I. Tổng Quan Về Ứng Dụng CMAQ và Ô Nhiễm Xuyên Biên Giới
Ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm không khí, là vấn đề toàn cầu được quan tâm sâu sắc. Các quá trình vật lý, hóa học trong khí quyển và hoạt động kinh tế - xã hội của con người là nguyên nhân chính. Ô nhiễm không khí không có biên giới, tác động vượt ra khỏi phạm vi quốc gia, gây ra mưa axit, hiệu ứng nhà kính, suy thoái tầng ozone, đe dọa sự phát triển của cộng đồng. Các chính phủ và tổ chức quốc tế đang thảo luận giải pháp kiểm soát, giảm thiểu khí thải, đánh giá mức độ ô nhiễm, tìm nguồn gây ô nhiễm và tác động nguy hiểm. Các giải pháp cụ thể bao gồm tăng cường hợp tác toàn cầu, đầu tư nâng cao chất lượng thiết bị quan trắc, thiết lập mạng lưới quan trắc, phát triển hệ thống mô hình dự báo chất lượng không khí, nâng cao ý thức cộng đồng về tầm quan trọng của chất lượng không khí.
1.1. Tầm Quan Trọng của Nghiên Cứu Ô Nhiễm Xuyên Biên Giới
Ô nhiễm không khí không dừng lại ở biên giới quốc gia. Nhiều quốc gia vừa là nguồn gây ô nhiễm, vừa là nguồn tiếp nhận ô nhiễm. Ví dụ, ô nhiễm giữa Mỹ và các nước láng giềng Mexico và Canada; Singapore, Malaysia bị thiệt hại nặng do thảm họa cháy rừng ở Indonesia; nồng độ các chất ô nhiễm không khí tại Nhật Bản có sự đóng góp lớn từ các nước Trung Á. Do đó, cần có nghiên cứu cụ thể về lan truyền ô nhiễm xuyên biên giới và đánh giá mức độ ảnh hưởng của ô nhiễm không khí từ các quốc gia lân cận.
1.2. Ứng Dụng Mô Hình CMAQ trong Nghiên Cứu Ô Nhiễm
Việc sử dụng các mô hình toán học để nghiên cứu, mô phỏng các quá trình lan truyền ô nhiễm trong không khí trên quy mô lớn, nhằm đánh giá ô nhiễm không khí xuyên biên giới được nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu và ứng dụng thành công cho nhiều khu vực. Mô hình CMAQ là một trong những công cụ hiệu quả để thực hiện điều này, giúp dự báo và phân tích các kịch bản ô nhiễm.
II. Tổng Quan Điều Kiện Tự Nhiên và Kinh Tế Miền Bắc Việt Nam
Miền Bắc Việt Nam có vị trí địa lý quan trọng, giáp Trung Quốc, Lào và biển Đông. Địa hình đa dạng, bao gồm đồi núi, đồng bằng, bờ biển và thềm lục địa. Khí hậu cận nhiệt đới ẩm, có 4 mùa rõ rệt, chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc và Đông Nam. Dân cư tập trung đông đúc ở đồng bằng sông Hồng, gây áp lực lên môi trường. Kinh tế khu vực đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế - xã hội của Việt Nam, với tiềm năng lớn về nông nghiệp, công nghiệp và du lịch. Tuy nhiên, cũng đối mặt với nhiều thách thức về ô nhiễm môi trường.
2.1. Vị Trí Địa Lý và Đặc Điểm Địa Hình Miền Bắc
Miền Bắc nằm ở vùng cực bắc lãnh thổ Việt Nam, phía bắc giáp Trung Quốc, phía tây giáp Lào và phía đông giáp biển Đông. Địa hình đa dạng và phức tạp, bao gồm đồi núi, đồng bằng, bờ biển và thềm lục địa. Đồng bằng rộng lớn nằm ở lưu vực sông Hồng, có diện tích 14,8 ngàn km2 và bằng 4,5% diện tích cả nước. Địa hình các tỉnh miền Bắc liền kề với đồng bằng sông Hồng về phía tây và tây bắc là khu vực trung du và miền núi có diện tích khoảng 102,9 ngàn km2 và bằng 30,7% diện tích cả nước.
2.2. Khí Hậu và Ảnh Hưởng Đến Ô Nhiễm Không Khí
Khí hậu Bắc Bộ quanh năm có nhiệt độ tương đối cao và ẩm, nền khí hậu chịu ảnh hưởng từ lục địa Trung Hoa chuyển qua và mang tính chất khí hậu lục địa. Toàn vùng có khí hậu cận nhiệt đới ẩm quanh năm với 4 mùa rõ rệt xuân, hạ, thu, đông. Đồng thời hàng năm chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc và gió mùa Đông Nam. Thời tiết mùa hè từ tháng 5 đến tháng 9 nóng ẩm và mưa cho tới khi gió mùa nổi lên. Mùa Đông từ tháng 10 tới tháng 4 trời lạnh, khô, có mưa phùn.
2.3. Dân Cư và Tác Động Đến Môi Trường
Tính đến thời điểm 0 giờ ngày 01/04/2009 dân số Việt Nam là 85.789.573 người. Khu vực đồng bằng sông Hồng là nơi tập trung dân cư đông nhất, có tới 19.944.904 người. Khu vực đồng bằng Sông Hồng có mật độ dân cư dày đặc nhất (khoảng 1225 người/km2). Dân số khu vực thành thị chiếm 29,2% dân số toàn Bắc Bộ và có tốc độ gia tăng ở mức cao, bình quân có thêm 3,4%/năm (tỷ lệ tăng dân số ở khu vực nông thôn chỉ là 0,4%/năm).
III. Thực Trạng Ô Nhiễm Không Khí Từ Quan Trắc Quốc Gia
Cùng với quá trình phát triển kinh tế, Bắc Bộ cũng đang phải chịu những ảnh hưởng tiêu cực từ các vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm không khí nói riêng. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí đa dạng, tác động trực tiếp và gián tiếp tới các hoạt động phát triển kinh tế xã hội và đời sống hàng ngày của người dân. Các nguồn chính gây ô nhiễm môi trường không khí gồm: Giao thông vận tải; sản xuất công nghiệp; xây dựng và dân sinh; nông nghiệp và làng nghề.
3.1. So Sánh Nồng Độ Các Chất Ô Nhiễm Không Khí
So sánh nồng độ các chất ô nhiễm không khí từ năm 2004 đến năm 2008 giữa các địa phương thuộc mạng lưới quan trắc của các Trạm vùng đồng bằng Bắc Bộ (Nguồn: Tổng cục Môi trường 2010) cho thấy: Nồng độ SO2 tại Hà Nội từ năm 2004 – 2008 luôn cao hơn so với các địa phương khác trong mạng lưới các địa phương quan trắc thuộc trạm vùng 1. Tiếp đến là nồng độ SO2 quan trắc được ở Thành phố Hải Phòng.
3.2. Nồng Độ SO2 Tại Các Địa Điểm Quan Trắc
Nồng độ SO2 tại Hà Nội từ năm 2004 – 2008 luôn cao hơn so với các địa phương khác trong mạng lưới các địa phương quan trắc thuộc trạm vùng 1. Tiếp đến là nồng độ SO2 quan trắc được ở Thành phố Hải Phòng. Có thể nhận thấy đây là hai đô thị phát triển nhất ở khu vực phía bắc, vì vậy nồng độ chất ô nhiễm trong không khí đo được cao hơn so với các địa phương khác là điều hoàn toàn hợp lý.
3.3. Nồng Độ NO2 và CO Tại Các Địa Điểm Quan Trắc
Tương tự đối với SO2, nồng độ NO2 tại Hà Nội từ năm 2004 – 2008 nhìn chung cao hơn so với các địa phương khác trong mạng lưới quan trắc các địa phương thuộc trạm vùng 1. Đối với chỉ tiêu CO, nồng độ CO tại các địa phương trong mạng lưới các địa phương quan trắc thuộc trạm vùng 1 nhìn chung không có nhiều khác biệt. Nồng độ CO ở Huế là thấp nhất, do đây là nơi ít bị ảnh hưởng từ các hoạt động công nghiệp.
IV. Tổng Quan Nghiên Cứu Mô Hình Hóa Lan Truyền Ô Nhiễm
Các mô hình lan truyền chất ô nhiễm (CTMs) là các công cụ quan trọng được sử dụng để tìm ra quá trình vận chuyển và đánh giá tác động của lan truyền ô nhiễm quy mô lớn. Xác định các biện pháp hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm tại một điểm cụ thể đòi hỏi phải xác định lượng thải từ...
4.1. Các Nghiên Cứu Về Mô Hình Hóa Ô Nhiễm Xuyên Biên Giới
Các mô hình lan truyền chất ô nhiễm (CTMs) là các công cụ quan trọng được sử dụng để tìm ra quá trình vận chuyển và đánh giá tác động của lan truyền ô nhiễm quy mô lớn. Xác định các biện pháp hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm tại một điểm cụ thể đòi hỏi phải xác định lượng thải từ...
4.2. Ứng Dụng Mô Hình CMAQ Trong Mô Phỏng Ô Nhiễm
Mô hình CMAQ được sử dụng rộng rãi để mô phỏng các quá trình hóa học và vận chuyển của các chất ô nhiễm trong khí quyển. Nó cho phép các nhà khoa học hiểu rõ hơn về nguồn gốc và sự lan truyền của ô nhiễm, cũng như đánh giá hiệu quả của các biện pháp kiểm soát ô nhiễm.
