Luận văn thạc sĩ sử dụng dữ liệu vệ tinh đề đánh giá ảnh hưởng của việc đốt sinh khối đến nồng độ bụi pm2 5 ở hà nội

Luận văn thạc sĩ phân tích ảnh hưởng đốt sinh khối đến nồng độ bụi PM2.5 tại Hà Nội qua dữ liệu vệ tinh, đánh giá tác động môi trường.

• Tác giả: Nguyễn Văn Toàn
• Người hướng dẫn: TS. Phan Quang Thăng
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Sử dụng dữ liệu vệ tinh để đánh giá ảnh hưởng của việc đốt sinh khối đến nồng độ bụi PM2.5 ở Hà Nội
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 2. TỔNG QUAN VỀ BỤI PM2.5 VÀ Ô NHIỄM BỤI Ở HÀ NỘI
• 2.1. Bụi lơ lửng (PM)
• 2.2. Ô nhiễm bụi PM2.5 tại Hà Nội
• 3. CÁC NGHIÊN CỨU BỤI PM2.5 TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC
• 4. ĐỐT SINH KHỐI ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ BỤI PM2.5
• 5. TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG DỮ LIỆU VỆ TINH
• 6. MÔ HÌNH HYSPLIT VÀ PSCF
• 7. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 7.1. Đối tượng nghiên cứu
• 7.2. Phương pháp nghiên cứu
• 7.3. Dữ liệu HYSPLIT và PSCF
• 7.4. Ứng dụng phần mềm ArcGIS
• 8. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 8.1. Hiện trạng bụi PM2.5 của thành phố Hà Nội
• 8.2. Phát thải PM2.5 do đốt rơm rạ
• 8.3. Ảnh hưởng từ việc đốt sinh khối khác
• 8.4. Xác định nguồn gốc gây ô nhiễm bụi PM2.5
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về bụi PM2

Bụi PM2.5 là một trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng tại Hà Nội, đặc biệt trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng và gia tăng các hoạt động công nghiệp. Bụi PM2.5, với kích thước nhỏ hơn 2.5 micromet, có khả năng xâm nhập sâu vào hệ hô hấp và gây ra nhiều bệnh lý nguy hiểm. Nguồn phát thải bụi PM2.5 bao gồm cả nguồn tự nhiên và nhân tạo, trong đó đốt sinh khối như rơm rạ, củi, và cháy rừng đóng vai trò quan trọng. Nghiên cứu chỉ ra rằng, Hà Nội là một trong những thành phố có nồng độ bụi PM2.5 cao nhất thế giới, đặc biệt trong giai đoạn 2016-2020. Các dữ liệu từ vệ tinh và trạm quan trắc cho thấy sự gia tăng đáng kể của bụi PM2.5, đặc biệt trong mùa đông và mùa khô.

1.1. Nguồn gốc và tác động của bụi PM2.5

Bụi PM2.5 có thể phát sinh từ các nguồn sơ cấp như khí thải công nghiệp, giao thông, và đốt sinh khối, hoặc từ các nguồn thứ cấp như phản ứng hóa học trong khí quyển. Các thành phần hóa học của bụi PM2.5 bao gồm cation, anion, kim loại, và hợp chất hữu cơ. Đốt sinh khối, đặc biệt là đốt rơm rạ sau thu hoạch, được xác định là một trong những nguồn chính gây gia tăng nồng độ bụi PM2.5 tại Hà Nội. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, bụi PM2.5 không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn góp phần vào biến đổi khí hậu và suy giảm chất lượng không khí.

1.2. Hiện trạng ô nhiễm bụi PM2.5 tại Hà Nội

Theo dữ liệu từ vệ tinh và các trạm quan trắc, Hà Nội liên tục ghi nhận nồng độ bụi PM2.5 vượt quá tiêu chuẩn của WHO. Các khu vực đô thị và giao thông như Minh Khai và Phạm Văn Đồng có nồng độ bụi cao hơn so với các khu dân cư. Đốt sinh khối, đặc biệt là đốt rơm rạ và cháy rừng, được xác định là nguyên nhân chính gây gia tăng bụi PM2.5 trong mùa khô. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, các phương tiện giao thông và hoạt động công nghiệp cũng đóng góp đáng kể vào tình trạng ô nhiễm không khí tại Hà Nội.

II. Ảnh hưởng của đốt sinh khối đến bụi PM2

Đốt sinh khối là một trong những hoạt động chính gây gia tăng nồng độ bụi PM2.5 tại Hà Nội. Các nghiên cứu sử dụng dữ liệu vệ tinh từ NASA và NOAA đã chỉ ra mối liên hệ mật thiết giữa hoạt động đốt rơm rạ, cháy rừng và sự gia tăng bụi PM2.5. Đốt sinh khối không chỉ phát thải trực tiếp bụi PM2.5 mà còn tạo ra các hợp chất hữu cơ và carbon đen, góp phần vào ô nhiễm không khí và biến đổi khí hậu. Nghiên cứu cũng sử dụng các mô hình như HYSPLIT và PSCF để xác định nguồn gốc và đường di chuyển của bụi PM2.5 từ các khu vực đốt sinh khối đến Hà Nội.

2.1. Đốt rơm rạ và phát thải bụi PM2.5

Đốt rơm rạ sau thu hoạch là một thực trạng phổ biến tại các vùng nông thôn xung quanh Hà Nội. Hoạt động này phát thải một lượng lớn bụi PM2.5 và các chất ô nhiễm khác vào khí quyển. Nghiên cứu sử dụng dữ liệu vệ tinh từ MODIS và MERRA-2 đã chỉ ra rằng, các đám cháy rơm rạ thường xảy ra vào mùa thu hoạch, góp phần đáng kể vào sự gia tăng nồng độ bụi PM2.5 tại Hà Nội. Các mô hình HYSPLIT và PSCF cũng được sử dụng để xác định nguồn gốc và đường di chuyển của bụi PM2.5 từ các khu vực đốt rơm rạ đến thành phố.

2.2. Cháy rừng và carbon đen

Cháy rừng là một nguồn phát thải bụi PM2.5 quan trọng, đặc biệt trong mùa khô. Các dữ liệu từ vệ tinh cho thấy, các đám cháy rừng tại các khu vực lân cận Hà Nội đã góp phần gia tăng nồng độ bụi PM2.5 và carbon đen trong không khí. Carbon đen, một thành phần chính của bụi PM2.5, không chỉ gây ô nhiễm không khí mà còn góp phần vào biến đổi khí hậu bằng cách hấp thụ bức xạ mặt trời. Nghiên cứu cũng sử dụng các mô hình HYSPLIT và PSCF để xác định nguồn gốc và đường di chuyển của bụi PM2.5 từ các đám cháy rừng đến Hà Nội.

III. Phương pháp nghiên cứu và ứng dụng dữ liệu vệ tinh

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu vệ tinh từ NASA và NOAA để đánh giá ảnh hưởng của đốt sinh khối đến nồng độ bụi PM2.5 tại Hà Nội. Các dữ liệu từ vệ tinh MODIS và MERRA-2 được sử dụng để theo dõi các đám cháy rơm rạ và cháy rừng. Các mô hình HYSPLIT và PSCF được áp dụng để xác định nguồn gốc và đường di chuyển của bụi PM2.5. Nghiên cứu cũng sử dụng phần mềm ArcGIS để phân tích và hiển thị dữ liệu dưới dạng bản đồ ô nhiễm. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, đốt sinh khối là một trong những nguyên nhân chính gây gia tăng nồng độ bụi PM2.5 tại Hà Nội, đặc biệt trong mùa khô và mùa thu hoạch.

3.1. Sử dụng dữ liệu vệ tinh MODIS và MERRA 2

Dữ liệu vệ tinh từ MODIS và MERRA-2 được sử dụng để theo dõi các đám cháy rơm rạ và cháy rừng tại các khu vực xung quanh Hà Nội. Các dữ liệu này cung cấp thông tin về vị trí, thời gian và cường độ của các đám cháy, giúp xác định mối liên hệ giữa đốt sinh khối và sự gia tăng bụi PM2.5. Nghiên cứu cũng sử dụng các dữ liệu từ vệ tinh để theo dõi sự thay đổi nồng độ bụi PM2.5 theo thời gian và không gian.

3.2. Ứng dụng mô hình HYSPLIT và PSCF

Các mô hình HYSPLIT và PSCF được sử dụng để xác định nguồn gốc và đường di chuyển của bụi PM2.5 từ các khu vực đốt sinh khối đến Hà Nội. Mô hình HYSPLIT được sử dụng để mô phỏng sự di chuyển của các khối không khí, trong khi mô hình PSCF được sử dụng để xác định các khu vực có khả năng cao là nguồn phát thải bụi PM2.5. Các kết quả từ mô hình này giúp xác định các khu vực cần được quản lý và kiểm soát để giảm thiểu ô nhiễm không khí.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm không khí, đặc biệt là bụi mịn PM2.5, đang trở thành vấn đề môi trường nghiêm trọng tại Việt Nam và nhiều quốc gia đang phát triển khác. Tại Hà Nội, nồng độ PM2.5 trung bình năm 2019 đạt khoảng 42,8 µg/m³, gần gấp đôi giới hạn cho phép theo Quy chuẩn Việt Nam (25 µg/m³) và vượt xa khuyến cáo của Tổ chức Y tế Thế giới (10 µg/m³). Bụi PM2.5 có kích thước nhỏ hơn 2,5 micromet, có khả năng xâm nhập sâu vào hệ hô hấp, gây ra nhiều bệnh lý nghiêm trọng như viêm phổi, nhồi máu cơ tim và suy giảm miễn dịch. Một trong những nguồn phát thải bụi PM2.5 quan trọng tại Hà Nội là hoạt động đốt sinh khối, bao gồm đốt rơm rạ sau thu hoạch và cháy rừng từ các vùng lân cận.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng của việc đốt sinh khối đến nồng độ bụi PM2.5 tại Hà Nội trong năm 2019, thông qua việc sử dụng dữ liệu vệ tinh kết hợp với các mô hình quỹ đạo khí quyển và phân tích nguồn phát thải. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào thành phố Hà Nội và các vùng phụ cận, với dữ liệu thu thập từ trạm quan trắc Đại sứ quán Mỹ, vệ tinh NASA và các mô hình phân tích như HYSPLIT và PSCF. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho các chính sách kiểm soát ô nhiễm không khí, góp phần cải thiện sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững đô thị.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết ô nhiễm không khí và bụi PM2.5: Bụi PM2.5 là các hạt có kích thước nhỏ, có thể tồn tại lâu trong khí quyển và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người. Nguồn phát thải bao gồm nguồn sơ cấp (phát thải trực tiếp) và nguồn thứ cấp (hình thành từ các phản ứng hóa học trong không khí).

• Mô hình HYSPLIT (Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectories): Mô hình quỹ đạo khí quyển dùng để truy xuất nguồn gốc và hướng di chuyển của các khối khí mang theo chất ô nhiễm, giúp xác định nguồn phát thải bụi PM2.5 đến Hà Nội.

• Mô hình PSCF (Potential Source Contribution Function): Mô hình xác định các khu vực nguồn phát thải có khả năng đóng góp lớn đến nồng độ ô nhiễm tại điểm quan trắc, kết hợp với dữ liệu quỹ đạo từ HYSPLIT.

Các khái niệm chính bao gồm: bụi PM2.5, đốt sinh khối, quỹ đạo khí quyển, phát thải sơ cấp và thứ cấp, chỉ số chất lượng không khí (AQI).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm:

• Dữ liệu nồng độ PM2.5 thu thập liên tục theo giờ từ trạm quan trắc Đại sứ quán Mỹ tại Hà Nội năm 2019.

• Dữ liệu cháy rừng và đốt sinh khối từ vệ tinh NASA (trang web FIRMS), dữ liệu carbon đen từ vệ tinh MERRA-2.

• Kiểm kê lượng phát thải PM2.5 từ đốt rơm rạ dựa trên diện tích trồng lúa và hệ số phát thải theo hướng dẫn IPCC.

Phương pháp phân tích:

• Sử dụng phần mềm R với gói OpenAir để xử lý và phân tích dữ liệu thời gian thực về nồng độ PM2.5.

• Mô hình HYSPLIT chạy ở chế độ truy xuất ngược 120 giờ để xác định nguồn gốc khối khí mang bụi đến Hà Nội, phân chia theo mùa.

• Mô hình PSCF kết hợp với bản đồ GIS (ArcGIS) để xác định các khu vực nguồn phát thải chính.

• Kiểm kê phát thải PM2.5 từ đốt rơm rạ tính toán theo công thức dựa trên diện tích, sản lượng rơm rạ và hệ số phát thải.

Thời gian nghiên cứu tập trung vào năm 2019, phân chia theo 4 mùa phù hợp với điều kiện khí tượng miền Bắc Việt Nam.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện trạng ô nhiễm PM2.5 tại Hà Nội năm 2019: Nồng độ trung bình PM2.5 là 42,8 µg/m³, giảm nhẹ khoảng 3,8% so với giai đoạn 2016-2020 nhưng vẫn vượt gần gấp đôi giới hạn cho phép. Nồng độ PM2.5 cao nhất vào mùa đông (tháng 11-2), thấp nhất vào mùa hè (tháng 5-7) do ảnh hưởng của điều kiện khí tượng như mưa và gió.

2. Ảnh hưởng của đốt rơm rạ đến phát thải PM2.5: Hà Nội có diện tích trồng lúa khoảng 81,1 nghìn ha với sản lượng gần 970 nghìn tấn năm 2019. Tỷ lệ đốt rơm rạ chiếm từ 51% đến 78,5% tùy vụ mùa, ước tính phát thải PM2.5 từ đốt rơm rạ khoảng 5.100 tấn, trong đó vụ Hè Thu chiếm 55,7%. Nồng độ PM2.5 tăng cao tương ứng với thời điểm đốt rơm rạ, đặc biệt tháng 9 cao hơn tháng 4.

3. Nguồn gốc ô nhiễm từ các khối khí vận chuyển: Mô hình HYSPLIT cho thấy khối khí mang bụi PM2.5 đến Hà Nội chủ yếu từ phía đông bắc vào mùa thu đông, bao gồm các khu vực công nghiệp và đô thị lớn của Trung Quốc. Mùa xuân hè, nguồn gốc bụi đến từ nhiều hướng hơn và ít ô nhiễm hơn.

4. Ảnh hưởng của cháy rừng và đốt sinh khối khác: Dữ liệu vệ tinh cho thấy các đám cháy rừng ở vùng lân cận và xa hơn cũng góp phần làm tăng nồng độ PM2.5 tại Hà Nội, đặc biệt trong các đợt cháy rừng lớn như tại Australia năm 2019 với nồng độ PM2.5 lên tới gần 400 µg/m³ tại Sydney.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của ô nhiễm PM2.5 tại Hà Nội là sự kết hợp giữa nguồn phát thải nội địa như giao thông, đốt rơm rạ và nguồn phát thải vận chuyển từ các khu vực lân cận. Việc đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng, do đặc thù canh tác nhỏ lẻ và khí hậu, tạo ra lượng lớn bụi mịn và khí độc hại, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng không khí. Mô hình HYSPLIT và PSCF cung cấp bằng chứng khoa học xác định nguồn gốc ô nhiễm, giúp phân biệt giữa ô nhiễm nội địa và xuyên biên giới.

So với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả phù hợp với xu hướng chung về ảnh hưởng của đốt sinh khối đến ô nhiễm bụi mịn. Việc sử dụng dữ liệu vệ tinh kết hợp với mô hình quỹ đạo khí quyển và phân tích GIS giúp nâng cao độ chính xác và khả năng dự báo ô nhiễm, hỗ trợ quản lý môi trường hiệu quả hơn.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ xu hướng nồng độ PM2.5 theo tháng, bản đồ phân bố nguồn phát thải từ mô hình PSCF, và biểu đồ so sánh phát thải PM2.5 theo vụ mùa đốt rơm rạ.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường kiểm soát và hạn chế đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng: Áp dụng các biện pháp thu gom, xử lý rơm rạ hiệu quả, khuyến khích sử dụng công nghệ chế biến nông sản thân thiện môi trường. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, UBND các quận huyện. Thời gian: trong vòng 2 năm tới.

2. Phát triển hệ thống giám sát ô nhiễm không khí đa nguồn: Kết hợp dữ liệu vệ tinh, trạm quan trắc mặt đất và mô hình dự báo để theo dõi và cảnh báo sớm ô nhiễm PM2.5. Chủ thể thực hiện: Bộ Tài nguyên và Môi trường, Viện Công nghệ Môi trường. Thời gian: triển khai ngay trong năm 2024.

3. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng về tác hại của đốt sinh khối: Tổ chức các chiến dịch truyền thông, đào tạo kỹ thuật canh tác không đốt rơm rạ, khuyến khích áp dụng mô hình nông nghiệp bền vững. Chủ thể thực hiện: Sở Y tế, các tổ chức xã hội. Thời gian: liên tục hàng năm.

4. Xây dựng chính sách hỗ trợ nông dân và doanh nghiệp áp dụng công nghệ xanh: Cung cấp hỗ trợ tài chính, kỹ thuật cho các giải pháp thay thế đốt rơm rạ, phát triển năng lượng sinh khối sạch. Chủ thể thực hiện: Chính quyền địa phương, Bộ Khoa học và Công nghệ. Thời gian: trong 3 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà quản lý môi trường và chính sách công: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng và điều chỉnh các chính sách kiểm soát ô nhiễm không khí, đặc biệt liên quan đến đốt sinh khối và quản lý chất lượng không khí đô thị.

2. Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực kỹ thuật môi trường: Tham khảo phương pháp sử dụng dữ liệu vệ tinh kết hợp mô hình khí quyển để nghiên cứu ô nhiễm không khí, phát triển các nghiên cứu tiếp theo về nguồn phát thải và tác động sức khỏe.

3. Cơ quan giám sát và quản lý chất lượng không khí: Áp dụng mô hình HYSPLIT, PSCF và công nghệ GIS trong giám sát, dự báo và phân tích nguồn ô nhiễm, nâng cao hiệu quả quản lý môi trường.

4. Nông dân và doanh nghiệp nông nghiệp: Hiểu rõ tác động của việc đốt rơm rạ đến môi trường và sức khỏe, từ đó áp dụng các biện pháp canh tác thân thiện môi trường, giảm thiểu phát thải bụi mịn.

Câu hỏi thường gặp

1. Bụi PM2.5 là gì và tại sao nó nguy hiểm?
   Bụi PM2.5 là các hạt bụi có đường kính nhỏ hơn 2,5 micromet, có thể xâm nhập sâu vào phổi và máu, gây ra các bệnh về hô hấp, tim mạch và thậm chí tử vong. Ví dụ, nồng độ PM2.5 cao tại Hà Nội đã liên quan đến tăng tỷ lệ nhập viện do viêm phổi.

2. Việc đốt rơm rạ ảnh hưởng thế nào đến ô nhiễm không khí?
   Đốt rơm rạ phát thải lượng lớn bụi mịn và khí độc hại như carbon đen, CO, NO2, làm tăng nồng độ PM2.5 trong không khí, đặc biệt vào các mùa vụ thu hoạch. Nghiên cứu ước tính phát thải PM2.5 từ đốt rơm rạ tại Hà Nội năm 2019 khoảng 5.100 tấn.

3. Dữ liệu vệ tinh có thể giúp gì trong giám sát ô nhiễm không khí?
   Dữ liệu vệ tinh cung cấp thông tin về phân bố không gian và thời gian của các chất ô nhiễm, giúp xác định nguồn phát thải và xu hướng ô nhiễm trên diện rộng, bổ sung cho dữ liệu quan trắc mặt đất hạn chế về không gian.

4. Mô hình HYSPLIT và PSCF được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   HYSPLIT mô phỏng quỹ đạo vận chuyển khối khí mang ô nhiễm, PSCF xác định các khu vực nguồn phát thải có khả năng đóng góp lớn đến nồng độ ô nhiễm tại điểm quan trắc. Kết hợp hai mô hình giúp xác định chính xác nguồn gốc ô nhiễm.

5. Làm thế nào để giảm thiểu ô nhiễm PM2.5 do đốt sinh khối?
   Có thể áp dụng các biện pháp như thu gom và xử lý rơm rạ thay vì đốt, sử dụng công nghệ sinh khối sạch, tăng cường giám sát và tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng về tác hại của đốt sinh khối.

Kết luận

• Nồng độ bụi PM2.5 tại Hà Nội năm 2019 trung bình là 42,8 µg/m³, vượt gần gấp đôi giới hạn cho phép, với mức cao nhất vào mùa đông.
• Đốt rơm rạ đóng góp khoảng 5.100 tấn PM2.5 hàng năm, chiếm hơn 50% lượng phát thải từ sinh khối tại Hà Nội.
• Mô hình HYSPLIT và PSCF xác định nguồn ô nhiễm chính đến từ phía đông bắc và các khu vực lân cận, bao gồm cả nguồn nội địa và xuyên biên giới.
• Việc sử dụng dữ liệu vệ tinh kết hợp mô hình khí quyển và GIS là công cụ hiệu quả trong giám sát và phân tích ô nhiễm không khí.
• Cần triển khai các giải pháp kiểm soát đốt sinh khối, nâng cao nhận thức cộng đồng và phát triển hệ thống giám sát đa nguồn để cải thiện chất lượng không khí.

Hành động tiếp theo: Khuyến nghị các cơ quan chức năng áp dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách kiểm soát ô nhiễm, đồng thời thúc đẩy nghiên cứu mở rộng về tác động sức khỏe và các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm PM2.5. Độc giả và nhà quản lý được mời tham khảo chi tiết luận văn để áp dụng hiệu quả trong thực tiễn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, vấn đề ô nhiễm không khí đặc biệt là bụi mịn PM2.5 đang trở thành vấn đề môi trường lớn ở Việt Nam và các nước đang phát triển khác như Ấn Độ, Trung Quốc. Chỉ số về chất lượng không khí tại Việt Nam AQI (Air Quality Index) được công bố bởi Bộ tài nguyên và môi trường, ngoài ra còn có Đại sứ quán Mỹ tại Việt Nam, Pam air và tổ chức Airvisual. Người dân có thể truy cập vào các trang web để biết chất lượng không khí nơi mình đang sinh sống. Qua đó cho thấy vấn đề ô nhiễm không khí đặc biệt là bụi ngày càng được cả xã hội và các nhà quản lý quan tâm.

Bụi mịn có đường kích nhỏ hơn 2.5) trong không khí ngày càng thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học và cơ quan quản lý.5 gây giảm tầm nhìn và đã được chứng minh là nguyên nhân gây ra một số bệnh liên quan hệ hô hấp, Alzheimer [1], tiểu đường tuýp 2 [2] và các bệnh liên quan đến phổi [3, 4]. Nguồn gốc của bụi PM2.5 có thể được phát sinh từ phát thải trực tiếp hoặc sinh ra do ô nhiễm thứ cấp. Thành phần hóa học trong bụi PM2.5 gồm các cation, anion, kim loại, hợp chất hữu cơ…. Trong số đó, bụi do đốt sinh khối như rơm rạ sau thu hoạch, củi và rơm rạ dùng làm chất đốt phục vụ nấu ăn ở vùng nông thôn và cháy rừng đã được chứng minh là đóng góp quan trọng làm tăng nồng độ bụi mịn trong không khí [5-7].

Năm 2019 khi Hà Nội chưa phải chịu ảnh hưởng của đại dịch COVID-19 xuất hiện tới 12 lần hiện tượng sương mù quang hoá thể hiện bởi sự ô nhiễm không khí nặng nề. Nồng độ bụi mịn trong năm 2019 tại Hà Nội luôn đứng trong top những thành phố cao nhất trên thế giới [8]. Pamair hay tổ chức Air Visual đã cảnh báo chỉ số AQI trực tuyến trên các nền tảng như ứng dụng di động và website một số ngày đặt mức nguy hại > 300. Các nghiên cứu về bụi PM2.5 ở Việt Nam tập trung vào nồng độ trong không khí, đặc tính thành phần hóa học của bụi, nguyên nhân và nguồn gốc phát thải.

Nghiên cứu về đóng góp làm tăng nồng độ bụi do đốt sinh khối đặc biệt là đốt rơm rạ và kiểm kê nguồn phát thải dựa trên số liệu vệ tinh đã được nhóm PGS Hoàng Anh Lê công bố [5, 9]. Tuy nhiên, một số dữ liệu cần đề cập đến khi đánh giá ảnh hưởng do đốt sinh khối làm gia tăng nồng độ bụi mịn PM2.5 như cháy rừng, nồng độ carbon đen trong không khí. Ứng dụng các mô hình nguồn tiếp nhận để đánh giá nguồn phát thải là cần thiết trong nghiên cứu về ô nhiễm bụi. Trong những năm gần đây các vệ tinh được phóng lên vũ trụ 2 nhằm quan trắc môi trường và giám sát sự biến đổi nồng độ các chất ô nhiễm trong đó phải kể đến như NASA hay NOAA của Mỹ.

Các dữ liệu này được công bố một phần giúp các nhà khoa học trên thế giới có cơ sở dữ liệu để nghiên cứu về chất lượng không khí trên phạm vi toàn cầu, vì vấn đề ô nhiễm không khí không thể giải quyết được trong phạm vi một địa phương hay một quốc gia. Chính vì vậy, nghiên cứu “Sử dụng dữ liệu vệ tinh để đánh giá ảnh hưởng của việc đốt sinh khối đến nồng độ bụi PM2.5 ở Hà Nội” được thực hiện với nội dung nghiên cứu chính như sau: + Xác định hiện trạng, phân bố theo thời gian và mùa ô nhiễm bụi mịn PM 2.5 tại Hà nội năm 2019. + Xác định sự ảnh hưởng của quá trình đốt sinh khối làm gia tăng nồng độ bụi mịn PM2.5 thông qua dữ liệu cháy rừng, đốt rơm rạ, carbon đen. + Sử dụng nguồn tiếp nhận PSCF và Hysplit xác định nguồn gốc gây ô nhiễm bụi cho Hà Nội.

Để có được các kết quả trong quá trình nghiên cứu đề tài này đã thu thập các nguồn dữ liệu đáng tin cậy và vận dụng các ứng dụng cụ thể để tính toán, mô phỏng theo dạng bản đồ ô nhiễm nhằm có cái nhìn khách quan hơn về bụi PM2. TỔNG QUAN VỀ BỤI PM2.5 VÀ Ô NHIỄM BỤI PM2.5 TẠI HÀ NỘI 1.5 “Bụi lơ lửng” (PM) là hỗn hợp các hạt rắn và lỏng có kích thước rất nhỏ lơ lửng trong không khí. Có 2 loại kích cỡ của PM trong môi trường không khí xung quanh hiện đang được nghiên cứu nhiều là PM10 (bụi có đường kính động học nhỏ hơn hoặc bằng 10 μm) và PM2.5 nhỏ hơn (gọi là bụi mịn) và nằm trong tập hợp con của PM 10, có thể lưu lại trong không khí trong thời gian dài và bay xa hàng trăm km. Các hạt thô, hoặc các phần tử của PM10 lớn hơn 2,5μm, không tồn tại trong không khí lâu và ảnh hưởng của chúng thường bị hạn chế bởi chúng có xu hướng lắng xuống bề mặt xuôi theo chiều gió từ các nguồn phát thải.

Các hạt thô lớn hơn không bay được dễ dàng qua khu vực đô thị hoặc các khu vực rộng vì chúng quá lớn để lơ lửng trong không khí và có xu hướng bị loại bỏ dễ dàng khi tiếp xúc với bề mặt. Nói tóm lại, khi kích thước hạt tăng, lượng thời gian các hạt tồn tại trong không khí giảm. Bụi trong không khí có thể được chia theo nguồn phát sinh gồm (1) nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo hoặc (2) nguồn sơ cấp và nguồn thứ cấp.5 có thể phát thải trực tiếp vào trong môi trường không khí (được gọi là bụi PM sơ cấp) hoặc được hình thành từ các dạng hỗn hợp khí của ôxit sunfua (SO 42-), ôxít nitơ (NO3-), amoni (NH4+) và các hợp chất hữu cơ bay hơi không chứa metan (NHVOC) (được gọi là bụi PM thứ cấp). Cả hai loại này đều có thể được hình thành từ nguồn tự nhiên và do con người.

(Norhayati Mohd Tahir et al.1 So sánh các loại bụi mịn 1.2 Ô NHIỄM BỤI PM2.5 TẠI HÀ NỘI Trước đây, khi nói đến ô nhiễm không khí, chúng ta chỉ thường nghĩ đến các quốc gia đang phát triển và có dân số đông như Trung Quốc, Ấn Độ… Thế nhưng, hiện nay, những quốc gia phát triển, nhất là tại các khu đô thị lớn đều là nạn nhân của ô nhiễm không khí.Theo dữ liệu mới nhất của WHO, 97% thành phố ở các nước có thu nhập thấp và thu nhập trung bình với hơn 100.000 dân không đáp ứng các tiêu chuẩn về không khí của WHO. Với các nước có thu nhập cao, tỷ lệ giảm xuống 49%.Theo Tổ chức Giám sát chất lượng không khí AirVisual và Tổ chức Hòa bình xanh (Greenpeace) vào năm 2018, Gurugram là thành phố có mức độ ô nhiễm nặng nhất thế giới. Tổng cộng 18 trong số 20 thành phố ô nhiễm nhất trên thế giới thuộc về các nước Nam Á. Châu Âu không phải ngoại lệ.

Năm 2017, Bulgaria là nước thành viên đầu tiên của Liên minh châu Âu (EU) bị tòa án châu Âu kết tội không tuân thủ các quy định về đảm bảo chất lượng không khí. Mặc dù nhận thức về môi trường sống và ô nhiễm không khí ngày càng được cải thiện tại các đô thị lớn, tình hình vẫn ngày càng trầm trọng hơn khi 2/3 thế giới đang phải hứng chịu nạn ô nhiễm khủng khiếp với chỉ số bụi mịn PM2.5 cao trên mức 35µg/m3 khí, chủ yếu tại Châu Á, Trung Đông và Châu Phi. Nguyên nhân là do 5 dân số những khu vực này tăng quá nhanh, khiến các nỗ lực giảm thiểu ô nhiễm không khí chưa đạt hiệu quả. Các nguồn phổ biến nhất do con người tạo ra bao gồm động cơ chạy bằng nhiên liệu hóa thạch, sản xuất điện, hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và đốt sinh khối.

Nguồn phát sinh bụi PM2.5 có thể sinh ra từ khí thải trực tiếp hoặc sinh ra từ ô nhiễm thứ cấp. Thành phần hóa học trong bụi PM2.5 bao gồm cation, anion, kim loại và các hợp chất hữu cơ,. Trong đó, bụi đốt sinh khối như rơm, rạ sau thu hoạch, củi, rơm rạ dùng làm nhiên liệu đun nấu ở các vùng nông thôn, rừng các đám cháy đã được chứng minh là góp phần quan trọng làm tăng nồng độ bụi mịn trong không khí. Trong báo cáo thường niên năm 2018, Viện Health Effects Institute (HEI) ghi nhận, hơn 95% dân số thế giới đang phải hít thở bầu không khí ô nhiễm, trên 60% phải sống ở những khu vực không đáp ứng được tiêu chuẩn cơ bản nhất của WHO.

Theo đó, ô nhiễm môi trường không khí gây tử vong cao. Riêng Trung Quốc và Ấn Độ đã chiếm tới 50% số ca tử vong do ô nhiễm không khí toàn cầu. Trong năm 2016, Trung Quốc có 1,1 triệu người chết vì ô nhiễm không [10] Theo một nghiên cứu gần đây đăng tải trên tạp chí Lancet Planetary Health, 86% cư dân tại các thành phố trên khắp thế giới, tương đương khoảng 2,5 tỷ người, đang hít thở không khí chứa nồng độ bụi mịn PM2.5 cao hơn mức khuyến cáo độc hại của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) [11]. Bụi mịn PM2.5 thường được tạo ra từ hoạt động đốt cháy nhiên liệu.

Với kích thước nhỏ hơn sợi tóc người từ 20 đến 30 lần, các hạt bụi mịn PM2.5 có thể thâm nhập sâu vào máu, gây ra các bệnh về phổi, mạch máu và tim. Bụi siêu mịn 2.5 ảnh hưởng trực tiếp tới tất cả mọi người. Trong đó, bụi mịn ảnh hưởng nghiêm trọng tới những người lớn tuổi và trẻ em. Do hệ miễn dịch chưa phát triển đầy đủ, trẻ em chịu tác động nhiều nhất của ô nhiễm không khí.

Cùng một nồng độ khí ô nhiễm hít phải, lượng chất trực tiếp đi vào cơ thể trẻ em có thể cao gấp 2 lần người lớn. Gây dị ứng: Ở mức độ nhẹ nhất, bụi PM2.5 mang theo vi khuẩn bám vào bề mặt của cơ thể. Gây cảm giác ngứa ngáy, khó chịu, dị ứng. Một số trường hợp nặng hơn sẽ gây đau mắt, viêm mũi, các bệnh về tai mũi họng.

Theo thống kê của Bộ Y tế, hiện nay ô nhiễm không khí chính là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến các bệnh 6 về tai, mũi, họng.5 gây suy giảm hệ miễn dịch: Bụi PM2.5 có thể hấp thụ chất độc, đồng thời mang theo vi khuẩn và virus ngoài môi trường. Theo đó, khi xâm nhập vào cơ thể chúng lại thải độc tố ngấm vào cơ thể làm suy giảm hệ miễn dịch. Gây viêm phổi, tắc nghẽn phổi mãn tính: Bụi PM2.5 có xâm nhập vào cơ thể người thông qua hoạt động hít thở. Sau đó, chúng theo đường dẫn khí, bám và tích tụ vào khí quản và bề mặt phổi.

Theo thời gian, lượng bụi này tích tụ càng nhiều, gây ảnh hưởng càng lớn tới phổi.