chương 1 Qua bối cảnh về tình hình ô nhiễm không khí trên thế giới và Việt Nam ngày càng nghiêm trọng. ã ề ra những cơ hội và thách thức cho hoạt ộng quan trắc môi trường ở nước ta. Việc ứng dụng khoa học công nghệ vào việc quan trắc chất lượng không khí là vô cùng cần thiết. Công nghệ số ang phát triển và ứng dụng công nghệ số vào việc giám sát chất lượng không khí là tất yếu, nó giúp cho người dân ược nắm bắt kịp thời các thông tin về chß số không khí một cách nhanh chóng và chính xác trên phạm vi rộng.
Như vậy việc thực hiện ề tài hệ thống quan trắc chất lượng không khí là yêu cầu tất yếu và cho thấy tính cấp thiết của ề tài. Các tiêu chí về yêu cầu kĩ thuật và chức năng của hệ thống sẽ ược trình bày ở chương 2. 14 Chương 2 XÁC àNH CÁC YÊU CẦU VỀ CHỨC NĂNG VÀ KĨ THUẬT CỦA HỆ THỐNG QUAN TRẮC CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ Chương 2 xác ịnh các yêu cầu về chức năng và kĩ thuật của hệ thống quan trắc chất lượng không khí. ưa ra các yêu cầu của hệ thống quan trắc chất lượng không khí ở Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung từ ó xác ịnh phương án thiết kế, cấu hình cho hệ thống.1 Giới thiệu Chất lượng không khí là yếu tố quan trọng ể ảm bảo sức khoẻ của mỗi con người, giảm tß lệ mắc các bệnh nguy hiểm.
Nhiều chß tiêu về chất lượng không khí biến ổi liên tục trong ngày (bụi mịn, khí CO, NO2 ,.) và khi những chß tiêu này vượt ngưỡng cho phép sẽ gây ra nhiều tác ộng xấu trực tiếp ến sức khoẻ của con người. ối với việc quan trắc chất lượng không khí ở Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung thì việc giám sát chất lượng không khí là việc làm không thể thiếu. Việc giám sát các chß tiêu của không khí, lưu trữ, xử lý các thông tin thu thập ược một cách tự ộng, liên tục và chính xác sẽ giúp chúng ta ưa ra những cảnh báo kịp thời, liên tục ảm bảo cho mọi người nắm bắt ược tình trạng chất lượng của không khí tại một thời iểm bất kì và ưa ra các quyết ịnh liên quan.2 Những chất ô nhiễm chính tác ộng và ảnh hưởng trực tiếp ến chất lượng không khí Một số tiêu chuẩn của các chất ô nhiễm trong không khí theo Sở tài nguyên và môi trường tßnh Vĩnh Phúc [13]: nồng ộ trung bình của các chất gây ô nhiễm trong một khoảng thời gian. Nồng ộ trung bình các chất ô nhiễm Chất ô nhiễm Thời gian Nồng ộ trung bình 1 năm 50 µ g/m3 PM10 24 giờ 150 µ g/m3 1 năm 0.03 ppm SO2 24 giờ 0.5 ppm 8 giờ 9 ppm CO 1 giờ 35 ppm N2 O 1 năm 0.12 ppm Pb 3 tháng 1.1: Nồng ộ trung bình các chất ô nhiễm trong không khí 2.1 Khí carbon monoxide (CO) Carbon monoxide, công thức hóa học là CO, là một chất khí không màu, không mùi, bắt cháy và có ộc tính cao.
Nó là sản phẩm chính trong sự cháy không hoàn toàn của carbon và các hợp chất chứa carbon. Có nhiều nguồn sinh ra carbon monoxide: khí thải của ộng cơ ốt trong, các nguồn nhiên liệu như xăng, hơi ốt, dầu hay gỗ không cháy hết trong các thiết bị dùng chúng làm nhiên liệu như lò sưởi và bếp lò,. Tác ộng • Ở nồng ộ thấp: gây mệt mỏi ở người khoẻ mạnh, au ngực ở người bị bệnh tim,. • Ở nồng ộ vừa phải: gây au thắt ngực, suy giảm thị thực, giảm chức năng não,.
• Ở nồng ộ cao: suy giảm thị lực và khả năng phối hợp vận ộng, au ầu, chóng mặt, buồn nôn, có thể gây tử vong,.2 Khí nitơ ioxit (NO2 ) NO2 là một loại khí hình thành do việc ốt cháy nhiên liệu, thuộc nhóm oxit nito NOx. Trong các NOx thì NO và NO2 ược coi là những chất iển hình có thể gây ô nhiễm không khí. Các oxit nitơ khác thường tồn tại trong không khí với nồng ộ rất nhỏ và không gây lo ngại về ô nhiễm. Nguồn sinh ra NO2 gồm ô tô (xe con, xe tải, xe buýt), từ các nhà máy nhiệt iện chạy than và những thiết bị cố ịnh khác.
Tác ộng: • ối với sức khoẻ: hít thở không khí với nồng ộ NO2 cao có thể gây kích ứng ường thở trong hệ hô hấp của con người. Phơi nhiễm NO2 trong thời gian ngắn có thể làm nặng thêm các bệnh về ường hô hấp, ặc biệt là hen suyễn, dẫn ến các triệu chứng hô hấp (như ho, khò khè hoặc khó thở) thậm chí ến mức phải ến phòng cấp cứu. Phơi nhiễm lâu hơn với nồng ộ NO2 tăng cao có thể góp phần vào sự phát triển của bệnh hen suyễn và có khả năng làm tăng khả năng bị nhiễm trùng ường hô hấp. Những người mắc bệnh hen suyễn, cũng như trẻ em và người già thường có nguy cơ cao hơn ối với các ảnh hưởng sức khỏe của NO2.
• ối với môi trường: NO2 và NOx tương tác với nước, oxy và các hóa chất khác trong khí quyển ể tạo thành mưa axit. Mưa axit gây hại cho các hệ sinh thái nhạy cảm như hồ và rừng. Các hạt nitrat tạo ra từ NOx làm cho không khí trở nên mờ và khó nhìn thấy. NOx trong khí quyển góp phần gây ô nhiễm chất dinh dưỡng ở vùng nước ven biển.3 Khí lưu huỳnh ioxit (SO2 ) Khí SO2 là một hợp chất hóa học có tên gọi khác là lưu huỳnh ioxit, ây là sản phẩm chính khi ốt cháy lưu huỳnh.
SO2 chất khí vô cơ không màu, nặng hơn không khí và là một loại oxit axit. SO2 phát sinh khi ốt mọi thứ nguyên liệu hàng ngày (than á, khí, gỗ và các chất hữu cơ khác như phân khô, rơm rác. Tác ộng: • ối với sức khoẻ: Loại khí này gây khó thở, nóng rát trong mũi và cổ họng. là nguyên nhân của bệnh viêm phổi, viêm ường hô hấp, viêm mắt.
SO2 có thể kết hợp với các hạt nước nhỏ ể tạo thành các hạt axit H2 SO4 nhỏ li ti, xâm nhập qua phổi vào hệ thống bạch huyết. Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hoá học ể làm giảm dự trữ kiềm trong máu gây rối loạn chuyển hoá ường và protein, gây thiếu vitamin B và C, tạo ra methemoglobine ể chuyển Fe2+ (hoà tan) thành Fe3+ (kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu cũng như làm giảm khả năng vận chuyển ôxy của hồng cầu. • ối với môi trường: khí này gây ô nhiễm bầu không khí và là một trong những chất gây ra mưa axit làm ăn mòn công trình, phá hoại cây cối.4 Khí ozone (O3 ) Ozone là chất khí không màu, với nồng ộ thấp không có mùi, nhưng ở nồng ộ cao có mùi hôi. Phân tử ozone có 3 nguyên tử oxi nên nó tham gia phản ứng oxi hóa rất mạnh, có khả năng phá hủy hầu hết các hợp chất hữu cơ.
Ở ây chúng ta cần phân biệt tầng ozone bảo vệ trái ất và sự ô nhiễm ozone: tầng ozone trong khí quyển ở tầng bình lưu, cách mặt ất khoảng 10-50km, có tác dụng lọc các tia cực tím của mặt trời, giảm bức xạ bảo vệ sự sống trên trái ất; còn sự ô nhiễm ozone ở mặt ất lại gây hại cho sức khỏe con người. Ozone ược sinh ra là do tác dụng của ánh nắng mặt trời với hai chất: hydrocarbon và nitrogen oxide (NO), ược thải ra từ khói xe và các nhà máy. Khi nhiệt ộ tăng cao và <ứng gió=, nồng ộ ozone trong không khí sẽ tăng cao. Ozone có tính oxi hóa mạnh hơn oxi, do ó không bền, dễ bị phân hủy thành oxi phân tử và oxi nguyên tử: O3 = O2 + O.
Tác ộng: • Vì nguyên tử oxi (O) ược tạo ra có khả năng oxi hóa cực mạnh. Do ó, nếu hít phải khí ozone, nó gây tổn thương các tế bào biểu mô lót của ường hô hấp, gây viêm, dẫn ến ho, ngứa họng, làm giảm chức năng phổi. Từ ó làm cho bệnh hen suyễn, khí phế thũng, viêm phế quản mạn, bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính. nặng lên, làm giảm sức ề kháng của cơ thể với bệnh tật.
ối với bệnh nhân bị rung nhĩ do rối loạn nhịp tim, nguy cơ tử vong tăng cao hơn do ô nhiễm ozone.5 Bụi mịn (PM2.5 , PM10 ) Bụi siêu mịn hay bụi PM10 là những hạt dạng lỏng, hoặc rắn trôi nổi ngoài không khí. Các nhà khoa học thường sử dụng chß số PM10 , PM2.0 ể thể hiện hàm lượng tiêu chuẩn của các hạt dạng lỏng, rắn trôi nổi trong 1 m3 không khí. Tác ộng: • Gây bệnh về tâm lý: Ô nhiễm môi trường không khí, khói bụi. khiến môi trường thêm ngột ngạt, khó thở, từ ó khiến cho sinh hoạt của người dần bị ảnh hưởng và dẫn ến tâm lý thay ổi bất thường.
• Các bệnh về hô hấp: quá trình hô hấp là ưa oxy vào phổi, tại phổi, oxy tiếp xúc với máu, trong máu có chất hemoglobin, chất này kết hợp với oxy, mang oxy ến các tế bào. Bụi mịn cộng với khí CO hay SO2, NO2 nhiều sẽ cản hemoglobin kết hợp oxy khiến tế bào thiếu oxy gây ra kích ứng mắt, mũi, họng và phổi, ho, hắt hơi. và những bệnh về hô hấp. • Nhồi máu cơ tim: ngoài bệnh về hô hấp, bụi mịn còn tấn công vào phế nang, vượt qua vách ngăn khí - máu ể i vào hệ tuần hoàn và gây bệnh, bụi mịn cũng có thể ảnh hưởng ến hệ thống thần kinh.
Bụi mịn cũng có thể khiến chỗ tắc mạch máu bình thường không nghiêm trọng bỗng nhiên bị vỡ, tạo ra nghẽn mạch, gây nhồi máu cơ tim.3 Chức năng của hệ thống quan trắc chất lượng không khí tự ộng Quan trắc chất lượng không khí là quá trình theo dõi nồng ộ các chất: CO, NO2 , O3 , PM2.5 , PM10 của môi trường không khí cũng như nhiệt ộ, ộ ẩm nhằm cung cấp thông tin phục vụ ánh giá hiện trạng, diễn biến chất lượng không khí. Quan trắc chất lượng không khí là quá trình theo dõi, giám sát các thông số chất lượng không khí: CO, NO2 , O3 , PM2.5 , PM10 , nhiệt ộ, ộ ẩm thông qua các thiết bị, cảm biến, mạng 4g giúp các cá nhân, cơ quan quản lý nắm rõ, chủ ộng trước những thay ổi của các chß số chất lượng không khí và ưa ra các quyết ịnh liên quan. Chức năng của Server trong hệ thống quan trắc chất lượng không khí gồm: • Nhận dữ liệu quan trắc gửi về từ phần cứng một cách liên tục về thời gian và tự ộng.
