Chương 1: TỔNG QUAN 1. BỐI CẢNH VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA VẤN ĐỀ Ô nhiễm môi trường trên trái đất cũng như ở Việt Nam vẫn không ngừng tăng lên, mặc dù nhiều Quốc gia trên thế giới cũng như Việt Nam ta đã và đang tìm các biện pháp để khắc phục. Các số liệu thống kê cho thấy mức độ ô nhiễm môi trường ở nhiều nước trên thế giới trong đó có nước ta rất nặng nề. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 6 Các chất thải công nông nghiệp không được xử lý triệt để có nhiều ảnh hưởng tai hại đến sức khoẻ của con người và môi trường sinh thái [1].
Một trong các biện pháp tích cực góp phần bảo vệ môi trường là nghiên cứu, sản xuất các thiết bị đo để đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường. Cùng với sự quan tâm đó là sự ra đời của các quy định luật pháp mới (bao gồm các quy định của Quốc gia và Quốc tế) nhằm cố gắng làm thay đổi mối quan hệ giữa môi trường và phát triển. Đánh giá tác động môi trường là một ví dụ quan trọng về một trong những nỗ lực đó. Ở Việt Nam ta, trong những năm gần đây thì môi trường mới được quan tâm, đã có nhiều văn bản luật hướng dẫn, thi hành luật bảo vệ môi trường như: Chỉ thị số 23/2005/TC- TTg ngày 21/6/2005 của Thủ tướng chính phủ về đẩy mạnh công tác quản lý chất thải rắn tại các đô thị và các khu công nghiệp; Nghị đ ịnh số 68/2008/NĐ- CP ngày 20/5/2005 của Chính phủ về an toàn hoá chất; và nhiều văn bản pháp luật khác.
Hiện nay, luật Bảo vệ môi trường đã được Quốc hội thông qua tại kỳ họp thứ 10, khoá XI [2]. Trong những năm 1990, phạm vi đánh giá tác động môi trường đã được mở rộng hơn rất nhiều. Do đó, chúng ta có lẽ sẽ rất ngạc nhiên khi biết rằng việc đánh giá tác động môi trường gặp phải rất nhiều sự phản đối ở nhiều nước khác nhau, với lý do làm cản trở sự phát triển kinh tế. Thường thì sự tăng trưởng kinh tế, cùng với nó là sự ô nhiễm môi trường, do chất thải công- nông nghiệp gây nên hiệu ứng nhà kính.
Năm 1992, các nhà môi trường đã đưa ra quan điểm phát triển bền vững, đó là phát triển trong mức độ duy trì chất lượng môi trường, giữ cân bằng giữa môi trường và phát triển. Trong báo cáo đánh giá tác động môi trường, thì đo đạc và quan trắc môi trường là không thể thiếu. Quan trắc và đo đạc sẽ cho chúng ta những số liệu về hiện trạng môi trường đó. “Quan trắc môi trường là việc theo dõi thường xuyên chất lượng môi trường với các TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 7 trọng tâm, trọng điểm hợp lý nhằm phục vụ các hoạt động bảo vệ môi trường và phát triển bền vững” [2].
Như vậy, để có được những số liệu cụ thể cho báo cáo đánh giá tác động môi trường thì không thể thiếu các phép đo đạc và quan trắc trực tiếp hoặc gián tiếp từ môi trường đó. Có nhiều cách để đo đạc và quan trắc môi trường mà một trong những cách đó là sử dụng các thiết bị khoa học. Đã từ lâu cảm biến được sử dụng như những bộ phận để cảm nhận và phát hiện các yếu tố vật lý, nhưng chỉ vài chục năm trở lại đây chúng mới thể hiện rõ vai trò quan trọng trong các hoạt động của con người. Nhờ các tiến bộ của khoa học và công nghệ trong lĩnh vực vật liệu, thiết bị điện tử và tin học, các cảm biến đã được giảm thiểu kích thước, cải thiện tính năng và ngày càng mở rộng phạm vi ứng dụng [3].
Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, các nhà khoa học đã và đang đặc biệt quan tâm nghiên cứu các cảm biến phục vụ cho việc đo đạc các thông số của môi trường. Trong thực tế của việc phân tích môi trường, chúng ta thường phải tiến hành phân tích khá nhiều mẫu và yêu cầu là các kết quả phải đạt độ chính xác cao. Các quy trình phân tích thông thường [13] đòi hỏi người phân tích phải có khả năng và kinh nghiệm nghề nghiệp rất cao mới hạn chế được những sai số do thực nghiệm gây ra. Ngoài ra, để có một bộ số liệu đầy đủ phân tích cả một quá trình biến đổi của môi trường, thay việc ghi chép số liệu, vẽ đồ thị bằng tay (dữ liệu thu được từ cách làm này thường không khách quan) thì việc ứng dụng máy vi tính vào kỹ thuật đo lường và điều khiển tự động các thông số của môi trường đã đem lại những kết quả đầy tính ưu việt.
Các thiết bị, hệ thống đo lường và điều khiển ghép nối với máy tính cho ta kết quả có độ chính xác rất cao, thời gian thu thập số liệu ngắn, nhưng điều đáng quan tâm hơn là mức độ tự động hoá trong việc thu thập và xử lý các kết quả đo, kể cả việc lập bảng thống kê cũng như in ra kết quả [4]. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 8 Hiện nay, hai môi trường được quan tâm hơn cả, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống sinh hoạt và sản xuất hàng ngày đó là môi trường nước và môi trường không khí. Trong luận văn này, tôi đề cập đến môi trường nước vì: Nước là tài nguyên vật liệu quan trọng nhất của loài người và sinh vật trên trái đất. Ngoài chức năng tham gia vào chu trình sống trên, nước còn là chất mang năng lượng (hải triều, thuỷ năng), chất mang vật liệu và tác nhân điều hoà khí hậu, thực hiện các chu trình tuần hoàn vật chất trong thiên nhiên.
Có thể nói sự sống của con người và mọi sinh vật trên trái đất phụ thuộc vào nước. Một trong những ngành sản xuất sử dụng môi trường nước là ngành nuôi trồng thuỷ hải sản, chính ngành sản xuất này hiện nay rất đang được quan tâm vì nó đem lại lợi nhuận cao cho nền kinh tế. Để có được lợi nhuận cao từ ngành nuôi trồng thuỷ hải sản, cần phải chú ý đến môi trường cho thuỷ hải sản phát triển, mà ở đây là môi trường nước. Trong nền kinh tế hội nhập, việc tiến hành sản xuất không thể thủ công như xưa, ngoài ra sản phẩm làm ra muốn xuất khẩu được thì phải đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế đặt ra, nhất là tiêu chuẩn về môi trường.
Vậy yêu cầu đặt ra là phải gắn kết với khoa học và công nghệ thì mới phát triển sản xuất, mới đủ năng lực cạnh tranh trong nền kinh tế hội nhập [5]. Các qui trình công nghệ, các thiết bị đo đạc, quan trắc môi trường nhập ngoại rất đắt mà không dễ trong việc bảo hành, thay thế. Trong khi đó ngành khoa học công nghệ của Việt Nam đã có những bước phát triển mạnh [6]. Cần có những chính sách động viên cho việc sử các thiết bị khoa học trong nước sản xuất.
Nhiệt độ, độ muối, nồng độ ôxy hoà tan và độ pH. là những thông số quan trọng của môi trường nước, đặc biệt là môi trường cho nuôi trồng thuỷ hải sản. Đo đạc, quan trắc các thông số này và so sánh với những tiêu chuẩn cho trước đối với từng môi trường cụ thể sẽ cho ta báo cáo về tình hình môi TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 9 trường đó, từ đó có những điều chỉnh để giảm thiểu các tác nhân gây hại. Trong việc nuôi trồng thuỷ hải sản, ta cần phải quan tâm theo dõi, đánh giá môi trường nước trong suốt quá trình phát triển của thuỷ hải sản.
Hiện nay, các máy đo đạc các thông số môi trường cầm tay được bán rộng rãi trên thị trường, với loại thiết bị này ta chỉ biết được các thông số tại thời điểm quan sát. Số liệu được ghi chép lại, thường là không đầy đủ và không khách quan. Để có một bộ số liệu đầy đủ, chính xác và khách quan sự biến đổi của các yếu tố môi trường, cũng như phân tích, đánh giá tác động môi trường trong một quá trình, một thời gian dài, thay cho việc thường xuyên ghi chép bằng thủ công, thì việc cần có hệ thống tự động thu thập, lưu trữ số liệu là rất cần thiết. Nhiều cơ sở nghiên cứu về nghiên cứu môi trường, đã nhập mua các hệ thống tự động, nó có thể thu thập được các thông số môi trường bằng các cảm biến kết nối với một hệ thiết bị thu thập, lưu trữ.
Các hệ thống nhập ngoại này có ưu điểm là hoàn chỉnh và có tính thương mại cao. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là khá đắt tiền, do hệ thống hoàn chỉnh nên người sử dụng khó có thể sửa chữa, và can thiệp được. Ngoài ra, các cảm biến sau một thời gian sử dụng thì thường bị già hoá, khó chuẩn lại, dẫn đến sai số cho phép đo. Chính vì những lý do đó, luận văn này đã đề cập đến việc sử dụng môdule thu thập lưu trữ và xử lý CR10X thương mại, tiến hành khai thác, xây dựng, phát triển và làm chủ hệ thống tự động thu thập, lưu trữ và xử lý đo các thông số môi trường, đặc biệt là môi trường nước: nắm được các thông số phần cứng (các mạch điện của môdule CR10X, các loại cảm biến trong đó có loại được chế tạo và loại được mua, ghép nối chúng với môdule CR10X); xây dựng phần mềm điều khiển việc tự động thu thập, lưu trữ, và xử lý các số liệu đo được.
Với hệ thống tự động này, đã cho phép đo tự động liên tục và thường xuyên các thông số của môi trường nước: nhiệt độ, độ ôxy hoà tan, độ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 10 muối và độ pH. Đây là các thông số chính của môi trường nước nuôi trồng thuỷ hải sản. Ngoài ra, hệ thống này đã đưa vào ứng dụng trong đo đạc tại một cơ sở nghiên cứu nuôi trồng thuỷ hải sản ở Nha Trang (Khánh Hoà), và một số ứng dụng mở rộng khác của hệ thông này cho nghiên cứu trong Phòng thí nghiệm, cũng như trong sản xuất. CÁC THÀNH TỰU TRONG VIỆC THU THẬP TỰ ĐỘNG CÁC THÔNG SỐ MÔI TRƯỜNG Việc nghiên cứu và chế tạo các cảm biến cũng như xây dựng các hệ thống thiết bị cho nghiên cứu, quan trắc, đánh giá môi trường đã và đang được các nhà khoa học quan tâm.