Luận văn thạc sĩ quản lý môi trường áp dụng công cụ mô hình đánh giá ảnh hưởng do hoạt động của sân bay tân sơn nhất đến chất lượng không khí khu vực xung quanh

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu quản lý môi trường áp dụng công cụ mô hình đánh giá ảnh hưởng do hoạt động của sân bay tân sơn nhất, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất

• Tác giả: Nguyễn Quỳnh Như
• Người hướng dẫn: TS. Lê Hoàng Nghiêm
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Quản lý môi trường
• Đề tài: Áp dụng công cụ mô hình đánh giá ảnh hưởng do hoạt động của sân bay Tân Sơn Nhất đến chất lượng không khí khu vực xung quanh
• Loại tài liệu: khóa luận thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 1.2. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI
• 1.3. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
• 1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.7. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ TỪ SÂN BAY
• 2.1.1. Các chất ô nhiễm không khí phát sinh từ sân bay
• 2.1.2. Các nguồn gây ô nhiễm
• 2.1.2.1. Khói thải máy bay
• 2.1.2.2. Khí thải phát sinh từ dịch vụ mặt đất
• 2.1.2.3. Các nguồn gây ô nhiễm từ cơ sở hạ tầng sân bay
• 2.1.2.4. Các phương tiện giao thông
• 2.2. TỔNG QUAN VỀ CẢNG HÀNG KHÔNG TÂN SƠN NHẤT
• 2.2.1. Vị trí địa lý
• 2.2.2. Cơ sở hạ tầng
• 2.2.2.1. Hệ thống đường cất hạ cánh
• 2.2.2.2. Hệ thống đường lăn
• 2.2.2.3. Hệ thống sân đậu
• 2.2.2.4. Hệ thống mương thoát nước
• 2.2.2.5. Hệ thống nhà ga
• 2.2.2.6. Sân đậu xe
• 2.2.2.7. Phương tiện hỗ trợ dẫn đường và quan trắc khí tượng
• 2.2.2.8. Nguồn cung cấp điện và lượng điện sử dụng
• 2.2.2.9. Nguồn cung cấp nước và lượng nước sử dụng
• 2.2.2.10. Trang thiết bị phục vụ hành khách và xử lý hàng hóa
• 2.2.3. Hoạt động vận tải
• 2.2.4. Các hãng hàng không đang hoạt động
• 2.3. HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ TẠI KHU VỰC CẢNG HÀNG KHÔNG TÂN SƠN NHẤT
• 2.3.1. Hiện trạng chất lượng không khí khu vực Cảng hàng không Tân Sơn Nhất
• 2.3.2. Hiện trạng tiếng ồn khu vực Cảng hàng không Tân Sơn Nhất
• 2.4. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH HÓA MÔI TRƯỜNG
• 2.4.1. Các thuật ngữ sử dụng cho mô hình hóa môi trường
• 2.4.2. Các bước thiết lập và phát triển mô hình
• 2.4.3. Mô hình tính toán ô nhiễm không khí
• 2.4.3.1. Những khái niệm cơ bản
• 2.5. MÔ HÌNH AERMOD
• 2.5.1. Tổng quan về mô hình AERMOD
• 2.5.2. Cơ sở tính toán của mô hình AERMOD
• 2.6. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
• 2.6.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 2.6.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU
• 3.2. TÍNH TOÁN KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
• 3.2.1. Thu thập các dữ liệu phát thải
• 3.2.1.1. Lịch bay của các hãng hàng không
• 3.2.1.2. Hệ số phát thải của động cơ máy bay
• 3.2.2. Xử lý số liệu phát thải
• 3.2.2.1. Động cơ chính máy bay (Aircraft engine)
• 3.2.2.2. Động cơ phụ của máy bay (APU)
• 3.2.3. Thu thập các dữ liệu khí tượng
• 3.2.4. Xử lý số liệu khí tượng
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. THÔNG SỐ ĐẦU VÀO CỦA MÔ HÌNH
• 4.1.1. Dữ liệu phát thải
• 4.1.2. Dữ liệu khí tượng
• 4.1.3. Các điểm nhạy cảm (Sensitive receptors)
• 4.2. MÔ TẢ QUÁ TRÌNH CHẠY MÔ HÌNH
• 4.3. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN MÔ HÌNH
• 4.4. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN MÔ HÌNH
• 5. CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU ẢNH HƯỞNG DO HOẠT ĐỘNG CỦA SÂN BAY TÂN SƠN NHẤT
• 5.1. BIỆN PHÁP QUẢN LÝ
• 5.1.1. Quản lý việc khai thác máy bay
• 5.1.1.1. Thực hiện đúng quy trình khai thác máy bay
• 5.1.1.2. Mua, thuê máy bay đạt tiêu chuẩn về khí phát thải
• 5.1.2. Quản lý hành trình bay
• 5.1.3. Quản lý các phương tiện hoạt động trên mặt đất
• 5.1.4. Chương trình quản lý và giám sát môi trường
• 5.1.5. Quản lý quy hoạch các Cảng hàng không
• 5.2. BIỆN PHÁP KỸ THUẬT
• 5.2.1. Lắp đặt hệ thống cấp nguồn điện cho máy bay ở mặt đất (GPU)
• 5.2.2. Lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu ngầm
• 5.2.3. Sử dụng các loại xe ô tô, các trạm cấp nhiên liệu thân thiện môi trường
• 5.2.4. Trồng cây xanh
• 5.2.5. Lắp đặt hệ thống làm lạnh và hệ thống sưởi trung tâm
• 5.2.6. Lắp đặt hệ thống năng lượng kết hợp
• 5.2.7. Lắp đặt hệ thống Pin mặt trời
• 5.2.8. Lắp đặt hệ thống phát điện bằng sức gió
• 5.2.9. Cải tiến việc tẩy rửa động cơ
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Luận văn tập trung vào đánh giá ảnh hưởng của Sân bay Tân Sơn Nhất đến chất lượng không khí khu vực xung quanh. Nghiên cứu sử dụng mô hình AERMOD để phân tích sự phát tán các chất ô nhiễm như SO2, CO, HC, NOx và bụi PM10 từ hoạt động của máy bay. Mục tiêu chính là đề xuất các biện pháp kiểm soát và giảm thiểu ô nhiễm không khí tại khu vực sân bay và dân cư lân cận.

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Sự phát triển của ngành hàng không mang lại nhiều lợi ích kinh tế, nhưng cũng gây ra tác động tiêu cực đến môi trường, đặc biệt là ô nhiễm không khí. Sân bay Tân Sơn Nhất, một trong những sân bay quốc tế lớn nhất Việt Nam, có lượng máy bay hoạt động cao, dẫn đến phát thải khí ô nhiễm đáng kể. Việc đánh giá ảnh hưởng này là cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

1.2 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng mô hình AERMOD để mô phỏng sự phát tán các chất ô nhiễm. Dữ liệu đầu vào bao gồm lịch trình bay, loại máy bay, hệ số phát thải và dữ liệu khí tượng năm 2009. Kết quả mô hình được phân tích để đánh giá mức độ ô nhiễm và đề xuất các giải pháp cải thiện.

II. Tổng quan về ô nhiễm không khí từ sân bay

Hoạt động của sân bay gây ra nhiều nguồn ô nhiễm không khí, bao gồm khí thải từ động cơ máy bay, phương tiện giao thông mặt đất và các hoạt động hỗ trợ khác. Sân bay Tân Sơn Nhất là một trong những nguồn phát thải lớn tại TP.HCM, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng không khí khu vực xung quanh.

2.1 Các chất ô nhiễm chính

Các chất ô nhiễm chính từ sân bay bao gồm NOx, SO2, CO, HC và bụi PM10. NOx là chất ô nhiễm chủ yếu, có nồng độ cao nhất trong khu vực nghiên cứu. Các chất khác như SO2, CO và HC có nồng độ thấp hơn nhưng vẫn cần được kiểm soát.

2.2 Hiện trạng môi trường không khí

Kết quả nghiên cứu cho thấy chất lượng không khí tại khu vực Sân bay Tân Sơn Nhất bị ảnh hưởng đáng kể bởi hoạt động của máy bay. Nồng độ NOx vượt quá giới hạn cho phép, trong khi các chất khác vẫn nằm trong ngưỡng an toàn.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng mô hình AERMOD để tính toán sự phát tán các chất ô nhiễm. Dữ liệu đầu vào bao gồm lịch trình bay, hệ số phát thải và dữ liệu khí tượng. Kết quả mô hình được phân tích để đánh giá mức độ ô nhiễm và đề xuất các giải pháp cải thiện.

3.1 Thu thập dữ liệu

Dữ liệu về lịch trình bay, loại máy bay và hệ số phát thải được thu thập từ các hãng hàng không. Dữ liệu khí tượng được lấy từ trạm khí tượng Tân Sơn Hòa năm 2009.

3.2 Mô hình AERMOD

Mô hình AERMOD được sử dụng để mô phỏng sự phát tán các chất ô nhiễm. Kết quả mô hình cho thấy nồng độ NOx cao nhất, trong khi các chất khác như SO2, CO và HC có nồng độ thấp hơn.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng chất lượng không khí tại khu vực Sân bay Tân Sơn Nhất bị ảnh hưởng đáng kể bởi hoạt động của máy bay. Nồng độ NOx vượt quá giới hạn cho phép, trong khi các chất khác vẫn nằm trong ngưỡng an toàn.

4.1 Đánh giá kết quả

Nồng độ NOx cao nhất tại khu vực sân bay, đặc biệt là trong giờ cao điểm. Các chất khác như SO2, CO và HC có nồng độ thấp hơn, nhưng vẫn cần được kiểm soát để đảm bảo chất lượng không khí.

4.2 Đề xuất giải pháp

Nghiên cứu đề xuất các biện pháp quản lý và kỹ thuật để giảm thiểu ô nhiễm không khí, bao gồm quản lý hành trình bay, sử dụng máy bay tiết kiệm nhiên liệu và lắp đặt hệ thống xử lý khí thải.

V. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã đánh giá ảnh hưởng của Sân bay Tân Sơn Nhất đến chất lượng không khí khu vực xung quanh. Kết quả cho thấy NOx là chất ô nhiễm chủ yếu, cần được kiểm soát chặt chẽ. Các giải pháp đề xuất có thể áp dụng để cải thiện môi trường không khí tại khu vực sân bay và dân cư lân cận.

5.1 Kết luận

Hoạt động của Sân bay Tân Sơn Nhất gây ra ô nhiễm không khí đáng kể, đặc biệt là NOx. Các chất khác như SO2, CO và HC có nồng độ thấp hơn, nhưng vẫn cần được kiểm soát.

5.2 Kiến nghị

Cần áp dụng các biện pháp quản lý và kỹ thuật để giảm thiểu ô nhiễm không khí, bao gồm quản lý hành trình bay, sử dụng máy bay tiết kiệm nhiên liệu và lắp đặt hệ thống xử lý khí thải.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành hàng không dân dụng đóng vai trò huyết mạch trong mạng lưới giao thông toàn cầu nhưng đồng thời cũng là nguồn phát sinh ô nhiễm không khí cục bộ và khí nhà kính đáng kể. Theo ước tính từ Ủy ban Liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu, ngành hàng không sẽ đóng góp khoảng 4% tổng lượng khí carbon dioxide nhân tạo và làm gia tăng 13% nồng độ ozone tập trung vào năm 2050. Tại Việt Nam, Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất giữ vị thế đầu mối giao thông lớn nhất khu vực phía Nam với diện tích 850 ha, tiếp nhận trung bình 400 chuyến bay mỗi ngày và phục vụ khoảng 15 triệu lượt hành khách thông qua vào năm 2010 (chiếm 55% tổng dung lượng vận tải hành khách toàn quốc).

Sự gia tăng liên tục của tần suất bay và mật độ phương tiện mặt đất trong không gian đô thị đông đúc của Thành phố Hồ Chí Minh đặt ra thách thức nghiêm trọng về quản lý chất lượng môi trường không khí. Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là áp dụng công cụ mô hình hóa khuếch tán khí tiên tiến nhằm định lượng và dự báo mức độ lan truyền các chất ô nhiễm chính gồm NOx, CO, SO2, HC và bụi PM10 phát sinh từ động cơ tàu bay trong bán kính lưới tính 5km x 5km quanh sân bay. Bằng việc tích hợp cơ sở dữ liệu bay thực tế và số liệu khí tượng năm 2009, luận văn tạo lập nền tảng khoa học định lượng đầu tiên tại Việt Nam để đánh giá tác động phát thải hàng không, cung cấp cơ sở tin cậy cho công tác quản lý quy hoạch môi trường đô thị.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng nền tảng lý thuyết lan truyền chất ô nhiễm trong khí quyển dựa trên mô hình vệt khói Gauss và lý thuyết tương đồng Monin - Obukhov về cấu trúc lớp biên khí quyển. Hệ thống mô hình tích hợp AERMOD do Cục Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ chuẩn hóa được lựa chọn làm công cụ tính toán chủ đạo. Hệ thống này bao gồm ba cấu phần tương hỗ: module xử lý khí tượng AERMET (tính toán các tham số nhiệt động, vận tốc ma sát và chiều cao xáo trộn), module địa hình AERMAP (xử lý tọa độ và tương tác địa hình phức hợp), cùng module lan truyền AERMOD tích hợp thuật toán PRIME nhằm mô phỏng bóng khí động quanh công trình kiến trúc.

Khung tính toán phát thải tuân thủ hướng dẫn kỹ thuật của Cục Hàng không Dân dụng Quốc tế đối với chu trình cất và hạ cánh dưới cao độ 1000m. Chu trình LTO bao gồm 4 chế độ vận hành đặc trưng: chế độ lăn bánh (Taxi/Idle), cất cánh (Take-off), lấy độ cao (Climb-out) và hạ cánh (Approach). Tải lượng phát thải được xác lập qua tích số giữa hệ số phát thải định mức của từng loại động cơ, thời gian hoạt động ở mỗi chế độ và lượng tiêu hao nhiên liệu thực tế.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thống kê và kiểm kê phát thải toàn diện trên cỡ mẫu 45 hãng hàng không nội địa và quốc tế hoạt động tại Tân Sơn Nhất, phân loại chi tiết theo từng chủng loại tàu bay thương mại từ cỡ nhỏ đến thân rộng (như Boeing 747-400, Airbus A330, A321, ATR72). Toàn bộ chuỗi dữ liệu khí tượng bề mặt và dữ liệu thám không cao không được thu thập liên tục 8.760 giờ trong năm 2009 từ trạm khí tượng Tân Sơn Hòa.

Phương pháp chọn mẫu quan trắc thực địa được thiết lập có chủ đích tại 10 vị trí không khí xung quanh và 14 điểm đo tiếng ồn đại diện cho cả khu vực bên trong hàng rào sân bay và các vùng dân cư tiếp giáp (như đường Trường Sơn, Quang Trung, Chế Lan Viên). Lý do lựa chọn mô hình AERMOD bắt nguồn từ khả năng xử lý đồng thời nhiều dạng nguồn thải (nguồn đường cho đường cất hạ cánh, nguồn thể tích cho đường lăn và sân đỗ) trong phạm vi khuếch tán dưới 50km với độ chính xác cao. Toàn bộ tiến trình nghiên cứu được thực hiện từ ngày 28 tháng 07 năm 2011 đến ngày 10 tháng 01 năm 2012.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích hiện trạng môi trường nền và mô phỏng khuếch tán chỉ ra các phát hiện cốt lõi:

• Hiện trạng chất lượng không khí nền: Số liệu quan trắc thực địa tháng 07/2009 ghi nhận nồng độ TSP (0,13 - 0,27 mg/m3), SO2 (0,013 - 0,097 mg/m3), NO2 (0,029 - 0,075 mg/m3) và CO (2,1 - 8,2 mg/m3) tại hầu hết các trạm nội bộ đều nằm trong giới hạn của QCVN 05:2009/BTNMT. Tuy nhiên, tại các trạm ranh giới dân cư giáp trục giao thông (KK9 và KK10), hàm lượng bụi PM10 đạt mức 0,18 - 0,28 mg/m3, vượt ngưỡng quy chuẩn cho phép từ 1,20 đến 1,33 lần.
• Đặc tính phát thải theo chế độ bay: Hoạt động ở chế độ cất cánh và lấy độ cao tiêu thụ nhiên liệu lớn nhất, tạo ra tải lượng phát thải NOx và SO2 cực đại. Ngược lại, chế độ lăn bánh (Taxi-in/out) khi động cơ vận hành ở mức công suất thấp là nguồn sinh ra hơn 70% tổng lượng phát thải hydrocarbon (HC) và khí carbon monoxide (CO) trong toàn chu trình LTO.
• Phạm vi ô nhiễm từ mô hình AERMOD: Kết quả chạy mô hình trên lưới tính 5km x 5km qua 12 tháng xác định NOx là thông số ô nhiễm đáng lưu tâm nhất. Nồng độ NOx cực đại trung bình 1 giờ và 24 giờ tập trung cục bộ dọc theo hai trục đường cất hạ cánh 07R/25L và 07L/25R, có xu hướng lan truyền ra khu vực dân cư lân cận thuộc quận Gò Vấp và Tân Bình theo hướng gió chủ đạo. Các chỉ tiêu CO, SO2 và PM10 do máy bay phát thải vẫn duy trì trong ngưỡng an toàn.

Thảo luận kết quả

Sự phân bố không gian của các dải nồng độ ô nhiễm chịu sự chi phối trực tiếp từ chế độ gió mùa tại Thành phố Hồ Chí Minh. Trong mùa khô (tháng 11 đến tháng 4 năm sau), gió hướng Đông Bắc chiếm ưu thế đẩy vệt khói thải về phía Tây Nam sân bay; ngược lại, gió mùa Tây Nam vào mùa mưa (tháng 5 đến tháng 10) chuyển hướng lan truyền chất ô nhiễm về phía Đông Bắc hướng sang khu vực quận Gò Vấp.

Dữ liệu mô phỏng được trực quan hóa qua hệ thống 60 bản đồ đường đồng mức nồng độ (isopleths) theo các mốc thời gian trung bình 1 giờ và 24 giờ, kết hợp 5 đồ thị biến thiên nồng độ cực đại qua các tháng. Khi so sánh với các nghiên cứu sân bay quốc tế như Schiphol (Hà Lan) hay Frankfurt (Đức), kết quả luận văn phản ánh quy luật tương đồng: khí thải từ động cơ máy bay đóng góp phần lớn tải lượng NOx cục bộ, trong khi ô nhiễm bụi tại vùng ven sân bay chủ yếu bị cộng hưởng bởi mật độ phương tiện giao thông đường bộ trên các tuyến đường tiếp cận.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả mô phỏng định lượng, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý đồng bộ:

• Lắp đặt hệ thống cấp điện mặt đất và điều hòa trung tâm: Trang bị đồng bộ hệ thống cấp điện mặt đất (Ground Power Unit - GPU) và hệ thống khí nén tại 44 bến đỗ máy bay trước năm 2015 nhằm cắt giảm 85% thời gian hoạt động của động cơ phụ (APU), giảm thiểu phát thải trực tiếp CO và HC tại sân đỗ. Chủ thể thực hiện: Tổng công ty Cảng hàng không miền Nam.
• Ngầm hóa hệ thống cấp nhiên liệu: Triển khai mạng lưới ống dẫn nhiên liệu ngầm (Hydrant System) thay thế hoàn toàn đội xe bồn tra nạp xăng dầu nội bộ, đặt mục tiêu giảm 60% lượng phát thải hydrocacbon bay hơi và triệt tiêu khí thải từ phương tiện cơ giới mặt đất trong giai đoạn 2013-2016. Chủ thể thực hiện: Đơn vị cung ứng nhiên liệu hàng không phối hợp ban quản lý cảng.
• Tối ưu hóa quy trình điều hành bay và khai thác mặt đất: Áp dụng phương thức lăn bánh bằng một động cơ (Single-engine taxiing) và rút ngắn thời gian chờ cất cánh trên đường lăn từ mức trung bình 15 phút xuống dưới 8 phút, giúp giảm khoảng 25% phát thải NOx trong quá trình mặt đất. Chủ thể thực hiện: Trung tâm Quản lý bay dân dụng và các hãng hàng không.
• Thiết lập vành đai xanh và trạm quan trắc tự động: Trồng các dải cây xanh cách ly có khả năng hấp phụ khí độc tại chu vi ranh giới 850 ha của sân bay, đồng thời lắp đặt 2 trạm quan trắc không khí tự động liên tục tại các điểm nhạy cảm phía quận Gò Vấp và Tân Bình trước năm 2014. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường Thành phố Hồ Chí Minh phối hợp Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Cơ quan quản lý và quy hoạch hàng không: Cục Hàng không Việt Nam và các Tổng công ty Cảng hàng không có thể khai thác phương pháp luận kiểm kê phát thải ICAO và kịch bản mô phỏng để lập báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM) cho các dự án mở rộng nhà ga hoặc quy hoạch sân bay mới.
• Kỹ sư và chuyên gia tư vấn môi trường: Cung cấp tài liệu thực hành chuẩn mực về quy trình thiết lập, liên kết và chạy các module AERMET, AERMAP, AERMOD trong mô hình hóa chất lượng không khí cho các nguồn thải giao thông phức hợp.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Môi trường: Nguồn tư liệu học thuật giá trị về phương pháp tích hợp dữ liệu khí tượng cao không, dữ liệu phát thải động cơ phản lực và công cụ GIS trong quản lý môi trường không khí đô thị.
• Chính quyền đô thị và cơ quan y tế dự phòng: Cung cấp số liệu dự báo nồng độ NOx và bụi trong bán kính 5km làm căn cứ xây dựng kế hoạch hành động bảo vệ sức khỏe cộng đồng dân cư sinh sống quanh các đầu mối giao thông trọng điểm.

Câu hỏi thường gặp

Khí thải máy bay trong chu trình LTO ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng không khí mặt đất?

Chu trình LTO diễn ra ở tầng đối lưu dưới cao độ 1000m, nơi không khí bị xáo trộn mạnh. Các hoạt động cất cánh, hạ cánh và lăn bánh phát thải trực tiếp NOx, CO, SO2, HC và bụi PM10 vào tầng mặt đất, tác động trực tiếp đến sức khỏe của cư dân đô thị sống quanh khu vực sân bay.

Tại sao mô hình AERMOD được lựa chọn thay vì các mô hình khuếch tán khác?

AERMOD là mô hình được chuẩn hóa bởi EPA, có khả năng xử lý hiện tượng phân tán trong lớp biên khí quyển ổn định và đối lưu. Mô hình tính toán linh hoạt cho địa hình bằng phẳng lẫn phức tạp, xử lý được cả nguồn đường cất hạ cánh và nguồn thể tích sân đỗ trong phạm vi 50km.

Thông số ô nhiễm nào từ hoạt động của sân bay Tân Sơn Nhất cần kiểm soát chặt chẽ nhất?

Khí NOx là chất ô nhiễm trọng điểm cần ưu tiên kiểm soát. Khí này phát sinh cực đại ở chế độ cất cánh và lấy độ cao do động cơ vận hành ở công suất tối đa. Kết quả mô phỏng cho thấy nồng độ NOx có thời điểm tiệm cận ngưỡng tiêu chuẩn tại khu vực lân cận đường băng.

Dữ liệu khí tượng đầu vào ảnh hưởng ra sao đến độ chính xác của mô hình AERMOD?

Dữ liệu khí tượng từ trạm Tân Sơn Hòa với 8.760 giờ quan trắc bề mặt và dữ liệu thám không cung cấp các tham số quyết định như hướng gió, tốc độ gió, độ dốc nhiệt độ và chiều cao lớp hòa trộn, quyết định trực tiếp hướng lan truyền và mức độ pha loãng của vệt khói ô nhiễm.

Việc lắp đặt hệ thống điện mặt đất (GPU) mang lại lợi ích cụ thể gì?

Khi máy bay đậu tại bến, hệ thống GPU cung cấp điện năng thay thế cho động cơ phụ APU chạy bằng nhiên liệu phản lực. Giải pháp này giúp cắt giảm tới 85-90% thời gian chạy APU tại sân đỗ, từ đó giảm thiểu đáng kể phát thải CO, hydrocarbon và tiết kiệm chi phí nhiên liệu.

Kết luận

• Xây dựng hoàn chỉnh bộ cơ sở dữ liệu kiểm kê phát thải hàng không cho 45 hãng bay hoạt động tại Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất.
• Tiên phong ứng dụng thành công chuỗi mô hình AERMOD/AERMET/AERMAP để mô phỏng sự lan truyền 5 chất ô nhiễm chính trên lưới tính 5km x 5km.
• Đánh giá thực trạng ô nhiễm nền tại 10 vị trí không khí và 14 điểm đo tiếng ồn, chỉ ra sự vượt chuẩn của bụi PM10 tại khu dân cư giáp đường giao thông ngoại vi.
• Nhận diện NOx là khí ô nhiễm phát sinh lớn nhất trong chu trình cất hạ cánh cần các biện pháp giám sát đặc biệt.
• Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý có tính ứng dụng cao nhằm hướng tới mô hình phát triển sân bay xanh.

Nghiên cứu mở ra hướng phát triển mở rộng mô hình cho các cảng hàng không lớn khác trên toàn quốc như Nội Bài hay Đà Nẵng. Các cơ quan quản lý và chuyên gia quan tâm có thể khai thác toàn văn tài liệu để áp dụng phương pháp luận kiểm kê và mô hình hóa phát thải vào thực tiễn quản lý môi trường ngành giao thông vận tải.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Giới thiệu Trang 3 Chương 2 TỔNG QUAN GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm HVTH: Nguyễn Quỳnh Như Khóa luận tốt nghiệp 2. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ TỪ SÂN BAY 2. Các chất ô nhiễm không khí phát sinh từ sân bay Có nhiều loại chất ô nhiễm không khí phát sinh từ các hoạt động hàng không gây ra tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và môi trường.

Nhìn chung, các chất ô nhiễm được liệt kê dưới đây là các tác nhân gây ô nhiễm chủ yếu tại khu vực sân bay: − NOx, gồm NO2 và NO; − Hợp chất hữu cơ bay hơi (VOC), gồm các hydrocarbon khác methane (NHMCs); − CO; − Bụi (PM2,5 và PM10); − SOx. Ngoài ra, trong khói thải từ máy bay và các hoạt động mặt đất còn có sự hiện diện của một số khí độc hại (HAPs) với nồng độ nhỏ ở hai dạng khí và bụi như: 1,3-Butadiene, Acetaldehyde, Acrolein, Benzene, Diesel Particulate Matter, Formaldehyde, Chì, Naphthalene, Propionaldehyde, Toluene, Xylene. Các nguồn gây ô nhiễm Các khu nguồn ô nhiễm chủ yếu tại khu vực sân bay được chia thành các nhóm sau: − Khói thải máy bay; − Khí thải phát sinh từ các dịch vụ mặt đất − Các nguồn gây ô nhiễm từ cơ sở hạ tầng sân bay; − Các phương tiện giao thông. Khói thải máy bay Đây là nguồn gây ô nhiễm chủ yếu cho khu vực sân bay cũng như dân cư xung quanh.

Khói thải từ máy bay được phát sinh từ hai nguồn ô nhiễm chính là động cơ chính (aircraft engines) và động cơ phụ (auxiliary power units, gọi tắt là APU) của máy bay. Khói thải từ động cơ chính Khói thải sinh ra do đốt nhiên liệu bên trong động cơ máy bay. Lượng khí thải phát sinh phụ thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng, loại máy bay, loại động cơ, tải trọng động cơ và cao độ bay. Hoạt động của máy bay được chia thành hai quá trình chính (EEA 2000): − Chu trình cất/hạ cánh (Landing/Take-off cycle), gọi tắt là chu trình LTO, bao gồm các hoạt động diễn ra ở khu vực sân bay dưới độ cao 1000m như lăn vào bãi đỗ & lăn ra đường băng (taxi-in/out hay idle), lấy độ cao (climb-out), cất cánh (take-off) và hạ cánh (approach).

− Chế độ bay đường trường (cruise) bao gồm các hoạt động xảy ra ở độ cao trên 1000m như hành trình lên đến độ cao bay (climb to cruise altitude), bay đường Chương 2: Tổng quan Trang 4 GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm HVTH: Nguyễn Quỳnh Như Khóa luận tốt nghiệp trường (cruise) và chuẩn bị hạ cánh từ độ cao bay đường trường (decent from cruise altitude). Các quá trình hoạt động của máy bay Chu trình LTO diễn ra ở gần bề mặt trái đất, nằm trong vùng khí quyển xáo trộn, gây ảnh hưởng đến môi trường không khí khu vực sân bay và dân cư xung quanh nên được đưa vào các tính toán khuếch tán chất ô nhiễm để đánh giá chất lượng không khí khu vực sân bay. Chế độ bay đường trường (cruise) xảy ra ở độ cao trên 1000m nên không được xem xét, đánh giá trong nghiên cứu này.

Các chất ô nhiễm chủ yếu sinh ra từ chu trình LTO là hydrocarbon (HC), CO, NOx, SO2 và bụi PM10. Tải lượng phát thải của các chất này phụ thuộc vào từng chế độ vận hành, nhiên liệu tiêu thụ, thời gian hoạt động ở mỗi chế độ. Hàm lượng HC và CO sinh ra rất cao khi máy bay hoạt động ở chế độ taxi-in/out, lúc này động cơ máy bay đang vận hành ở công suất suất thấp. Ngược lại, hàm lượng NOx lại tỷ lệ thuận với hoạt động của động cơ nên đạt giá trị phát thải cao nhất khi vận hành ở chế độ take-off và climb- out.

Hàm lượng SO2 không được đo đạc khi vận hành thử nghiệm động cơ máy bay. Cho nên, để đánh giá nồng độ SO2, người ta giả sử rằng tất cả lưu huỳnh hiện diện trong nhiên liệu sẽ kết hợp với oxy trong quá trình đốt và tạo ra SO2. Do đó, SO2 phát sinh nhiều nhất ở chế độ take-off và climb-out khi lượng nhiên liệu được tiêu thụ nhiều nhất. Bụi là sản phẩm của quá trình cháy không hoàn toàn nên phát sinh với nồng độ cao khi động cơ vận hành ở công suất thấp.

Tuy nhiên, tải lượng bụi lại đạt cao nhất trong chế độ take-off và climb-out bởi vì quá trình này tiêu thụ lượng lớn nhiên liệu. Khí thải từ động cơ phụ (APU) APU là một thiết bị tự đảm bảo năng lượng, được dẫn động bởi một động cơ xi lanh- piston hoặc động cơ tua bin khí nhỏ, thường đặt ở đuôi máy bay. APU có nhiệm vụ cung cấp nguồn năng lượng điện, thủy lực hoặc khí nén bổ trợ khi động cơ chính của máy bay chưa hoạt động hoặc không hoạt động. Các loại khí ô nhiễm phát sinh từ APU cũng tương tự như khí thải từ động cơ máy bay, bao gồm: NOx, HC, CO và PM10.

Tải lượng phát thải từ hệ thống điện tự dùng được tính toán dựa trên loại APU, thời gian hoạt động và hệ số phát thải của mỗi loại APU. Chương 2: Tổng quan Trang 5 GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm HVTH: Nguyễn Quỳnh Như Khóa luận tốt nghiệp 2. Khí thải phát sinh từ dịch vụ mặt đất Khí thải phát sinh từ dịch vụ mặt đất bắt nguồn từ các hoạt động sau: − Thiết bị hỗ trợ mặt đất (Ground support equipment) là các thiết bị tách rời với máy bay nhưng có tác dụng hỗ trợ công tác bảo dưỡng máy bay: thiết bị cấp năng lượng mặt đất (ground power unit), xe kéo máy bay, băng tải, cầu thang dành cho hành khách, xe nâng, máy kéo, băng tải hàng… − Giao thông bên trong sân bay gồm các phương tiện dịch vụ giao thông như máy quét đường, xe tải (vận chuyển thực phẩm, nhiên liệu) xe hơi, xe bus vận chuyển khách ra đường băng… hoạt động và lưu thông trong khuôn viên sân bay.

− Hệ thống nạp nhiên liệu máy bay: nhiên liệu bị bốc hơi từ các bồn chứa, từ xe tải vận chuyển nhiên liệu hay từ hệ thống đường ống nhiên liệu trong suốt quá trình nạp liệu. Các nguồn gây ô nhiễm từ cơ sở hạ tầng sân bay Nguồn gây ô nhiễm không khí từ cơ sở hạ tầng sân bay phát sinh từ các hoạt động sau: − Hệ thống cấp điện/nhiệt: cung cấp năng lượng cho hệ thống cơ sở hạ tầng sân bay như lò hơi, hệ thống điều hòa không khí, hệ thống đồng phát. − Máy phát điện khẩn cấp: máy phát diesel cung cấp điện cho các trường hợp khẩn cấp như văn đèn hiệu lối đi. − Hệ thống bảo trì máy bay: bao gồm các hoạt động và thiết bị như rửa, xưởng sơn, giá thử động cơ… − Hệ thống bảo trì sân bay: bao gồm các hoạt động và thiết bị như tẩy rửa bằng hóa chất, bảo trì, sửa chữa các tòa nhà và khu vực cây xanh, xưởng sơn và xưởng sửa chữa xe cộ.

− Hệ thống nhiên liệu: hệ thống dự trữ, phân phối và nạp liệu ở khu chứa hóa chất, và trạm nhiên liệu cho xe cộ. − Hoạt động xây dựng: tất cả các hoạt động xây dựng để vận hành và mở rộng sân bay. − Hoạt động huấn luyện phòng cháy chữa cháy: các hoạt động huấn luyện với các loại nhiên liệu khác nhau như dầu lửa, butane, propane… 2. Các phương tiện giao thông.

Các loại phương tiện giao thông như xe máy, xe hơi, xe tải, xe bus lưu thông trên các tuyến đường nội bộ, trong bãi đậu xe. Khí thải phát sinh từ quá trình khởi động động cơ và bay hơi nhiên liệu của xe. Trong các nguồn gây ô nhiễm cho khu vực sân bay, khí thải chủ yếu phát sinh từ động cơ máy bay còn các nguồn khác là không đáng kể. Do đó, trong khuôn khổ đề tài này, chỉ xem xét và đánh giá ảnh hưởng của khí thải động cơ máy bay đến môi trường không khí khu vực sân bay cũng như dân cư xung quanh.

Chương 2: Tổng quan Trang 6 GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm HVTH: Nguyễn Quỳnh Như Khóa luận tốt nghiệp 2. TỔNG QUAN VỀ CẢNG HÀNG KHÔNG TÂN SƠN NHẤT 2. Vị trí địa lý Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất (hay sân bay Tân Sơn Nhất) có tọa độ 10049’14’’ vĩ Bắc, 106039’39’’ kinh Đông, nằm trên địa bàn phường 2, quận Tân Bình, thành phố Hồ Chí Minh.

Phía Tây giáp đường Trường Chinh; phía Tây Bắc giáp đường Phạm Văn Bạch và đường Tân Sơn Nhất; phía Đông giáp đường Quang Trung; phía Nam giáp đường Cộng Hòa/Hoàng Văn Thụ; cách trung tâm TP. Hồ Chí Minh 6km. Hiện nay, đây là cảng hàng không lớn nhất của Việt Nam về mặt diện tích với 850 ha và về mặt công suất nhà ga với công suất khoảng 20 triệu lượt khách mỗi năm, có khả năng tiếp nhận các tàu bay thương mại lớn nhất mà các hãng hàng không trên thế giới đang sử dụng từ loại E trở xuống như B747 - 400, A330, B777, A321. Sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất là đầu mối giao thông quan trọng của cả miền Nam.

Sân bay cũng là trụ sở hoạt động chính của tất cả các hãng hàng không Việt Nam. Sân bay này thuộc quản lý và khai thác của Tổng Công ty Cảng hàng không miền Nam, trực thuộc Bộ Giao Thông Vận Tải. Hiện có khoảng 45 hãng hàng không nội địa và quốc tế đang có đường bay đến Tân Sơn Nhất. Cơ sở hạ tầng 2.

Hệ thống đường cất hạ cánh Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất có 2 đường cất hạ cánh bằng bê tông xi măng nằm song song với nhau, cách nhau 365m tính từ tim của hai đường. Đường cất hạ cánh 07R/25L − Hướng địa lý: 0690 – 2490; − Độ dốc dọc trung bình: 0,08%; − Kích thước: 3800m x 45,72m; − Đoạn dừng đầu Tây: 291m x 45,72m; − Đoạn dừng đầu Đông: 300mx 45,72m; − Đoạn bảo hiểm đầu Đông (Clearway): 310m x 150m; − Đoạn bảo hiểm đầu Tây: 300m x 300m; − Dải bảo hiểm (strip): 3668m x 150m. Đường cất hạ cánh 07L/25R − Hướng địa lý: 0690 - 2490 − Độ dốc trung bình: 0,12%; − Kích thước: 3048m x 45,72m; − Đoạn dừng: 300m x 45,72m, bề mặt nhựa; − Đoạn bảo hiểm: 310m x 150m; − Dải bảo hiểm (strip): 4400m x 300m. Chương 2: Tổng quan Trang 7 GVHD: TS.

Lê Hoàng Nghiêm HVTH: Nguyễn Quỳnh Như Khóa luận tốt nghiệp − Sát lề phía Bắc có dải hạ cánh bụng bằng đất phối cấp, dài 2000m, rộng 75m. Đầu Đông cách thềm 25R 500m; đầu Tây cách thềm 07L 548m. Sức chịu tải của đường cất hạ cánh 25R/07L là: PCN 56/R/B/X/T. Sức chịu tải của đường cất hạ cánh 25L/07R là: PCN 63/R/B/X/T.

Cao độ trung bình: +10m (so với mực nước biển). Chương 2: Tổng quan Trang 8 GVHD: TS.