Tổng quan nghiên cứu

Thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM) là trung tâm kinh tế lớn nhất Việt Nam với dân số khoảng 9,39 triệu người và hơn 8,7 triệu phương tiện giao thông cá nhân, trong đó có 7,8 triệu xe máy và 865 nghìn ô tô. Giao thông đường bộ tại Tp.HCM đóng góp hơn 23% tổng lượng phát thải khí nhà kính (KNK) và là nguồn chính gây ô nhiễm không khí đô thị, với chỉ số chất lượng không khí (AQI) trung bình tháng 10/2022 là 72, nồng độ PM2.5 trung bình đạt 22,3 µg/m³, cao gấp 4,46 lần so với khuyến cáo của WHO. Ô nhiễm không khí đã gây ra khoảng 1.136 ca tử vong mỗi năm tại Tp.HCM, trong đó NO2 và SO2 lần lượt gây ra 172 và 89 ca tử vong.

Trong bối cảnh đó, tuyến Metro số 1 (Bến Thành – Suối Tiên) được kỳ vọng là giải pháp thay thế phương tiện cá nhân, góp phần giảm phát thải KNK và ô nhiễm không khí. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá đồng lợi ích về giảm thiểu ô nhiễm không khí và giảm nhẹ biến đổi khí hậu khi tuyến Metro số 1 vận hành ổn định, thay thế một phần phương tiện giao thông cá nhân trên tuyến đường bộ song hành. Nghiên cứu áp dụng mô hình EMISENS để tính toán phát thải khí thải và khí nhà kính, kết hợp hệ mô hình mô phỏng TAPM – AERMOD để mô phỏng lan truyền chất lượng không khí.

Phạm vi nghiên cứu tập trung trên tuyến đường bộ song hành với tuyến Metro số 1, bao gồm các tuyến Trần Hưng Đạo, Lê Lợi, Lê Lai, Pasteur, Lý Tự Trọng, Tôn Đức Thắng, Nguyễn Hữu Cảnh, Điện Biên Phủ và Xa Lộ Hà Nội. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp dữ liệu khoa học cho các nhà quản lý và hoạch định chính sách nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng giao thông công cộng, giảm phát thải và cải thiện chất lượng môi trường đô thị.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên khái niệm đồng lợi ích (co-benefits), đề cập đến các lợi ích đa chiều từ một chính sách hoặc giải pháp, như giảm phát thải khí nhà kính đồng thời cải thiện chất lượng không khí và sức khỏe cộng đồng. Trong lĩnh vực giao thông, đồng lợi ích được thể hiện qua việc chuyển đổi từ phương tiện cá nhân sang giao thông công cộng, giảm phát thải CO, NOx, VOCs và CO2 trên mỗi dặm hành khách.

Hai mô hình chính được áp dụng là:

  • Mô hình EMISENS: Kết hợp phương pháp tiếp cận từ trên xuống và từ dưới lên để tính toán phát thải khí thải giao thông, bao gồm phát thải nóng, phát thải lạnh và phát thải bay hơi. Mô hình sử dụng hệ số phát thải dựa trên đặc tính xe, vận tốc và nhiên liệu, cho phép định lượng phát thải các chất CO, NOx, SO2, PM2.5, NMVOC và khí nhà kính CO2, N2O, CH4.

  • Hệ mô hình TAPM – AERMOD: TAPM mô phỏng điều kiện khí tượng khu vực dựa trên dữ liệu khí tượng toàn cầu, cung cấp dữ liệu khí tượng bề mặt và khí tượng cao không cho mô hình AERMOD. AERMOD là mô hình phân tán khí thải được Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ phát triển, mô phỏng lan truyền ô nhiễm không khí trong phạm vi thành phố, xem xét yếu tố địa hình và khí tượng, cho kết quả phân bố nồng độ ô nhiễm dưới dạng bản đồ 2D, 3D và xuất sang Google Earth.

Các khái niệm chính bao gồm: đồng lợi ích, phát thải nóng/lạnh/bay hơi, mô hình phân tán khí thải, chỉ số chất lượng không khí (AQI), và các chất ô nhiễm chính (CO, NOx, SO2, PM2.5, NMVOC).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu thực tế thu thập từ các cơ quan chức năng và khảo sát lưu lượng phương tiện trên tuyến đường bộ song hành với tuyến Metro số 1. Cỡ mẫu bao gồm toàn bộ phương tiện lưu thông trên tuyến đường này, gồm xe máy, xe hơi và xe buýt.

Phương pháp phân tích gồm:

  • Tính toán phát thải khí thải và KNK bằng mô hình EMISENS dựa trên số liệu lưu lượng xe, đặc tính phương tiện, vận tốc và hệ số phát thải.

  • Mô phỏng lan truyền ô nhiễm không khí bằng hệ mô hình TAPM – AERMOD, sử dụng dữ liệu khí tượng do TAPM cung cấp làm đầu vào cho AERMOD, kết hợp dữ liệu địa hình và tọa độ nguồn thải.

  • So sánh phát thải và nồng độ ô nhiễm trước và sau khi tuyến Metro số 1 vận hành ổn định với công suất đạt 80%.

  • Đánh giá đồng lợi ích về giảm nhẹ biến đổi khí hậu và ô nhiễm không khí dựa trên mức giảm phát thải và nồng độ ô nhiễm.

  • Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng tuyến Metro dựa trên kết quả phân tích.

Thời gian nghiên cứu từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2023, đảm bảo tính cập nhật và phù hợp với điều kiện thực tế hiện tại của Tp.HCM.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Giảm phát thải khí ô nhiễm và KNK: Khi tuyến Metro số 1 vận hành ổn định với công suất 80%, phát thải trên tuyến đường bộ song hành giảm đáng kể, cụ thể: NOx giảm 429,94 tấn/năm, CO giảm 13.639,32 tấn/năm, SO2 giảm 11,36 tấn/năm, NMVOC giảm 1.137,84 tấn/năm, PM2.5 giảm 24,27 tấn/năm và CO2 tương đương giảm 49.627,809 tấn/năm, chiếm 25,43% tổng phát thải trước đó.

  2. Giảm nồng độ ô nhiễm không khí: Mô phỏng lan truyền ô nhiễm cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm trên tuyến đường song hành giảm rõ rệt so với hiện trạng. Nồng độ PM2.5 cao nhất giảm hơn 20%, SO2 giảm hơn 37%, NO2 giảm 44% và CO giảm hơn 60%.

  3. Phân bố ô nhiễm cải thiện: Bản đồ phân bố ô nhiễm không khí cho thấy sự giảm tập trung các điểm nóng ô nhiễm dọc tuyến đường, góp phần cải thiện chất lượng không khí khu vực đô thị đông dân cư.

  4. Hiệu quả thay thế phương tiện cá nhân: Việc thay thế một phần phương tiện cá nhân bằng tuyến Metro số 1 không chỉ giảm phát thải mà còn giảm ùn tắc giao thông, tiết kiệm năng lượng và nâng cao sức khỏe cộng đồng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự giảm phát thải và ô nhiễm là do tuyến Metro số 1 cung cấp phương tiện vận chuyển công cộng hiệu quả, giảm nhu cầu sử dụng xe máy và ô tô cá nhân trên tuyến đường bộ song hành. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế và trong nước về đồng lợi ích của giao thông công cộng trong giảm phát thải KNK và ô nhiễm không khí.

So với các nghiên cứu trước đây tập trung tại Hà Nội, nghiên cứu này cung cấp dữ liệu cụ thể cho Tp.HCM, một đô thị có mật độ phương tiện cá nhân cao hơn và điều kiện khí hậu, địa hình khác biệt. Việc sử dụng kết hợp mô hình EMISENS và TAPM – AERMOD giúp nâng cao độ chính xác trong tính toán phát thải và mô phỏng chất lượng không khí.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh phát thải các chất ô nhiễm trước và sau khi vận hành Metro, bản đồ phân bố nồng độ ô nhiễm không khí, và bảng tổng hợp giảm phát thải KNK. Những kết quả này khẳng định vai trò quan trọng của giao thông công cộng hiện đại trong chiến lược giảm thiểu biến đổi khí hậu và cải thiện môi trường đô thị.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường tuyên truyền và khuyến khích sử dụng Metro: Đẩy mạnh các chiến dịch truyền thông nhằm nâng cao nhận thức người dân về lợi ích môi trường và sức khỏe khi sử dụng tuyến Metro số 1, hướng tới tăng tỷ lệ sử dụng lên trên 80% trong vòng 2 năm tới.

  2. Cải thiện kết nối giao thông đa phương thức: Phát triển hệ thống xe buýt, xe đạp công cộng và các phương tiện kết nối để thuận tiện cho người dân tiếp cận các ga Metro, giảm thiểu việc sử dụng phương tiện cá nhân.

  3. Chính sách giá vé hợp lý và ưu đãi: Xây dựng chính sách giá vé linh hoạt, ưu đãi cho các nhóm đối tượng như học sinh, sinh viên, người lao động thu nhập thấp nhằm tăng sức hấp dẫn của Metro, dự kiến triển khai trong 1 năm đầu vận hành chính thức.

  4. Nâng cao chất lượng dịch vụ và an toàn: Đảm bảo vận hành tuyến Metro an toàn, đúng giờ, sạch sẽ và tiện nghi để giữ chân hành khách, đồng thời giảm thiểu các rào cản tâm lý khi chuyển đổi phương tiện.

  5. Giám sát và đánh giá liên tục: Thiết lập hệ thống giám sát phát thải và chất lượng không khí định kỳ để đánh giá hiệu quả đồng lợi ích, điều chỉnh chính sách kịp thời, thực hiện trong suốt quá trình vận hành Metro.

Các giải pháp này cần sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan quản lý giao thông, môi trường, chính quyền địa phương và các nhà đầu tư, nhằm đảm bảo mục tiêu giảm phát thải KNK và ô nhiễm không khí được thực hiện hiệu quả.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý và hoạch định chính sách giao thông đô thị: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các chính sách phát triển giao thông công cộng bền vững, giảm phát thải khí nhà kính và ô nhiễm không khí.

  2. Các nhà đầu tư và doanh nghiệp vận tải công cộng: Đánh giá hiệu quả đầu tư vào hệ thống Metro và các phương tiện giao thông công cộng khác, từ đó tối ưu hóa kế hoạch khai thác và phát triển dịch vụ.

  3. Nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành môi trường và giao thông: Tham khảo phương pháp luận kết hợp mô hình EMISENS và TAPM – AERMOD trong đánh giá phát thải và mô phỏng chất lượng không khí, phục vụ các nghiên cứu tiếp theo.

  4. Cộng đồng và tổ chức xã hội quan tâm đến môi trường: Hiểu rõ tác động tích cực của giao thông công cộng đến sức khỏe và môi trường, từ đó tham gia tích cực vào các hoạt động tuyên truyền và vận động sử dụng phương tiện xanh.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tuyến Metro số 1 có thể giảm bao nhiêu phần trăm phát thải khí nhà kính?
    Khi vận hành ổn định với 80% công suất, tuyến Metro số 1 có thể giảm khoảng 25,43% phát thải CO2 tương đương trên tuyến đường bộ song hành, tương đương giảm gần 49.628 tấn CO2 mỗi năm.

  2. Mô hình EMISENS và TAPM – AERMOD có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
    EMISENS kết hợp hai phương pháp tính phát thải từ trên xuống và từ dưới lên, cho phép tính toán phát thải chi tiết theo loại phương tiện và điều kiện vận hành. TAPM – AERMOD mô phỏng chính xác điều kiện khí tượng và lan truyền ô nhiễm không khí, phù hợp với địa hình và khí hậu Tp.HCM.

  3. Việc vận hành Metro số 1 ảnh hưởng thế nào đến chất lượng không khí?
    Nồng độ các chất ô nhiễm như PM2.5, SO2, NO2 và CO trên tuyến đường bộ song hành giảm lần lượt hơn 20%, 37%, 44% và 60%, góp phần cải thiện đáng kể chất lượng không khí khu vực đô thị.

  4. Làm thế nào để tăng hiệu quả sử dụng tuyến Metro số 1?
    Cần tăng cường tuyên truyền, cải thiện kết nối đa phương thức, xây dựng chính sách giá vé hợp lý, nâng cao chất lượng dịch vụ và giám sát liên tục để thu hút người dân chuyển đổi từ phương tiện cá nhân sang Metro.

  5. Nghiên cứu có thể áp dụng cho các tuyến Metro khác không?
    Phương pháp và kết quả nghiên cứu có thể được tham khảo để đánh giá đồng lợi ích của các tuyến Metro khác tại Tp.HCM hoặc các đô thị lớn khác, tuy nhiên cần điều chỉnh theo đặc thù địa phương và lưu lượng giao thông.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã định lượng được đồng lợi ích về giảm phát thải khí nhà kính và ô nhiễm không khí khi tuyến Metro số 1 vận hành ổn định, với mức giảm phát thải CO2 lên đến 25,43% trên tuyến đường bộ song hành.
  • Mô hình EMISENS kết hợp TAPM – AERMOD là công cụ hiệu quả trong đánh giá phát thải và mô phỏng chất lượng không khí đô thị.
  • Nồng độ các chất ô nhiễm chính giảm đáng kể, góp phần cải thiện sức khỏe cộng đồng và môi trường sống tại Tp.HCM.
  • Các giải pháp đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng Metro cần được triển khai đồng bộ và có sự phối hợp liên ngành.
  • Tiếp tục giám sát, đánh giá và mở rộng nghiên cứu cho các tuyến Metro khác là bước tiếp theo quan trọng để phát triển giao thông công cộng bền vững tại Tp.HCM.

Hành động ngay hôm nay để thúc đẩy sử dụng giao thông công cộng, giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường sống cho thế hệ tương lai.