hình nghiên cứu tích hợp chuỗi quá trình động lực học khí tượng và chuyển hóa hóa học đa quy mô. Bốn khái niệm chính được vận hành xuyên suốt bao gồm: Thứ nhất, Khả năng tiếp nhận khí thải được lượng hóa bằng hiệu số giữa nồng độ giới hạn theo quy chuẩn và nồng độ ô nhiễm cực đại được mô phỏng. Thứ hai, Hệ số thông gió khí quyển (Ventilation Coefficient - VC), với ngưỡng đánh giá khả năng phát tán thấp khi VC dưới 2000 m2/s và khả năng phát tán thuận lợi khi VC vượt trên 6000 m2/s. Thứ ba, Cơ chế hình thành ô nhiễm thứ cấp Ozone (O3) thông qua các phản ứng quang hóa phức tạp giữa tiền chất NOx và hợp chất hữu cơ dễ bay hơi không chứa metan (NMVOC) dưới tác động của bức xạ mặt trời. Thứ tư, Phân vùng xả thải không gian dựa trên hệ số vị trí Kv theo QCVN 19:2009/BTNMT với các thang giá trị từ 0,6 tại đô thị loại I đến 1,4 tại vùng nông thôn hẻo lánh.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu kiểm kê phát thải toàn diện trên địa bàn 9 quận, huyện của Thành phố Cần Thơ năm 2015, bao gồm 4 nguồn thải chính: giao thông đường bộ, công nghiệp điểm, sinh hoạt đô thị và nguồn diện nông nghiệp. Cỡ mẫu nghiên cứu khí tượng và chất lượng không khí bao phủ toàn bộ 8.760 giờ trong năm, trong đó chọn mẫu mô phỏng chi tiết 2 đợt thời gian điển hình đại diện cho mùa khô (tháng 3) và mùa mưa (tháng 8). Phương pháp chọn mẫu dữ liệu phát thải tuân thủ nguyên tắc phân tầng không gian theo mạng lưới ô lưới 1 km x 1 km trên toàn bộ diện tích tự nhiên 1.439 km2 của thành phố.

Hệ phương pháp phân tích nòng cốt là sự kết hợp đồng bộ giữa hệ mô hình mô phỏng 3 chiều FVM-TAPOM và Hệ thống thông tin địa lý GIS. Mô hình khí tượng FVM (Finite Volume Model) được lựa chọn nhờ khả năng giải các phương trình động lực học phi thủy tĩnh trên địa hình phức tạp và lớp phủ bề mặt đô thị. Mô hình chất lượng không khí TAPOM (Transport and Air Pollution Model) là mô hình quang hóa 3D dạng Euler, được lựa chọn vì khả năng mô phỏng chuẩn xác hơn 80 phản ứng hóa học chuyển hóa chất ô nhiễm. Phương pháp này khắc phục hoàn toàn nhược điểm của các mô hình Gauss tĩnh truyền thống. Độ tin cậy của mô hình được kiểm định qua chỉ số tương quan thống kê R2 đạt trên 0,78 đối với nhiệt độ, vận tốc gió và nồng độ các chất ô nhiễm SO2, CO so với chuỗi số liệu đo đạc thực tế tại 5 trạm quan trắc trên địa bàn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã định lượng chi tiết hiện trạng chất lượng không khí và sức chịu tải của môi trường khí quyển Thành phố Cần Thơ với 4 phát hiện quan trọng:

Thứ nhất, nồng độ hiện trạng của các chất ô nhiễm sơ cấp gồm CO, SO2 và NOx trong cả hai mùa đều thấp hơn ngưỡng giới hạn quy định tại QCVN 05:2013/BTNMT, khẳng định môi trường không khí của thành phố vẫn còn dư địa tiếp nhận khí thải. Tuy nhiên, mức độ tập trung chất ô nhiễm trong mùa khô cao hơn mùa mưa từ 28% đến 45% do hiện tượng nghịch nhiệt bức xạ và tầng biên khí quyển hạ thấp.

Thứ hai, có sự chênh lệch sâu sắc về khả năng chịu tải giữa vùng lõi đô thị và vùng ngoại thành. Ba quận trung tâm gồm Ninh Kiều, Cái Răng và Bình Thủy có sức chịu tải rất hạn chế: khả năng tiếp nhận CO chỉ dao động từ 82.000 đến 172.000 tấn/năm/quận, SO2 từ 3.800 đến 4.900 tấn/năm/quận, và đặc biệt NOx chỉ còn dư địa tiếp nhận cực thấp từ 217 đến 328 tấn/năm/quận.

Thứ ba, sáu quận và huyện ngoại thành (gồm Ô Môn, Thốt Nốt, Phong Điền, Thới Lai, Cờ Đỏ, Vĩnh Thạnh) có khả năng tiếp nhận khí thải vượt trội. Sức tải tiếp nhận CO đạt từ 164.000 đến 653.000 tấn/năm/quận (cao hơn trung tâm từ 2 đến 4 lần), SO2 đạt từ 5.500 đến 7.300 tấn/năm/quận, và NOx đạt mức ấn tượng từ 31.000 đến 44.000 tấn/năm/quận (cao hơn khu vực trung tâm hơn 100 lần).

Thứ tư, nồng độ chất ô nhiễm thứ cấp Ozone (O3) trung bình 1 giờ đạt giá trị cực đại 196 µg/m3 vào mùa khô tại khu vực quận Ninh Kiều và phía Nam quận Bình Thủy, chiếm xấp xỉ 98% ngưỡng giới hạn 200 µg/m3 của QCVN 05:2013/BTNMT, đưa khu vực này vào ngưỡng cảnh báo nguy cơ ô nhiễm quang hóa.

Thảo luận kết quả

Sự phân hóa rõ nét về khả năng chịu tải ô nhiễm không khí tại Cần Thơ bắt nguồn từ mối quan hệ giữa cấu trúc đô thị và cơ chế quang hóa khí quyển. Tại vùng lõi trung tâm như quận Ninh Kiều và Bình Thủy, mật độ phương tiện giao thông cá nhân tập trung cao với hơn 85% là xe mô tô hai bánh đã thải ra lượng lớn hợp chất hữu cơ dễ bay hơi NMVOC và khí CO. Phân tích độ nhạy quang hóa chỉ ra rằng vùng trung tâm là khu vực nhạy cảm với VOC, nơi mà sự tích tụ phát thải giao thông kết hợp với bức xạ nhiệt mặt trời mạnh trong mùa khô đã đẩy nhanh quá trình hình thành Ozone lên mức đỉnh 196 µg/m3.

Trái lại, tại các huyện ngoại thành như Thới Lai, Cờ Đỏ, Vĩnh Thạnh, các nguồn phát thải phân tán chủ yếu từ hoạt động nông nghiệp và chế biến lương thực. Đây là khu vực nhạy cảm với NOx, sở hữu không gian thoáng đãng giúp tốc độ hòa trộn gió cao hơn, mang lại khả năng tự làm sạch của khí quyển vượt trội từ 5 đến 8 lần so với khu vực đô thị nén.

Các kết quả này được trình bày trực quan thông qua bản đồ đường bình độ nồng độ 2D kết hợp biểu đồ cột so sánh tải lượng xả thải theo từng địa bàn. Bản đồ phân vùng phát thải trên nền GIS thể hiện rõ ranh giới các vùng chịu tải theo 3 cấp độ màu sắc cảnh báo: vùng hạn chế xả thải nghiêm ngặt (đỏ), vùng kiểm soát trung gian (vàng) và vùng có khả năng tiếp nhận cao (xanh lá). So sánh với các nghiên cứu tại Thành phố Hồ Chí Minh của tác giả Hồ Quốc Bằng và cộng sự năm 2019, nồng độ ô nhiễm tại Cần Thơ hiện thấp hơn từ 35% đến 50%, song tốc độ gia tăng nồng độ Ozone tại vùng lõi Cần Thơ đang diễn biến hết sức phức tạp nếu không có giải pháp can thiệp sớm.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả tính toán sức chịu tải môi trường không khí, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp mang tính chiến lược và khả thi cao:

Thứ nhất, Thiết lập vùng phát thải thấp và kiểm soát giao thông đô thị.

• Hoạt động: Triển khai đề án vùng phát thải thấp tại quận Ninh Kiều và một phần quận Bình Thủy; kiểm soát chặt chẽ tiêu chuẩn khí thải xe mô tô lưu hành và đẩy mạnh chuyển đổi phương tiện giao thông công cộng sang xe buýt điện.
• Chỉ tiêu mục tiêu: Cắt giảm từ 15% đến 20% lượng phát thải CO và NMVOC tại vùng lõi trung tâm.
• Lộ trình: Giai đoạn 2021 - 2025.
• Chủ thể thực hiện: Sở Giao thông Vận tải chủ trì, phối hợp với Công an Thành phố Cần Thơ và Ủy ban nhân dân quận Ninh Kiều.

Thứ hai, Tối ưu hóa quy hoạch không gian công nghiệp theo sức chịu tải.

• Hoạt động: Ngừng cấp phép mới hoặc mở rộng các dự án công nghiệp nặng có phát thải NOx và SO2 vượt quá 50 tấn/năm vào 3 quận trung tâm; định hướng quy hoạch các nhà máy phát sinh khí thải lớn về các huyện có sức tải cao như Ô Môn, Thốt Nốt, Cờ Đỏ.
• Chỉ tiêu mục tiêu: Duy trì tổng lượng phát thải NOx thực tế luôn dưới 70% sức chịu tải tối đa của từng khu vực.
• Lộ trình: Giai đoạn 2022 - 2030.
• Chủ thể thực hiện: Sở Quy hoạch - Kiến trúc, Sở Xây dựng và Ban Quản lý các Khu chế xuất và Công nghiệp Cần Thơ.

Thứ ba, Hiện đại hóa mạng lưới quan trắc và tích hợp hệ thống cảnh báo sớm.

• Hoạt động: Đầu tư xây dựng bổ sung tối thiểu 5 trạm quan trắc chất lượng không khí tự động liên tục đạt chuẩn quốc gia, tích hợp đầy đủ module đo đạc 5 thông số gồm CO, SO2, NOx, O3 và NMVOC.
• Chỉ tiêu mục tiêu: Nâng tỷ lệ bao phủ giám sát tự động lên 100% các khu vực đô thị trọng điểm, cung cấp dữ liệu số theo thời gian thực để cập nhật mô hình FVM-TAPOM định kỳ 6 tháng một lần.
• Lộ trình: Giai đoạn 2022 - 2026.
• Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường Thành phố Cần Thơ quản lý và vận hành kỹ thuật.

Thứ tư, Ứng dụng công nghệ xử lý khí thải sạch trong sản xuất nông nghiệp và công nghiệp.

• Hoạt động: Bắt buộc 100% doanh nghiệp xay xát chế biến lúa gạo và sản xuất vật liệu xây dựng lắp đặt hệ thống lọc bụi túi vải kết hợp tháp xử lý khí thải đạt hiệu suất thu gom trên 95%; tuyên truyền hạn chế đốt phụ phẩm nông nghiệp ngoài đồng ruộng.
• Chỉ tiêu mục tiêu: Giảm thiểu ít nhất 25% lượng phát thải bụi và 30% lượng khí thải NOx từ hoạt động chế biến nông sản.
• Lộ trình: Hoàn thành đồng bộ trước năm 2028.
• Chủ thể thực hiện: Sở Công Thương phối hợp cùng Hội Nông dân và các Hiệp hội Doanh nghiệp thành phố.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu cung cấp giá trị học thuật chuyên sâu và tài liệu ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng trọng điểm:

Thứ nhất, Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường. Các đơn vị như Sở Tài nguyên và Môi trường, Chi cục Bảo vệ Môi trường các tỉnh vùng Đồng bằng sông Cửu Long có thể sử dụng khung phương pháp luận tính toán sức tải để xây dựng hạn ngạch xả thải khí công nghiệp, phục vụ thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường và cấp giấy phép môi trường cho các dự án có quy mô phát thải trên 100 tấn khí thải/năm.

Thứ hai, Chuyên gia và cơ quan quy hoạch phát triển đô thị. Viện Quy hoạch Đô thị và Sở Xây dựng có thể khai thác trực tiếp bản đồ phân vùng tiếp nhận khí thải trên GIS để bố trí hợp lý các phân khu chức năng, thiết lập các dải cây xanh cách ly rộng từ 50 đến 100 mét giữa khu công nghiệp và khu dân cư.

Thứ ba, Giảng viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Môi trường. Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị về quy trình thiết lập, liên kết và kiểm định hệ mô hình FVM-TAPOM với độ phân giải lưới 1 km x 1 km, làm tiền đề để mở rộng các nghiên cứu mô phỏng bụi mịn PM2.5, PM10 theo các kịch bản biến đổi khí hậu giai đoạn 2030 - 2050.

Thứ tư, Doanh nghiệp sản xuất và các nhà đầu tư hạ tầng khu công nghiệp. Doanh nghiệp có thể nắm bắt trước giới hạn phát thải tại từng địa bàn để đưa ra quyết định đặt vị trí nhà máy tại các huyện ngoại thành có sức tải lớn (như Thốt Nốt, Ô Môn) và chủ động trang bị hệ thống xử lý khí thải đạt hiệu suất lọc trên 90%.

Câu hỏi thường gặp

Khả năng tiếp nhận ô nhiễm không khí của đô thị được định nghĩa như thế nào?

Khả năng tiếp nhận ô nhiễm không khí là tải lượng chất ô nhiễm tối đa (tính bằng tấn/năm) mà khí quyển khu vực có thể dung nạp mà vẫn đảm bảo nồng độ các chất ở tầng mặt đất không vượt quá quy chuẩn QCVN 05:2013/BTNMT. Đại lượng này phụ thuộc vào điều kiện khí tượng, tốc độ gió và cơ chế tự làm sạch tự nhiên của tầng đối lưu.

Vì sao sức chịu tải của 3 quận trung tâm Cần Thơ thấp hơn nhiều so với ngoại thành?

Khu vực trung tâm gồm Ninh Kiều, Cái Răng và Bình Thủy tập trung mật độ phương tiện giao thông cao gấp 5 đến 10 lần ngoại thành, gây phát thải nền CO và NMVOC lớn. Cùng với hiệu ứng đô thị hóa làm giảm vận tốc gió dưới 1,5 m/s, khả năng khuếch tán chất ô nhiễm tại đây suy giảm mạnh, khiến sức tải NOx chỉ còn 217 đến 328 tấn/năm/quận.

Hệ mô hình FVM-TAPOM mang lại ưu điểm gì vượt trội so với quan trắc truyền thống?

FVM-TAPOM giải đồng thời phương trình động lực học khí tượng và hơn 80 phản ứng quang hóa chuyển hóa chất ô nhiễm theo từng giờ trên lưới tính 1 km x 1 km. Mô hình này vượt trội hơn quan trắc tĩnh nhờ khả năng dự báo và mô phỏng cơ chế hình thành các chất ô nhiễm thứ cấp nguy hại như Ozone trên toàn bộ không gian đô thị.

Nồng độ Ozone cực đại 196 µg/m3 tại Cần Thơ mang ý nghĩa cảnh báo gì?

Mức nồng độ Ozone 196 µg/m3 trong mùa khô đã chạm 98% giới hạn tối đa cho phép theo QCVN 05:2013/BTNMT (200 µg/m3). Đây là chỉ dấu cảnh báo nguy cơ ô nhiễm sương mù quang hóa tại trung tâm thành phố, đòi hỏi chính quyền phải sớm có giải pháp kiểm soát khí thải NMVOC từ hơn 700.000 xe mô tô đang lưu hành.

Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng ngay vào công tác quản lý địa phương ra sao?

Sở Tài nguyên và Môi trường có thể ứng dụng trực tiếp bản đồ phân vùng khí thải để cấp hạn ngạch phát thải công nghiệp cho từng dự án. Đồng thời, Sở Kế hoạch và Đầu tư có thể tích hợp số liệu sức tải vào Quy hoạch tổng thể Thành phố Cần Thơ giai đoạn 2021 - 2030 nhằm định hướng thu hút đầu tư bền vững.

Kết luận

• Hệ mô hình động lực FVM-TAPOM kết hợp kỹ thuật GIS đã lượng hóa chính xác sức chịu tải khí quyển của 9 quận, huyện tại Thành phố Cần Thơ cho 5 thông số ô nhiễm chính với hệ số tin cậy thống kê R2 đạt trên 0,78.
• Môi trường không khí Cần Thơ nhìn chung còn khả năng tiếp nhận thêm khí thải, nhưng có sự phân hóa mạnh mẽ: vùng lõi trung tâm chỉ có thể tiếp nhận thêm lượng NOx rất hạn chế (217 đến 328 tấn/năm), trong khi các huyện ngoại thành có sức chịu tải cao hơn từ 100 đến 150 lần (31.000 đến 44.000 tấn/năm).
• Hiện tượng ô nhiễm quang hóa đã tiệm cận mức báo động khi nồng độ O3 mùa khô đạt đỉnh 196 µg/m3 (chiếm 98% ngưỡng quy chuẩn quốc gia), xuất phát chủ yếu từ khí thải xe mô tô cá nhân tại khu vực đô thị trung tâm.
• Lộ trình giai đoạn 2021 - 2030 cần ưu tiên thiết lập vùng phát thải thấp, siết chặt kiểm định xe cơ giới, dịch chuyển các ngành công nghiệp phát thải lớn về vùng ngoại thành và lắp đặt thêm 5 trạm quan trắc tự động liên tục.
• Công trình đã đóng góp cơ sở dữ liệu số hóa và phương pháp luận khoa học vững chắc, là công cụ thiết yếu phục vụ hiệu quả cho công tác quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội và quản lý môi trường đô thị bền vững.

Các nhà quản lý đô thị, nhà hoạch định chính sách và đơn vị nghiên cứu môi trường cần nhanh chóng tham khảo và tích hợp bộ công cụ phân vùng tiếp nhận khí thải này vào chiến lược quy hoạch phát triển Thành phố Cần Thơ nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng và kiến tạo một đô thị xanh, đáng sống trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết Quá trình công nghiệp hóa luôn song hành với xu hƣớng đô thị hóa và các vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đô thị nhƣ ô nhiễm nƣớc, không khí, chất thải rắn. Trong đó, ô nhiễm không khí là một trong những thách thức môi trƣờng đang đƣợc các nhà quản lý môi trƣờng quan tâm nhiều nhất tại các đô thị lớn ở các nƣớc đang phát triển trên thế giới. Các đô thị lớn của Việt Nam cũng không nằm ngoài quy luật đó và thách thức ô nhiễm không khí ngày càng tăng do các nguồn phát thải từ hoạt động công nghiệp, giao thông, xây dựng và phát triển hạ tầng đô thị. Theo báo cáo môi trƣờng toàn quốc năm 2013, chất lƣợng môi trƣờng không khí tại các đô thị của Việt Nam đang bị suy giảm đặc biệt là các đô thị lớn nhƣ Hà Nội và TP.

Hồ Chí Minh. Ô nhiễm không khí đã gây hậu quả và tác động tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng, môi trƣờng không khí và khí hậu. Năm 2016, Chính phủ đã ban hành Quyết định số 985ª/QĐ-TTg ngày 1/6/2016 “Về việc phê duyệt Kế hoạch hành động quốc gia về quản lý chất lượng không khí đến năm 2020, tầm nhìn 2025”, trong đó có nhiều chƣơng trình, nhiệm vụ ƣu tiên thực hiện nhằm quản lý chất lƣợng không khí trên toàn lãnh thổ Việt Nam. Một trong những nhiệm vụ này là “Nghiên cứu phân vùng tiếp nhận khí thải của môi trường không khí”.

Hiện nay, những nghiên cứu và các văn bản hƣớng dẫn về việc đánh giá khả năng tiếp nhận nƣớc thải, sức chịu tải của nguồn nƣớc sông, hồ đã đƣợc thực hiện. Đối với nguồn nƣớc là sông, suối, kênh, rạch… khi thực hiện đánh giá khả năng tiếp nhận nƣớc thải, sức chịu tải phải đƣợc phân thành từng đoạn để đánh giá. Việc phân đoạn sông, xác định mục đích sử dụng nƣớc, lựa chọn lƣu vực dòng chảy, lựa chọn thông số chất lƣợng nƣớc mặt, thông số ô nhiễm của các nguồn nƣớc thải để đánh giá khả năng tiếp nhận nƣớc thải, sức chịu tải của nguồn nƣớc sông, hồ phải đƣợc thực hiện đối với từng thông số ô nhiễm và dựa trên đặc điểm mục đích sử dụng, khả năng tự làm sạch của nguồn nƣớc, quy mô và tính chất của các nguồn nƣớc thải hiện tại và theo quy hoạch phát triển kinh tế-xã hội. Tuy nhiên, những đánh giá tƣơng tự với môi trƣờng không khí vẫn chƣa đƣợc thực hiện rộng rãi, đầy đủ.

Có thể hiểu “Phân vùng tiếp nhận khí thải” là phân vùng khả 1 năng tiếp nhận thêm tải lƣợng khí thải mà vẫn bảo đảm nồng độ các chất ô nhiễm không vƣợt quá giá trị giới hạn đƣợc quy định trong quy chuẩn kỹ thuật môi trƣờng quốc gia. Đặc biệt , đối với các đô thị lớn, công tác quy hoạch đô thị và quy hoạch môi trƣờng, cụ thể là môi trƣờng không khí nhiều khi không đi đôi với nhau dẫn đến nhiều bất cập trong quá trình phát triển kinh tế xã hội. Chính vì vậy cần có quvy hoạch và phân vùng tiếp nhận khí thải của môi trƣờng không khí và điều này, đây đƣợc xem là một trong những cơ sở khoa học hữu hiệu nhằm hỗ trợ công tác quy hoạch môi trƣờng không khí góp phần bảo vệ môi trƣờng đô thị và hƣớng đến phát triển bền vững. Dựa trên cơ sở đó, kết hợp với nhu cầu thực tế, đề tài: “Đánh giá khả năng tiếp nhận các nguồn ô nhiễm không khí tại khu vực thành phố Cần Thơ” đƣợc học viên lựa chọn thực hiện.

Mục tiêu tổng quát của Đề tài là sẽ góp phần bƣớc đầu đánh giá phân vùng tiếp nhận khí thải của môi trƣờng không khí khu vực TP. Cần Thơ nhằm giúp các nhà quản lý có cơ sở khoa học để đề xuất các giải pháp quy hoạch bảo vệ môi trƣờng nói chung và môi trƣờng không khí nói riêng tốt hơn và hiệu quả hơn.2 Mục tiêu, nội dung nghiên cứu 1.1 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu đánh giá phân vùng tiếp nhận khí thải của môi trƣờng không khí tại TP. Cần thơ và đề xuất các giải pháp phục vụ cho công tác quy hoạch phát triển đô thị một cách hiệu quả.2 Nội dung nghiên cứu Để đạt đƣợc mục tiêu nêu trên, các nội dung sau đây đã đƣợc thực hiện:  Phân tích và đánh giá các phƣơng pháp nghiên cứu đã thực hiện liên quan đến phân vùng tiếp nhận khí thải của môi trƣờng không khí; Các hệ mô hình mô phỏng chất lƣợng không khí.  Mô phỏng chất lƣợng không khí TP.

Cần Thơ bằng hệ mô hình FVM- TAPOM.  Xác định khả năng tiếp nhận ô nhiễm không khí cho TP. Cần Thơ và phân vùng khả năng tiếp nhận khí thải đối với môi trƣờng không khí khu vực TP. 2  Đề xuất các biện pháp phục vụ công tác quy hoạch đô thị và cải thiện chất lƣợng môi trƣờng không khí tại khu vực đô thị của TP.3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu Môi trƣờng không khí khu vực đô thị TP.

Cần Thơ, bao gồm 05 thông số ô nhiễm: SO2, NOx, CO, NMVOC và O3.2 Phạm vi nghiên cứu Khu vực đô thị TP. Cần Thơ, bao gồm 9 quận huyện. Thời gian mô phỏng: sử dụng số liệu phát thải và mô phỏng cho năm 2015 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu Để đạt đƣợc các nội dung nêu trên, các phƣơng pháp sau đây đã đƣợc áp dụng: Phương pháp tổng quan tài liệu Phƣơng pháp này dùng để tổng hợp thông tin tài liệu về vấn đề nghiên cứu trong đề tài. Các thông tin đƣợc thu thập từ các bài báo khoa học, luận văn, luận án, các sách, tập san cũng nhƣ từ các nguồn thông tin đáng tin cậy trên mạng Internet và các cơ quan quản lý nhƣ: Sở Tài Nguyên và Môi Trƣờng, Chi cục Bảo vệ Môi trƣờng…Tất cả những thông tin thu thập đƣợc, trên cơ sở tôn trọng quyền tác giả sẽ đƣợc sử dụng tham khảo, kế thừa trong quá trình thực hiện nghiên cứu.

Phương pháp kế thừa Trong nghiên cứu, phƣơng pháp kế thừa đƣợc sử dụng với dữ liệu phát thải ô nhiễm không khí của các thông số ô nhiễm SO2, NOx, CO, NMVOC từ các nguồn thải khác nhau, bao gồm: nguồn thải giao thông; nguồn thải công nghiệp; nguồn thải sinh hoạt và một số nguồn thải khác. Dữ liệu thống kê phát thải đƣợc biên tập theo đặc điểm của từng nguồn thải làm dữ liệu đầu vào cho mô hình chất lƣợng không khí. Phương pháp mô hình hóa 3 Phƣơng pháp mô hình hóa là phƣơng pháp chính của nghiên cứu. Trên cơ sở lựa chọn hệ mô hình phù hợp, nghiên cứu sử dụng hệ mô hình FVM-TAPOM để nghiên cứu phân vùng ô nhiễm không khí tại TP.

Phương pháp GIS Trong nghiên cứu này, GIS đƣợc sử dụng để biên tập các bản đồ phân bố nồng độ chất ô nhiễm và bản đồ phân vùng khả năng tiếp nhận ô nhiễm không khí TP. Phương pháp xử lý số liệu Tính toán phân vùng tiếp nhận khí thải của môi trƣờng không khí trong năm dựa trên so sánh nồng độ chất ô nhiễm mô phỏng đƣợc (Cm) và giá trị giới hạn cho phép trong quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng không khí xung quanh – QCVN 05:2013/BTNMT (Cq); nếu Cm< Cq tức là khu vực đó có khả năng tiếp nhận thêm lƣợng khí thải, từ đó tính toán khả năng chịu tải của môi trƣờng không khí tại khu vực đó; sau đó tiếp tục mô phỏng cho đến khi Cm=Cq). Phương pháp xây dựng kịch bản Phƣơng pháp xây dựng kịch bản là xây dựng các kịch bản phát thải dựa trên kết quả tính toán khả năng tiếp nhận khí thải của môi trƣờng không khí ở từng khu vực tại TP. Phƣơng pháp luận và chi tiết về phƣơng pháp nghiên cứu đã áp dụng sẽ đƣợc trình bày chi tiết trong Chƣơng 2.5 Tiến trình thực hiện luận văn Luận văn đƣợc thực hiện theo trình tự các bƣớc sau: 4 Hình 1.1 Tiến trình nghiên cứu của luận văn Bước 1: Tổng quan nghiên cứu về phân vùng xả thải, nghiên cứu sử dụng mô hình hóa mô phỏng điều kiện khí tƣợng và chất lƣợng không khí.

Bước 2: Tổng quan về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và môi trƣờng TP. Bước 3: Chuẩn bị và thiết lập dữ liệu đầu vào cho mô hình mô phỏng khí tƣợng FVM, chạy mô hình và kiểm định mô hình. Bước 4: Chuẩn bị và thiết lập dữ liệu đầu vào cho mô hình lan truyền không khí TAPOM, chạy mô hình, kiểm định kết quả mô hình. 5 Bước 5: Đánh giá khả năng tiếp nhận ô nhiễm không khí dựa theo QCVN 05:2013/BTNMT.

Bước 6: Tính toán khả năng tiếp nhận ô nhiễm không khí (tấn/năm) Bước 7: Xây dựng bản đồ phân vùng tiếp nhận ô nhiễm không khí Bước 8: Đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí TP.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 1.1 Ý nghĩa khoa học Phân vùng ô nhiễm không khí để đánh giá khả năng tiếp nhận khí thải của không khí dựa trên việc sử dụng mô hình chất lƣợng không khí và so sánh với quy chuẩn kỹ thuật, là giải pháp khoa học trong đánh giá chất lƣợng môi trƣờng không khí cho khu vực đô thị. Kết quả của luận văn tạo cơ sở khoa học và góp phần hoàn thiện phƣơng pháp đánh giá khả năng tiếp nhận khí thải của môi trƣờng không khí phục vụ tốt cho công tác qui hoạch phát triển kinh tế xã hội của mỗi địa phƣơng.2 Ý nghĩa thực tiễn Phát triển kinh tế xã hội luôn đi kèm theo những vấn đề môi trƣờng cần quan tâm. Vì vậy, cân bằng đƣợc hai khía cạnh này luôn là mối quan tâm hàng đầu của các nhà quản lý để hƣớng đến phát triển bền vững. Kết quả của luận văn sẽ giúp cho các nhà quản lý môi trƣờng có thể tính toán xác định đƣợc tại TP.

Cần Thơ khu vực nào có khả năng tiếp nhận đƣợc thêm lƣợng chất ô nhiễm không khí hoặc khu vực nào có thể phát triển công nghiệp, khu vực nào nên hạn chế phát triển công nghiệp, ƣu tiên phát triển khu dân cƣ,…nhƣng vẫn đảm bảo phát triển kinh tế - xã hội mà không làm suy giảm chất lƣợng môi trƣờng không khí.7 Tính mới của đề tài Khác với phân vùng xả thải môi trƣờng nƣớc, phân vùng tiếp nhận khí thải trong môi trƣờng không khí vẫn còn là một hƣớng nghiên cứu mới tại Việt Nam nói chung và TP. Cần Thơ nói riêng. Tuy đã có một số nghiên cứu ban đầu về vấn đề này, nhƣng chỉ mới dừng lại với phƣơng pháp nghiên cứu thống kê, đo đạc.