Chương 1: Tổng quan về sol khí và ảnh vệ tinh: trình bày tổng quan về ô nhiễm không khí, khái niệm, nguồn gốc và tác hại của sol khí, độ dày quang học sol khí và phương pháp quan sát. Chương 2: Các sản phẩm sol khí: trình bày về các sản phẩm sol khí của MODIS, VIIRS và AERONET nói chung. Đi sâu vào sản phẩm MODIS AOD 3 km, MCD14ML, VIIRS AOD 6 km và dữ liệu các trạm quan trắc. Chương 3: Phương pháp: trình bày về phương pháp tiền xử lý ảnh vệ tinh, tích hợp dữ liệu AOD từ trạm mặt đất và dữ liệu AOD từ ảnh vệ tinh, đánh giá AOD từ ảnh vệ tinh.
Chương 4: Thực nghiệm: trình bày kết quả thực nghiệm, đánh giá và phân tích về AOD từ ảnh vệ tinh. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. TỔNG QUAN VỀ SOL KHÍ 1. Tổng quan về ô nhiễm không khí Ô nhiễm không khí là sự có mặt của các chất lạ trong không khí hay là sự biến đổi quan trọng trong thành phần khí quyển gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người, sinh vật và các hệ sinh thái khác.
Ngoài các thành phần chính của không khí, bất kỳ một chất nào ở dạng rắn, lỏng, khí được thải vào môi trường không khí với nồng độ đủ để gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người, gây ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng, phát triển của động, thực vật, phá huỷ vật liệu, làm giảm cảnh quan môi trường đều gây ô nhiễm môi trường không khí. Có thể phân chia chất gây ô nhiễm không khí thành hai loại: chất ô nhiễm sơ cấp và thứ cấp. Chất ô nhiễm sơ cấp: Là chất ô nhiễm xâm nhập trực tiếp vào môi trường từ nguồn phát sinh: SO2, CO2, CO, bụi…Chất ô nhiễm thứ cấp: Là chất thâm nhập vào môi trường thông qua phản ứng giữa các chất ô nhiễm sơ cấp và phản ứng thông thường của khí quyển: SO3 sinh ra từ SO2 + O2; H2SO4 sinh ra từ: SO2 + O2 + H2O… Các nhân tố góp phần tạo nên ô nhiễm không khí bao gồm cả nhân tố tự nhiên và do con người. Các nhân tố tự nhiên như: động đất, núi lửa phun trào phát tán khói bụi và các chất ô nhiễm vào không khí, bão cát sa mạc, cháy rừng gây ra các đám khói mù bao phủ trên diện rộng, quá trình phân hủy động thực vật… Các nhân tố ô nhiễm do con người tạo ra thường phát sinh từ quá trình hoạt động công nghiệp như đốt than, dầu tại các nhà máy nhiệt điện, khói bụi từ các phương tiện giao thông, các công trình xây dựng, sinh hoạt, nông nghiệp, dịch vụ thương mại,.
Ô nhiễm không khí gây ra nhiều thảm họa như là hiện tượng “nghịch đảo nhiệt” kìm hãm không cho khí thải phát tán lên cao gây ra hiện tượng trúng độc. Hiện tượng nóng lên của Trái đất làm cho băng tan và mực nước biển dâng cao. Hiện tượng này cũng do sự phát triển của các khu công nghiệp không đảm bảo việc xử lý chất thải, dẫn đến hiện tượng hiệu ứng nhà kính. Hiện tượng nóng lên toàn cầu gây ra khô hạn do thiếu nước tại nhiều khu vực.
Mưa axit tác động lên Động, thực vật làm thiếu thức ăn cho các loài động vật và phá huỷ các loài thực vật. Đặc biệt, ô nhiễm không khí đe dọa sức khỏe của con người, như bệnh về hô hấp, tim mạch, tăng nguy cơ ung thư, bệnh về da… Theo công bố năm 2016 của WHO, hơn 80% dân số thành thị trên toàn cầu đang hít thở bầu không khí kém trong lành và điều này đang làm gia tăng nguy cơ mắc các loại bệnh ở người dân (tỷ lệ này là 98% các thành phố có mức thu nhập thấp và trung bình, trong khi đó, tại các thành phố có mức thu nhập cao, tỷ lệ này là 56%) [2]. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tổng quan về sol khí 1.
Khái niệm Sol khí (aerosol) bao gồm các hạt rắn, lỏng tồn tại lơ lửng trong khí quyển, là một trong những tác nhân quan trọng gây nên biến đổi tính chất quang học, hóa học khí quyển, chúng tác động tới quá trình hình thành mây, tán xạ và hấp thụ năng lượng bức xạ, gây nên những biến đổi trong hệ thống thời tiết - khí hậu [1]. Theo [3] bán kính hạt sol khí chia thành 3 cấp khác nhau. Phần tử cực nhỏ (< 0.1 µm): phát sinh từ các phần tử khí như khí SO2 (phát sinh từ phun trào núi lửa, đốt các nguyên liệu như gỗ, than, phân khô, rơm, rác…), NOx (phát sinh từ việc đốt nguyên liệu trong động cơ đốt trong, trong quá trình hàn điện, khói thải từ các phương tiện…) và Cacbon hữu cơ dễ bay hơi bị oxi hóa và ngưng tụ lại. Phần tử cực lớn (xấp xỉ 1 µm): là các hạt thô, do gió và sự di chuyển của các luồng khí, bốc hơi nước.
đẩy lên bầu khí quyển. Phần tử trung gian (0.1 µm – 1 µm): đây là dạng sol khí tích tụ lâu nhất từ vài ngày đến vài tuần trong khí quyển. Ảnh hưởng tới biến đổi khí hậu vì khả năng tương tác với năng lượng mặt trời. Sol khí là gốc rễ của một số các vấn đề về môi trường bao gồm ô nhiễm không khí, sự phá hủy của tầng ozon… Sol khí tác động trực tiếp và gián tiếp lên trữ lượng bức xạ của Trái đất và khí hậu.
Sol khí trực tiếp phản xạ và phân tán các tia bức xạ mặt trời vào không gian. Một vài các thành phần trong sol khí có thể hấp thụ các tia bức xạ mặt trời. Tác động gián tiếp là khi sol khí ở tầng thấp của khí quyển có thể làm thay đổi kích cỡ của các phần tử mây, làm thay đổi phản xạ và hấp thụ bức xạ mặt trời của mây, và như vậy tác động lên trữ lượng năng lượng của Trái đất. Sol khí cũng đóng vai trò làm nơi gây ra các phản ứng hóa học.
Đáng kể nhất là phản ứng có tác động phá hoại ozon ở tầng bình lưu. Các phản ứng hóa học xảy ra ở khu vực tập trung nhiều các phần tử mây bụi. Các phản ứng này chủ yếu là phản ứng Clo và cuối cùng chúng phá hủy ozon ở tầng bình lưu. Chúng ta có thể nhận thấy sự hiện diện của sol khí khi chúng đủ lớn thông qua sự phân tán và hấp thụ tia bức xạ mặt trời của sol khí.
Sự phân tán bức xạ mặt trời của sol khí có thể làm giảm khả năng nhìn và làm ửng đỏ khi mặt trời mọc và mặt trời lặn. Những sol khí này có nhiều nguồn gốc, có thể là nguồn gốc tự nhiên như từ đất, từ muối biển, từ các đám cháy thực vật, từ núi lửa phun trào, từ bão cát… hoặc cũng có thể do con người tạo ra từ việc đốt cháy các chất thải, nhiên liệu than và dầu trong các khu công nghiệp, từ các phương tiện giao thông, rác thải sinh hoạt… tạo ra các phần tử sulfat, cacbon đen. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nguồn gốc sản sinh sol khí Sol khí được sản sinh từ nhiều nguồn khác nhau.
Trong đó có một số nguồn chiếm tỷ trọng lớn và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và sự biến đổi khí hậu như: sol khí núi lửa, bụi sa mạc, sol khí do con người. Loại sol khí thứ nhất phải kể đến là sol khí của núi lửa. Loại sol khí này được hình thành ở tầng bình lưu sau các trận phun trào lớn của núi lửa. Lớp sol khí chủ yếu hình thành bởi khí SO2, sau đó chuyển đổi thành các giọt axit sulfuric trong tầng bình lưu tồn tại từ một tuần tới vài tháng sau khi núi lửa phun trào.
Sau mỗi lần hình thành, các sol khí này tồn tại trong tầng đối lưu khoảng hai năm. Chúng phản xạ bức xạ mặt trời, giảm lượng năng lượng tới tầng thấp hơn của khí quyển và bề mặt Trái đất, từ đó làm lạnh bề mặt Trái đất trong thời gian dài. Loại sol khí thứ hai có tác động đáng kể lên khí hậu là bụi sa mạc (Hình 1. Bụi hấp thụ cũng như phân tán tia bức xạ mặt trời.
Thông qua hấp thụ tia bức xạ mặt trời, các phần tử bụi làm ấm lớp khí quyển nơi chúng cư trú. Không khí ấm được cho là nguyên nhân ngăn chặn sự hình thành của mây. Thông qua sự ngăn chặn hình thành mây, mưa… dẫn đến thiếu hụt nước ở các khu vực này. Vì vậy, màn bụi được cho là nguyên nhân gây ra sa mạc hoá tại nhiều khu vực trên thế giới.1: Bão bụi tại Phoenix năm 2011 Hình 1.2: Ồng khói nhà máy thải khói ra môi trường không khí Loại sol khí thứ ba là do các hoạt động của con người.
Phần lớn sol khí tạo bởi con người là do khói bụi từ cháy rừng nhiệt đới, ô nhiễm khu công nghiệp, khí thải từ giao thông, đốt than và dầu phục vụ công nghiệp và nông nghiệp (Hình 1.2 cho thấy hoạt động gây ra sol khí của con người tại các nhà máy công nghiệp). Sol khí sulfat không hấp thụ bức xạ mặt trời nhưng phản xạ chúng, bởi vậy làm giảm lượng bức xạ mặt trời tới bề mặt Trái đất. Sol khí sulfat tồn tại trong khí quyển khoảng 3 – 5 ngày. Sol khí sulfat tạo bởi con người trong khí quyển đang tăng lên nhanh chóng kể từ cuộc cách mạng công nghiệp.
Với mức độ sản xuất hiện tại, lượng sol khí sulfat của con người LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 tạo ra đã vượt xa nhiều lần lượng sol khí mà núi lửa phát thải hàng năm. Nghiêm trọng nhất là tại các vùng đô thị, khu công nghiệp… Cần có biện pháp để làm giảm các loại sol khí do con người tạo ra bằng cách sử dụng các nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trường, quy hoạch đúng cách sự phát triển nông nghiệp, công nghiệp, bảo vệ các rừng đầu nguồn…từ đó giảm trừ một cách hiệu quả và lâu dài tác động của sol khí đến động vật, thực vật và con người. Tác động của sol khí lên Trái đất Sol khí ảnh hưởng tới khí hậu theo cách trực tiếp bởi phản xạ tia bức xạ từ mặt trời vào không gian. Một phần sol khí sẽ phân tán và hấp thụ các tia bức xạ này.
Do đó số lượng bức xạ mặt trời đến bề mặt Trái đất sẽ giảm xuống. Các hạt sol khí tối hơn như cacbon đen hấp thụ một lượng đáng kể bức xạ làm ấm lớp khí quyển chứa carbon đen và làm lạnh bề mặt Trái đất. Theo NASA, các đám mây sol khí phản xạ khoảng 25% lượng bức xạ mặt trời quay trở lại không gian.