Đánh giá phát thải khí nhà kính CO2 từ hoạt động giao thông tại quận Đống Đa và Thanh Xuân, Hà Nội

Luận văn thạc sĩ phân tích hus đánh giá phát thải khí nhà kính co2 từ hoạt động giao thông trên địa bàn quận đống đa và, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả

• Tác giả: Nguyễn Thị Nguyệt Ánh
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Dương Tùng
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Biến đổi khí hậu
• Đề tài: Đánh giá phát thải khí nhà kính CO2 từ hoạt động giao thông trên địa bàn quận Đống Đa và quận Thanh Xuân, thành phố Hà Nội và đề xuất giải pháp kiểm soát
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan chung về Hiệu ứng nhà kính và Biến đổi khí hậu
• 1.1.1. Các khái niệm chung
• 1.1.1.1. Hiệu ứng nhà kính và khí nhà kính
• 1.2. Khí nhà kính và hiện trạng phát sinh khí nhà kính
• 1.2.1. Phân loại và đặc trưng của các khí nhà kính
• 1.2.1.1. Hơi nước (H2O)
• 1.2.1.2. Dioxit cacbon (CO2)
• 1.2.1.3. Dinit oxit (N2O)
• 1.2.1.4. Mêtan (CH4)
• 1.2.1.5. Chlorofluorocacbon (CFC)
• 2. ĐỐI TƯỢNG - NỘI DUNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Phạm vi nghiên cứu
• 2.4. Nội dung nghiên cứu
• 2.5. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu
• 2.5.1. Phương pháp luận kiểm kê phát thải khí CO2 từ hoạt động giao thông đường bộ
• 2.5.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Hiện trạng phát thải khí CO2 từ một số phương tiện giao thông chính trên địa bàn quận Thanh Xuân và quận Đống Đa
• 3.1.1. Giới thiệu đặc điểm hệ thống giao thông đường bộ trên địa bàn nghiên cứu
• 3.1.2. Ước tính lượng phát sinh khí CO2 từ các phương tiện giao thông trên địa bàn Quận Đống Đa và Thanh Xuân
• 3.1.3. Đánh giá hiện trạng phát thải khí CO2 từ hoạt động giao thông trên địa bàn quận Thanh Xuân và Đống Đa
• 3.1.4. Đề xuất các giải pháp giảm thiểu và kiểm soát phát thải khí CO2 từ hoạt động giao thông đường bộ cho hai quận Thanh Xuân và quận Đống Đa
• 3.1.4.1. Các biện pháp vĩ mô
• 3.1.4.2. Các giải pháp kỹ thuật
• 3.1.4.3. Giải pháp tuyên truyền, giáo dục nâng cao nhận thức của người tham gia giao thông
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về phát thải CO2 từ giao thông tại Đống Đa và Thanh Xuân

Phát thải CO2 từ hoạt động giao thông là một trong những vấn đề nghiêm trọng tại Hà Nội, đặc biệt là ở quận Đống Đa và Thanh Xuân. Với mật độ giao thông cao, việc theo dõi và đánh giá lượng khí thải này là rất cần thiết. Theo số liệu từ Cục Đăng kiểm Việt Nam, Hà Nội có tổng số 340.543 phương tiện giao thông tính đến năm 2013, đứng đầu cả nước về số lượng phương tiện. Điều này không chỉ gây tắc nghẽn giao thông mà còn làm gia tăng ô nhiễm không khí và phát thải khí nhà kính, trong đó có CO2.

1.1. Khái niệm về phát thải CO2 và tác động môi trường

Phát thải CO2 từ giao thông chủ yếu đến từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Khí CO2 là một trong những khí nhà kính chính, góp phần vào hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu. Việc gia tăng nồng độ CO2 trong khí quyển có thể dẫn đến những tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và môi trường.

1.2. Tình hình phát thải CO2 tại Đống Đa và Thanh Xuân

Tại quận Đống Đa và Thanh Xuân, lượng phát thải CO2 từ các phương tiện giao thông đang ở mức cao. Các nghiên cứu cho thấy rằng xe máy và ô tô là hai nguồn phát thải chính. Việc kiểm soát và giảm thiểu lượng khí thải này là rất cần thiết để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

II. Vấn đề và thách thức trong việc kiểm soát phát thải CO2

Việc kiểm soát phát thải CO2 từ giao thông tại Đống Đa và Thanh Xuân gặp nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là sự gia tăng nhanh chóng của số lượng phương tiện giao thông. Điều này dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao thông và gia tăng ô nhiễm không khí. Ngoài ra, việc thiếu các chính sách giao thông bền vững cũng là một thách thức lớn.

2.1. Tác động của giao thông đến môi trường

Giao thông không chỉ gây ra ô nhiễm không khí mà còn ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của người dân. Các nghiên cứu cho thấy rằng ô nhiễm không khí từ giao thông có thể gây ra nhiều bệnh lý nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

2.2. Thách thức trong việc thực hiện chính sách giao thông bền vững

Việc thực hiện các chính sách giao thông bền vững tại Đống Đa và Thanh Xuân gặp nhiều khó khăn. Thiếu sự phối hợp giữa các cơ quan chức năng và sự thiếu nhận thức của người dân về tầm quan trọng của việc giảm thiểu phát thải CO2 là những rào cản lớn.

III. Phương pháp đánh giá phát thải CO2 từ giao thông

Để đánh giá phát thải CO2 từ giao thông, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc thu thập dữ liệu từ các phương tiện giao thông và phân tích chúng sẽ giúp xác định lượng khí thải cụ thể từ từng loại phương tiện. Các phương pháp này bao gồm việc sử dụng các thiết bị đo lường và phần mềm phân tích dữ liệu.

3.1. Phương pháp thu thập dữ liệu

Dữ liệu về lượng phương tiện giao thông có thể được thu thập thông qua các trạm quan trắc và khảo sát thực địa. Việc sử dụng công nghệ cảm biến và GPS cũng giúp nâng cao độ chính xác của dữ liệu.

3.2. Phân tích dữ liệu phát thải CO2

Sau khi thu thập dữ liệu, việc phân tích sẽ giúp xác định nguồn gốc và mức độ phát thải CO2 từ các phương tiện giao thông. Các phần mềm phân tích dữ liệu sẽ hỗ trợ trong việc tính toán lượng khí thải và đưa ra các khuyến nghị giảm thiểu.

IV. Giải pháp giảm thiểu phát thải CO2 từ giao thông

Để giảm thiểu phát thải CO2 từ giao thông tại Đống Đa và Thanh Xuân, cần áp dụng nhiều giải pháp đồng bộ. Các giải pháp này bao gồm việc phát triển hệ thống giao thông công cộng, khuyến khích sử dụng xe đạp và đi bộ, cũng như nâng cao nhận thức của người dân về bảo vệ môi trường.

4.1. Phát triển giao thông công cộng

Việc đầu tư vào hệ thống giao thông công cộng sẽ giúp giảm bớt số lượng phương tiện cá nhân trên đường, từ đó giảm thiểu phát thải CO2. Các tuyến xe buýt và tàu điện nên được mở rộng và nâng cao chất lượng dịch vụ.

4.2. Khuyến khích sử dụng phương tiện thân thiện với môi trường

Khuyến khích người dân sử dụng xe đạp, đi bộ hoặc các phương tiện giao thông thân thiện với môi trường sẽ giúp giảm thiểu lượng khí thải. Các chính sách hỗ trợ như miễn phí gửi xe đạp hoặc xây dựng đường đi bộ sẽ là những giải pháp hiệu quả.

V. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng lượng phát thải CO2 từ giao thông tại Đống Đa và Thanh Xuân đang ở mức cao. Việc áp dụng các giải pháp giảm thiểu đã cho thấy hiệu quả tích cực trong việc cải thiện chất lượng không khí. Các biện pháp như phát triển giao thông công cộng và khuyến khích sử dụng phương tiện thân thiện với môi trường đã giúp giảm lượng khí thải đáng kể.

5.1. Đánh giá hiệu quả của các giải pháp

Các giải pháp đã được áp dụng cho thấy sự giảm thiểu đáng kể lượng phát thải CO2. Việc theo dõi và đánh giá thường xuyên sẽ giúp điều chỉnh các chính sách cho phù hợp với thực tế.

5.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng để xây dựng các chính sách giao thông bền vững hơn, từ đó góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân.

VI. Kết luận và triển vọng tương lai về phát thải CO2 từ giao thông

Kết luận cho thấy rằng việc kiểm soát phát thải CO2 từ giao thông tại Đống Đa và Thanh Xuân là một nhiệm vụ cấp bách. Các giải pháp đã được đề xuất cần được thực hiện một cách đồng bộ và hiệu quả. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và áp dụng các công nghệ mới để giảm thiểu phát thải khí nhà kính.

6.1. Tầm quan trọng của việc kiểm soát phát thải CO2

Kiểm soát phát thải CO2 không chỉ giúp cải thiện chất lượng không khí mà còn bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Đây là một nhiệm vụ quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay.

6.2. Triển vọng phát triển giao thông bền vững

Triển vọng phát triển giao thông bền vững tại Đống Đa và Thanh Xuân là khả thi nếu có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan chức năng và sự tham gia tích cực của cộng đồng. Các chính sách hỗ trợ và nâng cao nhận thức sẽ là chìa khóa cho thành công.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo báo cáo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), lĩnh vực giao thông vận tải đóng góp khoảng 23% tổng lượng phát thải khí carbon dioxide (CO2) toàn cầu do hoạt động đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. Tại Việt Nam, một trong mười quốc gia chịu tác động nặng nề nhất của biến đổi khí hậu theo đánh giá của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), hoạt động giao thông vận tải tiêu thụ tới 30% tổng năng lượng và thải ra xấp xỉ 30 triệu tấn CO2 mỗi năm. Đô thị hóa nhanh chóng tại các thành phố lớn, đặc biệt là Thủ đô Hà Nội với hơn 340.543 ô tô đăng kiểm vào năm 2013 cùng hàng triệu xe máy, đã tạo áp lực cực lớn lên môi trường không khí.

Hai quận nội thành Đống Đa và Thanh Xuân là những trọng điểm giao thông với mật độ dân cư cao hàng đầu thành phố, đạt lần lượt 40.331 người/km² và 29.295 người/km². Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là đánh giá hiện trạng và lượng hóa phát thải khí nhà kính CO2 từ các phương tiện giao thông cơ giới đường bộ chính trên địa bàn hai quận trong giai đoạn 2014 - 2015. Nghiên cứu xác lập cơ sở dữ liệu thực nghiệm hỗ trợ các nhà quản lý xây dựng chính sách kiểm soát khí thải, hướng tới mục tiêu giảm 10% đến 15% lượng phát thải khí nhà kính từ giao thông đô thị.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu áp dụng lý thuyết hiệu ứng nhà kính và cân bằng bức xạ khí quyển, cùng hướng dẫn kiểm kê khí nhà kính quốc gia của Ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC). Đề tài cũng kết hợp mô hình thử nghiệm chu trình lái xe thực tế HMDC tương thích với tiêu chuẩn ECE R40 của Liên minh châu Âu nhằm xác định hệ số phát thải riêng biệt cho xe máy tại Hà Nội.

Bốn khái niệm khoa học cốt lõi được vận dụng gồm:

• Hiệu ứng nhà kính: Hiện tượng các chất khí trong tầng đối lưu giữ lại bức xạ nhiệt sóng dài của Trái đất.
• Tiềm năng làm nóng toàn cầu (GWP): Chỉ số quy đổi mức độ giữ nhiệt của các chất khí so với chuẩn CO2 bằng 1.
• Hệ số phát thải: Tải lượng chất ô nhiễm sinh ra trên một đơn vị quãng đường di chuyển (g/km) hoặc đơn vị nhiên liệu tiêu thụ.
• Kiểm kê phát thải giao thông đường bộ: Quy trình định lượng tải lượng khí thải dựa trên lưu lượng phương tiện và hệ số phát thải.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn kết hợp giữa dữ liệu sơ cấp và thứ cấp. Dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua quan trắc, đếm lưu lượng phương tiện trực tiếp tại 12 nút giao thông trọng điểm trên các trục đường chính của quận Đống Đa và Thanh Xuân vào các khung giờ cao điểm (7h00 - 9h00, 17h00 - 19h00) và thấp điểm trong năm 2014. Dữ liệu thứ cấp được kế thừa từ Niên giám thống kê, Cục Đăng kiểm Việt Nam, Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia và Trạm Quan trắc môi trường Đất liền 1 giai đoạn 2005 - 2013.

Phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích được lựa chọn để bao quát đầy đủ các loại hình tuyến đường gồm trục xuyên tâm, đường vành đai và các nút giao cắt phức tạp. Phương pháp phân tích phát thải từ dưới lên (Bottom-up) được áp dụng vì mang lại độ chính xác cao nhất cho quy mô cấp quận, dựa trên công thức tích số giữa lưu lượng xe thực tế, cự ly hành trình và hệ số phát thải của từng chủng loại phương tiện.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

• Xe máy chiếm tỷ trọng áp đảo trên 85% tổng lưu lượng phương tiện và tạo ra 46% tổng lượng phát thải CO2 từ hoạt động giao thông tại khu vực nghiên cứu, giữ vai trò nguồn phát thải lớn nhất.
• Ô tô con và xe tải nặng cùng xe buýt tuy chỉ chiếm lần lượt 8% và 4% về lưu lượng, nhưng đóng góp lần lượt 22% và 25% tổng lượng phát thải CO2 do có hệ số phát thải trên mỗi kilômét di chuyển cao gấp nhiều lần xe máy.
• Tuyến đường Nguyễn Trãi (quận Thanh Xuân) và trục Tây Sơn - Nguyễn Lương Bằng (quận Đống Đa) là hai tuyến có lượng phát thải CO2 cao nhất, gấp 2,5 lần so với các tuyến phố phụ cận.
• Nồng độ bụi tổng số (TSP) tại các nút giao thông lớn trong giờ cao điểm đạt từ 270 đến 550 µg/m³, vượt ngưỡng quy chuẩn QCVN 05:2013/BTNMT, đi kèm với nồng độ các khí ô nhiễm CO và NO2 tăng cao do ảnh hưởng của lưu lượng xe dày đặc.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn tới tải lượng phát thải cao tại quận Đống Đa và Thanh Xuân là việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch chiếm hơn 90% (xăng và dầu diesel), trong khi năng lượng sạch chỉ chiếm 0,3%. Tình trạng ùn tắc giao thông thường xuyên làm giảm vận tốc di chuyển xuống dưới 15 km/h, khiến động cơ hoạt động ở chế độ tiêu hao nhiên liệu cao, làm tăng từ 20% đến 30% lượng phát thải so với điều kiện lưu thông bình thường.

Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu của Tổ chức Sáng kiến Không khí sạch Châu Á (CAI-Asia 2012), phản ánh tốc độ phát thải CO2 giao thông tại Việt Nam tăng bình quân 10%/năm, vượt tốc độ tăng trưởng kinh tế. Dữ liệu kiểm kê có thể được biểu diễn trực quan qua biểu đồ cơ cấu tỷ lệ phát thải giữa các nhóm xe và bản đồ nhiệt GIS thể hiện sự phân bố tải lượng ô nhiễm dọc theo các tuyến đường giao thông huyết mạch.

Đề xuất và khuyến nghị

• Hoàn thiện khung chính sách vĩ mô: Thiết lập khu vực phát thải thấp thí điểm tại các trục giao thông trung tâm quận Đống Đa từ năm 2020; xây dựng cơ chế thu phí phương tiện cơ giới cá nhân đi vào vùng lõi đô thị trong giờ cao điểm nhằm giảm 15% lưu lượng xe lưu thông.
• Áp dụng giải pháp kỹ thuật và tiêu chuẩn khí thải: Triển khai chương trình kiểm định khí thải bắt buộc đối với xe máy đang lưu hành; hỗ trợ doanh nghiệp vận tải chuyển đổi 30% đội xe buýt sang sử dụng khí nén thiên nhiên (CNG) và năng lượng điện trong giai đoạn 2018 - 2025 dưới sự điều phối của Sở Giao thông Vận tải Hà Nội.
• Tối ưu hóa hạ tầng và tổ chức giao thông: Ứng dụng hệ thống điều khiển đèn tín hiệu thông minh thích ứng theo thời gian thực tại 100% nút giao trên trục Nguyễn Trãi và Giải Phóng, giúp nâng vận tốc trung bình thêm 5 đến 7 km/h và giảm 8% đến 12% lượng phát thải tiêu hao do dừng chờ.
• Đẩy mạnh tuyên truyền và nâng cao nhận thức cộng đồng: Phát động phong trào đi bộ, xe đạp kết nối với tuyến đường sắt đô thị Cát Linh - Hà Đông; tổ chức các chiến dịch truyền thông nhằm nâng thị phần vận tải hành khách công cộng đạt mức 20% vào năm 2020 do Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp cùng Thành đoàn Hà Nội thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Cơ quan quản lý nhà nước: Chuyên viên tại Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Giao thông Vận tải Hà Nội có thể sử dụng dữ liệu kiểm kê để xây dựng Kế hoạch hành động ứng phó biến đổi khí hậu và chính sách kiểm soát khí thải phương tiện giao thông.
• Nhà nghiên cứu và học viên cao học: Các nhà khoa học chuyên ngành Biến đổi khí hậu, Môi trường và Đô thị học có thể kế thừa phương pháp luận kiểm kê từ dưới lên và bộ dữ liệu quan trắc để mở rộng nghiên cứu sang các đô thị khác.
• Doanh nghiệp vận tải và phát triển hạ tầng: Các đơn vị vận hành xe buýt, taxi và logistics có thể sử dụng các chỉ số tiêu thụ nhiên liệu và phát thải để xây dựng lộ trình chuyển đổi phương tiện xanh, tối ưu hóa cung đường vận chuyển.
• Tổ chức phi chính phủ và cộng đồng môi trường: Các tổ chức xã hội có thêm luận cứ khoa học thực chứng để triển khai các dự án thúc đẩy giao thông bền vững, bảo vệ sức khỏe cộng đồng trước ô nhiễm không khí đô thị.

Câu hỏi thường gặp

• Phương tiện nào phát thải lượng khí CO2 lớn nhất tại hai quận nghiên cứu? Xe máy là nguồn phát thải lớn nhất, chiếm 46% tổng lượng CO2 từ giao thông tại quận Đống Đa và Thanh Xuân. Mặc dù hệ số phát thải trên từng xe thấp hơn ô tô, nhưng số lượng xe máy lưu thông chiếm trên 85% tổng lưu lượng phương tiện đã tạo ra tải lượng phát thải tích lũy cao nhất.

• Tại sao nghiên cứu lại chọn địa bàn quận Đống Đa và quận Thanh Xuân? Đống Đa và Thanh Xuân là hai quận nội thành có mật độ dân số cao hàng đầu Hà Nội, lần lượt đạt 40.331 người/km² và 29.295 người/km². Đây là hai cửa ngõ giao thông trọng điểm với lưu lượng phương tiện dày đặc, thường xuyên xảy ra ùn tắc, tạo nên điểm nóng về ô nhiễm môi trường.

• Phương pháp kiểm kê phát thải nào được ứng dụng trong luận văn? Luận văn sử dụng phương pháp phân tích từ dưới lên (Bottom-up) kết hợp hệ số phát thải thực tế của IPCC và chu trình thử nghiệm HMDC tại Việt Nam. Tải lượng khí thải được tính toán dựa trên số lượng xe quan trắc thực tế, độ dài tuyến đường và định mức phát thải riêng của từng loại phương tiện.

• Ùn tắc giao thông ảnh hưởng như thế nào đến mức độ phát sinh khí CO2? Khi xảy ra ùn tắc, vận tốc lưu thông giảm xuống dưới 15 km/h khiến động cơ phải chuyển sang chế độ chạy không tải hoặc khởi động lại liên tục. Quá trình đốt cháy nhiên liệu kém hiệu quả làm mức tiêu hao nhiên liệu và lượng phát thải CO2 tăng từ 20% đến 30% so với điều kiện thông thoáng.

• Giải pháp nào được đánh giá mang lại hiệu quả giảm phát thải nhanh nhất? Việc kiểm soát khí thải xe máy cũ nát kết hợp nâng cao chất lượng vận tải hành khách công cộng và tối ưu hóa hệ thống đèn tín hiệu giao thông mang lại hiệu quả nhanh nhất, có thể giúp cắt giảm ngay từ 10% đến 15% lượng phát thải CO2 sau thời gian ngắn áp dụng.

Kết luận

• Luận văn đã định lượng thành công hiện trạng phát thải khí nhà kính CO2 từ giao thông đường bộ tại quận Đống Đa và quận Thanh Xuân với độ chính xác cao.
• Nghiên cứu chỉ rõ xe máy phát thải 46% lượng CO2 và xác định các hành lang giao thông hướng tâm là điểm nóng tập trung ô nhiễm.
• Đóng góp bộ số liệu thực nghiệm giá trị và hoàn thiện quy trình kiểm kê phát thải giao thông cho các đô thị có mật độ dân số trên 20.000 người/km².
• Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp toàn diện từ vĩ mô, công nghệ kỹ thuật, hạ tầng đến truyền thông cộng đồng cho giai đoạn 2018 - 2025.
• Lộ trình tiếp theo cần mở rộng tích hợp mô hình không gian GIS toàn thành phố Hà Nội, hướng tới xây dựng một hệ thống giao thông thông minh và phát thải thấp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu, Kết luận và Kiến nghị, Tài liệu tham khảo đƣợc cấu trúc thành ba chƣơng, cụ thể: Chƣơng 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chƣơng 2:Đối tƣợng-Nội dung- Phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng 3: Kết quả nghiên cứu 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Chƣơng 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan chung về Hiệu ứng nhà kính và Biến đổi khí hậu 1. Các khái niệm chung 1. Hiệu ng nhà kính và hí nhà kính Mặt trời là nguồn nhiệt duy nhất từ bên ngoài chiếu xuống Trái đất.

Mặt trời phát ra bức xạ sóng ngắn, chủ yếu ở dạng bức xạ ánh sáng và bức xạ tử ngoại. Khi luồng bức xạ này đến Trái đất, 25% bức xạ khí quyển của Trái đất giữ lại, 25% bị phản xạ lại vào không trung, phần bức xạ còn lại xuống tới mặt đất và đốt nóng bề mặt Trái đất. Trái đất có nhiệt độ trung bình khoảng 150C, nên bức xạ phát xạ từ bề mặt Trái đất là bức xạ sóng dài (tức là bức xạ hồng ngoại. Có rất nhiều khí chiếm một tỷ lệ rất nhỏ trong khí quyển (khí hiếm , nhƣng có ảnh hƣởng lớn đến bức xạ khí quyển, ví dụ, hơi nƣớc (H2O) các khí O3, CFC,… trong số này, có những chất vốn có sẵn trong khí quyển nhƣ: H2O, CO2… trong khi một số khí khác, nhƣ CFC (chlorofluorocarbon-CFC là hoàn toàn do con ngƣời tạo ra.

Các khí chiếm tỷ lệ ít ỏi trong khí quyển nêu trên hấp thụ bức xạ hồng ngoại phát ra từ bề mặt trên Trái đất, đồng thời phản xạ, phát xạ một phần trở lại Trái đất. Khi ấy, khí quyển đƣợc ví nhƣ là lớp vỏ kính của các nhà kính trồng cây ở xứ lạnh. Khí quyển cho bức xạ sóng ngắn từ Mặt trời chiếu tới đi qua, nhƣng hấp thụ các tia bức xạ sóng dài từ mặt đất phát ra và trở lại mặt đất. Hiện tƣợng này làm cho khí quyển và bề mặt Trái đất ấm lên, giống nhƣ không khí ấm lên trong nhà kính.

Vì vậy, hiệu ứng này cũng đƣợc gọi là hiệu ứng nhà kính (HƢNK của Trái đất, còn các khí có đặc tính giữ nhiệt phát ra của Trái đất đƣợc gọi là các khí nhà kính (KNK). Nhƣ vậy, khí nhà kính là tên gọi chung của một số loại khí trong thành phần khí quyển nhƣ hơi nƣớc (H2O), dioxit cacbon (CO2), dinitơ oxit (N2O), mêtan (CH4), chlorofluorocacbon (CFC … trong tầng thấp của khí quyển (khoảng 25km từ mặt đất đến tầng bình lƣu. Các khí này hấp thụ và phát xạ trở lại mặt đất các bức tử hồng xạ từ mặt đất phát ra, hạn chế lƣợng bức xạ của mặt đất thoát ra ngoài không trung. Mật độ KNK ảnh hƣởng mạnh mẽ đến nhiệt độ của Trái đất Tr ng Quang H c và cộng s , 2011.

3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Hiệu ứng nhà kính là hiện tƣợng trong khí quyển tầng thấp (tầng đối lƣu tồn tại các KNK nhƣ H2O, CO2, N2O, CH4, CFC. chỉ cho bức xạ sóng ngắn xuyên qua và giữ lại nhiệt bức xạ của mặt đất dƣới dạng sóng dài, nhờ đó duy trì đƣợc nhiệt độ trung bình trên mặt đất khoảng 150C (nếu không có KNK thì nhiệt độ là -180C đảm bảo cho sự tồn tại và phát triển trên Trái đất. Hiệu ứng này giống nhƣ hiệu ứng giữ nhiệt của mái nhà kính nên đƣợc gọi là hiệu ứng nhà kính đất Tr ng Quang H c và cộng s , 2011. i n đ i khí hậu Theo Công ƣớc Khung của Liên hợp Quốc về Biến đổi Khí hậu (United Nations Framework Convention on Climate Change định nghĩa biến đổi khí hậu là "s thay đ i của khí hậu mà hoặc tr c ti p hoặc gián ti p do tác động của hoạt động con ng ời dẫn đ n thay đ i thành phần khí quyển toàn cầu và ngoài ra là những bi n thiên t nhiên của khí hậu đ ợc quan sát trên một chu kỳ thời gian dài”.

Hay nói một cách đơn giản, BĐKH là sự biến đổi trạng thái của khí hậu so với trung bình và/hoặc dao động của khí hậu duy trì trong một khoảng thời gian dài, thƣờng là vài thập kỷ hoặc dài hơn. Sự biến đổi về trạng thái khí hậu đó xảy ra do các quá trình tự nhiên hoặc do hoạt động của con ngƣời gây ra đối với các thành phần của khí quyển (Tr ng Quang H c và cs, 2011). Trong quá khứ, khí hậu Trái đất đã có rất nhiều thay đổi một cách tự nhiên. Tuy nhiên, thuật ngữ BĐKH đƣợc dùng hiện nay chủ yếu muốn nói tới sự nóng lên toàn cầu do hoạt động của con ngƣời gây ra.

Khí nhà kính và hiện trạng phát sinh khí nhà kính 1. Phân loại và đặc tr ng của các khí nhà kính *H in c H2O)  Ngu n gốc t nhiên: Nƣớc ở trạng thái lỏng bốc hơi.  Ngu n gốc nhân tạo: Không đáng kể  N ng độ: Biến đổi liên tục từ vùng này đến vùng khác. Không đáng kể ở các vùng cực và sa mạc, có thể lên tới 4% thể tích không khí ở vùng nhiệt đới nóng ẩm.

 Thời gian t n tại: 9 - 10 ngày trong khí quyển. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail]  Tác động: Đóng vai trò rất quan trọng trong điều chỉnh nhiệt độ trên Trái đất. Khi nhiệt độ tăng, không khí có khả năng tích trữ nhiều hơi nƣớc hơn. Lƣợng hơi nƣớc tăng lên này làm hiệu ứng nhà kính mạnh hơn.

Tuy nhiên, vai trò của hơi nƣớc đối với việc gây ra hiệu ứng nhà kính chƣa đƣợc nghiên cứu rõ. * Dioxit Cacbon (CO2)  Ngu n gốc t nhiên: Phát thải khí động thực vật hô hấp, xác sinh vật phân hủy và phun trào núi lửa.  Ngu n gốc nhân tạo: Việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch phát thải 70 - 90% lƣợng CO2 vào khí quyển. Năng lƣợng hóa thạch đƣợc sử dụng trong giao thông vận tải, chế tạo các thiết bị điện nhƣ tủ lạnh, hệ thống điều hòa nóng lạnh và các ứng dụng khác.

Lƣợng CO2 còn do hoạt động trong nông nghiệp và khai thác rừng (kể cả cháy rừng , khai hoang và công nghiệp. Mỗi năm con ngƣời thải vào khí quyển 22 tỷ tấn CO2 do đốt năng lƣợng hóa thạch, trong đó việc đốt, phá rừng và sản xuất nông nghiệp đóng góp khoảng 2 đến 9 tỷ tấn. Chặt phá rừng không chỉ làm cây không thể hấp thụ CO 2 trong khí quyển mà còn giải phóng khí CO2 lƣu trữ trong cây khi cây chết.  N ng độ: Khoảng vài trăm ppm.

Kể từ cách mạng Công nghiệp vào giữa thế kỷ 18 đến nay, lƣợng khí CO2 trong khí quyển đã tăng lên 1,35 lần - mức tăng chƣa từng có trong lịch sử tự nhiên của Trái đất. Năm 2005, nồng độ khí CO2 là 379 ppm (hay 0,0379%).  Thời gian t n tại: Khoảng từ 5 - 200 năm trong khí quyển.  Tác động: Là nguyên nhân chính gây nên hiệu ứng nhà kính tăng cƣờng” (hiệu ứng nhà kính do con ngƣời gây ra.

* Dinit Oxit (N2O)  Ngu n gốc t nhiên: Đƣợc tạo ra khi vi khuẩn phân hủy hợp chất nitrat trong đất và đại dƣơng.  Ngu n gốc nhân tạo: Việc đốt các nhiên liệu hóa thạch, hoạt động công nghiệp và nông nghiệp, sử dụng các hóa chất, phân bón hóa học đã làm tăng lƣợng N2O trong khí quyển. Phần lớn lƣợng phát thải khí N2O hàng năm (3 - 4,5 triệu tấn bắt nguồn từ nông nghiệp. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail]  N ng độ: Thấp hơn nhiều so với CO2.

Nồng độ N2O trong khí quyển đã tăng lên 1,18 lần so với thời k trƣớc cách mạng công nghiệp.  Thời gian t n tại: 114 năm trong khí quyển.  Tác động: Gây ra hiệu ứng nhà kính cao hơn CO2 gấp 298 lần. Do khí N2O có thể tồn tại lâu trong khí quyển nên những hoạt động tạo ra khí N2O ngày nay vẫn sẽ gây ra hiệu ứng nhà kính trong nhiều thập kỷ tới.

* Mêtan (CH4)  Ngu n gốc t nhiên: Tăng lƣợng khí thải đất ngập nƣớc ở Bắc Cực và cận nhiệt đới là một trong những nguyên nhân tự nhiên quan trọng nhất phát thải khí mêtan.  Ngu n gốc nhân tạo: Hoạt động sản xuất nông nghiệp chiếm 70 - 80% lƣợng khí CH4 đƣợc thải vào khí quyển. Sản xuất lúa nƣớc, chăn nuôi gia súc, rác thải, khai thác than đá, khoan dầu mỏ và làm rò rỉ ống dẫn dầu khí đều liên quan đến sự phát sinh khí mêtan.  N ng độ: Nồng độ của Mêtan đã tăng khoảng 150% từ năm 1750 và đến năm 1998, mật độ trung bình của CH4 trên bề mặt Trái Đất là 1745 ppb.

Mật độ của mêtan thay đổi theo mùa, thấp nhất vào cuối mùa hè. Mỗi năm, trung bình lƣợng khí CH4 đƣợc thải vào khí quyển là 500 triệu tấn.  Tác động: Trung bình cứ 100 năm mỗi kg CH4 làm ấm Trái Đất gấp 23 lần 1 kg CO2. * Chlorofluorocacbon (CFC)  Ngu n gốc t nhiên: Không có trong tự nhiên.

 Ngu n gốc nhân tạo: Các CFC đƣợc dùng trong các máy điều hòa nhiệt độ/các máy làm lạnh trƣớc thập kỷ 1980, trong các quy trình làm sạch các thiết bị điện tử dễ hỏng và là sản phẩm phụ của một số quá trình hóa học.  Thời gian t n tại: Ngƣời ta tính rằng một phân tử CFC mất trung bình là 15 năm để đi từ mặt đất lên đến các tầng trên của khí quyển và có thể ở đó khoảng một thế kỷ, phá hủy đến cả trăm ngàn phân tử ôzôn trong thời gian này. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Tóm lại, tiêu thụ năng lƣợng do đốt các nhiên liệu hóa thạch đóng góp khoảng gần một nửa (46% vào khả năng nóng lên toàn cầu. Phá rừng nhiệt đới đóng góp khoảng 18% và hoạt động nông nghiệp tạo ra khoảng 9% tổng số các khí thải gây ra lƣợng bức xạ cƣỡng bức làm nóng lên toàn cầu.

Sản phẩm hóa học (CFC, Halon… chiếm khoảng 24% và các nguồn khác nhƣ chôn rác dƣới đất, nhà máy xi măng… chiếm khoảng 3%. hả năng làm tăng nhiệt độ của các khí nhà kính Với mỗi một loại khí nhà kính lại có khả năng làm tăng nhiệt độ Trái Đất khác nhau. Ban liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC) đã nghiên cứu và đƣa ra các số liệu về tiềm năng nóng lên toàn cầu của các loại khí nhà kính so với CO2 (Bảng 1. Tiề năng ấm ên t àn cầu của các i kính nhà kính s với CO2 Ph vi nă Khí nhà kính 20 100 500 năm CO2 1 1 1 CH4 62 23 7 N2O 275 296 156 CF2HCL 4.